JPH03264153A - 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法 - Google Patents
冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法Info
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- JPH03264153A JPH03264153A JP5999890A JP5999890A JPH03264153A JP H03264153 A JPH03264153 A JP H03264153A JP 5999890 A JP5999890 A JP 5999890A JP 5999890 A JP5999890 A JP 5999890A JP H03264153 A JPH03264153 A JP H03264153A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、高炉用ステーブクーラー等に適用されて好適
な、冷却能に優れた熱交換体鋳物に関する。
な、冷却能に優れた熱交換体鋳物に関する。
[従来の技術]
一般に、高炉用ステーブクーラー等の熱交換体鋳物は、
冷却媒体の通路となる冷却管を母材に鏑込んで構成され
ている。
冷却媒体の通路となる冷却管を母材に鏑込んで構成され
ている。
そして、熱交換体鋳物は、基本的に、(A)(B)の性
能を備えることが必要とされる。
能を備えることが必要とされる。
(A)冷却管と母材との密着性が良く伝熱性に優れるこ
と。
と。
即ち、熱交換体鋳物は、長時間の使用に伴う熱亀裂、折
損、溶損、摩耗等により次第に損耗するが1.この損耗
は、鋳物自体の冷却能が高くなるはど、熱負荷が緩和さ
れるため、抑制される。従って、冷却管と部材の間の伝
熱性が良い方が、損耗抑制の点から有利になるのである
。
損、溶損、摩耗等により次第に損耗するが1.この損耗
は、鋳物自体の冷却能が高くなるはど、熱負荷が緩和さ
れるため、抑制される。従って、冷却管と部材の間の伝
熱性が良い方が、損耗抑制の点から有利になるのである
。
(B)母材に発生したクラックが冷却管に伝播しないこ
と。
と。
即ち、熱交換体鋳物は、上述の如くの熱亀裂や折損を母
材に生ずるが、この母材の亀裂や折損が鋳造時に同時に
鋳ぐるんだ冷却管に及ぶことを防止する必要があるので
ある。
材に生ずるが、この母材の亀裂や折損が鋳造時に同時に
鋳ぐるんだ冷却管に及ぶことを防止する必要があるので
ある。
然るに、従来の熱交換体鋳物にあっては、母材のクラッ
クが冷却管へ進展するのを防止するため、下記■〜■の
如くの方法により、冷却管を母材に対し、非溶着となる
ように鋳ぐるむこととしている。
クが冷却管へ進展するのを防止するため、下記■〜■の
如くの方法により、冷却管を母材に対し、非溶着となる
ように鋳ぐるむこととしている。
■砕石質、クロム質、マグネシア質、シャモツト質等の
耐火物を管表面に被覆する方法(特公昭54−4465
0) 。
耐火物を管表面に被覆する方法(特公昭54−4465
0) 。
■耐火物を管表面に炎溶射する方法(特公昭54−41
966) 。
966) 。
■二重管の冷却管を鋳ぐるみ、外管が母材に溶着して6
内管は非溶着となる方法(特公昭58−49607)
。
内管は非溶着となる方法(特公昭58−49607)
。
[発明が解決しようとする課題]
然しなから、従来技術には下記の問題点かある。
管表面に熱伝導率の低い耐火物層か設けられたり、空隙
が設けられることから、冷却管と母材の間の伝熱性が大
幅に低下する。このことは、熱交換体鋳物の冷却能を劣
化せしめ、前述の(A)の性能を損なうことを意味する
。
が設けられることから、冷却管と母材の間の伝熱性が大
幅に低下する。このことは、熱交換体鋳物の冷却能を劣
化せしめ、前述の(A)の性能を損なうことを意味する
。
本発明は、冷却管と母材との伝熱性に優れ、かつ母材に
発生したクラックが冷却管に伝播しない熱交換体鋳物を
提供することを目的とする。
発生したクラックが冷却管に伝播しない熱交換体鋳物を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
請求項1に記載の本発明は、金属被覆層を外表面に備え
た金属製冷却管を鋳ぐるんでなる熱交換体鋳物であって
、該被覆層が、Crを10〜70vt%含有し、残部が
Coと不可避的不純物からなる合金か、或いはCrを1
0〜70wt%、Al1を20wt%以下、Yを2wt
