JP2003231909A

JP2003231909A - 転炉ｏｇ排ガスダクト並びに自溶性合金溶射方法及び溶射装置

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Publication number: JP2003231909A
Application number: JP2002032013A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kawabata; 輝夫川畑; Yuichi Ishimori; 裕一石森; Yoshiaki Azuma; 佳昭四阿
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-19
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP3834244B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐衝撃性、耐摩耗性、耐食性に優れた転炉Ｏ
Ｇ排ガスダクトを提供する。板状や円筒状の剛性の高く
ない構造物においても、フュージング処理後に構造物が
変形することのない自溶性合金溶射方法及び溶射装置を
提供する。【解決手段】内周面に自溶性合金溶射層２を有し、さ
らにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層３を
有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダクト。円
筒状又は板状の構造物表面に溶射した自溶性合金溶射層
のフュージング方法であって、構造物の溶射層側を加熱
するとともに、構造物の反溶射層側をも加熱することを
特徴とするフュージング方法およびフュージング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉ＯＧ排ガスダ
クトに関するものである。本発明はまた、自溶性合金溶
射方法及び溶射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼などの精錬に用いられる転炉は、溶融
金属に対して主に酸素ガスを供給し、溶融金属中の不純
物、特に炭素を燃焼除去する。一酸化炭素を中心とする
転炉排ガスを非燃焼で回収する設備として、ＯＧ排ガス
回収装置が用いられている。転炉から排出される排ガス
は、転炉炉口に接して配置されたＯＧ排ガスダクトによ
って集塵機に導かれ、集塵機においてダストを回収し、
その後燃料ガスとして再利用される。ＯＧ排ガスダクト
は、最下端の転炉炉口と接する部分にスカートが配置さ
れ、さらに下部フード・上部フードを経て集塵機に接続
する。

【０００３】転炉精錬中における排ガスの温度は１００
０℃以上となり、また転炉炉口を通じた輻射熱が存在す
るため、ＯＧ排ガスダクト、特にスカートや下部フード
にかかる熱負荷が大きいため、ＯＧ排ガスダクトは冷却
水が流通するパイプを集合した水冷パネルを形成してい
る。

【０００４】精錬中における転炉からの排ガスには酸化
鉄を主体とするダストが含まれるため、ＯＧ排ガスダク
トは排ガスの通過に伴ってダストにより摩耗し、長時間
の使用と共に水冷パネルの肉厚が減少する。また、精錬
中の転炉からの輻射熱及び高温の排ガスからの熱伝導に
より、水冷パネルにヒートクラックを生じさせる。さら
に、炉口に接するスカートにおいては、精錬中の溶鋼ス
プラッシュによって溶鋼が付着し、部分的に熱衝撃を受
けて損傷を生じる。

【０００５】従来、転炉ＯＧ排ガスダクトを構成する水
冷パネルの排ガス接触側の壁面には、特公平４−８００
８９号公報に示されるようなステンレス系合金を溶射肉
盛したり、あるいは特許第２５６５７２７号公報に示さ
れるような８００℃で酸化物を形成する成分の合金の溶
射被覆層を形成する方法が採用されていた。これら溶射
被覆層により、ＯＧ排ガスダクトの耐熱性、耐腐食性の
向上を図っていた。

【０００６】溶射法の１種として、自溶性合金溶射法が
知られている。Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系合金に代表され
るいわゆる自溶性合金（Ｂ、Ｓｉなどを含有し、溶融の
際にフラックス作用を有する合金）の溶射皮膜では、溶
射後に酸素−アセチレン炎などを用いてフュージング処
理（溶融処理）を行い、皮膜の緻密化を図ると共に、溶
射合金と素材との合金化によって金属結合化を図る手法
である。

