(57)【要約】【課題】低コストで簡単に製造でき、しかもすぐれた防食性を発揮することができる火格子を得る。【解決手段】往復移動式の火格子と固定式の火格子とを組み合わせた複数の火格子によって、焼却炉内で被焼却物を順送り可能である。火格子は、その本体１２が鋳物によって構成される。火格子には、順送り方向に沿った本体１２の先端部に、４０〜６５質量％のＮｉと残部とを有しかつ前記残部がＣｒと不純物とを含むＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層２２が鋳ぐるまれている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉の火格子であって、往復移動式の火格子と固定式の火格子とを組み合わせた複数の火格子によって焼却炉内で被焼却物を順送り可能とされており、
前記火格子は、その本体が鋳物によって構成されるとともに、前記順送り方向に沿った本体の先端部に、４０〜６５質量％のＮｉと残部とを有しかつ前記残部がＣｒと不純物とを含むＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層が鋳ぐるまれていることを特徴とする火格子。
【請求項２】
先端層はその厚みが１〜４ｍｍであり、本体の先端面の輪郭と比べて、先端層の輪郭が、同じ大きさであるか、それよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の火格子。
【請求項３】
本体は、Ｃｒを２５〜３０質量％、Ｃを０．７〜１．３質量％、Ｓｉを１．５〜２．５質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である合金にて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の火格子。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は焼却炉に用いられる火格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ焼却炉として、往復移動式の火格子と固定式の火格子とを組み合わせた複数の火格子を有することで、被焼却物としてのごみを炉内で順送りしながら、これを焼却処理するものが知られている。このような焼却炉では、往復移動式の火格子の先端面でごみを押すことによって、このごみを炉内で順送りさせる。
【０００３】
このため、火格子では、その先端部が損傷し易いという問題点がある。特に焼却炉における高温での焼却部では、高い腐食性をもつ溶融した焼却灰が火格子に付着し、その状態で火格子が炉内の後段側にごみおよび焼却灰を押し込むため、その火格子の先端部が腐食しやすい。
【０００４】
燃焼が起こっている環境中で用いられる部材の防食性を向上させるために、特許文献１には、ボイラーチューブの表面に自溶性合金を溶射し、空孔を有する溶射部の表面層を部分溶融させることで封孔処理を行い、それによってチューブの表面に耐食耐摩耗性を付与することが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、火格子の表面の一部に、たとえばＮｉ基自溶性合金を用いたＮｉ基合金層の板を鋳ぐるむことで、火格子の母材の表面の一部がＮｉ基合金層で覆われるようにしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−７５８３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５８１４号公報、特に［００４１］〜［００４３］
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、通常の溶射によって表面改質を図ろうとするものであり、溶射層が多孔質であるという欠点をなくすために、溶射後にたとえば１１００℃程度の高温での加熱による封孔処理が不可欠である。このため、加熱により部材に変形が生じるという問題点があるうえに、その分のエネルギを余分に要してしまう。
【０００８】
特許文献２に記載の鋳造技術では、Ｎｉ基自溶性合金を用いた場合には、鋳ぐるみ時に過度な溶融現象が生じるおそれがあり、このため合金が希釈されてしまって所期の防食性を得ることができない。なお、特許文献２には、その［００４４］において、Ｎｉ基自溶性合金以外の材料を使用できることが示唆されている。しかし、単なる示唆にとどまり、具体的にどのような組成の材料を用いれば良いかについては、一切記載されていない。
【０００９】
また特許文献２には、Ｎｉ基合金層が溶融し鋳込んだ鋳造合金により希釈される場合や、Ｎｉ基合金と母材である鋳造合金との間に十分な冶金学的結合層が形成されない場合には、それを補うための板材を用い、その板材上にＮｉ基合金層を形成して一緒に鋳ぐるむことが記載されている。しかし、その場合は、用途に応じた特殊な板材を用いなければならず、したがって工程管理が面倒であるうえに製造コストも上昇する。
【００１０】
