JPS61212475A - 立炉における原料反発面の硬化肉盛方法 - 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】 く技術分野〉 本発明は、高炉等の立炉内への原料装入を調整するムー
バブルアーマ−のアーマ−プレートや炉口部を保護する
鉱石受金物のプレートライナなどの原料反発面の硬化肉
盛方法に関する７〈従来技術〉 一般に、大型高炉においては、第６図に示すように、炉
頂装入装置の１つとして炉口部に鉱石やコークス等の装
入原料を均等あるいは所定位置に装入せしめるムーバブ
ルアーマ−２１が設けられ、また落下する装入原料から
炉口部内壁を保護する鉱石受金物２２が設けられている
。上記ムーバブルアーマ−２１は、表面がアーマ−プレ
ート２３で覆れており、炉口マンテル２４に固着された
ビン２５に上端の吊フツク部２６を係合して吊下げられ
る一方、下端に取付けた連結棒２７を介して駆動レバー
２８によって上記ピン２５の回りに回動させられる。い
ま、大ベル２９が図示のペルカップ３０当接位置から図
中の２点鎖線で示す下降限３１に向かって下がり始める
と、ベルカップ３０内の原料はベルカップ端縁の間隙か
ら炉内へ落下する。このとき、ムーバブルアーマ−２１
が待機□　位置（第６図（ａ）参照）にある場合は、落
下する装入原料は、ムーバブルアーマ−に当たることな
く直接炉壁付近の鉱石受金物の表面を覆うプレートライ
ナ３２に衝突して跳ね返り、その近くに頂部３３を形成
して堆積する。一方、ムーバブルアーマ−２Ｉが傾動さ
れて押出位置（第６図（ｂ）参照）にある場合は、装入
原料は、ムーバブルアーマ−のアーマ−プレート２３に
よって反発され、炉の中心近くに項部３４を形成して堆
積する。ムーバブルアーマ−２１は、第７図に示すよう
に、駆動レバー２８によって２点鎖線で示す後退位置３
５と突出位置３６の間の任意の位置に保持され、原料の
初期落下曲線３７と接する実線で示す位置３８から突出
位置３６へ向かって傾くにつれて、跳ね返って堆積する
原料の頂部は炉の中心へ向かって３３から３４へ移動す
る。突出位置にあるムーバブルアーマ−と原料の初期落
下曲線の交点３９から下方のアーマ−プレート２３およ
び鉱石受金物のプレートライナ３２は、落下する原料に
よる衝突摩耗や擦過摩耗を受けるので、特に厚肉に作ら
れている。アーマ−プレート２３は、装入原料の種類や
装入スケジュールなどにより傾動位置を複数点に限定し
て使用されることも多い。その場合第８図に示す如く原
料反発面に部分的摩耗４０を生じて、新品や均等摩耗時
の原料落下軌跡４！は、軌跡４２のように変化し、装入
位置の変動４３が生じることになる。同様のことが上記
プレートライナ３２についてもいえ、このような原料反
発面の不均一摩耗が、正確な位置への原料装入を困難に
し、ひいては不平均−装入による高炉操業の不安定化を
もたらす。そのうえ、上記アーマ−プレートやプレート
ライナの使用環境が、通常６００〜８００℃短時間では
１１００℃にも達する高温の炉内雰囲気に直接さらされ
るという苛酷なものであるため、上記不均一摩耗は一層
促進される。以上の理由から、高温において優れた耐熱
、耐衝撃、耐摩耗性をもつプレート材料とその反発面の
保護方法の開発が、高炉の安定操業維持の上からも切望
されている。

さて、この種のプレート材料としては、従来、高Ｍｎ−
高Ｃｒオーステナイト系鋳鋼が用いられていたが、広範
囲の温度変化や炉況の急変で表面このため、上記鋳鋼に
少量のＮｉを添加して高温靭性の強化が図られたが、早
期摩耗は避けられず、ただプレート厚さの増大等によっ
て使用寿命の延長を図るばかりであった。例えば、実公
昭４８＝４１２８３号や実公昭５２−３５２８９号には
このような寿命延長策が示されている。また、実開昭５
３−５０２０５号では、上記高Ｍｎ−高Ｃｒオーステナ
イト系鋳鋼に代って、反発板に高温耐摩耗性の良い高Ｃ
ｒ鋳鉄、その裏当支持材に高Ｍｎ−高Ｃｒ鋳鋼を夫々使
用している。しかし、この場合も使用寿命を延ばすには
材料を厚肉にせざるを得ないのが実情である。そのため
、プレートの厚肉化がムーバブルアーマ−全体の重量増
をもたらし、傾動装置の大型化と消費動力の増大をもた
らすばかりでなく、耐用限に達した際の取替えをも困難
にし、取替えれば大量のスクラップを生ぜしめる。これ
らの常置を除くべくプレートを薄肉にしようとすると、
前述の如く高炉操業が不安定になって熱効率が低下し燃
料消費が増える一方、さらに、これらの欠点が、鉄鋼の
生産コストに影響し、価格上昇の一因ともなる。

