JPH08510046A - セラミックおよびガラスセラミック材から成る製品の燃焼用装入台架 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 炉特に回転炉中でセラミックおよびガラスセラミック材から成る製品を燃焼するための装入台架に関する。この装入台架は格子の形状を有し、１個の枠体と多数の支持部材とから成る。粋体は分散硬化された鉄またはニッケルベース合金から、支持部材は同じように分散硬化された鉄またはニッケルベース合金または炭化ケイ素、酸化セラミック材、超合金または鋼から作られる。

Description

【発明の詳細な説明】 セラミックおよびガラスセラミック 材から成る製品の燃焼用装入台架 本発明は、炉特に回転炉中で燃焼されるセラミックおよびガラスセラミック材 から成る成形体を収容するための装入台架に関する。この装入台架は格子の形状 を有し、多数の部材から構成された１つの枠体と多数の支持部材から成り、装入 台架の各部材は耐火材から製造されている。 セラミック材は粘土鉱物を含有する原料から成り、室温での成形およびこれに 続く燃焼によりセラミック製品（例えば食器、セラミック衛生材料、セラミック 建築材料）に加工される。ガラスセラミック材はガラスから成り、成形およびこ れに続く熱処理後ガラスセラミック製品に加工される。熱処理時には部分的な結 晶化作用により部分的に制御される失透が生ずる。セラミックおよびガラスセラ ミック材の燃焼ないし熱処理は８００ないし２０００℃、有利には１０００ない し１４００℃の温度でバッチ運転並びに連続運転の炉中で行われる。セラミック またはガラスセラミック材から成形された製品は多くの場合装入台架に配置され 、次いでこの台架が炉中に装入され、燃焼過程の終了後炉から取り出される。特 に有利には回転炉で行われる連続炉運転に対してこの種の装入台架が好適である ことが実証されている。というのは装入台架は成形体を炉に装填中に破損から保 護し、成形体の取り扱いを容易にするからである。 公知の装入台架は好適にはキン青石またはムライトなどのセラミック材から成 り、板の形状を有している。この装入台架は熱衝撃安定性が悪いので徐々に加熱 および冷却しなければならない。この材料特性により燃焼過程の連続運転は不利 なことに延長しなければならない。従来の金属材料から作られた公知の装入台架 は、腐食耐性および高温耐性に劣り、これはその寿命に悪影響を及ぼす。高温耐 性が劣るため従来の金属材料から作られた装入台架は更にかなりの重量を有する 必要があり、これは燃焼炉のエネルギー経済に悪影響を及ぼす。 本発明の課題は、軽量で長寿命であり、腐食耐性を有するとともに燃焼過程中 に迅速な加熱並びに冷却が可能な装入台架を提供することにある。 この本発明の課題は、装入台架の枠体部材が分散硬化された鉄またはニッケル ベース合金から成り、装入台架の支持部材が同じように分散硬化された鉄または ニッケルベース合金から、または炭化ケイ素、酸化セラミック材、超合金または 鋼から作られることにより解決される。 格子として形成された装入台架の個々の支持部材は燃焼すべき成形体に対して 好適な設置面を有する。個々の支持部材の質量および支持部材上に配置された成 形体の質量から出る力は、極めて高い耐熱性を有し従って比較的僅かな固有重量 を有する材料から成る装入台架の枠体に導びかれる。個々の支持部材もそれ故ご く少数の成形体を支持するだけで良いので僅かな固有重量を有するにすぎない。 支持部材の大きさは制限されているので、支持部材は炭化ケイ素、酸化セラミッ ク材（ＳｉＯ₂を除く酸化物および酸化化合物からセラミック法で製造される材 料）、超合金または鋼からも作られ、その際鋼は低い燃焼温度（例えば１０００ ℃以下）でのみ使用されるべきである。全部または一部が分散硬化された鉄ベー ス合金から成る装入台架は、好適には１０００ないし１４００℃の燃焼温度で使 用される。これに対し全部または一部が分散硬化されたニッケルベース合金から 成る装入台架は、好適には１０００ないし１１００℃の燃焼温度で使用される。 格子として形成された本発明による装入台架は長さおよび幅を３ｍまで、好適に は１．５ｍとすることができる。このように大きな装入台架でも極めて長い寿命 を有し、迅速な加熱および冷却を許容するので、この台架は高速燃焼過程用とし て使用すると有利である。