JPH1066898A

JPH1066898A - 噴霧ノズル

Info

Publication number: JPH1066898A
Application number: JP22904696A
Authority: JP
Inventors: Michinori Suzuki; 道典鈴木; Takashi Sasaki; 尚佐々木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】さらに耐食性を向上させ、長期間の使用に耐
えることができるようにする。【解決手段】ノズル本体１１ａと、このノズル本体に形
成されたノズル孔１１ｂとを備えた噴霧ノズル１１であ
って、前記ノズル本体が耐食性耐熱性ニッケル合金製で
あることを特徴とする。前記ニッケル合金が、重量％
で、１４．５〜２３％のクロムと、１２〜１７％未満の
モリブデンと、２．５〜４．５％のタングステンと、
２．５〜７％の鉄とを含有する。なお、前記ノズル孔の
周縁部付近のみの硬度が他の部分に対して高く設定され
ていてもよい。この硬度上昇は加工硬化によることが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を噴霧する噴
霧ノズル、例えばゴミ焼却炉で発生する高温の排ガスを
冷却したり湿式除害を行うために水等の液体を排ガス中
に噴霧する噴霧ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のゴミ焼却炉では、図２に示すよう
に、例えばストーカ炉１から発生する高温の排ガス（温
度約９００℃）に噴霧ノズル２により水等の液体を噴霧
して排ガスの温度を低下させるようにしている。また、
高温の排ガスの温度を熱交換器３により３００〜４００
℃に低下させるものもある。そして、このように、温度
が低下させられた排ガスに噴霧ノズル４，５によりＮａ
ＯＨやＣａ（ＯＨ）を混入した水等の液体を噴霧して排
ガス中のＨＣｌ等を除去するようにしている。

【０００３】前記噴霧ノズル２，４，５は、通常耐食性
を考慮してＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス合金により形
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
噴霧ノズルには、耐食性を考慮してステンレス合金が使
用されているが、排ガス中にＨＣｌ等が存在する雰囲気
で使用するには、いまだ耐食性が不十分であり、早期に
腐食してその機能を発揮し得ない状態に至ってしまうと
いった問題がある。

【０００５】また、噴霧ノズルは、その先端にあるノズ
ル孔から高速かつ高圧の液体が噴射され、かつ、らせん
溝等により液体に旋回を与え、液体を霧状に噴射させる
ものであるので、ノズル孔がエロージョンにより拡大し
早期に噴霧できなくなってしまうといった問題もある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、さらに耐食性を向上させることができ、かつ耐エロ
ージョン性を向上させることができ、長期間の使用に耐
えることができる噴霧ノズルを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
噴霧ノズルは、ノズル本体と、このノズル本体に形成さ
れたノズル孔とを備え、前記ノズル本体が耐食性耐熱性
ニッケル合金製であることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２記載の噴霧ノズルは、請
求項１記載の噴霧ノズルにおいて、前記ニッケル合金
が、重量％で、１４．５〜２３％のクロムと、１２〜１
７％未満のモリブデンと、２．５〜４．５％のタングス
テンと、２．５〜７％の鉄とを含有することを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項３記載の噴霧ノズルは、請
求項１又は２記載の噴霧ノズルにおいて、前記ノズル孔
の周縁部付近のみの硬度が他の部分に対して高く設定さ
れていることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４記載の噴霧ノズルは、請
求項３記載の噴霧ノズルにおいて、前記ノズル孔の周縁
部付近の硬度が加工硬化により他の部分に対して高く設
定されていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の一実施の形態の噴霧ノズル１１について説明する。

【００１２】本噴霧ノズル１１は、図１に示すように、
有底筒状のノズル本体１１ａの端面にノズル孔１１ｂが
形成されており、ノズル本体１１ａの他端にはノズル本
体１１ａを取り付けるためのネジ部１１ｃが形成されて
いる。ノズル本体１１ａの内側には液体を霧化するため
の螺旋溝１１ｄが形成されている。

