JPH0434626B2 - - Google Patents

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JPH0434626B2
JPH0434626B2 JP62143927A JP14392787A JPH0434626B2 JP H0434626 B2 JPH0434626 B2 JP H0434626B2 JP 62143927 A JP62143927 A JP 62143927A JP 14392787 A JP14392787 A JP 14392787A JP H0434626 B2 JPH0434626 B2 JP H0434626B2
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JP
Japan
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weight
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powder
mica
oxide
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JP62143927A
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JPS63307284A (ja
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Kazutomi Funabashi
Koichi Yoshii
Isao Makido
Yoichi Nakamura
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Kubota Corp
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Coke Industry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、ボイラー内部金属部材、殊にコーク
ス乾式消火(COKE DRY QUENCHING:以
下、CDQという)設備の廃熱ボイラーのボイラ
ーチユーブ、プロテクター等のボイラー内部金属
部材の防熱防蝕の為の耐熱耐食被覆用セラミツク
ス組成物に関する。 [従来の技術] コークス炉において石炭を約1050℃で蒸焼きに
して製造した赤熱コークスの冷却には従来から散
水による湿式消火の方式が多く用いられていた。
しかし、この湿式消火の方式ではコークスの持つ
顕熱が大気中にそのまま放出されることになるの
でその熱エネルギーの有効利用が図れず、しか
も、コークス粉塵並びに有害物質を含む水蒸気が
大気中に飛散してしまうという欠点があつた。 これら種々の欠点を改善し、プロセス化したの
がCDQである。CDQは、第1図に示すようにコ
ークス冷却塔2で赤熱コークス4と熱交換して高
温となつたN2ガスは矢印で示すように除塵器6
で塵を除かれ、約860℃で廃熱ボイラー8内に入
り、廃熱ボイラー8内のスーパーヒーター10、
上部蒸発器12及び下部蒸発器14を構成する複
数の蒸発管(以下「ボイラーチユーブ」と云う。)
と段階的に熱交換し、これによつて高温高圧の水
蒸気が回収されるようになつている。温度低下し
たN2ガスは再びCDQに循環して熱交換を行う。 しかし、ボイラーチユーブは、SOx、NOx及び
COx等腐食性ガスと接触すること、並びにアルカ
リ硫酸塩錯化合物が付着し、加熱されることによ
り固相状態に変化することに起因して腐食する
し、更にまたコークス微粉が約10m/secの高流
速でボイラーチユーブに衝突するためエロージヨ
ンが発生し損傷を受けるため対策が必要とされて
きた。 この対策として、一般的なアルミフレーク含有
シリコーン樹脂系耐熱性塗料を用いることが提案
されているが、この塗料は最大耐熱温度が約600
℃までであり、より高温域においてはシリコーン
樹脂が燃焼または熱分解をし、ボイラーチユーブ
に対する被覆保護効果を達成し得ない。 また、別の対策の一つとして、ボイラーチユー
