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JP2700064B2 - Fire resistant material - Google Patents
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JP2700064B2 - Fire resistant material - Google Patents

Fire resistant material

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JP2700064B2
JP2700064B2 JP29559789A JP29559789A JP2700064B2 JP 2700064 B2 JP2700064 B2 JP 2700064B2 JP 29559789 A JP29559789 A JP 29559789A JP 29559789 A JP29559789 A JP 29559789A JP 2700064 B2 JP2700064 B2 JP 2700064B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高炉スラグ,転炉スラグ,下水汚泥溶融
スラグ,産業廃棄物焼却炉溶融スラグなど腐食,侵食性
の強い高温スラグの生成する処理容器に用いられる耐火
部材に関し、特に、耐火物煉瓦にクロムあるいはクロム
合金製部材を組み合わせることにより、その高温での腐
食性・侵食性を耐火物煉瓦単体の耐火物に比べ大きく向
上したものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a process for producing high-temperature slag having strong corrosion and erosion, such as blast furnace slag, converter slag, sewage sludge melting slag, and industrial waste incinerator melting slag. The present invention relates to a refractory member used for a container, and more particularly to a refractory brick in which a member made of chromium or a chromium alloy is greatly improved in corrosiveness and erosion at a high temperature as compared with a refractory brick alone.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から製鉄所の高炉,転炉,電気炉や各種溶銑処理
炉などの内張りにはAl2O3,SiO2,SiC,MgO,CaO,Cr2O3など
の混合物からなる各種耐火物煉瓦が用いられている。と
ころが、特に溶銑処理の結果生成するスラグと呼ばれる
各種酸化物の混合物が炉壁と接する部分では、耐火物煉
瓦がスラグによって著しく腐食・侵食を受け、頻繁に耐
火物煉瓦を取り替える必要が生じている。
Conventionally, various refractory bricks made of a mixture of Al 2 O 3 , SiO 2 , SiC, MgO, CaO, Cr 2 O 3 and the like are used as linings in blast furnaces, converters, electric furnaces, and various types of hot metal treatment furnaces of steelworks. Used. However, refractory bricks are significantly corroded and eroded by the slag, especially in the area where a mixture of various oxides called slag generated as a result of hot metal treatment comes into contact with the furnace wall, and it is necessary to frequently replace refractory bricks. .

また下水汚泥溶融処理炉などでは、処理された溶融ス
ラグ中に含まれるSiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO,P2O5や各種酸
化物によって、炉内炉床部の特にスラグが接触する部分
の耐火物が著しく腐食・侵食を受ける。
In addition, in sewage sludge melting treatment furnaces and the like, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, P 2 O 5 and various oxides contained in the treated molten slag, especially in the furnace hearth, The refractories in contact with the slag are significantly corroded and eroded.

このため従来の炉壁部材には最も耐食性がよいとされ
ているMgO・Cr2O3系耐火物を用いていた。
For this reason, MgO.Cr 2 O 3 refractories, which are considered to have the best corrosion resistance, have been used for conventional furnace wall members.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところがこのような最も耐食性を有するとされる耐火
物を用いても、その寿命が数週間と極めて短いという問
題があった。
However, even if such a refractory which is considered to have the most corrosion resistance is used, there is a problem that its life is extremely short, several weeks.

記述すれば、耐火物の溶融スラグによる侵食のメカニ
ズムのような、固体の液体中への溶解反応は、界面反応
律速、あるいは界面反応層を通しての物質移動,即ち拡
散律速のいずれかに支配されていると考えられる。そし
てそのうち耐火物と溶融スラグの反応は、主として後者
の拡散律速によるものが多いとされている。
In other words, the dissolution reaction of a solid into a liquid, such as the mechanism of erosion of refractories by molten slag, is governed by either the interface reaction rate control or mass transfer through the interface reaction layer, that is, diffusion control. It is thought that there is. It is said that the reaction between the refractory and the molten slag is mainly due to the latter diffusion control.

例えば代表的なAl2O3・SiO2系耐火物が、代表的なス
ラグ組成であるCaO,SiO2・Al2O2・MgO系スラグによって
腐食・侵食を受ける反応のメカニズムは、耐火物とスラ
グとの間に生ずる反応層、つまり両者の界面に生成する
境界層を通し耐火物構成元素イオン及びスラグ構成元素
イオンの相互拡散が律速段階となっており、境界層の両
側での濃度差が反応の駆動力となっていると言われてい
る。従って耐火物構成元素の溶融スラグ中での溶解度が
大きいほど、また境界層の厚さが薄いほど、さらに温度
が高いほど、侵食速度は大きくなる。
For example a typical Al 2 O 3 · SiO 2 based refractories, typical slag having a composition CaO, the mechanism of the reaction to undergo corrosion and erosion by SiO 2 · Al 2 O 2 · MgO -based slag, and refractory The interdiffusion of refractory constituent element ions and slag constituent element ions is the rate-determining step through the reaction layer generated between the slag and the boundary layer formed at the interface between the two, and the concentration difference on both sides of the boundary layer is limited. It is said to be the driving force for the reaction. Therefore, the erosion rate increases as the solubility of the refractory constituent elements in the molten slag increases, as the thickness of the boundary layer decreases, and as the temperature increases.

