JPS62102082A - 火炎溶射補修方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火炎溶射補修方法およびその装置に関し、さら
に詳しくは窯炉または金属溶湯用炉の内張り耐火物の熱
間補修方法およびその方法の実施に好適な装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来の火炎溶射補修技術として特公昭４９−４６３６４
に記述される方法は次の通りである。

修復すべき炉壁材質と同様な′Ｍｔ成を有する補修用耐
火材粉粒を用い、この耐火材粉粒に、金属粉粒を配合す
る。この金属粉粒を酸素で燃焼させたときの発熱を利用
すると共に、金属粉粒自身も酸化物となり耐火物体を形
成する。

この方法では以下の問題がある。

（Ｄ　通常、耐火材を溶射補修する場合の供給熱ｔ−は
、例えば次の文献。

■　製鉄研究Ｎｏ、３０５．１９８１、「コークス炉の
溶射補修」 ■　鉄と鋼Ｎｏ、４　　ｖｏ　１６９　、１９８３゜「
溶射装置の開発と溶射条件の検討」 に示されるように、材質により若干差はあるものの、５
０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇであるのに対し、同方
法は、金属粉粒を２０〜３０重量％含有した場合でも２
．０００〜３０００ｋｃａ　ｌ／ｋｇであり、その８量
はガスあるいは固体の燃料を用いるときの１量２程度で
あるため、全体の耐火材粉粒を溶融あるいは半溶融の状
態にするにはａ量が小さ過ぎる。このため、緻密で強固
な付着層を得るのは困難になる。これに対し、熱量を大
きくするのに金属粉粒の量を増加する手段も考えられる
が、吹付は材の単価の上昇に伴い、所栓コスト低下を目
的とする補修には不向きになる。

■　さらに同方法では、使用する金属粉粒は５０ｇｍよ
り小さい大きさで、かつ酸素によって搬送することにな
っているが、通常金属粉粒の特に微粉の場合、安全な取
扱いをすることが難しく、特化則第２類に属するものが
殆どである。にもかかわらず、同方法は酸素によって搬
送する機構をとっているため、さらに危険増大をもたら
し、極めて不安全な作業を強いられることになる。

■　また、耐火材と混合した金属粉の酸化発熱を利用す
るため、基体に予熱を施す工程を取ることが困難で、補
修部基体は局部的に急激な加熱、さらに終了時において
は、急激な冷却状ＩＥを課せられることとなり、熟的ス
ポーリング損傷を起こす原因になることは勿論、基体表
面の温度が低い場合には補修材の接着性が劣ることにな
り、補修層の耐用性が劣るものとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

品積酸化性物質粉粒を配合した吹付は材を用いる溶射補
修においては以下のことが重要となる。

（１）安全操業 （２）コスト低減 （３）漏波酸化性物質粉粒の燃焼性向上（４）補修部基
体および吹付は補修層の熱的スポーリング損傷防ロニ （５）吹イ」け補修層の基体への接着性向上（６）吹付
は補修層の緻密化 本発明はこのような問題点を解決した火炎溶射補修方法
およびその装置を提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するため次の技術手段を講じ
た。

（ａ）　　安全性向上とコスト低減化については。

使用する品積酸化性物質の平均粒径を５０ｇｍ以ににす
る。

（ｂ）　　スポーリング損傷の防止については、ジ（材
の予熱および補修層の徐冷を行う。この予熱および徐冷
用には、カス火炎を用いる。

（ｃ）　　接着性を向−１−するには、吹付けの火炎お
よび１耐火材粒粒の溶融状態も重要であるが、補修部基
体の温度が高いことも重要である。この基体の予熱につ
いては」−２（ｂ）の基体予熱を利用することができる
。

（ｄ）　　補修層１°１身の緻密性を向上する方法とし
ては、吹付は材が基体に到着するまでに、１耐火材粒子
は溶融あるいは半溶融状態になり、また、品積酸化性物
質の粒子は完全に酸化反応を終了することが心安で、こ
のために、吹付は材吐出と同時に可燃性ガスを吐出ある
いは噴出し、吹付は材吐出と同時にガス炎を形成し、こ
の火炎熱により、漏波酸化性物質粉粒の燃焼性を良くし
、また、耐火材粒子が溶融あるいは゛Ｖ−溶融状７ｇに
なるのを助ける。

