(57)【要約】【課題】耐熱性および耐磨耗性に優れる高炉用羽口を得る。【解決手段】本発明に係る高炉用羽口の製造方法は、（１）羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層を設ける工程（図１（ａ）参照）、（２）前記第一保護層の表面を切削または研削して、平坦化する工程（図１（ｂ）参照）、および、（３）前記平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設ける工程（図１（ｃ）参照）を備える。【選択図】  図１
2020012151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（１）〜（３）の工程を備える、高炉用羽口の製造方法。
（１）羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、
（２）前記第一保護層の表面を切削または研削して、平坦化する工程、および、
（３）前記平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設ける工程。
【請求項２】
前記（１）の工程において、
前記第一保護層が、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなる、
請求項１に記載の高炉用羽口の製造方法。
【請求項３】
前記（２）の工程において、
前記平坦化した第一保護層の表面において、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さの最大値が０．２０ｍｍ以下である、
請求項１または２に記載の高炉用羽口の製造方法。
【請求項４】
前記（３）の工程において、
前記第二保護層が、ＮｉにＴｉＣを分散させた材料からなる、
請求項１から３までのいずれかに記載の高炉用羽口の製造方法。
【請求項５】
前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、１０％以下である、
請求項１から４までのいずれかに記載の高炉用羽口の製造方法。
【請求項６】
前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下である、
請求項１から５までのいずれかに記載の高炉用羽口の製造方法。
【請求項７】
先端が高炉内に突出する羽口本体部と、
前記羽口本体部の少なくとも前記先端を含む外表面を覆う肉盛溶接層からなる第一保護層と、
前記第一保護層の表面の少なくとも一部を覆う肉盛溶接層からなる第二保護層とを備え、
前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、１０％以下である、
高炉用羽口。
【請求項８】
前記第一保護層が、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなる、
請求項７に記載の高炉用羽口。
【請求項９】
前記第二保護層が、ＮｉにＴｉＣを分散させた材料からなる、
請求項７または８に記載の高炉用羽口。
【請求項１０】
前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下である、
請求項７から９までのいずれかに記載の高炉用羽口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉用羽口およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉用羽口（以下、単に「羽口」ともいう。）は、高炉の炉内に突き出ており、この突き出た先端部は高温雰囲気に曝されているため、優れた耐熱性が求められる。また、羽口の先端には、炉内の鉱石やコークスが衝突することがあるので、優れた耐摩耗性も求められる。
【０００３】
羽口本体部には、内部に水路が設けられ、その水路に冷却水を流すことによって高炉内に突き出た先端付近の温度が低減される。羽口本体部の材質は、通常、熱伝導性に優れた銅または銅合金である。しかしながら、羽口の内部を水冷するだけでは先端の温度を十分には低減できないこと、および、銅は硬度が低く、耐摩耗性の点では劣ることから、羽口先端には耐熱性および耐摩耗性を高めるための保護層が設けられる。保護層を設けることによって羽口の寿命は延長されるものの、それでもなお、長期間使用すると先端が損傷し、羽口の交換が必要になる。羽口を交換するためには高炉を休風する必要があるため、羽口が損傷するとその交換費用のみならず、溶銑の生産量も低下してしまう。
【０００４】
羽口の保護層には、ニッケル系の材質が用いられることが多い。ニッケル合金は高温における強度、耐食性に優れ、また、マトリックス中に硬質の金属間化合部を析出させたり、炭化物、窒化物などを混合させることによって硬度を増したりできるのがその理由である。保護層に高硬度のニッケル合金を適用する場合には、例えば、特許文献１および２に記載されるように、羽口本体である銅との接合性が高い金属の保護層を設けることで、高硬度の保護層の密着性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１５３７４号公報
