JP2967436B2 - 高炉羽口 - Google Patents
高炉羽口Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐久性、耐摩耗性を向
上させた高炉羽口に関する。
上させた高炉羽口に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶鉱炉の熱風吹き込みに使用される高炉
羽口は、一般に銅を母材とし、内部には冷却水を供給し
て水冷式となっているが、炉内に突き出た羽口の先端
が、炉内の溶銑、溶滓、炉内装入物に接触する等の過酷
な環境下にある。従って、該溶銑等の接触によって高炉
羽口が溶損し易く、これによって羽口冷却水の漏れに基
づく爆発事故が発生したりするので、従来からＮｉ基自
溶性合金の肉盛を施す手段が多く採用されてきた。
羽口は、一般に銅を母材とし、内部には冷却水を供給し
て水冷式となっているが、炉内に突き出た羽口の先端
が、炉内の溶銑、溶滓、炉内装入物に接触する等の過酷
な環境下にある。従って、該溶銑等の接触によって高炉
羽口が溶損し易く、これによって羽口冷却水の漏れに基
づく爆発事故が発生したりするので、従来からＮｉ基自
溶性合金の肉盛を施す手段が多く採用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ni
基自溶性合金によって肉盛した高炉羽口において、該溶
銑、溶滓のアタックの他、炉内装入物による機械的摩耗
も加わって耐用寿命が短いという問題点があった。ま
た、一方において、特開昭５３−１３８９０５号に示す
ように、高炉羽口の銅母材表面を、自溶性合金層、サー
メット層、セラミック層で順次被覆することによって耐
熱衝撃性及び、高温耐摩耗性を向上させた高炉羽口も提
案されているが、比較的コストが高くなり、大きな効果
が得られていないというのが現状である。本発明はかか
る事情に鑑みてなされたもので、過酷の条件の下にも従
来より比較的長期の寿命が得られる高炉羽口を提供する
ことを目的とする。
基自溶性合金によって肉盛した高炉羽口において、該溶
銑、溶滓のアタックの他、炉内装入物による機械的摩耗
も加わって耐用寿命が短いという問題点があった。ま
た、一方において、特開昭５３−１３８９０５号に示す
ように、高炉羽口の銅母材表面を、自溶性合金層、サー
メット層、セラミック層で順次被覆することによって耐
熱衝撃性及び、高温耐摩耗性を向上させた高炉羽口も提
案されているが、比較的コストが高くなり、大きな効果
が得られていないというのが現状である。本発明はかか
る事情に鑑みてなされたもので、過酷の条件の下にも従
来より比較的長期の寿命が得られる高炉羽口を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的に沿う請求項第
１項記載の高炉羽口は、銅からなり内部を水冷した高炉
羽口において、該高炉羽口の少なくとも先部の表面にＮ
ｉ−Ｍｏの金属間化合物を含むビッカース硬度４００以
上のＮｉ−Ｍｏ合金層を被覆し、しかも、前記表面のＮ
ｉ−Ｍｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金層が形成されて
いる。そして、請求項第２項記載の高炉羽口は、請求項
第１項記載の高炉羽口において、Ｎｉ−Ｍｏ合金層は、
Ｍｏを２５〜４５重量％、Ｃｒを１０〜２０重量％を含
んでいる。
１項記載の高炉羽口は、銅からなり内部を水冷した高炉
羽口において、該高炉羽口の少なくとも先部の表面にＮ
ｉ−Ｍｏの金属間化合物を含むビッカース硬度４００以
上のＮｉ−Ｍｏ合金層を被覆し、しかも、前記表面のＮ
ｉ−Ｍｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金層が形成されて
いる。そして、請求項第２項記載の高炉羽口は、請求項
第１項記載の高炉羽口において、Ｎｉ−Ｍｏ合金層は、
Ｍｏを２５〜４５重量％、Ｃｒを１０〜２０重量％を含
んでいる。
【０００５】
【作用】請求項第１項及び第２項記載の高炉羽口におい
ては、少なくとも高炉羽口の先部に被覆されるＮｉ−Ｍ
ｏ合金層がＮｉ−Ｍｏの金属間化合物に依存している。
従って、その組成は軟質なマトリックス内に硬質の金属
間化合物の層が分散した構造となるので、従来から使用
されているＮｉ−Ｃｒ合金よりも硬度の点において遥か
に優れており、肉盛溶接によって接合することによっ
て、サーメット等より遥かに母材に接合強度が大きい。
また、融点は従来例に係るＮｉ−Ｃｒ合金より低いが、
高炉使用中の被覆層の表面温度は３００〜４００℃と推
定されるので、被覆層が溶融されることはない。また、
硬度がＨＶ４００以上と大きいので耐摩耗性に優れ、溶
銑、溶滓、コークス等の物理的接触に対して損耗するこ