【００１３】前記噴霧ノズル１１のノズル本体１１ａ
は、耐食性耐熱性ニッケル合金製で形成されている。

【００１４】耐食性耐熱性ニッケル合金としては、例え
ば、重量％で、１４．５〜２３％のクロムと、１２〜１
７％未満のモリブデンと、２．５〜４．５％のタングス
テンと、２．５〜７％の鉄と、不純物として、０．５％
以下のニオブと、０．５％以下のタンタルと、０．０５
％以下の炭素と、０．１％以下のケイ素と、０．５％以
下のマンガンと、０．４％以下のアルミニウム＋チタン
と、０．５％以下のバナジウムと、残部のニッケル＋そ
の他の不純物とから本質的になり、モリブデン対タング
ステンの比率が３：１〜５：１の範囲内にあり、鉄対タ
ングステンの比率が１：１〜３：１の範囲内にあるもの
が使用される。

【００１５】クロムは酸化性の酸にさらされる条件下に
おいて耐食性を発揮するのに有効であり、且つ本合金に
耐孔食性を与える。このような効果はクロム含有量が１
４．５％未満では相当に減少してしまう。一方、クロム
含有量が２１％以上になると本合金の熱的安定性がもた
らされるが、２３％を越えると金属間化合物の析出が多
量に生じて熱的安定性が低下してしまう。還元性の酸に
さらされる条件における耐食性も、クロム含有量が２３
％を越えると低下する。

【００１６】モリブデンは還元性の酸にさらされる条件
下において耐食性を発揮するのに有効であると共に耐孔
食性を発揮するのにも有効である。これらの効果を得る
ためにモリブデンは最少限１２％必要である。酸化性の
酸にさらされる条件下においてもモリブデンは最少限１
２％必要である。しかし、モリブデン含有量が高くなる
と、酸化性の酸にさらされる条件下における均一な耐食
性が減少し、１７％以上になるとかかる欠点は許容し得
ない程度になる。熱的安定性を勘案してもモリブデンは
最小限１２％必要である。然し、モリブデン含有量が１
２％から次第に高くなると熱的安定性は減少していき、
１７％以上になると許容し得ない程に熱的安定性が減少
してしまう。

【００１７】タングステンは、熱的安定性と酸化性の酸
及び還元性の酸にさらされる条件下における耐食性及び
耐孔食性とに関して、モリブデンと同様の特性を有して
いる。タングステンはその含有量が２．５％以上である
と、更に、硫酸又は燐酸にさらされる条件下において均
一な耐食性を発揮する効果を有する。タングステンの原
子量はモリブデンの原子量の約２倍であるので、所望の
効果を得るためにタングステン４．５％以上必要とされ
ることはない。更に、タングステン含有量が４．５％以
上になると断面積の大きな部材を熱間加工する際に加工
性が悪くなる。

【００１８】鉄は本合金に熱間加工性を付与するのに最
少限２．５％必要であり、また低価格の添加元素であ
る。しかし７％以上含有されると均一な耐食性が劣化し
てしまう。

【００１９】ニオブ及びタンタルはいずれも不純物であ
ってスクラップ原料中に高レベルで存在している元素で
ある。これらの元素が各々０．５％以上含有されると本
合金の熱的安定性が劣化すると共に塩酸にさらされる条
件下での腐食速度が増大してしてしまう。

【００２０】炭素も不純物であって、炭化物の析出を阻
止するためにできるだけ低減させるのが好ましい。０．
０５％を越えると炭化物の析出が多量に生じ、且つ金属
間化合物の析出も多量に生じてしまい熱的安定性を劣化
させる。

【００２１】ケイ素も不純物であり、多量に存在すると
熱的安定性を害する。この理由故に許容し得る上限は
０．１％に制限される。

【００２２】マンガンも不純物であり、エレクトロスラ
ブ再溶解工程におけるフラックスとして使用された場合
に０．５％以上含有されてしまうと耐孔食性を劣化させ
る。

【００２３】アルミニウム及びチタンは脱酸剤であって
不純物として残存し、アルミニウム＋チタン含有量が
０．４％以下であれば本合金の性能に対して格別悪い影
響を及ぼすことはない。

【００２４】バナジウムもスクラップ原料中に普通に存
在する不純物であり、０．５％以下の含有量であれば悪
影響はない。０．５％以上含有されると、熱的安定性が
劣化する。

【００２５】ニッケル＋その他の不純物は本合金の残部
を構成するものであり、高いニッケル含有量は良好な延
性と、良好で均一な耐食性と耐応力腐食割れ性とをもた
らす。