その重量は公知の装入台架に比して僅かである。更に 本発明による装入台架は大きな形状安定性を有するが、これは特に装入台架の製 造に使用される材料の極めて小さい熱膨脹係数と格子としての構成に起因するも のである。またこの装入台架は良好な腐食特性を有する。 本発明によれば、分散硬化された鉄ベース合金が１０ないし４０％のＣｒ、２ ないし１０％のＡｌ、０ないし５％のＴｉ、０ないし１０％のＭｏ、０ないし５ ％のＷ、０．１ないし２％のＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃および／またはＹ₂Ｏ₃ および残り鉄を含み、分散硬化されたニッケルベース合金が１０ないし４０％ のＣｒ、０．１ないし４％のＡｌ、０ないし１０％のＭｏ、０ないし５％ のＷ、０ないし５％のＴｉ、０．１ないし２％のＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃ および／またはＹ₂Ｏ₃および残りＮｉを含み、更に鉄並びにニッケルベース合金 が粉末冶金法で、すなわち一部は粉末の混合および圧縮（プレス、焼結）により また一部は粉末の機械的合金化、ホットプレスおよび合金の変態により粉末加工 時の保護ガスとしてＨ₂の使用下に製造されると特に有利である。このような合 金は高い耐熱性と高い熱衝撃安定性を有する。上記のパーセンテージは重量パー セントである。分散硬化は合金格子に浸透したＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃お よび／またはＹ₂Ｏ₃から成る酸化物相（分散質）により行われる。 驚くべきことに、本発明により使用される分散硬化された鉄およびニッケルベ ース合金は良好な溶接可能性を示すことが判明している。それ故本発明によれば 、分散硬化された合金から成る装入台架の各部材は溶接により互いに結合される 。溶接はＴＩＧ法（不活性ガス中における非溶融タングステン電極による溶接） またはＭＩＧ／ＭＡＧ法（例えばアルゴンなどの不活性ガスまたは例えばＮ₂− Ｏ₂混合物などの活性ガス中における溶融電極による溶接）により行われる。両 者の溶接法は既に公知である。 本発明によれば、炭化ケイ素、酸化セラミック材、超合金または鋼から成る支 持部材が枠体と特に分離可能な機械的結合手段（例えばリベット、ボルト、差込 接続）により互いに結合されると特に好適であることが判明している。機械的結 合手段の使用により分散硬化された合金と他の材料との組み合わせが可能になり 、装入台架の寿命が著しく延長される。リベットは金属部材同士を結合するとき にのみ使用される。分離可能な機械的結合手段は金属部材と他の材料から成る部 材との結合に使用される。 以下本発明の対象を図面について詳細に説明する。 図１は分散硬化された鉄ベース合金から成る枠体と支持部材とを有する装入台 架を示し、図Ｉａはその側面図、図Ｉｂは平面図であり、 図IIは枠体がニッケルベース合金から、支持部材がＡｌ₂Ｏ₃から成る装入台架を 示し、図IIａはその平面図、図IIｂは側面図、図IIｃは図IIａのＡ−Ａ断面図、 図IIｄは図IIａのＢ−Ｂ断面図である。 図Ｉに示す装入台架は枠体部材（１ａ）ないし（１ｄ）および（２ａ）ないし （２ｅ）から形成される１個の枠体から成る。枠体部材（１ａ）ないし（１ｄ） は矩形状であり、枠体部材（２ａ）ないし（２ｄ）が貫挿される２個の孔を上下 に有している。粋体部材（２ａ）ないし（２ｄ）は円形断面を有する。装入台架 はＵ字形に作られた５個の支持部材（３ａ）ないし（３ｅ）を有する。各Ｕ字形 の脚部は上下に２個の孔を有し、その中に枠体部材（２ａ）ないし（２ｄ）が貫 挿される。各Ｕ字形のベースは中央に１個の孔を有し、この中に枠体部材（２ｅ ）が貫挿される。 図Ｉに示した装入台架は格子の形状を有する。装入台架の全部材は１９％のＣ ｒ、５．５％のＡｌ、０．５％のＴｉ、０．５％のＹ₂Ｏ₃および残り鉄を含む分 散硬化された鉄ベース合金から成る。装入台架の個々の部材は粉末冶金法で合金 成分の機械的合金化、それに続くホットプレスおよびその後の変態により作られ る。機械的合金化は水素の保護ガス雰囲気中で実施され、それにより装入台架の 個々の部材の溶接可能性が高められる。装入台架のすべての部材は互いに溶接さ れる。