ここで高炉スラグや下水汚泥スラグについてその組成
を見てみると、これらは共にSiO2,Al2O3,CaO,Fe2O3を基
本組成とする混合物からなり、少量のTiO2,MnO,MgO,P2O
5,Na2O,K2Oその他腐食性の強いS,V2O5などを含有してい
る。このため基本的には耐火物も溶融スラグもほぼ同種
類の酸化物が主構成成分であるため、侵食性は溶融スラ
グ中の各構成元素の溶解度が大きいほど速くなる。
Here, when looking at the composition of blast furnace slag and sewage sludge slag, they all consist of a mixture having a basic composition of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 , and a small amount of TiO 2 , MnO, MgO, P 2 O
5, Na 2 O, K 2 O and other corrosive S, contains a like V 2 O 5. Therefore, basically, the refractory and the molten slag are almost the same type of oxide as the main constituent components, and thus the erosion becomes faster as the solubility of each constituent element in the molten slag is larger.

またここに示す境界層とは、固体表面近傍の局部的に
粘性が高い液相である場合がほとんどであるから、高炉
スラグ樋のように絶えず新鮮なスラグが流動して接触し
ている場合や、あるいはスラグ自体が絶えず撹拌を受け
ている場合には、境界層の生成は望めないため、マグネ
シア・クロミア(MgO・Cr2O3)ですら上述の腐食・侵食
のメカニズムにより侵食はどんどん進行することにな
る。この結果、既存の耐火物はどれをもってしても極め
て短い寿命となる。
Also, the boundary layer shown here is almost always a locally viscous liquid phase near the solid surface, so that fresh slag flows and contacts constantly like a blast furnace slag gutter. If the slag itself is constantly stirred, the formation of a boundary layer cannot be expected, so that even magnesia chromia (MgO · Cr 2 O 3 ) erodes more and more due to the above-mentioned corrosion and erosion mechanism. Will be. As a result, any existing refractory has a very short life.

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、高温の燃焼ガス雰囲気中にて腐食・侵食性の強
いスラグと接触しても腐食・侵食され難く、溶融炉等の
炉壁部材とし用いることによりその寿命を著しく延長で
きる耐火壁部材を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and is hardly corroded or eroded even when it comes into contact with highly corrosive and corrosive slag in a high-temperature combustion gas atmosphere. It is an object of the present invention to obtain a fire-resistant wall member whose life can be significantly extended by using it as a member.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係る耐火部材は、高温かつ腐食性雰囲気に直
接接する耐火面部を耐火金属部材により構成し、かつ該
耐火金属部材を、クロム単体からなる組成、あるいはク
ロム中にW,Mo,Nb,Ta,Vのうち一種類または二種類以上を
重量比30%以下の含有率で含むクロム合金からなる組成
としたことを、また第2項の耐火部材は、クロム合金中
にさらに0.05〜5重量%のZr,Hf,Y,Ce,Laの一種,又は
二種以上含有することを特徴としている。
The refractory member according to the present invention has a refractory surface directly in contact with a high-temperature and corrosive atmosphere made of a refractory metal member, and the refractory metal member has a composition of chromium alone, or W, Mo, Nb, Ta in chromium. , V, a composition comprising a chromium alloy containing 30% or less by weight of one or more kinds of V. The refractory member according to item 2 further comprises 0.05 to 5% by weight of the chromium alloy. Or one or more of Zr, Hf, Y, Ce, and La.

ここで耐火部材とは、高温物質の処理容器の内壁ある
いは高温物質の流路,例えば桶を構成するものをいう。
Here, the refractory member means an inner wall of a processing container for a high-temperature substance or a flow path for a high-temperature substance, such as a tub.

以下本発明をおいて上記構成を採用した理由を詳細に
説明する。
Hereinafter, the reason why the above configuration is employed in the present invention will be described in detail.

本件発明者は、耐火部材が上記のような高温の燃焼ガ
ス雰囲気中で高い耐腐食性・耐侵食性を持つためには、
溶融炉等の稼働中に剥離,離散しにくい皮膜を高温状態
で自己生成して溶融スラグと直接接することを回避し、
しかも該皮膜に亀裂が発生してもこれを自己修復する機
能を持つことが望ましいと考えた。そしてこのような機
能を持つものとして金属材料に着眼し、各種金属材料に
ついて種々のスラグとの反応性を研究した結果、現在実
用化されている耐熱部材には全く存在しない新しい耐火
金属部材として、クロム及びクロム基合金が極めて効果
的であることを発見した。そして実機プラントでの実験
の結果、クロム合金が既存の各種耐火物のなかで最も長
寿命とされているマグネシア・クロミア系耐火物に比べ
100倍以上も長寿命で従来の耐火物に代わる画期的な金
属材料であることを実証した。
The present inventor, in order for the refractory member to have high corrosion resistance and erosion resistance in a high-temperature combustion gas atmosphere as described above,
Avoids self-generation of high-temperature film that is difficult to peel and separate during operation of the melting furnace, etc., and avoids direct contact with molten slag.
In addition, the inventors considered that it is desirable to have a function of self-repairing even if a crack occurs in the film. And as a result of studying the reactivity of various metal materials with various slags with a focus on metal materials as having such a function, as a new refractory metal member that does not exist at all in heat-resistant members currently in practical use, Chromium and chromium-based alloys have been found to be very effective. As a result of experiments at the actual plant, the chromium alloy is compared with the magnesia-chromia refractory, which has the longest life among various existing refractories.
It proved to be a revolutionary metal material that replaces conventional refractories with a lifespan more than 100 times longer.

