JPH0222846B2 - - Google Patents
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- JPH0222846B2 JPH0222846B2 JP412483A JP412483A JPH0222846B2 JP H0222846 B2 JPH0222846 B2 JP H0222846B2 JP 412483 A JP412483 A JP 412483A JP 412483 A JP412483 A JP 412483A JP H0222846 B2 JPH0222846 B2 JP H0222846B2
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Landscapes
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Description
本発明は燃焼器用ノズルの製造方法に関する。
例えば炭化水素を部分酸化させて水素を製造す
るガス化プラントのコンバスター（燃焼器）のノ
ーズ部分は、800℃程度までの高温にさらされて、
かつガスやダストによる摩耗、あるいは燃料中の
不純物による腐食が発生するため、先端部を耐熱
合金などによつて被覆して用いている。 第１図に炭化水素を部分酸化させて水素を製造
するガス化プラントの燃焼器を示す。第１図にお
いて、Ａは燃焼器、Ｂは燃料炭化水素噴射ガン、
Ｃは酸素／水蒸気供給路、Ｄはノズル、Ｅはノズ
ルのノーズ部である。また、該燃焼器のノズルの
ノーズ部の形状を第２図に示す。第２図中１は母
材で、２が被覆層、３は原料炭化水素供給用のノ
ズルガン、４は該原料を部分酸化させるための
O2供給用間隙、５はノーズ本体の水冷機構であ
る。この被覆層２は、従来、以下のような方法に
より製造されたいた。 (i) 溶接法 例えば、ハステロイＸのようなNi基耐食合
金やステライトのようなCo基耐食合金を溶接
により多層肉盛した後、切削加工を施す。 (ii) セラミツクス溶射法 ノーズ先端部に耐熱セラミツクスを溶射被覆
する。 (iii) 被覆を行わない方法 母材の耐燃性を向上させ、被覆材を用いずに
単一層とする。 しかし、上記のような方法で得られる従来のノ
ーズは、各々以下のような欠点を有している。 (i) 溶接法の場合 溶接中に溶着金属内に母材の成分が溶け込
んで、溶着金属の成分が変化し、本来有して
いる高温での機械的性質、耐食性が損なわれ
るため、高温腐食、疲労によるクラツクの発
生を起こし易い。 被覆材は、Ni基、Co基合金であるため、
母材（Cr−Mo鋼など低合金属）と比べると
熱伝導率が小さい。従つて、冷却効果及び熱
疲労の点から被覆層の肉厚は薄い方がよい
が、溶接肉盛による方法では希釈層（母材と
溶着金属との相互拡散層）の厚さが厚くなつ
てしまうため、被覆層を薄くすることができ
ない。 溶接による場合、母材への溶け込みが大き
く、被覆層と母材の間の組織的境界が不明確
であるため、腐食、疲労、熱衝撃等の原因で
被覆層表面に割れが発生すると、割れは被覆
層内でとどまらず、母材へ進展し、貫通し易
い。 (ii) セラミツクス溶射法の場合 セラミツクスは、母材と熱膨張率が大きく異
なり、また熱衝撃に対し弱いため、短時間のう
ちに亀列が発生し、剥離脱落してしまう。 (iii) 被覆を行わない方法の場合 母材となる低合金鋼は、Ni基、Co基耐熱合
金に比べて高温での硬度が低いため、熱料ガス
やダストなどにより容易に摩耗減肉を起こす。 前記したように、熱焼器のノーズ部分は、燃料
の供給状態の変化や、それに伴なう炎の形状変化
によつて生じる温度変動の影響を受け易く、また
燃料中に含まれるダクトや燃料ガスそのものによ
る摩耗や腐食が発生しやすい。さらに、当該部材
はプラントの中に組込まれた部材であるため、定
期的な検査・修理時期の途中で、トラブルが発生
するとプラントの稼動が中断され、生産量の低下
を招くことから、一定期間（例えば６ケ月）の耐
用寿命が保証されなければならない。このような
点から、燃焼器のノーズが具備すべき性質として
は、 (1) 熱疲労、熱衝撃に強いこと (2) 高温における耐酸化性が良好であること (3) 高温における耐摩耗性・耐食性が良好である