そこで本考案は、このような問題点を解決して、低コストで簡単に製造でき、しかもすぐれた防食性を発揮することができる火格子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため本考案の火格子は、往復移動式の火格子と固定式の火格子とを組み合わせた複数の火格子によって焼却炉内で被焼却物を順送り可能とされており、前記火格子は、その本体が鋳物によって構成されるとともに、前記順送り方向に沿った本体の先端部に、４０〜６５質量％のＮｉと残部とを有しかつ前記残部がＣｒと不純物とを含むＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層が鋳ぐるまれていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の火格子によれば、先端層は自溶性合金ではない特殊なＮｉ−Ｃｒ合金にて形成されているため、この火格子の製造の際の鋳ぐるみ時に過度な溶融現象が生じることが無いという利点がある。また先端層は、火格子の本体に直接接触した状態で鋳ぐるまれているため、本体に強固に結合可能である。したがって本考案によれば、安価で高耐食性表面を有する火格子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の実施の形態の火格子の縦断面図である。
【図２】同火格子の立体図である。
【図３】同火格子の先端面の正面図である。
【図４】鋳造方法を示す図である。
【図５】火格子における先端層の形状例を示す図である。
【図６】本考案の火格子を用いた焼却炉の内部の様子を示す図である。
【図７】図６における仕切り金物を示す図である。
【図８】焼却炉のサイド部を示す図である。
【図９】本考案の火格子を用いた焼却炉の概略構成を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
本考案の実施の形態の火格子として、ストーカ式のごみ焼却炉に用いられる火格子について説明する。
まず、ストーカ式のごみ焼却炉およびこれに用いられる火格子について説明する。図９に示すように、ストーカ式のごみ焼却炉Ｉは、ごみＷが投入されるホッパーＨと、このホッパーＨから投入されたごみＷを送り出すとともに燃焼させて灰にする炉床部Ｆと、ごみＷを燃焼させた灰を排出する排出口Ｏとを備える。炉床部Ｆは、ごみＷをホッパーＨ側から排出口Ｏ側に送り出しやすいように、排出口Ｏ側を低くして傾斜されている。炉床部Ｆには、ごみＷの送り出し方向に沿った上流側から、ごみＷを乾燥させる乾燥段Ｄと、この乾燥段Ｄよりも一段低い位置でごみＷを燃焼させる燃焼段Ｂと、ごみＷの固定炭素残留分をさらに燃焼させる後燃焼段Ｌとが形成されている。炉床部Ｆには、往復移動式と固定式とを組み合わせた多数の鋳鋼製の火格子１１が、下流側に上流側が重なるようにして敷き詰められている。
【００１５】
図１および図２に示すように、火格子１１の本体１２は、上面が略平坦であり、下流側の火格子１１ａの上面に接する前部１３と、図９に示された炉床部Ｆに支持される後部１４と、前部１３と後部１４との間に位置する中間部１５とを有した構成である。本体１２の前部１３は、平らな先端面１６と、先端面１６の上縁から後方に傾斜するように形成された傾斜面１７とを有する。１８は傾斜面１７に続く頂面、１９は側面である。
【００１６】
先端面１６の表面には、Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層２２が鋳ぐるみにより一体に形成されている。
火格子１１の本体１２の組成について説明する。すなわち、本体１２は、耐摩耗性および高温耐食性が要求されるので、たとえば、Ｃが０．７〜１．３質量％、Ｓｉが１．５〜２．５質量％、Ｃｒが２５〜３０質量％、残部がＦｅおよび不可避的不純物元素である合金などによって形成されている。特殊な場合には、鋳造組織の改善、耐摩耗性の改善のため、Ｎを０．２〜０．３質量％含む場合がある。
【００１７】
Ｃは、高温強度および鋳造性の向上のために上述のとおり０．７質量％以上含有することが必要であり、反対に含有し過ぎた場合には耐食性および靭性の低下を招くため、１．３質量％が上限である。
【００１８】
Ｓｉは、鋳造性および耐食性の向上の観点から１．５質量％以上が好ましく、また脆化を防ぐために２．５質量％が上限である。
Ｃｒの含有率は、従来の耐熱性鋳鋼と同等レベルの耐食性および耐酸化性を維持するために、２５〜３０質量％の範囲とされる。
【００１９】
不可避的不純物元素として、通常の高Ｃｒ鋳鋼と同様に、鋳造性確保のために、通常混入する範囲内の不純物元素を許容可能である。具体的には、Ｍｎが０．５〜１．２質量％程度、Ｎｉが０．５〜１．０質量％程度、Ｐが０．０２４質量％程度、Ｓが０．００８質量％程度である。
【００２０】
火格子１１の本体１２は耐食性を求められるが、その前部１３、特に前端部は、さらなる耐食性が求められる。Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層２２は、その耐食性を発揮するために設けられている。詳細には、先端層２２を形成するＮｉ−Ｃｒ合金は、４０〜６５質量％のＮｉと、不純物と、残部のＣｒとを含む合金である。
【００２１】
