コークス炉等のガス止めシール材
【課題】
製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部における作業性、充填性、ガスシール性が良好なガス止めシール材を開発することにある。
【解決手段】
コークス炉の炭化室等の扉２の金属炉枠３と外壁れんが４との間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材１であって、れんが４の接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠３の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有するものである。フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とするのが好ましい。
製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部における作業性、充填性、ガスシール性が良好なガス止めシール材を開発することにある。
【解決手段】
コークス炉の炭化室等の扉２の金属炉枠３と外壁れんが４との間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材１であって、れんが４の接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠３の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有するものである。フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とするのが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部におけるガス止めシール材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所のコークス炉では、炭化室で石炭を蒸し焼きにしてコークスを製造している。炭化室の扉には鋳造金属の枠が取り付けられている。この炉枠は、４〜７ｍに達しており、操業中の炉熱サイクルにより炉枠が熱変形し、外壁れんがとの間に亀裂が入り、隙間ができる。この亀裂や隙間から蒸し焼き時の煙が洩れると、環境上問題となる。また、これらの亀裂や隙間から外気を吸い込んだりすると、炭化室や燃焼室の温度が下がり、操業に支障をきたす。
【０００３】
コークス炉の亀裂や隙間のガス止めシール材に求められる特性としては、次の1)〜3)があげられる。
1) 亀裂や隙間に充填されたものが、外壁れんがや炭化室枠金物に良好に接着し、数ヶ月以上剥がれないこと。
2) 垂直な壁の亀裂や隙間にシール材を詰め込んで、良好に塞ぐためには、鏝にのせて垂直にしても、だれ落ちない方がよく、水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になること。
3) 内部が２００〜７００℃の亀裂や隙聞に良好に充填できるためには、２００〜７００℃での硬化時間が長い方がよいこと。
【０００４】
従来技術として、アルミナセメントを使用したガス止めシール材が用いられていたが、これは上記の1)〜3)の条件を満たさなく、問題があった。
また、従来技術としての特公昭５２−４６９１０では、珪酸アルカリ水溶液に珪弗化物粉末とアルミナ等の耐火性粉を混合して、コークス炉等の側面れんが壁亀裂部からのガス漏れを防止するシール材として用いる技術が紹介されている。しかし、このような弗化物は、高温にさらされると弗素ガスが発生し、人体に有毒で有り、近年は製鉄所でも弗化物であるホタル石（ＣａＦ2 ）を使用しない製鋼法が採用される傾向であり、珪弗化物粉末を用いるものは敬遠されている。
【特許文献１】特公昭５２−４６９１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部における亀裂や隙間に良好に充填できて、長時間維持できるガス止めシール材にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記したように点に鑑みたもので、上記した課題を解決するために、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴とするコークス炉等のガス止めシール材を提供するにある。
【０００７】
また、フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とするのコークス炉等のガス止めシール材を提供するにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉を含有するので、コークス炉の炭化室等の扉の外壁れんがに良好に接着するようにでき、また金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有するので、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠にも容易に良好に接着するようにできるとともに鏝等にのせて亀裂や隙間に容易に充填できて、扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールできる。
【０００９】
また、フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とすることによって、上記のように有効に扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のコークス炉等のガス止めシール材は、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴としている。
