JP7219980B2 - 熱間投入補修材及び熱間吹付補修材 - Google Patents
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Description
耐火材料100質量%に占める割合において、鋼管の内面スケールを除去するためのショットブラスト処理に使用された使用後のアルミナショット(以下「使用後アルミナショット」という。)であって粒径が1mm未満の使用後アルミナショット微粉を55~85質量%、粒径が1mm未満のマグネシア微粉を15~45質量%含有し、使用後アルミナショット微粉とマグネシア微粉との質量比(使用後アルミナショット微粉:マグネシア微粉)が55:45~85:15の範囲内にある熱間投入補修材。
耐火材料として、粒径が1mm以上の粗粒の耐火材料と、粒径が1mm未満の微粉の耐火材料とを含み、粗粒の耐火材料と微粉の耐火材料との質量比(粗粒の耐火材料:微粉の耐火材料)が30:70~55:45の範囲内にある熱間吹付補修材であって、
前記粗粒の耐火材料は塩基性耐火材料であり、
前記微粉の耐火材料は、当該微粉の耐火材料100質量%に占める割合において、鋼管の内面スケールを除去するためのショットブラスト処理に使用された使用後のアルミナショット(以下「使用後アルミナショット」という。)であって粒径が1mm未満の使用後アルミナショット微粉を55~85質量%、粒径が1mm未満のマグネシア微粉を15~45質量%含有し、使用後アルミナショット微粉とマグネシア微粉との質量比(使用後アルミナショット微粉:マグネシア微粉)が55:45~85:15の範囲内にある熱間吹付補修材。
以上より、本発明の熱間吹付補修材によれば、従来の熱間吹付補修材に比べ、高い補修効果を得ることができる。
表1に、使用後アルミナショット微粉の化学成分例を示している。
これらの使用後アルミナショット微粉は、小径油井管用のステンレス鋼管の内面スケールを除去するためのショットブラスト処理に使用後、サイクロンで回収されたものである。表1からわかるように、使用後アルミナショット微粉は、ショットブラスト処理により除去されたスケールを、Fe2O3換算で3~6質量%程度含む。
なお、本実施例では、スケールをFe2O3換算で約4質量%含む3号サイクロンで回収された使用後アルミナショット微粉を用いた。以下の説明では、3号サイクロンで回収された使用後アルミナショット微粉を単に使用後アルミナショット微粉という。
図4に、使用後アルミナショット微粉のSEM観察写真を示している。また図5には、使用前のアルミナショットのSEM観察写真を示している。ここで、使用後アルミナショット微粉には上述の通りスケールを含み、そのスケールは磁性を帯びているので、使用後アルミナショット微粉のSEM観察は、磁選によりスケールを除去した磁選品について行った。
図5に示す使用前のアルミナショットはブラウンアルミナよりなる。ブラウンアルミナは黒褐色でガラス面もあり緻密で硬い。一方、図4に示す使用後アルミナショット微粉では粒径が0.2~0.4mmとなり、ショットブラスト処理により角が欠けて丸みを帯びた形状になっている。なお、使用後アルミナショット微粉では角が欠けてはいるが、亀裂は見られなかった。
そして、図3の実体顕微鏡観察写真及び図4のSEM観察写真より、スケールはアルミナよりも小さい10~50μmの単体又は集合体として混在していることがわかる。
表2に示す実施例1~3と比較例1の熱間投入補修材について、スラグとの熱間親和付着性を評価するための試験を実施した。
試験の方法は以下の通りである。
マグネシア質並形型れんがの上面にφ20×H20mmのタップホールを形成し、そのタップホール内に電気炉排滓スラグの粉末を5mm厚となるように充填し、その上に実施例1~3、比較例1それぞれの熱間投入補修材を5mm厚となるように充填し試験体とした。電気炉排滓スラグとしては、スラグの塩基度(C/S)の違いによる影響をみるため、C/S=0.55のスラグとC/S=1.74のスラグの2種類を使用した。
試験体を電気炉に静置し、以下の加熱条件で加熱処理を実施した。なお、加熱処理にあたっては、スラグによる電気炉汚染防止のため、タップホールの上にマグネシア質れんがの蓋を設置した。加熱処理後、試験体を切断し状態を比較観察した。
・加熱条件:大気雰囲気で1650℃まで5.5hで昇温し、2.5h保持し、その後自然放冷。
図7(a)及び(b)に示すように加熱処理後の熱間投入補修材の本体部分では、様々な大きさの気孔が観察された。大~中の気孔については、その大きさや形からスケールの溶融によるものと推定された。一方、小さな気孔は円形をしており、熱間投入補修材の溶融時の発泡によるものと推定され、熱間投入補修材の組成からして2次スピネルが生成としたものと考えられる。また、図7(c)に示すようにマグネシア質れんがとの界面には、高粘性化の溶融体の付着の散在が観察され、スラグ溶融物が上記の2次スピネル構造体と反応又はトラップされて高粘性化し、結果的にスラグ浸潤が抑制されたものと考えられる。
