JPS5815090A - 管状耐火物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管状耐火物の製造方法に関するものであシ、詳
しくは、水プラズマ装置を使用して粉末状耐火材料の直
接的溶射による管状耐火物の製造方法である。

管状耐火物としてれ、例えば製鋼用ノズμ、磁製管ある
いは熱電対保護管のようなものがあるが、とれらは一般
に適当な粒度に調整された種々の原料を混合、混線後、
製鋼用ノズ〃においては、均一で緻密な品質を得るため
にアイソスタチックプレスのような特殊な成形機で、ま
た磁製管あるいは熱電対保護管のような細長いパイプ状
のものは押し出し成形機などによって成形が行われ、こ
れらの成形工程を経て乾燥、焼成することによって製造
されている。このように、従来の管状耐火物は品質中形
状に応じて種々の工程をたどらねばならず、このため作
業性が悪く非能率的であった。

また、成形の際に用いられる芯型形状においても、芯型
の途中に凹又は凸部のあるような複雑な形状のものにつ
いては腕形上の問題から製造不可能であった。更に、管
状耐火物の横に穴のある浸漬ノズルのような構造のもの
も、製造上複雑な工程を必要としていた。

これらの具体例として、特開昭５０−１４５８０７号会
報には塩化物による水溶性型、溶融塩を利用する溶出型
あるいは金属ｉｗｍなどに耐火物を濤射し、ｍあるいは
金属を溶解することによ）、多孔質耐火物を得る方法が
記載されている。しかし、この方法は、本発明と使用さ
れる型の材質や型の除去方法が異なっておシ、しかも、
本発明のような緻密貿耐大物をつくるもので唸なく、更
に溶射後本型の材料を回収して繰り返し使用することも
できないので、不経済である。

本発明による管状耐火物の製造方法はこれらの欠点を改
良し、混合、混練、成形、乾燥、焼成などの複雑な工程
を経ることなく、これらの工程を一度に行い、複雑な形
状のものも容易に製造でき、しかも均一緻密な管状耐火
物を極めて能率的に得られるようにしたものである。す
なわち、本発明は管状耐火物を製造するにあたシ、柱状
又は柱状の途中に凹又は凸部のある形状の芯型表面に水
グツズマ装置を用いて溶射粉末材料を溶射し、溶射後、
芯型を取〕除いて管状耐火物とすることを特徴とする水
プラズマ装置使用の溶射による管状耐火物の製造方法で
ある。

本発明者等は水プラズマがガスプラズマに比べ溶射能力
が１０倍以上も大きいこと、水プラズマを用いると短時
間に溶射層を厚くすることが容易であること、しかもプ
ラズマの作動源が高価なアμゴンガスでなく安価な水で
ある丸め運転スストが非常に安く経済的であること等の
特徴を見出し、水デツズマ溶射法は陰陽両極間に発生す
るアークを水又は水蒸気によって安定化し、生成する高
温高速のデッズマフＶ−ム中に耐火材料を供給し、これ
を溶融して高速で芯型表面に衝突させ、強固く付着させ
て管状耐火物に成形するのである。水プラズマはガスプ
ラズマ溶射の揚台の高価なアμゴンやヘリウムガスを使
用せず、はとんどコアー）に影響しない水を使用するし
、電気出力を大きく設定できるので溶射効率が高く、溶
射能力線従来のガスプラズマ溶射に比べて１桁もの大差
がある。

したがって、溶射皮膜を厚くすることができ、ガスプラ
ズマでは困難であつ丸管状耐火物の直接的製造が可能と
なったのである。

本発明による管状耐火物の製造方法の概要を王妃に述べ
る。

第１の方法紘粉粒物と結合剤で芯型をつ〈シ、この芯型
表面ＫＷＩ射粉末材料を水プラズマによ〕溶射し、溶射
後、芯型中の結合剤を溶剤で溶解あるいは加熱除去し、
残部の粉粒物を取シ除いて管状耐火物とするものである
。

第２の方法は粉粒物とＣａＯなどの水利反応を起し消化
するような水和、消化性物質の混合物と結合剤とで芯型
をつくシ、この芯型表面に溶射粉末材料を水プラズマ装
置によシ溶射し、溶射後、芯型中の水和、消化性物質を
水と作用させ、水利、消化させて芯型を崩壊除去して管
状耐火物とするものである。

