JP4610033B2

JP4610033B2 - セラミックライナー部材及びこれを用いたセラミックライナー管

Info

Publication number: JP4610033B2
Application number: JP34114499A
Authority: JP
Inventors: 裕二小川; 正明福田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001159496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラー燃料である石炭やコークス等の燃料供給装置に備えるホッパーやシユート、スラリーや粉体を輸送するダクト、ゴミ焼却プラントの燃焼部や排煙部、あるいはコンクリートミキサーの内壁面等、耐摩耗性、耐食性、耐熱性が要求される部位に用いられるセラミックライナー部材及びこれを用いたセラミックライナー管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐摩耗性、耐食性、耐熱性等が要求される個所、例えばボイラー燃料である石炭やコークスの燃料供給装置に備えるホッパーやシユート、スラリーや粉体を輸送するダクト、ゴミ焼却プラントの燃焼部や排煙部、あるいはコンクリートミキサーの内壁面等には、複数個のセラミック板を固定、整列させたセラミックライナーが実用に供されている。
【０００３】
セラミックライナーを構成するには、複数個のセラミック板を金属からなる被取付部に固定する必要があり、その固定手段としては次のようなものがあった。
（１）被取付部にボルト留めにて金属板を固定、整列させた後、金属板上に複数個のセラミック板を整列させ、接着剤でもって一つ一つ貼着する手段（実開昭５０−１１４０７５号全文明細書参照）。
（２）被取付部にアスベストの如き耐熱性の断熱材を介して複数個のセラミック板を整列させ、セラミック板、断熱材及び被取付部をボルト締結にてそれぞれ一つ一つ固定する手段（実公昭５５−４６７４３号公報参照）。
（３）被取付部に複数個のセラミック板を整列させ、個々のセラミック板に穿設した先細状の孔内に、円錐型の円筒状留具を挿入し、この円筒状留具の内孔に溶接棒を差し込み、円筒状留具と前記被取付部とを溶接にて一つ一つ接合する手段（特公昭４９−４５７７５号公報参照）。
（４）被取付部に複数個のセラミック板を整列させ、個々のセラミック板に穿設した先細状の孔内に、突起を有する金属製の固定ピンを挿入し、この固定ピンに通電することで固定ピンの突起を被取付部に一つ一つ溶着接合する手段（特公平７−１１２６２９号公報参照）。
（５）被取付部に間隔を設けて蟻溝を刻設し、この蟻溝に複数個のセラミック板に形成した蟻ぼそを順次嵌め込んで、複数個のセラミック板を整列させて固定する手段(特開平２−１８８６９６号公報参照）。
【０００４】
しかしながら、（１）〜（４）の手段は、セラミック板を一つ一つ固定する手段であるため、人が入れないような大きさの鋼管内にセラミックライナーを形成するような場合には作業できず、また、（５）の手段では、人が入れない鋼管の内壁面に蟻溝を形成することができず、また蟻溝を形成することができるだけの厚みがなければ用いることができなかった。
【０００５】
そこで、人が入れない大きさの鋼管内にもセラミックライナーを形成することができる手段として、以下のものが提案されている。
（６）図９に示すようなリング状のセラミック体２１を必要個数重ねてガムテープで繋ぎ、図８に示すように、鋼管２５内に挿入したあと、セラミック体２１との隙間にモルタル等の充填材２２を充填して接着固定する手段。
（７）図１１（Ａ）（Ｂ）に示すような貫通穴３２を有するリング状のセラミックセグメント３１と、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すような貫通穴３４を有し、外周に段付き部３５を備えたセラミックセグメント３３とを用意し、図１０に示すように、連設させたセラミックセグメント３１の間に部分的に断付き部３５同士が対向するようにつき合わせたセラミックセグメント３３を配置し、各セラミックセグメント３１，３３の貫通穴３２，３４に連接棒３８を挿通して一体化したものを鋼管３６内に挿入した後、鋼管３６の壁に穿孔したピン穴から溶接ピン３７を挿通させて連接棒３８と当接させ、この状態で溶接ピン３７と連接棒３８との間に電圧を印加して溶接ピン３７を連接棒３８に溶接することにより、各セラミックセグメント３１，３３を鋼管３６内に固定する手段（特開平１−１７６５５２公報参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（６）の手段では、鋼管２５とセラミック体２１との接着強度をモルタル等の充填材２２に頼らなければならず、その強度を出すには水抜きが必要であるために、十分な養生期間が必要であり、セラミックライナー管を形成するのに時間がかかるとともに、耐熱性も悪かった。