ブに保護プロテクターを取り付けことが行われて
いるが、この場合は直接N2ガスが当たらない為
にコークス微粉によるエロージヨンの防止効果が
認められる。更に、プロテクター自体は内部より
蒸気による冷却がないため常に高温のガスに曝さ
れアルカリ硫酸塩錯化合物は分解し気相状態とな
り腐食速度が低下し腐食量も減少する。しかし、
ボイラーチユーブはプロテクターを通して間接加
熱されることになり、熱交換効率が低下し、そし
てこれにより蒸気発生量が減少してしまう。 既に本発明者は特願昭60−121482号にてボイラ
ーチユーブの耐熱耐食性の良好な下記の如き組成
のセラミツク被覆組成物を提案した。 すなわち、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性付与材
としての(a)成分;25〜60重量%、封着性及び塗膜
間結合強度を付与するバインダーとしての(b)成
分;20〜50重量%及び熱伝導性向上材としての(c)
成分;10〜30重量%より成り、 この(a)成分は、炭化珪素20〜40重量%、窒化珪
素20〜40重量%、マイカ状酸化アルミニウム20〜
40重量%、炭化硼素10〜30重量%、マイカ粉10〜
30重量%、二酸化珪素5〜20重量%及び酸化ニツ
ケル5〜20重量より成り、 この(b)成分は、燐酸塩30〜60重量%、酸化イツ
トリウム15〜40重量%、マイカ状ガラスフレーク
15〜40重量%、硫酸銅15〜40重量%及び酸化銅5
〜20重量%より成り、 この(c)成分は、アルミニウム粉20〜40重量%、
金属シリコン粉10〜30重量%、マイカ状酸化鉄粉
10〜30重量%及び錫粉10〜30重量%より成ること
を特徴とする耐熱耐食被覆用セラミツクス組成物
を提案した。 [発明が解決しようとする問題点] しかし、この耐熱耐食被覆用セラミツクス組成
物はCDQ廃熱ボイラーのボイラーチユーブに関
しては満足できるが、N2ガスが初めに接触する
水冷壁においては被覆したこのセラミツクス組成
物の塗膜がコークス微粉のエロージヨンにより剥
落してしまい、耐熱耐食被覆としては必ずしも充
分満足し得ないという問題点があつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明者は特願昭60−121482号(特公平1−
6271号)において提案したセラミツクス組成物に
ついて更に鋭意研究した結果、このセラミツクス
組成物に(d)成分として塗膜間結合強度を高める骨
材としてのチタン酸カリウム繊維を5〜15重量%
加えると、過酷な条件下でも充分満足する優れた
セラミツクス組成物となることを見出した。 すなわち、本発明は前記(a)〜(c)成分と、塗膜間
結合強度を高める骨材としてのチタン酸カリウム
繊維{(d)成分};3〜20重量%とより成り、そし
て、(a)〜(d)成分(以下、「全成分」という。)の合
計が100重量%であることを特徴とするものであ
る。 ここで、チタン酸カリウム繊維の混入量を全成
分の3〜20重量%の範囲としたのは、チタン酸カ
リウム繊維が20重量%を越えると、セラミツクス
組成物を被覆物とした時にこの繊維が被覆層の表
面に突出してしまい、均一な組成の被覆層が得ら
れない。また、3重量%未満では骨材としての効
果が見い出せないが、3〜20重量%の範囲ではか
かる不都合を生ずることなく、塗膜の強度を高め
ることができるからである。 また、このチタン酸カリウム繊維としては、組
成;K2Ti4O9及び/又はK2Ti6O13、直径;10〜
30μ、長さ;100〜500μのトンネル状の結晶構造
を有する接触面積の大きな板状繊維が好ましい。 耐熱性、耐食性及び耐摩耗性付与材となる(a)成
分は、炭化珪素20〜40重量%、窒化珪素20〜40重
量%、マイカ状酸化アルミニウム20〜40重量%、
炭化硼素10〜30重量%、マイカ粉10〜30重量%、
二酸化珪素5〜20重量%及び酸化ニツケル5〜20
重量%より成る。(a)成分を組成する各化合物の割
合がこの範囲を越えると、この組成物を被覆塗装
した時に金属の熱膨張に対する追従が困難にな
り、被覆物の剥落の原因になる。また炭化珪素が
