JP6880577B2

JP6880577B2 - Ceramic mounting method and burner structure

Info

Publication number: JP6880577B2
Application number: JP2016122012A
Authority: JP
Inventors: 敏行須古
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2017225985A

Description

本実施形態は、セラミックスの取付方法及びバーナ構造体に関するものである。 The present embodiment relates to a ceramic mounting method and a burner structure.

石炭焚ボイラに取り付けられる微粉炭バーナでは、石炭粉砕機で石炭を粉砕して微粉炭としたものを燃焼用空気と混合させ、この混合流体をバーナノズルから火炉に噴出して微粉炭を燃焼させる。この微粉炭バーナは、バーナノズルの内面の接線方向に微粉炭を流入させ、ノズル内部での旋回流によって微粉炭の濃度の濃い部分を形成することで、微粉炭の着火性を向上させている。 In a pulverized coal burner attached to a coal-fired boiler, coal is crushed by a coal crusher into pulverized coal, which is mixed with combustion air, and this mixed fluid is ejected from a burner nozzle into a fireplace to burn the pulverized coal. This pulverized coal burner improves the ignitability of the pulverized coal by inflowing the pulverized coal in the tangential direction of the inner surface of the burner nozzle and forming a portion having a high concentration of the pulverized coal by the swirling flow inside the nozzle.

しかしながら、微粉炭入口管及びバーナノズルの内面は、微粉炭によって摩耗する。このため、従来では、肉盛り補修を何度も繰り返す必要があった。このようなメンテナンス負荷を低減するため、微粉炭入口管及びバーナノズルの内面にセラミックスライナーを取り付け、耐摩耗性を向上させることが検討されている。しかしながら、セラミックスは、溶接によって金属（母材）に接合することは不可能である。 However, the inner surface of the pulverized coal inlet pipe and the burner nozzle is worn by the pulverized coal. For this reason, conventionally, it has been necessary to repeat the overlay repair many times. In order to reduce such a maintenance load, it is being studied to attach a ceramic liner to the inner surface of the pulverized coal inlet pipe and the burner nozzle to improve the wear resistance. However, ceramics cannot be joined to a metal (base metal) by welding.

下記特許文献１には、金属部材に、平板のセラミックスを重ね合せ、両者を取り付けるセラミックスの取付方法が開示されている（特許文献１の図３参照）。この手法は、セラミックスの厚さ方向に貫通し、表面へ開口した複数個のテーパ穴を設け、この穴の底部にろう材を装着し、このろう材を加熱、冷却して両部材の離脱を防止すると共に、その上にテーパ穴を覆うための栓をするものである。 The following Patent Document 1 discloses a method of attaching ceramics by superimposing flat plate ceramics on a metal member and attaching both (see FIG. 3 of Patent Document 1). In this method, a plurality of tapered holes that penetrate in the thickness direction of the ceramic and open to the surface are provided, a brazing material is attached to the bottom of the holes, and the brazing material is heated and cooled to separate both members. In addition to preventing it, a stopper is provided on it to cover the tapered hole.

特開昭６０−１０３０８３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-103083

しかしながら、上記手法を採用した場合、テーパ穴を塞ぐ栓は、溶接不可のセラミックスに対しては接着剤貼り付けとなる。このようにテーパ穴を塞ぐ栓を接着剤貼り付けとすると、ボイラ火炉内からの輻射熱によって接着剤が剥がれ、栓が脱落し、穴のあいた接合部分が微粉炭によって顕著に摩耗され、これによってセラミックスが脱落してしまう虞があった。 However, when the above method is adopted, the plug that closes the tapered hole is attached with an adhesive to the ceramics that cannot be welded. When the stopper that closes the tapered hole is attached with an adhesive in this way, the adhesive is peeled off by the radiant heat from the inside of the boiler furnace, the stopper falls off, and the joint part with the hole is significantly worn by the pulverized coal, which causes ceramics. Was in danger of falling out.

本実施形態は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、輻射熱の影響を受けず、セラミックスの脱落を防止することができるセラミックスの取付方法及びバーナ構造体の提供を目的とする。 The present embodiment has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic mounting method and a burner structure that are not affected by radiant heat and can prevent the ceramics from falling off.

