JPS638267A

JPS638267A - ＺｒＯ↓２・Ａｌ↓２Ｏ↓３・ＳｉＯ↓２・Ｌｉ↓２Ｏ系低膨張性溶射材料

Info

Publication number: JPS638267A
Application number: JP61148189A
Authority: JP
Inventors: 行雄尾崎; 杉本　弘之; 良介中村; 篠塚　康孝
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-01-14

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］本発明はコークス炉等の加熱、冷却の多い工業窯炉に用
いる低膨張性溶射材料に関する。

［従来の技術］近年、火炎溶射による工業窯炉の熱間補修が実施され効
果をあげている。従来、コークス炉の炉寿命は１５〜２
Ｏ年といわれていたが、操業条件の適性化あるいは補修
技術の向上から３０〜３５年の炉寿命を目指すようにな
ってきており、より優れた補修技術が必要となってきて
いる。

このためコークス炉の補修技術の一つとして火炎溶射技
術が適用され、ドア付近の損傷部の補修、れんが抜は落
ち部分の充填あるいはガスのシール等に用いられ、項著
な効果をあげている。

火炎溶射には可燃性気体と酸素あるいは可燃性液体と酸
素、更にはテルミット反応を利用した金属と酸素等によ
る熱源の異なった方法がとられている。

これらの溶射法には以下に記載するような溶射材料が使
用されている０例えば、特開昭５５−２１５３９号公報
にはＡｌ２Ｏ，・ＳｉＣ２を主成分に液相生成促進剤と
してＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ｐｂ。

を１〜３０％を混合しな溶射材料が挙げられている。ま
た、製鉄研究Ｎｏ、３０５．第１２８〜１３８頁（１９
８１年）には溶射材料の？８融点が〕１００〜１２８０
°ＣのＳｉＣ２を約７０％含んでなる材料が提案されて
いる。更に、特開昭５９−２２７７８０号公報にはＳ　
＋　０２・Ａ２．○、　Ｌ１２Ｏ系溶耐用粉末材料が述
べられている。また、特開昭５９−１６１６８１号公報
にはＡＮ、Ｓｉという酸化容易性金属と耐火粉末との混
合物が挙げられている。

［発明が解決しようとする問題点］上述の溶射材料には以下に記載するような欠点がある。

すなわち、特開昭５５−２１５３９号公報の溶射材料で
は基本的に熱間の線膨張率が高く、加熱、冷却のサイク
ルの多い工業窯炉への適用は難しく、溶射して形成され
た膜（以下、溶射膜と記載する）は亀裂が発生し易＜、
！ＩＩ＋がれ易い欠点がある。製鉄研究Ｎｏ、３０５、
第１２８〜１３８頁の溶射材料は融点が１１００〜１２
８０℃であるためコークス炉のような最高１３００°Ｃ
ともなる操業条件下では、溶射材料の融点に近いため、
機械的強度が不足し、また溶射材料が溶けるために耐用
性は著しく低いものとなる。更に、特開昭５９−２２７
７８０号公報に記載された溶射材料を更に詳細に検討し
た結果、該公報の溶射材料には次の欠点があることが判
明した。すなわち、溶射材料の溶融物粘性が高いため、
接着面（炉壁面）との充分な濡れ性が欠如し剥がれ易い
、更に、低膨張性ではあるが、熱間膨張率が充分低くな
く、温度変化の繰り返しによる亀甲状亀裂の発生により
、剥落し、耐用が不充分であることがわかった。

更に、特開昭５９−１６１６８１号公報のテルミット反
応を利用した溶射材料は気孔率が高く、通気性が高いた
め、ガスシール性に劣る。更に、表面性状が平滑となら
ないため、カーボンが付着しゃすくコークスの出し入れ
に支障をきたす欠点がある。

本発明の目的は非常に低膨張性で且つ低溶融粘性であり
、それによって炉壁面との濡れ性が良く、耐剥離性のす
ぐれた耐用性の高い溶射膜を形成できる溶射材料を提供
するにある。

