(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ質のコークス炉の炉壁の火炎溶射補修層の形成方法であって、500 〜1200℃の温度域での該補修層の平均熱伝導率の炉壁の平均熱伝導率に対する比の値ｘと、同じく500 〜1200℃の温度域での該補修層の平均ヤング率の炉壁の平均ヤング率に対する比の値ｙとが、下記式 (1)および (2)の関係を満たすように適合させることを特徴とするコークス炉火炎溶射補修層の形成方法。
〔記〕
1.25 ｘ−0.125 ≧ｙ≧2.5 ｘ−2.0   -----  (1)
ｙ≦1.0                             -----  (2)
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、シリカ質のコークス炉の内張り炉壁損耗部分の補修層の形成方法であって、補修層およびその素地の炉壁の損傷防止に好適な耐久性に優れるコークス炉火炎溶射補修層の形成方法に関する。
【０００２】
炉や耐火物装置の火炎溶射補修技術は、修復すべき炉壁材質と略同様な組成を有する補修用耐火性粉体に酸化性粉体を配合した混合粉を用い、酸化性粉体を酸素で燃焼させたときの発熱を利用すると共に、酸化性粉体自身も酸化物となり耐火性の補修層を形成し、損耗炉壁を補修するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の火炎溶射補技術としては、例えば、特公昭49−46364 号公報（耐火物の形成方法および装置）には、耐火性粉体と混合した50μｍ以下の燃焼して耐火性酸化物を形成する酸化性粉体とを熱間雰囲気中の炉壁に投射し、酸化性粉体を燃焼させて補修する手段が、また、特公平５−21865 号公報（耐火体成形方法および耐火体成形用組成物）には、耐火体の信頼性、堅牢性および耐久性を高めるため耐火性粉体と酸化性粉体との粒度および粒径分布を特定する手段がそれぞれ提案開示されている。
【０００４】
これらの火炎溶射補修手段は、補修方法あるいは補修材料に関しての考案であり、耐火性補修層自体のち密性、耐熱衝撃性および耐食性などの向上を狙ったものであるが、火炎溶射補修層の物性とその素地となる炉壁との物性の整合性に関しては全く注目していず、そのため、実操業において、補修層とその素地の炉壁との物性値の不整合により、補修層または炉壁に亀裂が発生し耐久性を著しく低下させる場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、コークス炉炉壁の火炎溶射補修層を対象として、前記した問題点を有利に解決しようとするものであり、補修層とその素地の炉壁との物性に着目し、補修層や炉壁を損傷させることがなく、耐久性を向上できるコークス炉火炎溶射補修層の形成方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は以下のとおりである。
シリカ質のコークス炉の炉壁の火炎溶射補修層の形成方法であって、500 〜1200℃の温度域での該補修層の平均熱伝導率の炉壁の平均熱伝導率に対する比の値ｘと、同じく500 〜1200℃の温度域での該補修層の平均ヤング率の炉壁の平均ヤング率に対する比の値ｙとが、下記式 (1)および (2)の関係を満たすように適合させることを特徴とするコークス炉火炎溶射補修層の形成方法。
〔記〕
1.25 ｘ−0.125 ≧ｙ≧2.5 ｘ−2.0   -----  (1)
ｙ≦1.0                             -----  (2)
【０００７】
【作用】
この発明の限定理由について、実験・検討結果をもとに以下に述べる。
熱応力計算や図１のグラフに示すコークス炉の熱サイクルをシミュレートした亀裂発生実験により、補修層とその素地の炉壁とに生じる応力を解析した結果、それらの応力の大きさや亀裂の発生には、下記するように補修層の熱伝導率とヤング率とが大きく関係することが明らかとなった。
【０００８】
熱伝導率：補修層の熱伝導率が高すぎる場合は、補修層内の温度分布が緩やかになることで補修層に生じる応力は小さいが、逆に炉壁内の温度分布はその温度差が大きくなり炉壁に大きな応力が作用して亀裂が生じ、炉壁を損傷させることになる。一方補修層の熱伝導率が低すぎる場合は、補修層内の温度分布はその温度差が大きくなり、補修層に大きな応力が作用して亀裂が生じ、補修層を損傷させ、共に耐久性を低下させる。
【０００９】
ヤング率：補修層のヤング率は低いことが補修層にかかる同一ひずみ量に対する応力が低くなり望ましい。逆にヤング率が高い場合には補修層さらには二次的に炉壁に生じる応力が大きくなり亀裂が生じて耐久性を低下させる。
