JPS6057185A - 耐火物を形成するためのスプレ−法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒状耐火物形成用可燃性材料、粒状耐火物材料
ならびに燃焼ガスをスプレーするためのランスに関する
ものであり、またかかるランスを含む装置、かかるラン
スを用いスプレーする方法にも及ぶものである。かかる
ランスは例えば英国特許第１３３０８９５号記載の装置
を用いその場で耐火物環を作るためのスプレー法に特に
有用である。

かかる方法においては耐火物形成用粒子と耐火物粒子の
混合物が酸素含有ガス流により表面に吹付けられる。引
用されている耐火物材料の例はシリカ、アルミナ、ジル
コン、ジルコニア、マグネシアの粒子およびこういった
材料の２種以上の混合物である。耐火物形成材料の例は
シリコン、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム
あるいはこれらの２種以上の混合物の粒子である。耐火
物形成性粒子は酸素の存在下に発熱的に反応し対応する
耐火物材料を作り共にスプレーされる耐火物粒子の少な
くとも表面をとかすための熱を発生し、従って密着性の
耐火物環が作られる。

かかる方法は炉あるいは他の耐火物装置の高温修復に特
に好適で、高温時のレンガ積みなおしが問題を提供する
場合に特に有利である。しかしながら修復プラントの休
業時間を最小限にするためかかる修復は出来るかぎり迅
速に完了せしむべきである。耐火物環を作るためにフレ
ームスプレー用の既知装置を用いると満足すべき品質の
密着環が作られる速度に制限のあることが見出された。

これは大きな修復容積の必要な場合特に不利である。

本発明目的はこういった耐火物環をより迅速に作りうる
装置を提供するにある。本発明に従えば粒状耐火物形成
性可燃材料、粒状耐火物材料および燃焼ガスをスプレー
するためのランスでおって、スプレーさるべき材料を多
数のスプレーノズルをもつランスヘッドに運ぶため少な
くとも一つの供給路を有し、スプレーされる材料の流路
が分岐しあるいはコーナーをまわり、（９） カップ様の凹みがこの分岐点あるいはコーナーに位置せ
しめられ該流路にそって運ばれる粒状材料をキャッチし
、とらえられた材料自身がかかる凹みの位置で磨耗に対
するバリヤーを形成するランスが提供せられる。

本発明はまたそれにそってスプレーされるべき材料がラ
ンスヘッドに運ばれ多数のスプレーノズル群を通り放出
される少なくとも一つの供給路をもつランスを用いてス
プレーが実施され、スプレーされる材料の流路が分岐し
あるいはコーナーをまわり、カップ様の凹みが該分岐点
あるいはコーナーあるいはそれらの各々に位置し、該流
路にそって運ばれる粒状材料をキャッチし、とらえられ
た材料自身がかかる凹みの位置で磨耗に対するバリヤー
を形成することを特徴とする粒状耐火物形成性可燃性材
料、粒状耐火物材料および燃焼ガスを表面に吹き付は撚
焼時にかかる表面上に密着性耐火物腕を形成せしめるス
プレー法を包含する。従来かかるランスヘッドはスプレ
ーされる材料の放出のために一つのノ（１０） ズルを有しているにすぎなかった。一定サイズのノズル
オリフィスではスプレー材料放出のための最大速度があ
り、従ってスプレーで作られる耐火物環のビルドアップ
にも最大割合がある。

勿論大きなノズルを用いることによりスプレー材料の放
出速度を大にすることはできる。しかしながらスプレー
ノズルのオリフィスを実用限度以上に大きなサイズにす
ると放出された材料がはっきりした流れを作らず質の悪
い耐火物環が得られ、反応収率が低下し、反応が止まっ
てしまうこともある。

本発明者らは多数のスプレーノズルを用いることにより
、スプレー材料がとなりあってきれいに限界のきめられ
た流れ群の形で放出され、従来よりもはるかに迅速に高
品質の密着性耐火物腕が作られることを見出した。

