JP3834244B2

JP3834244B2 - 転炉ｏｇ排ガスダクト並びに自溶性合金溶射方法及び溶射装置

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Publication number: JP3834244B2
Application number: JP2002032013A
Authority: JP
Inventors: 輝夫川畑; 裕一石森; 佳昭四阿
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003231909A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉ＯＧ排ガスダクトに関するものである。本発明はまた、自溶性合金溶射方法及び溶射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼などの精錬に用いられる転炉は、溶融金属に対して主に酸素ガスを供給し、溶融金属中の不純物、特に炭素を燃焼除去する。一酸化炭素を中心とする転炉排ガスを非燃焼で回収する設備として、ＯＧ排ガス回収装置が用いられている。転炉から排出される排ガスは、転炉炉口に接して配置されたＯＧ排ガスダクトによって集塵機に導かれ、集塵機においてダストを回収し、その後燃料ガスとして再利用される。ＯＧ排ガスダクトは、最下端の転炉炉口と接する部分にスカートが配置され、さらに下部フード・上部フードを経て集塵機に接続する。
【０００３】
転炉精錬中における排ガスの温度は１０００℃以上となり、また転炉炉口を通じた輻射熱が存在するため、ＯＧ排ガスダクト、特にスカートや下部フードにかかる熱負荷が大きいため、ＯＧ排ガスダクトは冷却水が流通するパイプを集合した水冷パネルを形成している。
【０００４】
精錬中における転炉からの排ガスには酸化鉄を主体とするダストが含まれるため、ＯＧ排ガスダクトは排ガスの通過に伴ってダストにより摩耗し、長時間の使用と共に水冷パネルの肉厚が減少する。また、精錬中の転炉からの輻射熱及び高温の排ガスからの熱伝導により、水冷パネルにヒートクラックを生じさせる。さらに、炉口に接するスカートにおいては、精錬中の溶鋼スプラッシュによって溶鋼が付着し、部分的に熱衝撃を受けて損傷を生じる。
【０００５】
従来、転炉ＯＧ排ガスダクトを構成する水冷パネルの排ガス接触側の壁面には、特公平４−８００８９号公報に示されるようなステンレス系合金を溶射肉盛したり、あるいは特許第２５６５７２７号公報に示されるような８００℃で酸化物を形成する成分の合金の溶射被覆層を形成する方法が採用されていた。これら溶射被覆層により、ＯＧ排ガスダクトの耐熱性、耐腐食性の向上を図っていた。
【０００６】
溶射法の１種として、自溶性合金溶射法が知られている。Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系合金に代表されるいわゆる自溶性合金（Ｂ、Ｓｉなどを含有し、溶融の際にフラックス作用を有する合金）の溶射皮膜では、溶射後に酸素−アセチレン炎などを用いてフュージング処理（溶融処理）を行い、皮膜の緻密化を図ると共に、溶射合金と素材との合金化によって金属結合化を図る手法である。
【０００７】
自溶性合金溶射皮膜は、皮膜の緻密性、耐摩耗性、耐食性に優れるため、多くの機械部品または構造体の表面の被覆に用いられている。特に、その密着性が良好であることから、装置・設備の運転中に高温や熱衝撃に晒され、かつ各種のダストにより摩耗を受ける部分に用いられている。代表例としては、特開平２−１８５９６１号公報、特開平２−２８２４６１号公報、特開平１０−１６８５５４号公報にあるように、各種ボイラー設備のボイラーチューブ表面への適用があげられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の転炉ＯＧ排ガスダクト、特にスカートや下部フードにおいては、耐摩耗に優れた硬い皮膜の得られる高速ガス溶射（ＨＶＯＦ）の適用が試みられたが、溶射皮膜と構造体との密着強度が小さいことから、転炉の運転中に受ける排ガスの熱により構造体が運転の支障にならない範囲で変形する際に剥離してしまい、構造体表面が露出し、激しく摩耗、腐食してしまう問題があった。また、密着力の強い皮膜の施工方法として各種金属の溶接肉盛や粉体プラズマ溶接肉盛が考えられるが、皮膜施工時に構造体の一部の溶融を伴う入熱があるため、施工時に熱変形を生じやすく、製作精度が維持できない問題があった。本発明は、これら問題点を解決した転炉ＯＧ排ガスダクトを提供することを第１の目的とする。