【０００７】自溶性合金溶射皮膜は、皮膜の緻密性、耐
摩耗性、耐食性に優れるため、多くの機械部品または構
造体の表面の被覆に用いられている。特に、その密着性
が良好であることから、装置・設備の運転中に高温や熱
衝撃に晒され、かつ各種のダストにより摩耗を受ける部
分に用いられている。代表例としては、特開平２−１８
５９６１号公報、特開平２−２８２４６１号公報、特開
平１０−１６８５５４号公報にあるように、各種ボイラ
ー設備のボイラーチューブ表面への適用があげられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の転炉ＯＧ排ガス
ダクト、特にスカートや下部フードにおいては、耐摩耗
に優れた硬い皮膜の得られる高速ガス溶射（ＨＶＯＦ）
の適用が試みられたが、溶射皮膜と構造体との密着強度
が小さいことから、転炉の運転中に受ける排ガスの熱に
より構造体が運転の支障にならない範囲で変形する際に
剥離してしまい、構造体表面が露出し、激しく摩耗、腐
食してしまう問題があった。また、密着力の強い皮膜の
施工方法として各種金属の溶接肉盛や粉体プラズマ溶接
肉盛が考えられるが、皮膜施工時に構造体の一部の溶融
を伴う入熱があるため、施工時に熱変形を生じやすく、
製作精度が維持できない問題があった。本発明は、これ
ら問題点を解決した転炉ＯＧ排ガスダクトを提供するこ
とを第１の目的とする。

【０００９】従来の自溶性合金溶射法は、主に単独のパ
イプからなるボイラーチューブの表面に施工することに
用いられてきた。一方、板状の構造物あるいは円筒状の
構造物であって、自溶性合金溶射皮膜のフュージング処
理の際に部分加熱によって、構造物の一部に塑性ひずみ
を発生させるほどの不均一な温度分布にならざるを得な
い形状のものは、溶射後のフュージング処理を行った後
に構造物が変形してしまうという問題があり、工業的に
自溶性合金溶射方法を適用することができなかった。本
発明は、板状や円筒状の剛性の高くない大型の構造物に
おいても、フュージング処理後に構造物が変形すること
のない自溶性合金溶射方法及び溶射装置を提供すること
を第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】自溶性合金溶射後に行う
フュージング処理においては、溶射層側から構造物表面
をアセチレン−酸素炎などによって１０００℃を超える
温度に加熱し、溶射層と構造物素材との界面部分を溶解
して溶射合金と素材との合金層を形成する。この際、加
熱した構造物表面の温度が上昇し、温度上昇部分が局所
的に熱膨張するものの、ワークの厚み方向の温度に着目
すると、構造物の加熱部分より奥側については周囲の放
熱のため温度上昇代が少なく、熱膨張も少ないので、高
温に達した表面とそれ以外の部分との間に熱応力が発生
し、高温部分には圧縮応力がかかる。高温部分は耐力も
低下しているのでこの圧縮応力によって塑性変形が起こ
る。加熱源の移動によって高温部分の温度が低下する
と、塑性変形を起こした部分がそれ以外の部分よりも収
縮しようとする。その結果構造物には残留応力が発生
し、溶射層付近には引張応力が、溶射層より奥側には圧
縮応力が働くこととなる。

【００１１】ボイラーチューブのような小物であれば、
その全体を電気炉などの高温雰囲気内で均一加熱した上
でフュージング処理を行うことができ、熱応力を緩和す
ることができる。一方、自溶性合金溶射を行おうとする
構造物が板状や円筒状の構造物であって、フュージング
の際温度が不均一にならざるを得ない場合には、上記の
ような残留応力が発生することによって構造物が変形す
ることとなる。また、大型構造物であれば、フュージン
グ処理に際して構造物全体を高温雰囲気に加熱するため
には大型の加熱炉が必要となり、大幅なコスト増大とな
るので現実的ではない。これが、板状の構造物あるいは
円筒状の構造物であって、フュージングの際温度が不均
一にならざるを得ない大型の構造物の表面に自溶性合金
溶射を行おうとすると、溶射後のフュージング処理を行
った後に構造物が変形してしまう原因であった。

【００１２】板状又は円筒状の構造物が、多数のパイプ
を平行に配列して相互間を接合した構造物である場合に
は、構造物の厚さはほぼパイプの直径に相当し、構造物
の一方の面のみをフュージング処理において加熱した場
合、構造物を構成するパイプの中は空洞であるため熱は
反加熱側の面に伝わりにくく、反加熱側は低温に保たれ
るため熱応力は一層大きなものとなる。そのため、この
ような構造物においては特にフュージング処理による構
造物の変形が大きく、構造物にたわみが生じると共に円
筒形状の場合にはその円筒形の直径が縮小する。