しかしながらマルチノズルのランスがストレートランス
の束にすぎない場合をのぞいては、スプレー材料の流路
は分岐しあるいはコーナーをまわり、従ってスプレーさ
れる材料がその位（１ｌ　） 置で流路の壁に衝突することになる。本発明にかかるラ
ンスを通じスプレーさる耐火物の例は既に述べた如くシ
リカ、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、マグネシアの
粒子である。こういった材料は非常に研摩性が大きく事
実これらを用いサンドブラスト法で表面研摩する技術が
知られている。従って、スプレーされる材料の流路にこ
ういった分岐点あるいはコーナーがあるとその場所での
磨耗の危険性が非常に大となる。

そこでこういった分岐点あるいはコーナーにカップ様の
凹みを位置せしめると、かかる凹みでとらえられる材料
自身が該位置での通路壁の磨耗に対するバリヤーとなり
、この磨耗の危険性が非常に低減せしめられることが見
出された。

本発明のある好ましい具体例に＃いてはスプレーノズル
群の全てに供給する少なくとも一つの供給路がもうけら
れる。

別の好ましい具体例では、スプレーノズルの各々に供給
するための多数の供給路がランスにもうけられる。こう
すると後述の如く供給路の冷却に有利である。有利には
前記スプレーノズル群は該供給路と一致させてもうけら
れ、ランスヘッドにはかかる供給路と一直線にまた該供
給路の方へ開いたカップ部材を含有せしめる。

こうすると粒状材料がカップを用いぬ場合よりも大きな
面積にわたりスプレーされつる利点がある。

有利には、ランスヘッドに多くのスプレーノズルでその
末端がランスヘッドの中心からことなった距離にあるも
のを含ませる。末端がランスヘッドの中心からそれぞれ
距離のことなるノズル群からスプレー材料を放出させる
と別々のスプレー流れの軌跡を実質的に同じ長さとしつ
つ、修復すべき表面の比較的大面積にわたりスプレー材
料をスプレーすることが可能である。

これは均質な密着性耐火物環の形成に役立つ。

好ましくはノズル群は実質的に平行な軸をもつ。実質的
に平行な軸をもつ流れの形で材料をスプレーＴると燃焼
中に生じる熱が集中され、スプレー材料が密着性耐火物
環を作る上で有利（１３） である。

本発明のある好ましい具体例において、スプレーノズル
群はそれらの軸がランス軸とある角度をなすようにもう
けられる。例えばかかる軸はランス軸に対し直角になさ
れる。こういった例は、煙道内部の修復の如くランスの
長さより寸法の小さい耐火物室で修復を行なわねばなら
ぬ際に有用である。

好ましくはランスヘッドはその中心を通る軸のまわりに
対称的で、従ってスプレー材料が対称の共通軸をもつ流
れの形でランスヘッドから放出される。

本発明の最も好ましい具体例において、ランスステムに
は冷却ジャケットがもうけられスプレー中にランスが冷
却される。こうするとフラッシュバックの危険性が少な
くなり、またスプレーされる粒状材料がランス内でとけ
るとか軟化しランスヘッドをつまらせる危険性も少なく
なる。

かかる冷却用ジャケットは好ましくは反対方（１４） 向に流れる冷却用ジャケットで好ましくはそれぞれの通
路を交互の方向に冷却剤が流れるように配置された少な
くとも三つの同心円的冷却剤通路を含む。

ランスヘッドには好ましくは少なくとも三つのスプレー
ノズルをもつ。

本発明は上記のランスと、それにそって粒状材料が運ば
れるべき供給路あるいは各供給路のためのベンチュリー
を介し、ランスに粒状材料を供給するための手段を含む
スプレー装置にも及ぶものである。このようなベンチュ
リーを用いると供給路にそって粒状材料を運ぶため使用
せられるキャリヤーガスでもって、粒状材料の貯蔵場所
を加圧する必要がなくなり、またこの貯蔵場所からの出
口で粒状材料を大気圧以下の圧力下におきつる利点があ
る。このことはフラッシュバックが生じるような場合安
全性の点から重要でちる。