【０００９】
従来の自溶性合金溶射法は、主に単独のパイプからなるボイラーチューブの表面に施工することに用いられてきた。一方、板状の構造物あるいは円筒状の構造物であって、自溶性合金溶射皮膜のフュージング処理の際に部分加熱によって、構造物の一部に塑性ひずみを発生させるほどの不均一な温度分布にならざるを得ない形状のものは、溶射後のフュージング処理を行った後に構造物が変形してしまうという問題があり、工業的に自溶性合金溶射方法を適用することができなかった。本発明は、板状や円筒状の剛性の高くない大型の構造物においても、フュージング処理後に構造物が変形することのない自溶性合金溶射方法及び溶射装置を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
自溶性合金溶射後に行うフュージング処理においては、溶射層側から構造物表面をアセチレン−酸素炎などによって１０００℃を超える温度に加熱し、溶射層と構造物素材との界面部分を溶解して溶射合金と素材との合金層を形成する。この際、加熱した構造物表面の温度が上昇し、温度上昇部分が局所的に熱膨張するものの、ワークの厚み方向の温度に着目すると、構造物の加熱部分より奥側については周囲の放熱のため温度上昇代が少なく、熱膨張も少ないので、高温に達した表面とそれ以外の部分との間に熱応力が発生し、高温部分には圧縮応力がかかる。高温部分は耐力も低下しているのでこの圧縮応力によって塑性変形が起こる。加熱源の移動によって高温部分の温度が低下すると、塑性変形を起こした部分がそれ以外の部分よりも収縮しようとする。その結果構造物には残留応力が発生し、溶射層付近には引張応力が、溶射層より奥側には圧縮応力が働くこととなる。
【００１１】
ボイラーチューブのような小物であれば、その全体を電気炉などの高温雰囲気内で均一加熱した上でフュージング処理を行うことができ、熱応力を緩和することができる。一方、自溶性合金溶射を行おうとする構造物が板状や円筒状の構造物であって、フュージングの際温度が不均一にならざるを得ない場合には、上記のような残留応力が発生することによって構造物が変形することとなる。また、大型構造物であれば、フュージング処理に際して構造物全体を高温雰囲気に加熱するためには大型の加熱炉が必要となり、大幅なコスト増大となるので現実的ではない。これが、板状の構造物あるいは円筒状の構造物であって、フュージングの際温度が不均一にならざるを得ない大型の構造物の表面に自溶性合金溶射を行おうとすると、溶射後のフュージング処理を行った後に構造物が変形してしまう原因であった。
【００１２】
板状又は円筒状の構造物が、多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した構造物である場合には、構造物の厚さはほぼパイプの直径に相当し、構造物の一方の面のみをフュージング処理において加熱した場合、構造物を構成するパイプの中は空洞であるため熱は反加熱側の面に伝わりにくく、反加熱側は低温に保たれるため熱応力は一層大きなものとなる。そのため、このような構造物においては特にフュージング処理による構造物の変形が大きく、構造物にたわみが生じると共に円筒形状の場合にはその円筒形の直径が縮小する。
【００１３】
板状や円筒状の構造物の表面自溶性合金溶射層にフュージング処理を施すに際し、溶射層側をフュージングするために加熱すると同時に、反溶射層側をも加熱すると、構造物の厚み全体が加熱されて均等に熱膨張を起こし、熱応力の発生を大幅に抑制することができ、溶射層付近に発生していた圧縮塑性変形を防止することができる。その結果、当該部分の温度低下後においても残留応力は発生せず、構造物の変形も少なくすることができる。
【００１４】
スカートやフードなどの転炉ＯＧ排ガスダクトは、フュージング処理の際、温度が不均一にならざるを得ない大型の円筒状の構造物であり、さらに多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した構造物であるため、従来の自溶性合金溶射法でダクト内面に溶射とフュージングを行うとダクトが激しく変形する。そのため、これらダクトに自溶性合金溶射層を形成することができなかった。それに対し、フュージングに際して溶射層側と反溶射層側とを共に加熱することにより、ダクトを構成するパイプの厚み方向が均等に加熱され、フュージング後のダクトの変形を防止することが可能になった。