【００１３】板状や円筒状の構造物の表面自溶性合金溶
射層にフュージング処理を施すに際し、溶射層側をフュ
ージングするために加熱すると同時に、反溶射層側をも
加熱すると、構造物の厚み全体が加熱されて均等に熱膨
張を起こし、熱応力の発生を大幅に抑制することがで
き、溶射層付近に発生していた圧縮塑性変形を防止する
ことができる。その結果、当該部分の温度低下後におい
ても残留応力は発生せず、構造物の変形も少なくするこ
とができる。

【００１４】スカートやフードなどの転炉ＯＧ排ガスダ
クトは、フュージング処理の際、温度が不均一にならざ
るを得ない大型の円筒状の構造物であり、さらに多数の
パイプを平行に配列して相互間を接合した構造物である
ため、従来の自溶性合金溶射法でダクト内面に溶射とフ
ュージングを行うとダクトが激しく変形する。そのた
め、これらダクトに自溶性合金溶射層を形成することが
できなかった。それに対し、フュージングに際して溶射
層側と反溶射層側とを共に加熱することにより、ダクト
を構成するパイプの厚み方向が均等に加熱され、フュー
ジング後のダクトの変形を防止することが可能になっ
た。

【００１５】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
ものであり、その要旨とするところは以下のとおりであ
る。

【００１６】（１）内周面に自溶性合金溶射層２を有
し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金
層３を有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダク
ト。（２）前記排ガスダクトは、スカート又はフードである
ことを特徴とする上記（１）に記載の転炉ＯＧ排ガスダ
クト。

【００１７】（３）円筒状又は板状の構造物表面に溶射
した自溶性合金溶射層のフュージング方法であって、構
造物の溶射層側を加熱するとともに、構造物の反溶射層
側をも加熱することを特徴とするフュージング方法。（４）前記構造物は多数のパイプを平行に配列して相互
間を接合した構造物であることを特徴とする上記（３）
に記載のフュージング方法。（５）前記溶射層側の加熱と反溶射層側の加熱は、構造
物の特定位置についてその両側を同時もしくは片側を先
行して加熱することを特徴とする上記（３）又は（４）
に記載のフュージング方法。（６）円筒状の構造物における前記加熱は、円筒形の軸
方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円筒形の円周方向
に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理すること
を特徴とする上記（３）乃至（５）のいずれかに記載の
フュージング方法。（７）板状の構造物は矩形形状であり、前記加熱は、矩
形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領域を矩形
の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージン
グ処理することを特徴とする上記（３）乃至（５）のい
ずれかに記載のフュージング方法。（８）構造物は転炉ＯＧ排ガスダクトであり、円筒形の
内周面に自溶性合金溶射層を有することを特徴とする上
記（３）乃至（６）のいずれかに記載のフュージング方
法。（９）前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート又はフー
ドであることを特徴とする上記（８）に記載のフュージ
ング方法。

【００１８】（１０）円筒状又は板状の構造物表面に溶
射した自溶性合金溶射層のフュージングを行うためのフ
ュージング装置であって、構造物１の溶射層側加熱装置
１１と反溶射層側加熱装置１２とを有し、両加熱装置は
相対して配置されることを特徴とするフュージング装
置。（１１）溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１
２とは円筒形構造物１ａの軸方向全長又は矩形構造物の
一方の辺方向全長を加熱することができ、両加熱装置又
は構造物は円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他
方の辺方向に移動可能であり、加熱領域を円筒形構造物
の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつ
構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする
上記（９）に記載のフュージング装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の転炉ＯＧ排ガスダ
クトのスカートを示す。図１（ｂ）に示すように、本発
明の転炉ＯＧ排ガスダクトは、内周面に自溶性合金溶射
層２を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材
との合金層３を有している。従来の全く溶射層を有しな
い転炉ＯＧ排ガスダクト、あるいは従来のフュージング
をしない溶射層を有する転炉ＯＧ排ガスダクトにおいて
は、溶射皮膜が剥離するため構造体の母材が露出し、転
炉の運転につれ母材が減肉して水漏れが発生し使用不能
となるという問題を有していた。それに対し、本発明の
自溶性合金溶射層を有する転炉ＯＧ排ガスダクトは、自
溶性合金皮膜が母材と強力に密着し、摩耗、腐食から母
材を保護するため、減肉を抑え長期にわたり使用が可能
となった。

