JPS61281879A - ボイラ−内部金属部材の為の耐熱性耐食性セラミツク被覆組成物 - Google Patents

ボイラ−内部金属部材の為の耐熱性耐食性セラミツク被覆組成物

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JPS61281879A
JPS61281879A JP12148285A JP12148285A JPS61281879A JP S61281879 A JPS61281879 A JP S61281879A JP 12148285 A JP12148285 A JP 12148285A JP 12148285 A JP12148285 A JP 12148285A JP S61281879 A JPS61281879 A JP S61281879A
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heat
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JP12148285A
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Kazutomi Funabashi
船橋 一富
Koichi Yoshii
孝一 吉井
Tadashi Ishiwaki
石脇 忠
Norimasa Miyagi
宮城 典正
Yoichi Nakamura
洋一 中村
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MITSUMARU KASEI KOGYO KK
Nippon Steel Corp
Sumikin Coke Co Ltd
Original Assignee
MITSUMARU KASEI KOGYO KK
Sumitomo Metal Industries Ltd
Sumikin Coke Co Ltd
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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、ボイラー内部金属部材、殊にコークス乾式消
化(COAK DRAY QUENCIING:以下、
CDQと記す)設備のコークスの頭熱をエネルギーとし
て回収する廃熱ボイラーにおけるボイラーチューブ、プ
ロテクター等のボイラー内部金属部材の為の耐熱性耐食
性セラミック被覆組成物に関する。
従来から、コークス炉で約1050℃にて蒸焼され製造
したコークスの冷却には散水冷却による湿式冷却が多く
用いられていた。しかしこの方式ではコークスの持つ頭
熱、コークス粉塵並びに有害物質を含む各種ガス(SO
,−2NO,5COx)大気に飛散され且つ熱エネルギ
ーの有効利用を図れなかった。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廃熱ボイラ
ーは熱コークスを冷却したN、ガスが約860℃にてボ
イラー内の複数の蒸発管(以下ボイラーチューブと云う
)と段階的に熱交換し、高温高圧の蒸気を回収する目的
で設置されている。
マタ、約168℃に温度低下したN2ガスは閉回路され
たCDQと廃熱ボイラーとの間を循環しボイラーチュー
ブと熱交換を行う。しかしボイラーチューブは、SOX
 、 No、およびCO!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10 ” / sacの高流
速でボイラーチューブに衝突するためエロージョンが発
生し損傷を受けるため対策が必要とされて来た。
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
、ボイラーチュ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、ボイラーチューブに保護
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
ラーチューブはプロテクターを通しての間接加熱される
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、特公昭58−52952号にて工業用
加熱炉内金属部材、即ち炉内耐火材および炉内金属製構
造物等の被覆物として耐熱性、熱伝導性、封着性および
熱放射性の良好な下記の如き組成のセラミック組成物を
提案しました:(a) 40〜75重量%の炭化珪素、
(b) 15〜40重量%の、 窒化珪素3〜20重量部、燐酸塩5〜20重量部、酸化
クロム2〜10重量部、炭化タンタル2〜10重量部お
よびアルミニラ粉末5〜20重量部 (c) 10〜35重量%の重 量化アルミニウム1〜10重量部、ガラス粉末3〜15
重量部、酸化ジルコニウム3〜15重量部、二酸化珪素
1〜10fi量部、酸化マグネシウム1〜10重量部お
よび酸化鉄1〜10重量部。
しかしこの熱放射性セラミック組成物は、CDQ廃熱ボ