【００１１】
発明者らは、種々研究の結果、扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールするには、次のことが有効であることを発見し、本発明に至った。
1) 炭化室扉の金属枠と外壁れんがの両方に良好に接着することが要求され、金属枠にはリン酸成分が、れんがにはフリット、粘土、シリカ微粉が接着に有効であること。
2) 水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になるには、リン酸塩と粘土を使用することが有効であること。
3) 内部の温度が２００〜７００℃の亀裂や隙間に鏝等で良好に充填できるようにするためには、２００〜７００℃における硬化時間が長い方がよいが、長すぎると接着強度が発現しなく、接着不良となる。これを満足するためには３００℃における硬化時間が５〜３０分であればよく、リン酸塩を硬化剤として使用するのがよいこと。
【００１２】
炭化室扉の金属枠に良好に接着させるには、リン酸成分１〜１０重量％が有効で、リン酸塩を１重量％以上使用することが必要である。リン酸塩を１０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。リン酸塩としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等があげられる。
【００１３】
れんがへの接着には、リン酸塩も効果があるが、４００℃以下の接着には粘土１〜１０重量％が有効であり、１重量％以上使用することが必要である。粘土を１０重量％以上使用しても、それほど接着の効果は増大しない。粘土としては、木節粘土、カオリン等があげられるが、ベントナイトでもよい。リン酸塩と粘土を併用すると、水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になって有効である。
【００１４】
れんがへの接着で４００〜６００℃の接着には、低融点フリット３〜３０重量％が有効であり、３重量％以上使用することが必要である。低融点フリットを３０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。低融点フリットとしては、ホウケイ酸ガラス等が良く、融点は約６００℃以下のものが好ましいが、この限りではない。
【００１５】
れんがへの接着で６００℃以上の接着には、シリカ微粉５〜２０重量％が有効であり、５重量％以上使用することが必要である。シリカ微粉を２０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。
【００１６】
耐火物の粒や粉は、アルミナ、高アルミナ、シャモット、ジルコン、炭化珪素等が上げられるが、この限りではない。粒径としては、亀裂等に詰め込むため、１ｍｍ以下であることが好ましいが、１ｍｍ以上の亀裂または隙間に主として詰め込む場合が多いときには、この限りではない。
【００１７】
このようなガス止めシール材１をつくるには、これらを予定量配合して、水を加えてミキサー等で混練し、餅状の粘性にする。そして、扉２のガス止めのシールをするには、たとえばこれを目地用鏝にのせ、図１のコークス炉の扉２の金属炉枠３と外壁れんが４との間や亀裂等に詰め込む。３００℃の雰囲気で硬化時間が５〜３０分であると、亀裂の内部が２００〜７００℃でも、良好に充填できる。
【実施例】
【００１８】
表１に本発明の実施例と比較例を示す。図２にれんが４や鉄間の接着強度の測定方法を、図３にシール材に針を進入して硬度を測定するクラスト硬度計による硬化時間の測定方法を示す。
実施例では、いずれも水混練で容易に餅状の粘性となり、鏝の上に載せ、垂直にしてもだれ落ちることもなく、炉枠の大小の目地（幅Ｍａｘ．１５ｍｍ）や、垂直な壁の亀裂にも容易にシール材を詰め込むことができた。
【００１９】
表１ 実施例と比較例の比較表
【表１】
【００２０】
さらに、セメント等の硬化剤が入っていないので、可使時間は常温で約２４時間あり、混練後の残った材料をシートで覆い水を蒸発しにくくするだけで、翌日使用することもできる。アルミナセメントを使用した比較例2)では餅状にならなく、砂状となり、鏝に載せ垂直にするとだれ落ちてしまい、垂直な壁の亀裂に充填しにくい。
【００２１】
また、実施例では３００℃での硬化時間が５〜３０分であり、実炉でも亀裂（内部温度２００〜７００℃）に良好に充填できた。比較例２では３００℃での硬化時間が３分であり、実炉でも温度が比較的低い壁表面にしか充填できなく、亀裂や隙間の内部まで良好に充填できなかった。このため比較例2)では耐用が１ケ月以下であった。
【００２２】
また、実施例では接着強度が０．４ＭＰａ以上であり、接着力が強く、長期間シールできるが、比較例では接着力が弱く、長期間シールできない。これまで比較例2)が使用されていたＡ製鉄所コークス炉で実施例2)3)5)10)11)を使用した結果、表２に示すような結果となり、良好な耐用を示し、３ヶ月以上の使用ができた。このように本実施例のものでは、作業性、充填性、ガスシール性が良好なものである。
【００２３】
表２ コークス炉枠シール材実炉実験結果表
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例のコークス炉の扉部の隙間のシール説明用図、
【図２】同上のれんがや鉄間の接着強度試験方法の説明図、
【図３】同上のクラスト硬度による硬化時間の測定方法説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１…シール材 ２…扉 ３…金属炉枠 ４…外壁れんが