%以下含有し、残部がGoと不可避的不純物からなる合
金のいずれかからなるとともに気孔を有し、該被覆層の
表面及び気孔の一部又は全部が酸化クロムにより被覆か
つ充填されたものである。
た金属製冷却管を鋳ぐるんでなる熱交換体鋳物であって
、該被覆層が、Crを10〜70vt%含有し、残部が
Coと不可避的不純物からなる合金か、或いはCrを1
0〜70wt%、Al1を20wt%以下、Yを2wt
%以下含有し、残部がGoと不可避的不純物からなる合
金のいずれかからなるとともに気孔を有し、該被覆層の
表面及び気孔の一部又は全部が酸化クロムにより被覆か
つ充填されたものである。
請求項2に記載の本発明は、前記被覆層の気孔率が、5
〜25%であるようにしたものである。
〜25%であるようにしたものである。
請求項3に記載の本発明は、前記被覆層の厚みが、50
〜400μ重であるようにしたものである。
〜400μ重であるようにしたものである。
請求項4に記載の本発明は、前記酸化クロムの少なくと
も一部が、前記被覆層に含浸せしめた可溶性クロム化合
物を酸化雰囲気で熱処理することにて生成されたもので
あるようにしたものである。
も一部が、前記被覆層に含浸せしめた可溶性クロム化合
物を酸化雰囲気で熱処理することにて生成されたもので
あるようにしたものである。
[作用]
本発明の熱交換体鋳物にあっては、以下の如くの金属被
覆層が形成された冷却管が母材に鋳ぐるまれる。
覆層が形成された冷却管が母材に鋳ぐるまれる。
即ち、冷却管は例えば5〜25%の気孔率で気孔を有す
る金属被覆層を形成した後、例えば無水クロム酸等の可
溶性クロム化合物の水溶液を該被覆層に塗布又は浸漬含
浸する。そして、該冷却管を酸化雰囲気て熱処理(好ま
しくは500°C前後)することにより、塗布含浸した
クロム化合物を酸化クロムに化学変化させる。必要に応
し、クロム化合物水溶液の含浸と熱処理操作を繰り返す
ことかできる。これにより、該被覆層の表面及び気孔の
少なくとも一部が酸化クロムて被覆かつ充填される。金
属被覆層は、例えばCo−Cr合金、若しくは必要に応
じてAl1とYを添加したCo−Cr合金にて構成され
る。
る金属被覆層を形成した後、例えば無水クロム酸等の可
溶性クロム化合物の水溶液を該被覆層に塗布又は浸漬含
浸する。そして、該冷却管を酸化雰囲気て熱処理(好ま
しくは500°C前後)することにより、塗布含浸した
クロム化合物を酸化クロムに化学変化させる。必要に応
し、クロム化合物水溶液の含浸と熱処理操作を繰り返す
ことかできる。これにより、該被覆層の表面及び気孔の
少なくとも一部が酸化クロムて被覆かつ充填される。金
属被覆層は、例えばCo−Cr合金、若しくは必要に応
じてAl1とYを添加したCo−Cr合金にて構成され
る。
請求項1に記載の本発明によれば、下記■〜■の作用が
ある。
ある。
■母材溶湯と冷却管とか直接溶着しないように冷却管に
被覆層を設けるが、この被覆層としては冷却管の伝熱性
を向上させるため、熱伝導性の良い金属が用いられる。
被覆層を設けるが、この被覆層としては冷却管の伝熱性
を向上させるため、熱伝導性の良い金属が用いられる。
■上記■の金属被覆層のみては冷却管と母材との溶着を
生じてクラックの伝播を防止できない。
生じてクラックの伝播を防止できない。
そこで、金属被覆層に気孔を形成し、該被覆層の表面及
び気孔の少なくとも一部に酸化クロムを被覆かつ充填す
る。酸化クロムは化学的に安定てあり溶融母材金属と濡
れにくいことから母材と金属被覆層の完全な合金化を防
ぎ、母材と冷却管の強固な溶着が防止され、母材から冷
却管へのクラックの伝播を防止できる。
び気孔の少なくとも一部に酸化クロムを被覆かつ充填す
る。酸化クロムは化学的に安定てあり溶融母材金属と濡
れにくいことから母材と金属被覆層の完全な合金化を防
ぎ、母材と冷却管の強固な溶着が防止され、母材から冷
却管へのクラックの伝播を防止できる。
又、該被覆層は、溶融母材金属と、部分的には軽度な拡
散接合部を形成し、冷却管と母材との伝熱性を向上せし
める機能をも果たす。
散接合部を形成し、冷却管と母材との伝熱性を向上せし
める機能をも果たす。
■金属被覆層の気孔には酸化クロムが充分に充填される
ため、該被覆層の気孔率が軽減し、気孔の存在による被
覆層の保熱効果を低下せしめることとなり、該被覆層の
熱伝導性を向上し、冷却管と母材との伝熱性を向上せし
める。
ため、該被覆層の気孔率が軽減し、気孔の存在による被
覆層の保熱効果を低下せしめることとなり、該被覆層の
熱伝導性を向上し、冷却管と母材との伝熱性を向上せし
める。
■金属被覆層に形成される酸化クロムの充填気孔は、母
