JPS61201674A - 金属精錬炉用溶射材料 - 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、金属精錬炉等の補修用溶射材料に関する。

従来の技術及びその問題点 転炉、ＡＯＤ炉等の金属精錬炉の補修法として、操業の
間隙時に、炉の内張り耐火物に損耗発生部に耐火物を吹
付けて補修する方法が広〈実施されている。

このような吹付は補修方法としては、 （１）耐火骨材に燐酸塩、水ガラス等の水溶性バインダ
ーを添加し、これを吹付はノズルの先端で水と混合しな
がら炉の内張り耐火物に吹付ける方法、及び（］１）耐
火骨材とコークス粉末とを混合した材料を使用し、酸素
気流中でコークスを燃焼させ、得られる熱量で耐火骨材
を溶融し、炉壁面に吹付けて溶着させる、いわゆる火炎
溶射方法が知られている。

上記した方法のうち、中の水を用いる吹付は方法では、
吹付は層からの水分の蒸発により、吹付は層が多孔質化
して、スラグの侵食を受けやすくなるという欠点があり
、また吹付は層の炉壁に対する付着力も不充分である。

一方（ｉｉ）の火炎溶射方法では、得られる付着層は、
緻密かつ高強度となり、耐用性に優れたものとなる。し
かしながら、火炎溶射方法では、耐火骨材として溶着性
の良好なものを使用することの必要性から、一般に比較
的低純度の原料を使用する。このため補修部分は、周囲
の炉壁のれんがと比較して耐食性に劣るものとなる。ま
た、耐食性を向上させる目的で高純度゛の耐人骨材を原
料として使用する場合には、原料の溶融性が不充分とな
り溶着層の緻密化が阻害され、ひいては補修部分の耐食
性が低下する。

そこで、カーボンを溶着層中へ含有させることにより、
補修部分の耐食性を向上させようとする試みがなされて
いる。これは、カーボンがスラグの浸透防止に有効であ
ること、及びカーボン含有により補修部の熱伝導性が向
上し、操業時の稼動面温度が低下することを利用しよう
とするものである。溶着層にカーボンを含有させる方法
とじてくコークスを添加する方法、コークス以外に黒鉛
を添加する方法などが知られている。しかしながら、こ
のような方法では、コークスや黒鉛の溶着層中での付着
性は不充分である。そこで、フラックス成分を添加する
ことによって、コークスや黒鉛の付着性を向上させよう
とする試みもなされているが、コークスや黒鉛は、耐火
骨材との焼結性がないために、溶着層の緻密化が充分に
は進行しない。このため、コークス等の燃焼が溶着後に
おいても引き続いて起ることにより、溶着層の組織がポ
ーラスとなり、耐食性が低下するという欠点がある。

更に、これらのカーボン成分として添加するコークスや
黒鉛は、フレーム中で酸化されやすく、また溶着後も耐
火骨材が緻密化するまでに一定の時間を要することから
、その間にカーボン粒子の酸化が進行するという問題が
ある。このためカーボン粒子の添加効果は、充分に発揮
されていないのか現状である。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記した如き従来技術の問題点に鑑みて鋭
意研究を重ねた結果、黒鉛を金属シリコン及びバインダ
ーと共に造粒して得られる黒鉛造粒品をカーボン成分と
して使用し、かつ燃料分として易燃焼性炭素材を使用す
る溶射材料によって形成される溶着層は、緻密であり、
かつ耐食性に優れたものであることを見出した。

即ち、本発明は、 （１）　　塩基性耐火原料７０〜９５重量％及び金属シ
リコンを含む黒鉛造粒品３０〜５重量％からなる骨材１
００重量部、並びに （ｉｉ）易燃焼性炭素材２５〜７０重量部からなる金属
精錬炉用溶射材料に係る。

本発明では、耐火原料としては、マグネシアクリンカ−
、ドロマイトクリンカ−１石灰クリンカーなどの塩基性
耐火原料が使用できる。これらの耐火原料は、クリンカ
ー中に含むＳ　ｉ０２　、　Ａ／　２０１　。

Ｆｅ２０ｇ　、　ＴｉＯ２等のフラックス成分が１０％
以下のものが好ましい。粒度は特に限定はなく、広い範
囲の粒度のものが使用できるが、粒子が大きすぎるとフ
レームからの伝熱面積が小さくなるのでｌ　ｍｍ以下の
ものが好ましく、０．３５　ｍｍ以下のものがより好ま
しい。