本発明方法は以」二の技術手段を綜合し、補修用の耐火
性酸化物粒子に漏波酸化性の金属または゛Ｖ−金属粒子
を配合したものを、ランスノズルより１可燃性ガスと同
時に、支燃性ガスの中に吐出し、品積酸化性物質の醇化
反応による熱と可燃性ガスの燃焼熱によって、Ｉ耐火性
粒子の表面あるいは全体を溶融または半溶融状態にして
、ノ、（体補修部に吹付けを行い、付着層を形成し、耐
火物壁の補修部を修復する。このとき長波酸化性物質自
身は°酸化熱を発生すると同時に、耐火性溶融酸化物と
なり、溶融あるいは半溶融した耐火性粒子の表面部と融
着し、付着層を形成する。

次に、上記本発明方法を好適に実施するための本発明装
置は、第１図に示すように、混合耐火材料を供給しラン
スより溶射して耐火物を補修する装置において、前記混
合耐火材料を搬送する不活性ガス供給手段と、前記耐火
材料搬送ガスに可燃性ガスを供給する手段と、前記耐火
材料を含有する混合ガスを吐出するノズルと支燃性ガス
吐出ノズルとを有するランスとを備えたことを特徴とす
る火炎溶射補修装置である。

〔作用〕

長波酸化性物質を配合して補修を行う方法については前
述の特公昭４９−４６３６４に開示されており、同方法
においては使用する長波酸化性物質の粒度はモ均５０ｇ
ｍより小さいものを用いるとしており、その理由として
は暦均５０ｕＬｍより大きくなると長波酸化性物質の酸
化燃焼性が悪化し、付着層の性状が不良となり、耐雨性
が低下するとし、その最適粒径は１１０８Ｌ以下のとき
に好結果が得られるとある。

しかし同方法のように５０ｇｍより小さい粒径で、しか
も最適がＩＯ用ｍ以下という非常に微細な粒径体から成
る長波酸化性物質を用いた場合、耐火性物質との混合あ
るいは吹付は装置への搬入などの前作業中、また吹付は
操作中においても、搬送管内の圧力低下などに起因する
逆火など、微細な長波酸化性物質の取り扱いにおいては
、非常な危険が伴う。さらに、同方法においては、吹付
は機への供給は酸素含有ガスで行うものとしており、操
作上の危険はさらに増大する。

本発明は、このような長波酸化性物質の取扱い操作上の
安全性を重視し、品積酪化性物質のモ均粒径をできる限
り大きいものを使用して、安全性を向上すると共に、付
着層の基体への接着性はもちろん付着層自身の緻密性を
も向上する作用をなすものである。

補修用の耐火粒子に配合する長波酸化性物質は、取扱い
上の安全を確保する七で５０Ｉｉ、ｍ以上であれば（−
分でりる。このことは前記従来方法に弘されているよう
に、酸素含有ガスと共に加熱された炉内に噴出しても燃
焼性が悪く、使用に不適であるということからも明らか
である。

そして使用する長波酸化性物質のモ均粒径を５０ｐＬｍ
以−ヒにすることで燃焼性が低下するが。

この燃焼性を増大するために、材料供給装置より不活性
のカスで搬送された混合気流中に、可燃性ガスを混入し
、材料と同時に酸素あるいは空気などの支燃性ガスの噴
流中に吐出する方法を採った。すなわち、まずノズルか
ら吐出直後に可燃性ガスの、７１゛火、燃焼が起こり、
直ちに高温の火炎が形成される。この高温の火炎内に放
出された長波酸化性物質の粒子は直ちに高温に加熱され
て着火し、続いて燃焼し易い状態になる。このように可
燃性ガスの同時噴出を行うことにより、その火炎を用い
ることによって５安全性を確保するために粒径を大きく
シ、敢えて燃焼性を低下せしめた分を容易に補償し、何
ら支障をもたらすことなく吹付は補修を実施することが
できる。しかも、この可燃性ガスの燃焼する火炎は、同
時に吐出した補修用の耐火性粒子をも加熱し、その粒子
を溶融あるいは゛ト溶融に至るまでに加熱することもτ
ｊｒ能で、長波酸化性物質の酸化熱とその溶融した酸化
物と合併し、緻密な付着層ができることは必然と推察で
きるところである。もちろん、支燃性カスとしての酸素
または空気の供給−；二は、噴流中に供給した長波酸化
性物質およびｉｉｆ燃性ガスを完全に燃焼し得る酸、Ｈ
の！Ｉ：を供給することはＺｒうまでもない。

以−１−のような方法により吹付は補修をより安全なも
のにするため長波酸化性物質の粒径はより大きいものを
使用するのが９！ましいが、粒径が大きくなるに従って
、刺着率が低下し、付ｒ１層の性状は劣化する。これを
防１１ニするため、可燃性ガスの供給ｊ、Ｈを多くする
Ｆ段もあるが、可燃性ガスの供給１，１を多くすること
はコスト１−シ１を招くのでＩｌ’ｆましくない。