イラーのボイラーチューブにおいて、耐熱性に関しては
満足できるが、耐食性は必ずしも充分満足しえない(後
記比較例参照)。
本発明者は、CDQ廃熱ボイラー内部の如き過酷な条件
下でも充分な耐熱性の他に優れた耐食性をも示すセラミ
ック組成物を鋭意研究し、その結果以下の組成のものが
これを満足しうろことを見出した。
即ち、本発明は (a) 25〜60重量%の、 炭化珪素20〜40重量部、窒化珪素20〜40重量部
、マイカ状酸化アルミニウム20〜40重量部、炭化硼
素10〜30重量部、マイカ粉10〜30重量部、二酸
化珪素5〜20重量部および酸化ニッケル5〜20重量
部(但し、これら化合物の合計は常に100重量部であ
る。) より成る耐熱性、耐食性および耐摩耗性付与材、 (b) 20〜50重量%の、 燐酸塩30〜60重量部、酸化イッl−+Jウム15〜
40重量部、マイカ状ガラスフレーク15〜40重量部
、硫酸銅15〜40重量部および酸化銅5〜20重量部
(但し、これら化合物の合計は常に100重量部である
。) より成る、封着性および塗膜間結合強度を付与するバイ
ンダーおよび (c) 10〜30重量%の、 アルミニウム粉20〜40重量部、金属シリコン粉10
〜30重量部、マイカ状酸化鉄粉10〜30重量部およ
び錫粉工0〜30重量部(但し、これら化合物の合計は
常に100重量部である。) より成る熱伝導性向上材 より成りそして成分(a) 、(b)および(c)の合
計が100重量%であることを特徴とする、ボイラー内
部金属部材の為の耐熱性耐食性セラミック被覆組成物に
ある。
各化合物の使用量に関する臨界的意義を以下に記す。
(a)成分の耐熱性、耐食性および耐摩耗性付与材とし
て働く各成分は全成分の合計に対して25〜60重量%
の範囲にする必要がある。(a)成分を組成する各化合
物の割合は上記の範囲内であり、それを越えると組成物
を被覆塗装した時に金属の熱膨張への追従が困難になり
被覆物の剥落の原因になる。また炭化珪素が20重量部
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重量部および酸化ニッケルが5
重量部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重量部、
炭化硼素およびマイカ粉が10重量部、二酸化珪素が5
重量部より少ない場合には塗膜中に腐食成分の侵入を阻
止する効果が認められない。
(b)成分の封着性および塗膜間結合強度を付与するバ
インダーとして働く各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。
バインダーとして働く燐酸塩が60重量部、マイカ状ガ
ラスフレークが40重量部を超える場合には熱伝導性が
低下しそして金属の熱膨張に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重量部
、マイカ状ガラスフレークが15重量部より少ない場合
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メフシエの粒度のもの
と80メフ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。
セラミックの金属に対する封着性並びに焼結助材として
の酸化イソトリウおよび硫酸銅は40重量部を、酸化銅
は20重量部を超えるべきでない。
これら各成分を所定の範囲を超えて用いることも可能で
あるが、それによる追加的効果が無いので更に多量に用
いる意味がない。酸化イットリウおよび硫酸銅が15重
量部、酸化銅が5重量部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。
(c)成分の熱伝導性向上材として働く各成分は全成分
の合計に対して10〜30重量%の範囲にする必要があ
る。
(c)成分を組成する各化合物の割合が上記の範囲を超
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
が上記の範囲に足しない場合には熱伝導性の高い組成物
は得られない。
本発明の被覆組成物をボイラー内部金属部材、殊にCD
Q廃熱ボイラーの特にボイラーチューブ、場合によって
はプロテクター等への塗布量は通例の量であるが、特に
約1 kg / rd程度が効果および経済の面から最
適である。
本発明の被覆組成物を基材上に塗布する際に追加的に約
10〜15重量%(組成物全体量お基準として)の水を
該組成物に混入すれば、塗装作業性が向上することが判
っている。
本発明の被覆組成物の基材への塗布は、通例に用いられ
る方法、吹きつけ塗装、刷毛塗り、浸漬法等によって行
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グーでそれを除去する必要があるゆ
塗膜の焼結は例えば自然乾燥後に、運転の際の炉内の熱
によって直接的に行ってもよい。
次に下記実施例並びに比較例によって本発明を更に詳細
に説明する。
