JP3518194B2 - 耐火物の火炎溶射補修方法および耐火物用火炎溶射補修材料 - Google Patents
耐火物の火炎溶射補修方法および耐火物用火炎溶射補修材料Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用炉の内壁を
熱間状態で補修する火炎溶射補修方法および該方法に用
いる火炎溶射補修材料に関し、さらに詳しくは、コーク
ス炉、高炉、製鋼窯炉などの熱間状態の内壁に、粉状の
耐火物を、噴射ノズルを用い火炎により溶融し、溶射す
る火炎溶射補修方法および該方法に用いる火炎溶射補修
材料に関する。
熱間状態で補修する火炎溶射補修方法および該方法に用
いる火炎溶射補修材料に関し、さらに詳しくは、コーク
ス炉、高炉、製鋼窯炉などの熱間状態の内壁に、粉状の
耐火物を、噴射ノズルを用い火炎により溶融し、溶射す
る火炎溶射補修方法および該方法に用いる火炎溶射補修
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】工業窯炉、特に鉄鋼設備としてのコーク
ス炉、高炉、製鋼窯炉など築炉構造物の炉内は、乾留石
炭、溶銑、溶鋼、スラグなどの溶融物質を保持し、通常
1,000℃以上の温度に曝され、特にコークスの押し出
し、溶銑、溶鋼の注湯、貯留、排出などを行う際には、
それらの内壁の温度は著しく変化する。
ス炉、高炉、製鋼窯炉など築炉構造物の炉内は、乾留石
炭、溶銑、溶鋼、スラグなどの溶融物質を保持し、通常
1,000℃以上の温度に曝され、特にコークスの押し出
し、溶銑、溶鋼の注湯、貯留、排出などを行う際には、
それらの内壁の温度は著しく変化する。
【０００３】従って、それらの内壁は、単に溶融物が浸
潤して溶損するだけでなく、熱スポーリングによる亀裂
や剥離などの損傷が発生する。このため、それらの種々
の損傷要因に対処するため、設計あるいは築炉段階にお
いては、適切な煉瓦材質を選択する必要があり、一方で
は、一炉代の延命を図る上から、稼働期間の中間段階で
補修することが重要になる。
潤して溶損するだけでなく、熱スポーリングによる亀裂
や剥離などの損傷が発生する。このため、それらの種々
の損傷要因に対処するため、設計あるいは築炉段階にお
いては、適切な煉瓦材質を選択する必要があり、一方で
は、一炉代の延命を図る上から、稼働期間の中間段階で
補修することが重要になる。
【０００４】この補修技術としては、耐火物損傷部に熱
間状態で補修材料を吹き付ける火炎溶射補修方法が盛ん
に試みられている。火炎溶射補修方法は、修復すべき炉
壁耐火物材質とほぼ同様な組成を有する耐火性酸化物粉
体または易被酸化性粉体あるいはその両者の混合物を火
炎溶射補修材料とするもので、耐火性酸化物粉体は可燃
性ガスの燃焼熱により溶融し、また易被酸化性粉体はそ
れ自体の燃焼により発熱すると共に酸化物となり耐火性
酸化物粉体と共に溶射補修層を形成する。
間状態で補修材料を吹き付ける火炎溶射補修方法が盛ん
に試みられている。火炎溶射補修方法は、修復すべき炉
壁耐火物材質とほぼ同様な組成を有する耐火性酸化物粉
体または易被酸化性粉体あるいはその両者の混合物を火
炎溶射補修材料とするもので、耐火性酸化物粉体は可燃
性ガスの燃焼熱により溶融し、また易被酸化性粉体はそ
れ自体の燃焼により発熱すると共に酸化物となり耐火性
酸化物粉体と共に溶射補修層を形成する。
【０００５】特に、コークス炉は、改修時以外は炉温を
下げることができず、熱間状態での補修が必須なことか
ら、火炎溶射補修方法が有効である。このような火炎溶
射補修方法は、例えば、特公平２−45110 号公報に示さ
れるように、粉末状の耐火性酸化物を、可燃性物質およ
び可燃性ガスに混合し、支燃性ガス中に供給し、燃焼火
炎の熱により該耐火性酸化物を溶融し、瞬時に炉の内壁
の損傷部に吹き付ける乾式方法である。
下げることができず、熱間状態での補修が必須なことか
ら、火炎溶射補修方法が有効である。このような火炎溶
射補修方法は、例えば、特公平２−45110 号公報に示さ
れるように、粉末状の耐火性酸化物を、可燃性物質およ
び可燃性ガスに混合し、支燃性ガス中に供給し、燃焼火
炎の熱により該耐火性酸化物を溶融し、瞬時に炉の内壁
の損傷部に吹き付ける乾式方法である。
【０００６】このため、溶射された耐火物は、使用に際
して高品質を保ち、従来の湿式吹き付け法、すなわち予
め水分と吹き付け材を混合し泥漿化した材料をタンクか
ら吹き付ける方法で得た耐火物に比べ、耐用性が格段に
高いという特徴を有している。以上述べたように、火炎
溶射補修方法は、炉体の改修時以外にも随時適用可能で
あり、さらに、得られる火炎溶射補修層の耐用性は、湿
式吹き付け法と比較すれば格段に高いという優れた補修
方法であるが、工業窯炉の稼働率向上による生産性の向
上および補修費用の低減のためには、その耐用性を更に
延ばすことが必要とされている。
して高品質を保ち、従来の湿式吹き付け法、すなわち予
め水分と吹き付け材を混合し泥漿化した材料をタンクか
ら吹き付ける方法で得た耐火物に比べ、耐用性が格段に
高いという特徴を有している。以上述べたように、火炎
溶射補修方法は、炉体の改修時以外にも随時適用可能で
あり、さらに、得られる火炎溶射補修層の耐用性は、湿
式吹き付け法と比較すれば格段に高いという優れた補修
方法であるが、工業窯炉の稼働率向上による生産性の向
上および補修費用の低減のためには、その耐用性を更に
延ばすことが必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、工業窯炉の
火炎溶射補修層の耐用性を大幅に向上可能な耐火物の火
炎溶射補修方法および該方法に用いられる耐火物用火炎
溶射補修材料の提供を目的とする。
火炎溶射補修層の耐用性を大幅に向上可能な耐火物の火
炎溶射補修方法および該方法に用いられる耐火物用火炎
溶射補修材料の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、コークス
