JPS6314275B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐火物で構築された工業窯炉、例えば
高炉、熱風炉、コークス炉、取鍋、転炉、電気
炉、AOD炉、DH・RH真空脱ガス装置、熱鈍炉
その他各種炉の熱間吹付補修方法に関する。 近年上記のような、工業窯炉においては炉材原
単位の低減、補修作業の軽減などを目的として吹
付補修が広く実施されている。 この吹付補修に使用される吹付材は種々のもの
が提案されているが、補修対象となる炉壁の耐火
物材質に合せて骨材を選定し、これにリン酸塩ま
たは珪酸塩などの無機塩類を結合剤としたものが
主に使用され、一応の効果を上げている。しかし
骨材として塩基性耐火物を用いる吹付材を例にと
り、これで転炉を補修すると、出鋼温度1650℃程
度の操業では良好な耐用性を示すが、それを越え
るような高温の場合は、吹付材の結合組織が高温
によつて軟化もしくは、液相を生成し、強度が著
しく低下し、剥落・溶損などによつて殆んど残存
しないのが実情である。 また無機塩類を結合剤とした吹付材の欠点に挙
げられているものに、補修される炉壁面の温度が
比較的低い場合、例えば1000℃程度のものに対し
てはよく付着するが、1200℃を越える高温の炉壁
面に対しては極端に付着性が低下するため、吹付
補修に際しては一旦、炉を吹付材が付着し易い温
度まで冷却しなければならないことがある。 さらに、従来技術による熱間吹付補修の欠点の
うちで最も大きなものは、補修時において、吹付
材と共に多量の水分を用いるため、高温の炉壁面
が急激に冷却されることによる亀裂の発生あるい
はそれに基づく剥離・剥落を引起すことである。
また、炉内の冷却は、その炉で吹錬される溶鋼の
成分適中率を低下させる一因をなすと言われてお
り、この面からも好ましくなかつた。 しかしながらこれらの現象は、多量の水分を用
いる従来の熱間補修方法では如何にしても避ける
ことの出来ない宿命的なものである。 本発明者らは上記のような現況に鑑み、従来方
法を改善をすべく種々の検討・試験を重ねた結
果、まず耐火性骨材と炭素樹脂とを組合せた吹付
材を用いることを考えた。この吹付材は、補修に
際して水分を用いなくとも、炉内の温度および壁
面からの加熱によつて炭素樹脂が溶融し、表面張
力が小さくなり、吹付材を炉壁面に対して濡れ易
くして付着を可能にする。したがつて、熱間吹付
補修の際に水を必要としないので、水を用いるこ
とによる上述の如き欠点がなく、また炭素樹脂は
多量の炭素成分の供給源となり、吹付材の耐蝕性
向上に大きく貢献する。 しかし、この発明における吹付材は、従来の水
を用いるものに比べると付着性に劣り、これが実
用化を阻む結果となつていた。本発明者らは、こ
の原因は吹付材中の炭素樹脂が炉壁面で溶融し、
さらに揮発分の逸散による固化までの過程が遅い
ため、吹付材は一旦壁面に付着するものの、自重
によるダレ、あるいは吹付けによる反作用によつ
て跳ね返るからであると考え、炉壁面で溶融した
炭素樹脂を迅速に固化させることを検討した結
果、従来、吹付材のキヤリヤガスとして用いてい
た空気に替え、酸素又は酸素濃度の高いガスを用
いて熱間吹付補修を行なうと良好な結果が得られ
ることを見い出し、本発明を成すに至つたもので
ある。 すなわち、本発明は耐火性骨材と炭素樹脂とを
組合せた吹付材を、酸素または酸素濃度の高いガ
スと共に吹付けることを特徴とする熱間吹付補修
方法であり、この方法によると吹付材は付着性が
良好で、しかも付着後は炭素成分の多い結合組織
となるので優れた熱間強度、スラグ浸潤抵抗性を
示し、かつ補修時に水分を用いないため、従来の
ような炉壁面の急激な冷却による弊害もない。 本発明を更に詳述する。 まず吹付材の製造から述べると、骨材として使
用できる耐火性原料は金属酸化物、金属炭化物、
金属窒化物のうちから任意に選んだ１種または２
種以上のものを使用することが可能である。現
