JPS63311083A - 熱間補修用成形体 - 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〕 本発明は溶融金属容器などの管状部分、例えば転炉出鋼
孔やＲＨ，ＤＨの浸漬管など、あるいはランスなどの補
修に使用する圧着補修用成形体、特に、熱間で施工を行
なうに好遠な熱間補修用成形体に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、溶融金属容器などの管状部分のうち、転炉出鋼孔
を補修する方法としては孔径の拡大部に補修材をスタン
プで圧着したり、損耗した出鋼孔を掘削してスリーブれ
んがを装入し、炉壁との間隙を吹付けや流込みによって
補修用耐火材を充填する方法が行なわれている。また、
浸漬管においては損傷部にパイプを挿入して圧入材を圧
入して補修するか、吹付けによる補修が主として行なわ
れている。しかし、いずれの場合も従来の方法は転炉や
取鍋の操業のタイミングに合わせて能率よく熱間で補修
を行なうには不都合である。

熱間で短時間に出鋼孔を補修する方法として、例えば特
開昭５７−１６９０１２号公報のように、ヘッドを備え
たパイプを出鋼孔に装入し、掘削と同時に補修材をパイ
プの穴から圧力をかけて吐出させ補修する方法が提案さ
れている。浸漬管の補修においても、はヌ゛同様の方法
で補修が行なわれている。

しかし、この方法による施工体はどうしても気孔率の大
きいものとなり耐用上問題があり、成形体を用いる方法
が望ましい。

成形体を用いる方法として、本出願人らは特開昭６１−
４１８８３号公報で提案しているが、この方法は、金属
パイプ、膨張材層、補修用耐火物層及び薄金属板よりな
る補修用構造体を補修部位に装着し、炉壁より受熱した
膨張材層の膨張により耐火物層を被補修面に圧着させる
方法である。しかし、この補修方法は膨張材の膨張によ
る圧着力を利用するため、その施工可能な温度範囲が限
られる欠点がある。

この他、特開昭６１−１１０７１１号公報にみられるよ
うに、拡張自在な管状芯材による礪械的な圧着方法もあ
る。この方法の補修材は所定厚みに成形されたものが管
状芯材の拡張に従って変形せねばならず、該公報にはこ
の方法に適した補修材の具体的な記載はない。

本発明者らはこのような補修方法に最適な補修材として
、先にフェノール樹脂とピンチとを適度に使用すること
により、熱によるフェノール樹脂とピッチの軟化流動と
圧着による変形を利用した熱間補修用成形体に関する特
許を出願した（特願昭６１−２８４２３５号）。

しかし、この補修用成形体は一般炉壁の小部分の補修に
は非常に威力を発揮するが、これを管状に成形して転炉
出鋼孔の補修に適用したところ、以下のような問題点が
生じた。即ち、フェノール樹脂とピッチの使用量が少な
い場合は、圧着機による拡径時に１カ所ないし２〜３カ
所に集中的に亀裂が生じ、以後の加熱によっても一体化
しない場合があった。また、フェノール樹脂とピッチの
量が多い場合は、拡径圧着施工後、炉壁に接する部分は
硬化を始めるが、補修用成形体の内側はまだ流動性を保
っているため、管状補修用成形体の上部内側が重力によ
り下方に力が働き、補修用成形体内部に円周方向の亀裂
が生じることも認められた。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の欠点を解決するため、種々検討をした結果、特願
昭６１−２８４２３５号に開示された配合に金属繊維を
添加することにより、問題点を解決することに成功した
ものである。

この方法に適用される補修材は炉熱により軟化変形し、
管状芯材の拡張に従って変形して炉壁と強固な結合をす
る必要がある。そのため本発明は耐火骨材１００重量部
に対して、直径０．１〜１闘、長さ１０〜４０ｍｍの金
属繊維０．５〜５重量部と、粒径０．１〜１ｍｍの粒状
フェノール樹脂３〜１２重量部及び粒径（１，１ｙ１闘
の粒状ピッチ５〜１８重量部より構成され、成形体中に
前記粒状フェノール樹脂又は粒状ピッチの少なくとも一
部が粒状のま＼存在してなることを特徴とする熱間補修
用成形体である。

本発明の補修用成形体は主として耐火骨材と金属繊維、
粒状フェノール樹脂及び粒状ピッチとで構成されるが、
耐火骨材としては特に限定はしないが、転炉の材質から
塩基性のものが好ましい。

更に、グラファイト、コークス等の炭素源も添加可能で
あり、酸化防止と熱間強度の向上を目的としてＡＩ、Ｓ
ｉ、Ｍｇ等の金属粉末を添加することも可能である。

金属繊維はステンレス繊維または鋼繊維が望ましく、そ
の直径は０．１〜１　ｍｍ％長さ１０〜４０闘のもの、
即ちアスペクト比的１０〜４００のものを耐火骨材１０
０重量部に対して０．５〜５重量部添加する。