【００１５】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
【００１７】
（１）多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した円筒状又は板状の構造物の表面に溶射した自溶性合金溶射層のフュージング方法であって、構造物の溶射層側をフュージングするために加熱するとともに、構造物の反溶射層側をも加熱し、それぞれの加熱が、パイプの径方向にパイプの直径以上の長さを同時に加熱するものであることを特徴とするフュージング方法。
（２）前記溶射層側の加熱と反溶射層側の加熱は、構造物の特定位置についてその両側を同時もしくは片側を先行して加熱することを特徴とする上記（１）に記載のフュージング方法。
（３）円筒状の構造物における前記加熱は、円筒形の軸方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円筒形の円周方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のフュージング方法。
（４）板状の構造物は矩形形状であり、前記加熱は、矩形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領域を矩形の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のフュージング方法。
（５）構造物は転炉ＯＧ排ガスダクトであり、円筒形の内周面に自溶性合金溶射層を有することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のフュージング方法。
（６）前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート又はフードであることを特徴とする上記（５）に記載のフュージング方法。
（７）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載されたフュージング方法によりフュージングが施された、円筒形の内周面に自溶性合金溶射層を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層を有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダクト。
（８）前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート又はフードであることを特徴とする上記（７）に記載の転炉ＯＧ排ガスダクト。
【００１８】
（９）多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した円筒状又は板状の構造物の表面に溶射した自溶性合金溶射層のフュージングを行うためのフュージング装置であって、構造物１の溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１２とを有し、両加熱装置は相対して配置され、それぞれの加熱装置が、パイプの径方向にパイプの直径以上の長さを同時に加熱可能であることを特徴とするフュージング装置。
（１０）溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１２とは円筒形構造物１ａの軸方向全長又は矩形構造物の一方の辺方向全長を加熱することができ、両加熱装置又は構造物は円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動可能であり、加熱領域を円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする上記（９）に記載のフュージング装置。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトのスカートを示す。図１（ｂ）に示すように、本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトは、内周面に自溶性合金溶射層２を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層３を有している。従来の全く溶射層を有しない転炉ＯＧ排ガスダクト、あるいは従来のフュージングをしない溶射層を有する転炉ＯＧ排ガスダクトにおいては、溶射皮膜が剥離するため構造体の母材が露出し、転炉の運転につれ母材が減肉して水漏れが発生し使用不能となるという問題を有していた。それに対し、本発明の自溶性合金溶射層を有する転炉ＯＧ排ガスダクトは、自溶性合金皮膜が母材と強力に密着し、摩耗、腐食から母材を保護するため、減肉を抑え長期にわたり使用が可能となった。