【００２０】転炉ＯＧ排ガスダクトのうちでも、スカー
ト又はフードにおいて特に本発明の効果が顕著である。
スカートやフード、特に下部フードについては、転炉か
ら排出された直後の高温の排ガスが接触し、転炉炉口か
ら受ける輻射熱が大きく、転炉炉口からあふれ出る溶鋼
が接触するなど、特に熱的・機械的負荷が大きく、従来
は排ガスに含まれるダストによる摩耗やヒートクラック
などの損傷が激しかった。本発明の自溶性合金溶射層を
内周面に施すことにより、自溶性合金皮膜が母材と強力
に密着し、摩耗、腐食から母材を保護するため、減肉を
抑え長期にわたり使用が可能になった。

【００２１】本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトにおいて、
自溶性合金溶射層の厚さは１０〜１０００μｍとすると
好ましい。

【００２２】本発明に用いられる自溶性合金溶射におい
て、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系合金に代表されるいわゆる
自溶性合金が用いられる。自溶性合金とは、Ｂ、Ｓｉな
どを含有し、溶融の際にフラックス作用を有する合金を
いう。例えば、Ｃ：０．５％−Ｃｒ：１１％−Ｂ：２％
−Ｓｉ：３％のＮｉ基合金、Ｃ：０．７％−Ｃｒ：１６
％−Ｂ：３％−Ｓｉ：５％のＮｉ基合金などが用いられ
る。

【００２３】上記自溶性合金をフレーム溶射法によって
構造物表面に溶射した後、フュージング処理を行う。従
来のフュージング処理においては、自溶性合金溶射面側
を酸素−アセチレン炎などを用いて材料の融点まで加熱
し、自溶性合金層と構造物素材との界面に両者の合金層
を形成し、溶着皮膜を形成する。フュージングにより溶
射合金層と構造物素材とが溶着するので、機械的衝撃、
熱応力による剥離が生じることがなく、合金層を形成す
るために高い密着性を有する。また、自溶性合金層は硬
度が高く、共晶組織を形成し、この中に炭化物とクロム
ホウ化物が均一に存在し、高温においても皮膜硬度が低
下しにくい。そのため、高温においても優れた耐摩耗性
を示す。フュージングにより無気孔の皮膜を形成するの
で、耐食性にも優れている。

【００２４】本発明が対象とする構造物１は、円筒状の
構造物１ａ又は板状の構造物１ｂである。このような形
状の構造物の表面に自溶性合金溶射層を形成した上で従
来のフュージング処理を行うと構造物の変形が発生する
のに対し、本発明を適用することによって構造物の変形
を防止できる。

【００２５】本発明のフュージング方法を図２、図３に
基づいて説明する。図２は板状の構造物１ｂのフュージ
ング処理を行う場合、図３は円筒状の構造物１ａのフュ
ージング処理を行う場合である。構造物１の自溶性合金
溶射層側については従来と同様に溶射層側加熱装置１１
を用いて加熱処理を行うと同時に、構造物１の反溶射層
側をも反溶射層側加熱装置１２を用いて加熱する。図
２、３の場合、構造物１を矢印の移動方向１９に移動す
ることにより、加熱領域を順次移動している。溶射層側
と反溶射層側とを共に加熱することにより、フュージン
グ処理を行っている構造物の加熱領域について、構造物
の厚さ方向両側から加熱されて当該部分は厚さ方向に均
等に温度が上昇し、厚さ方向における熱応力を大幅に抑
制することができる。従来の溶射層側のみの加熱では温
度が上昇した溶射層側に圧縮の熱応力がかかって圧縮塑
性変形が発生していたのに対し、本発明では熱応力の発
生が非常に少なくなるので圧縮塑性変形が発生しないか
発生してもごく僅かである。そのため、フュージング加
熱領域が移動して当該領域の温度が低下した後において
も、残留応力の発生がごく僅かであって構造物の変形原
因とはならず、構造物は原形を保つことができる。

