JP2000348851A - 高耐食性セラミックス発熱体 - Google Patents
高耐食性セラミックス発熱体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】加熱溶融処理装置において、酸化消耗，溶融ス
ラグ流動による消耗が少ない長寿命で、信頼性の高い溶
融物出滓口用セラミックス発熱体を提供する。 【解決手段】固体及び粉体を供給する入口とこれらの溶
融物を出滓する出口を有する溶融処理装置において、出
滓口が少なくともＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を含む希土類酸化
物，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 粉末のうちの１種以上
と、更に導電物質としてＭｏＳｉ2 粉末、或いはＺｒＢ
2 粉末の１種以上とからなり、該導電物質粉末の含有量
を５〜４０vol％ としたセラミックス発熱体で形成す
る。 【効果】本発明に係わるセラミックス発熱体を用いた加
熱溶融処理装置の溶融物出滓口は、酸化消耗，溶融スラ
グ流動による消耗が少なく長寿命で、信頼性が高い。こ
のため、加熱溶融物の処理量の安定化、処理装置の長寿
命化を図ることができ、生産性に優れるため工業上顕著
な効果がある。
ラグ流動による消耗が少ない長寿命で、信頼性の高い溶
融物出滓口用セラミックス発熱体を提供する。 【解決手段】固体及び粉体を供給する入口とこれらの溶
融物を出滓する出口を有する溶融処理装置において、出
滓口が少なくともＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を含む希土類酸化
物，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 粉末のうちの１種以上
と、更に導電物質としてＭｏＳｉ2 粉末、或いはＺｒＢ
2 粉末の１種以上とからなり、該導電物質粉末の含有量
を５〜４０vol％ としたセラミックス発熱体で形成す
る。 【効果】本発明に係わるセラミックス発熱体を用いた加
熱溶融処理装置の溶融物出滓口は、酸化消耗，溶融スラ
グ流動による消耗が少なく長寿命で、信頼性が高い。こ
のため、加熱溶融物の処理量の安定化、処理装置の長寿
命化を図ることができ、生産性に優れるため工業上顕著
な効果がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス発熱
体に関し、特に都市ゴミ，下水汚泥、その他の廃棄物を
焼却することにより発生する焼却灰を減容無害化するた
めの加熱溶融処理装置の溶融物出滓口等に好適な、様々
な環境下での高耐食性と導電性とを兼ね備えた高耐食性
セラミックス発熱体に係わる。
体に関し、特に都市ゴミ，下水汚泥、その他の廃棄物を
焼却することにより発生する焼却灰を減容無害化するた
めの加熱溶融処理装置の溶融物出滓口等に好適な、様々
な環境下での高耐食性と導電性とを兼ね備えた高耐食性
セラミックス発熱体に係わる。
【０００２】
【従来の技術】下水処理で発生する汚泥，家庭から排出
されるゴミ等の廃棄物はほとんどが焼却により処理さ
れ、焼却で発生する焼却灰は埋め立て等によって処分さ
れる。しかし、埋め立て処理場には限界があり、更なる
灰の減容を図る必要がある。また、埋め立てた灰からの
有害物質の溶出及び未燃焼物質等による環境再汚染等の
発生が懸念され、無害化処理が望まれている。灰の減容
無害化には溶融スラグ化があり、その方式にはいくつか
の方式がある。電磁誘導式加熱溶融は小型，高効率で有
用である。この方式は、加熱溶融炉の外周部に設置され
たコイル内に高周波電圧を印加することにより、加熱溶
融炉内に置かれた黒鉛，コークス等の炭素を主体とする
発熱体に渦電流を生じさせて、焼却灰を加熱溶融する方
法である。溶融炉内は通常、酸素不足状態であればスラ
グとの反応性も低いので炭素発熱体はあまり損傷しない
が、灰スラグ出滓口部材に黒鉛材料を使用すると、１３
００℃に発熱したスラグ出滓口部材が大気に触れるので
この炭素部材が損傷する。特開平10−5985号には金属溶
湯の注湯ノズル開閉用ストッパについての記述がある。
されるゴミ等の廃棄物はほとんどが焼却により処理さ
れ、焼却で発生する焼却灰は埋め立て等によって処分さ
れる。しかし、埋め立て処理場には限界があり、更なる
灰の減容を図る必要がある。また、埋め立てた灰からの
有害物質の溶出及び未燃焼物質等による環境再汚染等の
発生が懸念され、無害化処理が望まれている。灰の減容
無害化には溶融スラグ化があり、その方式にはいくつか