供給路あるいはその各々に粒状材料を供給するため単一
のホッパーをもうけることが好まし（１５） く、この場合可燃性材料と耐火物材料は共通のホッパー
からランスに供給せられる。

安全性のため、前記耐火物粒子はスプレーされる粒状材
料の少なくとも８０重量％を構成せしめることが好まし
い。

第１図において、粒状耐火物形成性可燃材料、粒状耐火
材料および燃焼ガスをスプレーするためのランス１は、
ランスヘッド４にスプレーさるべき材料を運ぶための二
つの供給路２，３を有する。ランスヘッド４にはかかる
材料をスプレーするための多数のスプレーノズルがもう
けうしている。第２図のランスヘッドには六つのこうい
ったノズルが示されている。

粒状耐火物形成性可燃材料、粒状耐火材料および燃焼ガ
スのスプレーにおいて高品質の耐火物塊を作るためには
耐火物形成性材料の燃焼をスムースにかつ規則正しく行
う必要のあることが見出された。われわれは単一の幅広
い穴で構成されているノズルでは上記目的には不利であ
り、それはスプレージェットと周囲大気との間の境界域
に生じる乱流に由来する。

図示せる例において、供給路２，３の各々はランスヘッ
ド４中の混合室６を介し全てのノズル５に噴射材料を供
給する。

スプレーノズル５はスプレーされる材料の流路がランス
ヘッド内で枝分れし従って方向の変化が行なわれるよう
供給路２．３とは一致しないようにもうけられている。

本発明の重要な一つの特徴に従って、ランスヘッド４に
は図示の例では第１供給路２であるが、供給路の１方と
一直線になり該通路に対し開いているキャップ部材７で
構成されたカップ様凹みが含まれる。このキャップ部材
７はカラム８の末端上にもうけられ、このカラムは他の
供給路３と一直線でかつ該通路に対し開いている第２の
カップ部材９と同中心になっている。

この配置での効果は、粒状材料が供給路２．３の一方あ
るいは双方によりランスヘッド４に先ず供給される時、
こういった材料が供給路と一直線になった各カップに集
められ、従って次の（１７） 材料は先に集められた材料に直接衝突し、ランスヘッド
４のどの部分にも直接衝突することはない点にある。捕
集された材料はスプレーされる粒状材料によるランスヘ
ッドの磨耗に対し極めて有効なバリヤーをなす。

ランス１には一つの供給路２，３がもうけられているの
で、フラッシュバックの危険性を出来るかぎり減らすた
め、可燃性耐火物形成材料は安全対策上、燃焼ガス部分
とは別にランスヘッドに運ばれる。代表的方法において
スプレーされる粒状材料は、２０重景％までの可燃性耐
火物形成材料（例えばシリコンおよび／またはアルミニ
ウム）と残置耐火物粒子からなる。かかる場合、可燃性
粒子は第１の中心供給路２にそって、窒素と酸素の混合
物、例えば空気をキャリヤーガスとして用い運び、他方
耐火物粒子は酸素をキャリヤーガスとして用い第２の外
側供給路３にそって運ぶことができる。

安全性の点で同じく有利な別法において、全ての粒子を
混合物として、外側供給路３にそい（１８） 窒素と酸素の混合物で運び、所望の酸素残量を中心供給
路２にそって供給することもできる。