【特許文献２】特開平４−２４６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、ニッケルもしくはニッケル合金またはステンレス鋼の薄板材を熱間等方圧加圧処理によって、銅製羽口本体に拡散接合している。熱間等方圧加圧処理では、薄板材と羽口本体の接合部を気密真空的に密封した状態で接合する必要があるため、接合前に、真空中で電子ビーム溶接するなどして、接合部を密封する必要がある。
【０００７】
羽口は、内部に熱風を流すために円筒形状をしており、その先端を覆うように薄板材を設ける場合は、薄板材を羽口先端に沿うように、三次元的に曲面加工する必要がある。その加工精度が低く、羽口本体と合わせた際に隙間ができてしまうと、電子ビーム溶接で密封できなくなってしまう。このため、特許文献１に開示された技術では、薄板材の加工、真空中での電子ビーム溶接を要するので、製造コストを上昇させる。また、真空容器内での電子ビーム溶接は、容器内を真空にするのに時間がかかり、かつ、容器内に挿入できる羽口の数の制限があるため、生産性が低いという問題がある。
【０００８】
特許文献２では、Ｎｉ−Ｃｒ合金の肉盛層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金の肉盛層を設けた保護層が記載されている。肉盛層を重ねることを前提とすれば、製造コストおよび生産性の悪化などの問題は小さい。しかし、このように、肉盛層上に肉盛層を設けると、肉盛層の界面に溶接欠陥（未溶着部）が増えて、界面熱抵抗が高くなり、羽口先端における冷却効果が不十分となり、使用時に保護層の硬さが低下して耐磨耗性が悪化するおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、耐熱性および耐磨耗性に優れる高炉用羽口およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
羽口本体部の外表面に設ける保護層は、常温では硬い保護層であるが、高炉の稼働中に温度が上昇すると、硬さが低下し、耐摩耗性が劣化する。前述のように、羽口本体部には、内部に設けられた水路に冷却水を流すことによって高炉内に突き出た先端付近の温度を低減しており、これによって保護層の温度も低減できる。
【００１１】
よって、第一に、高炉稼動時の保護層の温度上昇を避けるためには、保護層を複層構造とし、内層に、羽口本体部との密着性に優れ、かつ熱伝導率が高い材料で構成した保護層を設ける、外層に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性に優れる材料で構成した保護層を設けるのが有効である。このような材料については、従来、様々な検討がなされており、一定の効果が確認されている。
【００１２】
しかし、保護層の熱伝導率が高くても、保護層と羽口本体部との界面における熱抵抗が高い場合、また、保護層が複層構造の場合にはそれらの層間の熱抵抗が高い場合には、保護層の温度上昇を避けるのが難しくなる。このため、これらの界面熱抵抗を低減することが極めて重要である。しかし、熱間等方圧加圧処理を前提とするような製造方法では、製造コストの上昇および生産性の低下を避けられない。
【００１３】
本発明者らは、複高炉羽口の先端に設ける保護層として、単に肉盛層上に肉盛層を設けると、肉盛層の界面に溶接欠陥（未溶着部、空隙）が増える原因について検討した。そして、第一に、羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により設けた第一保護層の表面には、凹凸があり、そのような凹凸がある第一保護層の表面の少なくとも一部にさらに肉盛溶接により第二保護層を設けると、界面に空隙が残存する。第二に、第一保護層の表面に酸化膜が残存する。これらに起因して、第一保護層と第二保護層との界面に溶接欠陥（未溶着部）が増加する原因となる。
【００１４】
そこで、本発明者らは、第一保護層を形成した後に、その表面を切削または研削して、平坦化し、平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設けることを考えた。これにより、界面の空隙および酸化膜の残存量を低減することができ、界面熱抵抗を低減することに成功した。
【００１５】
本発明の要旨は、下記の通りである。
〔Ａ〕下記の（１）〜（３）の工程を備える、高炉用羽口の製造方法。
（１）羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、
（２）前記第一保護層の表面を切削または研削して、平坦化する工程、および、
（３）前記平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設ける工程。
【００１６】
〔Ｂ〕前記（１）の工程において、
前記第一保護層が、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなる、
上記〔Ａ〕の高炉用羽口の製造方法。
【００１７】
〔Ｃ〕前記（２）の工程において、