炉、高炉、製鋼窯炉など工業窯炉の炉壁に施工する火炎
溶射補修層の耐用性を向上するために鋭意検討を行った
結果、本発明に至った。以下、前記した火炎溶射補修方
法が必須となっているコークス炉の炉壁を例に挙げて説
明する。
炉、高炉、製鋼窯炉など工業窯炉の炉壁に施工する火炎
溶射補修層の耐用性を向上するために鋭意検討を行った
結果、本発明に至った。以下、前記した火炎溶射補修方
法が必須となっているコークス炉の炉壁を例に挙げて説
明する。
【０００９】コークス炉はその構造上、コークスの排出
の際に炭化室内のコークスを片側の側壁から反対側の側
壁まで、押し出し機により数ｍから十数ｍ押し出すた
め、炉壁とコークス、押し出し機との接触により炭化室
内炉壁に摩耗が生じる。そのため、溶射補修層の耐用性
を向上させる一つの方法として、溶射補修層を緻密化し
て壁面の耐摩耗性を向上させることが考えられる。
の際に炭化室内のコークスを片側の側壁から反対側の側
壁まで、押し出し機により数ｍから十数ｍ押し出すた
め、炉壁とコークス、押し出し機との接触により炭化室
内炉壁に摩耗が生じる。そのため、溶射補修層の耐用性
を向上させる一つの方法として、溶射補修層を緻密化し
て壁面の耐摩耗性を向上させることが考えられる。
【００１０】溶射補修層を緻密化するには火炎溶射補修
材料を充分溶融すれば良く、その一つの方法として火炎
溶射補修材料の粒径の細粒化が挙げられる。本発明者ら
は、細粒化した火炎溶射補修材料を用いて溶射補修層の
緻密化について研究した結果、火炎溶射補修材料である
耐火性酸化物粉体および易被酸化性粉体の内、前者の耐
火性酸化物粉体の微粉部分の割合が多いと、溶射補修層
内部に気泡が発生し、溶射補修層が緻密化されず、逆に
ポーラスになる現象が生じることを見出した。
材料を充分溶融すれば良く、その一つの方法として火炎
溶射補修材料の粒径の細粒化が挙げられる。本発明者ら
は、細粒化した火炎溶射補修材料を用いて溶射補修層の
緻密化について研究した結果、火炎溶射補修材料である
耐火性酸化物粉体および易被酸化性粉体の内、前者の耐
火性酸化物粉体の微粉部分の割合が多いと、溶射補修層
内部に気泡が発生し、溶射補修層が緻密化されず、逆に
ポーラスになる現象が生じることを見出した。
【００１１】この原因は完全には解明されてはいない
が、以下のように推定される。すなわち、耐火性酸化物
粉体が微粉の場合、該粉体は、噴射ノズル先端から火炎
に同伴して飛翔中に完全に溶融し微細な溶融粒子となる
が、これがコークス炉炭化室内壁の補修部位に付着した
ときに補修部位の耐火物に熱を奪われ、瞬時に半凝固状
態となり、結果的には微細な粒子を積み重ねた形状とな
り、この過程で溶射補修層中に雰囲気ガスが取り込まれ
る。
が、以下のように推定される。すなわち、耐火性酸化物
粉体が微粉の場合、該粉体は、噴射ノズル先端から火炎
に同伴して飛翔中に完全に溶融し微細な溶融粒子となる
が、これがコークス炉炭化室内壁の補修部位に付着した
ときに補修部位の耐火物に熱を奪われ、瞬時に半凝固状
態となり、結果的には微細な粒子を積み重ねた形状とな
り、この過程で溶射補修層中に雰囲気ガスが取り込まれ
る。
【００１２】溶射補修層中に取り込まれたガスは、溶射
補修層が凝固していく過程で溶射補修層内を拡散し、ガ
スの集合により気泡が成長するものと推定される。これ
に対して、耐火性酸化物粉体中にある程度粗い粒子が存
在する場合、これらの粒子は噴射ノズル先端から火炎に
同伴して飛翔中に完全には溶融せず、半溶融状態で溶射
補修層へ付着するが、粒径が大きく慣性力が大きいた
め、付着時に火炎溶射補修層の凹凸を埋め、雰囲気ガス
の入り込む余地がなく、気泡の発生、成長が抑制され溶
射補修層が緻密になる。
補修層が凝固していく過程で溶射補修層内を拡散し、ガ
スの集合により気泡が成長するものと推定される。これ
に対して、耐火性酸化物粉体中にある程度粗い粒子が存
在する場合、これらの粒子は噴射ノズル先端から火炎に
同伴して飛翔中に完全には溶融せず、半溶融状態で溶射
補修層へ付着するが、粒径が大きく慣性力が大きいた
め、付着時に火炎溶射補修層の凹凸を埋め、雰囲気ガス
の入り込む余地がなく、気泡の発生、成長が抑制され溶
射補修層が緻密になる。
【００１３】本発明は、耐火性酸化物粉体と易被酸化性
粉体との混合物である火炎溶射補修材料において、前者
の耐火性酸化物粉体の粒子径と火炎溶射補修層の形成状
況との関係に関し新たに見出した上記知見に基づくもの
である。
粉体との混合物である火炎溶射補修材料において、前者
の耐火性酸化物粉体の粒子径と火炎溶射補修層の形成状
況との関係に関し新たに見出した上記知見に基づくもの
である。
【００１４】すなわち第１の発明は、耐火性酸化物粉体
と易被酸化性粉体との混合物を、プロパンガスと共に酸
素含有支燃性ガス気流中に噴射して、炉壁面に溶射補修
層を形成する耐火物の火炎溶射補修方法であって、前記
耐火性酸化物粉体として、該粉体の最小粒子径側から下
記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率
が80％以下で、かつ、けい石を90wt％以上含有する耐火
性酸化物粉体を用い、下記式(2) の条件下で火炎溶射す
ることを特徴とする耐火物の火炎溶射補修方法である。
と易被酸化性粉体との混合物を、プロパンガスと共に酸
素含有支燃性ガス気流中に噴射して、炉壁面に溶射補修
層を形成する耐火物の火炎溶射補修方法であって、前記
耐火性酸化物粉体として、該粉体の最小粒子径側から下
記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率
が80％以下で、かつ、けい石を90wt％以上含有する耐火
性酸化物粉体を用い、下記式(2) の条件下で火炎溶射す
ることを特徴とする耐火物の火炎溶射補修方法である。
【００１５】