上記の課題を解決するために、本実施形態は、金属にセラミックスを取り付けるセラミックスの取付方法であって、前記セラミックスに縮径部を有する貫通孔を設け、前記貫通孔に前記縮径部と係合する係合部を有するスタッドを挿入し、前記スタッドをスタッド溶接により前記金属に接合させ、前記貫通孔から突出している前記スタッドの突出部を除去することにより、前記セラミックスの表面に連続的に連なる連続面を形成する、という手法を採用する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present embodiment is a method of attaching ceramics to a metal, in which a through hole having a reduced diameter portion is provided in the ceramics, and the through hole is engaged with the reduced diameter portion. By inserting a stud having a matching engaging portion, joining the stud to the metal by stud welding, and removing the protruding portion of the stud protruding from the through hole, the stud is continuously exposed to the surface of the ceramic. The method of forming a continuous continuous surface is adopted.

また、本実施形態においては、前記縮径部は、漸次縮径するテーパ部である、という手法を採用する。 Further, in the present embodiment, the method that the diameter-reduced portion is a tapered portion that gradually reduces the diameter is adopted.

また、本実施形態においては、前記スタッドに括れ部を設け、該括れ部を起点として前記突出部を除去する、という手法を採用する。 Further, in the present embodiment, a method is adopted in which the stud is provided with a constricted portion and the protruding portion is removed starting from the constricted portion.

また、本実施形態においては、前記セラミックスの前記金属に接触する接触面に、前記貫通孔を拡径させる拡径溝を設け、該拡径溝に前記スタッド溶接によって形成される接合部を収容させる、という手法を採用する。 Further, in the present embodiment, a diameter-expanded groove for expanding the diameter of the through hole is provided on the contact surface of the ceramic in contact with the metal, and the enlarged groove accommodates the joint formed by the stud welding. , Is adopted.

また、本実施形態においては、金属製の筒状部材と、前記筒状部材の内面に取り付けられたセラミックスライナーと、を備えるバーナ構造体であって、前記セラミックスライナーには、縮径部を有する貫通孔が設けられており、前記貫通孔に挿入されたスタッドと、前記スタッドと前記筒状部材とを接合させる接合部と、を備え、前記スタッドは、前記縮径部と係合する係合部と、前記セラミックスライナーの表面に連続的に連なる連続面と、を有する、という構成を採用する。 Further, in the present embodiment, the burner structure includes a metal tubular member and a ceramic liner attached to the inner surface of the tubular member, and the ceramic liner has a reduced diameter portion. A through hole is provided, and the stud inserted into the through hole and a joint portion for joining the stud and the tubular member are provided, and the stud engages with the reduced diameter portion. A configuration is adopted in which the portion and a continuous surface continuously connected to the surface of the ceramic liner are provided.

また、本実施形態においては、前記連続面には、円形の加工痕が形成されている、という構成を採用する。 Further, in the present embodiment, a configuration is adopted in which circular processing marks are formed on the continuous surface.

本実施形態では、セラミックスに縮径部を有する貫通孔を設け、その貫通孔に縮径部と係合する係合部を有するスタッドを挿入し、そのスタッドをスタッド溶接により金属に接合させる。これにより、セラミックスが機械的に固定されるため、セラミックスの脱落が防止される。また、スタッド溶接後、貫通孔から突出しているスタッドの突出部を除去することにより、セラミックスの表面に連続的に連なる連続面を形成する。これにより、貫通孔を塞ぐ栓が不要となり、接着剤の固定箇所が無くなるため、輻射熱の影響を受なくなる。
したがって、本実施形態では、輻射熱の影響を受けず、セラミックスの脱落を防止することができる。 In the present embodiment, the ceramic is provided with a through hole having a reduced diameter portion, a stud having an engaging portion that engages with the reduced diameter portion is inserted into the through hole, and the stud is joined to the metal by stud welding. As a result, the ceramics are mechanically fixed, so that the ceramics are prevented from falling off. Further, after stud welding, the protruding portion of the stud protruding from the through hole is removed to form a continuous surface continuously connected to the surface of the ceramics. This eliminates the need for a plug that closes the through hole and eliminates the fixing location of the adhesive, so that it is not affected by radiant heat.
Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the ceramics from falling off without being affected by radiant heat.

本実施形態の実施形態におけるバーナ構造体の側面図である。It is a side view of the burner structure in embodiment of this embodiment. 図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 本実施形態の実施形態におけるセラミックスライナーの取付方法に用いるセラミックスライナー及びスタッドの斜視図である。It is a perspective view of the ceramics liner and stud used in the mounting method of the ceramics liner in embodiment of this embodiment. 本実施形態の実施形態におけるセラミックスライナーの取付方法を経時的に示す工程図である。It is a process drawing which shows the attachment method of the ceramics liner in Embodiment of this Embodiment over time. 本実施形態の実施形態におけるセラミックスライナーの取付方法を経時的に示す工程図である。It is a process drawing which shows the attachment method of the ceramics liner in Embodiment of this Embodiment over time.