こと (4) 製品の性能が安定していること 等があげられるが、前記した従来のノーズ部の
被覆法等では前記したようにこれらの性質を具備
させることができなかつた。 本発明は、このような従来法の欠点を排除し、
上記の(1)〜(4)を具備させることのできる方法を提
供すべくなされたもので、被覆層の形成に鋳包み
鋳造技術を採用し、母材（すなわち本体）を金型
容器としてこれに被覆材を鋳造溶着させた後、所
定の形状にまで切削加工することによつて燃焼器
用ノーズを製造する方法に関するものである。 本発明方法は水素製造装置の燃焼器ノーズ部
分、その他各種の燃焼器ノズルのノーズ部分の製
造に適用することができる。 以下、具体例をあげて本発明方法を詳細に説明
する。 第３図は、本発明方法を水素製造装置の燃焼器
用ノーズの製造に適用した場合の製造工程の概略
を示す図である。 まず、第３図Ａに示すような金型１を電気炉３
により予熱する。予熱に際しては、金型１の内表
面が酸化しないように還元性の溶融フラツクス２
を用いるが、ここでは、無水ホウ酸ナトリウムを
採用した。 次に、第３図Ｂに示すように、被覆材となる耐
熱合金５を高周波誘導加熱型溶解炉４にて、溶解
し、金型１に注湯する。 なお、ここでは金型１としては、１・1/4Cr−
0.5Mo鋼を用い、被覆材となる耐熱合金５として
Ni基耐熱合金を用いた。 上記のようにして鋳造した後、第３図Ｃに示す
ように、所定の形状まで切削加工を施し、耐熱合
金からなる被覆層７′を有する完成品７とする。
なお第３図Ｃ中の６および８は切削除去される部
分で、６が鋳込まれた耐熱合金部８が金型部であ
る。 第１表に、従来の溶接によつて製造したノーズ
と、第３図Ａ〜Ｃのようにして製造された試作品
の成分分折結果を示す。第１表から明らかなよう
に本発明方法による試作品は境界層から0.1mm隔
たつた部分で通常の成分範囲にあることを示して
いるのに対し、従来の溶接肉盛品では２mm程度の
深さまで成分が変化していることがわかる。
るガス化プラントのコンバスター（燃焼器）のノ
ーズ部分は、800℃程度までの高温にさらされて、
かつガスやダストによる摩耗、あるいは燃料中の
不純物による腐食が発生するため、先端部を耐熱
合金などによつて被覆して用いている。 第１図に炭化水素を部分酸化させて水素を製造
するガス化プラントの燃焼器を示す。第１図にお
いて、Ａは燃焼器、Ｂは燃料炭化水素噴射ガン、
Ｃは酸素／水蒸気供給路、Ｄはノズル、Ｅはノズ
ルのノーズ部である。また、該燃焼器のノズルの
ノーズ部の形状を第２図に示す。第２図中１は母
材で、２が被覆層、３は原料炭化水素供給用のノ
ズルガン、４は該原料を部分酸化させるための
O2供給用間隙、５はノーズ本体の水冷機構であ
る。この被覆層２は、従来、以下のような方法に
より製造されたいた。 (i) 溶接法 例えば、ハステロイＸのようなNi基耐食合
金やステライトのようなCo基耐食合金を溶接
により多層肉盛した後、切削加工を施す。 (ii) セラミツクス溶射法 ノーズ先端部に耐熱セラミツクスを溶射被覆
する。 (iii) 被覆を行わない方法 母材の耐燃性を向上させ、被覆材を用いずに
単一層とする。 しかし、上記のような方法で得られる従来のノ
ーズは、各々以下のような欠点を有している。 (i) 溶接法の場合 溶接中に溶着金属内に母材の成分が溶け込
んで、溶着金属の成分が変化し、本来有して
いる高温での機械的性質、耐食性が損なわれ
るため、高温腐食、疲労によるクラツクの発
生を起こし易い。 被覆材は、Ni基、Co基合金であるため、
母材（Cr−Mo鋼など低合金属）と比べると
熱伝導率が小さい。従つて、冷却効果及び熱
疲労の点から被覆層の肉厚は薄い方がよい
が、溶接肉盛による方法では希釈層（母材と
溶着金属との相互拡散層）の厚さが厚くなつ
てしまうため、被覆層を薄くすることができ
ない。 溶接による場合、母材への溶け込みが大き
く、被覆層と母材の間の組織的境界が不明確
であるため、腐食、疲労、熱衝撃等の原因で
被覆層表面に割れが発生すると、割れは被覆
層内でとどまらず、母材へ進展し、貫通し易
い。 (ii) セラミツクス溶射法の場合 セラミツクスは、母材と熱膨張率が大きく異
なり、また熱衝撃に対し弱いため、短時間のう
ちに亀列が発生し、剥離脱落してしまう。 (iii) 被覆を行わない方法の場合 母材となる低合金鋼は、Ni基、Co基耐熱合