の方式がある。電磁誘導式加熱溶融は小型，高効率で有
用である。この方式は、加熱溶融炉の外周部に設置され
たコイル内に高周波電圧を印加することにより、加熱溶
融炉内に置かれた黒鉛，コークス等の炭素を主体とする
発熱体に渦電流を生じさせて、焼却灰を加熱溶融する方
法である。溶融炉内は通常、酸素不足状態であればスラ
グとの反応性も低いので炭素発熱体はあまり損傷しない
が、灰スラグ出滓口部材に黒鉛材料を使用すると、１３
００℃に発熱したスラグ出滓口部材が大気に触れるので
この炭素部材が損傷する。特開平10−5985号には金属溶
湯の注湯ノズル開閉用ストッパについての記述がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】灰スラグ等の加熱溶融
物処理装置の出滓口部材には、高温耐酸化性，耐溶融ス
ラグ性，耐溶融鉄性、並びに適切な値の比抵抗が求めら
れる。この出滓口部材に黒鉛材料を使用すると、溶融ス
ラグ，溶融鉄、並びに比抵抗は望ましい特性を有する
が、１３００℃に発熱したスラグ出滓口部材は大気に触
れるので、この炭素部材の損傷が激しく使用できない。
また、特開平10−5985号に記載の注湯ノズル開閉用スト
ッパ材料はＳｉＣを６０〜８０％含有するため耐酸化性
に対しては優れているが、耐スラグ性，耐溶融鉄性に対
して極めて損傷が大きく使用できない。
物処理装置の出滓口部材には、高温耐酸化性，耐溶融ス
ラグ性，耐溶融鉄性、並びに適切な値の比抵抗が求めら
れる。この出滓口部材に黒鉛材料を使用すると、溶融ス
ラグ，溶融鉄、並びに比抵抗は望ましい特性を有する
が、１３００℃に発熱したスラグ出滓口部材は大気に触
れるので、この炭素部材の損傷が激しく使用できない。
また、特開平10−5985号に記載の注湯ノズル開閉用スト
ッパ材料はＳｉＣを６０〜８０％含有するため耐酸化性
に対しては優れているが、耐スラグ性，耐溶融鉄性に対
して極めて損傷が大きく使用できない。
【０００４】本発明の目的は、電磁誘導式加熱溶融装置
において加熱溶融物の処理量の安定化と、溶融物出滓口
部材、並びに加熱溶融処理装置の長寿命化を実現するの
に好適な、耐酸化性，耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性、並
びに適切な比抵抗といった特性を合わせ持つ信頼性，再
現性の高い高耐食性セラミックス発熱体を提供すること
にある。
において加熱溶融物の処理量の安定化と、溶融物出滓口
部材、並びに加熱溶融処理装置の長寿命化を実現するの
に好適な、耐酸化性，耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性、並
びに適切な比抵抗といった特性を合わせ持つ信頼性，再
現性の高い高耐食性セラミックス発熱体を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは種々検討し
た結果、原料粉末としてＡｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を
含む希土類酸化物，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 のうちの１種以上
と、更に導電物質としてＭｏＳｉ2 或いはＺｒＢ2 の１
種以上とからなるセラミックス発熱体において、導電物
質粉末を５〜４０vol％ 含有させ、室温における比抵抗
が２００μΩ・cm以上、５０００μΩ・cm未満とするこ
とによって、適切な電気抵抗率を持ち、高温耐酸化性，
耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性に優れた信頼性，再現性の
高い高耐食性セラミックス発熱体を得ることができるこ
とがわかり本発明に至った。
た結果、原料粉末としてＡｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を
含む希土類酸化物，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 のうちの１種以上
と、更に導電物質としてＭｏＳｉ2 或いはＺｒＢ2 の１
種以上とからなるセラミックス発熱体において、導電物
質粉末を５〜４０vol％ 含有させ、室温における比抵抗
が２００μΩ・cm以上、５０００μΩ・cm未満とするこ
とによって、適切な電気抵抗率を持ち、高温耐酸化性，
耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性に優れた信頼性，再現性の