以下、本実施形態のセラミックスの取付方法及びバーナ構造体について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、微粉炭バーナを構成するバーナ構造体、及び、そのバーナ構造体へのセラミックスライナーの取付方法を例示する。 Hereinafter, the ceramic mounting method and the burner structure of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the burner structure constituting the pulverized coal burner and the method of attaching the ceramic liner to the burner structure will be illustrated.

図１は、本発明の実施形態におけるバーナ構造体１の側面図である。
図１に示すバーナ構造体１は、微粉炭（粉体）と燃焼用空気（気体）との混合流体を不図示のボイラ火炉内に噴出し、微粉炭を燃焼させるバーナノズル１０と、そのバーナノズル１０に混合流体を供給する微粉炭入口管２０と、を備える。バーナノズル１０及び微粉炭入口管２０は、いずれも金属製の筒状部材である。 FIG. 1 is a side view of the burner structure 1 according to the embodiment of the present invention.
The burner structure 1 shown in FIG. 1 is a burner nozzle 10 for burning pulverized coal by ejecting a mixed fluid of pulverized coal (powder) and combustion air (gas) into a boiler furnace (not shown), and the burner nozzle 10 thereof. 20 is provided with a pulverized coal inlet pipe 20 for supplying a mixed fluid. The burner nozzle 10 and the pulverized coal inlet pipe 20 are both metal tubular members.

バーナノズル１０は、その先端に混合流体を噴出する噴出口１１を有する。バーナノズル１０は、中心軸Ｃに同心で設けられた図示しないバーナ内筒とバーナ外筒とを有する二重筒構造となっている。バーナ内筒とバーナ外筒は、略相似形状を有する。このバーナノズル１０は、直径が略一定の円筒部１２と、円筒部１２から先端側へ向かって直径が漸減する第１絞り部１３と、第１絞り部１３から先端側へ向かってさらに直径が急減する第２絞り部１４と、を有する。 The burner nozzle 10 has an ejection port 11 at its tip that ejects a mixed fluid. The burner nozzle 10 has a double-cylinder structure having a burner inner cylinder and a burner outer cylinder (not shown) provided concentrically with the central axis C. The inner cylinder of the burner and the outer cylinder of the burner have substantially similar shapes. The burner nozzle 10 has a cylindrical portion 12 having a substantially constant diameter, a first throttle portion 13 whose diameter gradually decreases from the cylindrical portion 12 toward the tip side, and a further sharp decrease in diameter from the first throttle portion 13 toward the tip side. It has a second throttle portion 14 and a second throttle portion 14.

微粉炭入口管２０は、バーナノズル１０の側部に接続されている。微粉炭入口管２０は、バーナノズル１０の円筒部１２に混合流体を供給する。微粉炭入口管２０は、円筒部１２の内面に沿って接線方向に混合流体を供給し、混合流体の旋回流を形成するようになっている。微粉炭入口管２０の上流側には、不図示の微粉炭供給装置及び送風装置が設けられており、微粉炭と燃焼用空気とが予め混合された混合流体が導入されてくる。 The pulverized coal inlet pipe 20 is connected to the side portion of the burner nozzle 10. The pulverized coal inlet pipe 20 supplies the mixed fluid to the cylindrical portion 12 of the burner nozzle 10. The pulverized coal inlet pipe 20 supplies the mixed fluid in the tangential direction along the inner surface of the cylindrical portion 12 to form a swirling flow of the mixed fluid. A pulverized coal supply device and a blower (not shown) are provided on the upstream side of the pulverized coal inlet pipe 20, and a mixed fluid in which pulverized coal and combustion air are mixed in advance is introduced.

図示しない石炭粉砕機で粉砕された微粉炭は、燃焼用空気と混合され、微粉炭入口管２０を介してバーナノズル１０に供給される。微粉炭と燃焼用空気の混合流体は、バーナノズル１０の後端側の円筒部１２において内面の接線方向に供給されて旋回流となり、バーナ内筒とバーナ外筒との間を旋回しながら先端側へ流動し、リング状に開口する噴出口１１から噴出される。そして、噴出口１１から噴出された混合流体は、図示しないボイラ火炉内で燃焼する。 The pulverized coal crushed by a coal crusher (not shown) is mixed with combustion air and supplied to the burner nozzle 10 via the pulverized coal inlet pipe 20. The mixed fluid of pulverized coal and combustion air is supplied in the tangential direction of the inner surface at the cylindrical portion 12 on the rear end side of the burner nozzle 10 to form a swirling flow, and swirls between the inner cylinder of the burner and the outer cylinder of the burner on the tip side. It flows to and is ejected from the ejection port 11 which opens in a ring shape. Then, the mixed fluid ejected from the ejection port 11 burns in a boiler furnace (not shown).