【００２０】
転炉ＯＧ排ガスダクトのうちでも、スカート又はフードにおいて特に本発明の効果が顕著である。スカートやフード、特に下部フードについては、転炉から排出された直後の高温の排ガスが接触し、転炉炉口から受ける輻射熱が大きく、転炉炉口からあふれ出る溶鋼が接触するなど、特に熱的・機械的負荷が大きく、従来は排ガスに含まれるダストによる摩耗やヒートクラックなどの損傷が激しかった。本発明の自溶性合金溶射層を内周面に施すことにより、自溶性合金皮膜が母材と強力に密着し、摩耗、腐食から母材を保護するため、減肉を抑え長期にわたり使用が可能になった。
【００２１】
本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトにおいて、自溶性合金溶射層の厚さは１０〜１０００μｍとすると好ましい。
【００２２】
本発明に用いられる自溶性合金溶射において、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系合金に代表されるいわゆる自溶性合金が用いられる。自溶性合金とは、Ｂ、Ｓｉなどを含有し、溶融の際にフラックス作用を有する合金をいう。例えば、Ｃ：０．５％−Ｃｒ：１１％−Ｂ：２％−Ｓｉ：３％のＮｉ基合金、Ｃ：０．７％−Ｃｒ：１６％−Ｂ：３％−Ｓｉ：５％のＮｉ基合金などが用いられる。
【００２３】
上記自溶性合金をフレーム溶射法によって構造物表面に溶射した後、フュージング処理を行う。従来のフュージング処理においては、自溶性合金溶射面側を酸素−アセチレン炎などを用いて材料の融点まで加熱し、自溶性合金層と構造物素材との界面に両者の合金層を形成し、溶着皮膜を形成する。フュージングにより溶射合金層と構造物素材とが溶着するので、機械的衝撃、熱応力による剥離が生じることがなく、合金層を形成するために高い密着性を有する。また、自溶性合金層は硬度が高く、共晶組織を形成し、この中に炭化物とクロムホウ化物が均一に存在し、高温においても皮膜硬度が低下しにくい。そのため、高温においても優れた耐摩耗性を示す。フュージングにより無気孔の皮膜を形成するので、耐食性にも優れている。
【００２４】
本発明が対象とする構造物１は、円筒状の構造物１ａ又は板状の構造物１ｂである。このような形状の構造物の表面に自溶性合金溶射層を形成した上で従来のフュージング処理を行うと構造物の変形が発生するのに対し、本発明を適用することによって構造物の変形を防止できる。
【００２５】
本発明のフュージング方法を図２、図３に基づいて説明する。図２は板状の構造物１ｂのフュージング処理を行う場合、図３は円筒状の構造物１ａのフュージング処理を行う場合である。構造物１の自溶性合金溶射層側については従来と同様に溶射層側加熱装置１１を用いて加熱処理を行うと同時に、構造物１の反溶射層側をも反溶射層側加熱装置１２を用いて加熱する。図２、３の場合、構造物１を矢印の移動方向１９に移動することにより、加熱領域を順次移動している。溶射層側と反溶射層側とを共に加熱することにより、フュージング処理を行っている構造物の加熱領域について、構造物の厚さ方向両側から加熱されて当該部分は厚さ方向に均等に温度が上昇し、厚さ方向における熱応力を大幅に抑制することができる。従来の溶射層側のみの加熱では温度が上昇した溶射層側に圧縮の熱応力がかかって圧縮塑性変形が発生していたのに対し、本発明では熱応力の発生が非常に少なくなるので圧縮塑性変形が発生しないか発生してもごく僅かである。そのため、フュージング加熱領域が移動して当該領域の温度が低下した後においても、残留応力の発生がごく僅かであって構造物の変形原因とはならず、構造物は原形を保つことができる。
【００２６】
本発明を適用する構造物としては、多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した構造物である場合に特にその効果が大きい。ムクの固体により形成された構造物と比較し、パイプは中が空洞であるため、その一方の側面のみを加熱した際に反対側の側面の温度上昇が遅れ、特に熱応力の発生度合いが大きく、その結果としてフュージング処理完了後に大きな残留応力が発生することとなる。また、本発明を適用した場合には、パイプの両側面から加熱を行うことが可能になり、パイプの全周が均等に昇温するために熱応力の発生が低減し、結果としてフュージング処理終了後の構造物の変形を防止することができる。