前記平坦化した第一保護層の表面において、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さの最大値が０．２０ｍｍ以下である、
上記〔Ａ〕または〔Ｂ〕の高炉用羽口の製造方法。
【００１８】
〔Ｄ〕前記（３）の工程において、
前記第二保護層が、ＮｉにＴｉＣを分散させた材料からなる、
上記〔Ａ〕〜〔Ｃ〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
【００１９】
〔Ｅ〕前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、１０％以下である、
上記〔Ａ〕〜〔Ｄ〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
【００２０】
〔Ｆ〕前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下である、
上記〔Ａ〕〜〔Ｅ〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
【００２１】
〔Ｇ〕先端が高炉内に突出する羽口本体部と、
前記羽口本体部の少なくとも前記先端を含む外表面を覆う肉盛溶接層からなる第一保護層と、
前記第一保護層の表面の少なくとも一部を覆う肉盛溶接層からなる第二保護層とを備え、
前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、１０％以下である、
高炉用羽口。
【００２２】
〔Ｈ〕前記第一保護層が、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなる、
上記〔Ｇ〕の高炉用羽口。
【００２３】
〔Ｉ〕前記第二保護層が、ＮｉにＴｉＣを分散させた材料からなる、
上記〔Ｇ〕または〔Ｈ〕の高炉用羽口。
【００２４】
〔Ｊ〕前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下である、
上記〔Ｇ〕〜〔Ｉ〕のいずれかの高炉用羽口。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、耐熱性および耐磨耗性に優れる高炉用羽口が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明に係る高炉用羽口の製造方法を説明する図である。
【図２】図２は、平坦化した第一保護層の状態を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る高炉用羽口を示す図である。
【図４】図４は、第一保護層と第二保護層との界面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
１．高炉用羽口の製造方法について
本発明に係る高炉用羽口の製造方法は、第一保護層を設ける工程、前記第一保護層の表面を平坦化する工程、および、第二保護層を設ける工程を備える。以下、各工程について説明する。
【００２８】
（１）第一保護層の形成
図１（ａ）を参照して、この工程は、羽口本体部１の少なくとも先端（図示省略）を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層３ａを設ける工程である。第一保護層３ａの材質は、羽口本体部１との密着性に優れるとともに、熱伝導率が高い材料を選択することができる。第一保護層３ａの材質としては、例えば、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなるものを選択できる。具体的な材質については後段で説明する。
【００２９】
肉盛溶接方法は、公知の方法を採用することができ、例えば、被覆アーク溶接法、ＭＡＧ溶接法、炭酸ガスアーク溶接法、ＭＩＧ溶接法、ＴＩＧ溶接法、サブマージアーク溶接法などが挙げられる。中でも、三次元的に曲面形状である羽口先端へのＮｉまたはＮｉ合金の溶接作業性を高めるためには、ＴＩＧ溶接法を採用するのが好ましい。
【００３０】
（２）第一保護層の平坦化
図１（ｂ）を参照して、この工程は、第一保護層３ａの表面を切削または研削して、平坦化する工程である。平坦化は、例えば、旋盤、フライス盤、マシニングセンタなどを使用することができる。また、グラインダーで研削することにより平坦化してもよい。
【００３１】
平坦化した第一保護層３ａの表面は、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さの最大値（最大谷深さ）を０．２０ｍｍ以下とすることが好ましい。ここで、図２を参照して、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さとは、例えば、図中の符号ｈ１、ｈ２およびｈ３であり、この図に示す例では、最大谷深さは、ｈ２である。この最大谷深さが大きすぎると、その後に第二保護層３ｂを形成したときに、界面に空隙（未溶着部）が増加し、界面熱抵抗を増加させる。この最大谷深さは、０．１５ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以下がより好ましい。
