JPS646930Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、窯炉の内壁等を補修するときに使用
される溶射バーナに内蔵される粉体供給装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、転炉等の各種窯炉の内壁を熱間補修する
とき、溶射バーナを備えた溶射装置が使用されて
いる。この溶射バーナは、高温の火炎を発生する
と共に、この火炎内に耐火粉体を供給する。耐火
粉体は、火炎の熱で溶融し、液滴となつて炉壁の
損傷個所に吹き付けられる。これにより、損傷し
た炉壁の補修が行われる。

高温火炎内での耐火粉体の溶融性は、火炎温度
や粉体の形状、粒径、飛行時間等に影響される。
なかでも、火炎内における粉体の濃度分布は、溶
融性の如何に大きな影響を与える。この濃度分布
の面から溶融性を向上するためには、火炎に対し
て粉体を均一に分散させ、火炎内における粉体の
濃度分布を一様にすることが重要である。特に、
数トン／時のオーダで粉体を溶射しようとする場
合には、火炎内における粉体の濃度分布を一様に
することが、粉体の溶融性を高め、損傷個所に対
する付着性を高めるために不可欠となる。

溶融性の面からいえば、粉体重量／輸送ガス重
量で表した粉体の輸送固気比φの値は、φ＝２〜
20の範囲が良好であるとされており、このような
固気比φを得ることが溶射効率を向上させる一因
でもある。一般に、粉体の場合、搬送配管系が水
平ラインであれば、この配管系内における粉体の
分布は一様で、ヘツダー式の分配器を用いること
により粉体の均一分散が可能であり、所要の固気
比φを定常的に得ることが容易である。

すなわち、第３図に示すように、粉体の供給管
３１が直管であり、この供給管３１に分配室３２
が連通し、且つ分配管３３が供給管３１と同じ方
向に沿つて設けられたものにおいては、直管状の
供給管３１内で粉体の偏流が軽度であり、粉体
は、分配管３３に均一に分散される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、たとえば転炉等の側壁の内張りが損傷
した場合等においては、溶射バーナを炉口から挿
入して溶射する関係で、溶融粒子を効率良く損傷
個所に付着させるため、溶融粒子の流線が炉壁と
直交するように溶射バーナをＬ字型にする必要が
ある。この場合、粉体の供給管３１を曲管にする
必要がある。ところが、第４図に示すように、粉
体の流路に曲り部分３４があると、粉体の質量に
基づく慣性及び曲り部分３４での遠心力によつ
て、供給管３１を流れる粉体は、流線径が大きい
方向に遷移した偏流状態になる。そして、粉体
は、分配管３３及びノズル方向に量的な一様性を
保てずに流れて、火炎中に放出される。その結
果、良好な固気比及び粉体の濃度分布が得られ
ず、溶融されずに飛散落下する粉体粒子が多くな
り、溶着率の低下や溶射ムラが生じ、補修不良等
の原因となる。

この偏流現象が生じることを前提として、たと
えば火炎温度を上げたり、粉体粒子の飛行時間を
長くすること等が考えられる。しかし、このよう
な方式を採用するとき、燃料コストの増大、過剰
溶融による特性の低下、或いは溶射装置の耐用構
造を強化するための設備コストの増大等の問題が
生じる。

そこで、本考案は、以上の問題を解消すべく案
出されたものであり、曲管部を有する粉体供給系
において、曲管部で生じた粉体流れの偏流を矯正
して、溶射バーナの粉体噴出孔を形成する多数の
分配管に一様に粉体を供給し、溶射条件を最適条
件に維持して溶射効率を向上し、溶射コストの低
減を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の溶射バーナ用粉体供給装置は、その目
的を達成するため、一端が粉体供給源に連通し他
端がほぼ直角に屈曲した粉体供給管と、該粉体供
給管の屈曲した側の端部に連通し、溶射バーナの
粉体噴射孔を形成する多数の分配管を接続した分
配室からなり、前記粉体供給管の前記分配室との
接続部近傍に絞り部を設けたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本考
案の特徴を具体的に説明する。

第１図は、本実施例の粉体供給装置を示す断面
図である。

この粉体供給装置において、粉体供給源（図示
せず）に接続された粉体供給管１は、分配室２に
連通している。分配室２には、溶射バーナ３の粉
体噴出孔を形成する複数の分配管４が接続されて
いる。ここで、粉体供給管１は、窯炉の側壁部分
を補修するときの作業性を考慮して、粉体の流線
がほぼ直角に屈曲する形状に成形されている。す
なわち、粉体供給管１の直管部５内を流れる粉体
の流れ方向は、分配管４内の流れ方向と直交して
いる。