Ｄ（μm ）＝4.5 ×10-4×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌ ………………………(1)
ここで、
Ｔf （℃）＝1150×〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕1/4
Ｔm （℃）＝耐火性酸化物粉体の融点
Ｌ（mm）＝火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から火炎
溶射補修対象の炉壁までの距離 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2)
溶射補修対象の炉壁までの距離 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2)
【００１６】また第２の発明は、プロパンガスと共に酸
素含有支燃性ガス気流中に噴射して、炉壁面に溶射補修
層を形成する耐火物用火炎溶射補修材料であって、当該
火炎溶射補修材料が、耐火性酸化物粉体と易被酸化性粉
体との混合物で、前記耐火性酸化物粉体の粒子径が、最
小粒子径側から下記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒
子の積算質量分率で80％以下であり、前記耐火性酸化物
粉体が、けい石を90wt％以上含有し、前記火炎溶射補修
材料が、下記式(2) を満足する火炎溶射条件下で使用さ
れることを特徴とする耐火物用火炎溶射補修材料であ
る。
素含有支燃性ガス気流中に噴射して、炉壁面に溶射補修
層を形成する耐火物用火炎溶射補修材料であって、当該
火炎溶射補修材料が、耐火性酸化物粉体と易被酸化性粉
体との混合物で、前記耐火性酸化物粉体の粒子径が、最
小粒子径側から下記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒
子の積算質量分率で80％以下であり、前記耐火性酸化物
粉体が、けい石を90wt％以上含有し、前記火炎溶射補修
材料が、下記式(2) を満足する火炎溶射条件下で使用さ
れることを特徴とする耐火物用火炎溶射補修材料であ
る。
【００１７】
Ｄ（μm ）＝4.5 ×10-4×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌ ………………………(1)
ここで、
Ｔf （℃）＝1150×〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕1/4
Ｔm （℃）＝耐火性酸化物粉体の融点
Ｌ（mm）＝火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から火炎
溶射補修対象の炉壁までの距離 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2) 前記した第１の発明および第２の発明においては、耐火
性酸化物粉体100 重量部に対して、易被酸化性粉体が11
〜67重量部配合されることが好ましい。
溶射補修対象の炉壁までの距離 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2) 前記した第１の発明および第２の発明においては、耐火
性酸化物粉体100 重量部に対して、易被酸化性粉体が11
〜67重量部配合されることが好ましい。
【００１８】また、前記した第１の発明および第２の発
明においては、火炎溶射において可燃性ガスとして可燃
性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いることもできる。
明においては、火炎溶射において可燃性ガスとして可燃
性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いることもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明の要旨は、耐火性酸化物粉体（以下、酸化
物粉体とも記す）と易被酸化性粉体との混合物である火
炎溶射補修材料の内、前記酸化物粉体として、該粉体の
融点、火炎温度、および火炎溶射補修材料の噴射ノズル
先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離の３者によ
り規定した粒子径の酸化物粉体を使用し、火炎中での該
粉体の溶融を抑制する耐火物の火炎溶射補修方法、およ
び、前記酸化物粉体と易被酸化性粉体との混合物である
火炎溶射補修材料である。
する。本発明の要旨は、耐火性酸化物粉体（以下、酸化
物粉体とも記す）と易被酸化性粉体との混合物である火
炎溶射補修材料の内、前記酸化物粉体として、該粉体の
融点、火炎温度、および火炎溶射補修材料の噴射ノズル
先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離の３者によ
り規定した粒子径の酸化物粉体を使用し、火炎中での該
粉体の溶融を抑制する耐火物の火炎溶射補修方法、およ
び、前記酸化物粉体と易被酸化性粉体との混合物である
火炎溶射補修材料である。
【００２０】本発明によれば、火炎溶射補修時の火炎
温度Ｔf 、酸化物粉体の融点Ｔm、および火炎溶射
補修材料の噴射ノズル先端から火炎溶射補修対象の炉壁
までの距離Ｌ、に応じて酸化物粉体中の微粉部分の割合
を低減することで、酸化物粉体の過剰溶融を防止する。
この結果、溶射補修層内での気泡の発生を抑制すること
ができ、溶射補修層の緻密性を向上し、溶射補修層の耐
用性を大幅に延長することが可能となった。
温度Ｔf 、酸化物粉体の融点Ｔm、および火炎溶射
補修材料の噴射ノズル先端から火炎溶射補修対象の炉壁
までの距離Ｌ、に応じて酸化物粉体中の微粉部分の割合
を低減することで、酸化物粉体の過剰溶融を防止する。
この結果、溶射補修層内での気泡の発生を抑制すること
ができ、溶射補修層の緻密性を向上し、溶射補修層の耐