【００２７】
多数のパイプ４相互間を接合した構造としては、図９（ａ）（ｂ）に示すように構造物の一方の端においてフィン５を介して接合する方法、図９（ｃ）（ｄ）に示すように構造物の中央部においてフィン５を介して接合する構造などを採用することができる。
【００２８】
フュージング処理に際しては、構造物表面において一部の領域を加熱し、加熱領域を順次移動することによって構造物の全域のフュージング処理を行う。本発明で溶射層側と反溶射層側を共に加熱するに際し、両側の加熱領域を常に一致させて同時に加熱しても良い。加熱入熱量は、溶射層側と反溶射層側を同じ入熱量にしても良いが、溶射層側はフュージング処理として必要な入熱量を加え、反溶射層側については溶射層側より少ない入熱量としても良い。さらに、溶射層側と反溶射層側の一方の加熱を他方よりも先行させて行っても良い。
【００２９】
図４には本発明法と従来法のフュージング処理における加熱パターンを示している。図４（ｃ）のパターンＣは、溶射層側のみを加熱する従来法の加熱パターンである。パターンＣの溶射層側加熱パターン２１における加熱時間を１、加熱中の入熱量を１と規格化し、加熱時間比、入熱量比によって説明する。図４（ａ）（ｂ）のパターンＡ、Ｂが本発明法である。パターンＡ、Ｂいずれも、溶射層側加熱パターン２１の加熱時間比は１．０である。一方、反溶射層側加熱パターン２２は、パターンＡにおいては溶射層側と同一の部位について加熱を行っており、パターンＢにおいては溶射層側より広い加熱領域を有し、加熱時間比が１．５であり、溶射層側より先行して加熱を開始する。その結果、パターンＢの場合には反溶射層側のみを加熱する時間が時間比で０．５存在し、その後溶射層側と反溶射層側とを時間比で１．０加熱する。入熱量比は、パターンＡの場合には溶射層側が０．７５、反溶射層側が０．３であり、パターンＢの場合には溶射層側が０．６、反溶射層側が０．２５である。
【００３０】
円筒状の構造物１ａについて本発明のフュージング処理を行うに際し、円筒の軸方向について、加熱領域の長さが円筒の長さよりも短い場合には、加熱装置１０を順次円筒の軸方向に移動して加熱を行うことにより、軸方向全長にわたってフュージング処理を行うことができる。転炉ＯＧ排ガスダクトのうち、たとえば下部フードにおいては、軸方向の長さが長いので、以上のようなフュージング処理方法を採用することとなる。
【００３１】
一方本発明においては、図３に示すように加熱領域の長さを円筒の長さと同等あるいはそれ以上とし、円筒形の軸方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円筒形の円周方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することとするとより好ましい。円筒の軸方向については温度分布が一様であるため、構造物に作用する熱応力の発生程度を最も少なくすることができるためである。転炉ＯＧ排ガスダクトのうちのスカートは、軸方向の長さが短いので、上記方法を採用することが可能である。
【００３２】
同様に、板状の構造物１ｂが矩形形状である場合において、矩形の短辺方向について、加熱領域の長さが短辺長さよりも短い場合には、加熱装置を順次矩形の短辺方向に移動して加熱を行うことにより、短辺方向全長にわたってフュージング処理を行うことができる。一方本発明においては、図２に示すように加熱領域の長さを矩形の一方の辺長さと同等あるいはそれ以上とし、矩形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領域を矩形の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することとするとより好ましい。矩形の一方の辺方向については温度分布が一様であるため、構造物に作用する熱応力の発生程度を最も少なくすることができるためである。通常は、矩形の短辺方向を上記一方の辺方向とし、長辺方向を上記他方の辺方向とすると好ましい。
【００３３】
図３に示すような円筒状の構造物１ａを用い、その内周面に自溶性合金溶射層を溶射後にフュージング処理を行う場合を想定し、フュージング処理の加熱方法に本発明法として図４（ａ）（ｂ）のパターンＡ、Ｂ、比較法として図４（ｃ）のパターンＣを適用した場合について、構造物各部位の温度推移、残留応力の時間変化、変形量の時間変化を数値計算モデルに基づいて算出した。円筒の軸方向の全長を同時に加熱する。温度変化を図５に、残留応力の時間変化を図６に、構造物変形量の時間変化を図７に示す。