高い高耐食性セラミックス発熱体を得ることができるこ
とがわかり本発明に至った。
【０００６】典型的な灰のスラグ組成は、ＳｉＯ2 ，Ｃ
ａＯ，Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、更に数％以下のＭｇＯ，
ＴｉＯ2 ，Ｎａ2Ｏ 等を含んだものである。加熱炉底部
には溶けた鉄も溜まる。このため、溶融物出滓口セラミ
ックス材料としては、１）酸性塩並びに塩基性塩の双方
のスラグに対する安定性、２）溶融鉄に対する耐食性、
３）出滓口部材は大気に触れるため耐酸化性、並びに
４）高周波加熱に適する比抵抗、が求められる。
ａＯ，Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、更に数％以下のＭｇＯ，
ＴｉＯ2 ，Ｎａ2Ｏ 等を含んだものである。加熱炉底部
には溶けた鉄も溜まる。このため、溶融物出滓口セラミ
ックス材料としては、１）酸性塩並びに塩基性塩の双方
のスラグに対する安定性、２）溶融鉄に対する耐食性、
３）出滓口部材は大気に触れるため耐酸化性、並びに
４）高周波加熱に適する比抵抗、が求められる。
【０００７】本発明者らが種々検討した結果、導電性物
質単独としては、耐酸化性と耐溶融鉄性の双方に優れた
材料は見いだせなかった。例えば、導電物質として知ら
れているＺｒＢ2 は、１０μΩcm程度の高い導電性を有
し耐スラグ性，耐溶融鉄性には優れるが、耐酸化性に乏
しい。一方、ＭｏＳｉ2 の比抵抗は２０μΩcm程度で、
耐酸化性は優れるが、耐溶融鉄性は劣るといった欠点が
ある。しかしながら、比抵抗をコントロールするために
用いるマトリックスを選ぶことにより、更にはＭｏＳｉ
2 とＺｒＢ2 粉末の混合粉末を用いることによって、出
滓口部材に要求される諸特性を満足できることが分かり
本発明に至った。すなわち、導電性物質であるＭｏＳｉ
2 、或いはＺｒＢ2 粉末の１種以上と、マトリックスと
してＡｌ2Ｏ3単独、或いはＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を含む希土
類酸化物、Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 のうちの１種以
上とを混合することによって、適切な比抵抗値を有し、
かつ耐スラグ性，耐溶融鉄性或いは耐酸化性といった欠
点を克服できる。
質単独としては、耐酸化性と耐溶融鉄性の双方に優れた
材料は見いだせなかった。例えば、導電物質として知ら
れているＺｒＢ2 は、１０μΩcm程度の高い導電性を有
し耐スラグ性，耐溶融鉄性には優れるが、耐酸化性に乏
しい。一方、ＭｏＳｉ2 の比抵抗は２０μΩcm程度で、
耐酸化性は優れるが、耐溶融鉄性は劣るといった欠点が
ある。しかしながら、比抵抗をコントロールするために
用いるマトリックスを選ぶことにより、更にはＭｏＳｉ
2 とＺｒＢ2 粉末の混合粉末を用いることによって、出
滓口部材に要求される諸特性を満足できることが分かり
本発明に至った。すなわち、導電性物質であるＭｏＳｉ
2 、或いはＺｒＢ2 粉末の１種以上と、マトリックスと
してＡｌ2Ｏ3単独、或いはＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を含む希土
類酸化物、Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 のうちの１種以
上とを混合することによって、適切な比抵抗値を有し、
かつ耐スラグ性，耐溶融鉄性或いは耐酸化性といった欠
点を克服できる。
【０００８】Ａｌ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3系、或いはＡｌ2Ｏ3−Ｃ
ｒ2Ｏ3系マトリックスでは、Al2O3を主成分としてＹ2Ｏ
3及び／又はＣｒ2Ｏ3を０〜４０ｗｔ％含有させたもの
が良い。４０ｗｔ％を超えると耐酸化性が悪くなる。Ａ
ｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系マトリックスでは、スピネル（Ａｌ2
Ｏ3・ＭｇＯ）組成をはさんでＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯがモル
比で１００／０〜３０／７０が良い。Ａｌ2Ｏ3が３０mo
l％ 未満であると、セラミックス焼結体に占めるＭｇＯ
の量が大きくなりすぎ耐スラグ性が悪くなる。
ｒ2Ｏ3系マトリックスでは、Al2O3を主成分としてＹ2Ｏ
3及び／又はＣｒ2Ｏ3を０〜４０ｗｔ％含有させたもの
