JPS58104077A - 高輻射耐熱性被覆の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業炉尋Ｏ加熱装置において熱エネルギーを高
い効率で利用するための高輻射耐熱性被覆の製造方法に
関する。

従来工業用炉等の熱効率を高めるために炭化珪素と燐酸
塩とを結合剤とした一液性０ｒａｌ被橿用組成物が使用
されているが、この組成物によって得られる耐熱性被嶺
は高温領域（１０００℃以上）で度々炉壁から塗膜剥離
するのみならずレンガの表面をも層状的に剥落せしめる
欠点を有しておル、また中温領域においても耐火物Ｃ）
ｆｌｌｉ＠によシ接触面と結合剤の浸透したレンガ内部
で化学反応乍熱応力が発生し、構造的スポーリングを生
じて脆性が進み、皮膜には明確な割れが起シ剥落する欠
陥があうた。特に弾性係数の小さい高多孔質レンガは圧
縮強度が低いので異質物との接触や浸−透によｐ勢的物
理的性質の変化によって未変質部との界面に集中的な負
荷がかが９内部破壊を起す危険がともなった。

本発明は従来の炉壁被横用組地物のとのよ２な欠陥−を
改善すべく研究倉皇ね、新しい素材の組合せによシ炉壁
を構成する耐火物に強固に密着し、高温に耐える機械的
強度の強い黒度素地を形成し長期間の使用において一剥
離を生じることなく。

かつ黒体輻射率の高い耐熱性Ｉｌｉ機を開発し本発明を
試した。本発明は炭化珪素１７−２２優、黒鉛６−１１
優１ｗＩ化アルミニウム１ｙ−２２％、窒化珪素２−ト
１四三酸化コバル）８−１２ｆｉ、酸化アルミニウムコ
バルト複合体１８−２２Ｌｓ。

およびフェロ−シリコン１８−２３Ｌｓからなる粉末混
合物と、珪酸カリウム水溶液とｔ混合してなるｓｍ＊を
炉体耐大物或はセラミックファイバー０表面に塗布し乾
燥硬化させることを特徴とする＾輻射耐熱性被覆の製造
方法に提供するものである５ 本発明ｒｃよる＾輻射耐熱性被覆において、炭化珪素ｒ
ｉ糾展８５−以上かつ粒度３２０メツシュのもので黒鉛
と共有結合して祷られる蕾横に耐熱衝撃性、耐歪劣化性
、耐蝕性および高い熱放射性を与える。黒鉛は固定炭素
９７饅以上１粒嵐５００メツシュであり炭化珪素と共有
結合して被積に高い熱放射性および高い融点と硬ａｔ与
える。＊化アルきニウムは純度７９−以上で少量のｌＦ
ｅ２Ｑ１゜８ｉ０ａ　、　　Ｍ　ｇ　Ｏを含有し’ｃい
”ｃもよく１粒度は５００メツシユで′ｈル、得られる
機種に高い−にと耐熱を附与し、被覆成分の反応に活性
作用を与える。

窒化珪素は皮膜の焼結強度を持続させ％ｔたバリヤ一層
の酸化皮膜を形成し機種内部を保−する。

素化珪素Ｆｉ珪素含壱量５５１１ｇ−４０Ｌｓであ〕、
その他Ｎ　ｍ　Ｆｅ　ｅ　ムｌ　等を含有してお１１粒
子は約５２５メツシユであシ、得られる機嫌に耐岸耗性
。

耐スポーリング性および侵食抵抗性を与える。四三酸化
コバル）　０ｏｓＯａ　（分子量２４ｏ）は分析純度の
もので粒Ａｌｔ２００メツシュであＬ被覆成分の賦活剤
として接触触媒作用を高め、炭化物との共働作用によシ
耐大物とｏｔａｉｓ度を強固なも０とする。

アルミニウムコバル、ト複合体（ムｊ−Ｃｏ）ｉＪム！
含有量約５０〜６ｏ−１粒［２００メツシュ以上で四三
酸化コバルト同徐Ｋｍ触触謀として作用する。これは被
覆成分と耐火物との結合性をより安定強固な亀のとする
ため両者の組合せが重要なφ件であって、ムｊ−Ｃｏか
ａ　ｏ＠　Ｏａの伺れかが欠けるか、混合割合が適当調
整でなければ本発明の潰れた効果が得られない。゛ フエローシ゛リコンは８１７５−以上で、他成分１ｊｉ
Ｆｅであ夛１粒［は２００メツシユで高温において８１
０１　＋　８１ｓ”４の化合物となシ、不活性で耐熱性
およびクリーク強区が大きく、ムｊ、ｏｓとの共働作用
によシ＾温での一層の高強皺が得られる。