【００３２】
なお、上記最大谷深さは、第一保護層３ａ厚さ方向を含む断面を観察して、測定することもできるし、第一保護層３ａの平坦化後に、その表面から、表面粗さ計、三次元形状測定器などを用いて表面形状を測定することもできる。
【００３３】
（３）第二保護層の形成
図１（ｃ）を参照して、この工程は、平坦化した第一保護層３ａの表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層３ｂを設ける工程である。第二保護層３ｂの材質は、保護層３の外層に位置し、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性（具体的には、ビッカース硬さで１８０Ｈｖ以上）に優れるとともに、熱伝導率が高い材料（具体的には１０Ｗ／ｍＫ以上）を選択することができる。例えば、Ｎｉに硬質のＴｉＣなどの炭化物を分散させた材料を用いることができる。具体的な材質については後段で説明する。
【００３４】
第二保護層３ｂは、平坦化した第一保護層３ａの表面の少なくとも一部に設けられておればよい。例えば、羽口の下部は、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスが衝突しにくい箇所であるため、この部分には第二保護層３ｂを設けなくてもよい。よって、平坦化した第一保護層３ａの表面の少なくとも一部とは、具体的には、高炉内に設置された羽口において、少なくとも最上部を含む部分の表面を意味する。特に、高炉内に設置された羽口において、上側半分を構成する部分の表面に第二保護層３ｂが設けられていることが好ましい。このとき、第二保護層３ｂが設けられていない部分の第一保護層３ａの厚さと、第二保護層３ｂが設けられている部分の第一保護層３ａおよび第二保護層３ｂの合計厚さとが実質的に同一であることが好ましい。
【００３５】
肉盛溶接方法は、公知の方法を採用することができ、例えば、被覆アーク溶接法、ＭＡＧ溶接法、炭酸ガスアーク溶接法、ＭＩＧ溶接法、ＴＩＧ溶接法、サブマージアーク溶接法などが挙げられる。中でも、三次元的に曲面形状である羽口先端へのＮｉまたはＮｉ合金の溶接作業性を高めるためには、ＴＩＧ溶接法を採用するのが好ましい。
【００３６】
２．高炉用羽口について
本実施形態に係る高炉用羽口１０は、羽口本体部１と、肉盛溶接層からなる第一保護層３ａと、肉盛溶接層からなる第二保護層３ｂとを備える。
【００３７】
（１）羽口本体部
羽口本体部１は、先端１ｂが高炉の内壁から突出するよう、高炉内に配置され、先端１ｂは、高炉の操業時に高温に曝される。羽口本体部１の内部には、水路２が設けられており、水路２に冷却水を流すことによって、先端１ｂ付近の温度を低減している。羽口本体部１は、円筒状であり、高炉の操業時には筒内に高温（例えば１２００℃程度）の熱風が流される。羽口本体部の材質は、通常、熱伝導性に優れた銅または銅合金である。
【００３８】
（２）第一保護層
第一保護層３ａは、羽口本体部１の少なくとも先端１ｂを含む外表面１ａを覆う肉盛溶接層からなる層である。第一保護層３ａの材質は、羽口本体部１との密着性に優れるとともに、熱伝導率が高い材料を選択することができる。羽口本体部１との密着性の観点からは、羽口本体部１に用いられる銅または銅合金の熱膨張率に近い材料、具体的には、熱膨張率（線膨張率）が１３〜１６×１０−６／℃の範囲である材料を選択することができる。また、熱伝導率が高い材料とは、例えば、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の範囲にある材料である。第一保護層３ａの材質としては、例えば、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒ合金からなるものを選択できる。
【００３９】
より具体的には、質量％で、Ｃｒ：０〜４０．０％、Ｍｎ：０〜４．０％、Ｔｉ：０〜３．０％、Ａｌ：０〜３．０％、Ｎｂ：０〜３．０％、Ｆｅ：０〜９．０％を含み、残部がＮｉおよび不純物からなる材料である。不純物とは、ＮｉまたはＮｉ合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入し、本発明の効果を阻害しない範囲で許容される成分を意味する。
【００４０】
Ｃｒは、耐食性を向上させるので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、溶接時に割れが発生するので、その上限は４０．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を５．０％以上とするのが好ましく、１０．０％以上とするのがより好ましい。さらに好ましいのは、１４．０％以上である。また、上限は、３５．０％とするのが好ましく、３０．０％とするのがより好ましく、２５．０％とするのがさらに好ましい。
【００４１】