装入台架は２ｋｇの重量を有し、４ｋｇの全重量を有するセラミック成形 部材を収容できる。装入台架の製造に使用される分散硬化された材料の極めて良 好な熱衝撃安定性によりセラミック成形部材に対する燃焼時間は（冷状態から冷 状態まで）４．５時間減少される。セラミック材から成る公知の装入台架によれ ば２０時間の燃焼時間が必要である。１０００時間以上の運転時間後でも本発明 による装入台架は、燃焼過程中の炉雰囲気がかなりの量の硫黄およびフッ化化合 物を有するにもかかわらず腐食が原因の傷害を全く示さない。この装入台架は１ １００ないし１４００℃で実施される燃焼過程に適している。図Ｉに示した装入 台架に６個以上の支持部材を装備することも可能である。更にＵ字形に支持部材 を構成することにより多数の装入台架を上下に積み重ねることが可能となる。 図IIに示した装入台架は枠体部材（４ａ）ないし（４ｄ）並びに（５ａ）およ び５ｂ）から形成される１個の枠体から成る。枠体部材（４ａ）ないし（４ｄ） は矩形状であり、それぞれ円形断面を有する粋体部材（５ａ）および（５ｂ）が 貫挿される凹みを有する。枠体部材は２０％のＣｒ、０．３％のＡｌ、０．５％ のＴｉ、０．６％のＹ₂Ｏ₃および残りニッケルを含む分散硬化されたニッケルベ ース合金から粉末冶金法で保護ガスとして水素の使用下に作られる。すべての 枠体部材は互いに溶接される。 支持部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）はＡｌ₂Ｏ₃から成り、Ｔの形状を有し、その水 平面は燃焼すべきセラミック成形部材の収容面として利用される。支持部材（６ ａ、６ｂ、６ｃ）は、棒状の枠体部材（５ａ）および（５ｂ）の横断面の半分に わたって垂直方向に延びている溝を棒状の枠体部材（５ａ）および（５ｂ）にう がつことにより枠体部材（５ａ）および（５ｂ）と結合される。この溝にＴ字形 の支持部材の垂直部分が挿入され、Ｔ字形の水平部分が棒状の枠体部材と接触す るようにされる。このような結合法は十分に高い強度を有し、必要な運転安全性 を保証する。図IIに示した装入台架は約１０００℃の燃焼温度で使用されると有 利である。このような装入台架を多数個上下に積み重ねることも可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．炉特に回転炉において燃焼されるセラミックおよびガラスセラミック材から 成る成形体を収容するための装入台架において、この装入台架が格子の形状を有 するとともに、多数の部材から構成された１個の枠体と多数の支持部材から成り 、装入台架の部材が耐火性材料から作られるものにおいて、枠体１ａ‐ｄ、２ａ ‐ｇ、４ａ‐ｄ、５ａ‐ｂ）が分散硬化された鉄またはニッケルベース合金から 成り、支持部材（３ａ‐ｅ、６ａ‐ｃ）が同じように分散硬化ざれた鉄またはニ ッケルベース合金または炭化ケイ素、酸化セラミック材、超合金または鋼から作 られることを特徴とする装入台架。 ２．分散硬化された鉄ベース合金が１０−４０％のＣｒ、２−１０％のＡｌ、０ −５％のＴｉ、０−１０％のＭｏ、０−５％のＷ、０．１−２％のＡｌ₂Ｏ₃、Ｚ ｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃および／またはＹ₂Ｏ₃および残りＦｅを含み、粉末冶金法で粉 末加工時の保護ガスとしてＨ₂の使用下に製造されることを特徴とする請求項１ 記載の装入台架。 ３．分散硬化されたニッケルベース合金が１０−４０％のＣｒ、０．１−４％の Ａｌ、０−１０％のＭｏ、０−５％のＷ、０−５％のＴｉ、０．１−２％のＡｌ₂ Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃および／またはＹ₂Ｏ₃および残りＮｉを含み、粉末冶 金法で粉末加工時の保護ガスとしてＨ₂の使用下に製造されることを特徴とする 請求項１記載の装入台架。 ４．分散硬化された合金から成る部材が溶接により互いに結合されることを特徴 とする請求項１ないし３の１つに記載の装入台架。 ５．炭化ケイ素、酸化セラミック材、超合金または鋼から成る支持部材（３ａ‐ ｅ、６ａ‐ｃ）が特に分離可能な機械的結合手段により枠体と互いに結合される ことを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の装入台架。