JPS6135151B2 - - Google Patents
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- JPS6135151B2 JPS6135151B2 JP20086081A JP20086081A JPS6135151B2 JP S6135151 B2 JPS6135151 B2 JP S6135151B2 JP 20086081 A JP20086081 A JP 20086081A JP 20086081 A JP20086081 A JP 20086081A JP S6135151 B2 JPS6135151 B2 JP S6135151B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は工業炉等の加熱装置において熱エネル
ギーを高い効率で利用するための高輻射耐熱性被
覆の製造方法に関する。 従来工業用炉等の熱効率を高めるために炭化珪
素と燐酸塩とを結合剤とした一液性の炉壁被覆用
組成物が使用されているが、この組成物によつて
得られる耐熱性被覆は高温領域（1000℃以上）で
度々炉壁から塗膜剥離するのみならずレンガの表
面をも層状的に剥落せしめる欠点を有しており、
また中温領域においても耐火物の種類により接触
面と結合剤の浸透したレンガ内部で化学反応と熱
応力が発生し、構造的スポーリングを生じて脆性
が進み、皮膜には明確な割れが起り剥落する欠陥
があつた。特に弾性係数の小さい高多孔質レンガ
は圧縮強度が低いので異質物との接触や浸透によ
り熱的物理的性質の変化によつて未変質部との界
面に集中的な負荷がかかり内部破壊を起す危険が
ともなつた。 本発明は従来の炉壁被覆用組成物のこのような
欠陥を改善すべく研究を重ね、新しい素材の組合
せにより炉壁を構成する耐火物に強固に密着し、
高温に耐える機械的強度の強い黒度素地を形成し
長期間の使用においても剥離を生じることなく、
かつ黒体輻射率の高い耐熱性被覆を開発し本発明
を試した。本発明は炭化珪素17−22％、黒鉛６−
11％、酸化アルミニウム17−22％、窒化珪素２−
５％、四三酸化コバルト８−12％、Al−Co18−
22％、およびフエローシリコン18−23％からなる
粉末混合物と、珪酸カリウム水溶液とを混合して
なる懸濁液を炉体耐火物或はセラミツクフアイバ
ーの表面に塗布し乾燥硬化させることを特徴とす
る高輻射耐熱性被覆の製造方法を提供するもので
ある。 本発明による高輻射耐熱性被覆において、炭化
珪素は純度85％以上かつ粒度320メツシユのもの
で黒鉛と共有結合して得られる被覆に耐熱衝撃
性、耐歪劣化性、耐蝕性および高い熱放射性を与
える。黒鉛は固定炭素97％以上、粒度300メツシ
ユであり炭化珪素と共有結合して被覆に高い熱放
射性および高い融点と硬度を与える。酸化アルミ
ニウムは純度79％以上で少量のFe2O3，SiO2，
MgOを含有していてもよく、粒度は300メツシユ
であり、得られる被覆に高い硬度と耐熱を附与
し、被覆成分の反応に活性作用を与える。窒化珪
素は皮膜の焼結強度を持続させ、またバリヤー層
の酸化皮膜を形成し被覆内部を保護する。窒化珪
素は珪素含有量55％−60％であり、その他Ｎ，
Fe，Al等を含有しており、粒度は約325メツシユ
であり、得られる被覆に耐摩耗性、耐スポーリン
グ性および侵食抵抗性を与える。四三酸化コバル
トCO3O4（分子量240）は分析純度のもので粒度
は200メツシユであり、被覆成分の賦活剤として
接触触媒作用を高め、炭化物との共働作用により
耐火物との密着度を強固なものとする。 Al−CoはAl含有量約50〜60％、粒度200メツシ
ユ以上で四三酸化コバルト同様に接触触媒として
作用する。これは被覆成分と耐火物との結合性を
より安定強固なものとするため両者の組合せが重
要な条件であつて、Al−CoかCo3O4の何れかが
欠けるか、混合割合が適当調整でなければ本発明
