JPH0210867B2

JPH0210867B2 -

Info

Publication number: JPH0210867B2
Application number: JP7957185A
Authority: JP
Inventors: Osamu Odawara; Yasumasa Ishii; Hiroshi Yamazaki; Mikio Sato
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1990-03-09
Also published as: JPS61238968A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は母管内面にテルミツト反応により金属
層とセラミツクス層を一体に被覆形成した複合管
の製造方法の改良に関し、より詳しくは作業性を
損わず管内空気温度を爆発的反応にならない範囲
内に抑え以つて安定した良質の複合管を得るため
の製造方法に関する。

（従来の技術）母管内面にセラミツクス層を被覆形成せしめて
なる複合管は、セラミツクス層が耐熱性、耐摩耗
性、耐食性等に良好な特性を発揮するため、各種
流体の輸送管や工業用配管部材として広汎な適用
用途を有している。

この種複合管の製造手段としては、例えば特公
昭57−40219号公報、特公昭59−27747号公報等に
記載の発明の如く、遠心力とテルミツト反応を利
用するいわゆる遠心テルミツト法が提起されてい
る。

この遠心テルミツト法の内容は、例えばアルミ
ニウム−酸化鉄系のテルミツト反応を利用して、
鋼管のような鉄または鉄合金製円筒管の内面にア
ルミナ（Al₂O₃）のセラミツクス層を一体に被覆
するものについて装置と共に概説すると、第３図
に例示するように、高速回転可能な金枠１の内面
に、図示省略してあるが金属製円筒管の焼付き防
止及び製品取出時の抵抗減を図るための離型剤を
予めコーテイングして置き、金枠１の内径より若
干小径の外径を持つ金属製円筒管、即ち母管２を
内嵌状に挿入し、母管２の軸方向両端は金枠１側
に固定されるバンド（押え蓋）３を接支させ、母
管２内のアルミニウム（Al）と酸化鉄（Fe₂O₃ま
たはFe₃O₄）の各粉末あるいは粒子による一定比
率の混合物から成るテルミツト剤４を、バンド中
心孔を介して散布装填し、これを金枠１の高速回
転による遠心力場内で着火して既知のテルミツト
反応を誘起させ、この発熱反応により生成される
溶融金属（Fe）と溶融セラミツクス（Al₂O₃）と
を比重分離し、母管２の内面に金属層を介してセ
ラミツクス層を一体に被覆形成するのである。こ
の方法はアルミニウム−酸化鉄系のみならず、各
種の強還元性元素と金属酸化物とから成るテルミ
ツト反応系に適用可能であり、テルミツト剤４の
装填量を調整することにより、各種金属製円筒管
の内面に所望厚さのもとに各種のセラミツクス層
を容易に形成でき、かつコーテイング層は同時に
生成される金属層の媒介によつて円筒管内面に高
い密着状態で結合される利点があり、またその装
置は既に明らかなように遠心力鋳造装置を好適に
利用でき、生産性も良好である。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら従来の遠心テルミツト法におい
て、以下の点において問題点が生じる。

管内のような閉塞系で、このテルミツト反応を
誘起すると、着火点がたとえ１点であつても、し
ばらくの時間（管サイズやテルミツト剤の種類、
量によつて異なるが、通常数秒〜数10秒）経過
後、反応が爆発的に管内全面に伝播する。

この現象を更に詳しく説明すると、端部の一箇
所で着火、反応をスタートさせると、燃焼帯が拡
がるとともにその近傍の空気温度が上昇し、その
うちテルミツト剤の着火温度を越え、また反応中
心部では沸騰現象による溶湯（溶融生成物）の飛
散を伴い、これらが着火源となつて周囲に反応が
拡がる。一旦反応が拡がると、以降は爆発的（指
数関数的）に反応の輪が拡大し、その時の反応の
伝播速度は数ｍ／秒から10数ｍ／秒にも達する。

この爆発的反応により管内空気が急膨張し、テ
ルミツト剤や溶融生成物の洩れを防ぐために、金
枠１の両端に固定されたバンド３，３の開口部よ
り高速気流となつて流出する。このさい管長が長
い場合、特に小径管にあつては、母管内の原料粉
体や溶融生成物がこの高速気流にのつて同開口部
より大量に吹出し、所定の層厚の確保ができない
か、あるいは管長中央部付近が薄層化し圧縮割れ
が生じ易くなるといつた問題が生じ、従つて安定
した製品づくりを阻害する要因となり、また安全
衛生面でも問題視されていた。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の従来の問題点を解決し、もつて
爆発的反応を解消し、管軸方向に安定した速度で
反応を進行させる、即ち固液伝播（溶融物の熱に
より隣接するテルミツト剤が順次反応してゆく形
態）を実現するために、母管内にテルミツト剤を
装填し、遠心力場内で該テルミツト剤層に点火し
てテルミツト反応を行わせることにより、前記母
管内面にテルミツト反応により生成された金属層
及びセラミツクス層を一体に被覆形成した複合管
の製造方法において、母管内に反着火側から着火
側に向う気体流をつくつた状態で母管一端付近か
らテルミツト反応を進行させる製造方法を採用し
たものである。

（作用）遠心力場内で母管２の一端付近で着火してテル
ミツト反応を開始させ、第１図のような集塵装置
で、前記反応により温度の上昇した空気を連続的
に吸込み排出させる。反応が中央方向に進行して
いくと、高温空気は既に反応が終了した方向に吸
引され、未反応のテルミツト剤のある側には拡散
しない。そしてその反応はテルミツト剤の種類に
もよるが、２〜５ｍ／分という略一定の速度で他
端方向へ移動し、理想的な固液伝播パターンを呈
する。