直径が０．１ｍｍより細いもの、長さが１０ｍｍより短
いもの、あるいは添加量０．５重量部以下ではいずれも
添加効果に乏しく、逆に長さが４０ｍｍ以上のものは均
一な混練がしにく＼なり、直径が１ｍｍよりも太いもの
は施工体の耐食性が低下し、添加量が５重量部以上では
混練が困難となると共に耐食性の低下がみられ、いずれ
の場合も好ましくない。

使用するフェノール樹脂はその粒径が０．１〜１ｍｍの
範囲にあればよく、レゾール型、ノボラック型いずれの
フェノール樹脂も使用可能であり、更に、前記フェノー
ル樹脂の各種変性樹脂も使用可能である。その添加量は
耐火骨材１００重量部に対して３〜１２重量部であり、
３重量部より少ないと補修後の施工体は強度の劣るもの
となり好ましくない。また、１２重量部以上の添加は、
本発明の補修用成形体を熱間で施工する場合に、過度の
流動性を示し、目的部位への補修効率が低下するので好
ましくない。

次に、ピッチもその粒径が０．１〜１ｍｍの範囲にあれ
ば、石油系、石炭系いずれのピッチも使用可能である。

その添加量は耐火骨材１００重量部に対して５〜１８重
量部であり、５重量部より少ない場合は熱間で圧力を加
えた際の見掛気孔率の低下などの物性の向上が顕著には
認められない。また、１８重量部以上添加した場合には
、熱間での保形性が十分でな（、得られる施工体の物性
も低下するので好ましくない。

また、使用するフェノール樹脂及びピッチの粒径は０．
１〜１ｍｍとするが、これを０．１闘以下の微粉として
使用すると、熱間での保形性が低下するので好ましくな
い。また、１ｍｍ以上のフェノール樹脂やピッチを使用
すると、施工時に加圧しない場合にフェノール樹脂やピ
ッチの存在していた部位が空孔となり、物性の低下原因
となる。更に、フェノール樹脂及びピッチの合計添加量
は耐火骨材１００重量部に対して２２重量部以下である
ことが必要である。２２重量部以上添加すると、本発明
の特徴である熱間での保形性が失われる。

成形体の製造時に使用する有機溶媒は、使用するフェノ
ール樹脂を溶解し、かつその沸点が使用するフェノール
樹脂及びピッチの軟化点よりも低いものであればよく、
各種アルコール類、各種エーテル類などが使用可能であ
る。またその使用量は成形方法に合わせて調製すればよ
く、例えばプレス成形の場合には２〜５％が、手打ち成
形を行なう場合には４〜８％が適当である。このように
有機溶媒を使用するのは、成形時に粒状で加えたフェノ
ール樹脂の表面を一部溶解させ、得られる補修用成形体
に一定の強度を発現させるためである。また、有機溶媒
の沸点が使用するフェノール樹脂及びピッチの軟化点よ
りも低いものを使用するのは、成形後の溶媒の揮発を速
くして強度を速やかに発現させるためである。

更に、成形後に加熱処理をして成形体中の有機溶媒はそ
の全部または大部分が揮発除去される。

この場合に、その温度をフェノール樹脂及びピッチの軟
化点のうち低い軟化点の温度付近で行なうのが好ましい
。即ち、本発明の成形体中には前記粒状フェノール樹脂
又は粒状ピッチの少なくとも一部、好ましくは補修用成
形体の保形性が保たれる範囲でなるべく大部分が粒状で
存在するように配慮する。軟化点付近よりかなり高い温
度で処理すると、成形体中でフェノール樹脂またはピッ
チの粒子が軟化流動してフェノール樹脂及び／又はピッ
チの連続相を形成して上記構成の成形体とはならず、従
って、熱間での保形性がが失われ好ましくないためであ
る。

本発明の熱間補修用成形体は原料配合を混練後ブレスま
たは手打ちにより管状に成形されるが、金属繊維を添加
するので、プレス成形の方が好ましい。

〔作用〕

本発明の熱間補修用成形体においても、通常の焼付補修
材と同様に、その施工は主として６００°Ｃ以上の熱間
であり、炉壁の保有熱により焼付硬化して炉壁に接着す
る。この場合、フェノール樹脂とピッチは炉壁からの受
熱で軟化流動するが、本発明においてはフェノール樹脂
とピッチの少なくとも一部、好ましくは大部分が粒状で
成形体中に存在している状態であるため、個々には軟化
し、耐火骨材の粒子間を流下するが、補修用成形体とし
ては熱のみでは軟化変形はしない。しかし、わずかの加
圧によって変形する特性を発現する。この加圧によりフ
ェノール樹脂とピッチは補修用成形体内に均一に分散し
強固なカーボン・ボンドを形成するばかりでなく、気孔
率の低い物性の優れた施工体となる。また、加圧時に補
修材より押し出されたフェノール樹脂とピッチは補修材
と被補修面に集中するため施工体の接着強度も向上する
。