またこの耐火金属部材を長寿命化するには、上記皮膜
が徐々に生成し、いつも薄く基材に密着していることを
望ましく、この点からクロム原子の拡散を抑制すること
がこの長寿命化の要求を満足することを発見した。さら
に原子半径がクロムより大きく、かつ耐熱性がクロム以
上の元素であるW,Mo,Nb,Ta,Vの一種を単独で、あるいは
これら金属の二種以上を複合的にクロムに添加すれば一
層効果的であることも発見した。ただしこれらの元素は
高温では酸化されやすく、また揮発しやすいため、多量
の添加は却って耐侵食性を悪化させ材料の寿命を短くす
る。このため後述する性能試験の結果から、上記単独あ
るいは複合添加量の上限を30wt%とした。
In order to extend the life of this refractory metal member, it is desirable that the above-mentioned film is gradually formed and that the film is always thinly adhered to the base material. To satisfy the demands of. Further, if one of W, Mo, Nb, Ta, and V, which is an element having an atomic radius larger than that of chromium and has heat resistance higher than that of chromium, alone or in combination of two or more of these metals, is added to chromium. I also found it to be effective. However, since these elements are easily oxidized and volatilized at high temperatures, the addition of a large amount rather deteriorates the erosion resistance and shortens the life of the material. Therefore, based on the results of the performance test described later, the upper limit of the single or composite addition is set to 30 wt%.

この結果、具体的な耐火金属部材の組成は、W,Mo,Nb,
Ta,Vの一種または二種以上を0〜30重量%を含み、残り
がクロム及び不可避不純物からなるクロム合金(第1の
合金組成)とすることができる。
As a result, the specific composition of the refractory metal member is W, Mo, Nb,
A chromium alloy (first alloy composition) containing one or two or more of Ta and V in an amount of 0 to 30% by weight, with the remainder comprising chromium and unavoidable impurities can be used.

さらにこの第1の合金組成の耐火金属部材に生成する
皮膜をさらに密着性の高いもの、即ち剥離しにくいもの
にするために、Zr,Hf,Y,Ce,Laの一種を単独で、あるい
は二種類以上を複合的に追加添加すればよいことを見出
した。なおこの追加添加は単独あるいは複合に関わらず
その効果に変化はなく、また後述の実検結果からその上
限を5wt%とした。
Further, in order to make the film formed on the refractory metal member of the first alloy composition more adherent, that is, hard to peel off, one of Zr, Hf, Y, Ce, and La may be used alone or in combination. It has been found that more than one kind may be added in combination. The effect of this additional addition was not changed irrespective of whether it was used alone or in combination, and the upper limit was set to 5 wt% based on the results of actual tests described later.

この結果耐火物金属部材のさらなる組成は、W,Mo,Nb,
Ta,Vの一種または二種以上を0〜30wt%含み、さらにZ
r,Hf,Y,Ce,Laのうち一種又は二種以上を0〜5wt%含
み、残りがクロム及び不可避不純物からなるクロム合金
(第2の合金組成)とした。
As a result, the further composition of the refractory metal member is W, Mo, Nb,
Contains 0 to 30 wt% of one or more of Ta and V, and Z
A chromium alloy (second alloy composition) containing 0 to 5 wt% of one or more of r, Hf, Y, Ce, and La, and the remainder comprising chromium and unavoidable impurities.

またここでいう耐熱合金は、上記のような高温で使用
中に自己生成型,自己修復機能型の酸化物皮膜を生成す
る機能を有するものであればよく、クロムそのものでも
充分な耐腐食・侵食性を持つものと言え、これは実験で
実証できた。このため上記耐火金属部材の組成は第1,第
2の合金組成の代わりにクロム単体としてもよい。
In addition, the heat-resistant alloy mentioned here is only required to have a function of forming an oxide film of a self-forming type and a self-healing function type during use at a high temperature as described above. This has been proved experimentally. Therefore, the composition of the refractory metal member may be chromium alone instead of the first and second alloy compositions.