金に比べて高温での硬度が低いため、熱料ガス
やダストなどにより容易に摩耗減肉を起こす。 前記したように、熱焼器のノーズ部分は、燃料
の供給状態の変化や、それに伴なう炎の形状変化
によつて生じる温度変動の影響を受け易く、また
燃料中に含まれるダクトや燃料ガスそのものによ
る摩耗や腐食が発生しやすい。さらに、当該部材
はプラントの中に組込まれた部材であるため、定
期的な検査・修理時期の途中で、トラブルが発生
するとプラントの稼動が中断され、生産量の低下
を招くことから、一定期間（例えば６ケ月）の耐
用寿命が保証されなければならない。このような
点から、燃焼器のノーズが具備すべき性質として
は、 (1) 熱疲労、熱衝撃に強いこと (2) 高温における耐酸化性が良好であること (3) 高温における耐摩耗性・耐食性が良好である
こと (4) 製品の性能が安定していること 等があげられるが、前記した従来のノーズ部の
被覆法等では前記したようにこれらの性質を具備
させることができなかつた。 本発明は、このような従来法の欠点を排除し、
上記の(1)〜(4)を具備させることのできる方法を提
供すべくなされたもので、被覆層の形成に鋳包み
鋳造技術を採用し、母材（すなわち本体）を金型
容器としてこれに被覆材を鋳造溶着させた後、所
定の形状にまで切削加工することによつて燃焼器
用ノーズを製造する方法に関するものである。 本発明方法は水素製造装置の燃焼器ノーズ部
分、その他各種の燃焼器ノズルのノーズ部分の製
造に適用することができる。 以下、具体例をあげて本発明方法を詳細に説明
する。 第３図は、本発明方法を水素製造装置の燃焼器
用ノーズの製造に適用した場合の製造工程の概略
を示す図である。 まず、第３図Ａに示すような金型１を電気炉３
により予熱する。予熱に際しては、金型１の内表
面が酸化しないように還元性の溶融フラツクス２
を用いるが、ここでは、無水ホウ酸ナトリウムを
採用した。 次に、第３図Ｂに示すように、被覆材となる耐
熱合金５を高周波誘導加熱型溶解炉４にて、溶解
し、金型１に注湯する。 なお、ここでは金型１としては、１・1/4Cr−
0.5Mo鋼を用い、被覆材となる耐熱合金５として
Ni基耐熱合金を用いた。 上記のようにして鋳造した後、第３図Ｃに示す
ように、所定の形状まで切削加工を施し、耐熱合
金からなる被覆層７′を有する完成品７とする。
なお第３図Ｃ中の６および８は切削除去される部
分で、６が鋳込まれた耐熱合金部８が金型部であ
る。 第１表に、従来の溶接によつて製造したノーズ
と、第３図Ａ〜Ｃのようにして製造された試作品
の成分分折結果を示す。第１表から明らかなよう
に本発明方法による試作品は境界層から0.1mm隔
たつた部分で通常の成分範囲にあることを示して
いるのに対し、従来の溶接肉盛品では２mm程度の
深さまで成分が変化していることがわかる。
【表】
また、試作品の耐酸化性を調査した。試験方法
としては、被覆層を境界層から１mmの厚さを残し
て切削した後、1000℃、400時間（15時間−５時
間のサイクルで）断続加熱して、腐食減肉量を計
測する方法によつた。第２表に結果を示す。第２
表から明らかなように、本発明品は従来品に比べ
て著しく腐食減肉量が少ないことが判る。
としては、被覆層を境界層から１mmの厚さを残し
て切削した後、1000℃、400時間（15時間−５時
間のサイクルで）断続加熱して、腐食減肉量を計
測する方法によつた。第２表に結果を示す。第２
表から明らかなように、本発明品は従来品に比べ
て著しく腐食減肉量が少ないことが判る。
【表】
更に、第３表に引張試験結果及び高温硬度測定
結果を示す。第３表から明らかなように、従来の
溶接品は高温の強度低下が大きく、非被覆材（母
材）は高温硬度が低いのに対し、本発明品は高温
引張強度、高温硬度とも高いことが判る。
結果を示す。第３表から明らかなように、従来の
溶接品は高温の強度低下が大きく、非被覆材（母
材）は高温硬度が低いのに対し、本発明品は高温
引張強度、高温硬度とも高いことが判る。
【表】
以上詳述した本発明方法による効果をまとめる
と、次の通りである。 (1) 母材となる金型と被覆材となる溶湯の境界は
0.1mm内外のごく薄い拡散層が形成されるのみ
で、従来の溶接肉盛による２mm程度にも及ぶ拡
散層に比較して母材と被覆材の成分変化は極め