20重量%より少ない場合には塗膜の気密性が損な
われ、耐熱性が低下する。窒化珪素が20重量%及
び酸化ニツケルが5重量%より少ない場合には、
塗膜硬度が低下し、耐摩耗性が減退する。マイカ
状酸化アルミニウムが20重量%、炭化硼素及びマ
イカ粉が10重量%、二酸化珪素が5重量%より少
ない場合には塗膜中への腐食成分の侵入を阻止す
る効果が認められない。この(a)成分は全成分に対
して25〜60重量%の範囲にする必要がある。 封着性及び塗膜間結合強度を付与するバインダ
ーとして働く(b)成分は、燐酸塩30〜60重量%、酸
化イツトリウム15〜40重量%、マイカ状ガラスフ
レーク15〜40重量%、硫酸銅15〜40重量%及び酸
化銅5〜20重量%より成る。バインダーとして働
く燐酸塩が60重量%、マイカ状ガラスフレークが
40重量%を超える場合には熱伝導性が低下し、金
属の熱膨張に対して追従することが困難になり、
被覆物の剥落の原因となる。また燐酸塩が30重量
%、マイカ状ガラスフレークが15重量%より少な
い場合にはバインダー効果が得られない。 マイカ状ガラスフレークは150メツシユの粒度
のものと80メツシユの粒度のものとが2:1の重
量割合で存在する場合が、より良好なバインダー
効果を示す。 金属に対する封着剤並びに焼結助剤としての酸
化イツトリウム及び硫酸銅は40重量%を、酸化銅
は20重量%を超えるべきでない。これら各成分を
所定の範囲を越えて用いることも可能であるが、
それによる追加的効果は無く、更に多量に用いる
意味がない。酸化イツトリウム及び硫酸銅が15重
量%、酸化銅が5重量%より少ない場合には、被
覆物の金属に対する抱着性並びに焼結性が低下
し、塗膜間内結合力が弱く、得られる被覆物が脆
い。 この(b)成分は全成分の合計に対して20〜50重量
%の範囲にする必要がある。 熱伝導性向上材としての(c)成分は、アルミニウ
ム粉20〜40重量%、金属シリコン粉10〜30重量
%、マイカ状酸化鉄粉10〜30重量%及び錫粉10〜
30重量%より成る。(c)成分を組成する各化合物の
割合がこの範囲を越えると、組成物を被覆塗装し
た時に金属に対する封着性が低下する。また(c)成
分を組成する各化合物の割合が上記の範囲に満た
ない場合には熱伝導性の高い組成物は得られな
い。この(c)成分は全成分の合計に対して10〜30重
量%の範囲にする必要がある。 本発明のセラミツクス組成物の塗布量は、ボイ
ラー内部金属部材、殊にCDQ廃熱ボイラーの特
にボイラーチユーブ、場合によつてはプロテクタ
ー及び水冷壁等への塗布量は通例の量であるが、
特に約1Kg/m3程度が効果及び経済の面から最適
である。本発明のセラミツクス組成物を基材上に
塗布する際に追加的に約10〜15重量%(組成物成
体量を基準として)の水を混入すれば、塗装作業
性が向上することが判つている。 本発明のセラミツクス組成物の基材への塗布
は、吹き付け塗装、刷毛塗り、浸漬法等の通例に
用いられる方法によつて行うことができる。塗布
前の処理として、基材にスケールの発生が認めら
れる場合には、基材表面をワイヤーブラシまたは
デスクサンダーでそれを除去する必要がある。塗
膜の焼結は、例えば自然乾燥後、運転の際の炉内
の熱によつて直接的に行つてもよい。 [実施例] 次に、実施例によつて本発明を更に詳細に説明
する。 実施例 1 以下の成分: 炭化珪素16重量%、窒化珪素8重量%、マイカ
状酸化アルミナ7重量%、炭化硼素5重量%、マ
イカ粉3重量%、二酸化珪素2重量%、酸化ニツ
ケル2重量%、燐酸塩10重量%、酸化イツトリウ
ム4重量%、マイカ状ガラスフレーク5重量%、
硫酸銅4重量%、酸化銅3重量%、アルミニウム
粉4重量%、金属シリコン粉3重量%、マイカ状
酸化鉄粉6重量%、錫粉3重量%及びチタン酸カ
リウム繊維15重量% を混合し、これに10重量%の水を混入することに
よつてセラミツクス組成物を得る。 これをCDQ廃熱ボイラー1(第1図参照)内
のスーパーヒーター2に設置されているチユーブ
及び水冷壁5に刷毛によつて1Kg/m3の量で塗布
する。次に24時間自然乾燥させる。乾燥したこの
塗膜を、コークス冷却塔4からCDQ廃熱ボイラ
