JP3477342B2 - Air inlet nozzle of recovery boiler - Google Patents

Air inlet nozzle of recovery boiler

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JP3477342B2 JP10457797A JP10457797A JP3477342B2 JP 3477342 B2 JP3477342 B2 JP 3477342B2 JP 10457797 A JP10457797 A JP 10457797A JP 10457797 A JP10457797 A JP 10457797A JP 3477342 B2 JP3477342 B2 JP 3477342B2
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敏昭 西尾
一男 広松
拓俊 松本
祐一 土井
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、高耐食性を有する
回収ボイラの空気口ノズルに関する。 【0002】 【従来の技術】回収ボイラは、製紙工程等において使用
されるものであり、この回収ボイラの製紙工程における
役割は、製紙工程で生じる廃液である黒液よりスメルト
を生成することであり、回収ボイラの下部に設けられた
スメルトパウトを介して排出されるスメルトからは、製
紙工程で必要なNaが回収される。 【0003】上記回収ボイラにより生成されるスメルト
は、Na2 Sを多量に含む極めて腐食性の強い物質であ
ることから、回収ボイラは常に厳しい腐食環境にさらさ
れている。 【0004】従来の回収ボイラの側壁に設けられる空気
口ノズルにおいては、その材料に炭素鋼が使用されてき
たが、近年、火炉温度の上昇に伴って、腐食環境が一層
進行しているため、より耐食性の優れた17Cr系材料
であるSUS430を使用することが多くなってきてい
る。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】従来の回収ボイラの空
気口ノズルにおいては、前記のようにその材料として炭
素鋼を用いたものが一般的であったが、近年の火炉温度
の上昇に伴ってより耐食性の優れたSUS430の使用
が増加傾向にある。 【0006】しかしながら、最近は、燃料組成の変化等
により火炉温度の上昇が更に進行しており、SUS43
0を用いた空気口ノズルについても腐食トラブルの発生
がみられるようになった。 【0007】その対策として、一般にSUS430より
も耐食性が優れていると考えられている25Cr−20
Ni系材料であるSUS310の使用が試みられたが、
SUS430より腐食しやすいことが判り、これらに替
えて空気口ノズルに使用することができる耐食性に優れ
た材料の開発が望まれていた。本発明は上記の課題を解
決しようとするものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る回収ボイラの空気口ノズルは、重量%で、C;0.
08〜0.15%,Si;0.2〜0.5%,Cr;2
2〜27%,Nb;0.8〜1.5%,残部がFe及び
不可避的不純物からなる材料より形成されたことを特徴
としている。 【0009】本発明においては、種々検討の結果、C,
Si,Cr,Nb及びFeを主要な材料成分としている
が、これらを主要な材料成分とするに至った理由につい
て、以下に説明する。 【0010】回収ボイラの空気口ノズルの腐食は、基本
的に硫化反応によって進行するものであり、その因子と
しては、従来はH2 Sが主体であったが、近年の火炉の
高温化に伴って溶融スメルトによる腐食も一部生じるよ
うになった。溶融スメルトによる腐食は常時生じるもの
ではなく、間欠的に発生するが、その腐食の進行は激し
く、H2 Sによる腐食とは腐食量の点で桁違いの大きな
差がある。 【0011】このような性質を有する溶融スメルトによ
る腐食は、積極的な冷却を行わない空気口ノズルの場
合、材料の熱伝導率が低い程顕著に生じるものであり、