て小さいため（第１表参照）、被覆材の耐酸化
性（耐食性）（第２表参照）、高温引張強さ、高
温強度（第３表参照）が損なわれない。 (2) 上述したように、母材と被覆材となる溶湯の
境界が狭く、母材と被覆材で組織が明確に異な
るため、被覆層に割れが生じても母材に伝わり
難い。 (3) 鋳込み作業であるので製造条件のコントロー
ルが容易であり、一貫して高い性能が保証でき
る。
と、次の通りである。 (1) 母材となる金型と被覆材となる溶湯の境界は
0.1mm内外のごく薄い拡散層が形成されるのみ
で、従来の溶接肉盛による２mm程度にも及ぶ拡
散層に比較して母材と被覆材の成分変化は極め
て小さいため（第１表参照）、被覆材の耐酸化
性（耐食性）（第２表参照）、高温引張強さ、高
温強度（第３表参照）が損なわれない。 (2) 上述したように、母材と被覆材となる溶湯の
境界が狭く、母材と被覆材で組織が明確に異な
るため、被覆層に割れが生じても母材に伝わり
難い。 (3) 鋳込み作業であるので製造条件のコントロー
ルが容易であり、一貫して高い性能が保証でき
る。
第１図は従来の炭化水素を部分酸化させて水素
を製造するガス化プラント熱焼器の概略図、第２
図は第１図のノーズ部の概略図、第３図Ａ〜Ｃは
本発明方法の一実施態様例を製造工程に沿つて示
す図である。
を製造するガス化プラント熱焼器の概略図、第２
図は第１図のノーズ部の概略図、第３図Ａ〜Ｃは
本発明方法の一実施態様例を製造工程に沿つて示
す図である。
Claims (1)
- １ 燃焼器用ノズルの製造方法において、ノズル
本体となる材料を金型とし、該金型を高温予熱
し、これに被覆層となる合金を鋳込んで融着させ
た後、所定形状のノズルに切削加工を行うことを
特徴とする燃焼器用ノズルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP412483A JPS59129314A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 燃焼器用ノズルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP412483A JPS59129314A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 燃焼器用ノズルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59129314A JPS59129314A (ja) | 1984-07-25 |
| JPH0222846B2 true JPH0222846B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=11576031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP412483A Granted JPS59129314A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 燃焼器用ノズルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59129314A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5320992B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2013-10-23 | 新日鐵住金株式会社 | 高耐性バーナーチップ |
| CN102319993B (zh) * | 2011-08-23 | 2013-09-11 | 常州环能涡轮动力有限公司 | 可变截面喷嘴增压器的喷嘴加工方法 |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP412483A patent/JPS59129314A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59129314A (ja) | 1984-07-25 |
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