図8より、磁選によりスケールを除去した磁選品を使用した比較例2では、スラグと一体化が見られず、スラグとの熱間親和付着性が低いことがわかる。すなわち、使用後アルミナショット微粉に含まれるスケールは焼結助剤的な作用を発揮し、これによりスラグとの熱間親和付着性及び熱間緻密性が向上することがわかる。
上述の熱間投入補修材における作用効果が、熱間吹付補修材においても得られることを確認するため、表4に示す実施例4と比較例3の熱間吹付補修材について、スラグとの熱間親和付着性を評価するための試験を実施した。その試験方法は上述の通りであり、スラグは塩基度(C/S)=1.74のものを使用した。
図9より、マトリックス部のアルミナマグネシア質量比が55:45~85:15の範囲内にある実施例4の熱間吹付補修材では、使用後アルミナショット微粉を含まない比較例3の熱間吹付補修材に比べ、スラグと一体化しており、スラグとの熱間親和付着性が高いことがわかる。すなわち、熱間吹付補修材においても熱間投入補修材と同様の作用効果が得られることを確認した。
表5に示す実施例4と比較例4,5の熱間吹付補修材にそれぞれ外掛けで20質量%の水を添加して型枠に流し込んで施工体を作製した。このとき施工体の上面にφ20×H20mmのタップホールが形成されるように中子を使用した。そして、タップホール内に電気炉排滓スラグの粉末を5mm厚となるように充填し試験体とした。電気炉排滓スラグとしては、スラグの塩基度(C/S)の違いによる影響をみるため、C/S=1のスラグとC/S=3のスラグの2種類を使用した。
試験体を電気炉に静置し、1500℃×3hの加熱処理を実施した。加熱処理後、試験体を切断し、最大溶損量及び最大浸潤量を計測した。
耐スラグ浸食性は、使用後アルミナショット微粉の含有率が高いほど低下することが予想されるが、スラグの塩基度(C/S)=1の場合、図10Aに示すように使用後アルミナショット微粉の含有率の違いにより顕著な差は見られなかった。一方、スラグの塩基度(C/S)=3の場合、図10Bに示すように予想通り、使用後アルミナショット微粉の含有率が高いほど耐スラグ浸食性は低下する傾向が見られた。このことより、高塩基度のスラグに接するスラグラインの熱間吹付補修のように、特に高い耐スラグ浸食性が求められる場合、熱間吹付補修材マトリックス部のアルミナマグネシア質量比は55:45~70:30の範囲、すなわち、マグネシアリッチスピネルから理論スピネルまでの範囲とすることが好ましいといえる。
Claims (5)
- 耐火材料100質量%に占める割合において、鋼管の内面スケールを除去するためのショットブラスト処理に使用された使用後のアルミナショット(以下「使用後アルミナショット」という。)であって粒径が1mm未満の使用後アルミナショット微粉を55~85質量%、粒径が1mm未満のマグネシア微粉を15~45質量%含有し、使用後アルミナショット微粉とマグネシア微粉との質量比(使用後アルミナショット微粉:マグネシア微粉)が55:45~85:15の範囲内にある熱間投入補修材。
- 耐火材料として、粒径が1mm以上の粗粒の耐火材料と、粒径が1mm未満の微粉の耐火材料とを含み、粗粒の耐火材料と微粉の耐火材料との質量比(粗粒の耐火材料:微粉の耐火材料)が30:70~55:45の範囲内にある熱間吹付補修材であって、
前記粗粒の耐火材料は塩基性耐火材料であり、
前記微粉の耐火材料は、当該微粉の耐火材料100質量%に占める割合において、鋼管の内面スケールを除去するためのショットブラスト処理に使用された使用後のアルミナショット(以下「使用後アルミナショット」という。)であって粒径が1mm未満の使用後アルミナショット微粉を55~85質量%、粒径が1mm未満のマグネシア微粉を15~45質量%含有し、使用後アルミナショット微粉とマグネシア微粉との質量比(使用後アルミナショット微粉:マグネシア微粉)が55:45~85:15の範囲内にある熱間吹付補修材。 - 使用後アルミナショット微粉とマグネシア微粉との質量比(使用後アルミナショット微粉:マグネシア微粉)が55:45~70:30の範囲内にある、請求項2に記載の熱間吹付補修材。
- 前記粗粒の耐火材料はマグネシアを含む、請求項2又は3に記載の熱間吹付補修材。
- 使用後アルミナショット微粉はブラウンアルミナよりなる、請求項2~4のいずれか一項に記載の熱間吹付補修材。
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CN111848192A (zh) | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 北京金隅通达耐火技术有限公司 | 一种由废高铝瓷球和废棚板制备的耐火材料 |
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