そこで、これらの関係について種々実験を行った。その
結果の例を第２図から第５図までに°示す。

第２図は金属アルミ粉の平均粒径とそのときの溶射材料
の付着率との関係を示すグラフで、Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの曲線は、プロパンからの熱量が吹付材
料１ｋｇ当り、それぞれ８　、２５０　。

５００．１０００．１５００ｋｃａｌの場合を示す。

可燃性ガスであるＣ３　Ｈ，で、吹付材料１ｋｇ当り５
００ｋｃａｌを加えた曲線Ｃの場合には、金属アルミの
平均粒径が１２０ルｍ程度までは付１１率が良く、可燃
性ガスを混入しない場１合の平均粒径２０μｍを使用し
たときに匹敵している。

さらに使用する金属アルミの平均粒径を大きくした場合
には、１２０ｇｍを境として急に付着率が低下する。

このことから安全な取扱いを行う上で、可燃性ガスの混
入により、漏波酸化性物質の使用に適する平均粒径は５
０ルｍ　”　１２０川ｍにあると、イえる。

また第３図は全屈アルミ粉の平均粒径が８０ｇｍのもの
を使用し、Ｃ３ＨＯ混人による熱ｊ廖ｋを吹付材料１ｋ
ｇ５す１ｏｏＯｋｃａｌにして金属アルミの配合比率を
変化した場合の付着率を示した。この場合は、金属アル
ミ粉の配合清か１０重硼％まで付着率は急激にＪ：、＋
Ａシ、それ以降は大きな変化を示さない、このことから
漏波酸化性物質の配合量は１０　ｍ　量５以上であれば
効果が発揮され、さらに多い程効果はあるものの、吹付
は材屯価の上昇を伴い、メリットを失うことになるので
、漏波酸化性物質の配合適正量は１０〜３０重品°％と
する。

また第４図には第２図に示した各付着層の気孔率の変化
、そして第５図は第３図に示したときの各付着層の気孔
率を示した。第４図中の曲線Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは第２図中の曲線Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅに対応する。第４図、第５図のいずれも付着（ｌ
との対応が良くでている。

以上のことから漏波酸化性物質の平均粒径を５０〜１２
０ｐｍ、好ましくは６０〜ｌＱＱｇｍとすることにより
、安全でかつ付着層の緻密性、基体への接、ｎ性が七分
保たれたものとなることが分った。

このような関係については、ここに示した金属アルミ粉
以外の場合においても、例えば金属シリコン粉を珪石質
耐火材と共に吹付けたとき、あるいは金属アルミ粉と金
属シリコン粉の混合物をムライト質耐火材と共に吹付け
た場合、同様なものが得られた。

その他に、本発明で漏波酸化性物質について好結果を得
たものとしては、Ｍ　ｇ　、　Ｍ　ｎ　。

ＦｅＭｎ、ＳｉＭｎ、ＣａＳｉ、ＦｅＳｉ。

ＦｅＣｒ、ＣａＣ２などがあり、これらの一種もしくは
数種の物質を含むものであった。

また、このときの耐火材料としては、シリカ。

アルミナ、ムライトの他に、シャモット系、ジルコン、
ジルコニア、マグネシア、マグクロなどで、この場合に
付着層の目標組成に合わせて漏波酸化性物質を配合する
ことにより［１的を達成することができる。

また、以［−の方法において、ｉｉＴ燃性ガスを混入す
る機構は、漏波酸化性物質の着火および燃焼性を向上し
たり、また耐火性物質の加熱を行い付着層の性状を良好
にするばかりではなく、吹付は材吐出前に、＋ｉ（燃性
ガスだけを吐出し、酸素との燃焼火炎を形成し、／、（
体の補修部およびその周辺を徐々に加熱することができ
る。このように加熱を施すことによって、吹付けの際に
急激に、かつ犬ｊ１１．の熱が基体に噴出されることに
よる基体の熱的スポーリング損傷を防止することができ
る。さらにこのように加熱された基体の表面は、その直
後に開始される耐火材吹＋１けの接着性を大いに右利に
する。

次に同機構は吹付は補修が終ｒした時点で、補修部を徐
々に冷却する方υ：も行うことができるために、　！Ｉ
ｉ修後の急冷によるスポーリング損傷を防１卜すること
もできる。

ｕ（燃性ガスとしてプロパンの他にアセチレン。

プロピレン、ブタンなど通常工業的に使用されている可
燃性ガスを用いても同等の好成果が得られており、安全
性、コスト、燃焼性などの観徳から、種々の条件に合わ
せてこれらを使用することができる。

