(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱耐火被覆材用のアンカーであって、
オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなることを特徴とする耐熱耐火被覆層用のアンカー。
【請求項２】
オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなる耐熱耐火被覆材用のアンカーと、耐熱耐火被覆材用のアンカーにより保持された耐熱耐火被覆材の被覆層とからなることを特徴とする耐熱耐火被覆層。
【請求項３】
耐熱耐火被覆層で被覆された内壁で囲まれた中空部及び中空部に燃焼手段を有する筒状横型炉体と、炉体を正逆両方向に回転させる駆動手段とを備え、炉体の中空部で被焼却物を焼却、溶融する焼却溶融装置において、
炉体の耐熱耐火被覆層が、オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなる耐熱耐火被覆材用のアンカーと、耐熱耐火被覆材用のアンカーにより保持された耐熱耐火被覆材の被覆層とから形成されていることを特徴とする焼却溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱耐火被覆材用のアンカー、耐熱耐火被覆層、及び焼却溶融装置に関し、更に詳細には、従来のインコネル製アンカーと同等の耐久性及び機械的強度を有するアンカー、そのアンカーを使った耐熱耐火被覆層、及びその耐熱耐火被覆層を使った焼却溶融装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機物、無機物、金属等の廃材、廃棄物を焼却溶融する焼却溶融装置には、その種類が種々あるものの、その一つとして、炉体を正逆両方向に回動させるようにした回動式焼却溶融装置が、効率的な焼却炉として、従来から高く評価されている。
ここで、図５及び図６を参照して、従来の回動式焼却溶融装置の基本的な構成を説明する。図５は従来の回動式焼却溶融装置の構成を示す側面図、図６はその模式的断面図である。尚、従来の回動式焼却溶融装置の構成は、特公平２−５８５２４号公報に詳細に記載されている。
従来の回動式焼却溶融装置１０は、図５に示すように、機台１１上に設けられ、長手方向中心軸を回動軸１２（図６参照）として正逆両方向に回動する横型円筒状炉体１４と、炉体１４を正逆両方向に回動させる駆動装置１６と、炉体１４に隣接して設けられているフード１８とを備えている。
【０００３】
炉体１４は、図６に示すように、金属製の円筒体２０と、円筒体２０の内側を被覆した耐熱耐火被覆層２２とから構成され、被焼却物を焼却する燃焼用空間として機能する炉体１４の中空部２３を有する円筒体として形成されている。
中空部２３で被焼却物を焼却するために、バーナ（図示せず）及び燃焼用の２次空気送入口（図示せず）が、炉体１４を半径方向に貫通して設けてある。
また、炉体１４は、炉体１４の一方の端壁に炉体１４の回動軸１２から偏心した位置に出湯口２４を、他方の端壁に被焼却物投入口２６を備え、かつ、被焼却物投入口２６から出湯口２４に向かって傾斜して設けられている。
【０００４】
また、炉体１４の被焼却物投入口２６は、図５に示すように、被焼却物供給器５６から被焼却物を供給する供給パイプ５８と、摺動自在に接続されている。
駆動装置１６は、正逆両方向に回転するモータ２８と、モータ２８と同軸で回転するピニオン３０と、炉体１４の一方の端部に一体的に設けられ、ピニオン３０と噛み合ってピニオン３０の回転に合わせて回転することにより炉体１４を回動させるギヤ３２と、炉体１４の両方の端部に設けられた案内ローラ３４Ａ、Ｂと、案内ローラ３４Ａ、Ｂと対のローラ３６Ａ、Ｂとから構成されている。
【０００５】
また、フード１８は、図６に示すように、フード１８は、金属製の外壁４０と、外壁４０の内側を被覆した耐熱耐火被覆層４２とから形成されて、炉体１４の出湯口２４側の端部を回動自在に収容、連結する炉体１４との連結部と、炉体１４の中空部２３と連通する中空部３８からなる煙道部とを有する筒体として構成されている。
フード１８には、炉体１４の出湯口２４に対向するように、バーナ４４と、２次空気送入口４６とが設けてある。