そして本件発明者は、上述のような鋭意研究の結果、
このような金属材料を用いて炉壁や高温物質にの流路を
構成する、あるいは耐火物煉瓦の炉内に露出している露
出面を被覆してやれば、その腐食や侵食を阻止できるこ
とを想到し、本発明を成したものである。
And, as a result of the above-mentioned earnest research,
It has been conceived that corrosion or erosion can be prevented by forming a flow path to the furnace wall or high-temperature substance using such a metal material, or covering the exposed surface of the refractory brick exposed inside the furnace. The present invention has been accomplished.

〔作用〕[Action]

この発明においては、高温かつ腐食性の雰囲気あるい
は物質に直接接する耐火面部を耐火金属部材により構成
し、かつ上記耐火金属部材を、クロム単体あるいは上記
第1,第2の合金組成のクロム合金からなる構成としたも
ので、該耐火金属部材は高温の燃焼ガス雰囲気中で、剥
離,離散しにくい皮膜を自己生成して溶融スラグと直接
接することを回避し、しかも該皮膜に亀裂が発生した場
合にはこれを自己修復することとなり、これにより該耐
火金属部材自体が保護されることとなる。また耐火金属
部材により耐火物煉瓦の所定の側面を被覆し、その被覆
面を高温かつ腐食性雰囲気内に露出させて使用すること
により耐火物煉瓦はこの耐火金属部材により保護され、
腐食・侵食が抑制される。従ってこの耐火壁部材を炉壁
等に用いた場合には該溶融炉等の寿命を著しく向上する
ことができる。
In the present invention, the refractory surface portion directly in contact with a high-temperature and corrosive atmosphere or substance is constituted by a refractory metal member, and the refractory metal member is composed of chromium alone or a chromium alloy of the first and second alloy compositions. The refractory metal member avoids direct contact with the molten slag by self-generating a film that is difficult to peel and separate in a high-temperature combustion gas atmosphere, and furthermore, when a crack occurs in the film. Will self-repair, thereby protecting the refractory metal member itself. The refractory brick is protected by the refractory metal member by covering a predetermined side surface of the refractory brick with a refractory metal member and exposing the coated surface to a high-temperature and corrosive atmosphere for use.
Corrosion and erosion are suppressed. Therefore, when this refractory wall member is used for a furnace wall or the like, the life of the melting furnace or the like can be significantly improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)は本発明の一実施例による耐火部材の断
面構造を示す図であり、図において、1は溶融炉等の炉
壁に用いる耐火部材では、耐火物煉瓦2と、その一表面
に接合され、該表面を高温雰囲気から保護する耐火合金
板3とから構成されている。また耐火物煉瓦2と耐火合
金板3との接合は耐火合金板3の裏面に断面視台形の接
合用リブ3aを形成しておき、耐火物煉瓦2を上記耐火合
金板3の裏面に上記接合用リブ3aが煉瓦2内に埋め込ま
れるよう形成することにより行っている。
FIG. 1 (a) is a diagram showing a cross-sectional structure of a refractory member according to one embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a refractory brick 2 for a refractory member used for a furnace wall of a melting furnace or the like. And a refractory alloy plate 3 joined to the surface to protect the surface from a high-temperature atmosphere. For joining the refractory brick 2 and the refractory alloy plate 3, a joining rib 3 a having a trapezoidal cross section is formed on the back surface of the refractory alloy plate 3, and the refractory brick 2 is joined to the back surface of the refractory alloy plate 3. This is performed by forming the ribs 3a for use so as to be embedded in the bricks 2.

上記耐火物煉瓦2はAl2O3,SiO3,SiC,MgO,CaO,Cr2O3
どの混合物からなり、また上記耐火合金板3はW,Mo,Nb,
Ta,Vの一種またはこれら金属の二種以上を0〜30wt%を
含み、残りがクロム及び不可避不純物からなる第1合金
組成となっている。
The refractory brick 2 is made of a mixture of Al 2 O 3 , SiO 3 , SiC, MgO, CaO, Cr 2 O 3 and the like, and the refractory alloy plate 3 is made of W, Mo, Nb,
The first alloy composition contains 0 to 30% by weight of one or more of Ta and V or two or more of these metals, and the remainder is chromium and unavoidable impurities.

次に作用効果について説明する。 Next, the operation and effect will be described.

このように本実施例では、耐火物煉瓦2の一表面を耐
火合金板3で被覆し、該被覆面を高温かつ腐食性雰囲気
内に露出させて使用するようにしたので、該耐火物煉瓦
2を腐食、侵食から保護することができる。
As described above, in the present embodiment, one surface of the refractory brick 2 is coated with the refractory alloy plate 3 and the coated surface is exposed in a high-temperature and corrosive atmosphere for use. Can be protected from corrosion and erosion.