が良い。４０ｗｔ％を超えると耐酸化性が悪くなる。Ａ
ｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系マトリックスでは、スピネル（Ａｌ2
Ｏ3・ＭｇＯ）組成をはさんでＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯがモル
比で１００／０〜３０／７０が良い。Ａｌ2Ｏ3が３０mo
l％ 未満であると、セラミックス焼結体に占めるＭｇＯ
の量が大きくなりすぎ耐スラグ性が悪くなる。
【０００９】Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2 系マトリックスでは、
ムライト組成をはさんでＡｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2がモル比で
１００／０〜２０／８０が優れている。Ａｌ2Ｏ3が２０
mol％未満であると、セラミックス焼結体に占めるＳｉ
Ｏ2 の量が大きくなりすぎ耐スラグ性が悪くなる。以上
はＡｌ2Ｏ3にＹ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 を単
独に添加した場合であるが、これら物質が複数種含まれ
ていても同様の効果がある。また、Ｙ2Ｏ3のかわりに希
土類酸化物を用いても同様の効果がある。
ムライト組成をはさんでＡｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2がモル比で
１００／０〜２０／８０が優れている。Ａｌ2Ｏ3が２０
mol％未満であると、セラミックス焼結体に占めるＳｉ
Ｏ2 の量が大きくなりすぎ耐スラグ性が悪くなる。以上
はＡｌ2Ｏ3にＹ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 を単
独に添加した場合であるが、これら物質が複数種含まれ
ていても同様の効果がある。また、Ｙ2Ｏ3のかわりに希
土類酸化物を用いても同様の効果がある。
【００１０】導電性物質であるＭｏＳｉ2 ，ＺｒＢ2 粉
末は、ＺｒＢ2 とＭｏＳｉ2 粉末の合計量が全体の５〜
４０vol％ となるようにし、更にＭｏＳｉ2 ／ＺｒＢ2
の割合は体積比で１００／０〜２／９８とすることが望
ましい。導電物質の総量を５〜４０vol％ に限定するの
は、５vol％ 未満では５０００μΩ・cmを超える比抵抗
となってしまい適当ではなく、また、４０vol％ を超え
ると比抵抗が２００μΩ・cm未満となるためである。Ｍ
ｏＳｉ2／ＺｒＢ2の割合を体積比で１００／０〜２／９
８とするのは、ＭｏＳｉ2 が１００％の場合には耐溶融
鉄性に対する欠点をマトリックス物質であるＡｌ2Ｏ3，
Ｙ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2の１種及び又は複
数種の作用によって改善できるが、ＺｒＢ2 が主体とな
る場合にはＺｒＢ2 のもつ耐酸化性に対する欠点は、Ｍ
ｏＳｉ2 が少なくとも２vol％含まれないと改善できな
いためである。
末は、ＺｒＢ2 とＭｏＳｉ2 粉末の合計量が全体の５〜
４０vol％ となるようにし、更にＭｏＳｉ2 ／ＺｒＢ2
の割合は体積比で１００／０〜２／９８とすることが望
ましい。導電物質の総量を５〜４０vol％ に限定するの
は、５vol％ 未満では５０００μΩ・cmを超える比抵抗
となってしまい適当ではなく、また、４０vol％ を超え
ると比抵抗が２００μΩ・cm未満となるためである。Ｍ
ｏＳｉ2／ＺｒＢ2の割合を体積比で１００／０〜２／９
８とするのは、ＭｏＳｉ2 が１００％の場合には耐溶融
鉄性に対する欠点をマトリックス物質であるＡｌ2Ｏ3，
Ｙ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2の１種及び又は複
数種の作用によって改善できるが、ＺｒＢ2 が主体とな
る場合にはＺｒＢ2 のもつ耐酸化性に対する欠点は、Ｍ
ｏＳｉ2 が少なくとも２vol％含まれないと改善できな
いためである。
【００１１】本発明の高耐食性セラミックス発熱体の製
造方法を、一例として（ＺｒＢ2 −ＭｏＳｉ2)−(Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2）系を例に説明する。Ａｌ2Ｏ3粉末とＳｉ
Ｏ2粉末の割合はモル比で１００／０〜２０／８０、ま
た導電性粉末であるＭoＳi2とＺｒＢ2 粉末は、Ａｌ2Ｏ
3粉末とＳｉＯ2 粉末を含めた全体の体積比で１００／
０〜２／９８となるように秤量する。典型的な組成とし