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部におけるガス止めシール材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所のコークス炉では、炭化室で石炭を蒸し焼きにしてコークスを製造している。炭化室の扉には鋳造金属の枠が取り付けられている。この炉枠は、４〜７ｍに達しており、操業中の炉熱サイクルにより炉枠が熱変形し、外壁れんがとの間に亀裂が入り、隙間ができる。この亀裂や隙間から蒸し焼き時の煙が洩れると、環境上問題となる。また、これらの亀裂や隙間から外気を吸い込んだりすると、炭化室や燃焼室の温度が下がり、操業に支障をきたす。
【０００３】
コークス炉の亀裂や隙間のガス止めシール材に求められる特性としては、次の1)〜3)があげられる。
1) 亀裂や隙間に充填されたものが、外壁れんがや炭化室枠金物に良好に接着し、数ヶ月以上剥がれないこと。
2) 垂直な壁の亀裂や隙間にシール材を詰め込んで、良好に塞ぐためには、鏝にのせて垂直にしても、だれ落ちない方がよく、水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になること。
3) 内部が２００〜７００℃の亀裂や隙聞に良好に充填できるためには、２００〜７００℃での硬化時間が長い方がよいこと。
【０００４】
従来技術として、アルミナセメントを使用したガス止めシール材が用いられていたが、これは上記の1)〜3)の条件を満たさなく、問題があった。
また、従来技術としての特公昭５２−４６９１０では、珪酸アルカリ水溶液に珪弗化物粉末とアルミナ等の耐火性粉を混合して、コークス炉等の側面れんが壁亀裂部からのガス漏れを防止するシール材として用いる技術が紹介されている。しかし、このような弗化物は、高温にさらされると弗素ガスが発生し、人体に有毒で有り、近年は製鉄所でも弗化物であるホタル石（ＣａＦ2 ）を使用しない製鋼法が採用される傾向であり、珪弗化物粉末を用いるものは敬遠されている。
【特許文献１】特公昭５２−４６９１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、製鉄所のコークス炉の炭化室等の扉部における亀裂や隙間に良好に充填できて、長時間維持できるガス止めシール材にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記したように点に鑑みたもので、上記した課題を解決するために、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴とするコークス炉等のガス止めシール材を提供するにある。
【０００７】
また、フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とするのコークス炉等のガス止めシール材を提供するにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉を含有するので、コークス炉の炭化室等の扉の外壁れんがに良好に接着するようにでき、また金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有するので、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠にも容易に良好に接着するようにできるとともに鏝等にのせて亀裂や隙間に容易に充填できて、扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールできる。
【０００９】
また、フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とすることによって、上記のように有効に扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のコークス炉等のガス止めシール材は、コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴としている。
【００１１】
発明者らは、種々研究の結果、扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにシールするには、次のことが有効であることを発見し、本発明に至った。
1) 炭化室扉の金属枠と外壁れんがの両方に良好に接着することが要求され、金属枠にはリン酸成分が、れんがにはフリット、粘土、シリカ微粉が接着に有効であること。
2) 水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になるには、リン酸塩と粘土を使用することが有効であること。
3) 内部の温度が２００〜７００℃の亀裂や隙間に鏝等で良好に充填できるようにするためには、２００〜７００℃における硬化時間が長い方がよいが、長すぎると接着強度が発現しなく、接着不良となる。これを満足するためには３００℃における硬化時間が５〜３０分であればよく、リン酸塩を硬化剤として使用するのがよいこと。
【００１２】
炭化室扉の金属枠に良好に接着させるには、リン酸成分１〜１０重量％が有効で、リン酸塩を１重量％以上使用することが必要である。リン酸塩を１０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。リン酸塩としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等があげられる。
【００１３】
れんがへの接着には、リン酸塩も効果があるが、４００℃以下の接着には粘土１〜１０重量％が有効であり、１重量％以上使用することが必要である。粘土を１０重量％以上使用しても、それほど接着の効果は増大しない。粘土としては、木節粘土、カオリン等があげられるが、ベントナイトでもよい。リン酸塩と粘土を併用すると、水混練で容易に粘性のある状態（餅状）になって有効である。
