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技術 耐酸化処理した非酸化物系溶射材とそれを混合した溶射材混合物

出願人 黒崎播磨株式会社新日鐵住金株式会社ハリマセラミック株式会社
発明者 津田秀行松尾正孝前田一夫加山恒夫為廣泰造高橋和男
出願日 1993年12月27日 (28年0ヶ月経過) 出願番号 1993-333469
公開日 1995年7月25日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1995-187827
状態 特許登録済
技術分野 鋳造用とりべ セラミック製品3 溶射または鋳込みによる被覆 炉の外套、ライニング、壁、天井(炉一般1)
主要キーワード 非酸化物材料 耐酸化処理 補修体 のり剤 分留物 クロム鉄鉱 耐火粉末 補修面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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目的

原料粉末酸化を抑制することによってより耐食性耐熱衝撃性に優れる溶射材を提供すること。

構成

粒度が10mm以下のカーボン炭化物、窒化物酸窒化珪素サイアロン硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、これらの粒子よりも粒度の小さな耐火材、金属、合金の1種以上をバインダを介して被覆した溶射材用粉末を含有したものとして耐酸化処理した非酸化物系溶射材を得る。また、溶射材用粉末を合計で5〜80重量%と、残部が耐火材から構成したものとすることもできる。

概要

背景

工業窯炉ライニングの形成や補修に際して、耐火粉末高温火炎中飛行させて溶融吹き付けする、いわゆる溶射法が従来から広く利用されている。

この溶射法に用いる溶射材料として、たとえば、特公昭58−48510号公報には、従来のAl2 O3 −SiO2 系の吹き付け補修材が一般に熱衝撃性に劣るため補修面に亀裂や脱落の発生があることに鑑み、炉内を冷却することなく補修できると共に非常に緻密で耐食性耐熱衝撃性に優れた補修を可能とした、アルミナ等の酸化物系原料粉末が20〜70重量%,炭化珪素又は窒化珪素が10〜50重量%、及びコークス粉末20〜40重量%の混合物からなる溶射材が開示されている。

このような組成によって、コークス燃焼用酸素の一部が炭化珪素又は窒化珪素の表面を酸化させて強固な酸化組織が形成され、耐食性及び耐熱性に優れた溶射補修体が得られるとされている。

炭化珪素又は窒化珪素の添加は、低熱膨張性のほかに高硬度及び高耐摩耗性を向上させ、また、窒化物珪素の添加も同様に、低熱膨張性のほかに高硬度及び高耐摩耗性を向上させる。

概要

原料粉末の酸化を抑制することによってより耐食性,耐熱衝撃性に優れる溶射材を提供すること。

粒度が10mm以下のカーボン炭化物、窒化物、酸窒化珪素サイアロン硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、これらの粒子よりも粒度の小さな耐火材、金属、合金の1種以上をバインダを介して被覆した溶射材用粉末を含有したものとして耐酸化処理した非酸化物系溶射材を得る。また、溶射材用粉末を合計で5〜80重量%と、残部が耐火材から構成したものとすることもできる。

目的

本発明において解決すべき課題は、原料粉末の酸化を抑制することによってより耐食性,耐熱衝撃性に優れる溶射材を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

粒度が10mm以下のカーボン炭化物、窒化物酸窒化珪素サイアロン硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、表面積の50%以上を耐火材、金属、合金の1種以上を被覆して耐酸化処理した非酸化物系溶射材。

請求項2

粒度が10mm以下のカーボン、炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、表面積の50%以上を天然のり剤、合成のり剤、合成樹脂石油石炭分留物水硬性セメント珪酸塩リン酸塩硫酸塩、硼酸塩アルミン酸塩シリカゾルアルミナゾルエチルシリケートジルコニアアセテート有機シリケート化合物の1種以上の皮覆層を介して耐火材、金属、合金の1種以上を被覆した耐酸化処理した非酸化物系溶射材。

請求項3

粒度が10mm以下のカーボン、炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、表面積の50%以上を耐火材、金属、合金の1種以上を被覆した耐酸化処理した非酸化物系溶射材を5〜80重量%と、残部が耐火材粒子からなる溶射材混合物

請求項4

粒度が10mm以下のカーボン、炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、表面積の50%以上を天然のり剤、合成のり剤、合成樹脂、石油石炭分留物、水硬性セメント、珪酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硼酸塩、アルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、エチルシリケート、ジルコニアアセテート、有機シリケート化合物の1種以上の皮覆層を介して耐火材、金属、合金の1種以上を被覆した耐酸化処理した非酸化物系溶射材5〜80重量%と、残部が耐火材粒子からなる溶射材混合物。