【００３４】
構造物１の溶射層２側のフィン部▲１▼およびパイプ部▲２▼、反溶射層側の部位▲３▼について温度変化を計算で求め、図５に示した。従来のパターンＣにおいては溶射層側と反溶射層側とでは最高温度差が１０００Ｋも存在し、さらに溶射層側においてはパイプ部▲２▼とフィン部▲１▼との間に最高温度差が２００Ｋ存在する。一方、本発明法のパターンＡ、Ｂについては、溶射層側と反溶射層側の温度差、溶射層側の部位別温度差ともにわずかである。
【００３５】
構造物の溶射層２側のフィン部▲１▼およびパイプ部▲２▼について残留応力を計算で求め、図６に示した。パイプ部▲２▼・フィン部▲１▼ともに、本発明例のパターンＡ、Ｂは比較法のパターンＣよりも少ない残留応力を示している。
【００３６】
構造物の溶射層２側のフィン部▲１▼およびパイプ部▲２▼について変形量を計算で求め、図７に示した。パターンＡ〜Ｃのいずれも加熱時間中においてはプラスの変形量即ち膨張しており、加熱完了後には加熱前に対してマイナスの変形量即ち収縮を示している。従来法のパターンＣにおいて加熱時間中の膨張量が少ないのは、反溶射層側の温度が上昇しないので全体として膨張できないためであり、そのために溶射層側に圧縮の塑性変形が起こり、結果として加熱完了後に全体として大きな収縮の変形が発生している。このためパターンＣにおいては、円筒形の構造物はその半径が小さくなる収縮を示す。実際のフュージング処理においては部位毎に収縮量が不均等になるので構造物がでこぼこの形状となる。一方、本発明のパターンＡ、Ｂにおいては、溶射層側と反溶射層側を共に加熱するために加熱時の膨張量が大きくなるかわりに、加熱終了冷却後の収縮量（元の大きさに対して）は非常に小さく、フュージング処理による変形量が小さくなることがわかる。実際のフュージング処理におけるでこぼこの発生も抑制される。
【００３７】
転炉ＯＧ排ガスダクトはその断面が円筒形状であり、かつ多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した構造物であるため、本発明のフュージング方法を適用する構造物１としては、転炉ＯＧ排ガスダクトが好適である。
【００３８】
また、本発明の内周面に自溶性合金溶射層２を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層３を有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダクトを製造する上でのフュージング方法として、上記本発明のフュージング方法を用いることができる。
【００３９】
円筒状又は板状の構造物表面に溶射した自溶性合金溶射層のフュージングを行うための本発明のフュージング装置は、構造物の溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１２とを有し、両加熱装置は相対して配置される。両加熱装置は相対して配置しているので、両加熱装置の間に構造物の一部の面を配置することにより、当該部分について溶射層側と反溶射層側とを同時に加熱することができる。
【００４０】
上記本発明のフュージング装置において、溶射層側加熱装置１１と反溶射層側加熱装置１２の加熱領域長さが円筒形構造物１ａの軸方向全長又は矩形構造物１ｂの一方の辺方向全長と同等あるいはそれより長い長さを有していれば、両加熱装置によって円筒形構造物の軸方向全長又は矩形構造物の一方の辺方向全長を同時に加熱することができる。加熱領域を円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつフュージング処理を行えば、構造物の全域をフュージング処理することができる。通常は、矩形の短辺方向を上記一方の辺方向とし、長辺方向を上記他方の辺方向とすると好ましい。加熱領域を円周方向あるいは他方の辺方向に移動するに際しては、加熱装置を移動してもあるいは構造物を移動してもどちらでも良い。加熱装置として酸素−アセチレン炎を用いる場合、加熱装置には酸素配管およびアセチレンガス配管が接続されるので、特に円筒状構造物のフュージング装置の場合には、構造物を移動する方法を採用する方がコンパクトな装置構成とすることができ好ましい。加熱装置として誘導加熱装置も採用できる。
【００４１】