これがNiを含むSUS310を用いた場合において腐
食が大きくなる一因となっていた。 【0012】また、H2 Sに対する腐食性はCr量の増
加に伴って向上するが、溶融スメルトに対する腐食性は
Cr量の増加に伴って向上するものの、Ni量の増加で
悪化するため、従来の材料の場合、SUS430がSU
S310より優れた耐食性を示す結果となっていた。 【0013】従来の材料について種々検討を行った結
果、上記の知見を得たことから、本発明においては、耐
食性の向上に結び付くCrは含有するが、Niは含まな
い材料を用いることとする。 【0014】また、上記Crについては、これを高含有
率とすると、溶接時に熱影響部の結晶粒成長が生じ易く
なり、靱性の低下が生じるため、溶接性の劣化をきた
す。そのため、本発明ではSiを低減し、Nbを添加し
て溶接熱影響部の靱性を確保するものとする。 【0015】上記C,Si,Cr及びNbについては、
それぞれ成分範囲を限定しているが、この限定理由につ
いて以下に説明する。Cは、Nbと反応して微細な炭化
物を形成することにより、ピン止め効果を発揮し、熱影
響部の結晶粒の粗大化を防止し、溶接性を高めるが、
0.08以下ではピン止め効果が得られず、0.15%
以上ではピン止め効果を得られるものの、母材の靱性を
低下させる。そのため、0.08〜0.15%とする。 【0016】Siは、その低減により靱性が向上する
が、0.5%以上では特に顕著な効果がみられない。こ
のSiは製鋼上脱酸を目的として使用されるものである
が、0.2%以下とすると特別な製鋼を行わなければな
らずコスト高となる。そのため、0.2〜0.5%とす
る。 【0017】Crは、耐食性を向上させるが、22%以
下では十分な効果が得られず、27%以上では靱性を劣
化させる。そのため、22〜27%とする。Nbは、C
と結合して微細な炭化物を形成することにより熱影響部
の結晶粒粗大化を防止し、溶接性を高めるが、0.8%
以下では効果が得られず、1.5%以上では靱性を低下
させる。そのため、0.8〜1.5%とする。 【0018】 【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る回収
ボイラの空気口ノズルについて、説明する。本実施形態
に係る空気口ノズルは、材料成分が重量%で0.08〜
0.15%のC,0.2〜0.5%のSi,22〜27
%のCr,0.8〜1.5%のNb,残部がFe及び製
鋼上不可避な不純物からなる材料により形成されてい
る。 【0019】本実施形態においては、空気口ノズルを形
成する材料の特性評価のため、腐食試験とオンビード試
験を実施しており、以下にそれぞれの試験内容と結果に
ついて説明する。 【0020】腐食試験は、実機より採取したスメルトを
#200以下に粉砕して10gをルツボに入れ、この中
に供試体である14mm×14mm×3mmの試験片を埋設さ
せることで行った。環境は800℃、大気中とし、試験
時間1h×2とした。試験後、腐食生成物を水洗及び酸
洗により除去し、試験前後の板厚の差を計測することに
より腐食量を求めた。 【0021】また、オンビード試験は、300mm×20
0mm×6mmの供試材の表面の一部をTIG溶接機にて溶
融することにより行った。試験後、溶接熱影響部と一般
部について断面のミクロ観察を行うことにより結晶粒の
変化を調べた。 【0022】上記腐食試験とオンビード試験において
は、表1中に供試材番号1〜14で示す14種類の組成
の供試材を用いており、それぞれの試験結果について
は、表1中に腐食量及び結晶粒変化の有無で示されてい
る。なお、腐食量については図1のグラフによっても示
されている。 【0023】 【表1】 【0024】表1及び図1に示された腐食試験の結果か
ら、Crの増加により耐食性が向上し、Niの増加によ
り耐食性が劣化することが判る。また、表1に示された
オンビード試験の結果から、Nb,Cの適正化により結
晶粒粗大化を防止できることが判る。 【0025】 【発明の効果】本発明の回収ボイラの空気口ノズルは、
材料成分が重量%で0.08〜0.15%のC,0.2
〜0.5%のSi,22〜27%のCr,0.8〜1.