ては、Ａｌ2Ｏ3／SiO2＝２／１(モル／モル)，ＭｏＳｉ
2／ＺｒＢ2＝１００／２〜２／９８(vol／vol)である。
各原料粉末の純度は９９％以上で、粒径は５μｍ程度以
下が望ましい。これら粉末を均一に混合するために、ボ
ールミル，ライカイ機等を用いることができる。粉末の
乾燥には通常の乾燥固化法を用いることができるが、比
重差による粉末の分離を極力少なくするために必要に応
じてスプレードライヤー等を用いても良い。この乾燥し
た粉末を、所定の形状に成形後、１２００℃から１９０
０℃の温度範囲の真空中、或いは不活性ガス中で数時間
の熱処理を行う。熱処理温度が１２００℃以下であると
焼結が十分進まず、気孔の多い材料となってしまい、材
料の持つ本来の特性を得ることができない。一方、１９
００℃を超えると粒成長で著しく、機械的に脆くなって
しまう。焼結方法としては、通常の無加圧焼結法によっ
て製造できる。また、必要であればホットプレス焼結，
ＨＩＰ焼結，マイクロ波加熱焼結等を用いて、高密度な
焼結体を得ることもできる。
造方法を、一例として（ＺｒＢ2 −ＭｏＳｉ2)−(Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2）系を例に説明する。Ａｌ2Ｏ3粉末とＳｉ
Ｏ2粉末の割合はモル比で１００／０〜２０／８０、ま
た導電性粉末であるＭoＳi2とＺｒＢ2 粉末は、Ａｌ2Ｏ
3粉末とＳｉＯ2 粉末を含めた全体の体積比で１００／
０〜２／９８となるように秤量する。典型的な組成とし
ては、Ａｌ2Ｏ3／SiO2＝２／１(モル／モル)，ＭｏＳｉ
2／ＺｒＢ2＝１００／２〜２／９８(vol／vol)である。
各原料粉末の純度は９９％以上で、粒径は５μｍ程度以
下が望ましい。これら粉末を均一に混合するために、ボ
ールミル，ライカイ機等を用いることができる。粉末の
乾燥には通常の乾燥固化法を用いることができるが、比
重差による粉末の分離を極力少なくするために必要に応
じてスプレードライヤー等を用いても良い。この乾燥し
た粉末を、所定の形状に成形後、１２００℃から１９０
０℃の温度範囲の真空中、或いは不活性ガス中で数時間
の熱処理を行う。熱処理温度が１２００℃以下であると
焼結が十分進まず、気孔の多い材料となってしまい、材
料の持つ本来の特性を得ることができない。一方、１９
００℃を超えると粒成長で著しく、機械的に脆くなって
しまう。焼結方法としては、通常の無加圧焼結法によっ
て製造できる。また、必要であればホットプレス焼結，
ＨＩＰ焼結，マイクロ波加熱焼結等を用いて、高密度な
焼結体を得ることもできる。
【００１２】本発明により、導電性のある耐食性に優れ
たセラミックスが製造できるので、焼却灰を減容無害化
するための加熱溶融処理装置の溶融物出滓口等に好適な
高耐食性セラミックス発熱体として広く用いることがで
きる。
たセラミックスが製造できるので、焼却灰を減容無害化
するための加熱溶融処理装置の溶融物出滓口等に好適な
高耐食性セラミックス発熱体として広く用いることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
明する。
【００１４】（実施例１）原料粉末としては、ＺｒＢ
2(平均粒径３.０μｍ，純度９９.９％)，ＭｏＳｉ2（平
均粒径３μｍ，純度９９.９％）並びにＡｌ2Ｏ3（平均
粒径３.０μｍ，純度９９.９％），Ｙ2Ｏ3（平均粒径
３.０μｍ，純度９９.９％），Ｃｒ2Ｏ3(平均粒径３.０
μｍ，純度９９.９％），ＭｇＯ（平均粒径３.０μｍ，
純度９９.９％),ＳｉＯ2 （平均粒径３.０μｍ，純度９
９.９％）粉末を用いた。表１，表２，表３，表４，表
５，表６，表７，表８に示す試料番号１から４９の組成
が１００ｇになるように、各原料粉末を秤量した。これ
ら粉末を５００ccのポリエチレン製容器に移し、ＳｉＣ
製のφ１０mm，φ１５mmの粉砕用ボール各３０個，エタ
ノール３５ccと分散剤とともに、１２時間，ボールミル
混合した。混合したスラリーを金属バットに移し、１２
時間乾燥させた。乾燥粉末を３５メッシュのふるいを通
して整粒した。この粉末をφ６０の金型に充填し、１to
n／cm2の加圧力で成形した。この成形体を黒鉛ダイスに
セットして、１６００℃，１時間，真空中でホットプレ
ス焼結した。
2(平均粒径３.０μｍ，純度９９.９％)，ＭｏＳｉ2（平
均粒径３μｍ，純度９９.９％）並びにＡｌ2Ｏ3（平均
粒径３.０μｍ，純度９９.９％），Ｙ2Ｏ3（平均粒径
３.０μｍ，純度９９.９％），Ｃｒ2Ｏ3(平均粒径３.０
μｍ，純度９９.９％），ＭｇＯ（平均粒径３.０μｍ，
純度９９.９％),ＳｉＯ2 （平均粒径３.０μｍ，純度９