の優れた効果が得られない。 フエローシリコンはSi75％以上で、他成分は
Feであり、粒度は200メツシユで高温において
SiO2，Si3N4の化合物となり、不活性で耐熱性お
よびクリーブ強度が大きく、Al2O3との共働作用
により高温での一層の高強度が得られる。 これらの粉末成分は超微粒粉砕機によつてそれ
ぞれ前記粒度に微粉砕した後に所定割合で混合さ
れ粉末混合物とする。 本発明による耐熱性被覆の製造方法に使用する
珪酸カリウム（K2OnSiO2）水溶液は珪酸カリウ
ム50〜60部に対し水55〜65部を添加してなり、粉
体混合物と混合して焼付反応させるときに半溶融
状態の転移結晶体として固溶体は異相耐火物と強
固に結合する。 粉体混合物と珪酸カリウム水溶液との重量比が
１：１〜1.5になるように適当な容器内で混合さ
れ撹拌して均一な懸濁液とし、噴霧その他の適当
な手段により耐火物表面に均一に塗布される。塗
布された被覆は自然乾燥３時間程で硬化反応が行
われるが、200℃〜600℃で約６時間焼付けること
により焼結体とすることが好ましい。 本発明方法によつて得られる高輻射耐熱性被覆
は不活性で緻密な組織を有し、高温で変化せず熱
的化学的に安定で侵食性物質に対して高い抵抗性
を示し炉体耐火物えの密着強度は従来のものに比
較して極めて優れている。また高温での容積安定
性に優れ、高い熱輻射率を維持することができ
て、炉内の伝熱量が著しく増幅され、その有効熱
が増えるとともにエネルギー効率の高い炉操業を
達成することができる。本発明方法は定型レン
ガ、不定型耐火物やセラミツクフアイバーに適用
することができ、例えば加熱炉の天井アーチ、炉
壁、炉床、燃焼室支柱、その他石油、石油化学、
鉄鋼各種工業炉の内壁に適用される。 本発明方法によつて得られる高輻射耐熱性被覆
は使用による放射率（ε）の低下が従来のものに
比して少さく、第１図に示したように本発明によ
る高輻射耐熱性被覆は通常使用されるシヤモツト
系耐火物などと比較して温度1000℃におけるεの
値は15ケ月間にわたつて0.9〜0.95の高い値を維
持し、ほぼ理想黒体を示していることがわかる。 以下の実施例によつて本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 １
ギーを高い効率で利用するための高輻射耐熱性被
覆の製造方法に関する。 従来工業用炉等の熱効率を高めるために炭化珪
素と燐酸塩とを結合剤とした一液性の炉壁被覆用
組成物が使用されているが、この組成物によつて
得られる耐熱性被覆は高温領域（1000℃以上）で
度々炉壁から塗膜剥離するのみならずレンガの表
面をも層状的に剥落せしめる欠点を有しており、
また中温領域においても耐火物の種類により接触
面と結合剤の浸透したレンガ内部で化学反応と熱
応力が発生し、構造的スポーリングを生じて脆性
が進み、皮膜には明確な割れが起り剥落する欠陥
があつた。特に弾性係数の小さい高多孔質レンガ
は圧縮強度が低いので異質物との接触や浸透によ
り熱的物理的性質の変化によつて未変質部との界
面に集中的な負荷がかかり内部破壊を起す危険が
ともなつた。 本発明は従来の炉壁被覆用組成物のこのような
欠陥を改善すべく研究を重ね、新しい素材の組合
せにより炉壁を構成する耐火物に強固に密着し、
高温に耐える機械的強度の強い黒度素地を形成し
長期間の使用においても剥離を生じることなく、
かつ黒体輻射率の高い耐熱性被覆を開発し本発明
を試した。本発明は炭化珪素17−22％、黒鉛６−
11％、酸化アルミニウム17−22％、窒化珪素２−
５％、四三酸化コバルト８−12％、Al−Co18−
22％、およびフエローシリコン18−23％からなる
粉末混合物と、珪酸カリウム水溶液とを混合して
なる懸濁液を炉体耐火物或はセラミツクフアイバ
ーの表面に塗布し乾燥硬化させることを特徴とす
る高輻射耐熱性被覆の製造方法を提供するもので
ある。 本発明による高輻射耐熱性被覆において、炭化