Ｍｎは、溶接時の湯流れ性を高め溶接欠陥の発生を抑制するので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は４．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましく、１．５％以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、３．５％とするのが好ましく、３．０％とするのがより好ましく、２．５％とするのがさらに好ましい。
【００４２】
Ｔｉは、Ｎｉと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は３．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましく、１．５％以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、２．５％とするのが好ましく、２．０％とするのがより好ましく、１．５％とするのがさらに好ましい。
【００４３】
Ａｌは、Ｎｉと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は３．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましく、１．５％以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、２．５％とするのが好ましく、２．０％とするのがより好ましく、１．５％とするのがさらに好ましい。
【００４４】
Ｎｂは、Ｎｉと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は３．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましく、１．５％以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、２．５％とするのが好ましく、２．０％とするのがより好ましく、１．５％とするのがさらに好ましい。
【００４５】
Ｆｅは、Ｎｉ合金中に固溶することで保護層の強度を向上させ、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層３ａの材料中に含まれていてもよい。また、Ｎｂと複合添加した場合には、Ｎｂと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させる。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるという問題があるので、その上限は９．０％とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましく、１．５％以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、８．５％とするのが好ましく、８．０％とするのがより好ましく、７．５％とするのがさらに好ましい。
【００４６】
第一保護層３ａの厚さ（平均厚さ）は、２．０〜６．０ｍｍとするのが好ましい。２．０ｍｍ未満では、十分な耐磨耗性を維持することが困難となる場合があり、６．０ｍｍを超えると、羽口先端を十分に冷却することが困難となる場合があるからである。  
【００４７】
（３）第二保護層
第二保護層３ｂは、第一保護層３ａの表面を覆う肉盛溶接層からなる層である。第二保護層３ｂの材質は、保護層３の外層に位置し、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性（具体的には、ビッカース硬さで１８０Ｈｖ以上）に優れるとともに、熱伝導率が高い材料（具体的には１０Ｗ／ｍＫ以上）を選択することができる。例えば、Ｎｉに硬質の炭化物を分散させた材料を用いることができる。炭化物としては、ＴｉＣ、ＷＣ、ＮｂＣ、ＶＣなどが例示されるが、中でもＴｉＣが好ましい。これは、ＴｉＣが、硬さが大きく、耐摩耗性の向上に極めて有効な材料だからである。
【００４８】
第二保護層３ｂの材料中の炭化物は、均一に分散している状態が好ましい。炭化物の粒径が大きすぎると、均一に分散させることが困難となるので、炭化物の粒径の最大値は、２００μｍ以下とするのが好ましい。また、炭化物の平均粒径は４０〜１００μｍの範囲するのが好ましい。また，炭化物の体積率が高すぎても均一に分散させることが困難となるので、第二保護層３ｂの材料中の炭化物の体積率の最大値は３０％以下とするのが好ましく、５〜２５％とするのがさらに好ましい。
【００４９】
第二保護層３ｂの厚さは、３．０〜６．０ｍｍとするのが好ましい。３．０ｍｍ未満では、十分な耐磨耗性を維持することが困難となる場合があり、６．０ｍｍを超えると、羽口先端を十分に冷却することが困難となる場合があるからである。  
【００５０】
第一保護層３ａの厚さＴａと第二保護層３ｂの厚さＴｂとの和（Ｔａ＋Ｔｂ）は、６．０〜９．０ｍｍとするのが好ましい。６．０ｍｍ未満では、十分な耐摩耗性を確保できないという問題が生じるおそれがあり、９．０ｍｍを超えると、羽口先端を十分に冷却できないという問題が生じるおそれがあるからである。
【００５１】
（４）未溶着部割合