分配室２と接続される粉体供給管１の接続部近
傍には、粉体の流路断面積を縮小するための絞り
部６が形成されている。直管部５から曲管部７を
経た粉体は、曲管部７で流線径が大きくなる方に
偏つた偏流となつて流れるが、この偏流が絞り部
６で収束されるため、絞り部６を通過するときの
粉体の濃度分布が流路断面積に関して均一化され
る。そして、絞り部６を通過した後で流路断面積
が急激に拡大されるため、粉体を含むガス流が膨
張し、粉体は管内８に均一に分散し、管内８の粉
体濃度分布が一様になる。

このような粉体の均一な分散作用を発揮させる
ため、絞り部６内の流路断面積を、絞り部６前後
の流路断面積に対して80〜50％の範囲に選定する
ことが好ましい。

以上に説明した粉体供給装置は、溶射バーナ３
の先端部に内蔵される。溶射バーナ３には、粉体
供給装置の他、灯油供給管９及び酸素供給管１０
が溶射バーナ３内の空間に配置されている。ま
た、必要に応じて、この溶射バーナ３には、冷却
水配管１１が組み込まれる。これら灯油供給管９
及び酸素供給管１０とヘツダー１２はバーナヘツ
ド１３に接続されており、灯油供給管９は灯油用
チツプ１４に接続される。溶射バーナ３端面で
は、灯油用チツプ１４を中心として、その外側に
酸素孔１５、粉体孔１６及び酸素孔１７が同心円
状に配列されている。

灯油用チツプ１４から噴出される噴霧油は、外
周部の酸素孔１５，１７から噴出された酸素と大
気中で混合燃焼する。この火炎中に粉体孔１６を
介して粉体が投入され、溶融する。なお、酸素孔
１７は、粉体が火炎から周囲に飛散することを防
止する作用も呈する。

次いで、本考案の粉体供給装置を使用して溶射
を行つた結果を示す。また、比較のために、第４
図に示した構造をもつ粉体供給装置を使用し場合
も併せて示す。溶射条件は、次の通りである。

燃料供給量 1700／時 酸素供給量 3200Nm³／時 （ただし、この酸素供給量のうち、400N
m³／時をキヤリアガスとした） 粉体組成 MgO75％，Al₂O₃25％ 粉体の粒径 10〜200μｍ 粉体供給量 3000Kg／時 粉体の分散性を比較するため、溶射バーナ３の
各粉体孔から噴射される粉体の量を測定した。第
４図の粉体供給装置を使用した場合には、各粉体
孔からの粉体量は、多いところと少ないところで
50％程度のバラツキがあつた。特に、曲り部分３
４と分配室３２の近傍にある粉体孔から噴射され
る粉体量が多く、周辺部の粉体孔から噴射される
粉体量が少なかつた。他方、本考案の粉体供給装
置を使用した場合、各粉体孔１６における粉体量
のバラツキは、10％程度に留まつており、各粉体
孔１６から噴射された粉体の濃度の均一性が大幅
に向上していることが確認できた。

次に、分配管４又は３３を水平、すなわち粉体
を水平方向に噴射するようにして、垂直板状の耐
火物面に溶射を行つて、耐火物面に対する粉体の
供給量と溶着量（耐火物板の重量変化から算出）
との関係から付着率を算出したところ、比較例が
50％程度であつたのに対し、本実施例では83％と
高いものであつた。

〔考案の効果〕

以上に説明したように、本考案においては、曲
管部を介して分配室に接続される粉体供給管の途
中に絞り部を設けているので、粉体供給管内を搬
送される粉体の偏流が絞り部で矯正される。そし
て、絞り部を通過した粉体の分散性が高度に維持
され、溶射バーナの各粉体孔から火炎中に均一な
濃度分布で粉体を噴射させることができる。その
ため、最適溶射条件での溶射が可能となり、溶着
率が高く、溶射効率を高度に維持し、溶射コスト
の大幅な低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の粉体供給装置を示し、
第２図は溶射バーナのノズル端面方向からみた図
である。他方、第３図は従来の粉体供給装置を示
し、第４図は曲り部のある粉体供給管を備えた粉
体供給装置における問題点を説明するための図で
ある。 １：粉体供給管、２：分配室、３：溶射バー
ナ、４：分配管、５：直管部、６：絞り部、７：
曲管部、８：管内、９：灯油供給管、１０：酸素
供給管、１１：冷却水配管、１２：ヘツダー、１
３：バーナヘツド、１４：灯油用チツプ、１５，
１７：酸素孔、１６：粉体孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が粉体供給源に連通し他端がほぼ直角に屈
   曲した粉体供給管と、該粉体供給管の屈曲した側
   の端部に連通し、溶射バーナの粉体噴射孔を形成
   する多数の分配管を接続した分配室からなり、前
   記粉体供給管の前記分配室との接続部近傍に絞り
   部を設けたことを特徴とする溶射バーナ用粉体供
   給装置。