用性を大幅に延長することが可能となった。
【００２１】第１の発明の骨子は、火炎溶射における可
燃性ガスとしてプロパンガスを使用し、酸化物粉体と易
被酸化性粉体との混合物である火炎溶射補修材料の内、
酸化物粉体として、該粉体の最小粒子径側から下記式
(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率が80
％以下で、かつ、けい石を90wt％以上含有する耐火性酸
化物粉体を用い、下記式(2) の条件下で火炎溶射する耐
火物の火炎溶射補修方法である。
燃性ガスとしてプロパンガスを使用し、酸化物粉体と易
被酸化性粉体との混合物である火炎溶射補修材料の内、
酸化物粉体として、該粉体の最小粒子径側から下記式
(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率が80
％以下で、かつ、けい石を90wt％以上含有する耐火性酸
化物粉体を用い、下記式(2) の条件下で火炎溶射する耐
火物の火炎溶射補修方法である。
【００２２】
Ｄ（μm ）＝4.5 ×10-4×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌ ………………………(1)
〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2)
なお、本第１の発明においては、上記式(1) 中、Ｔm ＝
1650℃と設定することが好ましい。また、上記式(2)
中、酸素流量は支燃性ガス流量に支燃性ガスの酸素分圧
を乗じた値である。
1650℃と設定することが好ましい。また、上記式(2)
中、酸素流量は支燃性ガス流量に支燃性ガスの酸素分圧
を乗じた値である。
【００２３】本第１の発明においては、火炎溶射におけ
る支燃性ガス中の酸素の含有率は、90vol ％以上である
ことが好ましく、さらには支燃性ガスとして純酸素を用
いることがより好ましい。
る支燃性ガス中の酸素の含有率は、90vol ％以上である
ことが好ましく、さらには支燃性ガスとして純酸素を用
いることがより好ましい。
【００２４】また第２の発明の骨子は、酸化物粉体と易
被酸化性粉体との混合物である耐火物用火炎溶射補修材
料であって、酸化物粉体が、けい石を90wt％以上含有
し、かつ、酸化物粉体の粒子径が、最小粒子径側から下
記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率
で80％以下で、可燃性ガスとしてプロパンガスを使用し
下記式(2) を満足する火炎溶射条件下で使用される耐火
物用火炎溶射補修材料である。
被酸化性粉体との混合物である耐火物用火炎溶射補修材
料であって、酸化物粉体が、けい石を90wt％以上含有
し、かつ、酸化物粉体の粒子径が、最小粒子径側から下
記式(1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率
で80％以下で、可燃性ガスとしてプロパンガスを使用し
下記式(2) を満足する火炎溶射条件下で使用される耐火
物用火炎溶射補修材料である。
【００２５】
Ｄ（μm ）＝4.5 ×10-4×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌ ………………………(1)
〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2)
なお、本第２の発明においては、上記式(1) 中、Ｔm ＝
1650℃と設定することが好ましい。また、上記式(2)
中、酸素流量は支燃性ガス流量に支燃性ガスの酸素分圧
を乗じた値である。
1650℃と設定することが好ましい。また、上記式(2)
中、酸素流量は支燃性ガス流量に支燃性ガスの酸素分圧
を乗じた値である。
【００２６】本第２の発明においては、火炎溶射におけ
る支燃性ガス中の酸素の含有率は、90vol ％以上である
ことが好ましく、さらには支燃性ガスとして純酸素を用
いることがより好ましい。以上、第１の発明および第２
の発明の骨子について述べたが、前記した第１の発明お
よび第２の発明においては、前記したようにいずれの発
明においても、火炎溶射において可燃性ガスとして可燃
性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いることもできる。
る支燃性ガス中の酸素の含有率は、90vol ％以上である
ことが好ましく、さらには支燃性ガスとして純酸素を用
いることがより好ましい。以上、第１の発明および第２
の発明の骨子について述べたが、前記した第１の発明お
よび第２の発明においては、前記したようにいずれの発
明においても、火炎溶射において可燃性ガスとして可燃
性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いることもできる。
【００２７】なお、上記した第１の発明および第２の発
明における式(1) 〜(2) 中の各記号は前記した内容と同
一の内容を示す。また、上記した第１の発明および第２
の発明における式(1) 中、火炎温度Ｔf は、可燃性ガス
および支燃性ガスの各流量、または、可燃性ガスと不活
性ガスの混合ガスおよび支燃性ガスの各流量から熱収支
により計算される理論燃焼ガス温度である。ただし、式
(2) を満足する範囲では、火炎温度Ｔ f は下記式 (3) に
より簡易に計算することができる。 Ｔ f ＝ 1150 ×〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕 1/4 …………………… (3)
明における式(1) 〜(2) 中の各記号は前記した内容と同
一の内容を示す。また、上記した第１の発明および第２
の発明における式(1) 中、火炎温度Ｔf は、可燃性ガス
および支燃性ガスの各流量、または、可燃性ガスと不活
性ガスの混合ガスおよび支燃性ガスの各流量から熱収支