【００２６】モリブデン対タングステンの比率が３：１
〜５：１に限定される理由は、十分に結合したモリブデ
ン原子とタングステン原子を維持して、上述したような
耐食性及び熱的安定性をもたらすようにするためであ
る。比率が３：１未満であっては前に述べたモリブデン
及びタングステンの含有量範囲内においてこれらの両元
素を十分に結合させることができない。５：１なる比率
は優れた熱的安定性を保持するための上限である。熱的
安定性は析出物の生成に関与するモリブデン原子及びタ
ングステン原子の濃度に依存して決まる。本合金の成分
組成バランスが満たされていると、軽いモリブデン原子
と重いタングステン原子との比率を制限することによっ
て、熱的安定性と耐食性（酸化性の酸、還元性の酸、燐
酸及び孔食に対する耐食性）との双方が維持される。

【００２７】鉄対タングステンの比率を１：１〜３：１
に限定することはいくつかの理由で必要である。鉄は熱
間加工性を良くするために有効であるが、タングステン
は熱間加工性を劣化させる。鉄対タングステンの比率を
最小の１：１以上にすれば、本合金は製造中に熱間加工
することができ且つ最終製品として一層容易に熱間加工
できる。この比率が３：１を越えると、熱的安定性と酸
に対する均一な耐食性が劣化する。

【００２８】また、還元性環境に対する腐食性を考慮す
ると、重量％で、１４．５〜１６．５％のクロムと、１
５〜１７％未満のモリブデンと、３〜４．５％のタング
ステンと、４〜７％の鉄とを含有するものが好適であ
る。

【００２９】さらに、酸化性環境に対する腐食性をも考
慮すると、重量％で、２１〜２３％のクロムと、１２〜
１４％未満のモリブデンと、２．５〜３．５％のタング
ステンと、２．５〜５．５％の鉄とを含有するものが好
適である。これは、酸化性の酸にさらされる条件下に対
して腐食性を発揮するのに有効なクロムの含有率が高め
られているからである。

【００３０】また、前記ノズル本体１１ａに形成された
ノズル孔１１ｂの周縁部の硬度がノズル本体１１ａの他
の部分に比べて高く設定されている。この硬度上昇は、
ノズル孔１１ｂの周縁部をポンチ等により押圧する等に
よる加工硬化させることによりなされる。ちなみに、ノ
ズル孔１１ｂの周縁部の硬度が３００〜４００Ｈｖとな
っているのに対して、他のノズル本体１１ａは２００Ｈ
ｖ程度となっている。

【００３１】ノズル孔１１ｂの周縁部は、噴射される液
体によるエロージョンにさらされるので、上記のように
硬度を向上させることはエロージョン対策上有利である
が、ノズル本体１１ａの全体の硬度を高くすると加工性
が低下するとともに、組織の活性面積が大きくなりＨＣ
ｌ等の酸の腐食を受け易くなるから、ノズル孔１１ｂの
周縁部のみの硬度を向上させたものである。

【００３２】

【実施例】本実施の形態の噴霧ノズル（ニッケル合金：
クロム２１．５％、モリブデン１３．３％、タングステ
ン３．０％、鉄４．４％、炭素０．００６％、ケイ素
０．０１％、マンガン０．１７％、アルミニウム＋チタ
ン０．３％、バナジウム０．０４％、残部のニッケル＋
その他の不純物と、比較例としての噴霧ノズル（ＳＵＳ
３１６Ｌ）とを製造し、耐食性試験および耐エロージョ
ン性試験を行った。表１に、試験に供じた本実施の形態
の噴霧ノズル及び比較例の噴霧ノズルのノズル本体およ
びノズル孔周縁部のビッカース硬度（Ｈ_V）を示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】耐食性試験および耐エロージョン性試験
は、ストーカ炉上のガス冷却塔に本実施形態の噴霧ノズ
ルおよび比較例の噴霧ノズルを取り付け、そのノズル孔
から冷却水を噴霧させ、ゴミ焼却炉の実環境に曝した実
機試験を行った。ストーカ炉から排出される排ガスは、
ＨＣｌを５００ｐｐｍ以上含有し、温度は約９００℃で
ある。ノズル孔から水噴霧を行うための水の供給圧力は
２０ｋｇｆ／ｃｍ²、噴霧量は１２４０ｌ／ｈであり、
例えば図１に示すような螺旋孔１１ｄを備えることによ
り水に高速旋回流を与え水噴射を行っている。試験期間
は、１カ月間連続、６カ月間連続とした。