珪素は純度85％以上かつ粒度320メツシユのもの
で黒鉛と共有結合して得られる被覆に耐熱衝撃
性、耐歪劣化性、耐蝕性および高い熱放射性を与
える。黒鉛は固定炭素97％以上、粒度300メツシ
ユであり炭化珪素と共有結合して被覆に高い熱放
射性および高い融点と硬度を与える。酸化アルミ
ニウムは純度79％以上で少量のFe2O3，SiO2，
MgOを含有していてもよく、粒度は300メツシユ
であり、得られる被覆に高い硬度と耐熱を附与
し、被覆成分の反応に活性作用を与える。窒化珪
素は皮膜の焼結強度を持続させ、またバリヤー層
の酸化皮膜を形成し被覆内部を保護する。窒化珪
素は珪素含有量55％−60％であり、その他Ｎ，
Fe，Al等を含有しており、粒度は約325メツシユ
であり、得られる被覆に耐摩耗性、耐スポーリン
グ性および侵食抵抗性を与える。四三酸化コバル
トCO3O4（分子量240）は分析純度のもので粒度
は200メツシユであり、被覆成分の賦活剤として
接触触媒作用を高め、炭化物との共働作用により
耐火物との密着度を強固なものとする。 Al−CoはAl含有量約50〜60％、粒度200メツシ
ユ以上で四三酸化コバルト同様に接触触媒として
作用する。これは被覆成分と耐火物との結合性を
より安定強固なものとするため両者の組合せが重
要な条件であつて、Al−CoかCo3O4の何れかが
欠けるか、混合割合が適当調整でなければ本発明
の優れた効果が得られない。 フエローシリコンはSi75％以上で、他成分は
Feであり、粒度は200メツシユで高温において
SiO2，Si3N4の化合物となり、不活性で耐熱性お
よびクリーブ強度が大きく、Al2O3との共働作用
により高温での一層の高強度が得られる。 これらの粉末成分は超微粒粉砕機によつてそれ
ぞれ前記粒度に微粉砕した後に所定割合で混合さ
れ粉末混合物とする。 本発明による耐熱性被覆の製造方法に使用する
珪酸カリウム（K2OnSiO2）水溶液は珪酸カリウ
ム50〜60部に対し水55〜65部を添加してなり、粉
体混合物と混合して焼付反応させるときに半溶融
状態の転移結晶体として固溶体は異相耐火物と強
固に結合する。 粉体混合物と珪酸カリウム水溶液との重量比が
１：１〜1.5になるように適当な容器内で混合さ
れ撹拌して均一な懸濁液とし、噴霧その他の適当
な手段により耐火物表面に均一に塗布される。塗
布された被覆は自然乾燥３時間程で硬化反応が行
われるが、200℃〜600℃で約６時間焼付けること
により焼結体とすることが好ましい。 本発明方法によつて得られる高輻射耐熱性被覆
は不活性で緻密な組織を有し、高温で変化せず熱
的化学的に安定で侵食性物質に対して高い抵抗性
を示し炉体耐火物えの密着強度は従来のものに比
較して極めて優れている。また高温での容積安定
性に優れ、高い熱輻射率を維持することができ
て、炉内の伝熱量が著しく増幅され、その有効熱
が増えるとともにエネルギー効率の高い炉操業を
達成することができる。本発明方法は定型レン
ガ、不定型耐火物やセラミツクフアイバーに適用
することができ、例えば加熱炉の天井アーチ、炉
壁、炉床、燃焼室支柱、その他石油、石油化学、
鉄鋼各種工業炉の内壁に適用される。 本発明方法によつて得られる高輻射耐熱性被覆
は使用による放射率（ε）の低下が従来のものに
比して少さく、第１図に示したように本発明によ
る高輻射耐熱性被覆は通常使用されるシヤモツト
系耐火物などと比較して温度1000℃におけるεの
値は15ケ月間にわたつて0.9〜0.95の高い値を維
持し、ほぼ理想黒体を示していることがわかる。 以下の実施例によつて本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 １
【表】
上記成分を撹拌機付混合機で充分に混合して粉
末混合物を57.5Kg作る。次に珪酸カリウム30Kgを
水45Kgに溶解し、得られた珪酸カリウム水溶液75
Kgに上記粉末混合物を添加し充分撹拌して均一な