また、フード１８の底部には、溶融湯の通る通湯口４８と、通湯口４８を開閉するための耐火、断熱材製のスライド式ダンパ５０が設けてあり、通湯口４８の下には、溶融物を受ける受器５２と、受器５２を昇降させるジャッキ等の昇降機５４とが設けてある。
【０００６】
次に、図５及び図６を参照して、焼却溶融装置１０の運転方法を簡単に説明する。
先ず、出湯口２４が上部に位置するように、炉体１４を回動させる。次いで、炉体１４のバーナ（図示せず）に点火し、被焼却物を被焼却物供給器５６から供給パイプ５８及び被焼却物投入口２６を介して炉体１４の中空部２３に連続的又は間欠的に投入し、焼却、溶融する。
被焼却物の焼却、溶融中、モータ２８を間欠的に正逆両方向に回転させ、炉体１４を正逆両方向に回動し、揺動させることにより、炉体１４内の被焼却物を攪拌する。
【０００７】
炉体１４での被焼却物の焼却により発生したガスは、出湯口２４からフード１８の中空部３８に流出する。ガス中に可燃性ガス又は可燃性ダストが含まれているときには、フード１８のバーナ４４を点火して燃焼させる。
被焼却物が焼却された時点で、出湯口２４が下になるように炉体１４を回動して、そこに停止させ、ダンパ５０を開放して出湯口２４から溶融湯を受器５２に受ける。
【０００８】
上述した従来の回動式焼却溶融装置１０は、比較的簡単な機構で被焼却物を効率的に焼却、溶融できるという高い評価を受けている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の回動式焼却溶融装置の炉体及びフードを被覆している耐熱耐火被覆層のアンカーには、被焼却物の焼却雰囲気に対する耐熱性、耐浸炭性、及び耐浸珪性と、揺動に抗する機械的強度を考慮して、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６０１）製の高価なアンカーが、使用されている。
しかし、インコネル製アンカーは、高価な上に、アンカーの納期が長く、市場で簡単に入手し難いので、その結果、耐熱耐火被覆層のコストが嵩むという問題があった。そのために、インコネル製アンカーに代わる経済的でかつ強度の高いアンカーが、要望されていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、経済的であって、しかもインコネル製アンカーと同等以上の耐久性及び機械的強度を有す耐熱耐火被覆層形成用のアンカー、機械的繰り返し荷重、例えば絶えず揺動する部材上に被覆されても、耐久性の高い耐熱耐火被覆層、及び耐熱耐火被覆層の保守費の嵩まない回動式焼却溶融装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、インコネル製のアンカーと同程度の耐熱性、耐腐食性、機械的強度を有する材料として、先ず、オーステナイト系ステンレス鋼に注目し、アンカーを試作し、試作アンカーで耐熱耐火被覆層を形成して、運転を継続したところ、オーステナイト系ステンレス鋼製のアンカーが破損し、耐熱耐火被覆層が欠落することが判った。
即ち、オーステナイト系ステンレス鋼のアンカーでは、耐熱性、耐腐食性、機械的強度のいずれかが不足している。
【００１２】
そこで、本発明者は、オーステナイト系ステンレス鋼の母材にアルミナイズ処理を施したアンカー、及びオーステナイト系ステンレス鋼の母材にアルミナイズ処理を施し、次いで７００℃で拡散浸透熱処理を施したアンカーを試作し、耐火材中にアンカーを埋め込み、その状態を温度１３５０℃で７日間保持するという試験条件で耐久試験を行って、それぞれを評価した。その評価結果は、表１に示す通りである。
【表１】
0003997018.tif 000002
【００１３】
表１で、試料番号１は参考例としたインコネル６０１製アンカー、試料番号２は同じく参考例であって表面処理を行わなかったＳＵＳ３１０Ｓ製アンカー、試料番号３はアルミナイズ処理のみを施したＳＵＳ３１０Ｓ製アンカー、及び、試料番号４はアルミナイズ処理及び拡散浸透熱処理を施したＳＵＳ３１０Ｓ製アンカーである。
アルミナイズ処理の条件は、７００℃、１０分間である。また、拡散浸透熱処理の条件は、７１０℃、３時間である。
【００１４】