【０００７】
さらに、モルタル等の充填材２２を充填する際、セラミック体２１がずれるおそれがあり、ライナー面が凹凸となってしまうといった課題もあった。
【０００８】
一方、（７）の手段では、搬送物が熱を帯びたものであると、連接棒３８が熱変形してセラミックセグメント３１，３３間に隙間ができてガタが発生するとともに、セラミックライナー管は外乱や搬送物との衝突によって振動していることから、この振動とガタつきによってセラミックセグメント３１，３３の貫通孔３２，３４にクラックが発生して破損するといった課題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明に係るセラミックライナー部材は、平面形状が長方形の板状部の下面中央部に長手方向に蟻ぼそを備えた複数個のセラミック板と、該セラミック板の前記蟻ぼそと係合する蟻溝を有する金属板からなる長尺状の条材と、該条材の前記蟻溝の開口と反対側の外側に固定された金属板からなる長尺状の金属部材とを有し、前記条材の前記蟻溝に、前記セラミック板に備える蟻ぼそを順次挿入して複数個の前記セラミック板を整列させ、少なくとも端部に位置する前記セラミック板を前記条材と接合して形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るセラミックライナー管は、前記セラミックライナー部材が鋼管の内壁面に軸方向に沿って配置されて前記金属部材を溶接にて接合することを鋼管の内壁面を覆うまで順次繰り返して、前記セラミック部材からなる前記セラミックライナーが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るセラミックライナー部材を示す斜視図、図２は本発明に係るセラミックライナー部材を構成するセラミック板のみを示す斜視図、図３は本発明に係るセラミックライナー部材を構成する条材のみを示す斜視図、図４は本発明に係るセラミックライナー部材を構成する金属部材のみを示す斜視図である。
【００１３】
このセラミックライナー部材１は、平面形状が長方形の板状部の下面中央部に長手方向に蟻ぼそ３を有するセラミック板２と、セラミック板２の蟻ぼそ３と係合する断面形状が逆台形状をした蟻溝５を有する長尺状の条材４と、長尺状の金属部材６とからなり、図５に示すように、条材４を金属部材６の所定位置に、溶接または熱硬化性の接着剤にて固定した後、条材４の蟻溝５にセラミック板２の蟻ぼそ３を順次係合させて、図１に示すようにセラミック板２を一列に整列させたあと、少なくとも端部に位置するセラミック板２の蟻ぼそ３と条材４の蟻溝５とを熱硬化性の接着剤にて固着してある。
【００１４】
その為、本発明のセラミックライナー部材１は、以下のような効果を得ることができる。
【００１５】
各セラミック板２の位置決めと整列が容易となり、手際良く能率的に整列させることができるとともに、セラミック板２の脱落が無く確実な固定が可能である。
・セラミック板２、条材４、金属部材６の寸法、形状を標準化することにより量産が可能となる。
・作業工程の細分化、単純化が可能となり、施工者に特殊技能を修得させる必要が無い。
・作業環境（例えば、気温や湿度の変化）や埃塵の有無などに影響を受けることがない。
【００１６】
かくして、品質の高いセラミックライナー部材１を安定して、かつ容易に製造することができる。
【００１７】
ところで、このようなセラミックライナー部材１を形成するセラミック板２としては、耐摩耗性、耐熱性、耐食性等が要求される条件に応じて、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等を主成分とするセラミックスを用いることができ、使用目的や使用条件に応じて適宜選択すれば良く、また、セラミック板２の大きさについても装着箇所や製作性に応じて適宜好適な大きさを決定すれば良い。
【００１８】
また、条材４や金属部材６を形成する材質としては、ステンレスや鋳鉄等の金属を用いれば良い。
【００１９】