懸濁液を作り、30t／ｈの連続式加熱炉（ウオー
キングビーム）のSK38の耐火レンガ（セラミツ
クフアイバーを含む）の天井面、炉壁面にスプレ
ーガンにて塗布した。Ｃ重油を使用し炉温1100℃
〜1350℃で８ケ月間の連続操業の後、塗膜の結合
状態は良好であり表面黒度の低下はなく、優れた
輝度と緻密な塗膜で、酸化層の形成および気相ガ
スアタツクによる異状は認められなかつた。結果
を要約すると次の通りである。 １ 炉型式 連続式加熱炉（ウオーキングビー
ム） ２ 能力及燃料源 30t／ｈ Ｃ重油 ３ 測定方法 ６ケ月間の燃料使用料／ｔ ４ 炉内温度 1350℃、予熱部1100℃、1230℃ ５ 使用耐火物 SK38耐火レンガ及セラミツク
フアイバー ６ 焼鈍処理物 金属ロール ７ コーテイング面積 235m2 ８ 燃料使用量 ａ コーテイング前 51／ｔ； ｂ コーテイング後 44／ｔ（−13％） ９ 操業回数 56年３月〜10月31日 10 燃料使用量 月平均 51／ｔ×14000t＝
714000 11 原単位 月平均 14000t（生産高）×７
（1t当りの燃料節減量：51−44）×67
円（重油価格）＝6566000円 12 平均省エネ率 13％ （燃料節減率） 実施例 ２
末混合物を57.5Kg作る。次に珪酸カリウム30Kgを
水45Kgに溶解し、得られた珪酸カリウム水溶液75
Kgに上記粉末混合物を添加し充分撹拌して均一な
懸濁液を作り、30t／ｈの連続式加熱炉（ウオー
キングビーム）のSK38の耐火レンガ（セラミツ
クフアイバーを含む）の天井面、炉壁面にスプレ
ーガンにて塗布した。Ｃ重油を使用し炉温1100℃
〜1350℃で８ケ月間の連続操業の後、塗膜の結合
状態は良好であり表面黒度の低下はなく、優れた
輝度と緻密な塗膜で、酸化層の形成および気相ガ
スアタツクによる異状は認められなかつた。結果
を要約すると次の通りである。 １ 炉型式 連続式加熱炉（ウオーキングビー
ム） ２ 能力及燃料源 30t／ｈ Ｃ重油 ３ 測定方法 ６ケ月間の燃料使用料／ｔ ４ 炉内温度 1350℃、予熱部1100℃、1230℃ ５ 使用耐火物 SK38耐火レンガ及セラミツク
フアイバー ６ 焼鈍処理物 金属ロール ７ コーテイング面積 235m2 ８ 燃料使用量 ａ コーテイング前 51／ｔ； ｂ コーテイング後 44／ｔ（−13％） ９ 操業回数 56年３月〜10月31日 10 燃料使用量 月平均 51／ｔ×14000t＝
714000 11 原単位 月平均 14000t（生産高）×７
（1t当りの燃料節減量：51−44）×67
円（重油価格）＝6566000円 12 平均省エネ率 13％ （燃料節減率） 実施例 ２
【表】
上記成分をボールミルにて充分に撹拌混合して
粉末混合物を12Kg作る。次に珪酸カリウム７Kgを
水7.5Kgに溶解し、得られた珪酸カリウム水溶液
14.5Kgにボールミルより取りだした微粉体を一定
の容器の珪酸カリウム水溶液に分散せしめ均一な
懸濁液を作り、次に示す要領の電気炉の内壁全面
にスプレーガンにて吹きつける。その後、約３時
間自然乾燥を行い、その後150℃から除々に昇温
乾燥を行い、520℃で約４時間温度を保持した。
結果を要約すると次の通りである。 １ 炉型式 13号バツチ式電気炉 ２ 能力及燃料源 3290Kg／月；電気 ３ 測定方法 ６ケ月間の電気使用量Kg／KWH ４ 炉内温度 520℃ ５ 焼鈍処理物 Al板 ６ コーテイング面積 50m2 ７ 燃料使用量 ａ コーテイング前 一回操業平均 3789511Kcal ｂ コーテイング後 一回操業平均 2900519Kcal （平均−20％） ８ 操業回数 月平均 10回 ９ 電力使用量 月平均 13140KW 10 電力節減量 34078／KWH−26240／KWH＝
7838／KWH 実施例 ３ 本発明方法をセラミツクフアイバー素地に実施
した場合の例を示す。 １ 試験方法 被塗布材……カオウール1400ボード（商品