上述のようにＮｉの含有率は４０〜６５質量％であることが必要である。４０質量％未満もしくは６５質量％を超えた場合は、本体１２を形成するための溶湯の鋳込み温度を１６００℃以上の高温としないと健全な鋳ぐるみを行うことができない。逆にＮｉの含有率が４０〜６５質量％である場合は、１５２０℃あるいはそれを若干上回る程度の鋳込み温度で、健全な鋳ぐるみが可能である。またＮｉの含有率が４０〜６５質量％であることで、所期の耐食性、耐磨耗性を良好に発揮することができ、十分に耐用可能である。
【００２２】
先端層２２を形成するＮｉ−Ｃｒ合金の原料として、実用的には、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｃｒ合金を用いることで、先端層２２に不純物が含まれることになる。なお、実験的には、電解純合金を用いることで、実質的に不純物を含まないＮｉ−Ｃｒ（のみにて形成された）合金を得ることも可能である。不純物としては、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆｅを挙げることができる。Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含有率はそれぞれ０．５質量％前後であり、Ｐ、Ｓはそれぞれ０．０２質量％程度である。Ｆｅは、不可避的に比較的多量に混入することが多く、最大で１０質量％程度となることがある。しかし、Ｆｅの含有率が過剰になると、先端層２２の鋳ぐるみ条件が限定されてくるので、その含有率は最大でも５質量％であることが望ましい。
【００２３】
先端層２２の厚みについて説明する。上述の組成のＮｉ−Ｃｒ合金は、Ｎｉ基の自溶性合金と異なり、融点が高いことから鋳ぐるみ時の耐希釈性を有し、このため適度の厚みを有するだけで必要かつ十分である。たとえばごみ焼却炉内の使用環境で火格子１１にとって問題となるのは耐腐食性と耐磨耗性であるが、特に問題であるのは耐腐食性である。本体１２が上述の成分によって構成されている場合は、数年間の損耗量が５ｍｍ程度であれば、火格子１１として問題なく使用可能である。しかし、使用環境が過酷な場合には、数年間の損耗量が６〜８ｍｍに達する可能性がある。このため、防食のためのＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層２２を形成することが有効である。
【００２４】
先端層２２の損耗は、基本的に微量である。このため、先端層２２は、大きな厚みを要求されるものではない。しかし、製造のしやすさ、使用条件などを考慮すると、厚みは１〜４ｍｍであることが好適である。
【００２５】
火格子１１の本体１２の前部１３において、先端層２２によって防食を図りたいのは、先端面１６における使用時の条件が特に厳しい中央部である。すなわち、本体１２の先端面１６において特に防食を図りたいのはその中央部であって、その縁端部まで先端層２２による防食を図る必要性は乏しい。そこで、図１〜図３に示すように、本体１２の先端面１６の輪郭と比べて、先端層２２の輪郭を小さく形成してもよい。具体的には、先端面１６は、図示のように長方形状を呈しているのが一般的であるが、その縦寸法は１００〜１２０ｍｍ程度、横寸法は１００〜２００ｍｍ程度であることが通例である。この場合に本体１２の先端面１６の輪郭と先端層２２の輪郭との隙間は、５ｍｍから１０ｍｍ程度であってもよい。なお、先端層２２の輪郭を、本体の先端面１６の輪郭と同じ輪郭とすることも、もちろん可能である。さらに、本体１２の先端面１６のみならず、必要であればその傾斜面１７にも先端層２２を形成することが可能である。さらに、鋳ぐるみに際して内部の鋳ぐるみが不十分である場合も想定されることから、安全のために、鋳ぐるみ境界部を溶接加工することも可能である。
【００２６】
図４は、火格子１１の鋳造に用いられる鋳型を例示する。２６は上型、２７は下型で、これらは砂型によって形成されている。２８は見切線である。また２９は湯口、３０は押湯を行うための空間である。図示のように先端層２２を形成するための素材２１を下型２７にセットする。
【００２７】
この状態で鋳型に注湯することで、図１、２に示す本体１２を鋳造することができるとともに、Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された素材２１を鋳ぐるむことによって、先端層２２を形成することができる。図４に示すように、必要に応じて冷やし金３１を用いることが好適である。
【００２８】
図示の実施の形態においては、先端層２２は、本体１２の先端面１６の表面に張り付いて一体化された構成とされている。あるいは、これに代えて、先端層２２は、その厚み方向に沿って本体１２の内部に入り込み、その表面のみ、あるいは表面とその近傍のみが本体１２から露出した構成とすることもできる。すなわち先端層２２が本体１２の内部に入り込んだ構成とすることもできる。本考案においては、いずれの構成も「鋳ぐるまれた」構成であると規定する。
【００２９】
本体１２の先端面１６のほかに傾斜面１７にも先端層２２を形成する場合においても、同様の製造方法を採用することができる。この場合は、たとえば先端面１６と傾斜面１７との形状に対応した「へ」の字形の素材を準備し、これを鋳ぐるむことも可能である。