９.９％）粉末を用いた。表１，表２，表３，表４，表
５，表６，表７，表８に示す試料番号１から４９の組成
が１００ｇになるように、各原料粉末を秤量した。これ
ら粉末を５００ccのポリエチレン製容器に移し、ＳｉＣ
製のφ１０mm，φ１５mmの粉砕用ボール各３０個，エタ
ノール３５ccと分散剤とともに、１２時間，ボールミル
混合した。混合したスラリーを金属バットに移し、１２
時間乾燥させた。乾燥粉末を３５メッシュのふるいを通
して整粒した。この粉末をφ６０の金型に充填し、１to
n／cm2の加圧力で成形した。この成形体を黒鉛ダイスに
セットして、１６００℃，１時間，真空中でホットプレ
ス焼結した。
【００１５】得られた試料を厚さ５mm，幅５mmに機械加
工し、比抵抗，耐酸化性等の特性試験を行った。比抵抗
は４端子法で評価した。耐酸化性は１３００℃の大気中
で１２時間保持して重量増加を測定し、重量増加量を試
験前の表面積で除して数値化した。表１，表２，表３，
表４，表５，表６，表７，表８に、二重丸は＜２mg／cm
2、○は２〜１０mg／cm2、×は１０mg／cm2 以上として
記号で示した。耐スラグ性は１４００℃の灰溶融スラグ
中に２４時間浸積し、耐溶融鉄性は１５００℃の溶融Ｓ
ＵＳ中に３０分間保持して試験を行い、目視によって腐
食状態を評価した。全く変化が認められなかったものは
二重丸、わずかに腐食は認められるが実用に耐えうるも
のを○、腐食が激しく実用に耐えられないものを×とし
た。
工し、比抵抗，耐酸化性等の特性試験を行った。比抵抗
は４端子法で評価した。耐酸化性は１３００℃の大気中
で１２時間保持して重量増加を測定し、重量増加量を試
験前の表面積で除して数値化した。表１，表２，表３，
表４，表５，表６，表７，表８に、二重丸は＜２mg／cm
2、○は２〜１０mg／cm2、×は１０mg／cm2 以上として
記号で示した。耐スラグ性は１４００℃の灰溶融スラグ
中に２４時間浸積し、耐溶融鉄性は１５００℃の溶融Ｓ
ＵＳ中に３０分間保持して試験を行い、目視によって腐
食状態を評価した。全く変化が認められなかったものは
二重丸、わずかに腐食は認められるが実用に耐えうるも
のを○、腐食が激しく実用に耐えられないものを×とし
た。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】
【表６】
【００２２】
【表７】
【００２３】
【表８】
【００２４】表１，表２，表３，表４，表５，表６，表
７，表８の検討材のうち、導電性物質であるＭｏＳｉ2
とＺｒＢ2の体積比が１００／０〜２／９８であり、Ａ
ｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3粉末とが重量比で１００／０〜６０／４
０、或いはＡｌ2Ｏ3とＣｒ2Ｏ3とが重量比で１００／０
〜６０／４０、或いはＡｌ2Ｏ3とＭｇＯとがモル比で１
００／０〜３０／７０、或いはＡｌ2Ｏ3とSiO2とがモル
比で１００／０〜２０／８０で、室温における比抵抗が
２００μΩ・cm以上、５０００μΩ・cm未満である本発
明材は、比抵抗，耐酸化性，耐スラグ性，耐溶融ＳＵＳ
性に優れた高耐食性セラミックス発熱体となる。
７，表８の検討材のうち、導電性物質であるＭｏＳｉ2
とＺｒＢ2の体積比が１００／０〜２／９８であり、Ａ
ｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3粉末とが重量比で１００／０〜６０／４
０、或いはＡｌ2Ｏ3とＣｒ2Ｏ3とが重量比で１００／０
〜６０／４０、或いはＡｌ2Ｏ3とＭｇＯとがモル比で１
００／０〜３０／７０、或いはＡｌ2Ｏ3とSiO2とがモル
比で１００／０〜２０／８０で、室温における比抵抗が
２００μΩ・cm以上、５０００μΩ・cm未満である本発
明材は、比抵抗，耐酸化性，耐スラグ性，耐溶融ＳＵＳ
性に優れた高耐食性セラミックス発熱体となる。
【００２５】（実施例２）実施例１の試料番号１４で示
した組成の粉末を用いて、灰溶融炉用出滓口部材を作製
した。基本的な製造プロセスは実施例１で示した方法に
従った。全体の粉末量が２kgになるように原料粉末を秤
量，混合した。混合にはボールミルを用いて均一混合し
た後、得られたスラリーをスプレードライヤーを用いて
乾燥した。焼結による収縮を考慮して最終寸法より約１
２０％の大きさに成形し、１６００℃，１時間，真空中
で無加圧焼結によって、外径φ１２０，内径φ７０，高
さ５０mmのスラグ出滓口を作製した。比抵抗は１３２５
μΩ・cmであった。この出滓口を灰溶融炉の出滓口部に
取り付け、電磁誘導コイルに通電して炉内温度を１３０