ー1に循環導入され、そしてその途中で除塵器3
によりコークス粉塵の大部分が除かれた導入温度
860℃の循環ガス(N2ガス)の熱によつて焼結す
る。 90日毎に被覆塗膜の有無の確認及びスーパーヒ
ーターチユーブ又は水冷壁へのコークス微粉の衝
突によるエロージヨン、ガス腐食による肉圧減少
量を超音波厚み測定計を用いて測定した。その結
果は第2表に示す通りとなつた。 実施例 2〜5 次の第1表に示す組成のセラミツクス組成物を
実施例1におけるように製造し、これを実施例1
と同様に試験した。その結果は第2表に示す通り
となつた。
【表】 比較例 1 以下の各成分: 炭化珪素10重量%、窒化珪素10重量%、マイカ
状酸化アルミニウム7重量%、炭化硼素4重量
%、マイカ粉4重量%、二酸化珪素3重量%、酸
化ニツケル2重量%、燐酸塩20重量%、酸化イツ
トリウム10重量%、マイカ状ガラスフレーク6重
量%、硫酸銅4重量%、酸化銅2重量%、アルミ
ニウム粉5重量%、金属シリコン粉4重量%、マ
イカ状酸化鉄粉3重量%及び錫粉6重量% を混合し、実施例1と同様にセラミツクス組成物
を製造し、これについても実施例1と同様な試験
を行なつた。この結果は第2表に示す通りとなつ
た。 比較例 2 被覆塗装を施さずに実施例1と同様に試験(ブ
ランク試験)を行なつた。その結果は第2表に示
す通りとなつた。
【表】 上記の第2表から判るように、本発明のセラミ
ツクス組成物の場合には360日経過後であつても
スーパーヒーターチユーブ及び水冷壁に全く損傷
が認められない。これを比較例1のセラミツクス
組成物の場合の結果と比較してみると、本発明の
セラミツクス組成物が優れた耐食性及び耐摩耗性
を併せ持つていることがわかる。 [発明の効果] この発明は以上説明したとおり、前述の(a)〜(c)
成分から成る従来のセラミツクス組成物に(d)成分
として塗膜間結合強度を高める骨材としてのチタ
ン酸カリウム繊維を3〜20重量%加えたので、こ
のセラミツクス組成物の耐熱性、耐食性及び耐摩
耗性を更に向上させることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明及び比較例の被覆組成物の耐
食性及び耐摩耗性を試験する為に用いた、コーク
ス乾式消火設備の内の廃熱ボイラーを中心とする
N2ガス循環経路の概略図である。 図において、2はコークス冷却塔、4は熱コー
クス、6は除塵器、8は廃熱ボイラー、10はス
ーパーヒーター、12は上部蒸発器、14は下部
蒸発器、16は水冷壁である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐熱性、耐食性及び耐摩耗性付与材としての
    (a)成分;25〜60重量%、封着性及び塗膜間結合強
    度を付与するバインダーとしての(b)成分;20〜50
    重量%、熱伝導性向上材としての(c)成分;10〜30
    重量%及び塗膜間結合強度を高める骨材としての
    (d)成分;3〜20重量%より成り、 この(a)成分は、炭化珪素20〜40重量%、窒化珪
    素20〜40重量%、マイカ状酸化アルミニウム20〜
    40重量%、炭化硼素10〜30重量%、マイカ粉10〜
    30重量%、二酸化珪素5〜20重量%及び酸化ニツ
    ケル5〜20重量より成り、 この(b)成分は、燐酸塩30〜60重量%、酸化イツ
    トリウム15〜40重量%、マイカ状ガラスフレーク
    15〜40重量%、硫酸銅15〜40重量%及び酸化銅5
    〜20重量%より成り、 この(c)成分は、アルミニウム粉20〜40重量%、
    金属シリコン粉10〜30重量%、マイカ状酸化鉄粉
    10〜30重量%及び錫粉10〜30重量%より成り、 この(d)成分はチタン酸カリウム繊維より成るこ
    とを特徴とする耐熱耐食被覆用セラミツクス組成
    物。
JP62143927A 1987-06-09 1987-06-09 耐熱耐食被覆用セラミックス組成物 Granted JPS63307284A (ja)

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