上記構成のバーナ構造体１は、微粉炭による摩耗を抑制するため、バーナノズル１０及び微粉炭入口管２０の内面に、セラミックスライナー３０を取り付けている。具体的に、セラミックスライナー３０は、バーナノズル１０の円筒部１２の内面の全域及び第１絞り部１３の内面の一部に取り付けられている。また、セラミックスライナー３０は、微粉炭入口管２０の内面の全域に取り付けられている。 In the burner structure 1 having the above configuration, a ceramic liner 30 is attached to the inner surfaces of the burner nozzle 10 and the pulverized coal inlet pipe 20 in order to suppress wear due to pulverized coal. Specifically, the ceramic liner 30 is attached to the entire inner surface of the cylindrical portion 12 of the burner nozzle 10 and a part of the inner surface of the first drawing portion 13. Further, the ceramic liner 30 is attached to the entire inner surface of the pulverized coal inlet pipe 20.

図２は、図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。なお、図２では、バーナノズル１０に対するセラミックスライナー３０の取り付け構造を図示しているが、微粉炭入口管２０に対しても同様の取り付け構造となっている。
図２に示すように、セラミックスライナー３０は、スタッド４０を介してバーナノズル１０に機械的に取り付けられている。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Although FIG. 2 illustrates the attachment structure of the ceramic liner 30 to the burner nozzle 10, the attachment structure to the pulverized coal inlet pipe 20 is the same.
As shown in FIG. 2, the ceramic liner 30 is mechanically attached to the burner nozzle 10 via the stud 40.

セラミックスライナー３０は、微粉炭が衝突する表面３０ａと、バーナノズル１０に接触する接触面３０ｂと、表面３０ａから接触面３０ｂまで貫通する貫通孔３１と、を有する。セラミックスライナー３０は、表面３０ａと接触面２０ｂが平行な板状に形成されている。また、セラミックスライナー３０は、バーナノズル１０の長手方向に長い平面視長方形状を有しており、その平面視中央部に貫通孔３１が設けられている（後述する図３参照）。 The ceramic liner 30 has a surface 30a on which pulverized coal collides, a contact surface 30b that contacts the burner nozzle 10, and a through hole 31 that penetrates from the surface 30a to the contact surface 30b. The ceramic liner 30 is formed in a plate shape in which the surface 30a and the contact surface 20b are parallel to each other. Further, the ceramic liner 30 has a rectangular shape in a plan view long in the longitudinal direction of the burner nozzle 10, and a through hole 31 is provided in the central portion in the plan view (see FIG. 3 to be described later).

貫通孔３１は、図２に示すように、第１孔部３１ａと、縮径部３１ｂと、第２孔部３１ｃと、を有する。第１孔部３１ａは、セラミックスライナー３０の表面３０ａから接触面３０ｂに向かって一定の直径で形成されている。縮径部３１ｂは、第１孔部３１ａの下端から接触面３０ｂに向かって漸次縮径するテーパ部である。第２孔部３１ｃは、縮径部３１ｂの下端から接触面３０ｂに向かって一定の直径で形成されている。すなわち、第２孔部３１ｃの直径は、第１孔部３１ａの直径よりも小さくなっている。 As shown in FIG. 2, the through hole 31 has a first hole portion 31a, a reduced diameter portion 31b, and a second hole portion 31c. The first hole portion 31a is formed with a constant diameter from the surface 30a of the ceramic liner 30 toward the contact surface 30b. The reduced diameter portion 31b is a tapered portion whose diameter is gradually reduced from the lower end of the first hole portion 31a toward the contact surface 30b. The second hole portion 31c is formed with a constant diameter from the lower end of the reduced diameter portion 31b toward the contact surface 30b. That is, the diameter of the second hole portion 31c is smaller than the diameter of the first hole portion 31a.