第３の方法は比較的低温で溶融する金属を加工して芯型
をつく）、この芯型表面に溶射粉末材料を水プラズマ装
置によシ廖射し、溶射後、芯型を溶融して取シ除き管状
耐火物とするものである。

第４の方法は金属又はセラミックあるいは木材、紙、プ
ラスチック等の材料でつくった芯型表面に離形剤を鎗布
するかスプＶ−Ｌ、この表面に溶射粉末材料を水プラズ
マ装置により溶射し、溶射後、芯型を抜自取シ管状耐火
物とするものである。

第５の方法社溶射粉末材料が芯型表面に強固に接着しな
い炭素粉などの材料を使用して芯型をつ〈シ、芯型表面
ＫＷＩ射粉末材料を水プラズマ装置によシ溶射し、溶射
後、芯型を抜き取）管状耐火物とするものである。

以下、これらの方法の詳細について具体的に述べる。

第１の方法 先ず、芯型はマグネリア、Ｖリカ、アルミナ、ジルコン
、砂、鉱物粉砕物などの粉粒物に糖蜜、デキストリン、
フェノ−μ樹脂、スチローμ樹脂、アクリル樹脂、尿素
樹脂、ポリエチレン−、ポリエステμなどの結合剤を、
添加、混練し、この配合物を用いて柱状、柱状の途中に
凹部又は凸部のある物、その他所定の形状に成形し、こ
れを熱処理してつくる。芯型は中心部まですべて粉粒物
で充填されているものを使用してもよいし、中心部が空
洞になっているものを使用してもよい。

上記芯型を使用して本発明の管状耐火物を製造する方法
を円柱状芯型を使用した例について第１図によ〉説囁す
る。先ず、（ａ）に示すように、粉粒物と結合剤からな
る芯１１（３）を矢印の方向Ｋ１１転させながら芯型表
面に水プラズマ溶射ガン（１）によ９、圧縮空気によっ
て送られてきた溶射粉末材料（りを溶融させて吹き付け
、（１））に示すように芯型り３）と一体となった所定
の厚さの管状耐火物（４）とする。次に、芯型（３）の
中に含まれている結合剤を水、ベンゼン、トルエン、キ
ＶＶ、ン、酢酸メチル等の溶剤で溶解するか、あるいは
加熱して除去し、残つ九本ｍ（３）の粉粒物を崩壊させ
て、管状耐火物（４）から取シ除き、（Ｑ）に示すよう
に目的の管状耐火物（４）のみを得る。取シ除かれた芯
型の粉粒物は、回収して次の芯型をつくる場合、再び原
料として使用する。

以上は芯型に円柱状のものを使用して管状耐火物を製造
する場合を説明したものであるが、この外、任意の形状
の管状耐火物を製造する場合においても、最初に所定の
芯型を使用しておけば、後は上記と同様な方法で目的の
耐火物を容易に得ることができる。

第２図（ａ）〜（０）は柱状の途中に芯型金屑の凸部（
Ｓ）及び横穴を作るための凸部（６）のある芯型を使用
し１、内部、凹部及び横Ａ有す、形状、）、状耐火物を
つくる方法の一例を示したものである。

このような芯型を使用して適当な厚さの溶射を行つ九後
、溶射方向を変えて芯型の一端面にも溶射を行えば、一
方が閉塞しえるつぼ状の耐火物をつくることも可能であ
る。なお、第１図、第２図の方法とも溶射ガン（１）は
１台で行ってもよいし、２台以上使用してもよい。

第３図（ａ）〜（Ｑ）は溶射ガン２台を使用して、柱状
の先端に凸部（６）のある変形芯型を使用して、一方が
閉塞した、しかも外側へも凸部（７）を有する管状耐火
物をつくる場合の一例を示したものである。

溶射粉末材料として娘、マグネシア質、ｙリカ質、アｆ
ｉ／ミナ質、ジμコニア質、ｓｐ、Ａ／コン質、スピネ
ル質などの無機酸化物あろいは窒化物、膨化物、縦索質
などが使用可能であ〕、使用に際しては、これら材料か
ら７各々その使用条件に合せて適宜選択する。なお１．
：脚素などの溶融しない材料を使用する場合は、縦索と
溶融する上記の溶射粉末材料を併用して溶射すれば目的
の溶射層を形成することが可能である。