表１から、アルミナイズ処理及び拡散浸透熱処理を施した試料番号４は、減肉率がインコネル６０１製アンカーの試料番号１より小さいことが判った。また、アルミナイズ処理のみを施した試料番号３の減肉率は、アルミナイズ処理を施さなかった試料番号２と同等であることが判り、アルミナイズ処理のみでは、効果が殆ど無いことが判った。
【００１５】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る耐熱耐火被覆材用のアンカーは、耐熱耐火被覆材用のアンカーであって、
オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係る耐熱耐火被覆層は、オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなる耐熱耐火被覆材用のアンカーと、耐熱耐火被覆材用のアンカーにより保持された耐熱耐火被覆材の被覆層とからなることを特徴としている。
【００１７】
更には、本発明に係る焼却溶融装置は、耐熱耐火被覆層で被覆された内壁で囲まれた中空部及び中空部に燃焼手段を有する筒状横型炉体と、炉体を正逆両方向に回転させる駆動手段とを備え、炉体の中空部で被焼却物を焼却、溶融する焼却溶融装置において、
炉体の耐熱耐火被覆層が、オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施してなる耐熱耐火被覆材用のアンカーと、耐熱耐火被覆材用のアンカーにより保持された耐熱耐火被覆材の被覆層とから形成されていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
アンカーの実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る耐熱耐火被覆材用のアンカーの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のアンカーの側面図、図２は本実施形態例のアンカーの表面層の模式的断面である。
本実施形態例のアンカー６０は、径１３mmの棒材で形成され、図１に示すように、高さＨ1 が１００mmで挟角θが約６０°の二股状のアンカー上部６２と、アンカー上部６２の二股基部から二股とは反対方向に延びる、高さＨ2 が１００mmのアンカー下部６４とから構成されている。
アンカー下部６４は、下端６６で金属保持板６８に溶接接合され、金属保持板６８に対して直交する方向に自立する。アンカー上部６２は、耐熱耐火被覆層内に貫入して耐熱耐火被覆層を保持する機能を有する。
【００１９】
アンカー６０は、図２に示すように、オーステナイト系スレンレス鋼、例えばＳＵＳ３１０Ｓからなる母材で形成されたアンカー部材７０と、アンカー部材７０に表面処理を施してなる表面層７２とから構成されている。
表面層７２は、Ａｌ層７４と、Ａｌと母材系金属との合金からなる層、即ちＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉからなる合金層７６と、合金層７６から母材にＡｌが拡散した拡散層７８とから構成されている。
【００２０】
以下に、図３を参照して、アンカー６０の作製方法を説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、アンカー６０を作製する際の工程毎のアンカーの表面層の構成を示す模式図である。
先ず、ＳＵＳ３１０Ｓからなるアンカー部材７０にアルミナイズ処理を施す。本実施形態例のアルミナイズ処理では、アンカー部材７０を溶融アウミニウム中に浸漬して、アンカー部材７０の表面にアルミニウムメッキを施す。これにより、図３（ａ）に示すように、アンカー部材７０にＡｌ層７４及び合金層７６を有する一次表面層を形成する。一次表面層であるＡｌ層７４及び合金層７６の厚さは合計で約６０μm から７０μm の範囲の厚さになる。Ａｌ層７４自体の厚さは１０μm 以上になるようにする。
次いで、アルミナイズ処理したアンカー部材７０に、温度７１０℃で熱処理を約３時間施す。これにより、図３（ｂ）に示すように、アンカー部材７０の表面は、Ａｌ層７４、合金層７６、及びＡｌ拡散層７８とからなる表面層７２を形成することができる。
【００２１】
本実施形態例では、ＳＵＳ３１０Ｓを母材とするアンカー部材７０にアルミナイズ処理、次いで拡散浸透熱処理を施すことにより、耐熱耐火性に優れ、減肉率の低いアンカー６０を形成することができる。