接触面３０ｂには、貫通孔３１を拡径させる拡径溝３２が形成されている。拡径溝３２は、接触面３０ｂから表面３０ａに向かって貫通孔３１の周囲に形成された円環状の溝である。この拡径溝３２は、縮径部３１ｂによって縮径した貫通孔３１の直径を、第２孔部３１ｃの直径より大きく拡径させる。拡径溝３２の直径は、第２孔部３１ｃの直径より大きく、第１孔部３１ａの直径よりも小さい。この拡径溝３２には、スタッド４０とバーナノズル１０との接合部５０（溶接溶け込み部）が収容されている。 A diameter-expanding groove 32 for expanding the diameter of the through hole 31 is formed on the contact surface 30b. The enlarged diameter groove 32 is an annular groove formed around the through hole 31 from the contact surface 30b toward the surface 30a. The diameter-expanded groove 32 increases the diameter of the through hole 31 reduced by the diameter-reduced portion 31b to be larger than the diameter of the second hole portion 31c. The diameter of the enlarged groove 32 is larger than the diameter of the second hole 31c and smaller than the diameter of the first hole 31a. The enlarged diameter groove 32 accommodates a joint portion 50 (weld penetration portion) between the stud 40 and the burner nozzle 10.

スタッド４０は、係合部４１と、先端部４２と、加工痕４３と、を有する。係合部４１は、貫通孔３１の縮径部３１ｂに係合する逆立ち円錐形状を有する。すなわち、係合部４１は、先端部４２に向かうに従って漸次縮径した形状を有する。この係合部４１の最大直径は、第１孔部３１ａよりも僅かに小さく形成されている。先端部４２は、バーナノズル１０の内面１０ａに向かって一定の直径で形成されている。この先端部４２の直径は、第２孔部３１ｃの直径よりも僅かに小さく形成されている。 The stud 40 has an engaging portion 41, a tip portion 42, and a machining mark 43. The engaging portion 41 has an inverted conical shape that engages with the reduced diameter portion 31b of the through hole 31. That is, the engaging portion 41 has a shape in which the diameter is gradually reduced toward the tip portion 42. The maximum diameter of the engaging portion 41 is formed to be slightly smaller than that of the first hole portion 31a. The tip portion 42 is formed with a constant diameter toward the inner surface 10a of the burner nozzle 10. The diameter of the tip portion 42 is formed to be slightly smaller than the diameter of the second hole portion 31c.

スタッド４０は、セラミックスライナー３０の表面３０ａに連続的に連なる連続面４０ａを有する。連続面４０ａは、逆立ち円錐形状の係合部４１の円形の底面に形成されている。連続面４０ａは、表面３０ａと略同一面を形成する。また、連続面４０ａと表面３０ａとの間には、係合部４１と第１孔部３１ａとの嵌め合い隙間による微小な環状隙間が形成されている。この連続面４０ａの中央部には、平面視で円形の加工痕４３が形成されている。この加工痕４３は、微粉炭の衝突により徐々に削られていくものであるが、ある程度削られても加工痕４３の円形の紋様は確認できる。 The stud 40 has a continuous surface 40a that is continuously connected to the surface 30a of the ceramic liner 30. The continuous surface 40a is formed on the circular bottom surface of the inverted conical engaging portion 41. The continuous surface 40a forms substantially the same surface as the surface 30a. Further, a minute annular gap is formed between the continuous surface 40a and the surface 30a due to the fitting gap between the engaging portion 41 and the first hole portion 31a. A circular processing mark 43 is formed in the central portion of the continuous surface 40a in a plan view. The processing mark 43 is gradually scraped by the collision of pulverized coal, but even if it is scraped to some extent, the circular pattern of the processing mark 43 can be confirmed.

続いて、上記構成のバーナノズル１０にセラミックスライナー３０を取り付けるセラミックスライナー３０の取付方法（以下、本手法と称することがある）について、図３〜図５を参照しつつ説明する。
図３は、本発明の実施形態におけるセラミックスライナー３０の取付方法に用いるセラミックスライナー３０及びスタッド４０の斜視図である。図４及び図５は、本発明の実施形態におけるセラミックスライナー３０の取付方法を経時的に示す工程図である。 Subsequently, a method of attaching the ceramic liner 30 (hereinafter, may be referred to as this method) for attaching the ceramic liner 30 to the burner nozzle 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
FIG. 3 is a perspective view of the ceramic liner 30 and the stud 40 used in the method of attaching the ceramic liner 30 in the embodiment of the present invention. 4 and 5 are process diagrams showing the mounting method of the ceramic liner 30 according to the embodiment of the present invention over time.