本発明では、カーボン成分として黒鉛を使用する。黒鉛
としては、特に制限はなく、天然品９人造品ともに使用
できるが、溶射時及び炉の操業時に酸化が少ない点から
天然品の鱗状黒鉛が好ましい。黒鉛の粒度は、組織中に
均一に分散して溶着層の耐食性を向上させるためには微
細なほうが好ましいが、実使用では溶着層が完全な緻密
体とならず開放気孔を含むので、この開放気孔を塞ぐた
めに、３０μｍ程度以上のやや粗いものを使用すること
が好ましい。また粒度が大き過ぎる場合には、均一分散
性が低下するので最大粒径２５０μｍ程度までのものが
好ましい。

黒鉛は、金属シリコンと共に造粒処理して使用する。金
属シリコンは、黒鉛と濡れ易く、均一に黒鉛を被覆し黒
鉛の炉壁への付着性向上、黒鉛の酸化防止、に有効に作
用する。更に、金属シリコンは、フレーム中及び溶着層
中で酸化されて発熱し、フレーム中では、耐火原料の溶
融を促進し、溶着層中では、耐火原料とすみやかに反応
して焼結性を向上させる。金属シリコンとしては、通常
製鋼用として用いられる純度９０％以上のものが使用で
き、Ｆｅを少量含有しているものも使用できる。金属シ
リコンの粒度は、溶射時の溶融性や造粒処理時の造粒効
率の点から７４μｍ以下が好ましい。

黒鉛と金属シリコンとの造粒品としては、−個の黒鉛粒
子の周辺に、黒鉛粒子よりも細かいシリコン粒子が数個
付着する形態のものが好ましいか、る凝集体の周辺また
は凝集体粒子中の黒鉛粒子間隙にシリコン粒子が存在す
る形態のものでもよい。

造粒品の製造方法としては、黒鉛、金属シリコン及び造
粒用バインダーからなる加湿した粉体原料をミキサーで
混合し、凝集造粒する一般的に混合型と称される方法で
良い。具体的には、回分式または連続式の多段羽根を有
する高速ミキサーを使用して造粒し、乾燥工程、分級工
程を経て造粒品を製造する。乾燥機としては、流動乾燥
機が好ましく、分級装置としては風力分級機が好ましい
。

造粒用バインダーは、溶射時に燃焼により消失せず、ま
た高温度での発現強度が高いことから珪酸ソーダ、リン
酸ソーダ、シリカゾルなどの無機系のものが好ましく、
造粒処理時にシリコンと反応し難いものとしてシリカゾ
ルが特に好ましい。シリカゾルとしては、通常工業的に
製造される５ｉ０２濃度２０％程度のものを使用すれば
良い。

造粒品製造時の原料の使用量は、黒鉛１００重量部に対
してシリコンｌＯ〜３０重量部程度とする。シリコンが
１０重量部未満では黒鉛の酸化を防止する効果が不足し
、一方３０重量部を上回る場合には、炉の操業時に造粒
品粒子の周辺のフラックス量の増加による耐食性の低下
があるので好ましくない。バインダーとしては、５ｉ０
２濃度が５チ゛程度になるように希釈したシリカゾルを
黒鉛１００重量部に対して５〜１０重量部重量部用する
ことが好ましい。また、造粒品の嵩比重を上げる目的で
マグネシア等の耐火骨材の微粉を造粒品原料に加えても
良い。

造粒品の粒度は、３０〜５００μｍ程度のものが好まし
い。粒度が３０ｐｍ未満では、造粒品の大部分がシリコ
ンとバインダーとからなり、溶着層の耐食性が低下する
。また５００μｍを上回る場合には付着後の分散性が不
充分となり好ましくない。

＋ｎ卯哨を謙　Ｐｔ　１４４紹出ｔｙ”＾宜七ユｌＲ−
ムとして易燃焼性炭素材を使用する。易燃焼性炭素材と
は、加熱により一部または全体が分解または蒸発して気
体燃料として機能する有機物質である。

易燃焼性炭素材は、従来燃料分として使用されているコ
ークス類と比べて、燃焼しやすいので、溶射時に燃焼に
要する距離が短くなり、溶射距離が短縮される。このた
めフレーム中での溶射材料の滞留時間が短縮され、黒鉛
の酸化が防止される。

更に、易燃焼性炭素材は、コークス類と比べて、同条件
下でのフレーム温度が高いので、溶着層の緻密化にも効
果的である。

易燃焼性炭素材としては、加熱により分解または蒸発す
る有機物であればすべて使用できるが、使用時の安全性
から融点が１５０℃以上、分解または蒸発温度が２５０
℃以上のものが好ましい。