また上記耐火合金板2の組成をW,Mo,Nb,Ta,Vの一種ま
たはこれら金属の二種以上を0〜30wt%を含み、残りが
クロム及び不可避不純物からなる第1合金組成としたの
で、上記耐火合金板3の表面に、剥離,離散しにくい皮
膜を高温状態で自己生成して溶融スラグと直接接するこ
とを回避し、しかも該皮膜に亀裂が発生してもこれを自
己修復することとなる。これによりこの耐火合金板3自
体を保護することができる。この結果耐食性、耐侵食性
に優れた炉壁部材を得ることができる。
In addition, the composition of the refractory alloy plate 2 is one of W, Mo, Nb, Ta, V, or two or more of these metals, which is a first alloy composition containing 0 to 30% by weight, with the balance being chromium and unavoidable impurities. A self-generated film on the surface of the refractory alloy plate 3 that is difficult to peel and separate at high temperature to avoid direct contact with the molten slag, and to self-repair even if a crack occurs in the film. Becomes Thereby, the refractory alloy plate 3 itself can be protected. As a result, a furnace wall member having excellent corrosion resistance and erosion resistance can be obtained.

次に本発明の効果の根拠となる上記クロム及びクロム
基合金の耐侵食性及び耐腐食性について実機プラントに
より試験した結果を別紙の表と第2図のグラフとを用い
て説明する。
Next, the results of tests on the erosion resistance and corrosion resistance of the chromium and the chromium-based alloy, which are the basis of the effect of the present invention, using an actual plant will be described with reference to the table on the separate sheet and the graph in FIG.

試験には、表に示す組成のクロム基合金の試験片(試
料No.1〜38)と、この種の耐火物で最も耐食性に優れて
いるといわれているマグネシア・クロミア煉瓦(試料N
o.39)を用いた。そして試験方法は、これらの試験片を
真空溶解し、鋳塊から切り出した試験片を、下記の組成
範囲からなる溶融状態の合成スラグを連続的に供給する
流動床タイプの加熱炉で温度1500℃で200時間溶融スラ
グ中で浸漬試験を実施するというものである。また耐腐
食性,耐侵食性の評価は、試験後の試験片の肉厚少量
(片面)を測定して行った。
The test consisted of a chromium-based alloy specimen (sample Nos. 1 to 38) with the composition shown in the table and a magnesia-chromia brick (sample N), which is said to be the most corrosion resistant of this type of refractory.
o.39) was used. The test method is to melt these test pieces in vacuum and cut the test pieces from the ingot into a fluidized bed type heating furnace that continuously supplies a molten synthetic slag having the following composition range at a temperature of 1500 ° C. For 200 hours in a molten slag. The corrosion resistance and erosion resistance were evaluated by measuring a small thickness (one side) of the test piece after the test.

スラグ組成;SiO2=10〜40%,Al2O3=5〜20% Fe2O3=0〜20%,CaO=10〜40% TiO2=0.2〜3%,P2O5=3〜25% MgO=1〜7%,Na2O=0.3〜5% K2O=0.2〜3% S=0.3〜5% V2O5=0.2〜3% 第2図は横軸にクロム以外の金属(非クロム金属)の
含有率(重量%)を、縦軸(対数目盛)に肉厚減少量
(mm)を取り、上記各試料片の非クロム金属の含有率と
肉厚減少量との関係を示したものである。図中〜、
及び は上記第1、及び第2の合金組成の内で肉厚減少量が0.
5mmよりはるかに小さい優良なもの(発明合金)、 は第1の合金組成外で肉厚減少量が0.5〜10mmと大きい
もの(比較合金)、 は第2の合金組成外で肉厚減少量が0.5〜1.0mm程度とや
や大きいもの(比較合金)を示している。また、 はマグネシア・クロミア(対比材)を示している。
Slag composition; SiO 2 = 10~40%, Al 2 O 3 = 5~20% Fe 2 O 3 = 0~20%, CaO = 10~40% TiO 2 = 0.2~3%, P 2 O 5 = 3 ~25% MgO = 1~7%, except chromium Na 2 O = 0.3~5% K 2 O = 0.2~3% S = 0.3~5% V 2 O 5 = 0.2~3% Figure 2 the horizontal axis The metal (non-chromium metal) content (% by weight) is plotted on the vertical axis (logarithmic scale), and the thickness reduction (mm) is plotted on the vertical axis. This shows the relationship. ~
as well as Means that the wall thickness reduction amount of the first and second alloy compositions is 0.
Excellent product (invention alloy) much smaller than 5mm, Is a material having a large thickness reduction of 0.5 to 10 mm outside the first alloy composition (comparative alloy), Indicates a material (comparative alloy) having a slightly large thickness reduction of about 0.5 to 1.0 mm outside the second alloy composition. Also, Indicates magnesia chromia (comparative material).

表中の各欄は、それぞれ左から順に、試験片の試料N
o,第2図のグラフ上での対応点,クロム含有率(重量
%),非クロム添加金属の含有率(重量%),追加添加
金属の含有率(重量%),試験後の試料片面の肉厚減少
量(mm)を示している。
Each column in the table indicates the sample N of the test piece in order from the left.
o, corresponding points on the graph of Fig. 2, chromium content (% by weight), non-chromium-added metal content (% by weight), additional added metal content (% by weight), The thickness reduction (mm) is shown.

