JPS647316B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、転炉等の金属精錬炉や取鍋、加熱
炉、燃焼炉等の耐火物壁の補修を行う技術で、特
にこの明細書で開示する技術は、火炎溶射吹付け
補修方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、耐火材料を燃焼フレームとともに一緒に
噴射することにより溶融もしくは半溶融させて壁
面に吹付けて補修するという：特公昭51−40841
号公報に記載されているような乾式の熱間補修法
が採用されるようになつてきた。

この乾式熱間吹付け補修方法；すなわち火炎溶
射吹付け補修方法は、死焼マグネサイト等の微粉
耐火材料およびコークス微粉等の炭素質固体燃料
との混合粉（補修材）を酸素気流とともにランス
先端のノズルから、例えば出鋼直後の転炉（温度
が約1350〜1500℃）の炉壁面に噴射し、補修材を
燃焼火炎により溶融または半溶融状態にして上記
炉壁面（耐火物ライニング）の損耗部分に吹付け
被着させ、耐火物どうしを結合させて補修するフ
レームガンニング法と称せられるものである。こ
の補修技術は、転炉など金属溶融炉の内張り耐火
物材料と同様の組成の耐火材粉末を吹付ける場合
に非常に有効である。

（発明が解決しようとする問題点） 近年、各種金属、特に鋼精錬においては、連続
鋳造技術の導入あるいは脱ガス処理技術の採用な
どが盛んになり、その結果炉精錬に当たつては高
温処理の要請が高まつてきた。このような要請に
対処するため、炉内に使用する耐火物としては、
高純度のものを用いるとか電融品等を用いなけれ
ばならないのが現状である。

従つて、上記火炎溶射吹付け補修方法で使用す
る補修材も勿論高純度の原料が不可欠となつてき
た。その結果吹付ける補修材の溶融温度が高くな
り、ひいては溶融吹付けのための火炎温度もそれ
だけ高温のものが必要であり、補修材中に混合す
る燃料の比率を大きくする必要があつた。

しかしこのように、補修材中の燃料比率を大き
くすれば、高純度原料を吹付けるのに必要な高い
火炎温度を得ることは可能であるが、補修材に占
める燃料費の比率が高くなりコストアツプにつな
がる他、吹付け補修に要する時間も長くなる欠点
があつた。

また、使用する炭素質固体燃料中に灰分の含有
量が多い場合だと、高純度の付着層を形成するべ
く用いた高純度の吹付け原料でありながら、低融
点の組成から成る燃料中の灰分が付着層内に混入
し、結果的には付着層の耐食性向上を図ることが
できず、補修材コストアツプ分だけがデメリツト
となつていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のごとき既知火炎溶射吹付け補
修技術がもつ欠点を克服するのに、付着層（溶射
吹付け層）の高純度化指向への対応として、吹付
け補修材中の燃料比率を大きくしなくとも、良好
な吹付け溶射層が得られるように高温の適切な火
炎制御を行うようにしたのである。すなわち、高
純度の耐火材料粉末粒子の表面または全体を溶融
し得る良好な高温火炎を形成するため、まず炭素
質固体燃料の燃料性を向上させることとした。

そのために該炭素質固体燃料に含有する燃料性
に影響力のある揮発分の量と該燃料粉末の平均粒
径につき究明し、吹付けランス先端のノズルから
補修面に向けて炉内に噴出する吹付け補修材中の
炭素質固体燃料の着火が迅速に行われるようにし
た。そして、同時に本発明は、その炭素質固体燃
料の平均粒径（10〜200μｍ）に対応する火炎溶
射吹付けに必要な最適温度を形成する条件とし
て、ノズル軸線方向の火炎距離すなわち高温火炎
の長さ（以下これを単に「火炎長さ」という）に
つき究明し、火炎溶射吹付け時の火炎長さを炭素
質固体燃料粉の平均粒径に応じて次のような関係
式； ３／200Ｒ≦Ｌ≦３／200Ｒ＋1.5 Ｒ：炭素質固体燃料粉の平均粒径（μｍ） Ｌ：火炎長さ（ｍ） を満足する範囲内に調節して溶射吹付けを行うよ
うにした方法を提案する。