【００３５】前記耐食性試験の結果を、表２に示し、耐
エロージョン性試験の結果を表３に示す。各供試体は５
つとし、前記表２、表３に示すデータはその平均値であ
る。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】比較例の噴霧ノズル（ＳＵＳ３１６Ｌ）
は、ノズル孔周辺部およびノズル側面部でＨＣｌによる
激しい孔食が生じたため、激しい減肉が生じ、１カ月の
使用で１２％の腐食減量、６カ月使用後では３８％の腐
食減量が生じ、ノズル側面部が貫通寸前となるまで減肉
し、耐食性試験に供じる前のノズルの形状を保っていな
い。また、冷却水の高速旋回流にエロージョンが生じ、
ノズル孔直径が約１．７倍に拡大し、６カ月後ではもは
や霧状に噴霧することができなくなり、ノズルとしての
機能は果たさなくなった。これに対して、本実施形態の
噴霧ノズルは、１カ月使用後では腐食減量が全くなく、
６カ月後でも腐食減量はわずか１％であり、腐食試験に
供じる前の原形を保ち、さらに機械加工面も維持されて
おり、高い耐食性を奏することがわかる。また、本実施
形態の噴霧ノズルは、ノズル孔周辺の硬度を加工硬化に
より高くしているため、６カ月後でも冷却水の高速旋回
流によるエロージョンは生ぜず、ノズル孔直径の拡大は
ほとんどなく、高い耐エロージョン性を奏する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の噴霧ノズルによれば、ノズル本体と、このノズル
本体に形成されたノズル孔とを備えた噴霧ノズルであっ
て、前記ノズル本体が耐食性耐熱性ニッケル合金製であ
るので、さらに耐食性を向上させることができ、長期間
の使用に耐えることができる。

【００４０】本発明の請求項２記載の噴霧ノズルによれ
ば、前記ニッケル合金が、重量％で、１４，５〜２３％
のクロムと、１２〜１７％未満のモリブデンと、２．５
〜４．５％のタングステンと、２．５〜７％の鉄とを含
有するので、好適な耐食性を備える。

【００４１】本発明の請求項３記載の噴霧ノズルによれ
ば、前記ノズル孔の周縁部付近のみの硬度が他の部分に
対して高く設定されているので、噴霧する液体によるエ
ロージョンを抑制することができるとともに、ノズル全
体の耐食性を高く保持することができる。

【００４２】本発明の請求項４記載の噴霧ノズルによれ
ば、前記ノズル孔の周縁部付近の硬度が加工硬化により
他の部分に対して高く設定されているので、全体の金属
組織を変化させることなく、ノズル孔の周縁部付近のみ
の硬度を高くすることができ、全体の耐腐食性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の噴霧ノズルを示す断
面図である。

【図２】図１の噴霧ノズルが使用されるゴミ焼却炉を
示す概略図である。

【符号の説明】

２，３，５噴霧ノズル１１ａノズル本体１１ｂノズル孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル本体と、このノズル本体に形成さ
れたノズル孔とを備えた噴霧ノズルであって、前記ノズル本体が耐食性耐熱性ニッケル合金製であるこ
とを特徴とする噴霧ノズル。
【請求項２】前記ニッケル合金が、重量％で、１４．
５〜２３％のクロムと、１２〜１７％未満のモリブデン
と、２．５〜４．５％のタングステンと、２．５〜７％
の鉄とを含有することを特徴とする請求項１記載の噴霧
ノズル。
【請求項３】前記ノズル孔の周縁部付近のみの硬度が
他の部分に対して高く設定されていることを特徴とする
請求項１又は２記載の噴霧ノズル。
【請求項４】前記ノズル孔の周縁部付近の硬度が加工
硬化により他の部分に対して高く設定されていることを
特徴とする請求項３記載の噴霧ノズル。