JPH0454744B2 - - Google Patents

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、より詳しくはテルミツ
ト反応における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、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方法の内容は、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内にアルミニウム（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
（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。

管内のような閉鎖系で、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、また反応の
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
体や溶融生成物がその高速気流にのって同開口部
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、又安全衛
生面でも問題視されていた。

（問題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、前記テルミツト反応の反応部
前面、かつ反応の進行速度に略同期して管軸方向
未反応部分に移動する耐熱性栓体を使用する製造
方法を採用したものである。

（作用） 遠心力場内で母管の一端におけるテルミツト剤
に一箇所で着火させテルミツト反応を行わさせ反
応をスタートさせ、燃焼帯が拡がる。この燃焼帯
が急速に拡がらないように、燃焼帯（反応部分）
に近接して設けた耐熱性栓体を管軸方向の未反応
部分に反応の進行速度に略同期させて移動する
と、テルミツト反応はその移動に略追随する形で
進行した。

（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、５は金属層とセラミツク層
とからなる生成物層、６はテルミツト反応部分を
示す。７は前記反応部分に近接して、かつ未反応
部分に位置して設けた耐熱性の栓体で、この栓体
７には管軸方向の操作杆８が設けられている。な
おこの栓体７の材料は2000℃程度以上の融点をも
つものならば何でもよく、例えば酸化物、窒化
物、炭化物、ホウ化物等のセラミツクス材が好適
であり、その直径は図示のようにテルミツト剤層
の内径よりやや小径のもので良い。

上記のような構成において、前記栓体７を遠心
場外から操作杆８を介し、テルミツト反応の進行
速度に略同期させて、未反応方向に図では左方に
移動させる。このさい操作杆８の移動速度は、固
液伝播の場合の反応の進行速度が、管サイズやテ
ルミツト剤の種類、量によつて変化するも、大略
２〜５ｍ／分程度で条件が決まれば略一定するの
で比較的容易に決定することができる。

かくして、栓体７は左端に至るが、その直前で
栓体７の移動を止めておくと、この栓体７の外周
（栓体７の下）をくぐつて反応は進行し、左端に
至るようになる。

なお、実施に当り栓体７の前方側面に感熱セン
サー（熱電対等）を設けて移動停止を自動制御す
ることも可能である。

また、着火側端部と栓体間の空気昇温を回避す
ることが一定した固液伝播速度をより得やすいの
で、第２図の如く着火側端部に排気装置を設け、
その高温空気を連続的に排出することと併せて実
施することが好適である。なお同図において９は
吸引フード、１０は集じん機を示す。

更に本発明の実施に当つては、栓体７部分はテ
ルミツト剤表面にかなり近接（隙間が10mm以下程
度）しておく方がよいので、施工の仕方によつて
は接触し、テルミツト剤の表面状態の損壊や操作
杆の揺れを生じるので、栓体と操作杆の結合部は
円周方向に自由に回転する機構としておく方がよ
い。

次に、本発明方法のより具体的な実施例をあげ
ると次のとおりである。

外径165.2mmφ×厚さ5.5mm×長さ5500mmの鋼管
内にテルミツト剤72Kg（Fe₂O₃50Kg、Al17Kg、
SiO₂5Kg）を散布し、本発明による遠心テルミツ
ト法を実施した。栓体には外径100mmのアルミナ
焼結品を使用し、着火端から10cmの位置にセツト
し、100Gの回転速度下においてテルミツト剤に
着火した。着火10秒後に栓体の移動を開始し、５
cm／秒の一定速度で反着火端方向（未反応部分）
に退避移動させた。テルミツト反応はその移動に
略追随する形で進行し、典型的な固液伝播状態パ
ターンを呈した。

（発明の効果） 本発明はテルミツト反応における爆発的反応を
解消し、管軸方向に安定した速度で反応を進行さ
せ、安定した良質の複合管が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の１実施例を示す説明図で
あり、第２図は同他の実施例を示す説明図、第３
図は従来の方法の説明図である。 １……金枠、２……母管、３……バンド、４…
…テルミツト剤、５……生成物層、６……テルミ
ツト反応部分、７……栓体、８……操作杆、９…
…吸引フード、１０……集じん機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、
   前記テルミツト反応の反応部分前面、かつ反応の
   進行速度に略同期して管軸方向未反応部分に移動
   する耐熱性栓体を使用しながら複合管を得ること
   を特徴とする複合管の製造方法。