本手法では、図３に示すように、セラミックスライナー３０に縮径部３１ｂを有する貫通孔３１を設ける。貫通孔３１は、例えば、セラミックスライナー３０の鋳込み成形のときに、同時に形成することができる。貫通孔３１は、漸次縮径するテーパ部であるため、金型が抜き易く、成形が容易である。次に、セラミックスライナー３０の接触面３０ｂに、貫通孔３１を拡径させる拡径溝３２を形成する。拡径溝３２は、例えば、切削等の機械加工により形成することができる。なお、拡径溝３２も鋳込み成形により同時に形成してもよい。また、貫通孔３１も切削等の機械加工により形成してもよい。 In this method, as shown in FIG. 3, the ceramic liner 30 is provided with a through hole 31 having a reduced diameter portion 31b. The through hole 31 can be formed at the same time, for example, at the time of casting molding of the ceramic liner 30. Since the through hole 31 is a tapered portion whose diameter is gradually reduced, the mold can be easily pulled out and molding is easy. Next, a diameter-expanding groove 32 for expanding the diameter of the through hole 31 is formed on the contact surface 30b of the ceramic liner 30. The enlarged diameter groove 32 can be formed by, for example, machining such as cutting. The enlarged diameter groove 32 may also be formed at the same time by casting. Further, the through hole 31 may also be formed by machining such as cutting.

施工前のスタッド４０には、ヘッド部４４（突出部）が設けられている。ヘッド部４４は、図４に示すように、溶接機６０がスタッド４０を把持（チャック）する部位である。このヘッド部４４は、一定の直径の円柱状に形成されている。本実施形態のヘッド部４４の直径は、係合部４１の最大直径と略同一に形成されている。ヘッド部４４と係合部４１との間には、括れ部４５が形成されている。括れ部４５は、ヘッド部４４及び係合部４１より直径が小さい円柱状に形成されている。本実施形態の括れ部４５は、先端部４２の直径よりも小さく形成され、スタッド４０の最小直径を有する。 The stud 40 before construction is provided with a head portion 44 (protruding portion). As shown in FIG. 4, the head portion 44 is a portion where the welding machine 60 grips (chucks) the stud 40. The head portion 44 is formed in a columnar shape having a constant diameter. The diameter of the head portion 44 of the present embodiment is formed to be substantially the same as the maximum diameter of the engaging portion 41. A constricted portion 45 is formed between the head portion 44 and the engaging portion 41. The constricted portion 45 is formed in a columnar shape having a diameter smaller than that of the head portion 44 and the engaging portion 41. The constricted portion 45 of the present embodiment is formed smaller than the diameter of the tip portion 42 and has the minimum diameter of the stud 40.

次に、本手法では、図４に示すように、セラミックスライナー３０をバーナノズル１０の適所に配置し、貫通孔３１にスタッド４０を挿入する。そして、スタッド４０のヘッド部４４を溶接機６０に把持させ、スタッド溶接を開始する。溶接機６０は、バーナノズル１０の内面１０ａに先端部４２を接触させたスタッド４０を引き上げてアークを発生させ、所定時間電流を流し、バーナノズル１０（母材）とスタッド４０との溶融池（接合部５０となる）が形成されたところでスタッド４０の先端部４２をバーナノズル１０の内面１０ａに圧入して両者を接合させる。 Next, in this method, as shown in FIG. 4, the ceramic liner 30 is arranged at an appropriate position of the burner nozzle 10, and the stud 40 is inserted into the through hole 31. Then, the head portion 44 of the stud 40 is gripped by the welding machine 60, and stud welding is started. The welding machine 60 pulls up the stud 40 whose tip portion 42 is in contact with the inner surface 10a of the burner nozzle 10 to generate an arc, causes an electric current to flow for a predetermined time, and causes a molten pool (joint portion) between the burner nozzle 10 (base material) and the stud 40. When the 50) is formed, the tip 42 of the stud 40 is press-fitted into the inner surface 10a of the burner nozzle 10 to join the two.

ここで、貫通孔３１の縮径部３１ｂは漸次縮径するテーパ部であるため、スタッド４０の圧入により係合部４１が縮径部３１ｂに密着し、セラミックスライナー３０のガタ付きが防止される。また、スタッド４０の係合部４１が、貫通孔３１の縮径部３１ｂに係合することで、セラミックスライナー３０がスタッド４０を介してバーナノズル１０に機械的に固定され、セラミックスライナー３０の脱落が防止される。また、セラミックスライナー３０の接触面３０ｂに拡径溝３２を設け、その逃がし空間に接合部５０を収容させることで、セラミックスライナー３０の盛り上がりによる割れの発生を防止することができる。 Here, since the reduced diameter portion 31b of the through hole 31 is a tapered portion whose diameter is gradually reduced, the engaging portion 41 is brought into close contact with the reduced diameter portion 31b by press-fitting the stud 40, and rattling of the ceramic liner 30 is prevented. .. Further, when the engaging portion 41 of the stud 40 engages with the reduced diameter portion 31b of the through hole 31, the ceramic liner 30 is mechanically fixed to the burner nozzle 10 via the stud 40, and the ceramic liner 30 is prevented from falling off. Be prevented. Further, by providing the enlarged diameter groove 32 on the contact surface 30b of the ceramic liner 30 and accommodating the joint portion 50 in the relief space, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the swelling of the ceramic liner 30.