とが少ない。そして、Ｎｉ−Ｍｏ合金層は軟質のマトリ
ックスに硬質の金属間化合物を分散させて硬度を保持す
る構造となっているので、繰り返し熱衝撃を与えた場
合、他のサーメット、セラミックあるいは自溶性合金に
比較しても、亀裂、剥離が生じ難い。更には、Ｎｉ−Ｍ
ｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金層が形成されているの
で、母材との溶接性に優れ、作業性及び経済性が向上す
る。
ては、少なくとも高炉羽口の先部に被覆されるＮｉ−Ｍ
ｏ合金層がＮｉ−Ｍｏの金属間化合物に依存している。
従って、その組成は軟質なマトリックス内に硬質の金属
間化合物の層が分散した構造となるので、従来から使用
されているＮｉ−Ｃｒ合金よりも硬度の点において遥か
に優れており、肉盛溶接によって接合することによっ
て、サーメット等より遥かに母材に接合強度が大きい。
また、融点は従来例に係るＮｉ−Ｃｒ合金より低いが、
高炉使用中の被覆層の表面温度は３００〜４００℃と推
定されるので、被覆層が溶融されることはない。また、
硬度がＨＶ４００以上と大きいので耐摩耗性に優れ、溶
銑、溶滓、コークス等の物理的接触に対して損耗するこ
とが少ない。そして、Ｎｉ−Ｍｏ合金層は軟質のマトリ
ックスに硬質の金属間化合物を分散させて硬度を保持す
る構造となっているので、繰り返し熱衝撃を与えた場
合、他のサーメット、セラミックあるいは自溶性合金に
比較しても、亀裂、剥離が生じ難い。更には、Ｎｉ−Ｍ
ｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金層が形成されているの
で、母材との溶接性に優れ、作業性及び経済性が向上す
る。
【０００６】
【実施例】続いて、本発明を具体化した一実施例につい
て説明し、本発明の理解に供する。まず、本発明の一実
施例に係る高炉羽口が従来例に係る高炉羽口より優れた
特性を有することを証明する為実験を行ったので、まず
これについて説明する。図２に示すように、銅母材１０
の上にまずＮｉ−Ｃｒ合金層１１を３ｍｍ程度下盛した
後、表１に示すような組成のＮｉ−Ｍｏ合金、ＷＣ−Ｎ
ｉ合金、及びＮｉ−Ｃｒ合金を上層１２として３ｍｍ程
度肉盛溶接をした。
て説明し、本発明の理解に供する。まず、本発明の一実
施例に係る高炉羽口が従来例に係る高炉羽口より優れた
特性を有することを証明する為実験を行ったので、まず
これについて説明する。図２に示すように、銅母材１０
の上にまずＮｉ−Ｃｒ合金層１１を３ｍｍ程度下盛した
後、表１に示すような組成のＮｉ−Ｍｏ合金、ＷＣ−Ｎ
ｉ合金、及びＮｉ−Ｃｒ合金を上層１２として３ｍｍ程
度肉盛溶接をした。
【０００７】そして、肉盛後の表面亀裂の発生の観察
（表面亀裂という）、それぞれの素材の肉盛後の断面亀
裂状況の観察（断面状態という）、顕微鏡による肉盛部
の亀裂発生、溶け込み状況の観察（顕微鏡観察）、以下
に説明する熱サイクル試験、常温硬さ、８００℃程度の
高温硬さ、作業性等を比較したものを表２に示す。上記
熱サイクルは図３に示すように、３０分かけて８００℃
に加熱して２０分程保持した後、急冷し、これを５０回
繰り返すことによって行い、亀裂発生、亀裂進行度合、
剥離の有無を観察することによって行った。表２から、
Ｎｉ−Ｍｏ合金に比較して硬度の点ではＷＣ−Ｎｉ合金
が優れるが、繰り返し熱サイクルを加えると亀裂、剥離
が発生するので、長期の寿命を保ち得ないことが分か
る。特に、高炉羽口においては、内部に溶銑、溶滓が存
在し、これらが繰り返し触れることによって繰り返し熱
応力が発生すると考えられ、長期の寿命を保ち難いと解
される。
（表面亀裂という）、それぞれの素材の肉盛後の断面亀
裂状況の観察（断面状態という）、顕微鏡による肉盛部
の亀裂発生、溶け込み状況の観察（顕微鏡観察）、以下
に説明する熱サイクル試験、常温硬さ、８００℃程度の
高温硬さ、作業性等を比較したものを表２に示す。上記
熱サイクルは図３に示すように、３０分かけて８００℃
に加熱して２０分程保持した後、急冷し、これを５０回
繰り返すことによって行い、亀裂発生、亀裂進行度合、
剥離の有無を観察することによって行った。表２から、
Ｎｉ−Ｍｏ合金に比較して硬度の点ではＷＣ−Ｎｉ合金
が優れるが、繰り返し熱サイクルを加えると亀裂、剥離
が発生するので、長期の寿命を保ち得ないことが分か
る。特に、高炉羽口においては、内部に溶銑、溶滓が存
在し、これらが繰り返し触れることによって繰り返し熱
応力が発生すると考えられ、長期の寿命を保ち難いと解
される。
【０００８】一方、Ｎｉ−Ｍｏ合金の平均硬度はＷＣ−
Ｎｉ合金より劣るが、マトリックス内に散在する金属間
化合物はＨＶ１１００程度であり、更には、上記熱サイ
クルをかけても剥離現象は見られ無かったので、高炉羽