【００２６】本発明を適用する構造物としては、多数の
パイプを平行に配列して相互間を接合した構造物である
場合に特にその効果が大きい。ムクの固体により形成さ
れた構造物と比較し、パイプは中が空洞であるため、そ
の一方の側面のみを加熱した際に反対側の側面の温度上
昇が遅れ、特に熱応力の発生度合いが大きく、その結果
としてフュージング処理完了後に大きな残留応力が発生
することとなる。また、本発明を適用した場合には、パ
イプの両側面から加熱を行うことが可能になり、パイプ
の全周が均等に昇温するために熱応力の発生が低減し、
結果としてフュージング処理終了後の構造物の変形を防
止することができる。

【００２７】多数のパイプ４相互間を接合した構造とし
ては、図９（ａ）（ｂ）に示すように構造物の一方の端
においてフィン５を介して接合する方法、図９（ｃ）
（ｄ）に示すように構造物の中央部においてフィン５を
介して接合する構造などを採用することができる。

【００２８】フュージング処理に際しては、構造物表面
において一部の領域を加熱し、加熱領域を順次移動する
ことによって構造物の全域のフュージング処理を行う。
本発明で溶射層側と反溶射層側を共に加熱するに際し、
両側の加熱領域を常に一致させて同時に加熱しても良
い。加熱入熱量は、溶射層側と反溶射層側を同じ入熱量
にしても良いが、溶射層側はフュージング処理として必
要な入熱量を加え、反溶射層側については溶射層側より
少ない入熱量としても良い。さらに、溶射層側と反溶射
層側の一方の加熱を他方よりも先行させて行っても良
い。

【００２９】図４には本発明法と従来法のフュージング
処理における加熱パターンを示している。図４（ｃ）の
パターンＣは、溶射層側のみを加熱する従来法の加熱パ
ターンである。パターンＣの溶射層側加熱パターン２１
における加熱時間を１、加熱中の入熱量を１と規格化
し、加熱時間比、入熱量比によって説明する。図４
（ａ）（ｂ）のパターンＡ、Ｂが本発明法である。パタ
ーンＡ、Ｂいずれも、溶射層側加熱パターン２１の加熱
時間比は１．０である。一方、反溶射層側加熱パターン
２２は、パターンＡにおいては溶射層側と同一の部位に
ついて加熱を行っており、パターンＢにおいては溶射層
側より広い加熱領域を有し、加熱時間比が１．５であ
り、溶射層側より先行して加熱を開始する。その結果、
パターンＢの場合には反溶射層側のみを加熱する時間が
時間比で０．５存在し、その後溶射層側と反溶射層側と
を時間比で１．０加熱する。入熱量比は、パターンＡの
場合には溶射層側が０．７５、反溶射層側が０．３であ
り、パターンＢの場合には溶射層側が０．６、反溶射層
側が０．２５である。

【００３０】円筒状の構造物１ａについて本発明のフュ
ージング処理を行うに際し、円筒の軸方向について、加
熱領域の長さが円筒の長さよりも短い場合には、加熱装
置１０を順次円筒の軸方向に移動して加熱を行うことに
より、軸方向全長にわたってフュージング処理を行うこ
とができる。転炉ＯＧ排ガスダクトのうち、たとえば下
部フードにおいては、軸方向の長さが長いので、以上の
ようなフュージング処理方法を採用することとなる。

【００３１】一方本発明においては、図３に示すように
加熱領域の長さを円筒の長さと同等あるいはそれ以上と
し、円筒形の軸方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円
筒形の円周方向に移動しつつ構造物の全域をフュージン
グ処理することとするとより好ましい。円筒の軸方向に
ついては温度分布が一様であるため、構造物に作用する
熱応力の発生程度を最も少なくすることができるためで
ある。転炉ＯＧ排ガスダクトのうちのスカートは、軸方
向の長さが短いので、上記方法を採用することが可能で
ある。

【００３２】同様に、板状の構造物１ｂが矩形形状であ
る場合において、矩形の短辺方向について、加熱領域の
長さが短辺長さよりも短い場合には、加熱装置を順次矩
形の短辺方向に移動して加熱を行うことにより、短辺方
向全長にわたってフュージング処理を行うことができ
る。一方本発明においては、図２に示すように加熱領域
の長さを矩形の一方の辺長さと同等あるいはそれ以上と
し、矩形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領域
を矩形の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュ
ージング処理することとするとより好ましい。矩形の一
方の辺方向については温度分布が一様であるため、構造
物に作用する熱応力の発生程度を最も少なくすることが
できるためである。通常は、矩形の短辺方向を上記一方
の辺方向とし、長辺方向を上記他方の辺方向とすると好
ましい。