これらの粉末取分は超倣粒粉砕＆によってそれぞれ前記
粒＃Ｌに微粉砕した後に所定割合で混合され粉末混合物
とする。

本発明による耐熱性機構の拳造方法に使用する珪酸カリ
ウム（Ｋ、Ｑ、Ｎ８１０ｍ　）水溶液Ｆｉ珪酸カリウム
５０〜６０部に対し水５５〜６５部を添加して々す、１
ｆ１１体混合物と混合して焼付反応させるときに半溶融
状態−の転移結晶体としてｌ！ｌ１ｌｉｌｉ！体は異相
耐火物と強固に結合する。

粉体混合−゛と珪酸カリウム水溶液との３ＩＩ量比が１
＝１〜１．５　Ｋなるように適当な容器内で混合され攪
拌して均一な懸濁液とし、噴霧その他の適当な手段によ
シ耐火物表面に均一に塗布される。塗布された被覆は自
然乾燥５時間種で硬化反応が行われるが、２００℃〜６
００℃で約６時間焼付けることによシ焼結体とすること
が好ましい。

本発明方法によって得られる高輪射耐熱性徴蝋は不活性
で緻密な組織を有し、高温で変化せず熱的化学的に安定
で侵食性物質に対して＾い抵抗性を示し炉体耐火物えの
密着強ｆｋ口従来のものに比較して極めて優れている。

また高温での容槓安延性に優れ、高い熱輻射率を維持す
ることができて。

炉内の伝熱量が着しく増幅され、その有効熱が増えると
ともにエネルキー効率の為い炉操業を達成することかで
き７−１．、本発明方法は定型レンガ１、不定型耐火物
やセラミック７アづバーに適用することができ、例えは
加熱炉の天井アーチ、炉壁、炉床、燃焼室支柱、その他
石油、石油化学、鉄鋼各種工業炉の内壁に適用される。

本発明方法によって得られる＾輻射耐熱性被覆は使用に
よる放射率Ｃａ）の低下か従来のものに比して少さく、
第４図に示したように本発明による高輻射耐熱性機種は
通常使用されるシャモット系耐火物などと比較して温ｌ
１ＩＬ１０００℃におけるａＯ値に１５ケ刀間にわたっ
て［１９〜α９５の高い値を維持し、＃ヨぼ理想黒体を
示していることがわかる− 以下の実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ 取分　　　　　　　　　重量（％）　　粒＃（メツシュ
）炭化珪素　　　　　　　２０　　　　　３２０黒鉛　
　　　　　　　　７３００ 酸化アルミニウム　　　２０　　　　　３００窒化坪素
　　　　　　　　５３２５ 四三酸化コバルト　　　１０　　　　　２００Ａ＃　−
Ｃｏ　　　　　　　　２０　　　　　２００フェロ−シ
リコン　　　、２０・　　　　　２００上記成分を攪拌
機付混合機で充分に混合して粉末混合物を５７．５細作
る。次に珪酸カリウム３０麺を水４５麺に溶解し、得ら
れた珪酸カリウム水溶液７５に４に上記粉末混合物を添
加し充分攪拌して均一な懸濁液を作、９．ｓａｔ／ｈｏ
連続式加熱炉（ウオーキングビーム）の８区ｓ８の耐火
レンガ（セラミックファイバーを含む）の天井面、炉壁
面にスプレーガンにて塗布した。０重油を使用し炉温１
１００℃〜１５５０℃で８ケ月間の連続操業の後、塗膜
の結合状態は良好であシ表面黒度の低下はなく、優れた
輝度と数奇な塗膜で、酸化層の形成および気相ガスアタ
ックによる異状は認められなかつｆｃ、、、結果を要約
すると次Ｏ通９である。

１、　炉型式　　　　連続式加熱炉（ウオーキングビー
ム） ２　能力及燃料源　Ｓｏｔ／ｈ　　Ｏ重油五　測定方法
　　　６ケ月間の燃料使用料ｊ／１４、炉内温度　　’
　１５５０℃、予熱部１１００□ｍ？：、１２３０℃ 翫　使用耐火物　　８に３Ｂ耐火レン力及セラミツクフ
アイバー ４　焼鈍処理物　　金属ロール ｌ　コーディング面積　　２３５惰２ ａ　燃料使用量 ａ）コーティング前　　ｓ１ｊ／ｌ： ｂ）コーテイング後　　４４１／１（−１３チ）９　操
業回数　　　　５６年５月〜１０月３１日［１，＠料使
用蓋　　　月平均　５１１／１Ｘ１４．０００ｔ、７１
４，０００　ｍｌ １１　　原単位　　　　　月平均　ｔｔｏｏｏｔ（生産
高）Ｘ７ｊ？（１を当シの燃料節減量 ：５ｌ−４４ｊｌ）Ｘ６７円（重 油価格）−６，５６へ０００円 １２　　平均省エネ率　　１５− （燃料節減率） 実施例１２ 成　分　　　　　　　皇−１１（％）　　粒度（メツシ
ュ）炭化坪系　　　　　　　１８％　　　　３２４黒鉛
　　　　　　　　　１０％　　　　　５００酸化アルミ
ニウム　　２０％　　　　６００窒化珪素　　　　　　
　４％　　　　　３２５四三赦化コバルト　　　８％　
　　　２００ムＺ−Ｃｏ　　　　　　　　　　２２％　
　　　　　　　２２０７　工ｏ　−シリコン１８’＄　
　　　　　２００上記成分をボールミルにて充分に攪拌
混合して粉末混合物を１２−作る。次に珪酸カリウム７
４を水７．ｓ１４に！解し、得られた珪酸カリウム水溶
液１４５１１ｇにホールミルよＩＯだした微粉体を一定
の容器の珪酸カリウム水溶液に分散せしめ均一な懸濁液
を作シ６次に示す要領の電気炉の内壁全１ｊｉＫスプレ
ーカンにて吹きつける。その後、約５時間自然乾燥を行
い、その後１５０℃から除々に昇温乾燥１行い、５２０
℃で約４時間温ＦＩＩＬを保持した。結果を要約すると
次の通りである。