名、イソライト工業K.K.製）（600mm
×400mm×20mm；２枚） 塗布材 ……本発明による高輻射耐熱性被覆
（粉剤300ｇ；溶剤450c.c.）粉剤組成：
炭化珪素22％、黒鉛７％、酸化アルミ
ニウム20％、窒化珪素２％、四三酸化
コバルト８％、Al−Co18％、フエロ
シリコン23％；溶剤：55％珪酸カリウ
ム水溶液。 ２ 塗布方法 塗布器具……一般塗装用スプレーガン 塗布量
粉末混合物を12Kg作る。次に珪酸カリウム７Kgを
水7.5Kgに溶解し、得られた珪酸カリウム水溶液
14.5Kgにボールミルより取りだした微粉体を一定
の容器の珪酸カリウム水溶液に分散せしめ均一な
懸濁液を作り、次に示す要領の電気炉の内壁全面
にスプレーガンにて吹きつける。その後、約３時
間自然乾燥を行い、その後150℃から除々に昇温
乾燥を行い、520℃で約４時間温度を保持した。
結果を要約すると次の通りである。 １ 炉型式 13号バツチ式電気炉 ２ 能力及燃料源 3290Kg／月；電気 ３ 測定方法 ６ケ月間の電気使用量Kg／KWH ４ 炉内温度 520℃ ５ 焼鈍処理物 Al板 ６ コーテイング面積 50m2 ７ 燃料使用量 ａ コーテイング前 一回操業平均 3789511Kcal ｂ コーテイング後 一回操業平均 2900519Kcal （平均−20％） ８ 操業回数 月平均 10回 ９ 電力使用量 月平均 13140KW 10 電力節減量 34078／KWH−26240／KWH＝
7838／KWH 実施例 ３ 本発明方法をセラミツクフアイバー素地に実施
した場合の例を示す。 １ 試験方法 被塗布材……カオウール1400ボード（商品
名、イソライト工業K.K.製）（600mm
×400mm×20mm；２枚） 塗布材 ……本発明による高輻射耐熱性被覆
（粉剤300ｇ；溶剤450c.c.）粉剤組成：
炭化珪素22％、黒鉛７％、酸化アルミ
ニウム20％、窒化珪素２％、四三酸化
コバルト８％、Al−Co18％、フエロ
シリコン23％；溶剤：55％珪酸カリウ
ム水溶液。 ２ 塗布方法 塗布器具……一般塗装用スプレーガン 塗布量
【表】
３ 加熱条件
温変 950℃；時間 150hr
（但し、試験時間中に４回の昇降温試験を行
つたため、上記加熱時間の内24hrは約500℃〜
950℃） 上記の温度、時間、条件にて電気炉内に平置
されたＡ，Ｂの２試料を加熱した。 ４ 形状変化の測定 第２図の如く、測定台上に置いた試験体２の
両端部ｂ，ｂ、中心部ａと定規１との間隔を測
定した。加熱試験前後での各試料の巾方向
（400mm）、長さ方向（600mm）それぞれについて
上記測定を行ない、加熱による変形量を求め
た。 ５ 試験結果
つたため、上記加熱時間の内24hrは約500℃〜
950℃） 上記の温度、時間、条件にて電気炉内に平置
されたＡ，Ｂの２試料を加熱した。 ４ 形状変化の測定 第２図の如く、測定台上に置いた試験体２の
両端部ｂ，ｂ、中心部ａと定規１との間隔を測
定した。加熱試験前後での各試料の巾方向
（400mm）、長さ方向（600mm）それぞれについて
上記測定を行ない、加熱による変形量を求め
た。 ５ 試験結果
【表】
上の試験結果から明らかなように、試験体の
加熱による形状変化は測定されなかつた。 本発明によつて得られる高輻射耐熱性被覆はセ
ラミツクフアイバーボードに一定の荷重が加わつ
た状態で急速昇温を行つても素地および被覆の軟
化、クリープ現象は発生しない。このように幾通
りかの試験項目により、実用上、適正な効果特性
を見出すことができる。なお、本発明によつて得
られる耐熱性被覆の使用温度の最高値は1700℃で
ある。
加熱による形状変化は測定されなかつた。 本発明によつて得られる高輻射耐熱性被覆はセ
ラミツクフアイバーボードに一定の荷重が加わつ
た状態で急速昇温を行つても素地および被覆の軟
化、クリープ現象は発生しない。このように幾通
りかの試験項目により、実用上、適正な効果特性
を見出すことができる。なお、本発明によつて得