【００３３】図３に示すような円筒状の構造物１ａを用
い、その内周面に自溶性合金溶射層を溶射後にフュージ
ング処理を行う場合を想定し、フュージング処理の加熱
方法に本発明法として図４（ａ）（ｂ）のパターンＡ、
Ｂ、比較法として図４（ｃ）のパターンＣを適用した場
合について、構造物各部位の温度推移、残留応力の時間
変化、変形量の時間変化を数値計算モデルに基づいて算
出した。円筒の軸方向の全長を同時に加熱する。温度変
化を図５に、残留応力の時間変化を図６に、構造物変形
量の時間変化を図７に示す。

【００３４】構造物１の溶射層２側のフィン部および
パイプ部、反溶射層側の部位について温度変化を計
算で求め、図５に示した。従来のパターンＣにおいては
溶射層側と反溶射層側とでは最高温度差が１０００Ｋも
存在し、さらに溶射層側においてはパイプ部とフィン
部との間に最高温度差が２００Ｋ存在する。一方、本
発明法のパターンＡ、Ｂについては、溶射層側と反溶射
層側の温度差、溶射層側の部位別温度差ともにわずかで
ある。

【００３５】構造物の溶射層２側のフィン部およびパ
イプ部について残留応力を計算で求め、図６に示し
た。パイプ部・フィン部ともに、本発明例のパター
ンＡ、Ｂは比較法のパターンＣよりも少ない残留応力を
示している。

【００３６】構造物の溶射層２側のフィン部およびパ
イプ部について変形量を計算で求め、図７に示した。
パターンＡ〜Ｃのいずれも加熱時間中においてはプラス
の変形量即ち膨張しており、加熱完了後には加熱前に対
してマイナスの変形量即ち収縮を示している。従来法の
パターンＣにおいて加熱時間中の膨張量が少ないのは、
反溶射層側の温度が上昇しないので全体として膨張でき
ないためであり、そのために溶射層側に圧縮の塑性変形
が起こり、結果として加熱完了後に全体として大きな収
縮の変形が発生している。このためパターンＣにおいて
は、円筒形の構造物はその半径が小さくなる収縮を示
す。実際のフュージング処理においては部位毎に収縮量
が不均等になるので構造物がでこぼこの形状となる。一
方、本発明のパターンＡ、Ｂにおいては、溶射層側と反
溶射層側を共に加熱するために加熱時の膨張量が大きく
なるかわりに、加熱終了冷却後の収縮量（元の大きさに
対して）は非常に小さく、フュージング処理による変形
量が小さくなることがわかる。実際のフュージング処理
におけるでこぼこの発生も抑制される。

【００３７】転炉ＯＧ排ガスダクトはその断面が円筒形
状であり、かつ多数のパイプを平行に配列して相互間を
接合した構造物であるため、本発明のフュージング方法
を適用する構造物１としては、転炉ＯＧ排ガスダクトが
好適である。

【００３８】また、本発明の内周面に自溶性合金溶射層
２を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材と
の合金層３を有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガ
スダクトを製造する上でのフュージング方法として、上
記本発明のフュージング方法を用いることができる。

【００３９】円筒状又は板状の構造物表面に溶射した自
溶性合金溶射層のフュージングを行うための本発明のフ
ュージング装置は、構造物の溶射層側加熱装置１１と反
溶射層側加熱装置１２とを有し、両加熱装置は相対して
配置される。両加熱装置は相対して配置しているので、
両加熱装置の間に構造物の一部の面を配置することによ
り、当該部分について溶射層側と反溶射層側とを同時に
加熱することができる。