この表から分かるように、クロム合金あるいはクロム
単体ではマグネシア・クロミアに比べて肉厚減少量が桁
違いに小さくなっており、特に第1及び第2合金組成、
つまりクロム合金中の非クロム金属の含有量が30%以下
であれば、肉厚減少量が0.3mm以下となっていることが
わかる。
As can be seen from this table, the thickness reduction of the chromium alloy or chromium alone is orders of magnitude smaller than that of magnesia / chromia, and especially the first and second alloy compositions,
That is, when the content of the non-chromium metal in the chromium alloy is 30% or less, the thickness reduction amount is 0.3 mm or less.

また第2合金の方が第1合金より肉厚減少量が少な
く、耐腐食性・耐侵食性に優れていることが分かる。
Also, it can be seen that the second alloy has a smaller amount of thickness reduction than the first alloy, and is superior in corrosion resistance and erosion resistance.

また上記実験結果の優良合金(試料No.1)からも分
かるように、クロム単体でも充分な耐腐食性及び耐侵食
性を持っているため、上記耐熱合金板3の組成はクロム
合金組成ではなくクロム単体としてもよい。
Further, as can be seen from the superior alloy (sample No. 1) of the above experimental results, since chromium alone has sufficient corrosion resistance and erosion resistance, the composition of the heat-resistant alloy plate 3 is not a chromium alloy composition, It may be chromium alone.

また、本発明合金は耐火物に代って高性能,長寿命の
金属耐熱部材として使用することができ、この場合鋳造
のままの状態で利用することが経済的にも好ましいが、
一部長尺寸法の部材については、従来一般的に採用され
ているカプセル材,シース材とともに通常の圧延,ある
いはプレス鍛造などによって製造し提供することも可能
である。
Further, the alloy of the present invention can be used as a high-performance, long-life metal heat-resistant member in place of a refractory. In this case, it is economically preferable to use the alloy as cast,
Some long-sized members can be manufactured and provided by ordinary rolling or press forging together with capsule materials and sheath materials generally used conventionally.

以下に、本実施例の耐火壁部材の具体的な用途につい
て説明する。
Hereinafter, specific applications of the fire-resistant wall member of the present embodiment will be described.

第3図はこの耐火壁部材を用いた産業廃棄物用溶融炉
の構造を示す断面図である。図において、5は垂直縦型
の溶融炉で、燃焼室6で形成された円筒状の炉本体7の
上端部に燃料流入部8をフランジ接続し、下端部にスラ
グ収容部9を接続するとともに、上記炉本体7の下部に
排ガス流出部7aを形成して構成されている。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a melting furnace for industrial waste using the fire-resistant wall member. In the drawing, reference numeral 5 denotes a vertical vertical melting furnace, in which a fuel inflow portion 8 is flange-connected to an upper end portion of a cylindrical furnace body 7 formed by a combustion chamber 6, and a slag housing portion 9 is connected to a lower end portion. An exhaust gas outflow portion 7a is formed at a lower portion of the furnace body 7.

ここで、8aは上記燃料流入部8に形成されたバーナタ
イル、10は該流入部8に装着された助燃バーナであり、
この助燃バーナ10には固気二相流供給管11及び燃料供給
管12aが接続されている。また13は固気二層流供給管11
に接続されたT字管型のエジェクタで、灰供給装置から
の灰供給管14と燃焼空気供給管15とが接続されている。
さらに9a,9b及び9cはそれぞれ上記スラグ吸収部9のス
ラグポット,出滓口及び内壁であり、7bは炉殻を構成す
る鉄皮、16は該鉄皮7の最外周に形成された冷却ジャケ
ット、16a,16bはそれぞれ該ジャケット16の冷却水流入
口,及び流出口、17は上記鉄皮7bの内側に形成された炉
壁である。
Here, 8a is a burner tile formed in the fuel inflow section 8, 10 is an auxiliary burner mounted in the inflow section 8,
A solid-gas two-phase flow supply pipe 11 and a fuel supply pipe 12a are connected to the auxiliary burner 10. 13 is a solid-gas two-layer flow supply pipe 11
The ash supply pipe 14 from the ash supply device and the combustion air supply pipe 15 are connected by a T-tube type ejector connected to the ash supply device.
Reference numerals 9a, 9b and 9c denote a slag pot, a slag port and an inner wall of the slag absorbing portion 9, respectively. 7b is an iron shell constituting a furnace shell, and 16 is a cooling jacket formed on the outermost periphery of the iron shell 7. , 16a, 16b are cooling water inlets and outlets of the jacket 16, respectively, and 17 is a furnace wall formed inside the steel shell 7b.

ここでは、高温かつ腐食性雰囲気に曝される溶融炉5
の内壁全体,つまり炉壁17及びスラグ吸収部9の内壁9c
は、本実施例の耐火壁部材1を内張りして構成されてい
る。なお、耐火壁部材1で構成するのは炉内壁全体では
なく、特に溶融スラグと直接接触する部分,例えばスラ
グ吸収部内壁9cのスラグポット9a,出滓口9bのみとして
もよい。
Here, a melting furnace 5 exposed to a high-temperature and corrosive atmosphere is used.
Of the furnace wall 17 and the inner wall 9c of the slag absorber 9
Is constructed by lining the fire-resistant wall member 1 of this embodiment. The refractory wall member 1 does not constitute the entire inner wall of the furnace, but may include, in particular, only a portion in direct contact with the molten slag, for example, only the slag pot 9a and the slag port 9b of the inner wall 9c of the slag absorbing section.