０℃に昇温した。昇温後、灰を３０kg／ｈで定量供給し
た。定常運転になってから、出滓口部の温度を測定した
ところ１３１０℃であった。連続８０時間運転して、停
止後に出滓口の腐食状態を評価した。目視観察の結果、
試験前とほとんど変化が認められず、重量変化も１％未
満であった。更に５００時間の連続運転を行ったが、特
に問題は認められなかった。本発明品をスラグ出滓口と
して用いた加熱溶融装置は優れた耐久性を有することが
実証された。
した組成の粉末を用いて、灰溶融炉用出滓口部材を作製
した。基本的な製造プロセスは実施例１で示した方法に
従った。全体の粉末量が２kgになるように原料粉末を秤
量，混合した。混合にはボールミルを用いて均一混合し
た後、得られたスラリーをスプレードライヤーを用いて
乾燥した。焼結による収縮を考慮して最終寸法より約１
２０％の大きさに成形し、１６００℃，１時間，真空中
で無加圧焼結によって、外径φ１２０，内径φ７０，高
さ５０mmのスラグ出滓口を作製した。比抵抗は１３２５
μΩ・cmであった。この出滓口を灰溶融炉の出滓口部に
取り付け、電磁誘導コイルに通電して炉内温度を１３０
０℃に昇温した。昇温後、灰を３０kg／ｈで定量供給し
た。定常運転になってから、出滓口部の温度を測定した
ところ１３１０℃であった。連続８０時間運転して、停
止後に出滓口の腐食状態を評価した。目視観察の結果、
試験前とほとんど変化が認められず、重量変化も１％未
満であった。更に５００時間の連続運転を行ったが、特
に問題は認められなかった。本発明品をスラグ出滓口と
して用いた加熱溶融装置は優れた耐久性を有することが
実証された。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、本発明に係わる高耐食性
セラミックス発熱体は、電磁誘導加熱に最適な比抵抗を
有し、耐酸化性，耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性といった
諸特性に優れるので、焼却灰を減容無害化するための加
熱溶融処理装置の溶融物出滓口等の工業化に際して大き
な効果がある。
セラミックス発熱体は、電磁誘導加熱に最適な比抵抗を
有し、耐酸化性，耐溶融スラグ性，耐溶融鉄性といった
諸特性に優れるので、焼却灰を減容無害化するための加
熱溶融処理装置の溶融物出滓口等の工業化に際して大き
な効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｊ 1/08 Ｃ０４Ｂ 35/10 Ｚ Ｈ０５Ｂ 6/18 35/18 Ｚ (72)発明者 高山 真哉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 伊藤 修 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮本 知彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AB16 AB28 AC76 AD28 AD38 CD44 CD74 3K061 AA24 AB03 AC01 AC02 BA04 BA09 NB01 NB10 3K092 PP10 QA05 QB03 QB04 QB11 QB32 QB74 VV09 VV34 4G030 AA07 AA12 AA22 AA37 AA61 BA21 BA25 BA33 GA16 GA29
Claims (8)
- 【請求項１】焼結体原料がＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を含む希土
類酸化物、Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ，SiO2粉末のうちの１種以
上と、導電物質としてＭｏＳｉ2 粉末、或いはＺｒＢ2
粉末の１種以上とからなるセラミックス発熱体におい
て、導電物質粉末の含有量を５〜４０vol％ としたこと
を特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項２】請求項１の導電物質粉末のうちＭｏＳｉ2
とＺｒＢ2 とが体積比で１００／０〜２／９８であるこ
とを特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項３】請求項２の焼結体原料のうちＡｌ2Ｏ3とＹ
2Ｏ3粉末とが重量比で１００／０〜６０／４０であるこ
とを特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項４】請求項２の焼結体原料のうちＡｌ2Ｏ3とＣ