このように、補修材を吹付ける際の火炎長さを
炭素質固体燃料粉の平均粒径に応じて上記の条件
を満足する範囲内に調節すれば、その火炎は安定
した高温のものになるため、高純度の吹付け用耐
火材料粉末の表面あるいは全体を溶融し得ること
ができ、火炎溶射吹付け補修層として高純度で緻
密な高耐食性の付着層を形成することができるの
である。

（作用） 本発明は、耐火材料粉末と炭素質固体燃料粉末
とを混合してなる補修材を、所定の被着面に火炎
溶射吹付けを行つて補修する方法であるが、この
方法の実施に当つて用いる補修材中の炭素質固体
燃料粉は、その中に揮発分を２〜35重量％、好ま
しくは５〜20重量％含有するものであるとともに
粒径が10〜200μｍ、好ましくは20〜150μｍのも
のを用いる。

こうした炭素質固体燃料粉を使用するのは、第
１図に示す平均粒径Ｒと火炎長さＬの関係をもと
に吹付け時の火炎長さＬを適正な範囲に調節する
のに有利だからである。

すなわち、炭素質固体燃料粉中に含有する揮発
分の作用は、噴出した吹付け補修材中の燃料自身
の速やかな着火を果すのに有効で、その結果燃焼
がノズルの近傍から開始するようになり、火炎全
体を安定させると同時に高温の火炎を得るのに有
効である。従つて、適当な揮発分を含有していれ
ば、吹付け初期の火炎温度上昇速度を速くするこ
とができ、それが緻密で高耐食性のある付着層と
なるのに必要な定常状態に達するまでの時間を短
縮するのである。

次に、炭素質固体燃料に含有する揮発分をとく
に２〜35重量％としたのは揮発分は、第３図に示
すように、２重量％未満では着火時間短縮の効果
が認められず、燃料を向上するまでには至らな
い。一方、同揮発分が35重量％を超えた場合に
は、燃料の着火性は良くなるものの、燃料比すな
わち固定炭素／揮発分の比が小さくなり、いわゆ
る炭塵爆発の危険性が高まるので操作も危険とな
る。従つて、周囲の安全対策への設備的面でのコ
スト高を招き好ましくない。さらに、搬送管内へ
のタール分の蓄積によるトラブルの原因を提供す
ることにもなる。

次に、炭素質固体燃料粉の平均粒径Ｒを10〜
200μｍとしたのはその平均粒径が10μｍ未満だ
と、このような微粉にするための粉砕費が大幅に
アツプし、補修材のコストアツプとなる。しかも
この粒径では材料が凝集してデイスペンサー内で
いわゆる棚吊りを起したり、嵩比重が極端に小さ
くなつたりして、いずれにしてもスムーズな材料
搬送が困難になる。逆に平均粒径が200μｍを超
える場合には、火炎長さが長くなり、補修材の補
修壁面への衝突速度が遅くなる他、火炎が拡がり
熱放散が大きくなる。その結果として、気孔率の
大きい脆弱な付着層になり、火炎溶射吹付け補修
の効果がなくなつてしまう。

第２図は、炭素質固体燃料の平均粒径が70μｍ
で含有揮発分が10重量％の場合と、同揮発分が
0.5重量％の場合とについて、粉末耐火材65部
（重量比）と炭素質固体燃料35部を混合した補修
材を用いたときの、ノズルから２ｍの位置におけ
る火炎温度推移を示す。図から判るように、揮発
分を10重量％含んだ燃料を用いた場合の火炎は昇
温速度も速く、高温の定常状態に達するのが速
い。

さて、本発明は２〜35重量％の揮発分を含む炭
素質固体燃料粉の平均粒径Ｒに応じて火炎長さを
下記式を満足する範囲内に調節することとした
が、その理由は以下のとおりである。

３／200Ｒ≦Ｌ≦３／200Ｒ＋1.5 Ｒ：炭素質固体燃料粉の平均粒径（μｍ） Ｌ：火炎長さ（ｍ） 上記の関係を先に第１図として図示したよう
に、この範囲内に調節した火炎は安定した高温の
ものとなり溶射吹付けの際、高純度の吹付け用耐
火材料粉の表面あるいは全体を溶融して良好な付
着層を形成するのに有利だからである。