（実施例）第１図は本発明方法の１実施例を示す説明図で
ある。同図において１は金枠、２は金枠１に内嵌
状に挿入された金属製円筒管、すなわち母管であ
り、３，３は母管２の軸方向両端に金枠１側に固
定されたバンドである。４は母管２の内面に散布
されたテルミツト剤である。

５は金枠１の一端、すなわち着火側に着脱自在
に設けた吸引フードで、このフード５は機械本体
側に固定されたものである。６はフード５に連結
された適宜集塵機を示す。この場合、吸引フード
５を金枠１の一端からはずし、一端付近のテルミ
ツト剤に着火した後、テルミツト反応が爆発的な
拡がりに至らない前に吸引フード５を金枠１一端
に装着し、母管２内に反着火側から着火側に向う
気体流をつくるようにする。このほか、例えば吸
引フード５と金枠１一端の間に空隙を設けてお
き、気体流をつくつた後、この空隙から着火装置
を挿入し着火してもよいし、また吸引フード５を
金枠１一端に装着した状態で気体流をつくり、反
着火側から着火装置を着火点まで挿入し着火する
ようにしてもよい。なお、実施に当り望ましくは
先ず着火部で円周方向に燃焼が進み、以降燃焼リ
ングが軸方向に移動するパターンが良いが、それ
には着火部表面に高速燃焼層、例えば高純度微粉
テルミツト剤やマグネシウム等を主剤とする点火
剤層を設けておけばよい。

高温空気の排除を更に確実にするためには、反
着火側より不活性ガス、例えば炭酸ガスや窒素ガ
スを吹込む手段を併用することもできる。空気の
場合でも、空気中の酸素が表層のアルミニウムの
酸化に関与するが、極く微量であるので生成層に
はほとんど変化はみられない。

なお、上記第１図に示した実施例は、着火側か
ら吸引して母管内に一方向気流を生起させるもの
であるが、反着火側から、気体を吹込むだけで
も、同様な効果を得ることができる。但しこの場
合は設備対策の付加や反応状態制御のための難し
さがある。

又、反着火側からブームを着火点までつつ込
み、その先端から気体を吹出しながら反着火側へ
移動させる方法もある。この場合はその移動を反
応速度と同期させることに少し問題がある。

次に、第２図に示す他の実施例を説明する。

この実施例は第１図のものと相違する点は、テ
ルミツト剤層４の内面を略密着状態の燃焼性材料
７（以下、易燃膜と称す）で被覆したもので、第
１図のものと併用しながらこれを行えば、爆発的
反応を最小に止め、更に安定した良質の複合管を
提供できるものである。このさい前記燃焼膜７の
素材は燃焼性に富むが燃焼温度はテルミツト剤４
の着火温度以下でガスの発生がなく、また生成セ
ラミツクスの外観、組成に悪影響を与えないもの
でなければならない。これを満足する最も安価な
材料として紙材料が例示できる。紙は燃焼すると
灰化し、空中に浮上するが、フード５、集塵機６
による作用で灰化したものを次々排出され、生成
物内への侵入や表面へ付着することがないので、
セラミツクス層に悪影響を与えることは全くな
い。燃焼膜７としては繊維布や樹脂等もあるが、
装着のむつかしさやガスの発生があり、紙材に比
べると適合性は劣る。

なお、燃焼膜７の装着の好適な手段を説明す
る。遠心力によつてテルミツト剤４の微粉末は押
し固められ、遠心力を開放しても自己保持力で保
形している。従つて燃焼膜である紙管７は一部重
合させた状態で筒状に巻いたものを用い、金枠１
のバンド３の開口部を通過する状態に小径に縮め
ておき、通過後紙管７の弾力性で拡径するように
することにより、該紙管７はテルミツト剤層４の
表面に略密着状態に被覆させる。この被覆状態は
第２図に示す如くであり、紙管７とテルミツト剤
層４表面との隙間は少ない方が好ましいが、10mm
以下程度であれば特に問題はない。また紙管７は
余り容易に燃焼飛散するものでない方が良いの
で、1.5mm〜0.3mm、好ましくは0.5mm厚程度とする
のが好適である。

また、反応のスタートを容易にするため、燃焼
膜７の被覆されていない着火帯８を母管２の一端
のバンド３内側に奥行100mm以下程度を設け、テ
ルミツト剤４の露出部分を設けてある。かくして
遠心力場内で母管２の一端における燃焼膜７の被
覆されていない着火帯８に点火して反応をスター
トすると、前記着火帯８で先ず反応が円周方向に
拡がり、以後この燃焼リングが管軸方向に移動す
る所謂固液伝播反応パターンを呈し、原料である
テルミツト剤４の飛散や溶湯の波動が全くない穏
やかな反応状態を呈する。

（発明の効果）本発明は高速回転中の母管内でテルミツト反応
を誘導し、母管内に生成層を形成する方法におい
て、母管内に反着火側から着火側に向う気体流を
つくつた状態で母管一端付近からテルミツト反応
を進行させるようにしたので、作業性を損わず、
管内空気温度を爆発的反応にならない範囲内に抑
えることができたので安定した良好の複合管が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の１実施例を示す断面図、
第２図は同じく他の実施例を示す断面図、第３図
は従来例を示す断面図である。１……金枠、２……母管、３……バンド、４…
…テルミツト剤（テルミツト剤層）、５……フー
ド、６……集塵機。

Claims

【特許請求の範囲】

１母管内にテルミツト剤を装填し、遠心力場内
で該テルミツト剤層に点火してテルミツト反応を
行わせることにより、前記母管内面にテルミツト
反応により生成された金属層及びセラミツクス層
を一体に被覆形成した複合管の製造方法におい
て、母管内に反着火側から着火側に向う気体流を
つくつた状態で母管一端付近からテルミツト反応
を進行させることを特徴とする複合管の製造方
法。