材に発生したクラックの先端応力を分散、解放する作用
をもつ、このため、母材から冷却管へのクラックの伝播
を防止できる。
材に発生したクラックの先端応力を分散、解放する作用
をもつ、このため、母材から冷却管へのクラックの伝播
を防止できる。
■金属被覆層は、Co−Cr合金、若しくは必要に応し
てAl1とYを添加したCo−Cr合金にて構成され、
溶湯鋳込み時の高温と熱衝撃に耐える性能を備える。
てAl1とYを添加したCo−Cr合金にて構成され、
溶湯鋳込み時の高温と熱衝撃に耐える性能を備える。
Co基合金は耐熱性に優れ、鋳込み時の熱衝撃に耐える
。
。
又、Crを含有することにより、耐熱性、耐酸化性を向
上することかてきる。 Crの含有量は10wt%未満
ては、耐熱性か不十分となり溶融金属と溶着する傾向か
高くなる。 70wt%を超えると耐熱衝撃性が低下し
、鋳込み時に亀裂や冷却管からの剥離を生じ易い、よっ
て、Cr含有量は10〜70wt%に限定した。
上することかてきる。 Crの含有量は10wt%未満
ては、耐熱性か不十分となり溶融金属と溶着する傾向か
高くなる。 70wt%を超えると耐熱衝撃性が低下し
、鋳込み時に亀裂や冷却管からの剥離を生じ易い、よっ
て、Cr含有量は10〜70wt%に限定した。
又、必要に応して20%までのA4と2%までのYを含
有することにより、熱処理時に金属被覆層の表面及び気
孔内表面にそれら酸化物を生威し、酸化クロムの効果を
助長できる。尚、A4が20%を超えて含有しても、効
果が飽和するばかりか合金の融点を低下させるためAβ
の含有量は20%以下に限定した。又、Yは2%を超え
て含有しても効果が飽和するとともに高価であるため、
2%以下に限定した( Al1、Yはそれぞれ8%前
後、0.6%前後か好適範囲である)。
有することにより、熱処理時に金属被覆層の表面及び気
孔内表面にそれら酸化物を生威し、酸化クロムの効果を
助長できる。尚、A4が20%を超えて含有しても、効
果が飽和するばかりか合金の融点を低下させるためAβ
の含有量は20%以下に限定した。又、Yは2%を超え
て含有しても効果が飽和するとともに高価であるため、
2%以下に限定した( Al1、Yはそれぞれ8%前
後、0.6%前後か好適範囲である)。
請求項2に記載の本発明によれば、下記■の作用かある
。
。
■金属被覆層が5〜25%の気孔率にて気孔を有するも
のであるから、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック
伝播防止効果を確保できる。即ち、気孔率が5%未満て
は充分なりラック伝播防止効果を得ることかできず、2
5%より多い場合には充分な伝熱性向上効果を得ること
ができない。
のであるから、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック
伝播防止効果を確保できる。即ち、気孔率が5%未満て
は充分なりラック伝播防止効果を得ることかできず、2
5%より多い場合には充分な伝熱性向上効果を得ること
ができない。
請求項3に記載の本発明によれば、下記■の作用かある
。
。
■金属被覆層が50〜400μ日の厚みを有するもので
あるから、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック伝播
防止効果を確保できる。即ち、厚みが50μ園未満では
充分なりラック伝播防止効果を得ることができず、 4
00μ蒙を超えると充分な伝熱性向上効果を得ることが
できない。
あるから、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック伝播
防止効果を確保できる。即ち、厚みが50μ園未満では
充分なりラック伝播防止効果を得ることができず、 4
00μ蒙を超えると充分な伝熱性向上効果を得ることが
できない。
請求項4に記載の本発明によれば、下記■の作用がある
。
。
■金属被覆層の表面及び気孔の少なくとも一部に酸化ク
ロムを被覆かつ充填する方法としては、無水クロム酸や
塩化クロム等の可溶性クロム化合物の溶液を減圧雰囲気
若しくは大気雰囲気で該被覆層に塗布又は浸漬含浸した
後、酸化雰囲気で熱処理することにて、クロム化合物を
酸化クロムに化学変化させる方法を採用できる。この方
法によれば、金属被覆層の少なくとも一部の表面を酸化
クロムの薄層て被覆てき、微細気孔にも酸化クロムを充
填できるため、気孔残留による熱伝導率の低下を防止で
きる等、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック伝播防