次に、図１に示すセラミックライナー部材１を用いたセラミックライナー管９を図６に説明する。
【００２０】
このセラミックライナー管９は、円筒状をした鋼管７の内壁面に、図１に示すセラミックライナー部材１の金属部材６を溶接にて接合し、順次この作業を繰り返しながら鋼管７の内壁面に沿ってセラミックライナー部材１により所定の面積を覆うまで整列させることで得ることができる。
【００２１】
この際、セラミックライナー部材１を鋼管７内に固定するには、少なくとも両端の２箇所を鋼管７と溶接にて接合すれば良く、溶接にあたっては図７に示すような専用の溶接機を用いれば良い。
【００２２】
この溶接機は、トーチ１０に円筒状カバー１１の先端を接合するとともに、円筒状カバー１１の後端に起動スイッチ１２を接合した溶接ガン１３と、溶接ガン１３にフレキシブルケーブル１４を供給するケーブル供給装置１５と、溶接ガン１３のトーチ１０にシールドガスを供給するシールドガス充填装置１６と、溶接電源１７とから構成してある。
【００２３】
そして、この溶接機を用いてセラミックライナー部材１を鋼管７内に溶接するには、施工者が溶接ガン１３を手で持ち、トーチ１０を鋼管７とセラミックライナー部材１に備える金属部材６との接合部に押し当て、この状態で起動スイッチ１２をＯＮにすると、シールドガス充填装置１６よりガスがトーチ１０の先端より噴出されるとともに、ワイヤー供給装置１５からトーチ１０の先端に送出されたワイヤー（不図示）が溶融され、接合部を溶接するようになっている。
【００２４】
そして、セラミックライナー部材１を鋼管７内に固定するには、前述したように、少なくとも金属部材６の端部を溶接にて接合すれば良い。ただし、金属部材６の厚みが３ｍｍ未満となると、金属部材６の剛性が低くなり、位置ずれや鋼管７から浮いてしまうなどの不具合が発生するおそれがあるため、このような場合には両端部以外に中央部にも溶接し、少なくとも３箇所に溶接することが好ましい。
【００２５】
また、鋼管７内にセラミックライナー部材１を整列させると、隣り合う金属部材６間に隙間ができるが、このままでも特に問題はない。ただし、このセラミックライナー管９に酸性度の強いスラリー等を流すような場合には、スラリーが隙間に進入して鋼管７を腐食させる原因となる。その為、図６ではモルタル等の充填材８を充填してある。
【００２６】
かくして、本発明に係るセラミックライナー管９を用いれば、以下のような効果を得ることができる。
・施工者の手の届かない長尺状の鋼管７の内壁面にもセラミックライナー部材１を形成することができ、セラミックライナー管９を容易に製造することができる。
・鋼管７の内壁面にセラミックライナー部材１を形成するのに要する全作業時間や作業労力を大幅に軽減することができる。
【００２７】
なお、図１には本発明に係るセラミックライナー部材１を、図６に本発明に係るセラミクライナー管９をそれぞれ説明したが、いずれも図１や図６に示す構造のものだけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更することができることは言うまでもない。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
ここで、図１に示す本発明のセラミックライナー部材１を用いたセラミックライナー管９と、図８に示す従来のセラミックライナー管を製作するのに要する全作業時間について調べる実験を行った。
【００２９】
本実験では、鋼管７の寸法を、外径２６７．４ｍｍ、内径２５４．２ｍｍ、全長２０００ｍｍの筒状体とし、本発明においては、蟻ぼそ３を有し、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚み１３ｍｍの寸法形状を有するアルミナ製のセラミック板２を４２４０個、蟻溝５のテーパ角度が７５°であり、幅１５ｍｍ、高さ６ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、全長２０００ｍｍである条材４を５３本、幅１５ｍｍ、全長２０００ｍｍ、厚み４．５ｍｍの金属部材６を５３本用いてセラミックライナー管９を構成し、従来例においては、外径２３０ｍｍ、内径２００ｍｍ、全長２００ｍｍの寸法形状を有するアルミナ製のセラミックリング２１を１０本用いてセラミックライナー管をそれぞれ構成した。
【００３０】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００３１】
【表１】