［問題点を解決するための手段］すなわち、本発明はジルコニア質材料５〜５０重量部及
びリチウム質材料５０〜９５重量部がらなり、成分含量
がＺｒＯ２：５〜５０重１％、Ａ　ｌ　２Ｏ３　：　５
〜３０重量％、Ｓ　＋０２：　３０〜７５重量％、Ｌｉ
２Ｏ：　１〜６重量％及び不純物５重量％以下であるこ
とを特徴とするＺｒＯ，・Ａｌ２Ｏ。

・５ｉＯｚ・ＬＬＯ系低膨張性溶射材料を提供するにあ
る。

［作　用］本発明の溶射材料は可燃性気体と酸素あるいは可燃性液
体と酸素から形成される火炎中で半溶融あるいは溶融し
て炉壁面へ接着させることができる材料である。

本発明の溶射材料はＺ　ｒ　Ｏ２・Ａ　Ｉ２Ｏ　ｈ・Ｓ
ｉＣ２・Ｌｉ２Ｏ系溶射材料であって、ジルコニア質材
料とリチウム質材料とからなるらのである。

ジルコニア質材料としてＣａＯ安定化、ＭｇＯ安定化及
びＹ　２Ｏ３安定化の溶融ジルコニア、あるいはこれら
の半安定化溶融ジルコニア、バデライト、ジルコン等を
使用できる。

リチウム質材料としてスボジュメン、ベタライト、レビ
オドライト、ユークリブタイｌ−、炭酸リチウム等のリ
チウム鉱物あるいはリチウム化合物を使用できる。

ジルコニア質材料とリチウム質材料の使用比率はジルコ
ニア質材料５〜５０重量部、リチウム質材料５０〜９５
重量部であり、得られた溶射材料の成分含量はＺ　ｒｏ
　２：　５〜５０重量％、Ａ１．Ｏ，：５〜３０重量％
、５ｉＯｚ：３０〜７５重量％、Ｌｉ２Ｏ：１〜６重量
％及び不純物５重量％以下である。

ＺｒＯ，含有量が５０重量％を超えると、溶射時の見掛
の粘性が上昇し、このために炉壁との濡れ性が劣化し、
接着強度が低下する共に熱間膨張率が高くなり、耐熱衝
撃性に劣ってくるため好ましくないのでＺｒＯ２含有量
は５０重量％以下とすることが望ましい、また、Ｚ　ｒ
　Ｏ２含有量が５重量％未満となると溶融時に流下し易
くなり、適切な補修が難しくなり、更に、溶削温度が１
３００″Ｃ以下となるため、コークス炉の操業条件下で
は、機械的強度が欠落するため好ましくない。

ＡＺ、Ｏ，含有量が５重量％未満では、池の化学成分と
のバランス上低熱膨張率が得られないため好ましくなく
、また、３０重量％を超える場合にも同様の理由のため
に好ましくない。

また、５１０２含有量においてら３０〜７５重量％の範
囲が低膨張率を得るために好適であり、また、この範囲
内にあると施工性が良好であり、炉壁との濡れ性が良い
ために好ましい。

Ｌ　ｉ　２Ｏ含有量が１重量％未満では、低膨張性が得
られず、また、６重量％を超えると溶削温度が低くなる
ため好ましくない。

本発明の溶射材料はジルコニア質材料とリチウム質材料
を混合して遣るらのであり、両材料の粒度はそれぞれ１
ｎＩ１１以下が望ましい１粒度がＩＩを超えると、火炎
中での溶融性が不充分となってリバウンドロスが著しく
増加するために好ましくない。また、材料タンクよりノ
ズルまでの長距離を搬送する必要があるため、材料粒度
は１０μ以下の粒子が２Ｏ％以下であることが望ましい
。