止効果を確保できる。
ロムを被覆かつ充填する方法としては、無水クロム酸や
塩化クロム等の可溶性クロム化合物の溶液を減圧雰囲気
若しくは大気雰囲気で該被覆層に塗布又は浸漬含浸した
後、酸化雰囲気で熱処理することにて、クロム化合物を
酸化クロムに化学変化させる方法を採用できる。この方
法によれば、金属被覆層の少なくとも一部の表面を酸化
クロムの薄層て被覆てき、微細気孔にも酸化クロムを充
填できるため、気孔残留による熱伝導率の低下を防止で
きる等、上記■〜■の伝熱性向上効果とクラック伝播防
止効果を確保できる。
[実施例]
外径65Illφ、肉厚7.3mmtの高温配管用炭素
鋼管(C: 0.12%)を鋳ぐるみ冷却管とする。
鋼管(C: 0.12%)を鋳ぐるみ冷却管とする。
本発明例として、上記冷却管の外表面にプラズマ溶射法
により、表1に示す合金を被覆した。
により、表1に示す合金を被覆した。
この被覆層の表面及び気孔の一部にクロム酸水溶液をス
プレーで塗布含浸した後、大気中490℃の雰囲気で2
時間加熱した。これにより、溶射被覆層に数十大の酸化
クロムの被償を形成し、気孔の60%以上を酸化クロム
で充填したことを認めた。
プレーで塗布含浸した後、大気中490℃の雰囲気で2
時間加熱した。これにより、溶射被覆層に数十大の酸化
クロムの被償を形成し、気孔の60%以上を酸化クロム
で充填したことを認めた。
比較例として、上記冷却管の外表面に、表1に示す被覆
を行なった。
を行なった。
これら本発明例の被覆層を備えた冷却管と、比較例の被
覆層を備えた冷却管とを、それぞれ鋳込み温度1270
℃、2500kgの球状黒鉛鋳鉄溶湯て鋳ぐるみ、厚み
200■の熱交換体鋳物を製造した。
覆層を備えた冷却管とを、それぞれ鋳込み温度1270
℃、2500kgの球状黒鉛鋳鉄溶湯て鋳ぐるみ、厚み
200■の熱交換体鋳物を製造した。
この熱交換体鋳物から各鋳ぐるみ鋼管1本毎に外径12
0■φの円筒状試料を切り出し、鋳ぐるみ銅管の内面を
600℃に加熱保持し、鋳鉄内部の温度分布を測定する
ことにより伝熱特性を比較した。測温結果に基づき、鋳
ぐるみ鋼管内面から被覆層を介して鋳鉄内部に2.5■
入った位置までの間の見かけの熱伝導率を計算した。結
果を表2にしめす。比較例F、Gの見かけ熱伝導率に比
べ、本発明A−Dの見かけの熱伝導率は高い値を示して
おり、本発明の有効性が明白である。又、本発明例では
、いずれの冷却管も鋳物母材から容易に剥離することが
でき、クラック伝播につながる強固な溶着は認められな
かった。
0■φの円筒状試料を切り出し、鋳ぐるみ銅管の内面を
600℃に加熱保持し、鋳鉄内部の温度分布を測定する
ことにより伝熱特性を比較した。測温結果に基づき、鋳
ぐるみ鋼管内面から被覆層を介して鋳鉄内部に2.5■
入った位置までの間の見かけの熱伝導率を計算した。結
果を表2にしめす。比較例F、Gの見かけ熱伝導率に比
べ、本発明A−Dの見かけの熱伝導率は高い値を示して
おり、本発明の有効性が明白である。又、本発明例では
、いずれの冷却管も鋳物母材から容易に剥離することが
でき、クラック伝播につながる強固な溶着は認められな
かった。
尚、第1図は本発明例Aの鏑ぐるみ鋼管を鋳物母材から
剥離した断面ミクロ組織を示す写真である。鋳ぐるみ冷
却管1の外表面には被覆層2が健全なまま残存しており
、溶着及び浸炭を生していない良好な鋳ぐるみ鋼管を得
られることか認められた。
剥離した断面ミクロ組織を示す写真である。鋳ぐるみ冷
却管1の外表面には被覆層2が健全なまま残存しており
、溶着及び浸炭を生していない良好な鋳ぐるみ鋼管を得
られることか認められた。
[発明の効果コ
本発明によれば、冷却管と母材との伝熱性に優れ、かつ
母材に発生したクラックか冷却管に伝播しない熱交換体
鋳物を得ることができる。従って、ステーブクーラー等
の熱交換体鋳物において、冷却能を向上し、かつ熱亀裂
、折損、溶損、摩耗等を抑制して寿命の延長を連敗でき
る。
母材に発生したクラックか冷却管に伝播しない熱交換体
鋳物を得ることができる。従って、ステーブクーラー等
の熱交換体鋳物において、冷却能を向上し、かつ熱亀裂
、折損、溶損、摩耗等を抑制して寿命の延長を連敗でき
る。
第1図は本発明の熱交換体鋳物を構成する鋳ぐるみ鋼管
の金属組織を示すR’fR鏡写真である。
の金属組織を示すR’fR鏡写真である。
Claims (4)
- (1)金属被覆層を外表面に備えた金属製冷却管を鋳ぐ
るんでなる熱交換体鋳物であって、該被覆層が、Crを
10〜70wt%含有し、残部がCoと不可避的不純物