このような溶融炉では、コークス炉ガス及び所定温度
に予熱された燃焼空気を助燃バーナ10から溶融炉5内に
吹き込んで燃焼させ、この炉壁17が灰の溶融温度より50
〜100℃高くなるように保持する。例えば石灰灰の場合
は1550℃,下水汚泥焼却灰の場合は1400℃に保持する。
この状態で、灰供給管(図示せず)よりエジェクタ13へ
所定量づつ気流輸送すると、上記灰は、エジェクタ13内
で燃焼空気に均一に混入され、この燃焼空気と灰とが混
合された固気二相流は、バーナ10の旋回羽根によって強
い旋回流が与えられて燃焼室6内に均一に噴射される。
これにより上記灰は螺旋を描き、かつ遠心力により炉壁
17に衝突しながら急速燃焼されることとなり、しかる後
溶融スラグ化してスラグポット9a内に落下し、出滓口9b
から排出される。一方排ガスは、流出通路7aを通って、
図示していない熱交換器,集塵装置等を介して外部に放
出される。
In such a melting furnace, coke oven gas and combustion air preheated to a predetermined temperature are blown from the auxiliary burner 10 into the melting furnace 5 and burned.
Hold at ~ 100 ° C higher. For example, keep it at 1550 ° C for lime ash and 1400 ° C for sewage sludge incineration ash.
In this state, when a predetermined amount of air is transported from the ash supply pipe (not shown) to the ejector 13, the ash is uniformly mixed into the combustion air in the ejector 13, and the combustion air and the ash are mixed. The two-phase gas flow is given a strong swirling flow by the swirling blades of the burner 10 and is uniformly injected into the combustion chamber 6.
As a result, the ash draws a spiral and the centrifugal force causes
It is rapidly burned while colliding with 17, and then is turned into molten slag and falls into the slag pot 9a, and the slag port 9b
Is discharged from On the other hand, the exhaust gas passes through the outflow passage 7a,
It is discharged to the outside via a heat exchanger, a dust collector, etc., not shown.

ここで上記灰を溶融処理する場合、この灰の中にさま
ざまな物質が含まれていることから、従来装置ではこれ
らの物質が炉壁と反応して侵食し易く、その部分の寿命
が短いという問題があった。これに対して、この例で
は、溶融炉5の炉壁17を耐火壁部材1で構成したので、
その耐熱合金板3が高温の燃焼ガス雰囲気中で、剥離,
離散しにくい皮膜を自己生成して溶融スラグと直接接す
ることを回避し、しかも該皮膜に亀裂が発生してもこれ
を自己修復することとなる。
Here, when melting the ash, since various substances are contained in the ash, in the conventional apparatus, these substances easily react with the furnace wall and erode, and the life of the part is short. There was a problem. On the other hand, in this example, since the furnace wall 17 of the melting furnace 5 is configured by the refractory wall member 1,
The heat-resistant alloy plate 3 is peeled off in a high-temperature combustion gas atmosphere.
This prevents self-generation of a coating that is difficult to be separated and prevents direct contact with the molten slag, and even if a crack occurs in the coating, the coating is self-repaired.

このため該耐熱合金板3自体は上記皮膜により腐食あ
るいは侵食から保護され、また耐火物煉瓦2はこの耐熱
合金板3により保護されることとなり、炉壁の寿命を大
幅に延長できる。その結果、補修頻度を削減できるか
ら、運転コスト,設備費を低減できる。
Therefore, the heat-resistant alloy plate 3 itself is protected from corrosion or erosion by the film, and the refractory brick 2 is protected by the heat-resistant alloy plate 3, so that the life of the furnace wall can be greatly extended. As a result, the frequency of repair can be reduced, so that operating costs and equipment costs can be reduced.

なお上記実施例では、炉壁を構成する耐火物として耐
火物煉瓦と耐火合金板とを組合わせたものを示したが、
耐火物は耐火合金板のみから構成してもよい。
Note that, in the above embodiment, a combination of a refractory brick and a refractory alloy plate was shown as a refractory constituting a furnace wall.
The refractory may be composed only of the refractory alloy plate.

またこの例では、本発明の耐火部材を旋回流式溶融炉
に用いた場合について説明したが、耐火壁部材の用途は
この溶融炉に限るものではない。また本発明の耐火部材
は炉壁だけでなく、桶など高温物質の流路にも適用でき
る。
Further, in this example, the case where the refractory member of the present invention is used in a swirling flow type melting furnace has been described, but the application of the refractory wall member is not limited to this melting furnace. Further, the refractory member of the present invention can be applied not only to a furnace wall but also to a flow path of a high-temperature substance such as a tub.