このようにして材料の吐出性が良く、且つ溶融粘性が低
く、極めて低膨張性の溶射膜を形成できる溶射材料を得
ることができる。

溶射法としては可燃性液体と酸素あるいは可燃性気体と
酸素で形成される火炎中に本発明の溶射材料を投入して
溶融する方法等を適用することができる。火炎温度が１
５００℃以上となる溶射法を使用することが好ましい、
火炎温度が１５００℃未満であると、材料が未溶融とな
り、接着率が極端に悪くなる。溶射法に使用できる条件
をプロパンガスと酸素ガスを使用する場合を例にとって
以下に記載する：プロパンガス／酸素ガス容積比　１／６〜１／４好適に
は１１５粉体供給量　　　　　　　　１０〜４０ｋｇ／時間溶射
距Ｍ　　　　　　　　　　１５０〜２Ｏ０ｍＩＩ＋施工
厚　　　　　　　　　　　　　５〜３０ｍｍ［実　　施
　　例コ以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を説明する。

１ｍ以下の第１表に記載する配合割合をもつ本発明品Ｉ〜■
及び比較品Ｉ及び■を得た。

酸素−プロパンによる火炎溶射法によって、本発明品Ｉ
〜Ｖと比較品Ｉ及び■を珪石れんが上に溶射し、緒特性
を測定した。得られた結果を第１表に併記する。

なお、本例で使用した溶射条件は以下の通りである：プロパンガス　　　　　１０ｔ４ｍ’／時間酸素ガス　
　　　　　　５ＯＮ肩３／時間溶射距離　　　　　　　
２ＯＯｎ＋ｍ施工厚　　　　　　　　５〜３０Ｉバ一ナ操作　　　　　　手動 −次に、１１００℃に予熱した珪石れんが上にそれぞれ
の溶射材料を溶射してパネルスポーリングテストを実施
した。加熱冷却条件は１１００°Ｃ−１５分噴霧による
水冷の１０分サイクルの２Ｏ回繰返しテストである。第
１表よりわかるように本発明の溶射材料はいずれも接着
強度、曲げ強度も高く且つ極めてすぐれた耐熱スポーリ
ング性を示し、緻密な溶射膜も形成できることが判明し
た。

ｍ第１表の本発明品■及び■をそれぞれＡ社オツトー型コ
ークス炉の窯口付近の損傷部分及び炉奥のれんが脱落部
分に溶射した。

なお、本例で使用した溶射条件は以下の通りである：プロパンガス　　　　　１ＯＮｍコ／時間酸素ガス　　
　　　　　４７８ｍ）／時間粉体供給量　　　　　　２
８ｋｙ／時間溶射距離　　　　　　　２Ｏ０Ｉ施工厚　　　　　　　　５〜３０ＩＩＩＩ＋１バ一ナ操
作　　　　　　手動本発明品■は特に耐熱スポーリング性に優れるものであ
るが、やや耐熱性に欠けるため、窯口付近に使用し、本
発明品■はやや耐熱スポーリング性に劣るものの、耐熱
性に優れているため、奥側に使用した。この結果、２年
間の稼動後もほぼ１００％残存しており、優れた耐用性
を示した。

［発明の効果］本発明の溶射材料は低い溶融粘性と示すので炉壁への濡
れ性がきわめて良く、接着強度が著しく高く、機械的強
度も優れ且つ緻密な組織を形成し易い、更に、優れた低
膨張性を示す溶射膜であるため加熱冷却サイクルに対す
る抵抗性が極めて優れている。

更に、ジルコニアの特質である靭性を賦与することがで
き、割れ難くなる。

以上の特徴により本発明の溶射材料は機械的摩耗が多く
且つ温度変化の著しい所への適用ができ、且つ緻密な組
織であるためガスシール性にも優れた効果を示す。

以上の如く、本発明品は低膨張で熱衝撃に対する抵抗性
が大きく且つ機械的強度にも優れた緻密な溶射膜を形成
できる溶射材料である。

Claims

【特許請求の範囲】

ジルコニア質材料５〜５０重量部及びリチウム質材料５
０〜９５重量部からなり、成分含量がＺｒＯ＿２：５〜
５０重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：５〜３０重量％、ＳｉＯ
＿２：３０〜７５重量％、Ｌｉ＿２Ｏ：１〜６重量％及
び不純物５重量％以下であることを特徴とするＺｒＯ＿
２・Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＳｉＯ＿２・Ｌｉ＿２Ｏ系低膨張
性溶射材料。