在、吹付材は塩基性材質の用途が多いので、特に
塩基性耐火原料を具体的に示すとマグネシアクリ
ンカー、マグクロクリンカー、クロマグクリンカ
ー、カルシアクリンカー、ドロマイトクリンカ
ー、マグドロクリンカー、ドロマグクリンカーな
どである。 炭素樹脂の例としては石油系または石炭系のピ
ツチ、アスフアルトピツチ、タールピツチなど
で、その軟化点は300℃以下のものが好ましい。 耐火性骨材と炭素樹脂との組合せは、(1)耐火性
骨材、炭素樹脂粒、(2)炭素樹脂で被覆した耐火性
骨材、(3)耐火性骨材の微粉と炭素樹脂とを混合
し、これを適当な粒径に造粒したもの（以下、骨
材含有炭素樹脂粒と称す）などを用い、必ず耐火
性骨材と炭素樹脂との両者が存在するように単
独、もしくは組合せたものが例示される。 以上のように炭素樹脂は粉末で用いるよりは、
球状に造粒するか、あるいは骨材と一体化させる
のが好ましい。これは炭素樹脂を粉末状で用いる
と、吹付ノズルから炉壁面に到達する途中で炉内
の高温雰囲気によつて焼失してしまうことがある
からである。また、炭素樹脂は軟化点の異なる二
種以上のものを併用すると、吹付材が付着性と耐
蝕性とにバランスのとれた効果を発揮することが
判つた。これは軟化点の低い炭素樹脂が付着性に
寄与し、一方の軟化点の高い炭素樹脂は炭素成分
が多いので耐蝕性に作用するからと考えられる。 骨材含有炭素樹脂粒の製造は、耐火性骨材の微
粉と加熱溶融させた炭素樹脂とを適当な割合で混
合したものを滴下法、気流法、旋回流法などの適
当な液体微粒化法によつて粒状化する。または、
耐火性骨材微粉と炭素樹脂微粉とにリン酸塩、珪
酸塩などの水溶液、あるいは液状フエノール樹
脂、コールタール等を添加し、混合したものを粒
状化する。 炭素樹脂粒の製造は、炭素樹脂を加熱溶融して
上記と同様の液体微粒化法によつて粒状化する。
また、炭素樹脂微粉にリン酸塩、珪酸塩などの水
溶液、あるいは液状フエノール樹脂を添加し、混
合したものを粒状化して得る。 炭素樹脂を被覆した耐火性骨材の製造は、耐火
性骨材と熱溶融させた炭素樹脂とを組合せ、撹拌
しながら炭素樹脂を冷却することによつて得られ
る。また、耐火性骨材に珪酸塩、リン酸塩などの
水溶液、あるいは液状のフエノール樹脂を添加し
撹拌した後、炭素樹脂微粉を添加し、さらに撹拌
することによつて得られる。 耐火性骨材含有炭素粒および炭素樹脂粒の粒度
はいずれも0.3〜３mm程度のものが好ましい。0.3
mm以下では吹付けの際、炉壁面に達するまでに焼
失し易く、また３mm以上では溶融拡散しにくいた
め、吹付材の付着性が低下する。 以上に示した耐火性骨材と炭素樹脂との組合せ
およびその組合せ方法は他にも種々のものが考え
られ、本発明はこれに限るものでないことはもち
ろんである。 本発明に用いる吹付材は上記材料の他に、本発
明効果を損なわない程度であれば、従来、吹付材
の添加物として知られているものを添加してもよ
い。例えば吹付材の熱間接着性を与えるために、
焼結剤としてリン酸塩、珪酸塩、ホウ砂などを少
量添加してもよい。 次に吹付方法について説明する。 吹付ガンは、従来知られいる乾式タイプのもの
を使用するのが好ましい。吹付けの際、炉壁保護
のために水は原則として使用しないが、ノズル冷
却を目的として極く少量添加することは止むを得
ない。 吹付材は酸素または酸素濃度の高いガスと共に
吹付ける。酸素濃度の高いガスは、経済性の観点
から使用するものであるから、酸素と最も安価な
ガスである空気とを混合したものが好ましい。酸
素濃度の高いガスは、その酸素割合の増加に比例
して吹付材の付着性が向上する。したがつて、酸
素の割合は多いほどよいが、本発明で十分な効果
を得るためには酸素濃度は30容量％以上とする。 第１図乃至第４図は、本発明による熱間吹付補
修方法の態様を模式図で示したものである。吹付
材１の圧送を空気Ａで行なう場合は、吹付ガン２
とは別に設けた酸素ノズル３から噴出する吹付材