第１図および第２図に示されたランスヘッドの具体例に
おいては、六つのスプレーノズル群５が正六角形に配置
され、その中心はランスならびにそのヘッドの軸上にあ
る。

第１図および第２図に示されたランスヘッドの具体例は
小区域に集中した耐火物塊を高速度で形成せしめるため
に特に設計されたものである。

第３Ａ図、３Ｂ図は大面積にわたり材料をスプレーする
ための改変ランスヘッドを示す。第３Ａ図、３Ｂ図では
、第１図のノズル群５の代りに六つの管１０がランスヘ
ッド４から突出している。これら管ｌＯの各々にはＴ型
パイプコネクター１１がその水平アームの１端で取り付
けられ、従って、Ｔ突出部の垂直アームはランスヘッド
の面の中心から放射状に外方へ突出している。Ｔコネク
ターの水平アームの他端はプラグ１２により閉ざされ、
水平アームの該ブラ（１９） ンチにブラインドキャビティが残されるようになってい
る。使用に際し、該キャビティは、第１図でランスヘッ
ドの末端面がキャップ部材７および９により保護されて
いるのと同様、スプレー材による浸触からプラグ１２を
保護する役割をはだす粒状材料で充填される。別のＴコ
ネクターの垂直アーム中に各々短かいラジアスパイプ１
３と長いラジアスパイプ１４がねじ止めされている。ラ
ジアスパイプ群が管１０に接続されるのと同様方法で！
コネクター１６によりノズル１５が各ラジアスパイプ１
３．１４の末端に取り付けられる。

この配置では第１図招よび９ｓ２図の配置の場合よりも
大きな面積にわたり、ランス軸の方向に材料をスプレー
することができる。

例えば煙突とか他の狭い通路の修復の如く、前記材料を
ランス軸に対しその軸がある角度をもつノズルからスプ
レーすることが必要な場合が間々ある。この目的に設計
されたランスヘッドが第４Ａ図、４Ｂ図に示されている
。これらの図において、ランスヘッド４には六つの突出
管１０のクラウンがもうけられている。Ｔコネクター１
１がこれら管１０の一つに第３Ａ図。

３Ｂ図に関して述べたと同様方法で取りつけられ、該コ
ネクターはまたスプレーノズル１７を担持する。他の突
出管ｌＯには真直なパイプコネクター１８が取り付けら
れそれに種々な長さの延長管１９が取り付けられている
。各延長管１９の末端にはＴコネクター１１によりスプ
レーノズル１７がやはり第３Ａ図、３Ｂ図のラジアスパ
イプ１３，１４が管１０に接続されたと同様方法で取り
付けられている。

第５図は別の形のランス２０の縦断面図を示す。このラ
ンス２０は二つの同心円管２３，２４の間にフィン２２
で保持された正六角形の配列での６本の供給路２１をも
つ。第３の管２５が二つの同心円管２３，２４のまわり
にやはり同心円的にもうけられこれら管群とで供給路２
１をとりかこむ冷却ジャケットを構成している。

冷却剤導入マニホールド２６がランス２ｏの基（２１） 部末端２７にもうけられ最初の二つの同心円的管２３，
２４の間の空間と通じ、冷却剤例えば水がランスの基部
末端２７から遠端あるいはヘッド末端２Ｂまで供給路２
１と直接接触して流れるようになっている。

ランスのヘッド端２８では冷却剤が内側同心円管２３の
内部を中心冷却剤出口２９の方へとまた二つの外側同心
円管２’４．２５の間を出口マニホールド３０の方へと
逆方向に流れるような配置となっている。供給路２１の
ヘッド端には第３図あるいは第４図に関連して述べたよ
うにスプレーノズルがもうけられている。

第６図はスプレーさるべき粒状材料をランス、例えば第
１図の如きランスに供給するための配置を示す。スプレ
ーさるべき材料混合物は単一のホッパー３１に入れられ
、このホッパーは開口円錐形ベース３２を有しまたモー
ター３４で回転可能なパドル３３を含む。ホッパーの基
部３２の開口部より丁にプレート３５がモーター躯動シ
ャフト３６により担持され、ドクター３７（２２） がホッパーベースの外側にもうけられ、該プレートから
材料をけずりとり、それがシュート３８内に落ちベンチ
ュリー３９に導かれるようになっている。ガスはライン
４０にそってベンチュリー３９へと供給され、スプレー
さるべき粒状材料をベンチュリーからランスｌへと通じ
る可撓性供給ライン４１中へと導き入れ、ランス１では
第１図の外側供給路３へ該材料が送られる。

第２の可撓性ライン４２はランス１の中央供給路２に酸
素を供給するためにもうけられる。

第２可撓性ライン４２とランスの中央供給路２にそって
有効な燃焼に充分な酸素が供給せられると、粒状材料は
ベンチュリー３９で窒素と酸素の混合物例えば空気と共
に入れられる。