【００４０】上記本発明のフュージング装置において、
溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１２の加熱
領域長さが円筒形構造物１ａの軸方向全長又は矩形構造
物１ｂの一方の辺方向全長と同等あるいはそれより長い
長さを有していれば、両加熱装置によって円筒形構造物
の軸方向全長又は矩形構造物の一方の辺方向全長を同時
に加熱することができる。加熱領域を円筒形構造物の円
周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつフュ
ージング処理を行えば、構造物の全域をフュージング処
理することができる。通常は、矩形の短辺方向を上記一
方の辺方向とし、長辺方向を上記他方の辺方向とすると
好ましい。加熱領域を円周方向あるいは他方の辺方向に
移動するに際しては、加熱装置を移動してもあるいは構
造物を移動してもどちらでも良い。加熱装置として酸素
−アセチレン炎を用いる場合、加熱装置には酸素配管お
よびアセチレンガス配管が接続されるので、特に円筒状
構造物のフュージング装置の場合には、構造物を移動す
る方法を採用する方がコンパクトな装置構成とすること
ができ好ましい。加熱装置として誘導加熱装置も採用で
きる。

【００４１】図８には、円筒状の構造物として転炉ＯＧ
ガスダクトのスカート６のフュージング処理を行うため
の本発明のフュージング装置の一例を示す。加熱装置１
０は溶射層側加熱装置１１および反溶射層側加熱装置１
２を有し、それぞれバーナーヘッド１５から酸素−アセ
チレンガスによる加熱炎１８を発して構造物の加熱を行
う。加熱炎１８はスカート６の軸方向全長をカバーする
長さを有する。ガス供給装置１７からガス供給配管１６
を介して酸素ガスとアセチレンガスとを供給する。駆動
装置１３によって駆動ローラー１４を駆動し、スカート
６をその円周方向に回転駆動する。加熱を行いつつスカ
ート６を円周方向に１周することにより、スカート内周
面の全域のフュージング処理を行うことができる。

【００４２】

【実施例】図１に示す形状の円筒形状水管パネル（内径
４９６０ｍｍ、外径５０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ）
について、その内周面に各種被覆を行って比較を行っ
た。本発明例Ｎｏ．１は、内面に自溶性合金溶射を行っ
た後に内外両面同時加熱フュージング処理を行った例で
ある。比較例Ｎｏ．２は、内面に自溶性合金溶射を行っ
た後に内面のみに加熱フュージング処理を行った例であ
る。比較例Ｎｏ．３は内面にＨＶＯＦ溶射を行い、比較
例Ｎｏ．４は何も被覆を行わなかった例である。被覆方
法、被覆後の円筒の熱変形度合（内径収縮率）、水管パ
ネルを転炉ＯＧ排ガスダクトのスカートとして使用した
際における寿命比、寿命の要因について表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】比較例Ｎｏ．２は、自溶性合金溶射後の加
熱フュージングが内面のみであったため、内径の収縮率
が１％も存在し、円筒の熱変形度合が不良であって、転
炉ＯＧ装置に据え付けることが不可能であった。内径の
収縮率が０．５％以上となると据え付けが不可能であ
る。それに対し、本発明例Ｎｏ．１においては、内径の
収縮率が０．１％しかなく、熱変形度合が良好であっ
た。

【００４５】転炉ＯＧ排ガスダクトのスカートとして使
用した結果、比較例Ｎｏ．４は内壁の減肉による水漏れ
のため使用不能になった。比較例Ｎｏ．４の寿命を１と
して他の実施例と対比する。比較例Ｎｏ．３は、内面に
溶射を行ったものの、溶射皮膜は早期に剥離し保護機能
を発揮せず、寿命比は１であった。本発明例Ｎｏ．１
は、寿命比１０という優れた耐用回数を実現し、最終的
には内壁の減肉による水漏れのため交換した。

【００４６】本発明例Ｎｏ．１の溶射皮膜は、耐食、耐
摩耗性に優れるため、寿命の大幅な延長を達成すること
ができた。

【００４７】

【発明の効果】本発明の転炉ＯＧダクトは、内周面に自
溶性合金溶射層を有し、さらにその内層に自溶性合金と
ダクト素材との合金層を有しているので、従来の転炉Ｏ
Ｇダクトと比較して高い耐衝撃性と耐摩耗性および耐食
性を有する。そのため、寿命が格段に向上するという効
果を有する。特にスカートおよびフードにおいて高い効
果を得ることができる。