そして、本手法では、図５に示すように、貫通孔３１から突出しているスタッド４０のヘッド部４４を除去することにより、セラミックスライナー３０の表面３０ａに連続的に連なる連続面４０ａを形成する。ヘッド部４４は、ハンマーによる打撃や、鉄パイプをヘッド部４４に差し込んで折り曲げる等することで容易に除去できる。スタッド４０には、括れ部４５を設けており、該括れ部４５を起点としてヘッド部４４を除去することで、ヘッド部４４の除去を容易に行うことができる。このようにして、ヘッド部４４を除去すると、括れ部４５があった場所に円形の加工痕４３が形成される。 Then, in this method, as shown in FIG. 5, by removing the head portion 44 of the stud 40 protruding from the through hole 31, a continuous surface 40a continuously connected to the surface 30a of the ceramic liner 30 is formed. The head portion 44 can be easily removed by hitting with a hammer, inserting an iron pipe into the head portion 44, bending the head portion 44, or the like. The stud 40 is provided with a constricted portion 45, and by removing the head portion 44 starting from the constricted portion 45, the head portion 44 can be easily removed. When the head portion 44 is removed in this way, a circular machining mark 43 is formed at the place where the constricted portion 45 was.

ヘッド部４４を除去することにより形成される連続面４０ａは、微粉炭が衝突するセラミックスライナー３０の表面３０ａと、略同一の面を形成する。これにより、セラミックスライナー３０を固定するスタッド４０が、微粉炭により顕著に摩耗されることがなくなる。また、この構成によれば、貫通孔３１がスタッド４０単体で塞がれるため、貫通孔３１を塞ぐ栓が不要となる。このため、溶接不可のセラミックスライナー３０に対して接着剤を使用して栓を固定する固定箇所無くなり、ボイラ火炉内からの輻射熱の影響を受けなくなる。 The continuous surface 40a formed by removing the head portion 44 forms substantially the same surface as the surface 30a of the ceramic liner 30 with which the pulverized coal collides. As a result, the stud 40 for fixing the ceramic liner 30 is not significantly worn by the pulverized coal. Further, according to this configuration, since the through hole 31 is closed by the stud 40 alone, the plug for closing the through hole 31 becomes unnecessary. Therefore, there is no fixed place for fixing the stopper to the non-weldable ceramic liner 30 by using an adhesive, and the boiler is not affected by the radiant heat from the inside of the furnace.

このように、上述の本実施形態によれば、バーナノズル１０にセラミックスライナー３０を取り付けるセラミックスライナー３０の取付方法であって、セラミックスライナー３０に縮径部３１ｂを有する貫通孔３１を設け、貫通孔３１に縮径部３１ｂと係合する係合部４１を有するスタッド４０を挿入し、スタッド４０をスタッド溶接によりバーナノズル１０に接合させ、貫通孔３１から突出しているスタッド４０のヘッド部４４を除去することにより、セラミックスライナー３０の表面３０ａに連続的に連なる連続面４０ａを形成する、という手法を採用することによって、輻射熱の影響を受けず、セラミックスライナー３０の脱落を防止することができる。 As described above, according to the above-described embodiment, the method of attaching the ceramic liner 30 to the burner nozzle 10 is to provide the ceramic liner 30 with a through hole 31 having a reduced diameter portion 31b, and to provide the through hole 31. A stud 40 having an engaging portion 41 that engages with the reduced diameter portion 31b is inserted into the ceramic, the stud 40 is joined to the burner nozzle 10 by stud welding, and the head portion 44 of the stud 40 protruding from the through hole 31 is removed. Therefore, by adopting the method of forming the continuous surface 40a continuously connected to the surface 30a of the ceramic liner 30, it is possible to prevent the ceramic liner 30 from falling off without being affected by the radiant heat.

以上、図面を参照しながら本実施形態の好適な実施形態について説明したが、本実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本実施形態の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present embodiment has been described above with reference to the drawings, the present embodiment is not limited to the above embodiment. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like within a range that does not deviate from the gist of the present embodiment.