可燃性ガスの供給は、搬送ガス経路中のどこでもよく、
安全性、操作性からランス手前が好ましい。

また、搬送ガス自体に可燃性ガスを用いることも可能で
ある。

〔実施例〕

第１図に示す装置を用いてｔｏｏｔ溶鋼取鍋の炉底注湯
孔羽口れんが（高アルミナ質）の損傷部に、次の混合物
を毎時６０ｋｇを＃素噴流中に吐出して吹付は補修した
。

混合物は最大粒径１２０　ｇｍで平均粒径が８０ｐｍの
アルミニュームの粒子と、最大粒径５００μｍのアルミ
ナ賀耐人材粒で、Ａｕ２　ｏ３：　８７重量％、他Ｓ　
ｉ０２　、ＣａＯ、Ｆｅ２０３から成る耐火性粒子とを
、重量比で２０　：　８０に混合した。また取鍋はあら
かじめＣＢ　Ｈ８の火炎により１４００℃程度に予熱し
た。

Ｎ２ガスで吹付は材を搬送する配管内にＣＢ　Ｈ８を毎
時６．０　ｒｎ’混入し、支燃用の酸素はランスノズル
の先端から毎時３７．５　ｍ’を噴出して上記吹付は補
修を１０分間行った結果、基体および＋１２；層の熱的
なスポーリング損傷もなく、付着層の基体への接着性も
良好であった。

このようにして補修した後、平均温度１６５０℃、１０
０ｔの溶鋼を受鋼し、連続鋳造での鋳込みを行った。

この作業に６チヤージ連続して使用することができた。

これまで、取鍋の補修で特に困難とされていた羽目近傍
の補修を熱間でしかも、高純度かつ緻密な付着層で補修
できるようになったことは炉寿命延長および安定操業の
上でメリットが大きい。

〔発明の効果〕

窯炉あるいは金属溶湯用炉の内張り耐火物の損傷部を末
完ＩＪＩによる火炎溶射法によって補修することにより
、その基体材質に近い組成で、しかも基体への接着およ
び付着層の緻密性において優れた補修層の形成が可能と
なり、各種炉の内張り耐火物の耐用性を大幅に向上する
ことができる。このことにより耐火物原単位および原単
価の低減に大いに寄かする。また操業安定への寄ｔｊも
大きい。

粒径の大きい品積酸化性物質を使用することが可能にな
ったことにより、補修作業に関する安全の向上が図られ
、作業性が向上し、さらにコストも低減されたことによ
り同補修方法の利用範囲も拡大される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の材料搬送、可燃性ガス、支燃
性ガスおよび冷却水の系統図、第２図、第４図はアルミ
ナ質耐火材８０重量％と金属アルミニウム粉２０重量％
の粒径を変化させた場合の付着率と気孔率をの関係を示
すグラフ、第３図、第５図は、粒径を８０ｇｍとしたも
ので、添加熱：ｉ；−１０００ｋ　ｃ　ａ　ｌ一定で、
金属アルミニウム粉の配合比を変えたときの付着率と気
孔率との関係を示すグラフである。 ■・・・基体、２・・・補修部、３・・・ランス、４・
・・吹付は材吐出口（ノズル部）、５・・・材料タンク
、６・・・材料搬送ガス（Ｎ２など）、 ７・・・支燃性ガス（０２など）、 ８・・・ｉｆｆ燃性ガス（プロパンなど）。 ９・・・材料搬送ガス用開閉バルブ、 １０・・・材料搬送用開閉バルブ、 ｉｔ・・・支燃性ガス用開閉バルブ、 １２・・・＋ｉ（燃性ガス用開閉バルブ、１３・・・耐
火材料、　　　１６・・・ランス冷却用水、１７・・・
ランス冷却排水、 １８・・・ランスん却用水開閉バルブ、１９・・・ラン
ス冷却排水開閉バルブ、２０・・・制御憲６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃焼して耐火性酸化物を形成する易被酸化性金属ま
   たは半金属の粒子の１種以上と耐火性酸化物粒子とから
   なる混合耐火材料を溶射して耐火物を補修する方法にお
   いて、 前記金属または半金属粒子の平均粒径を ５０〜１２０μｍとし、前記混合耐火材料を不活性ガス
   および可燃性ガスの混合ガスと共に、支燃性ガス気流中
   に噴出し、補修部に吹付けることを特徴とする火炎溶射
   補修方 法。 ２　混合耐火材料を供給しランスより溶射して耐火物を
   補修する装置において、 前記混合耐火材料を搬送する不活性ガス供 給手段と、 前記耐火材料搬送ガスに可燃性ガスを供給 する手段と、 前記耐火材料を含有する混合ガスを吐出す るノズルと支燃性ガス吐出ノズルとを有するランスと、 を備えたことを特徴とする火炎溶射補修装 置。