【００４８】本発明のフュージング方法およびフュージ
ング装置は、溶射層側と反溶射層側とを共に加熱するの
で、円筒状又は板状の構造物にフュージング処理を行う
に際して構造物の変形を防止することができる。特に構
造物が多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した
構造物である場合に特にその効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトのうちのスカー
トを示す図であり、（ａ）は斜視断面図、（ｂ）は溶射
層の状況を示す拡大断面図である。

【図２】板状の構造物のフュージング処理を行う本発明
のフュージング方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

【図３】円筒状の構造物のフュージング処理を行う本発
明のフュージング方法を示す図であり、（ａ）は斜視断
面図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ）は立面断面図であ
る。

【図４】フュージング加熱パターンを示す図であり、パ
ターンＡ、Ｂが本発明例、パターンＣが従来例である。

【図５】フュージング処理による構造物各部の温度推移
を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパターンＡ
〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。

【図６】フュージング処理による構造物各部の残留応力
推移を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパター
ンＡ〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。

【図７】フュージング処理による構造物各部の変形状況
推移を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパター
ンＡ〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。

【図８】本発明のフュージング装置を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。

【図９】多数のパイプを平行に配列して相互間を接合し
た構造物であり、（ａ）（ｃ）は断面図、（ｂ）（ｄ）
は自溶性合金溶射層を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１構造物１ａ円筒状の構造物１ｂ板状の構造物２自溶性合金溶射層３自溶性合金と素材との合金層４パイプ５フィン６転炉ＯＧ排ガスダクトのスカート１０加熱装置１１溶射層側加熱装置１２反溶射層側加熱装置１３駆動装置１４駆動ローラー１５バーナーヘッド１６ガス供給配管１７ガス供給装置１８加熱炎１９移動方向２１溶射層側加熱パターン２２反溶射層側加熱パターン

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｂ (72)発明者四阿佳昭富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 4K031 AA04 AB02 AB03 AB08 AB09 AB11 CB30 DA01 EA03 EA05 FA01 4K056 AA02 BA06 CA02 CA04 DA17 DC05 4K070 AB03 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に自溶性合金溶射層を有し、さら
にその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層を有し
てなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダクト。
【請求項２】前記排ガスダクトは、スカート又はフー
ドであることを特徴とする請求項１に記載の転炉ＯＧ排
ガスダクト。
【請求項３】円筒状又は板状の構造物表面に溶射した
自溶性合金溶射層のフュージング方法であって、構造物
の溶射層側を加熱するとともに、構造物の反溶射層側を
も加熱することを特徴とするフュージング方法。
【請求項４】前記構造物は多数のパイプを平行に配列
して相互間を接合した構造物であることを特徴とする請
求項３に記載のフュージング方法。
【請求項５】前記溶射層側の加熱と反溶射層側の加熱
は、構造物の特定位置についてその両側を同時もしくは
片側を先行して加熱することを特徴とする請求項３又は
４に記載のフュージング方法。
【請求項６】円筒状の構造物における前記加熱は、円
筒形の軸方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円筒形の
円周方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理
することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載
のフュージング方法。
【請求項７】板状の構造物は矩形形状であり、前記加
熱は、矩形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領
域を矩形の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフ
ュージング処理することを特徴とする請求項３乃至５の
いずれかに記載のフュージング方法。
【請求項８】構造物は転炉ＯＧ排ガスダクトであり、
円筒形の内周面に自溶性合金溶射層を有することを特徴
とする請求項３乃至６のいずれかに記載のフュージング
方法。
【請求項９】前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート
又はフードであることを特徴とする請求項８に記載のフ
ュージング方法。
【請求項１０】円筒状又は板状の構造物表面に溶射し
た自溶性合金溶射層のフュージングを行うためのフュー
ジング装置であって、構造物の溶射層側加熱装置と反溶
射層側加熱装置とを有し、両加熱装置は相対して配置さ
れることを特徴とするフュージング装置。
【請求項１１】溶射層側加熱装置と反溶射層側加熱装
置とは円筒形構造物の軸方向全長又は矩形構造物の一方
の辺方向全長を加熱することができ、両加熱装置又は構
造物は円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の
辺方向に移動可能であり、加熱領域を円筒形構造物の円
周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつ構造
物の全域をフュージング処理することを特徴とする請求
項９に記載のフュージング装置。