例えば、上記実施形態では、縮径部３１ｂがテーパ状に縮径する形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、縮径部４１ｂが段差状に縮径する形態であってもよい。なお、セラミックスライナー３０に対する加工性を考慮すると、上述したように、縮径部３１ｂをテーパ状に設けることが好ましい。 For example, in the above embodiment, the mode in which the reduced diameter portion 31b is tapered in a tapered shape has been described, but the present invention is not limited to this mode, and the reduced diameter portion 41b is reduced in diameter in a stepped shape. There may be. Considering the workability with respect to the ceramic liner 30, it is preferable to provide the reduced diameter portion 31b in a tapered shape as described above.

また、例えば、上記実施形態では、スタッド４０に括れ部４５を設け、該括れ部４５を起点としてヘッド部４４を除去する形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、括れ部４５が無い形態であってもよい。この形態では、切断工具等を使用してヘッド部４４を切除することとなる。 Further, for example, in the above embodiment, a mode in which the stud 40 is provided with the constriction portion 45 and the head portion 44 is removed from the constriction portion 45 as a starting point has been described, but the present invention is not limited to this embodiment. It may be in a form without a constriction 45. In this form, the head portion 44 is cut off using a cutting tool or the like.

また、例えば、上記実施形態では、本発明をバーナ構造体１に適用した形態を例示したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。本発明は、他の用途で用いられる構造体の一部または全部に、耐熱、耐摩耗及び断熱等の目的でセラミックスを取り付けるための手法として、広く使用することができる。 Further, for example, in the above embodiment, the embodiment in which the present invention is applied to the burner structure 1 is exemplified, but the present invention is not limited to this embodiment. The present invention can be widely used as a method for attaching ceramics to a part or all of a structure used for other purposes for the purpose of heat resistance, wear resistance, heat insulation and the like.

１バーナ構造体
１０バーナノズル（筒状部材、金属）
２０微粉炭入口管（筒状部材、金属）
３０セラミックスライナー（セラミックス）
３０ａ表面
３０ｂ接触面
３１貫通孔
３１ｂ縮径部
３２拡径溝
４０スタッド
４０ａ連続面
４１係合部
４３加工痕
４４ヘッド部（突出部）
４５括れ部
５０接合部 1 Burner structure 10 Burner nozzle (cylindrical member, metal)
20 pulverized coal inlet pipe (cylindrical member, metal)
30 Ceramics liner (ceramics)
30a Surface 30b Contact surface 31 Through hole 31b Diameter reduction part 32 Diameter expansion groove 40 Stud 40a Continuous surface 41 Engagement part 43 Machining mark 44 Head part (protruding part)
45 Constriction 50 Joint

Claims

It is a method of attaching ceramics to metal.
A through hole having a reduced diameter portion is provided in the ceramic, and the ceramic is provided with a through hole.
A stud having an engaging portion that engages with the reduced diameter portion is inserted into the through hole.
The stud is joined to the metal by stud welding and
By removing the protruding portion of the stud protruding from the through hole, a continuous surface continuously connected to the surface of the ceramic is formed.
A diameter-expanded groove for expanding the diameter of the through hole is provided on the contact surface of the ceramic in contact with the metal, and the enlarged groove accommodates the joint formed by the stud welding.
The reduced diameter portion is provided on the front side in the insertion direction of the stud.
The stud has an engaging portion on the rear end side that shrinks in diameter toward the tip and contacts the reduced diameter portion, is formed with a constant diameter toward the metal, and does not come into contact with the through hole. A method of mounting ceramics, which is characterized in that the tip side is provided with.

The method for attaching ceramics according to claim 1, wherein the reduced diameter portion is a tapered portion whose diameter is gradually reduced.

The method for attaching ceramics according to claim 1 or 2, wherein the stud is provided with a constricted portion, and the protruding portion is removed starting from the constricted portion.

A metal tubular member, a ceramic liner attached to the inner surface of the tubular member, and the like.
A burner structure with
The ceramic liner is provided with a through hole having a reduced diameter portion.
With the stud inserted in the through hole,
A joint portion for joining the stud and the tubular member is provided.
The stud has an engaging portion that engages with the reduced diameter portion and a continuous surface that is continuously continuous with the surface of the ceramic liner.
A burner characterized in that a diameter-expanding groove for expanding the diameter of the through hole is provided on a contact surface of the ceramic liner in contact with the tubular member, and a joint portion formed by stud welding is accommodated in the diameter-expanded groove. Structure.

The burner structure according to claim 4, wherein circular processing marks are formed on the continuous surface.