5%のNb,残部がFe及び製鋼上不可避な不純物から
なる材料により形成されるものとしたことによって、火
炉温度の上昇に伴って増加していた空気口ノズルの腐食
量を抑制することが可能となる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air nozzle of a recovery boiler having high corrosion resistance. 2. Description of the Related Art A recovery boiler is used in a paper making process or the like, and the role of the recovery boiler in a paper making process is to generate smelt from black liquor which is waste liquid generated in the paper making process. From the smelt discharged through the smelt pout provided at the lower part of the recovery boiler, Na required in the papermaking process is recovered. [0003] The smelt generated by the recovery boiler is a very corrosive substance containing a large amount of Na 2 S. Therefore, the recovery boiler is always exposed to a severe corrosive environment. [0004] Carbon steel has been used as the material for the air port nozzle provided on the side wall of the conventional recovery boiler. However, in recent years, the corrosive environment has further progressed with the rise in furnace temperature. SUS430, which is a 17Cr-based material having more excellent corrosion resistance, is increasingly used. [0005] In the conventional air port nozzle of a recovery boiler, carbon steel is generally used as the material as described above. Accordingly, the use of SUS430 having more excellent corrosion resistance tends to increase. However, recently, the furnace temperature has been further increased due to a change in fuel composition and the like.
Corrosion troubles began to be seen also in the air port nozzle using No. 0. As a countermeasure, 25Cr-20, which is generally considered to be superior in corrosion resistance to SUS430, is used.
An attempt was made to use SUS310, a Ni-based material,
It has been found that the material is more easily corroded than SUS430, and it has been desired to develop a material having excellent corrosion resistance that can be used for the air port nozzle instead. The present invention seeks to solve the above problems. [0008] According to the first aspect of the present invention, the air port nozzle of the recovery boiler according to the first aspect of the present invention has a weight percentage of C;
08-0.15%, Si; 0.2-0.5%, Cr; 2
2 to 27%, Nb; 0.8 to 1.5%, with the balance being formed of a material comprising Fe and unavoidable impurities. In the present invention, as a result of various studies, C,
Si, Cr, Nb, and Fe are used as main material components, and the reason why they are used as main material components will be described below. [0010] Corrosion of the air port nozzle of the recovery boiler basically proceeds by a sulfidation reaction. As a factor, H 2 S has been mainly used in the past. As a result, some corrosion due to the molten smelt began to occur. Corrosion due to the molten smelt does not always occur but occurs intermittently, but the progress of the corrosion is remarkable, and there is a great difference in the amount of corrosion from the corrosion due to H 2 S. [0011] Corrosion due to the molten smelt having such properties is more prominent in the case of an air port nozzle that does not actively cool, as the thermal conductivity of the material is lower.
This has been a cause of increased corrosion when SUS310 containing Ni is used. Further, the corrosiveness to H 2 S increases with an increase in the amount of Cr, but the corrosiveness to molten smelt increases with an increase in the amount of Cr, but deteriorates with an increase in the amount of Ni. SUS430 is SU
The result showed that the corrosion resistance was superior to S310. As a result of conducting various studies on conventional materials, the above findings were obtained. Therefore, in the present invention, a material that contains Cr but does not contain Ni, which leads to an improvement in corrosion resistance, is used. Further, when the content of the above-mentioned Cr is made high, the crystal grain growth of the heat-affected zone is liable to occur at the time of welding, and the toughness is lowered, so that the weldability is deteriorated. Therefore, in the present invention, Si is reduced and Nb is added to secure the toughness of the heat affected zone. For the above C, Si, Cr and Nb,
Each component range is limited, and the reason for this limitation will be described below. C exhibits a pinning effect by reacting with Nb to form fine carbides, thereby preventing coarsening of crystal grains in the heat-affected zone and improving weldability.
If it is less than 0.08, no pinning effect can be obtained, and 0.15%
With the above, although the pinning effect can be obtained, the toughness of the base material is reduced. Therefore, it is set to 0.08 to 0.15%. Although the toughness is improved by reducing the content of Si, a remarkable effect is not seen at 0.5% or more. This Si is used for the purpose of deoxidation on steel making, but if it is made 0.2% or less, special steel making must be performed, resulting in high cost. Therefore, it is set to 0.2 to 0.5%. Cr improves the corrosion resistance, but when it is 22% or less, a sufficient effect cannot be obtained, and when it is 27% or more, the toughness is deteriorated. Therefore, it is set to 22 to 27%. Nb is C
To form fine carbides to prevent coarsening of crystal grains in the heat-affected zone and enhance weldability.