溶射ガンとしては前述したようなプラズマ作動源に水を
使用した水プラズマ装置を用い、その設置台数もつくら
れる管状耐火物の形状に合せて適宜法めればよい。

第２の方法 芯型は上記第１の方法で使用される粉粒物を用い、これ
に水和反応を起し消化するような物質、例えばＣａＯ粉
末のような物質を適当量混合し、更に水酸基をもたない
尿素樹ｊ１１ｆｋどの結合剤を適当量添加、混練し、こ
の配合物を所定の形状に成形し熱処理してつくる。

次に、この芯型表面に前記第１の方法で用いた溶射粉末
材料を適宜選択して、これを水プラズマ装置によシ溶射
し、芯型と一体となった所定厚さの管状耐火物を作る。

続いて、これを水と作用させて、芯型中に含まれている
消化性物質を水利、消化させて崩壊させ、最後に芯型な
管状耐火物から取）除いて、目的の管状耐火物のみを得
るものである。

第２の方法でつくられる芯型は、第１の方法による芯型
と同様、柱状又は柱状の途中に凹部又は凸部のある形状
のものが使用可能であυ、管状耐火物の製造方法も上記
に従って第１図〜第５図に準じて行えばよい。なお、第
２の方法の芯ｍｕ、中心部まですべて粉粒物で充填され
ているものを使用するよシも、中心部が空洞になってい
るものを使用し九方が、Ｘ型中の消化性物質を容易に水
利、消化させる意味から、よ〕望ましい。また、除去さ
れた芯型の粉粒物は、第１の方法と同様に、回収して繰
〕返し使用可能である。

第３の方法 芯型は比較的低温で溶融する鉛、錫、ア／％／ミニウム
、真鍮あ′るい拡これらの合金などの金属を用い、これ
ら、を所定の形状に加工してつくる。次に、この芯−表
面に前Ｉ５１の方法で用いた溶射粉末材料を適宜選択し
て、これを水デヲズマ装置によ〉溶射し、溶射後、芯型
と一体となり九所定厚さの管状耐火物とする。続いてこ
れを加熱し、芯型を溶融して管状耐火物から取り除き、
目的の管状耐大物を得るものである。

この方法による芯型も、柱状又紘柱状の途中に凹部又は
凸部のある形状のものが使用可能であシ、管状耐火物の
製造方法も、上記に従って第１図〜第５図に準じて行え
ばよい。なお、加熱溶融して取シ除かれた芯型の溶融金
属は回収して次の芯型をつくる場合、再び原料として使
用する。

第４の方法 芯型は金属又はセラミック材料あるいは木材、紙、プラ
スチックなどの材料でつくった柱状形状の芯型表面に離
形剤として、炭素粉あるいは炭素粉とセラミック粉の混
合物に水、ター〃のような液状物質を添加、混練したも
の（この際必要に応じｃｕｅ　、デキストリン、樹脂の
ような結合剤を添加してもよい）を塗布するかスプレー
し、乾燥してつくる。

この芯型表面に前記１の方法で用い九溶射粉末材料を適
宜選択して、これを・・：′水プラズマ装置によシ溶射
し、芯型と一体となった所定厚さの管状耐火物を得る。

次いで、芯型に僅かな外力を加えれば、離形剤の効果に
よって芯型を管状耐火物から容易に抜き取ることがで亀
、目的の管状耐火物のみが得られるのである。更に、離
形剤として上記の他に前１１ｉ３１の方法で用い九粉粒
物ＫＣａＯのような水利、消化性のもの、又は水溶性の
結合剤、例えば精密、ＣＭＯ、デキストリンなどを添加
、混練したものを用いることができる。このような離形
剤を使用した場合は、溶射後、管状耐火物と一体となっ
た芯型な水と作用させ、離形剤中のＣａＯを消化させる
か、あるいは−書、ＣＭＣ，デキストリンなどを溶解さ
せるかすゐと、芯型を管状耐火物から容易に抜き取るこ
とができ、目的の管状耐火物を得ることができる。離形
剤唸、強度が小さく、しかも芯型と管状耐火物とに強く
接着しないものを使用することが望ましい、なお、芯型
にテーパーをつけておｆｆｔｆ、芯型を管状耐火物から
更に抜き取シ晶くすることができる。