口の表面コーテング材料としては優れた性質を有するこ
とが分かる。
Ｎｉ合金より劣るが、マトリックス内に散在する金属間
化合物はＨＶ１１００程度であり、更には、上記熱サイ
クルをかけても剥離現象は見られ無かったので、高炉羽
口の表面コーテング材料としては優れた性質を有するこ
とが分かる。
【０００９】そこで、図１に示すように、銅製の高炉羽
口１３の先部を上記Ｎｉ−Ｍｏ合金の線材を使用してＴ
ＩＧ肉盛溶接を行う。この場合、肉盛溶接されたＮｉ−
Ｍｏ合金１４の成分は表１の通りである。
口１３の先部を上記Ｎｉ−Ｍｏ合金の線材を使用してＴ
ＩＧ肉盛溶接を行う。この場合、肉盛溶接されたＮｉ−
Ｍｏ合金１４の成分は表１の通りである。
【００１０】
【表１】
【表２】
【表３】
【００１１】表３には、該Ｎｉ−Ｍｏ合金と従来例に係
る高炉羽口の肉盛に使用していたＮｉ−Ｃｒ合金の物理
的性状を示すが、表２に示すように、Ｎｉ−Ｍｏ合金は
融点はやや低いが、硬度がＮｉ−Ｃｒ合金より著しく大
きくなっている。また、繰り返し熱衝撃に対しては極め
て強い。なお、上記肉盛されたＮｉ−Ｍｏ合金層は高炉
羽口が炉内に入る先部のみとし、肉盛厚さは約３mm程度
とする。
る高炉羽口の肉盛に使用していたＮｉ−Ｃｒ合金の物理
的性状を示すが、表２に示すように、Ｎｉ−Ｍｏ合金は
融点はやや低いが、硬度がＮｉ−Ｃｒ合金より著しく大
きくなっている。また、繰り返し熱衝撃に対しては極め
て強い。なお、上記肉盛されたＮｉ−Ｍｏ合金層は高炉
羽口が炉内に入る先部のみとし、肉盛厚さは約３mm程度
とする。
【００１２】そして、上記Ｎｉ−Ｍｏ合金層を肉盛溶接
した高炉羽口１３を使用した結果、従来の同一厚みのＮ
ｉ−Ｃｒ合金層を肉盛溶接した高炉羽口に比較して、略
１．５倍程度の寿命を有していた。
した高炉羽口１３を使用した結果、従来の同一厚みのＮ
ｉ−Ｃｒ合金層を肉盛溶接した高炉羽口に比較して、略
１．５倍程度の寿命を有していた。
【００１３】上記高炉羽口１３の場合には銅からなる高
炉羽口に直接Ｎｉ−Ｍｏ合金を略３ｍｍ〜６ｍｍの厚み
で肉盛溶接したが、予め施工し易いＮｉ−Ｃｒ合金を下
盛した後、その表面にＮｉ−Ｍｏ合金を上盛することも
可能である。また、上記実施例においては、Ｎｉ−Ｍｏ
合金層の成分を限定して実施したが、Ｎｉ−Ｍｏの金属
間化合物を有し、ビッカース硬度が４００以上であれ
ば、ニッケル、モリブデン、クロム、珪素の成分比率を
変えて施工することも可能である。更には、上記実施例
は該Ｎｉ−Ｍｏ合金の溶接をＴＩＧ溶接によって行った
が、ＭＩＧ溶接であっても良く、また上記実施例は高炉
羽口の先部のみにＮｉ−Ｍｏ合金層を形成したが、高炉
羽口の中間部も合わせてあるいは高炉羽口の全体をＮｉ
−Ｍｏ合金層によって被覆する場合も本発明は適用され
る。
炉羽口に直接Ｎｉ−Ｍｏ合金を略３ｍｍ〜６ｍｍの厚み
で肉盛溶接したが、予め施工し易いＮｉ−Ｃｒ合金を下
盛した後、その表面にＮｉ−Ｍｏ合金を上盛することも
可能である。また、上記実施例においては、Ｎｉ−Ｍｏ
合金層の成分を限定して実施したが、Ｎｉ−Ｍｏの金属
間化合物を有し、ビッカース硬度が４００以上であれ
ば、ニッケル、モリブデン、クロム、珪素の成分比率を
変えて施工することも可能である。更には、上記実施例
は該Ｎｉ−Ｍｏ合金の溶接をＴＩＧ溶接によって行った
が、ＭＩＧ溶接であっても良く、また上記実施例は高炉
羽口の先部のみにＮｉ−Ｍｏ合金層を形成したが、高炉
羽口の中間部も合わせてあるいは高炉羽口の全体をＮｉ
−Ｍｏ合金層によって被覆する場合も本発明は適用され
る。
【００１４】
【発明の効果】請求項第１項、第２項記載の高炉羽口
は、少なくとも高炉羽口の先部の表面がＮｉ−Ｍｏ合金
層によって被覆されているので、従来のＮｉ−Ｃｒ合金
によって被覆処理された高炉羽口より長期の寿命を得る
ことができる。また、サーメット、セラミック等の被覆
に比較して工事費用が安く、またコークスあるいは溶
銑、溶滓等の物理的あるいは熱衝撃があっても、剥離す
ることが少なく、高炉羽口事故を減少することができ
る。そして、Ｎｉ−Ｍｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金
層が形成されているので、母材との溶接性に優れ、作業
性及び経済性が向上する。
は、少なくとも高炉羽口の先部の表面がＮｉ−Ｍｏ合金
層によって被覆されているので、従来のＮｉ−Ｃｒ合金
によって被覆処理された高炉羽口より長期の寿命を得る
ことができる。また、サーメット、セラミック等の被覆
に比較して工事費用が安く、またコークスあるいは溶
銑、溶滓等の物理的あるいは熱衝撃があっても、剥離す
ることが少なく、高炉羽口事故を減少することができ