The effect is not obtained below, and when it is 1.5% or more, the toughness is reduced. Therefore, it is set to 0.8 to 1.5%. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An air nozzle of a recovery boiler according to one embodiment of the present invention will be described. The air port nozzle according to the present embodiment has a material component of 0.08 to 0.08% by weight.
0.15% C, 0.2-0.5% Si, 22-27
% Of Cr, 0.8 to 1.5% of Nb, and the balance made of a material containing Fe and impurities inevitable in steelmaking. In the present embodiment, a corrosion test and an on-bead test are performed to evaluate the characteristics of the material forming the air port nozzle. Each test content and result will be described below. In the corrosion test, a smelt sampled from an actual machine was pulverized to # 200 or less, 10 g of the smelt was placed in a crucible, and a test specimen of 14 mm × 14 mm × 3 mm was buried in the crucible. The environment was 800 ° C., in the air, and the test time was 1 h × 2. After the test, corrosion products were removed by washing with water and pickling, and the difference in sheet thickness before and after the test was measured to determine the amount of corrosion. The on-bead test was performed at 300 mm × 20 mm.
The test was performed by melting a part of the surface of the test material of 0 mm × 6 mm with a TIG welding machine. After the test, changes in crystal grains were examined by microscopic observation of the cross section of the heat affected zone and the general zone. In the above-mentioned corrosion test and on-bead test, test materials having 14 types of compositions indicated by test material numbers 1 to 14 in Table 1 were used. It is indicated by the amount and the presence or absence of a change in crystal grain. The amount of corrosion is also shown by the graph of FIG. [Table 1] From the results of the corrosion tests shown in Table 1 and FIG. 1, it can be seen that the corrosion resistance is improved by an increase in Cr, and the corrosion resistance is degraded by an increase in Ni. Also, from the results of the on-bead test shown in Table 1, it can be seen that the crystal grain coarsening can be prevented by optimizing Nb and C. The air port nozzle of the recovery boiler of the present invention is
0.08 to 0.15% by weight of C, 0.2
0.5% Si, 22-27% Cr, 0.8-1.
By using 5% Nb and the balance being made of a material consisting of Fe and impurities inevitable in steelmaking, it is possible to suppress the amount of corrosion of the air port nozzle, which has increased with an increase in furnace temperature. Becomes

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の一形態に係る空気口ノズルの腐
食試験結果の説明図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a corrosion test result of an air port nozzle according to an embodiment of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 土井 祐一 長崎市深堀町五丁目717番地1 長菱エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−153312(JP,A) 特開 平5−70892(JP,A) 特開 昭61−201760(JP,A) 特開 平5−70891(JP,A) 特開 昭57−148102(JP,A) 実開 昭62−160300(JP,U) 実開 平1−87198(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21C 11/00 - 11/14 C22C 38/26 F22B 37/04 Fターム(4L055)Continuation of the front page (72) Inventor Yuichi Doi 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi Inside Nagaishi Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-10-1531312 (JP, A) JP-A-5-70892 (JP, A) JP-A-61-201760 (JP, A) JP-A-5-70891 (JP, A) JP-A-57-148102 (JP, A) JP-A-62-160300 (JP, U) Kaihei 1-87198 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) D21C 11/00-11/14 C22C 38/26 F22B 37/04 F-term (4L055)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%で、C;0.08〜0.15%,
Si;0.2〜0.5%,Cr;22〜27%,Nb;
0.8〜1.5%,残部がFe及び不可避的不純物から
なる材料より形成されたことを特徴とする回収ボイラの
空気口ノズル。
(57) [Claims 1] By weight%, C: 0.08 to 0.15%,
Si; 0.2 to 0.5%, Cr; 22 to 27%, Nb;
An air port nozzle for a recovery boiler, wherein the air port nozzle is formed of a material containing 0.8 to 1.5%, the balance being Fe and unavoidable impurities.
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