本発明の高炉用羽口１０において、第一保護層３ａと第二保護層３ｂとの界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、１０％以下であることが最も重要である。すなわち、図４を参照して、第一保護層３ａと第二保護層３ｂとの界面を観察したとき、未溶着部５が存在している場合には、その長さの合計（＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）の全観察長さＬに対する割合〔＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）／Ｌ×１００〕が、大きすぎると、界面熱抵抗が高くなり、保護層３の表面の十分な冷却ができなくなる。よって、この割合は、１０％以下とする。この割合は、低ければ低いほど好ましく、８％以下、さらには、６％以下であることが好ましい。下限は０％である。
【００５２】
なお、未溶着部割合は、第二保護層３ｂの溶接線の方向に対して垂直な面を切断して得た断面を、光学顕微鏡で５０倍に拡大して観察し、全観察長さを１００ｍｍとして、その全観察長さ１００ｍｍ内に確認された未溶着部の合計長さを測定し、その値を１００で除して、未溶着部割合（％）を計算した。
【００５３】
（５）界面熱抵抗
本発明の高炉用羽口１０において、第一保護層３ａおよび第二保護層３ｂの界面熱抵抗は、１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下であることが好ましい。界面熱抵抗が高いと、保護層３の温度上昇を避けるのが難しくなり、高炉操業中に保護層３の耐磨耗性の低下を招く。このため、界面熱抵抗は１０−２Ｋｍ２／Ｗ以下であることが好ましく、８×１０−３Ｋｍ２／Ｗ以下であることがより好ましく、６×１０−３Ｋｍ２／Ｗ以下であることがさらに好ましい。
【００５４】
なお、界面熱抵抗は、第一保護層３ａおよび第二保護層３ｂの表面に垂直な方向を軸方向とする円柱試験片（直径５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を切り出し、温度傾斜法を用いて測定した。円柱試験片において、第一保護層３ａおよび第二保護層３ｂの界面が厚さ方向の中心位置となるようした。温度傾斜法では、ヒータにより加熱した上部熱伝導棒（黄銅製の円柱）と下部熱伝導棒（ステンレス鋼製の円柱）の間に上記の試験片をはさみ、上部から下部へ熱流を与えた状態で計測した界面の温度差から界面熱抵抗を算出した。
【実施例１】
【００５５】
本発明の効果を確認するべく、厚さ５０ｍｍの純銅板の上に、第一保護層（純ＮｉまたはＮｉ−２０％Ｃｒ合金）を肉盛溶接により形成し、第一保護層の上に、さらに第二保護層（Ｎｉに体積率２０％のＴｉＣを分散させたもの）を肉盛溶接により形成して、試験材を得た。一部の試験材については、第二保護層の肉盛溶接前にフライス加工により切削して第一保護層表面の平坦化を行った。
【００５６】
未溶着部割合は、第二保護層の溶接線の方向に対して垂直な面を切断して得た断面を、光学顕微鏡で５０倍に拡大して、第一保護層および第二保護層の界面を観察し、全観察長さを１００ｍｍとして、その全観察長さ１００ｍｍ内に確認された未溶着部の合計長さを測定し、未溶着部割合（％）を計算した。
【００５７】
界面熱抵抗は、第一保護層および第二保護層の表面に垂直な方向を軸方向とする円柱試験片（直径５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を切り出し、温度傾斜法を用いて測定した。円柱試験片において、第一保護層および第二保護層の界面が厚さ方向の中心位置となるようにした。温度傾斜法では、ヒータにより加熱した上部熱伝導棒（黄銅製の円柱）と下部熱伝導棒（ステンレス鋼製の円柱）の間に上記の試験片をはさみ、上部から下部へ熱流を与えた状態で計測した界面の温度差から界面熱抵抗を算出した。
【００５８】
以上の結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2020012151.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、本発明例３〜６では、第一保護層の形成後、平坦化を行い、最大谷深さを小さくしたので、このような平坦化を行わなかった比較例１および２に比べて、未溶着部割合が低減されており、十分に小さい界面熱抵抗が得られた。特に、最大谷深さが０．２０ｍｍ以下である本発明例３、４および６では、界面の未溶着部が確認されず、界面熱抵抗はさらに小さい値となった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、耐熱性および耐磨耗性に優れる高炉用羽口が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  高炉用羽口
１    羽口本体部
１ａ  外表面
１ｂ  先端
２    水路
３    保護層
３ａ  第一保護層
３ｂ  第二保護層
５    未溶着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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