により計算される理論燃焼ガス温度である。ただし、式
(2) を満足する範囲では、火炎温度Ｔ f は下記式 (3) に
より簡易に計算することができる。 Ｔ f ＝ 1150 ×〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕 1/4 …………………… (3)
【００２８】本発明者らは、酸化物粉体と易被酸化性粉
体とからなる火炎溶射補修材料を、可燃性ガスおよび不
活性ガスの混合ガスまたは可燃性ガスと共に支燃性ガス
気流中に噴射し、得られる火炎を炉壁面に吹き付けるこ
とにより、炉壁面に溶射補修層を形成する炉壁の火炎溶
射補修方法において、前記酸化物粉体の粒径を前記した
式(1) で表されるＤ以上とした場合、溶射補修層内に気
泡の発生が生じないことを見い出した。
体とからなる火炎溶射補修材料を、可燃性ガスおよび不
活性ガスの混合ガスまたは可燃性ガスと共に支燃性ガス
気流中に噴射し、得られる火炎を炉壁面に吹き付けるこ
とにより、炉壁面に溶射補修層を形成する炉壁の火炎溶
射補修方法において、前記酸化物粉体の粒径を前記した
式(1) で表されるＤ以上とした場合、溶射補修層内に気
泡の発生が生じないことを見い出した。
【００２９】その理由は、以下のとおりと考えられる。
すなわち、種々の実験結果や熱収支の検討結果から、酸
化物粉体をけい石とした時に、火炎溶射補修材料の噴射
ノズル先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離Ｌ
（mm）、火炎溶射時の火炎温度Ｔf （℃）に対し、けい
石の粒子径Ｄが、Ｄ（μｍ）≦4.5 ×10-4×（Ｔf −16
50）×Ｌの場合、距離Ｌを飛翔する間にけい石が溶融す
ることを見い出した。
すなわち、種々の実験結果や熱収支の検討結果から、酸
化物粉体をけい石とした時に、火炎溶射補修材料の噴射
ノズル先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離Ｌ
（mm）、火炎溶射時の火炎温度Ｔf （℃）に対し、けい
石の粒子径Ｄが、Ｄ（μｍ）≦4.5 ×10-4×（Ｔf −16
50）×Ｌの場合、距離Ｌを飛翔する間にけい石が溶融す
ることを見い出した。
【００３０】すなわち、Ｄ（μｍ）≦4.5 ×10-4×（Ｔ
f −1650）×Ｌの粒子径のけい石は、距離Ｌを飛翔する
間に全て溶融し、基体炉壁に溶融したけい石が到達し、
補修部位の耐火物に熱を奪われて半凝固状態となる。こ
れらの現象が溶射補修材料の積層過程で繰り返されるこ
とにより、溶射補修層では内部に雰囲気ガスが巻き込ま
れ溶射補修層内に気泡が生じる結果、溶射補修層はポー
ラスになる。
f −1650）×Ｌの粒子径のけい石は、距離Ｌを飛翔する
間に全て溶融し、基体炉壁に溶融したけい石が到達し、
補修部位の耐火物に熱を奪われて半凝固状態となる。こ
れらの現象が溶射補修材料の積層過程で繰り返されるこ
とにより、溶射補修層では内部に雰囲気ガスが巻き込ま
れ溶射補修層内に気泡が生じる結果、溶射補修層はポー
ラスになる。
【００３１】そこで、この現象を防止するために、火炎
内でけい石が過剰に溶融しないような粒度構成、すなわ
ち、最小粒子径側から前記式(1) で表される粒子径Ｄま
での積算質量分率が80％以下の粒度構成のけい石粉末を
用いることで、前記した距離Ｌを飛翔する間に溶融する
けい石の割合を規制し、その結果、溶射補修層内に気泡
が生ぜず、溶射補修層が緻密化し、火炎溶射補修層の耐
用性が大幅に向上可能となる（第１の発明、第２の発
明）。
内でけい石が過剰に溶融しないような粒度構成、すなわ
ち、最小粒子径側から前記式(1) で表される粒子径Ｄま
での積算質量分率が80％以下の粒度構成のけい石粉末を
用いることで、前記した距離Ｌを飛翔する間に溶融する
けい石の割合を規制し、その結果、溶射補修層内に気泡
が生ぜず、溶射補修層が緻密化し、火炎溶射補修層の耐
用性が大幅に向上可能となる（第１の発明、第２の発
明）。
【００３２】なお、この場合、酸化物粉体としては、け
い石の含有率は100 ％に限定されることなく、酸化物粉
体中にけい石が90wt％以上含有されていれば前記した本
発明の目的が達成できる。逆に、けい石粉末の粒径分布
において、最小粒子径側から前記した式(1) で表される
粒子径Ｄまでの積算質量分率が80％を超えて微粉が多く
なると、けい石が前記した距離Ｌを飛翔する間に過剰に
溶融し、溶射補修層内で気泡が生じる。
い石の含有率は100 ％に限定されることなく、酸化物粉
体中にけい石が90wt％以上含有されていれば前記した本
発明の目的が達成できる。逆に、けい石粉末の粒径分布
において、最小粒子径側から前記した式(1) で表される
粒子径Ｄまでの積算質量分率が80％を超えて微粉が多く
なると、けい石が前記した距離Ｌを飛翔する間に過剰に
溶融し、溶射補修層内で気泡が生じる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】火炎温度Ｔf は、可燃性ガスおよび支燃性
ガスの各流量、または、可燃性ガスと不活性ガスの混合
ガスおよび支燃性ガスの各流量から熱収支により計算さ
れる理論燃焼ガス温度である。ただし、式 (2) を満足す
る範囲では、火炎温度Ｔ f は式 (3) により簡易に計算す
ることができる。
ガスの各流量、または、可燃性ガスと不活性ガスの混合
ガスおよび支燃性ガスの各流量から熱収支により計算さ
れる理論燃焼ガス温度である。ただし、式 (2) を満足す
る範囲では、火炎温度Ｔ f は式 (3) により簡易に計算す
ることができる。
【００３６】また、Ｌは、火炎溶射補修材料の噴射ノズ
ル先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離である。
前記第１の発明および第２の発明において、けい石など
の酸化物粉体の粒子径の上限（最大粒子径）は、酸化物