られる耐熱性被覆の使用温度の最高値は1700℃で
ある。
第１図は耐熱性被覆の使用期間による放射率
（ε）の変化を示すグラフであり、第２図は実施
例２で用いた形状変化測定装置の説明図である。 図中符号：１……定規、２……試験体。
（ε）の変化を示すグラフであり、第２図は実施
例２で用いた形状変化測定装置の説明図である。 図中符号：１……定規、２……試験体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化珪素17〜22％、黒鉛６〜11％、酸化アル
ミニウム17〜22％、窒化珪素２〜５％、四三酸化
コバルト８〜12％、Al−Co18〜22％、およびフ
エローシリコン18〜23％からなる粉末混合物と、
珪酸カリウム水溶液とを混合してなる懸濁液を炉
体耐火物、或はセラミツクフアイバーの表面に塗
布し乾燥、硬化させることを特徴とする高輻射耐
熱性被覆の製造方法。 ２ 粉末混合物と珪酸カリウム水溶液との混合比
が１：１〜1.5である特許請求の範囲第１項に記
載の製造方法。 ３ 珪酸カリウム水溶液の濃度が50〜60％である
特許請求の範囲第１項または第２項に記載の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20086081A JPS58104077A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 高輻射耐熱性被覆の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20086081A JPS58104077A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 高輻射耐熱性被覆の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58104077A JPS58104077A (ja) | 1983-06-21 |
| JPS6135151B2 true JPS6135151B2 (ja) | 1986-08-11 |
Family
ID=16431419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20086081A Granted JPS58104077A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 高輻射耐熱性被覆の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58104077A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29918139U1 (de) | 1999-10-14 | 2000-05-25 | Hörgeräte Seifert GmbH, 81377 München | Otoplastik für Hinter-dem-Ohr (HdO)-Hörgeräte |
| JP2003536295A (ja) | 2000-06-02 | 2003-12-02 | エーリッヒ バイヤー， | 補聴のための耳への取付具 |
| US8249287B2 (en) | 2010-08-16 | 2012-08-21 | Bose Corporation | Earpiece positioning and retaining |
-
1981
- 1981-12-15 JP JP20086081A patent/JPS58104077A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58104077A (ja) | 1983-06-21 |
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