一方、プレートの薄肉化を図るためには、このプレート
の反発面に耐熱性、高温耐摩耗性を有する表面硬化肉盛
溶接棒で盛金すれば良いことは従来から知られている。

このような溶接棒としては、例えばタングステン炭化物
系合金のものがあるが、前述の組成のアーマ−プレート
に適用した場合、盛金に割れの多発が認められるうえ、
この溶接棒自体が非常に高価なため、実際には使用する
ことができない。現在の表面硬化肉盛溶接技術に鑑みて
、端的に言って、未だ適切な溶接棒も適切な盛金方法も
開発されていないのが実情である。

〈発明の目的〉 そこで、本発明の目的は、アーマ−プレートやプレート
ライナの表面に、高温下でも優れた耐衝撃、耐摩耗性を
有し長期間安定して装入原料を反発できる反発面を、適
切な表面硬化肉盛溶接によって形成する方法を提供する
ことである。

〈発明の構成〉 上記目的を達成するため、本発明の硬化肉盛方法は、ア
ーマ−プレートやプレートライナなどの原料反発面に、
下盛り用の溶接棒により、一定の幅と高さの連続ビード
を装入原料の落下方向に一定の角度をなして所定のピッ
チで盛金してバッファ層となし、次いで上記バッファ層
間をニオブ炭化物系の硬化肉盛溶接棒で上記連続ビード
のビード高さよりも高くならないように盛金して第１層
を形成し、さらにこの第ｆｉｌの上に上記ニオブ炭化物
系または下盛り用の溶接棒で盛金して第２層を形成する
ことを特徴とする。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は、ムーバブルアーマ−のアーマ−プレートの詳
細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図における
ｂ−ｂ断面図、（Ｃ）は平面図である。アーマ−プレー
ト１は、装入原料を反発する反発板２と、この反発板２
の裏面上方の吊フツク部３と、これに連らなり連結棒（
第６図参照）が取付けられる下端の突起部４からなり、
耐熱性鋳鋼で一体に鋳造される。第７図で述べた交点３
９から下方の反発板２の厚肉部表面には、第１　（ａ）
、（ｂ）図に示す如く、硬化肉盛溶接によって盛金層５
が形成され、この盛金部は反発板２の全表面積の略７０
％程度である。

上記耐熱性鋳鋼の化学組成は、Ｃ：０．３〜０．５重量
％（以下重量％）、Ｍｎ：１０〜１６％、Ｓｔ：　０．
３〜１．Ｑ％、Ｃｒ：１４〜１８％、Ｎｉ：３〜８％、
Ｐ：６０．０５％、Ｓ　：６０．０５％、微量のＮｂ　
、Ｎ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物で
ある。この鋳鋼は、完全オーステナイト組織を呈し、こ
の組織中に上記微量の炭化物形成元素による高硬度の微
少炭化物を形成して、優れた耐熱性と耐摩耗性を有して
いる。

一方、上記硬化肉盛溶接にはニオブ炭化物系表面硬化肉
盛溶接棒を用い、その溶着金属組成は、Ｃ：５．５％、
Ｃｒ：２２％、Ｍｏニア％、Ｗ：２％、ｖ：　１％、Ｎ
ｂ：８％、残部Ｆｅである。

上記溶着金属は、耐摩耗鋳鋼では鋳造技術や耐衝撃性の
制約から実現不可能な程の多量の炭素を含有することが
でき、素地中にクロム炭化物、ニオブ炭化物、タングス
テン炭化物、モリブデン炭化物等の高硬度微少炭化物を
多量に析出せしめる一方、Ｍｏ　、Ｗ、Ｖ等の添加によ
り高温焼戻し抵抗を高めて、６５０℃以下ならば常温の
硬度ＨＲＣ（ロックウェルＣスケール）６５を保持し、
さらにそれ以上の温度に対しても軟化傾向が他の合金系
より少なく、非常に優れた高温耐摩耗性を有する。特に
、ニオブを８％含有せしめているため各種高温度複炭化
物を球状微細化し、素地全面に過共析の炭化物を析出せ
しめるので、焼結や鉄鉱石等の微小研摩粒子による研摩
耗を受けようとも、高硬度過共析炭化物により素地が強
化されているため柔い素地の早期摩耗が防止されるもの
であり、例えば、常温においてさえタングステン炭化物
系溶着金属よりも優れた耐摩耗性を有している。従って
、本発明のニオブ炭化物系溶接棒は、耐摩耗性に優れる
反面非常に高価な溶接棒として周知のタングステン炭化
物系溶接棒に比べて、安価で経済、的であるという利点
をも有する。