粉体が溶射可能な範囲であればよいが、好ましくは0.5m
m 以下とすることにより、溶射補修層の緻密性、補修す
べき基体耐火物への接着性が更に向上する。
ル先端から火炎溶射補修対象の炉壁までの距離である。
前記第１の発明および第２の発明において、けい石など
の酸化物粉体の粒子径の上限（最大粒子径）は、酸化物
粉体が溶射可能な範囲であればよいが、好ましくは0.5m
m 以下とすることにより、溶射補修層の緻密性、補修す
べき基体耐火物への接着性が更に向上する。
【００３７】本発明において好ましく用いられる耐火性
酸化物粉体（＝酸化物粉体）としては、けい石、アルミ
ナ、ムライト、シャモット系、ジルコン、ジルコニア、
スピネル、マグネシアおよびマグクロなどから選ばれる
一種類以上を含有する酸化物粉体が例示される。さら
に、本発明は、耐火性酸化物粉体として、特にけい石を
使用した場合に効果を発揮する。
酸化物粉体（＝酸化物粉体）としては、けい石、アルミ
ナ、ムライト、シャモット系、ジルコン、ジルコニア、
スピネル、マグネシアおよびマグクロなどから選ばれる
一種類以上を含有する酸化物粉体が例示される。さら
に、本発明は、耐火性酸化物粉体として、特にけい石を
使用した場合に効果を発揮する。
【００３８】これは、溶融状態での粘度が高く、雰囲気
ガスの取り込みが顕著になるためである。易被酸化性粉
体としては、好ましくは、粉状のSiおよびSiMn、CaSi、
FeSi などから選ばれる一種以上を含有する易被酸化性金
属粉体、易被酸化性粉体が例示される。
ガスの取り込みが顕著になるためである。易被酸化性粉
体としては、好ましくは、粉状のSiおよびSiMn、CaSi、
FeSi などから選ばれる一種以上を含有する易被酸化性金
属粉体、易被酸化性粉体が例示される。
【００３９】本発明においては、火炎溶射補修材料中の
耐火性酸化物粉体および易被酸化性粉体の配合比は、耐
火性酸化物粉体100 重量部に対して、易被酸化性粉体を
11〜67重量部配合することが好ましい。これは、易被酸
化性粉体の配合比が11重量部未満の場合、易被酸化性粉
体の燃焼による発熱が不充分となり、67重量部超えの場
合、易被酸化性粉体の未燃焼率が大きくなり、発熱効果
が低下するため、あるいは未燃焼の易被酸化性粉体が工
業窯炉の稼働中に酸化して膨張し、溶射体の剥離の原因
となるためである。
耐火性酸化物粉体および易被酸化性粉体の配合比は、耐
火性酸化物粉体100 重量部に対して、易被酸化性粉体を
11〜67重量部配合することが好ましい。これは、易被酸
化性粉体の配合比が11重量部未満の場合、易被酸化性粉
体の燃焼による発熱が不充分となり、67重量部超えの場
合、易被酸化性粉体の未燃焼率が大きくなり、発熱効果
が低下するため、あるいは未燃焼の易被酸化性粉体が工
業窯炉の稼働中に酸化して膨張し、溶射体の剥離の原因
となるためである。
【００４０】また、本発明においては、流量を大量にか
せげ、しかも火炎温度を上昇できる面から、可燃性ガス
としてプロパンガスを、酸素含有支燃性ガスとして酸素
ガスを用いて火炎温度Ｔf を高温とすることが好まし
い。さらに、酸化物粉体と易被酸化性粉体とからなる火
炎溶射補修材料を用いた火炎溶射補修方法では、可燃性
ガスを燃焼するための酸素ガスなどの支燃性ガスの他
に、易被酸化性粉体を酸化させるための酸素が必要であ
る。
せげ、しかも火炎温度を上昇できる面から、可燃性ガス
としてプロパンガスを、酸素含有支燃性ガスとして酸素
ガスを用いて火炎温度Ｔf を高温とすることが好まし
い。さらに、酸化物粉体と易被酸化性粉体とからなる火
炎溶射補修材料を用いた火炎溶射補修方法では、可燃性
ガスを燃焼するための酸素ガスなどの支燃性ガスの他
に、易被酸化性粉体を酸化させるための酸素が必要であ
る。
【００４１】このため、前記した第１の発明、第２の発
明においては、前記したように、酸素とプロパンガスの
流量比が下記式(2) を満足することが好ましく、このガ
ス流量比の範囲では、火炎温度Ｔf は下記式(3) により
簡易に計算することができる。 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2) Ｔf ＝1150×〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕1/4 ……………………(3) 上記ガス流量比が８未満の場合、易被酸化性粉体を酸化
させるための酸素が不充分になり、逆に12を超えた場
合、火炎の温度が低下してしまい、酸化物粉体を必要限
度迄溶融することができない。
明においては、前記したように、酸素とプロパンガスの
流量比が下記式(2) を満足することが好ましく、このガ
ス流量比の範囲では、火炎温度Ｔf は下記式(3) により
簡易に計算することができる。 〔酸素流量(Nm3/h) 〕／〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕＝８〜12……(2) Ｔf ＝1150×〔プロパンガス流量(Nm3/h) 〕1/4 ……………………(3) 上記ガス流量比が８未満の場合、易被酸化性粉体を酸化
させるための酸素が不充分になり、逆に12を超えた場
合、火炎の温度が低下してしまい、酸化物粉体を必要限
度迄溶融することができない。
【００４２】なお、本発明における粉体の粒度測定法に
関しては常法に従うことでよいが、粉体を篩分けして使
用するため、粒度測定法としては篩分け法が好ましい。
以上述べた本発明によれば、溶射補修層内の気泡の生成
を防止し、溶射補修層の緻密性をも向上し、溶射補修層
の耐用性を大幅に延長することが可能となった。
関しては常法に従うことでよいが、粉体を篩分けして使
用するため、粒度測定法としては篩分け法が好ましい。
以上述べた本発明によれば、溶射補修層内の気泡の生成
を防止し、溶射補修層の緻密性をも向上し、溶射補修層
の耐用性を大幅に延長することが可能となった。