からなる合金か、或いはCrを10〜70wt%、Al
を20wt%以下、Yを2wt%以下含有し、残部がC
oと不可避的不純物からなる合金のいずれかからなると
ともに気孔を有し、該被覆層の表面及び気孔の一部又は
全部が酸化クロムにより被覆かつ充填されたものである
冷却能に優れた熱交換体鋳物。 - (2)前記被覆層の気孔率が、5〜25%である請求項
1に記載の冷却能に優れた熱交換体鋳物。 - (3)前記被覆層の厚みが、50〜400μmである請
求項1又は2に記載の冷却能に優れた熱交換体鋳物。 - (4)前記酸化クロムの少なくとも一部が、前記被覆層
に含浸せしめた可溶性クロム化合物を酸化雰囲気で熱処
理することにて生成されたものである請求項1〜3のい
ずれかに記載の冷却能に優れた熱交換体鋳物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2059998A JPH0771733B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2059998A JPH0771733B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03264153A true JPH03264153A (ja) | 1991-11-25 |
JPH0771733B2 JPH0771733B2 (ja) | 1995-08-02 |
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ID=13129346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2059998A Expired - Fee Related JPH0771733B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0771733B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1806419A1 (de) * | 2006-01-10 | 2007-07-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Legierung, Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen und Bauteil |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59205480A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 断熱エンジン部品用セラミツク溶射被覆層の強化法 |
JPS6244567A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-26 | Kobe Steel Ltd | 熱交換用アルミニウム合金鋳物の製法 |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2059998A patent/JPH0771733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59205480A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 断熱エンジン部品用セラミツク溶射被覆層の強化法 |
JPS6244567A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-26 | Kobe Steel Ltd | 熱交換用アルミニウム合金鋳物の製法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1806419A1 (de) * | 2006-01-10 | 2007-07-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Legierung, Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen und Bauteil |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0771733B2 (ja) | 1995-08-02 |
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