技術分野

0001

本発明は、製鋼容器溶融金属精錬用容器等の工業窯炉、及び焼却炉等の耐火ライニングの形成や補修に使用する溶射材に関する。

背景技術

0002

工業窯炉のライニングの形成や補修に際して、耐火粉末高温火炎中飛行させて溶融吹き付けする、いわゆる溶射法が従来から広く利用されている。

0003

この溶射法に用いる溶射材料として、たとえば、特公昭58−48510号公報には、従来のAl2 O3 −SiO2 系の吹き付け補修材が一般に熱衝撃性に劣るため補修面に亀裂や脱落の発生があることに鑑み、炉内を冷却することなく補修できると共に非常に緻密で耐食性耐熱衝撃性に優れた補修を可能とした、アルミナ等の酸化物系原料粉末が20〜70重量%,炭化珪素又は窒化珪素が10〜50重量%、及びコークス粉末20〜40重量%の混合物からなる溶射材が開示されている。

0004

このような組成によって、コークス燃焼用酸素の一部が炭化珪素又は窒化珪素の表面を酸化させて強固な酸化組織が形成され、耐食性及び耐熱性に優れた溶射補修体が得られるとされている。

0005

炭化珪素又は窒化珪素の添加は、低熱膨張性のほかに高硬度及び高耐摩耗性を向上させ、また、窒化物珪素の添加も同様に、低熱膨張性のほかに高硬度及び高耐摩耗性を向上させる。

発明が解決しようとする課題

0006

ところが、先の公報に記載の溶射材では、原料粉末粒度は0.1mm以下の粒子が90%以下とすることが好ましいとされており、このような粒度・粒子の関係であれば、粒子の一部又は全てが溶射の熱を受けた段階で全てが酸化されやすい。

0007

また、先の公報に記載の炭化珪素や窒化珪素の非酸化物を添加するとその一部がアルミナと反応してサイアロン(Si3 N4 −Al2 O3 系の固溶体)を形成し、一部が窒化珪素結合を形成して強固な結合が得られ、これによって耐食性及び耐熱衝撃性が向上するとされているが、先の粒度・粒子の関係であるとき、添加した炭化珪素や窒化珪素がアルミナと反応する前に酸化されてしまい、強固な組織の生成が阻害されてしまうという問題がある。

0008

このように、従来の非酸化物を添加した溶射材においては、耐食性及び耐熱性を向上させるために添加した炭化珪素又は窒化珪素等の非酸化物が、溶射の熱を受けた段階において酸化し、これによって、炭化珪素又は窒化珪素の添加効果が充分に得られないという問題がある。

0009

本発明において解決すべき課題は、原料粉末の酸化を抑制することによってより耐食性,耐熱衝撃性に優れる溶射材を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明の耐酸化処理した非酸化物系溶射材は、粒度が10mm以下のカーボン炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、表面積の50%以上を天然のり剤、合成のり剤、合成樹脂石油石炭分留物水硬性セメント珪酸塩リン酸塩硫酸塩、硼酸塩アルミン酸塩シリカゾルアルミナゾルエチルシリケートジルコニアアセテート有機シリケート化合物の1種以上の皮覆層を介して、耐火材、金属、合金の1種以上を被覆したことを特徴とする。

0011

カーボン等の粒子径は10mm以下である必要があり、これを越えると搬送中にパイプの中で詰まりやすくなって搬送できなくなる恐れがある。

0012

また、耐火材としては、マグネシアカルシアスラグ,アルミナ,シリカクロム鉄鉱等の一般に使用されている材料{(後述の残部の耐火材料酸化物)を含む}を用いることができ、また金属,合金としては、Si,Al,Mg,Fe,Cr,Al−Mg,Fe−Cr,Fe−Si,Ca−Si−Mg等の一般に使用されている材料を用いることができる。

0013

さらに、バインダとしては、デキストリンデンプンアラビアゴム糖蜜カゼインアルギン酸塩等の天然のり剤、セルローズPVA等の合成のり剤、フェノール樹脂エポキシ樹脂フラン樹脂ウレタン樹脂ポリプロピレンクマロン樹脂キシレン樹脂等の合成樹脂、ピッチアスファルトアントラセン油等の石油石灰分留物ポルトランドセメントアルミナセメントバリウムセメント等の水硬性セメント、硫酸アルミニウム硫酸マグネシウム硫酸ソーダ等の珪酸塩、リン酸リン酸ソーダリン酸アルミニウムリン酸アンモニウムリン酸マグネシウムリン酸カルシウムリン酸エステル等のリン酸塩、硫酸塩、硼酸硼砂,硼酸アンモニウム等の硼酸塩、アルミン酸ソーダ等のアルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、エチルシリケート、ジルコニアアセテート、有機シリケート化合物を使用することができる。

0014

また、粒度が10mm以下のカーボン、炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の粒子表面に、天然のり剤、合成のり剤、合成樹脂、石油石灰分留物、水硬性セメント、珪酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硼酸塩、アルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、エチルシリケート、ジルコニアアセテート、有機シリケート化合物の1種以上を被覆した溶射材用粉末を含有したものとすることもできる。

0015

被覆する面積酸化防止する効果を得るために表面積の50%以上が必要であり、50%以下では非酸化物系の粉末は酸化される度合が大きくなり、非酸化物の効果を発揮されず好ましくない。