【００１０】
そこで、さらに実験・検討を重ねた結果、コークス炉において、500 〜1200℃の温度域における補修層の平均熱伝導率の炉壁の平均熱伝導率に対する比の値ｘと、500 〜1200℃の温度域における補修層の平均ヤング率の炉壁の平均ヤング率に対する比の値ｙとが、前記したように下記式 (1)および (2)の関係を満たすことにより、補修層やその素地の炉壁の亀裂の発生を防止でき、耐久性を著しく向上できることが判明した。
【００１１】
1.25 ｘ−0.125 ≧ｙ≧2.5 ｘ−2.0   -----  (1)
ｙ≦1.0                             -----  (2)
すなわち、上記式 (1)は、コークス炉の炉壁の物性値に応じてその補修層の物性値も変化し、補修層の限界引張り強さなども異なる場合があるが、いずれの場合もｙ＞1.25ｘ−0.125 では補修層に亀裂が発生し、ｙ＜2.5 ｘ−2.0 では炉壁に亀裂が発生するので不適である。
【００１２】
また、上記式 (2)は補修層のヤング率が大きく炉壁のヤング率を超えると、発生する応力が大きくなり耐久性が低下するので好ましくない。
【００１３】
ここに、上記関係を図２にまとめて示す。この図２はこの発明の限定領域を示す説明図であり、横軸にｘ、縦軸にｙをとりこの発明の限定領域を斜線で示している。
【００１４】
そして、さらに補修層および炉壁の耐久性の観点からより詳細に検討した結果、ｘおよびｙの値がそれぞれ下記式 (3)および (4)の範囲を同時に満たすことが、耐久性の点でより好適であることが判明した。なお、この好適領域は上掲図２において点線で示している。
0.3 ≦ｘ≦0.7        ----- (3)
0.05≦ｙ≦0.25       ----- (4)
ここで、上記において、熱伝導率は、コークス炉の炉壁についてはＪＩＳ  Ｒ2618の熱線法を用いて測定した値であり、補修層についてはＪＩＳ  Ｒ  1611のレーザフラッシュ法を用いて測定した値である。また、ヤング率は、コークス炉の炉壁、補修層ともにＪＩＳ  Ｒ  1602の高温での静的法を用いて測定した値である。
【００１５】
【実施例】
平均粒径40〜300 μｍのシリカ質の耐火性酸化物粒子数種と、平均粒径50〜200 μｍの金属シリコンの易被酸化性物質粒子数種とから、それぞれ一種つづを選び、耐火性酸化物粒子を70〜90重量％、易被酸化性物質粒子を30〜10重量％の範囲で配合し混合した数種類の補修用粉体を、可燃性ガスとしてプロパンを用い（流速：２〜15Ｎｍ3 ／ｈ）、750 ℃の炉内に置いたシリカ質素地れんがに火炎溶射し、該れんが上に耐火性の火炎溶射補修層を形成させた。
【００１６】
この火炎溶射補修層を形成したシリカ質素地れんがをコークス炉を想定した前掲図１に示した熱サイクルを加えたのち、補修層および素地れんがの亀裂の発生状況を調査した。
【００１７】
これらの調査結果を表１にまとめて示す。
【００１８】
【表１】
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表１において、ｘは500 〜1200℃の温度域における補修層の熱伝導率の素地れんがの熱伝導率に対する比の値、ｙは500 〜1200℃の温度域における補修層のヤング率の素地れんがのヤング率に対する比の値を示すものであり、試料No. １〜９は前記式 (1)および (2)の関係を満たすこの発明の適合例、試料No. 10〜14は前記式 (1)または (1)および (2)の関係にない比較例である。
この表１から明らかなように、適合例には補修層および素地れんが共に亀裂の発生は認められないのに対し、比較例には補修層または素地れんがのいずれか一方に亀裂が発生している。
【００１９】
【発明の効果】
この発明は、シリカ質のコークス炉内壁の火炎溶射補修層の形成方法であって、500 〜1200℃の温度域での該補修層の平均熱伝導率の炉壁の平均熱伝導率に対する比の値と、500 〜1200℃の温度域での補修層のヤング率の炉壁の平均ヤング率に対する比の値との関係などを特定し補修層と炉壁との物性の整合性をとるものであり、この発明によれば、補修層および炉壁の亀裂の発生を防止でき、コークス炉の耐久性を著しく向上できると共に、操業の安定性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】コークス炉の熱サイクルを示す説明図である。
【図２】この発明の限定領域を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
0003743011.tif 000004