【００４３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 〔実施例１〕けい石粉と、金属シリコン粉（平均粒径10
5 μｍ）とを重量比を変えて混合し火炎溶射補修材料を
調製した。
明する。 〔実施例１〕けい石粉と、金属シリコン粉（平均粒径10
5 μｍ）とを重量比を変えて混合し火炎溶射補修材料を
調製した。
【００４４】次に、得られた火炎溶射補修材料を用い
て、雰囲気温度を750 ℃に設定した実験炉内に配置した
けい石質の基体煉瓦に火炎溶射して溶射補修層を形成さ
せ、溶射補修層内の気泡の発生の有無を調査した。な
お、可燃性ガスとしては、プロパンガスを、支燃性ガス
としては酸素を用いた。
て、雰囲気温度を750 ℃に設定した実験炉内に配置した
けい石質の基体煉瓦に火炎溶射して溶射補修層を形成さ
せ、溶射補修層内の気泡の発生の有無を調査した。な
お、可燃性ガスとしては、プロパンガスを、支燃性ガス
としては酸素を用いた。
【００４５】溶射条件を表１に示し、また、この溶射条
件でのけい石粉の粒子径Ｄまでの積算質量分率、けい石
粉の平均粒径、および溶射補修層内の気泡の発生の有無
を表２に一括して示す。なお、火炎温度Ｔf は前記した
式(3) で求めた値であり、けい石粉の融点Ｔm は1650℃
である。
件でのけい石粉の粒子径Ｄまでの積算質量分率、けい石
粉の平均粒径、および溶射補修層内の気泡の発生の有無
を表２に一括して示す。なお、火炎温度Ｔf は前記した
式(3) で求めた値であり、けい石粉の融点Ｔm は1650℃
である。
【００４６】溶射補修層内の気泡の発生の有無は、目視
および実体顕微鏡による観察により調査した。表２に示
されるように、火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から
基体炉壁までの距離をＬ（mm）とした時に、耐火性酸化
物粉体（けい石粉）の粒子径において、最小粒子径側か
らＤ（μｍ）＝4.5 × 10 -4 ×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌで規定
される粒子径迄の積算質量分率が80％を超えた、微粉の
多い比較例１〜３の場合、溶射補修層内に気泡が発生し
た。
および実体顕微鏡による観察により調査した。表２に示
されるように、火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から
基体炉壁までの距離をＬ（mm）とした時に、耐火性酸化
物粉体（けい石粉）の粒子径において、最小粒子径側か
らＤ（μｍ）＝4.5 × 10 -4 ×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌで規定
される粒子径迄の積算質量分率が80％を超えた、微粉の
多い比較例１〜３の場合、溶射補修層内に気泡が発生し
た。
【００４７】これに対して、前記積算質量分率が80％以
下である本発明例１〜３の場合、溶射補修層内の気泡の
発生を防止することができた。すなわち、本発明によれ
ば、溶射補修層内の発泡が防止され、溶射補修層が緻密
化するばかりでなく、酸化物粉体の微粉を規制したこと
により粉体搬送時の脈動、配管内での閉塞を防止でき
た。
下である本発明例１〜３の場合、溶射補修層内の気泡の
発生を防止することができた。すなわち、本発明によれ
ば、溶射補修層内の発泡が防止され、溶射補修層が緻密
化するばかりでなく、酸化物粉体の微粉を規制したこと
により粉体搬送時の脈動、配管内での閉塞を防止でき
た。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】〔実施例２〕生産量：2400t/d 、門数：92
門のコークス炉で炭化室内の炉壁補修に本発明の技術を
適用した。火炎溶射の条件は実施例１と同様とし、補修
後、再補修が必要になるまでの補修周期を調べた。
門のコークス炉で炭化室内の炉壁補修に本発明の技術を
適用した。火炎溶射の条件は実施例１と同様とし、補修
後、再補修が必要になるまでの補修周期を調べた。
【００５１】本実炉試験結果を表３に示す。表３に示さ
れるように、溶射補修層内に気泡が発生する条件（比較
例４〜６）の場合、補修周期が６ヶ月であったのに対
し、溶射補修層内に気泡が生じない条件（本発明例４〜
６）の場合、補修周期は１年を記録し、本発明により溶
射補修層の耐用性が大幅に向上可能であることが判っ
た。
れるように、溶射補修層内に気泡が発生する条件（比較
例４〜６）の場合、補修周期が６ヶ月であったのに対
し、溶射補修層内に気泡が生じない条件（本発明例４〜
６）の場合、補修周期は１年を記録し、本発明により溶
射補修層の耐用性が大幅に向上可能であることが判っ
た。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、易被酸化性粉体と耐火
性酸化物粉体の混合粉末を用いた火炎溶射補修技術にお
いて、(1) 火炎温度、(2) 火炎溶射補修材料の噴出ノズ
ル先端〜炉壁間距離および(3) 耐火性酸化物粉体の融点
の三者により粒子径を規定した耐火性酸化物粉体を使用
し、火炎中での耐火性酸化物粉体の溶融を規制すること
で、溶射層内での気泡の発生すなわち発泡現象が防止さ
れ、溶射補修層の耐用性が大幅に向上可能となった。
性酸化物粉体の混合粉末を用いた火炎溶射補修技術にお
いて、(1) 火炎温度、(2) 火炎溶射補修材料の噴出ノズ
ル先端〜炉壁間距離および(3) 耐火性酸化物粉体の融点
の三者により粒子径を規定した耐火性酸化物粉体を使用
し、火炎中での耐火性酸化物粉体の溶融を規制すること
で、溶射層内での気泡の発生すなわち発泡現象が防止さ