【００３２】
この結果、本発明のセラミックライナー部材１を用いれば、従来例に対して約１／７程度の時間でセラミックライナー管９を形成することができ、全作業時間を大幅に低減することができた。
【００３３】
（実施例２）
次に、断面形状が正方形の鋼管７を用意し、実施例１と同様の実験を行った。なお、本実験にあたっては、鋼管７の寸法を、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み６ｍｍ、全長３０００ｍｍの角筒状体とし、本発明においては、蟻ぼそ３を有し、幅２０ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚み１３ｍｍの寸法形状を有するアルミナ製のセラミック板２を４２４０個、蟻溝５のテーパ角度が７５°であり、幅１５ｍｍ、高さ６ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、全長１５００ｍｍである条材４を１２０本、幅１５ｍｍ、全長３０００ｍｍ、厚み４．５ｍｍの金属部材６を６０本用いてセラミックライナー管９を構成し、従来例においては、縦２５８ｍｍ、横２５８ｍｍ、厚み１５ｍｍ、全長２００ｍｍであるアルミナ製のセラミックリング２０を１５本、モルタル充填代１５ｍｍとしてセラミックライナー管をそれぞれ構成した。
【００３４】
それぞれの結果は表２に示す通りである。
【００３５】
【表２】

【００３６】
この結果、本発明のセラミックライナー部材１を用いれば、円筒状体の鋼管７の内壁面にセラミックライナー部材１を形成したときと同様に、従来例に対して約１／７程度の時間でセラミックライナー管９を形成することができた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、平面形状が長方形の板状部の下面中央部に長手方向に蟻ぼそを備えた複数個のセラミック板と、該セラミック板の前記蟻ぼそと係合する蟻溝を有する金属板からなる長尺状の条材と、該条材の前記蟻溝の開口と反対側の外側に固定された金属板からなる長尺状の金属部材とを有し、前記条材の蟻溝に、前記セラミック板に備える蟻ぼそを順次挿入して複数個の前記セラミック板を整列させ、少なくとも端部に位置する前記セラミック板と前記条材と接合してセラミックライナー部材を形成するようにしたことから、以下のような効果を得ることができる。
・各セラミック板の位置決めと整列が容易となり、手際良く能率的に配置することができるとともに、セラミック板２の脱落が無く確実な固定が可能である。
・セラミック板、条材、金属部材の寸法、形状を標準化することにより量産が可能となる。
・作業工程の細分化、単純化が可能となり、施工者に特殊技能の修得の必要が無い。
・気温、湿度の変化や埃塵の有無などに影響を受けず、セラミックライナー部材を構成するセラミック板の取付け作業が作業環境に制約されることがない。
【００３８】
また、本発明によれば、前記セラミックライナー部材が鋼管の内壁面に軸方向に沿って配置されて前記金属部材を溶接にて接合することを鋼管の内壁面を覆うまで順次繰り返して、前記セラミック部材からなる前記セラミックライナー部材が形成されたセラミックライナー管としたことから、以下のような効果を得ることができる。
・施工者の手の届かない長尺物の鋼管の内壁面にもセラミックライナー部材を容易に形成することができる。
・鋼管の内壁面にセラミックライナー部材を形成するのに要する全作業時間や作業労力を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミックライナー部材を示す斜視図である。
【図２】図１のセラミックライナー部材を構成するセラミック板のみを示す斜視図である。
【図３】図１のセラミックライナー部材を構成する条材のみを示す斜視図である。
【図４】図１のセラミックライナー部材を構成する金属部材のみを示す斜視図である。
【図５】図４の金属部材上に図３の条材を固定した状態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るセラミックライナー管を示す正面図である。
【図７】本発明に係るセラミックライナー部材を鋼管内に溶接するのに用いる溶接機を示す概略図である。
【図８】従来のセラミックライナー管を示す断面図である。
【図９】図８のセラミックライナー管に用いるセラミックリングのみを示す斜視図である。
【図１０】従来の他のセラミックライナー管を示す断面図である。
【図１１】図１０のセラミックライナー管に用いる一方のセラミックセグメントを示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１２】図１０のセラミックライナー管に用いる他方のセラミックセグメントを示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１：セラミックライナー部材
２：セラミック板
３：蟻ぼそ
４：条材
５：蟻溝
５ａ：溶接穴
６：金属部材
７：鋼管
８：充填材
９：セラミックライナー管

Claims

平面形状が長方形の板状部の下面中央部に長手方向に蟻ぼそを備えた複数個のセラミック板と、該セラミック板の前記蟻ぼそと係合する蟻溝を有する金属板からなる長尺状の条材と、該条材の前記蟻溝の開口と反対側の外側に固定された金属板からなる長尺状の金属部材とを有し、前記条材の前記蟻溝に、前記セラミック板に備える蟻ぼそを順次挿入して複数個の前記セラミック板を整列させ、少なくとも端部に位置する前記セラミック板と前記条材とを接合したことを特徴とするセラミックライナー部材。
請求項１に記載のセラミックライナー部材が鋼管の内壁面に軸方向に沿って配置されて前記金属部材を溶接にて接合することを鋼管の内壁面を覆うまで順次繰り返して、前記セラミック部材からなる前記セラミックライナー部材が形成されていることを特徴とするセラミックライナー管。