これら芯型材料に用いられる金属又はセラミック材料は
、種々の金属又はセフミック材料が使用可能であ夛、特
に限定すゐものではない。を九、芯型材料が木材、紙、
プラスチックのような可燃物の場合は、溶射後、芯型を
加熱燃焼して除去させてもよい。なお、第４の方法によ
る芯型は柱状形状のものしか使用できないが、上記のよ
うに芯型を燃焼除去させる場合は、柱状の他、柱状の途
中に凹部又は凸部のある形状のものも使用可能である。

第５の方法 芯盟嬬溶射粉木材料が芯型表面に強固に接着しない材質
、例えば第４の方法で離形剤として使われる炭素粉ある
いは炭素粉とセラミック粉の混合物に水、ターμのよう
な液状物質を添加、混線し九もの（この際必要に応じＯ
ＭＯ、デキストリン、樹脂のような結合剤を添加しても
よい）を用いてつくる。

次に、この芯型表面に前記第１の方法で用いた溶射粉末
材料を適宜選択して、これを水プラズマ装置によシ溶射
し、芯型と一体になった所定厚さの管状耐火物とする。

続いて、芯型に僅かな外力を加えれば、′ＦｈＷｉを管
状耐火物から容易に抜き取ることがで愈目的の管状耐火
物が得られるのである。なお、芯型を抜き取る場合、テ
ーパー形状の芯型を用いれば更に抜き易くなることは第
４の方法と同様である。

本発明による管状耐火物の製造方法の利点を挙げれば次
の通りである。

１）本発明に使用される水プラズマ紘、ガスプラズマに
比べ溶射能力が極めて大きく、ガスプラズマの１０倍以
上の能力があるため、本発明に水デツメマを用いること
によって耐火物の生産性が飛躍的に向上する。

２）ガスプラズマを使用した場合、溶射層の厚みは工業
的にはせいぜいα５〜１Ｍ程度であるが、水プフズマを
使用すると１ｍ以上の溶射厚みのものも容易につくるこ
とができる。従って、本発明のように溶射物のみで耐火
物を作ることが可能となり九のである。

３）溶射の作動源が高価なアμゴンガスでなく安価な水
であるため、運転コストが非常に安く極めて経済的であ
る。

４）従来のように混合、混練、成形、乾燥及び焼成など
の複雑な工程を経る必要がなく、粉末材料を水プラズマ
装置使用の溶射装置に供給し溶射するだけで目的の管状
耐火物を得ることができるため、工程が極めて簡単で能
率的に行ない得る。

５）本発明で唸、第１図に示すような単純な形状のもの
以外にも、従来の機幀成形では製造不可能であつ九複雑
な形状、例えば第２図や第３図に示し丸形状のものも容
易に製造できる。

６）本発明の方法によれば、粉末材料が高温で溶融し九
後に固化して形成されるため、組織が均一で極めて緻密
な管状耐火物が得られる。

７）芯型に使用される粉粒物又は金属などは、回収して
繰夛返し使用できるので経済的である。

８）耐火物の厚さは、溶射時間中溶射の繰シ返し回数な
どによシ任意に調節でき、１個の耐火物で厚い個所と薄
い個所をつくることも可能である。

例えば、管状耐火物の外側へ凹凸を持たせることもでき
る。

本発明による耐火物は、例えば製鋼用ノズμ、磁製管、
るつぼ又は熱電対保護管、その他高熱よシ物体を保護す
るための保護管など多方面に使用できるものである。

以下に本発明の製造方法を具体的実施例によって説明す
る。

実施例１ Ｖリカ粉（１〜α５鱈）８０ｓ％Ｖリカ徽粉２゜哄の粉
粒物に結合剤として精密水溶液４ｓを添加して混練し、
この配合物を用いて径６ｏ鱈、長さ１５０１ｍの円柱状
芯鍛をプレス成形し、これを約８０℃で乾燥して芯型と
した。