ス崖■土 以下の各成分: 炭化珪素10重量部、窒化珪素10重量部、マイカ状酸
化アルミニウム7重量部、炭化硼素4重量部、マイカ粉
4重量部、二酸化珪素3重量部、酸化ニッケル2重量部
、燐酸塩20重量部、酸化イントリニウム10重量部、
マイカ状ガラスフレーク6重量部、硫酸銅4重量部、酸
化銅2重量部、アルミニウム粉5重量部、金属シリコン
粉4重量部、マイカ状酸化鉄粉3重量部および錫粉6重
量部 を混合し、これに10重量部の水を混入することによっ
てセラミック被覆組成物を得る。
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)に設置されているスーパーヒータ
ー後壁水抜き管(チューブ)におよびプロテクターのあ
る部分についてはプロテクターに刷毛によって1kg/
n(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(Ntガス)の熱によって焼結す
る。
90日毎に被覆塗膜の有無の確認およびスーパーヒータ
ー後壁水抜き管又はそれのプロテクターへの微粉の衝突
によるエロージヨン、ガス腐食による肉厚減少量を超音
波厚み測定計を用いて測定する。結果を第2表に示す。
叉旌±にl− 次の第1表に示す組成のセラミック被覆組成物を実施例
1における如く製造し、そして実施例1と同様に試験す
る。結果を第2表に示す。
第1表 止較斑土(特公昭5B−52952に相応する)以下の
成分: 炭化珪素45重量部、窒化珪素3重量部、リン酸アルミ
ニウム12重量部、酸化クロム3重量部、炭化タンタル
5重量部、アルミニウム粉末6重量部、酸化アルミニュ
ウム7重量部、酸化マグネシュウム2重量部、酸化鉄4
重量、ガラス粉5重量部、酸化ジルコン2重量部および
二酸化珪素2重量部 から実施例1と同様にセラミック被覆組成物を製造し、
これについても実施例1と同様な試験を行う。結果を第
2表に示す。
止較皿又 この比較例では被覆塗装を施さずに実施例1と同様に試
験を行う(ブランク試験)。結果を第2表に示す。
第又表 上記第2表から判るように、本発明の被覆組成物の場合
には360日経過後であってもスーパーヒーターチュー
ブおよびプロテクターに全く損傷が認められない。これ
を比較例1の被覆組成物の場合の結果と比較くしてみる
と、本発明の被覆組成物が優れた耐食性および耐摩耗性
を併せ持っていることを実証している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明および比較例の被覆組成物の耐食性お
よび耐摩耗性を試験づる為に用いた、コークス乾式消化
設備の内のCDQ廃熱ボイラーを中心とするN!ガス循
環経路の概略図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)25〜60重量%の、炭化珪素20〜40
    重量部、窒化珪素20〜40重量部、マイカ状酸化アル
    ミニウム20〜40重量部、炭化硼素10〜30重量部
    、マイカ粉10〜30重量部、二酸化珪素5〜20重量
    部および酸化ニッケル5〜20重量部(但し、これら化
    合物の合計は常に100重量部である。)より成る耐熱
    性、耐食性および耐摩耗性付与材、 (b)20〜50重量%の、燐酸塩30〜60重量部、
    酸化イットリウム15〜40重量部、マイカ状ガラスフ
    レーク15〜40重量部、硫酸銅15〜40重量部およ
    び酸化銅5〜20重量部(但し、これら化合物の合計は
    常に100重量部である。)より成る封着性および塗膜
    間結合強度を付与するバインダーおよび (c)10〜30重量%の、アルミニウム粉20〜40
    重量部、金属シリコン粉10〜30重量部、マイカ状酸
    化鉄粉10〜30重量部および錫粉10〜30重量部(
    但し、これら化合物の合計は常に100重量部である。 )より成る熱伝導性向上材 より成りそして成分(a)、(b)および(c)の合計
    が100重量%であることを特徴とする、ボイラー内部
    金属部材の為の耐熱性耐食性セラミック被覆組成物
JP12148285A 1985-06-06 1985-06-06 ボイラ−内部金属部材の為の耐熱性耐食性セラミツク被覆組成物 Granted JPS61281879A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014520962A (ja) * 2011-07-13 2014-08-25 ポスコ 表面処理用樹脂組成物及びこれによってコーティングされた鋼板
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JP2020070348A (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 宮脇グレイズ工業株式会社 コーティング剤の製造方法及びコーティング剤

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