ｒ2Ｏ3とが重量比で１００／０〜６０／４０であること
を特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項５】請求項２の焼結体原料のうちＡｌ2Ｏ3とＭ
ｇＯとがモル比で１００／０〜３０／７０であることを
特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項６】請求項２の焼結体原料のうちＡｌ2Ｏ3とＳ
ｉＯ2 とがモル比で１００／０〜２０／８０であること
を特徴とする高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項７】室温における比抵抗が２００μΩ・cm以
上，５０００μΩ・cm未満であることを特徴とする請求
項１から６に記載の高耐食性セラミックス発熱体。 - 【請求項８】請求項１から７に記載の高耐食性セラミッ
クス発熱体を溶融物出滓口として用いることを特徴とす
る加熱溶融処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156039A JP2000348851A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 高耐食性セラミックス発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156039A JP2000348851A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 高耐食性セラミックス発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000348851A true JP2000348851A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15618992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11156039A Pending JP2000348851A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 高耐食性セラミックス発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000348851A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013224226A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-31 | Nippon Tungsten Co Ltd | 複合セラミックス及び半導体製造装置の構成部材 |
| JP2015075324A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 韓国水力原子力株式会社Ｋｏｒｅａｈｙｄｒｏ ＆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 溶融物の誘導加熱式排出装置及び方法 |
-
1999
- 1999-06-03 JP JP11156039A patent/JP2000348851A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013224226A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-31 | Nippon Tungsten Co Ltd | 複合セラミックス及び半導体製造装置の構成部材 |
| JP2015075324A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 韓国水力原子力株式会社Ｋｏｒｅａｈｙｄｒｏ ＆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 溶融物の誘導加熱式排出装置及び方法 |
| US9538584B2 (en) | 2013-10-04 | 2017-01-03 | Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. | Tapping device and method using induction heat for melt |
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