なお、この図から明らかなように、平均粒径Ｒ
の小さい燃料粉を用いる場合には火炎長さＬを短
くする必要があり一方、平均粒径Ｒの大きい燃料
粉を用いる場合には火炎長さＬを長くする必要が
あるから例えば吹付けノズルから吹付け面までの
距離が規制される場合には適正な平均粒径を有す
る燃料を用いることで適正火炎長さに調節するこ
とができることになる。

このことは、例えば補修対象が転炉の炉壁のと
き、その転炉の炉内径の大きい場合には、火炎長
さを長くとることが可能になるために炭素質固体
燃料粉の平均粒径の大きいものを使用することが
でき、これは吹付け材料の粉砕等に要する費用を
低減するのに役立つ。ただこの場合において、逆
に炉内径が小さくて吹付け面までの距離を長くと
れない場合に、燃料の平均粒径の大きいものを使
用したとすると、不完全燃焼となつて補修壁に到
達するから、良好な付着層は得られない。

なお吹付け面までの距離が短い場合には、炭素
質固体燃料粉の平均粒径の小さい側のものを用い
ることで、吹付けに最適な火炎長さで補修するこ
とができる。

（実施例） 出鋼排滓後の転炉炉内壁面に対し、MgO：95
重量％を含有し、その他CaOとSiO₂、Al₂O₃、
Fe₂O₃等を含む組成より成る死焼マグネサイト粉
粒で、粒度が150μｍ以下が95重量％、中心粒径
40〜60μｍの程度分布を持つ「耐火材料粉末」65
重量部と、揮発分：12重量％、灰分：0.3重量％、
固定炭素：87重量％の組成から成り、且つ、平均
粒径が40μｍの「炭素質固体燃料」35重量部とを
配合した補修材を、N₂気流を用いて搬送し、酸
素気流とともに炉内トラニオンサイドスラグライ
ンに溶射することとした。このときの溶射条件と
しては、補修材（混合物）の吹付け速度：180
Kg／min、酸素ガス：120Nm³／min、火炎長さ
Ｌ：1.2〜1.6ｍで行い、両トラニオンサイドスラ
グラインにそれぞれ800Kgずつ計1600Kgを約９分
で吹付ける方法を採用した。

本発明に従うかかる方法で、85トン転炉（平均
出鋼温度：1680℃）のトラニオンサイドスラグラ
イン損耗部を15ヒート毎に補修したところ、従来
技術の方法；MgO：91重量％含有し、その他に
CaOとSiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃から成る組成の「死
焼マグネサイト粉末」65重量部を原料とし、揮発
分：0.5重量％、灰分：11重量％、固定炭素：88
重量％で250μｍ以下の「炭素質固体燃料」35重
量部とを混合した補修材で補修を行つた時の炉寿
命が340ヒートであつたのが、平均炉寿命420ヒー
トまで向上させることができた。しかも付着層と
して高純度のものが得られ、しかも補修すべき位
置における耐火材料の付着効率が、従来は平均75
％であつたのに対し、平均90％と高くなり炉寿命
延長に効果が認められた。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、補修面の
条件に応じた最適の火炎溶射ができ、また補修材
として安価なものを使い得る傾向が大きいことか
ら補修コストが安価になる。しかも好ましい燃焼
制御が果せるので、補修面の性状に優れ寿命を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料の平均粒径と火炎長さの関係を
示すグラフ。第２図は、燃料に含む揮発分の量の
差による吹付け中のフレーム温度。第３図は、燃
料に含む揮発分の量の差による吹付け開始１分後
の火炎温度推移の図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物壁の内面に、炭素質固体燃料粉と耐火
   材料粉からなる補修材をこの補修材中に含まれる
   固体燃料粉の燃焼により生成する高温火炎を介し
   て溶融または半溶融状態にして噴射付着させ、該
   壁面の補修を行う方法において、 上記炭素質固体燃料粉として２〜35重量％の揮
   発分を含みその平均粒径Ｒが10〜200μｍになる
   ものを用いるものとして、この炭素質固体燃料粉
   の平均粒径Ｒ（μｍ）に応じて高温火炎の長さＬ
   （ｍ）を次式； ３／200Ｒ≦Ｌ≦３／200Ｒ＋1.5 を満足する範囲内に調節して上記耐火材料の溶射
   吹付けを行うことを特徴とする火炎溶射吹付け補
   修方法。