また、上記実施例では、耐火合金板3の接合用リブ3a
を断面視台形形状としているが、これは第1図(b)に
示すように断面視長方形形状として、該リブ3aの一部に
ズレ防止用の穴3bを形成するようにしてもよい。さらに
耐火金属板3と耐火物煉瓦2との結合構造は上記実施例
の構造以外に各種の変形例が考えられ、例えば上記金属
板に係止片を設け、これを耐火物煉瓦に係止したり、あ
るいは接着材を用いて接着することも可能である。
In the above embodiment, the joining rib 3a of the refractory alloy plate 3 is used.
Is formed in a trapezoidal shape in cross section, but may be formed in a rectangular shape in cross section as shown in FIG. 1 (b), and a hole 3b for preventing displacement is formed in a part of the rib 3a. In addition, the connection structure between the refractory metal plate 3 and the refractory brick 2 may be variously modified in addition to the structure of the above-described embodiment. For example, a locking piece is provided on the metal plate, and this is locked to the refractory brick. Alternatively, it is also possible to bond using an adhesive.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明に係る耐火部材によれば、高温
かつ腐食性の雰囲気あるいは物質に直接接する耐火面部
を耐火金属部材により構成し、かつ上記耐火金属部材の
組成をクロム単体あるいはクロム中にW,Mo,Nb,Ta,Vのう
ち一種類又は二種類以上を重量比30%以下の含有率で含
むクロム合金としたので、該耐火金属部材の表面には、
高温の燃焼ガス雰囲気中で、剥離,離散しにくい皮膜が
生じ、これにより該耐火金属部材自体が保護される。ま
た耐火金属部材により耐火物煉瓦の所定の側面を被覆
し、その被覆面を高温かつ腐食性雰囲気内に露出させて
使用することにより、耐火物煉瓦をこの耐火金属部材に
より保護して腐食・侵食を抑制することができる。従っ
てこの耐火壁部材を炉壁等に用いた場合には該溶融炉等
の寿命を著しく向上することができる効果がある。
As described above, according to the refractory member according to the present invention, the refractory surface portion that is in direct contact with a high-temperature and corrosive atmosphere or substance is constituted by a refractory metal member, and the composition of the refractory metal member is chromium alone or W in chromium. , Mo, Nb, Ta, V one or more of the chromium alloy containing at least 30% by weight of the content of the chromium alloy, the surface of the refractory metal member,
In a high-temperature combustion gas atmosphere, a film that does not easily peel off or separate occurs, thereby protecting the refractory metal member itself. In addition, the refractory brick is coated with a predetermined side surface by using a refractory metal member, and the coated surface is exposed to a high-temperature and corrosive atmosphere to be used, so that the refractory brick is protected by the refractory metal member for corrosion and erosion. Can be suppressed. Therefore, when this refractory wall member is used for a furnace wall or the like, there is an effect that the life of the melting furnace or the like can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例による耐火部材の構成
を示す斜視図、第1図(b)は上記実施例において耐火
合金板と耐火物煉瓦との接合構造の変形したものを示す
斜視図、第2図は本発明の効果の根拠となる実験結果を
グラフで示す図、第3図は本発明の耐火部材をその炉壁
部材として使用した産業廃棄物用溶融炉の断面構成図で
ある。 図において、1は耐火部材、2は耐火物煉瓦、3は耐火
合金板(耐火金属部材)である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 (a) is a perspective view showing a configuration of a refractory member according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) shows a modified structure of a joint structure between a refractory alloy plate and a refractory brick in the above embodiment. FIG. 2 is a graph showing experimental results which are the basis of the effect of the present invention, and FIG. 3 is a sectional configuration of a melting furnace for industrial waste using the refractory member of the present invention as a furnace wall member. FIG. In the figure, 1 is a refractory member, 2 is a refractory brick, and 3 is a refractory alloy plate (refractory metal member). In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】高温物質に対する壁面を構成する耐火部材
において、高温かつ腐食性の雰囲気あるいは物質に直接
接する耐火面部を耐火金属部材により構成し、かつ該耐
火金属部材の組成を、クロム単体からなる組成、あるい
はクロム中にW,Mo,Nb,Ta,Vのうち一種類または二種類以
上を重量比30%以下の含有率で含むクロム合金からなる
組成としたことを特徴とする耐火部材。
In a refractory member constituting a wall surface against a high-temperature substance, a refractory surface portion directly in contact with a high-temperature and corrosive atmosphere or a substance is composed of a refractory metal member, and the composition of the refractory metal member is made of chromium alone. A refractory member having a composition or a chromium alloy containing one or more of W, Mo, Nb, Ta, and V in chromium at a weight ratio of 30% or less.
【請求項2】上記クロム合金が、0.05〜5重量%のZr,H
f,Y,Ce,Laのうち一種又は二種以上含有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の耐火部材。
2. The method according to claim 1, wherein the chromium alloy contains 0.05 to 5% by weight of Zr, H.
The refractory member according to claim 1, wherein one or more of f, Y, Ce, and La are contained.
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