第７図はスプレーさるべき耐大物形成材料と耐火物材料
が別々にランスに供給せられる配置を示す。耐火物形成
用材料例えばアルミニウム詔よび／またはシリコン粒子
は第６図と類似のただし蓋４３が付けられ空気あるいは
他の窒素−酸素混合物で加圧しうるホッパー中に入れら
（２３） れ、可燃性材料が注ぎ口３８から可撓性ライン４１へと
送られざらにランス１の中央供給路２へと導かれる。勿
論、所望によりこの加圧供給システムは第６図につき述
べたようなベンチュリー供給システムで置きかえること
ができる。

耐火物材料は円錐ベース４５をもちモーター４７で回転
可能パドル４６を有する第２ホツパー４４中へ入れられ
る。ホッパーの円錐ベース４５はウオーム４９を有する
供給パイプ４８へと終り、このウオームは可撓性ライン
５０をへてランス１の外側供給路３へと供給せられる酸
素流中に耐火物材料を注入するのに役立つ。このウオー
ム供給も第６図につきのべたベンチュリー供給と置きか
えることが可能である。

第８図は別の形のホッパー５１を示し、これには六つの
円錐形下部５２がもうけられそれぞれスプレーさるべき
材料をランスに運ぶためのベンチュリー５３訴よび可撓
性供給ライン５４へと通じている。各供給ライン５４は
第５図に示されるような供給路２１へ接続することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかるランスの末端におけるランスヘ
ッドの縦断面図；第２図はｆＪ１図のランスヘッドの平
面図；第３Ａおよび３Ｂ図は別種ランスヘッドの側面図
および平面図；第４人および４Ｂ図はさらに別のランス
ヘッドの側面図および平面図；第５図は別のランスの断
面図；第６，７および８図はランスにスプレー材料を供
給するための装置の略図的説明図。 特許出願人　グラヴルベル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒状耐火物形成性可燃材料、粒状耐火材料環よび燃
   焼ガスをスプレーするためのランスで、これら材料をス
   プレーするための多数のスプレーノズルからなるランス
   ヘッドにスプレーさるべき材料を運ぶための少なくとも
   一つの供給路を有すること、およびスプレーされる材料
   の流路が分岐あるいはコーナーをまわり、カップ様の凹
   みが前記のあるいは各々のかかる分岐点あるいはコーナ
   ーに位置せしめられ、流路にそって運ばれる粒状材料を
   とらえるため流路上流方向に開いており、このとらえら
   れた材料自身がかかる凹みの位置での磨耗に対するバリ
   ヤーとなることを特徴とするランス。 ２、　スプレーノズル群の全てに原料供給する少なくと
   も一つの供給路がもうけられている特許請求の範囲第１
   項記載のランス。 （２） ３、　スプレーノズル群が前記供給路あるいはその一つ
   と一致せずにもうけられ、ランスヘッドがかかる供給路
   と一直線をなしかつ該供給路に開いているキャップ部材
   を含む特許請求の範囲第２項記載のランス。 ４、　ランスがスプレーノズルに各々スプレー材料を供
   給する多数の供給路を含む特許請求の範囲第１項記載の
   ランス。 ５、　ランスヘッドがスプレーノズル群を含み、該ノズ
   ル群の末端はランスヘッドの中心からの距離が異なって
   いる特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の
   ランス。 ６、　ノズル群が実質的に平行な軸を有する特許請求の
   範囲第１項〜第５項のいずれかに記載のランス。 ７、　スプレーノズル群が、それらの軸がランス軸とあ
   る角度をなすように配置されている特許請求の範囲第６
   項記載のランス。 ８、　ランスヘッドがその中心を通る軸のまわりに対称
   的である特許請求の範囲第１項〜第７項（３） のいずれかに記載のランス。 ９、　ランスステムに冷却ジャケットがもうけられてい
   る特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載のラ