この芯型を回転させながら芯型表面に水プラズマ装置に
よシア／Ｉ／ミナ粉を溶射した。溶射後、芯型中の糖蜜
を温水で溶解させて、シリカ粉粒物を崩壊させ、芯型を
取〕除いて外径約７５鱈、内径６０１１１、長さ約１０
０１１１のアルミナ管状耐火物を得た。

実施例２ 実施例１と同様のｙｙ力粉粒物４ｃ　ｃａｏ粉末を１゜
−添加し、更に結合剤として尿素樹脂４Ｌｆａを添加し
て水分が入らない状態で混練し、との混練物を外径６０
ｍ１＋、内径４０■、長さ１５０１１１の管状に成形し
、２００℃で熱処理して芯型とした。

この芯型を回転させながら芯型表面に水プラズマ装置に
よシアμミナ粉を溶射した。溶射後、芯型と一体となり
丸管状耐火物を水中に投入し、芯型中のＣａＯを水和、
消化させて残るシリカ粉粒物を崩壊させて除去し、外径
約１２０ｓｌ、内径６０■、長さ約１００鱈のアルミナ
管状耐火物を得た。

実施例３ ．５Ｉ１１として外径４０鱈、長さ１５０鱈のアμミニ
ウムバイプの表面に水プラズマ装置によシアμ坂す粉を
溶射した。溶射後、芯型と一体となった管状耐火物を約
７００℃に加熱し、芯型のアルミニウムを溶解して外径
約６０１ｍ、内径４　Ｑ　ｍ　、長さ約１００■のアル
質重質管状耐火物を得た。

実施例４ 直径５０−１長さ２００鱈の鉄棒の表面に、オイルコー
クス粉とマグネレア粉を３ニアの割合に配合したものに
水を添加、混練し、泥しよう状にしたものを離形剤とし
て約２１厚さに塗布して芯型とした。この芯型を回転さ
せながら、芯型表面に水デツズマ装置によシジμコニア
粉を溶射した。

溶射後、芯型に外力を加えて芯型を抜き取シ、離形剤を
取〕除いて外径約８０鱈、内径的５４ｍ。

長さ約１５０１のジμコエア質重状耐火物を得た。

実施例５ オイルコークス粉１５ｏｚとアルミナ粉７０−の配合物
に水を添加、混練し、との混練物を直ｆｉ５０〜４０鱈
、長さ１５０１１１のテーパー状に成形し芯型とした。

得られた芯型を回転させながら芯型表面に水デアズマ装
置によシアμミナ粉を溶射した。

溶射後、芯型に外力を加えて芯型を抜き取り、外径６０
鱈、内径約４６ｗ１１〜４０ＭＩＭ、長−８１００１１
１のアｆｉ／ｌす質重状耐火物を得た。

表１に実施例１〜５で得た本発明の方法による溶射管状
耐火物の品質と、これの比較例として、従来法による横
波成形の製鋼用ノズμの品質例を示し九。

表１から明らかなように、本発明による管状耐大物の見
掛気孔率は従来品に比較して１／２以下であ〉、また、
圧縮強度においても大巾に向上しており、本発明品は組
織的に極めて緻密であることを示している。

表　　　１

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｑ）　ａ柱状芯型を使用して本発明の
管状耐火物を製造する方法を示す斜視図、第２図（ａ）
〜（Ｑ）は柱状の途中に凸部のある形状の芯型を使用し
九同方法を示、す斜視図、第３図（ａ）〜（０）は柱状
先端に凸部のある芯型による同方法を示す斜視図である
。 （１）　　ＩＩ射ガン　　　　　（２）溶射粉末材料（
３）芯ＩＩ　　　　　　　　（４）　　管状耐火物（７
）外側凸部　　　　　（８）横穴 以　　上 出願人　九州耐火煉瓦株式会社 代理人　弁理士　森　　責三部 １１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　管状耐火物を製造するにあたシ、柱状あるいは柱状
   の途中に凹部又は凸部のある形状の芯型表面に水プラズ
   マ装置によシ溶射粉木材料を躊射し、溶射後に芯型を取
   シ除いて管状耐火物とする仁とを特徴とする管状耐火物
   の製造方法。