る。そして、Ｎｉ−Ｍｏ合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金
層が形成されているので、母材との溶接性に優れ、作業
性及び経済性が向上する。
【図１】本発明の一実施例に係る高炉羽口の部分断面図
である。
である。
【図２】本発明の作用、効果を確認する為に行った実験
に使用した試験片の側面図である。
に使用した試験片の側面図である。
【図３】熱サイクルの工程を示すグラフである。
１０ 銅母材 １１ Ｎｉ−Ｃｒ合金層 １２ 上層 １３ 高炉羽口 １４ Ｎｉ−Ｍｏ合金層
Claims (2)
- 【請求項１】 銅からなり内部を水冷した高炉羽口にお
いて、該高炉羽口の少なくとも先部の表面にＮｉ−Ｍｏ
の金属間化合物を含むビッカース硬度４００以上のＮ１
−Ｍｏ合金層を被覆し、しかも、前記表面のＮｉ−Ｍｏ
合金層の下部にＮｉ−Ｃｒ合金層が形成されていること
を特徴とする高炉羽口。 - 【請求項２】 Ｎｉ−Ｍｏ合金層は、Ｍｏを２５〜４５
重量％、Ｃｒを１０〜２０重量％を含む請求項第１項記
載の高炉羽口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153791A JP2967436B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 高炉羽口 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153791A JP2967436B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 高炉羽口 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246113A JPH04246113A (ja) | 1992-09-02 |
| JP2967436B2 true JP2967436B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=12333946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3153791A Expired - Fee Related JP2967436B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 高炉羽口 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967436B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102660727A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-09-12 | 闽东宏宇冶金备件有限公司 | 多元合金共渗的渗剂 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102847933A (zh) * | 2012-09-12 | 2013-01-02 | 江西重科机械有限公司 | 适应于高炉风口内衬的高温耐磨材料及其制备方法 |
| CN104404186B (zh) * | 2014-11-24 | 2016-08-24 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种风口强化功能梯度材料的制造方法 |
| JP7215010B2 (ja) * | 2018-08-03 | 2023-01-31 | 日本製鉄株式会社 | 高炉用羽口およびその製造方法 |
| JP7260732B2 (ja) * | 2018-08-03 | 2023-04-19 | 日本製鉄株式会社 | 高炉用羽口およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP3153791A patent/JP2967436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102660727A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-09-12 | 闽东宏宇冶金备件有限公司 | 多元合金共渗的渗剂 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04246113A (ja) | 1992-09-02 |
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Legal Events
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