0016

溶射材粉末が合計で5重量%未満では、非酸化物による特徴が現れず、また80重量%を越えると、非酸化物は融点或いは分解温度が高いため溶射材の溶融性が低くなり、付着性及び施工体品質劣化する。

0017

また、炭化物、窒化物、及び硼化物としては、次表1に記載するものを使用することができる。

0018

なお、耐酸化処理した非酸化物系溶射材の使用に当たり、被覆層材質が異なる溶射材を2種以上混合して用いることができる。

0019

これら溶射材粉末を合計で5〜80重量%と、残部の耐火材料とよりなり、残部の耐火材の例として、塩基性のものとして、マグネシア、カルシア、ドロマイト、マグネシアクロム、クロムマグネシア、フォルステライト等のマグネシア−シリカ系、スラグ等がある。これらの場合、耐食性を必要とする場合に効果があり、フォルステライト等はマグネシア等他の塩基耐火材料程耐食性は強くないが、熱損失を小さくする効果を上げるのによい。

0020

また、中性耐火材の例として、アルミナ;ムライトカイヤナイトシリマナイト等のアルミナ−シリカ系;マグネシアアルミナ等のスピネル系コージェライト;クロム鉄鉱等がある。これらの場合、耐食性と耐スポール性を兼ね備える。コージェライトは低膨張性を付与するものとしてよい。

0021

さらに、酸性耐火材料の例として、溶融シリカ石英珪石等のシリカ系;粘土シャモットロー石等のシリカ−アルミナ系;ジルコニア;ジルコン等がある。珪石は高温耐磨耗性、ジルコニアは耐食性、ジルコンは耐食性、耐スポール性の効果を付与するものとしてよい。

0022

以上の耐火材料は、操業条件及び被溶射体を考慮して、1種又は2種以上を使用する。これは、また、塩基性耐火材料,中性耐火材料,酸性耐火材料の1種又は2種以上とも組合わせて使用することを含めたものであり、これによりお互いの特徴を付与或いは欠点を補うために使用して溶射材とすることができる。

0023

0024

炭化物、窒化物、酸窒化珪素、サイアロン、硼化物から選択した1種以上の非酸化物材料の粒子表面に耐火材、金属、合金の1種以上を被覆することにより、非酸化物材料は溶射の熱を直接受けないため酸化されることはなく、被覆した耐火材が熱を受けて溶融し、残部の耐火材と結合する。このため、耐火材どうしの結合となり強固な結合が得られる。

0025

また、粒子表面に天然のり剤等を被覆することによっても、非酸化物材料は溶射の熱を直接受けないため酸化されることはなく、被覆した天然のり剤等が熱を受けて溶融し、残部の耐火材と結合する。

0026

なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、コークス粉,各種金属粉,スラグ粉及びその他の耐火粉末を適量添加してもよい。

0027

粒度が10mm以下の非酸化物を85〜95重量%,被覆材料(耐火材又は金属又は合金)を5〜10重量%,バインダを1〜10重量%を配合し、ミキサーで10分間混合し、混合粉体を110℃で2時間乾燥させた後、10mmのいに通した。バインダーとしては、天然のり剤、合成のり剤、合成樹脂、石油石灰分留物、水硬性セメント、珪酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硼酸塩、アルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、エチルシリケート、ジルコニアアセテート、有機シリケート化合物の1種以上を用いて粒子を被覆した。

0028

また、被覆方法の他の例として、粒度が10mm以下の非酸化物を85〜95%,被覆材料(天然のり剤,合成のり剤,合成樹脂、石油石灰分留物、水硬性セメント、珪酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硼酸塩、アルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、エチルシリケート、ジルコニアアセテート、有機シリケート化合物の1種以上を5〜15重量%と配合し、ミキサーで10分間混合し、混合粉体。お110℃で2時間乾燥させた後、10mmの篩いに通したものとすることもできる。

0029

溶射材料の粒度はいずれも10mm以下であり、溶射をLPG灯油等の気体または液体燃料やコークス等の固形燃料熱源とする火炎法によって行った。そして、溶射材料を搬送するガスは、O2 ,空気,N2 ,CO,CO2 ,Arや工場で発生するたとえば高炉ガスコークス炉ガス熱風炉ガスまたは転炉ガス等のうちの1種又は2種以上の組合せのものを用いた。

0030

表2及び表3は、本発明の実施例における非酸化物と耐火材料の配合とその特性を比較例と共に示すものである。

0031

発明の効果

0032

本発明では、非酸化物の酸化を防止する処理を行なうことにより、非酸化物が持つ低膨張性,高耐食性,高強度及び高耐摩耗性の特徴を十分に発揮させ、耐スポーリング性,耐食性及び熱間強度を大幅に向上させた溶射施工体の施工が可能となる。

0033

また、このような改善によって、ライニングの形成や補修効果の向上のほか、工業窯炉の稼働率の向上及び補修工数の低減も可能となり、その経済効果は大きい。

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