JPH0771734B2 - 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

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JPH0771734B2
JPH0771734B2 JP2059999A JP5999990A JPH0771734B2 JP H0771734 B2 JPH0771734 B2 JP H0771734B2 JP 2059999 A JP2059999 A JP 2059999A JP 5999990 A JP5999990 A JP 5999990A JP H0771734 B2 JPH0771734 B2 JP H0771734B2
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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及びその製造方法に関
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鋳込んで構成され
ている。
そして、熱交換体鋳物は、基本的に、下記(A)〜
(C)の性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。
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、この損耗
は、鋳物自体の冷却能が高くなるほど、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。
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。
(C)冷却管の浸炭を防止できること。
即ち、鋳物母材が鋳鉄等からなる場合に、母材の熱亀裂
浸填に伴う脱落や溶損によって冷却管が露出し、該冷却
管が母材の脱落によって変形する時、冷却管に延性がな
いと破断する虞れがある。従って、冷却管の延性を確保
するため、鋳ぐるみ時に冷却管の浸炭を防止する必要が
ある。又、露出した冷却管は炉内雰囲気で浸炭され損耗
する傾向があり、この点でも冷却管の浸炭を防止するこ
とが望まれる。
然るに、従来の熱交換体鋳物であっては、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。
硅石質、クロム質、マグネシア質、シャモット質等の
耐火物を管表面に被覆する方法(特公昭54−44650)。
耐火物を管表面に炎溶射する方法(特公昭54−4196
6)。
二重管の冷却管を鋳ぐるみ、外管が母材に溶着しても
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] 然しながら、従来技術には下記(1)、(2)の問題点
がある。
(1)管表面に熱伝導率の低い耐火物層が設けられた
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。
(2)母材として鋳鉄を選択し、管表面を耐火物で被覆
するものにあっては、母材の脱落や溶損によって冷却管
が露出する時、被覆層が冷却管の表面から容易に剥離す
る等、浸炭防止効果を期待できず、前述の(C)の性能
を確保できない。
本発明は、冷却管と母材との伝熱性が優れ、冷却管の浸
炭を防止でき、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及びその製造方法を提供するこ
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、Niを15〜60wt%含有し、残部がCuと不
可避的不純物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
つ充填されるようにしたものである。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の本発明に
おいて更に、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。
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の本
発明において更に、前記被覆層の厚みが、50〜400μm
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、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の製造方法におい
て、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。
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で熱処理(好まし
くは500℃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。必要に応じクロ
ム化合物水溶液の含浸と熱処理操作を繰り返すことがで
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で被覆かつ充填される。金属被覆層
は、熱伝導率が高く、浸炭防止作用の優れたCu合金にて
構成される。この時、母材の鋳込み時に、この金属被覆
層が溶融することのないように、Cu合金にNiを含有さ
せ、合金化することによって、被覆層の融点を上げその
耐熱性を向上させることができる。
請求項1に記載の本発明によれば、下記〜の作用が
ある。
母材溶湯と冷却管とが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
を向上するため、熱伝導性が良く、然も冷却管の浸炭を
防止するに好適なCu合金が用いられる。
上記の金属被覆層のみで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。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
は化学的に安定で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。
同時に、酸化クロムは溶融母材金属と、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。
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。
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。
金属被覆層は、浸炭防止効果に優れ、熱伝導率の高い
Cu合金を用いるが、高温で使用する場合にはNiを15〜60
wt%含有せしめて合金化することにより、耐熱性を向上
することができる。
即ち、Cu単体では、融点が1080℃と低く、母材溶湯の鋳
込みによって溶融する傾向を示すが、Niを含有させるこ
とによって融点が上り耐熱性を増すことができる。この
場合、例えばNiを50%含有させると融点が1300℃以上と
なり、母材溶湯の高温鋳込みにも耐えるようになる。Ni
が15wt%未満では融点が1160℃以下となり、例えば、母
材鋳鉄の鋳込み時に被覆層の溶融を生じてしまう。又、
Niが60wt%を超えると、伝熱性及び浸炭防止効果が低下
する。従って、Ni含有量は15〜60wt%に限定した。
請求項2に記載の本発明によれば、下記の作用があ
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%未満では
充分なクラック伝播防止効果を得ることができず、25%
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、下記の作用があ
る。
金属被覆層が50〜400μm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50μm未満では充分な
クラック伝播防止効果を得ることができず、400μm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
クロムの薄膜で被覆でき、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65mmφ、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。
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。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Åの酸化クロムの被膜を形成
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。
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で鋳ぐるみ、厚み200mm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を鋼管1本毎に外径12
0mmφの円筒状試料を切り出し、鋳ぐるみ鋼管の内面を6
00℃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2.5mm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、本発明の実
施例では、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。
又、表3は各鋳ぐるみ冷却管の外表面から1mmtの厚みの
間に存在する平均C量を分析した結果を示す。本発明例
の冷却管は比較例のものに比べ、殆ど浸炭を生ずること
がなく、良好な浸炭防止効果を確保できることが認めら
れた。
[発明の効果] 本発明によれば、冷却管と母材との電熱性が優れ、冷却
管の浸炭を防止でき、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
して寿命の延長を達成できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新中 博昌 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 黒木 信之 兵庫県神戸市東灘区深江北町4―13―4 トーカロ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−205480(JP,A) 特開 昭62−44567(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、
    Niを15〜60wt%含有し、残部がCuと不可避的不純物から
    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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項4】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の製造方法において、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
    されるものであることを特徴とする冷却能に優れた熱交
    換体鋳物の製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100590669B1 (ko) * 2001-07-24 2006-06-19 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 샤프트로용 스테이브 쿨러
FI121429B (fi) * 2005-11-30 2010-11-15 Outotec Oyj Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013079803A3 (en) * 2011-11-30 2013-10-17 Outotec Oyj Cooling element and method for manufacturing a cooling element
CN103958702A (zh) * 2011-11-30 2014-07-30 奥图泰有限公司 冷却元件以及制造冷却元件的方法

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