１に酸素Ｂを供給するかあるいは第２図の如く吹
付ノズル２の外周に酸素ノズル３を併設して、吹
付材１に酸素Ｂを供給する。後者の方法は、酸素
Ｂが吹付ノズル２を冷却する効果もある。また第
３図のように、吹付ノズル２の途中で吹付材１に
酸素Ｂを供給してもよい。第４図は吹付材１の圧
送を酸素Ｂによつて行なう例を示したものであ
る。また図では示さないが、吹付材の圧送を酸素
で行ない、さらに別に設けた酸素ノズルで吹付材
に酸素を供給することも有効である。 なお図の説明でいう酸素は、前記したとおり酸
素濃度の高いガスに置き替えてもよいことはもち
ろんである。 吹付ノズルを水冷あるいは耐火物の被覆によつ
て炉内の高温雰囲気から保護することは常識であ
るが、本発明方法では酸素供給によつてノズル先
端付近が特に昇温するので、この保護は重要とな
る。 以上のようにして行なわれる本発明の熱間吹付
方法が良好な結果を示すのは、まず吹付材の接着
機構が炭素樹脂の溶融によるため、従来の水を用
いた場合のように炉壁面が冷却されることによる
弊害が生じないのと、炭素樹脂が炭素成分の多量
の供給源となり、これが吹付材の耐蝕性向上の作
用しているからである。そして、吹付けの際に酸
素を用いることにより、この吹付材の付着性は大
巾に向上する。 酸素を用いることによつて吹付材の付着性が向
上するのは次の理由によるものと推測される。ま
ず吹付材が炉壁面に付着する過程を考えると、ノ
ズルより噴出された吹付材は、炉内の高温雰囲気
および炉壁からの加熱によつて吹付材中の炭素樹
脂が溶融し、この溶融によつて濡れて吹付材が付
着し、その後、炭素樹脂の揮発分の逸散による固
化で吹付材は炉壁面上に止まるが、この炭素樹脂
の固化が遅いと吹付材は炉壁面から自重によるダ
レ落ち、あるいは吹付けの反作用による跳ね返り
を生じる。また炉温度が低い、噴出距離が短いな
どの理由によつて吹付材中の炭素樹脂が十分に溶
融されない場合も、吹付材は付着性が劣る。これ
に対し、本発明のように吹付材を酸素あるいは酸
素濃度の高いガスと共に吹付けると、酸素富化に
よつて炭素樹脂の揮発分の燃焼が助長され、かつ
炉壁面の温度が上るので、炭素樹脂が溶融から揮
発分の逸散により固化するまでの過程が迅速に行
なわれ、吹付材はダレ落ち、跳ね返りなどもなく
良好な付着性を示す。 つぎに、本発明の実施例をあげ、同時に本発明
に属さない実験例、および従来例を比較のために
挙げる。 第１表、第２表、第３表は、各例に使用した原
料の化学成分である。

【表】

【表】

【表】 各例で用いた炭素樹脂粒と耐火性骨材含有炭素
粒との製造方法は次のとおりである。 炭素樹脂粒；第２表に示す石炭系ピツチＢを
200℃で加熱溶融した後、滴下液体微粒化法で0.3
〜３mmに造粒した。 耐火性骨材含有炭素樹脂粒；0.5mm以下に粉砕
した耐火性骨材50重量％、280℃で加熱溶融した
石灰系ピツチＡと石油系ピツチ（重量比で１：
１）とからなる炭素樹脂50重量％を混合し、滴下
液体微粒化法で0.3〜３mmに造粒した。 なお、次に示す実施例１〜６および実験例は水
を全く使用していない。 実施例 １ マグネシアクリンカー５mm以下70重量％、マグ
ネシアクリンカーの微粉を含有する炭素樹脂粒15
重量％、炭素樹脂粒15重量％、ヘキサメタリン酸
ソーダ外掛２重量％を混合してなる吹付材を、乾
式吹付ガンを用い、純枠な酸素で圧送し、マグネ
シア煉瓦で構築された内容積0.170m³の炉材試験
炉に吹付けた。その際の炉壁温度は1300℃、吹付
材の噴出速度は２Kg／分、吹付ノズルから炉壁ま
での距離は500mmあつた。 実施例 ２ マグネシアクリンカー５mm以下70重量％、炭素
樹脂粒30重量％からなる吹付材を、乾式吹付ガン
を用い、圧送を酸素と空気の混合ガス（全ガス量
のうち、酸素を60容量％に調整）で行い、実施例
１に示す炉材試験用小型転炉に吹付けた。その他
の条件も実施例１と同様にした。 実施例 ３ 石灰クリンカー５mm以下70重量％、マグネシア