次に、上記アーマ−プレートを上記ニオブ炭化物系溶接
棒を用いて硬化肉盛する方法について説明する。

ニオブ炭化物系溶接棒は、硬化肉盛材として最適なこと
は既に述べたとおりであるが、高合金であるため線膨張
係数が非常に大きく、アーマ−プレートなどの異材金属
上に盛金した場合、冷却過程において線膨張係数の差に
より不特定方向に無数の割れを生じるという問題がある
。このため、硬化肉盛においては、上記割れを防止し、
盛金層の剥離を発生させないような方法が是非とも必要
となる。

第２図はこのような硬化肉盛方法を示す図、第３図は第
２図の■−■断面図である。これらの図によって硬化肉
盛溶接の手順を述べれば次のようになる。

（イ）反発板２の原料反発面６の外周縁に下盛り川のオ
ーステナイト炭化物系溶接棒を用いて、ビード幅Ｗ　＋
　＝　１０〜１５＋ｕ、ビード高さＨｔ＝６〜７ｍｍ＋
の全周ビード７を盛金してバッファ層を形成する。

（ロ）上記原料反発面６に、上記オーステナイト炭化物
系溶接棒により、ビード幅ｗ、＝ＩＯ〜１５ｓｕａ、ビ
ード高さＨ，＝３〜３．５ｍｍの連続ビード８．８．・
・・を装入原料の落下方向と直角をなしてピッチＰ＝２
０〜４０＋ｕで盛金してバッファ層を形成する。

（ハ）上記各バッファ層（８，８）間を前述のニオブ炭
化物系硬化肉盛溶接棒を用いて高さが略■。

になるように盛金（９）して埋め込む。

こうして、反発面６上に硬化肉盛の第１層を形成する。

（ニ）次に、上記第１層の上全面を、略全周ビード７の
高さＨｌにな４よう上記ニオブ炭化物系硬化肉盛溶接棒
によって盛金（１０）Ｌ、硬化肉盛の第２層を形成する
。

なお、上記バッファ層用のオーステナイト炭化物系溶接
棒の溶着金属の化学組成と機械的性質は、−例として、
Ｃ：　　１．０％、Ｍｎ：１７％、Ｓｔ：０．２％、Ｃ
ｒ：９％、Ｎｂ　：　３％、および、抗張力９１．８ｇ
／ＩＩＩｅ”　、降伏点６５　、３　ｋｇ／　ｌｌ１ｏ
＋”、伸び１２％、絞り２１％、溶接のままの硬度ＨＲ
Ｃ２８、冷間加工後の硬度ＨＲＣ４５である。反発板に
さらに大きな衝撃が加わるような場合は、耐クリープ性
のさらに良い抗張力Ｉ　Ｑ　Ｑ　ｋｇ／ａ＋ａ”程度の
溶接棒を用いればよい。また、バッファ層の上記ピッチ
Ｐの限定理由は、Ｐ＜２Ｑｍｍではバッファ層金属量が
増える反面硬化肉盛金属量が減って第１層の耐摩耗性が
確保し難くなり、一方Ｐ〉４０＋ａｍでは硬化肉盛金属
の割れと剥離を防止すべきバッファ層が減って、その役
割を果たさなくなるからである。また、反発面の四周の
バッファ層は角からの硬化肉盛金属の剥離を防止するの
に有効である。

以上のような手順で硬化肉盛されたアーマ−プレートは
、高炉内の高温で苛酷な雰囲気中での実際の使用におい
て、優秀な耐摩耗性を示すことが確められ、しかも薄肉
の硬化肉盛層によって十分な使用寿命が確保できて軽量
となり、傾動装置の小型化、消費動力の低減、取替えの
容易化など種々の効果をもたらす。