１、　炉型式　　　　　１５号パッチ式電気炉２　能力
、及燥料源　　４２９０１ｇ／月；電気五　測定方法　
　　　６ケ月間の電気使用１１ｉ？／ＷＨ ４炉内温度　　　　５２０℃ ５　焼鈍処理物　　　ムｌ板 ＆　コーディング面積　　５０ｍ” ２　燃料使用量 ａ）コーティング前　　−回操業平均 ５７８９５１１　　Ｋｃａｊ ｂ）コーテイング後　　−回操業平均 ２９００５Ｎｉ’Ｋｃａｊ （平均−２０−） ａ　操業回数　　　　月平均　１０回 ９　電力使用量　　　月平均　Ｉ　Ｓ　１４０　ＫＷ１
ａ電力節減量　　　５４０７８／ＫＷＨ−２６，２４０
／１ＷＨ−７，８５８／ＫＷ１１ 実施例３ 本発明方法をセラミックファイバー素地に実施した場合
０例を示す。

１、試験方法 ■被塗布材・・・カオウール１４００ボード（商品名、
イノライト工業に、に、製） （６００ｍＸ４００■Ｘ２０曽； ２枚）　、−１，） Ｑ）塗布材　・・・本発明による高輻射耐熱性被覆（粉
剤５ｏｏｔ’ｓ剤４５０ＣＣ） 粉剤組１に、：炭化珪＾２２％％黒 鉛７チ、酸化アルミニウム２０チ。

窒化珪素２１四三酸化コバルト ８１酸化フルミニウムコバルト １１合体１８１フエロシリコン ２５−；溶剤：５ｓｌｆＩＰ酸カリウ ム水溶液。

２塗布方法 ■塗布器具・・・一般塗装用スプレーガン■塗布量 ４加熱条件 温変　９５０℃；、時間　１５０ｈｒ （但し、試験時間中に４回の昇降温試験を行ったため、
上記加熱時間の内２４　ｈｒは約５００℃〜９５０℃） 上記の温度１時間１条件にて電気炉内に平置された轟、
Ｂの２試料を加熱した。

４、形状変化の測定 １２図の如く、測定台上に置いた試験体（２）の両端部
（＝、ｂ）、中心部（ａ）と定規（１）との間隔を測定
した。加熱試験前後での各試料の巾方向（４００■）、
長さ方向（６００■）それぞれについて上記−１定を行
ない、加熱による変形ｉｔを求めた。

５試験結果 上の試験結果から明らかなように、試験体の加熱による
形状変化は測定されなかった。

本発明によって得ら詐る＾輻射耐熱性被ｅ１はセラミッ
クファイバーボードに一定の荷重が加わりた状態で急速
昇温を行ってＶ地および被覆の軟化、クリープ現象は発
生しない。このように幾通りかの試験項目によシ、実用
上、適正な効果特性を見出すことができる。なお、本発
明によって得られる耐熱性被覆の使用温度の最高値は１
７００℃である。

すグラフであり、第２図は実施例２で用いた形状変化測
定装置の説明図である。

図中符号：１・・・定規、２・・・試験体。

（ほか３名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炭化珪素１７〜２２−１黒鉛６〜１１％、ｆｉｌ化
   アルミニウム１７〜２２１ｉｉｉ化珪素２〜５−１四三
   酸化コバルト８〜１２−１酸化アルミニウムコバルト複
   合体１８〜２２％、およびフェロ−シリコン１８〜２５
   ％からなる粉末混合物り、珪酸カリウム水溶液とを混合
   してなる懸濁液を炉体耐大物、或は±ラミックファイバ
   ーの表面に塗布し乾燥、硬化させること倉特徴とする＾
   輻射耐熱性被覆の製造方法。 ２）粉末混合物と珪酸カリウム水溶液との混合比か１：
   １〜１．５である特許請求の範−第１項に記載の製造方
   法。 ３）珪酸カリウム水溶液のｍ良が５０〜６０−である特
   許請求の範曲第１項または謝２項に記載の製造方法。