【００２２】
耐熱耐火被覆層の実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る耐熱耐火被覆層の実施形態の一例であって、図４は本実施形態例の耐熱耐火被覆層の側面図である。
本実施形態例の耐熱耐火被覆層８０は、耐熱耐火被覆される金属板８２上に形成された断熱層８４と、本発明に係るアンカー８６と、アンカー８６に保持された耐熱耐火被覆層本体８８とから構成されている。
断熱層８４は、アルミナ系の断熱材で形成された厚さ約８０mmの断熱層である。アンカー８６は、例えば実施形態例１のアンカー６０と同じ構成を備えていて、下端で金属板８２に溶接接合されている。耐熱耐火被覆層本体８８は、炭化珪素系の耐熱耐火材で形成された厚さ約１７０mmの被覆層である。
【００２３】
焼却溶融装置の実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る焼却溶融装置の実施形態の一例である。
本実施形態例の焼却溶融装置は、炉体１４及びフード１８に設けた耐熱耐火被覆層の構成が、インコネル製アンカーを使った従来の耐熱耐火被覆層２２及び４２とは異なり、上述の耐熱耐火被覆層８０と同じであることを除いて、前述した焼却溶融装置１０と同じ構成を備えている。
【００２４】
本実施形態例の焼却溶融装置の耐熱耐火被覆層は、本発明に係る経済的でかつ減肉率の低いアンカーを使用しているので、従来のインコネル製アンカーを使った耐熱耐火被覆層と同じ耐久性を有し、しかも経済性に優れている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、オーステナイト系又はフェライト系ステンレス鋼からなる母材にアルミナイズ処理、次いでアルミニウム原子の拡散浸透熱処理を施すことにより、従来のインコネル製アンカーと同等以上の減肉率であって、耐熱耐火性に優れたアンカーを経済的に実現している。
また、本発明に係るアンカーを耐熱耐火被覆層に適用し、また、その耐熱耐火被覆層を焼却溶融装置の炉体及びフードの耐熱耐火被覆層として使用することにより、経済的で、耐久性に優れ、寿命の長い耐熱耐火被覆層、及び長期間の使用でも、耐熱耐火被覆層が欠落しないので、長期にわたる連続運転が可能で、保守コストの嵩まない焼却溶融装置を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例のアンカーの側面図である。
【図２】実施形態例のアンカーの表面層の模式的断面である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、アンカーを作製する際の工程毎のアンカーの表面層の構成を示す模式図である。
【図４】実施形態例の耐熱耐火被覆層の側面図である。
【図５】従来の回動式焼却溶融装置の構成を示す側面図である。
【図６】図５の回動式焼却溶融装置のの模式的断面図である。
【符号の説明】
１０  回動式焼却溶融装置
１１  機台
１２  回動軸
１４  横型円筒状炉体
１６  駆動装置
１８  フード
２０  金属製円筒体
２２  耐熱耐火被覆層
２３  中空部
２４  出湯口
２６  被焼却物投入口
２８  モータ
３０  ピニオン
３２  ギヤ
３４  案内ローラ
３６  対のローラ
３８  中空部
４０  金属製の外壁
４２  耐熱耐火被覆層
４４  バーナ
４６  ２次空気送入口
４８  通湯口
５０  断熱材製のスライド式ダンパ
５２  受器
５４  昇降機
５６  被焼却物供給器
５８  供給パイプ
６０  実施形態例のアンカー
６２  アンカー上部
６４  アンカー下部
６６  下端
６８  金属保持板
７０  アンカー部材
７２  表面層
７４  Ａｌ層
７６  合金層
７８  拡散層
８０  実施形態例の耐熱耐火被覆層
８２  金属板
８４  断熱層
８６  アンカー
８８  耐熱耐火被覆層本体
【図１】
0003997018.tif 000003
【図２】
0003997018.tif 000004
【図３】
0003997018.tif 000005
【図４】
0003997018.tif 000006
【図５】
0003997018.tif 000007
【図６】
0003997018.tif 000008