れ、溶射補修層の耐用性が大幅に向上可能となった。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−218147（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−267886（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−210783（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−275170（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−164078（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−38564（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−190155（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F27D 1/16
C04B 35/66
Claims (4)
- 【請求項１】 耐火性酸化物粉体と易被酸化性粉体との
混合物を、プロパンガスと共に酸素含有支燃性ガス気流
中に噴射して、炉壁面に溶射補修層を形成する耐火物の
火炎溶射補修方法であって、前記耐火性酸化物粉体とし
て、該粉体の最小粒子径側から下記式(1) で表される粒
子径Ｄまでの粒子の積算質量分率が80％以下で、かつ、
けい石を 90wt ％以上含有する耐火性酸化物粉体を用い、
下記式 (2) の条件下で火炎溶射することを特徴とする耐
火物の火炎溶射補修方法。 記 Ｄ（μm ）＝4.5 × 10 -4 ×（Ｔf −Ｔm ）×Ｌ ………………………(1) ここで、 Ｔ f （℃）＝1150 ×〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕 1/4 Ｔm （℃）＝耐火性酸化物粉体の融点 Ｌ（mm）＝火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から火炎
溶射補修対象の炉壁までの距離〔酸素流量 (Nm 3 /h) 〕／〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕＝８〜 12 …… (2) - 【請求項２】 耐火性酸化物粉体100 重量部に対して、
易被酸化性粉体が 11 〜 67 重量部配合されてなる請求項１
記載の耐火物の火炎溶射補修方法。 - 【請求項３】 プロパンガスと共に酸素含有支燃性ガス
気流中に噴射して、炉壁面に溶射補修層を形成する耐火
物用火炎溶射補修材料であって、当該火炎溶射補修材料
が、耐火性酸化物粉体と易被酸化性粉体との混合物で、
前記耐火性酸化物粉体の粒子径が、最小粒子径側から下
記式 (1) で表される粒子径Ｄまでの粒子の積算質量分率
で 80 ％以下であり、前記耐火性酸化物粉体が、けい石を
90wt ％以上含有し、前記火炎溶射補修材料が、下記式
(2) を満足する火炎溶射条件下で使用されることを特徴
とする耐火物用火炎溶射補修材料。記 Ｄ（μ m ）＝ 4.5 × 10 -4 ×（Ｔ f −Ｔ m ）×Ｌ ……………………… (1) ここで、 Ｔ f （℃）＝ 1150 ×〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕 1/4 Ｔ m （℃）＝耐火性酸化物粉体の融点 Ｌ（ mm ）＝火炎溶射補修材料の噴射ノズル先端から火炎
溶射補修対象の炉壁までの距離 〔酸素流量 (Nm 3 /h) 〕／〔プロパンガス流量 (Nm 3 /h) 〕＝８〜 12 …… (2) - 【請求項４】 耐火性酸化物粉体100 重量部に対して、
易被酸化性粉体が 11 〜 67 重量部配合されてなる請求項３
記載の耐火物用火炎溶射補修材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24343096A JP3518194B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 耐火物の火炎溶射補修方法および耐火物用火炎溶射補修材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24343096A JP3518194B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 耐火物の火炎溶射補修方法および耐火物用火炎溶射補修材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089854A JPH1089854A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3518194B2 true JP3518194B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=17103764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24343096A Expired - Fee Related JP3518194B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 耐火物の火炎溶射補修方法および耐火物用火炎溶射補修材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3518194B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24343096A patent/JP3518194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1089854A (ja) | 1998-04-10 |
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