【００１４】
れんがへの接着で４００〜６００℃の接着には、低融点フリット３〜３０重量％が有効であり、３重量％以上使用することが必要である。低融点フリットを３０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。低融点フリットとしては、ホウケイ酸ガラス等が良く、融点は約６００℃以下のものが好ましいが、この限りではない。
【００１５】
れんがへの接着で６００℃以上の接着には、シリカ微粉５〜２０重量％が有効であり、５重量％以上使用することが必要である。シリカ微粉を２０重量％以上使用してもそれほど接着の効果は増大しない。
【００１６】
耐火物の粒や粉は、アルミナ、高アルミナ、シャモット、ジルコン、炭化珪素等が上げられるが、この限りではない。粒径としては、亀裂等に詰め込むため、１ｍｍ以下であることが好ましいが、１ｍｍ以上の亀裂または隙間に主として詰め込む場合が多いときには、この限りではない。
【００１７】
このようなガス止めシール材１をつくるには、これらを予定量配合して、水を加えてミキサー等で混練し、餅状の粘性にする。そして、扉２のガス止めのシールをするには、たとえばこれを目地用鏝にのせ、図１のコークス炉の扉２の金属炉枠３と外壁れんが４との間や亀裂等に詰め込む。３００℃の雰囲気で硬化時間が５〜３０分であると、亀裂の内部が２００〜７００℃でも、良好に充填できる。
【実施例】
【００１８】
表１に本発明の実施例と比較例を示す。図２にれんが４や鉄間の接着強度の測定方法を、図３にシール材に針を進入して硬度を測定するクラスト硬度計による硬化時間の測定方法を示す。
実施例では、いずれも水混練で容易に餅状の粘性となり、鏝の上に載せ、垂直にしてもだれ落ちることもなく、炉枠の大小の目地（幅Ｍａｘ．１５ｍｍ）や、垂直な壁の亀裂にも容易にシール材を詰め込むことができた。
【００１９】
表１ 実施例と比較例の比較表
【表１】
【００２０】
さらに、セメント等の硬化剤が入っていないので、可使時間は常温で約２４時間あり、混練後の残った材料をシートで覆い水を蒸発しにくくするだけで、翌日使用することもできる。アルミナセメントを使用した比較例2)では餅状にならなく、砂状となり、鏝に載せ垂直にするとだれ落ちてしまい、垂直な壁の亀裂に充填しにくい。
【００２１】
また、実施例では３００℃での硬化時間が５〜３０分であり、実炉でも亀裂（内部温度２００〜７００℃）に良好に充填できた。比較例２では３００℃での硬化時間が３分であり、実炉でも温度が比較的低い壁表面にしか充填できなく、亀裂や隙間の内部まで良好に充填できなかった。このため比較例2)では耐用が１ケ月以下であった。
【００２２】
また、実施例では接着強度が０．４ＭＰａ以上であり、接着力が強く、長期間シールできるが、比較例では接着力が弱く、長期間シールできない。これまで比較例2)が使用されていたＡ製鉄所コークス炉で実施例2)3)5)10)11)を使用した結果、表２に示すような結果となり、良好な耐用を示し、３ヶ月以上の使用ができた。このように本実施例のものでは、作業性、充填性、ガスシール性が良好なものである。
【００２３】
表２ コークス炉枠シール材実炉実験結果表
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例のコークス炉の扉部の隙間のシール説明用図、
【図２】同上のれんがや鉄間の接着強度試験方法の説明図、
【図３】同上のクラスト硬度による硬化時間の測定方法説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１…シール材 ２…扉 ３…金属炉枠 ４…外壁れんが
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、
れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴とするコークス炉等のガス止めシール材。
【請求項２】
フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とする請求項１に記載のコークス炉等のガス止めシール材。
【請求項１】
コークス炉の炭化室等の扉の金属炉枠と外壁れんがとの間に隙間や亀裂が生じないようにするガス止めシール材であって、
れんがの接着に有効なフリット、粘土、シリカ微粉と、金属炉枠の接着に有効でかつ上記粘土との併用の水混練で所要の粘性状態が得られるリン酸塩を含有することを特徴とするコークス炉等のガス止めシール材。
【請求項２】
フリット粉を３〜３０重量％、リン酸塩を１〜１０重量％、シリカ微粉を５〜２０重量％、粘土を１〜１０重量％、残りを耐火物の粒、粉とする請求項１に記載のコークス炉等のガス止めシール材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３２８１２８（Ｐ２００６−３２８１２８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５０５１２（Ｐ２００５−１５０５１２）
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００１９９８２１）ＪＦＥ炉材株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００１９９８２１）ＪＦＥ炉材株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
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