しかし、上述のようにフェノール樹脂とピッチの使用量
が少ない場合は圧着機による拡径時に１カ所ないし２〜
３カ所に集中的に亀裂が生じ、以後の加熱によっても一
体化しなかったり、逆にフェノール樹脂とピッチの量が
多い場合は拡径圧着施工後、補修用成形体内部に円周方
向の亀裂が生じることがある。これを防止するため金属
繊維を添加する。金属繊維の添加により、上述のいずれ
の亀裂の発生も防止され、フェノール樹脂ととツチの使
用量が耐火材の種類、配合に応じて広範囲に変え得るよ
うになる。更に、金属繊維の添加により補修用成形体が
運搬中に破損する危険も少なくなる。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に固定されるものではない。

実施例　１〜４、比較例　１〜２ 第１表に示す配合をニーグーで混練後内径２００ｍｍ％
外径２５［１ｍｎ＋、長さ３００ｍｍの円筒形状に圧力
１００　ｋｇ／ｃｔｎ２で成形し、３０℃で１０時間か
けて有機溶媒として使用したエタノールを揮発させて補
修用成形体を得た。

この補修用成形体の５本１組を圧着機にセットし、内壁
温度１０００℃の模擬出鋼孔（内径２７０ｍｍ）に装入
、圧力２　ｋｇ／ａｍ２で圧着施工して、その状態の観
察および物性値を測定した。

実施例１．２は流動性の低い補修材であるが、拡径時の
亀裂の集中は見られず、施工後の補修体第　　１　　表 も一体化していた。また、実施例３．４は流動性の高い
材料であるが、施工後の補修体には円周方向の亀裂は見
られなかった。

これに対し、金属繊維を添加していない比較例１では拡
径時の亀裂が施工後の補修体にそのま＼残り一体化しな
かった。また、比較例２の試料では拡径時の亀裂は１カ
所に集中したが、流動性が高いため、加圧圧着により一
体化した。しかし、施工後の補修体の上側には円周方向
の亀裂が生じており、その部分の物性は低下していた。

実施例　５、比較例　３．４ 第２表に示す組成を持つ配合を実施例１と同様の方法に
より、内径２００ｍｍ、外径２５０ｍｍで、長さが２０
０ｍｍおよび３ＤＯｍｍの円筒形状圧着補修用成形体を
得た。長さ３００ｍｍの成形体を５本、長さ２００闘の
ものを１本（総長さ１７００ｍｍ）を圧着機にセットし
、２５０を転炉の出鋼孔内壁に圧着補修した。

なお、施工前の出鋼孔内径は２７０〜２８０　ｍｒｏで
あった。施工後の補修体は一体化しており良好で、２５
回の出鋼回数の耐用があった。

第　　　２　　　表 これに対して金属繊維を添加していない比較例３では施
工後数カ所に亀裂が入っており、耐用は１６回と低いも
のであった。これは数カ所の亀裂より補修体がめくれる
ように損耗していったためであった。また、粒状フェノ
ール樹脂と粒状ピッチの合計添加量が１８％で流動性の
よい比較例４では施工後の亀裂は見られなかったが、耐
用は１２回しかなかった。特に補修時に上部となった部
位は１２回出鋼後には残存はなく、これは円周方向の亀
裂による剥離が原因と思われる。

実施例　６、比較例　５．６ 第３表に示す配合を実施例１と同様な方法により内径５
００ｍｍ、外径６８０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒形状
圧着補修用成形体を得た。この成形体３本をＲＨ加工管
側の浸漬管の内面に圧着機にセットして圧着補修を実施
した。なお、施工時の浸漬管内面の温度は８００〜１０
００°Ｃであった。

その結果を、鋼製繊維を添加しない場合（比較例５）、
従来の水練りアルミナ系圧入補修材（比較例６）の結果
と共に第３表に示した。

第　　　３　　　表 その結果によると、本発明による圧着補修材は従来の圧
入補修材（比較例６）の約２倍の耐用を示したばかりで
な（、その施工に要した時間も従来の１７５に短縮する
ことが可能となった。これに対して、鋼製繊維を添加し
ていない比較例５においては、施工時間の短縮はできた
もの＼、施工後の補修材表面に凹凸があり、しかも従来
の圧入補修材と似た耐用しか示さなかった。

〔発明の効果〕

本発明の熱間補修用成形体は、以上のような構成・作用
の結果、熱間での保形性が良好で、かつわずかな加圧で
変形密着し気孔率の低い成形体となり、金属繊維が亀裂
の発生を防止し、著しい耐用の増加と施工時間の短縮が
達成できた。また、成形体運搬中の破損も軽減された。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火骨材１００重量部に対し、直径０．１〜１ｍｍ、長
   さ１０〜４０ｍｍの金属繊維０．５〜５重量部と、粒径
   ０．１〜１ｍｍの粒状フェノール樹脂３〜１２重量部及
   び粒径０．１〜１ｍｍの粒状ピッチ５〜１８重量部より
   構成され、成形体中に前記粒状フェノール樹脂又は粒状
   ピッチの少なくとも一部が粒状のまゝ存在してなること
   を特徴とする熱間補修用成形体。