   ンス。 １０、冷却ジャケットが向流冷却ジャケットである特許
   請求の範囲第９項記載のランス。 １１、冷却ジャケットが少なくとも三つの同心円的冷却
   剤通路からなり、これら通路は各々の通路の間を冷却剤
   が交互方向に流れるように配置されている特許請求の範
   囲第１０項記載のランス０ １２、ランスヘッドに少なくとも三つのスプレーノズル
   を含む特許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに記
   載のランス。 １３、前記特許請求の範囲のいずれかの項に記載のラン
   スと、それにそって粒状材料が運ばれるべき供給路のた
   めベンチュリーを介し粒状材料を該ランスに供給するた
   めの手段を含むスプレー装置。 １４、特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記
   載のランスと前記供給路あるいは各供給路に粒状材料を
   供給するための単一のホッパーを含むスプレー装置。 １５４　粒状耐火物形成用可燃性材料、粒状耐火物材料
   および燃焼ガスを表面にスプレーし、燃焼時に該表面上
   に凝着性耐火物環を形成せしめる方法で、該スプレーは
   少なくとも一つの供給路をもちそれにそってスプレーさ
   るべき材料がランスヘッドに運ばれそこから前記材料が
   多数のスプレーノズルを通じ放出され、スプレーされる
   材料の流路は分岐しあるいはコーナーをまわり、カップ
   様凹みがこの分岐点あるいはコーナーに位置せしめられ
   該流路にそって運ばれる粒状材料をキャッチし、とらえ
   られた材料自身が凹みの位置で磨耗に対するバリヤーと
   なるよう流路上流で該流路の方に開いているランスを用
   いて実施せられることを特徴とする方法。 １６、スプレーさるべき材料が少なくとも一つの共通の
   供給路を介しスプレーノズル群の全てに運ばれる特許請
   求の範囲第１５項記載の方法。 （５） １７、スプレーされる材料の流路がランスへ・ント。 中で方向を突然変え、前記供給路あるＩ／）はその一つ
   にそって運ばれる粒状材料をキャッチするためにカップ
   部材がランスヘッドに位置せしめられ、とらえられた材
   料自身がかかる方向転換の位置での磨耗に対するバリヤ
   ーとなるようにする特許請求の範囲第１６項記載の方法
   。 １Ｂ、スプレーさるべき粒状材料が別々の供給路により
   各ノズルに運ばれる特許請求の範囲第１５項記載の方法
   。 １９、スプレーされる材料が、ノズル群でそれらの末端
   がランスヘッドの中心からことなった距離にあるものか
   ら放出される特許請求の範囲第１５項〜第１８項のいず
   れかに記載の方法。 ２０、スプレーされるべき材料が実質的に平行な軸群を
   もつ流れの形でスプレーされる特許請求の範囲第１５項
   〜＠Ｂ項のいずれかに記載の方法。 ２１、前記軸群がランス軸に対しある角度をもつ特許請
   求の範囲第２０項記載の方法。 （６） ２２、スプレーされる材料が対称的共通軸をもつ流れ群
   の形でランスヘッドから放出される特許請求の範囲第１
   ５項〜第２０項のいずれかに記載の方法。 ２３、ランスがスプレー中冷却せられる特許請求の範囲
   第１５項〜第２２項のいずれかに記載の方法。 ２４、スプレーされる材料が少なくとも三つのスプレー
   ノズルから放出される特許請求の範囲第１５項〜第２３
   項のいずれかに記載の方法。 ２５、粒状材料がそれを運ぶための供給路あるいは各供
   給路のためのベンチュリーを介しランスに供給される特
   許請求の範囲第１５項〜第２４項のいずれかに記載の方
   法。 ２６、可燃性材料と耐火物材料が共通のホッパーからラ
   ンスに供給せられる特許請求の範囲第１５項〜第２５項
   のいずれかに記載の方法。 ２７、耐火物粒子がスプレーされる粒状材料の少なくと
   も８０重量襲を構成する特許請求の範囲第１５項〜第２
   ６項のいずれかに記載の方法。 （７）