クリンカーの微粉を含有する炭素樹脂粒30重量％
からなる吹付材を、実施例１と同様の条件で吹付
けた。 実施例 ４ マグネシアクリンカー５mm以下35重量％、合成
ドロマイトクリンカー５mm以下35重量％、マグネ
シアクリンカーの微粉を含有した炭素樹脂粒15重
量％、炭素樹脂粒15重量％からなる吹付材を、空
気で材料を圧送する乾式吹付ガンを用い、吹付け
と同時に別に用意した酸素ノズルから、噴出する
吹付材に向つて酸素を供給し、実施例１に示す炉
に吹付けた。その他の条件は実施例１と同様にし
た。 実施例 ５ マグネシアクリンカー５mm以下60重量％、耐火
性骨材含有炭素樹脂粒40重量％、珪酸ソーダ１重
量％（外掛）からなる吹付材を、乾式吹付ガンを
用い、圧送を酸素と空気の混合ガス（全ガス量の
うち、酸素を40容量％に調整）で行ない、実施例
１に示す炉材試験用小型炉に吹付けた。その他の
条件は実施例１と同様にした。 実施例 ６ 炭化珪素0.3mm以下15重量％、珪石0.3mm以下５
重量％電融アルミナ５mm以下55重量％、炭素樹脂
粒30重量％からなる吹付材を、アルミナ―炭化珪
素質不定形耐火物で構築した実施例１で示す炉に
吹付けた。吹付ガン、材料圧送ガス、その他の条
件は実施例１と同様にした。 実施例 ７ ロー石５mm以下60重量％、炭化珪素0.3mm以下
10重量％、炭素樹脂粒30重量％、３号ケイ酸ソー
ダ２重量％からなる吹付材を、ロー石―ジルコン
質煉瓦で構築した実施例１に示す炉に吹付けた。
吹付ガン、材料圧送ガス、その他の条件は実施例
１と同様にした。 実験例 マグネシアクリンカー５mm以下70重量％、炭素
樹脂粒30重量％からなる吹付材を、乾式吹付ガン
も用い、空気で圧送し、マグネシア―ドロマイト
質煉瓦で構築した実施例１の炉に吹付けた。その
他の条件は実施例１と同様にした。 従来例 マグネシアクリンカー５mm以下45重量％、ドロ
マイトクリンカー５mm以下55重量％、ヘキサメタ
リン酸ソーダ５重量％消石灰２重量％からなる吹
付材を、乾式吹付ガンを用い、空気で圧送し、ノ
ズル途中で吹付材に水を添加して、マグネシア―
ドロマイト質煉瓦で構築された実施例１に示す炉
に吹付けた。その他の条件は実施例と同様にし
た。 上記各例で行つた後の、吹付材の試験結果を次
の第４表に示す。

【表】 本発明実施例５，６，７は、1550℃に加熱溶融
高炉スラグと銑鉄（重量比１：１）からなる侵蝕
剤に３時間浸した後、の侵蝕寸法を測定した。 ※４ ※３のスラグ試験後試料を切断し、その断
面のスラグ浸透深さを測定した。 以上の各例は炉材試験炉で実施した例を示した
が実炉に応用しても同等の効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の
実施態様を模式的に示した図である。 Ａ…空気、Ｂ…酸素、１…吹付材、２…吹付ガ
ン、３…酸素ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火性骨材に炭素樹脂を組合せた吹付材を、
   酸素または酸素濃度の高いガスと共に吹付けるこ
   とを特徴とする、熱間吹付補修方法。 ２ 耐火性骨材が塩基性耐火骨材である特許請求
   の範囲第１項記載の熱間吹付補修方法。 ３ 炭素樹脂が石油系ピツチ、石炭系ピツチまた
   はフエノール樹脂である特許請求の範囲第１項記
   載の熱間吹付補修方法。 ４ 炭素樹脂が軟化点の異なる二種以上の組合せ
   である特許請求の範囲第１項記載の熱間吹付補修
   方法。 ５ 炭素樹脂が造粒したものである特許請求の範
   囲第１項記載の熱間吹付補修方法。 ６ 耐火性骨材と炭素樹脂との組合せが、耐火性
   骨材の微粉と炭素樹脂とを混合し、これを造粒し
   たものである特許請求の範囲第１項記載の熱間吹
   付補修方法。 ７ 酸素濃度の高いガスが、酸素と空気の混合ガ
   スである特許請求の範囲第１項記載の熱間吹付補
   修方法。