図８には、円筒状の構造物として転炉ＯＧガスダクトのスカート６のフュージング処理を行うための本発明のフュージング装置の一例を示す。加熱装置１０は溶射層側加熱装置１１および反溶射層側加熱装置１２を有し、それぞれバーナーヘッド１５から酸素−アセチレンガスによる加熱炎１８を発して構造物の加熱を行う。加熱炎１８はスカート６の軸方向全長をカバーする長さを有する。ガス供給装置１７からガス供給配管１６を介して酸素ガスとアセチレンガスとを供給する。駆動装置１３によって駆動ローラー１４を駆動し、スカート６をその円周方向に回転駆動する。加熱を行いつつスカート６を円周方向に１周することにより、スカート内周面の全域のフュージング処理を行うことができる。
【００４２】
【実施例】
図１に示す形状の円筒形状水管パネル（内径４９６０ｍｍ、外径５０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ）について、その内周面に各種被覆を行って比較を行った。本発明例Ｎｏ．１は、内面に自溶性合金溶射を行った後に内外両面同時加熱フュージング処理を行った例である。比較例Ｎｏ．２は、内面に自溶性合金溶射を行った後に内面のみに加熱フュージング処理を行った例である。比較例Ｎｏ．３は内面にＨＶＯＦ溶射を行い、比較例Ｎｏ．４は何も被覆を行わなかった例である。被覆方法、被覆後の円筒の熱変形度合（内径収縮率）、水管パネルを転炉ＯＧ排ガスダクトのスカートとして使用した際における寿命比、寿命の要因について表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
比較例Ｎｏ．２は、自溶性合金溶射後の加熱フュージングが内面のみであったため、内径の収縮率が１％も存在し、円筒の熱変形度合が不良であって、転炉ＯＧ装置に据え付けることが不可能であった。内径の収縮率が０．５％以上となると据え付けが不可能である。それに対し、本発明例Ｎｏ．１においては、内径の収縮率が０．１％しかなく、熱変形度合が良好であった。
【００４５】
転炉ＯＧ排ガスダクトのスカートとして使用した結果、比較例Ｎｏ．４は内壁の減肉による水漏れのため使用不能になった。比較例Ｎｏ．４の寿命を１として他の実施例と対比する。比較例Ｎｏ．３は、内面に溶射を行ったものの、溶射皮膜は早期に剥離し保護機能を発揮せず、寿命比は１であった。本発明例Ｎｏ．１は、寿命比１０という優れた耐用回数を実現し、最終的には内壁の減肉による水漏れのため交換した。
【００４６】
本発明例Ｎｏ．１の溶射皮膜は、耐食、耐摩耗性に優れるため、寿命の大幅な延長を達成することができた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の方法によりフュージングされた転炉ＯＧダクトは、内周面に自溶性合金溶射層を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層を有しているので、従来の転炉ＯＧダクトと比較して高い耐衝撃性と耐摩耗性および耐食性を有する。そのため、寿命が格段に向上するという効果を有する。特にスカートおよびフードにおいて高い効果を得ることができる。
【００４８】
本発明のフュージング方法およびフュージング装置は、溶射層側と反溶射層側とを共に加熱するので、多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した円筒状又は板状の構造物にフュージング処理を行うに際して構造物の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転炉ＯＧ排ガスダクトのうちのスカートを示す図であり、（ａ）は斜視断面図、（ｂ）は溶射層の状況を示す拡大断面図である。
【図２】板状の構造物のフュージング処理を行う本発明のフュージング方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】円筒状の構造物のフュージング処理を行う本発明のフュージング方法を示す図であり、（ａ）は斜視断面図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ）は立面断面図である。
【図４】フュージング加熱パターンを示す図であり、パターンＡ、Ｂが本発明例、パターンＣが従来例である。
【図５】フュージング処理による構造物各部の温度推移を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパターンＡ〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。