また、保管時に経時変化を生じるような化学的に不安定
な有機酸、有機塩基等は、不適当である。

更に、溶射作業性からは、一定の嵩比重を持つた物質が
好ましく、また揮発分を４０チ以上含有し、発熱量が７
０００　Ｋｃａｌ／Ｋｇ以上のものが好ましい。

上記した点から、価格的に低置である等を含めて、石炭
乾留時に生成する石炭ピッチまたは石油精製残査を熱分
解して得られる石油ピッチなどが好ましく、特に石油ピ
ッチが好ましい。また、通常の製司用コークスを一部併
用することもできる。

本発明では、骨材として塩基性耐火原料及び上記した金
属シリコンを含む黒鉛造粒品を使用し、その使用割合は
、 耐火原料／黒鉛造粒品（重量比）＝９５１５〜７０／３
０とする。この割合が９５１５を上回る場合には、造粒
品の添加効果が不足し、また７０／３０を下回る場合に
は、シリコン量及びカーボン量の増加により、溶着層の
充填性が低下し、耐食性が損われるので好ましくない。

易燃焼性炭素材の使用量は、上記した塩基性耐火原料及
び黒鉛造粒品からなる骨材１００重量部下回る場合には
、溶着層の緻密性が低下し、一方７０重量部を上回る場
合には、溶射時、ホッパー等からの流動性が低下して脈
動が生じることにより均質な溶着層が得られないので好
ましくない。

本発明溶射材料は、上記した塩基性耐火原料及び黒鉛造
粒品からなる骨材、並びに易燃焼性炭素材を常法に従っ
て、アイリッヒミキサー等で混合することによって製造
できる。

本発明溶射材料により得られる溶着層は、緻密かつ高強
度である。また、該溶射材料中の黒鉛は、酸化され難い
ため、溶着層においてカーボン成分として有効に作用し
、溶着層の耐食性が向上する。

以下実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。

実施例１〜４及び比較例１〜２ 第１表に示す配合割合（重量部）でヘンシ゛エルミキサ
ーを用いて、回転数８００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、で８０分間
造粒した後、流動乾燥機で１５０℃、２時間乾燥した。

次いで、ミクロセパレーター（分級機）で分級して、金
属シリコンを含む黒鉛造粒品を製造した。

第　　　１　　　表 得られた黒鉛造粒品を使用して第２表に示す組成（重量
部）の溶射材料を溶射ランス、ランス駆動装置、酸素供
給器、コンプレッサー、加熱炉からなる溶射実験装置を
用いて、加熱炉内を１４００℃に昇温しで、吐出量２Ｋ
ｇ／ｍｉｎ、酸素供給量Ｑ＾−８７１μ、−ｎｚ＆に−
ｎ→ｈｎ濁ｍ−シ嘔Ｅヨ１Ｔｊ３ＩＦ”ＩＱ−蓄音−Ｔ
ｈｔ４＋−７１ｒ−にんかに噴出して吹付けて、溶着ｓ
ｔｅｗ成させた。

溶着層の寸法は、８００　ｍｍ　Ｘ　２００　ｍｍ　Ｘ
　５０　ｍｍである。

得られた溶着層について物性値測定及び耐食性試験の結
果を第２表に示す。また黒鉛造粒品を使用しない溶射材
料についても同様の試験を行なった。

なお、耐食性試験は、台形形状のマグネシアれんがの炉
内側に、厚さ２０　ｍｍの溶着層をモルタルにて接着、
内張したものを試料とし、この試料を８個組み合わせた
ものを回転炉にセットして、ロータリ一式スラグテスト
法により行なった。スラグは、塩基度１．８６のものを
使用し、１時間ごとに入れ替え、１８００℃、８時間後
の溶着層の溶損深さく　ｍｍ　）を測定した。

第　　　２　　　表 第２表から、本発明溶射材料によって得られる溶着層は
、緻密であり、かつ高耐食性であることが明らかである
。

（以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］（ｉ）塩基性耐火原料７０〜９５重量％及び金属
   シリコンを含む黒鉛造粒品３０〜５重量％からなる骨材
   １００重量部、並びに （ｉｉ）易燃焼性炭素材２５〜７０重量部からなる金属
   精錬炉用溶射材料。 ［２］金属シリコンを含む黒鉛造粒品の粒径が３０〜５
   ００μｍである特許請求の範囲第１項記載の金属精錬炉
   用溶射材料。 ［３］易燃焼性炭素材が石炭ピッチ及び／又は石油ピッ
   チである特許請求の範囲第１項記載の金属精錬炉用溶射
   材料。