【００３０】
鋳造品に必要な機械加工を施すことで、製品を得ることができる。この製品を焼却炉に設置する。
素材２１の形状例を図５（ａ）（ｂ）に示す。図示の素材２１は、いずれも矩形の板状体にて構成されている。そして図５（ａ）の素材２１では板状体における溶湯と接する側の表面に縦横の溝４１が形成されている。図５（ｂ）の素材２１では、板状体の一辺に沿った方向の長い突起４２が、互いに間隔をあけて複数形成されている。鋳ぐるみに際しては、平面形状の板よりも、溝４１ないしは突起４２を有するほうが、Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された素材２１と本体１２の鋳物との連結がより強固となる。
【００３１】
焼却炉に用いられる金物には、火格子のほかにも様々なものがある。これらの金物においても、同様にＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された層状体を鋳ぐるむことによって、同様の防食層を形成することができる。
【００３２】
図６は、図９に示される焼却炉の内部を、排出口Ｏ側から見た様子を示すものである。図示のように多数の火格子１１が設置されているが、その適所には、被焼却物としてのごみの送り方向に沿って、複数の仕切り金物３４が敷設されている。この仕切り金物３４も、図７に示すように、その表面の耐食性が求められる上部屋根の部分に、同様のＮｉ−Ｃｒ合金にて形成された表面層３５が形成されている。すなわち、図示の屋根の上面に沿った形状のＮｉ−Ｃｒ合金製の板材を鋳ぐるみ、その後に所定の機械加工を施すことで、金物３４として使用可能である。Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された表面層３５は、耐食性があるので長期間の使用に耐える。
【００３３】
図８は焼却炉の内部のサイド部を示すものであるが、ここに用いられる金物３６にも、同様のＮｉ−Ｃｒ合金製の表面層３７を形成することができる。
【実施例】
【００３４】
［実施例１］
Ｎｉを６０質量％、Ｃを０．４質量％、Ｆｅを４．０質量％、さらにその他の不純物を含み、残部がＣｒである大きさ８５ｍｍ×９５ｍｍ×厚み４ｍｍのＮｉ−Ｃｒ合金板を用いた。この合金板に、機械加工により、図５（ａ）に相当する幅１ｍｍ×深さ１ｍｍで溝底が円弧状に湾曲した溝を作成した。
【００３５】
このようにして得られた溝付きのＮｉ−Ｃｒ合金板を砂型に組み込んで、鋳型を形成した。この鋳型としては、一つの湯口に二つの鋳型を設置したものを用いた。すなわち、いわゆる２個とりの鋳込みとして、本実施例１の鋳型と後述の実施例２の鋳型とを一つの鋳型によって構成した。
【００３６】
火格子の本体を鋳造するための溶湯としては、Ｃｒが２７．８質量％、Ｃが０．８２質量％、Ｓｉが２．３質量％、Ｍｎが０．６６質量％、Ｐが０．０２５質量％、Ｓが０．００９質量％、残部がＦｅであるものを用いた。そして、高周波溶解炉を用いて溶湯を１６２０℃で出湯し、１５６０℃で注湯して、Ｎｉ−Ｃｒ合金板を鋳ぐるんだ。得られた鋳造品は、機械加工により先端部の形状を整えることで、火格子の製品とした。
【００３７】
この製品における火格子の本体の先端面の大きさは１０３ｍｍ×１１０ｍｍであった。すなわち、火格子の本体の先端面の輪郭の縁部と、Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層の輪郭の縁部との間の隙間は、約８ｍｍであった。
［実施例２］
実施例１と同じ大きさ８５ｍｍ×９５ｍｍ×厚み４ｍｍのＮｉ−Ｃｒ合金板を用いた。この合金板は、機械加工により、図５（ｂ）に相当する幅２ｍｍ×高さ１．５ｍｍの横断面矩形状の突起が形成されたものであった。
【００３８】
この合金板を用いて、実施例１と同様にして鋳造を行い、機械加工を施して火格子の製品を得た。
［比較例］
実施例１と比べて、合金板を鋳ぐるまないで、溶湯のみにより鋳物を製造した。そして、機械加工を施して火格子の製品を得た。
［観察］
実施例の火格子と比較例の火格子とを、実際のごみ焼却炉に組み込んだ。実機での使用期間が２年を経過した時点で観察したところ、実施例の火格子では、Ｎｉ−Ｃｒ合金にて形成された先端層は元のまま残っており、したがって火格子は十分な耐腐食性を有するものであった。
【００３９】
これに対して、比較例のものは、火格子の先端の表面が最大深さで０．７ｍｍほど凹んでおり、腐食が進んでいることが明らかであった。
【符号の説明】
【００４０】
１２    本体
２２    先端層
【図１】
0003180720.tif 000003
【図２】
0003180720.tif 000004
【図３】
0003180720.tif 000005
【図４】
0003180720.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003180720.tif 000008
【図７】
0003180720.tif 000009
【図８】
0003180720.tif 000010
【図９】
0003180720.tif 000011