【図６】フュージング処理による構造物各部の残留応力推移を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパターンＡ〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。
【図７】フュージング処理による構造物各部の変形状況推移を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）がそれぞれパターンＡ〜Ｃに対応し、（ｄ）は評価部位を示す図である。
【図８】本発明のフュージング装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。
【図９】多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した構造物であり、（ａ）（ｃ）は断面図、（ｂ）（ｄ）は自溶性合金溶射層を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１構造物
１ａ円筒状の構造物
１ｂ板状の構造物
２自溶性合金溶射層
３自溶性合金と素材との合金層
４パイプ
５フィン
６転炉ＯＧ排ガスダクトのスカート
１０加熱装置
１１溶射層側加熱装置
１２反溶射層側加熱装置
１３駆動装置
１４駆動ローラー
１５バーナーヘッド
１６ガス供給配管
１７ガス供給装置
１８加熱炎
１９移動方向
２１溶射層側加熱パターン
２２反溶射層側加熱パターン

Claims

多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した円筒状又は板状の構造物の表面に溶射した自溶性合金溶射層のフュージング方法であって、構造物の溶射層側をフュージングするために加熱するとともに、構造物の反溶射層側をも加熱し、それぞれの加熱が、パイプの径方向にパイプの直径以上の長さを同時に加熱するものであることを特徴とするフュージング方法。
前記溶射層側の加熱と反溶射層側の加熱は、構造物の特定位置についてその両側を同時もしくは片側を先行して加熱することを特徴とする請求項１に記載のフュージング方法。
円筒状の構造物における前記加熱は、円筒形の軸方向全長を同時に加熱し、加熱領域を円筒形の円周方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする請求項１又は２に記載のフュージング方法。
板状の構造物は矩形形状であり、前記加熱は、矩形の一方の辺方向全長を同時に加熱し、加熱領域を矩形の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする請求項１又は２に記載のフュージング方法。
構造物は転炉ＯＧ排ガスダクトであり、円筒形の内周面に自溶性合金溶射層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフュージング方法。
前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート又はフードであることを特徴とする請求項５に記載のフュージング方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載されたフュージング方法によりフュージングが施された、円筒形の内周面に自溶性合金溶射層を有し、さらにその内層に自溶性合金とダクト素材との合金層を有してなることを特徴とする転炉ＯＧ排ガスダクト。
前記転炉ＯＧ排ガスダクトは、スカート又はフードであることを特徴とする請求項７に記載の転炉ＯＧ排ガスダクト。
多数のパイプを平行に配列して相互間を接合した円筒状又は板状の構造物の表面に溶射した自溶性合金溶射層のフュージングを行うためのフュージング装置であって、構造物の溶射層側加熱装置と反溶射層側加熱装置とを有し、両加熱装置は相対して配置され、それぞれの加熱装置が、パイプの径方向にパイプの直径以上の長さを同時に加熱可能であることを特徴とするフュージング装置。
溶射層側加熱装置と反溶射層側加熱装置とは円筒形構造物の軸方向全長又は矩形構造物の一方の辺方向全長を加熱することができ、両加熱装置又は構造物は円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動可能であり、加熱領域を円筒形構造物の円周方向又は矩形構造物の他方の辺方向に移動しつつ構造物の全域をフュージング処理することを特徴とする請求項９に記載のフュージング装置。