なお、上記実施例の硬化肉盛層による耐摩耗性を大略試
算すれば次のようになる。本実施例の母材である鋳鋼は
一般構造用鋼ＳＳ４１に比して略２倍の耐摩耗性を有し
、本実施例のニオブ炭化物系硬化肉盛金属は上記ＳＳ４
１に比して略１００倍の耐摩耗性を有することが従来の
実験で知られている。従って、ニオブ炭化物系硬化肉盛
溶接金属は、母材鋳鋼に対して略５０倍の耐摩耗性をも
っていることになり、溶着金属の１ｎ＋ｍ肉厚は母材鋳
鋼の５０ｎｕａ肉厚に匹敵する。例えば鋳鋼のみで厚さ
８０ｍ−に作られたアーマ−プレートが５０ｍｍ摩耗す
る（即ち厚さが３０ｍｍになる）と交換されるものとす
れば、ニオブ炭化物系硬化肉盛層７Ｉｌｌｆｆｉはそれ
のみで母材鋳鋼の厚さ３５０　ｆｆ１ｆｆ１％即ち母材
鋳鋼の７倍の耐摩耗性を示すことになる。

上記実施例では、１層目のバッファ層８を、第２図の如
く装入原料の落下方向と直角をなして盛金したが、第４
図に示すように上記落下方向と平行に１本または複数本
盛金（ＩＩ）してもよく、また第５図に示すように菱状
（１２）に配列してもよい。また、バッファ層ｓ用の溶
接棒は、実施例のオーステナイト炭化物系のものに限ら
れず、低水素系等の下盛り用の溶接棒を適用でき、第２
層にニオブ炭化物系硬化肉盛溶接棒（第３図１０参照）
でなく上記下盛り用の溶接棒を適用することもできる。

さらに、このような硬化肉盛方法は、炉口部内壁を保護
する鉱石受金物２２のプレートライナ３２にも適用でき
ることはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の硬化肉盛方法は
、アーマ−プレートやプレートライナなどの原料反発面
に、下盛り用溶接棒により連続ビードのバッファ層を所
定ピッチで盛金し、次いでこのバッファ層間をニオブ炭
化物系硬化肉盛溶接棒で盛金して第１層を形成し、この
第１層の上に上記ニオブ炭化物系または下盛り用の溶接
棒で盛金して第２層を形成しているので、高炉内の高温
繰返しや熱衝撃などの苛酷な条件下でも軽量で長寿命の
原料反発金物が得られ、高炉の安定操業と燃料低減を図
り、ムーバブルアーマ−の駆動動力低減や取替の容易化
を図ることができ、その効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１　（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）図はムーバブル
アーマ−のアーマ−プレートの詳細図、第２図は本発明
の硬化肉盛方法の一実施例を示す図、第３図は第２図の
■−■断面図、第４図、第５図は本発明の変形例を示す
図、第６図は高炉の炉頂部の縦断面図、第７図は第６図
の部分詳細図、第８図はアーマ−プレートの原料反発面
の部分的摩耗を示す図である。 ■・・・アーマ−プレート、　２・・・反発板、５・・
・盛金層、　６・・・原料反発面、　７・・・全周ビー
ド（バッファ層）、　　訃・・連続ビード（バッファ層
）、９・・・ニオブ炭化物系硬化肉盛層（第１層）、　
　ｌＯ・・・ニオブ炭化物系硬化肉盛層（第２層）。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼折 代　理　人　　弁理士　青白　葆　外２名・第２図 １１３図 第４図 ■ 第５図 第６図 （ｔ））　　　　　　　　　（０） 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）立炉内への原料の装入を調整するムーバブルアー
   マーのアーマープレートや炉口部を保護する鉱石受金物
   のプレートライナなどの原料反発面の硬化肉盛方法にお
   いて、 上記原料反発面に、下盛り用の溶接棒により、一定の幅
   と高さの連続ビードを上記装入原料の落下方向に一定の
   角度をなして所定のピッチで盛金してバッファ層となし
   、次いで上記バッファ層間をニオブ炭化物系の硬化肉盛
   溶接棒で上記連続ビードのビード高さよりも高くならな
   いように盛金して第１層を形成し、さらにこの第１層の
   上に上記ニオブ炭化物系または下盛り用の溶接棒で盛金
   して第２層を形成することを特徴とする硬化肉盛方法。
2. （２）上記特許請求の範囲第１項に記載の硬化肉盛方法
   において、上記バッファ層が装入原料の落下方向と直角
   をなすことを特徴とする硬化肉盛方法。
3. （３）上記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   硬化肉盛方法において、上記バッファ層が原料反発面の
   外周縁に上記下盛り用の溶接棒を盛金して形成されてい
   ることを特徴とする硬化肉盛方法。
4. （４）上記特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載の硬化肉盛方法において、上記連続ビードの幅お
   よび高さが夫々１０〜１５ｍｍおよび３〜４ｍｍであり
   、上記所定のピッチが２０〜４０ｍｍであって、上記下
   盛り用の溶接棒がオーステナイト炭化物系の溶接棒であ
   ることを特徴とする硬化肉盛方法。