BR112015017253B1

BR112015017253B1 - estrutura refratária monolítica e material de suporte de fibra resistente ao calor

Info

Publication number: BR112015017253B1
Application number: BR112015017253-9A
Authority: BR
Inventors: Kohji Kohno; Hiroki TSUKIGASE; Ryuichi Ishikawa
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2021-06-08
Also published as: CA2898425C; US20150362253A1; CA2898425A1; CN104956172A; EP2952844B1; ES2754404T3; JP5578247B2; BR112015017253A2; CN104956172B; WO2014119632A1; KR20180007003A; EP2952844A1; US10247478B2; JP2014145529A; EP2952844A4; KR20150101468A; KR102069156B1

Abstract

ESTRUTURA REFRATÁRIA MONOLÍTICA. A presente invenção refere-se a uma estrutura refratária monolítica que é dotada de: um refratário monolítico; um corpo de suporte que sustenta o refratário monolítico; e um material de suporte de fibra resistente ao calor embutido no refratário monolítico, com o dito material de suporte conectado a uma superfície de suporte disposta no corpo de suporte. O material de suporte de fibra resistente ao calor compreende uma corda de fibra resistente ao calor que é formada por fibras inorgânicas, e se estende na direção do eixo geométrico (X), que é perpendicular à superfície de suporte. A razão (L1/L2) entre o comprimento (L1) da corda de fibra resistente ao calor, na direção do eixo geométrico (X), e o comprimento (L2) do refratário monolítico, na direção do eixo geométrico (X), é de 0,35 a 0,95.

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma estrutura refratária monolítica.

[002] A prioridade é reivindicada sobre o Pedido de Patente Japonês no 2013-014504, depositado em 29 de janeiro 2013, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.

TÉCNICA RELACIONADA

[003] Em vários tipos de fornalhas e instalações industriais usadas sob alta temperatura, tais como, siderurgia, vários tipos de refratários, tais como, tijolos refratários, refratários monolíticos, fibra de cerâmica e semelhantes são construídos, dependendo do ambiente de uso ou das funções necessárias. Nos últimos anos, dentre esses, o uso de refratários monolíticos (refratários fundíveis e plásticos e semelhantes) aumentou devido a um aumento no grau de liberdade de construção e de formato e um aumento em qualidade.

[004] No interior do refratário monolítico, é embutido um material de suporte de metal, tipicamente chamado de uma âncora ou de rebite, processado em um formato de L, um formato de V ou um formato de Y. Uma porção de extremidade do material de suporte de metal é fixada a um envoltório ou cano, que é um corpo de suporte do refratário monolítico. O material de suporte de metal tem uma função de impedir que o refratário monolítico seja descascado ou separado do corpo de suporte, tal como, o envoltório ou cano, ou suprimir a propagação de uma rachadura que ocorre no refratário monolítico.

[005] Especificamente, conforme mostrado na Figura 16, uma estrutura refratária monolítica existente inclui um corpo de suporte 1, metais de material de suporte 2, tais como, um rebite ou âncora de metal fixado ao corpo de suporte 1 mediante soldagem, ou semelhante, e um refratário monolítico 3.

[006] O refratário monolítico 3 que cobre o corpo de suporte 1 tem uma estrutura de camada única ou uma estrutura de múltiplas camadas. Pode haver casos em que um refratário conformado, tal como, uma fibra de cerâmica, uma chapa de isolamento de calor ou uma folha de isolamento de calor é usada junto ao refratário monolítico 3. O corpo de suporte 1 é uma estrutura obtida combinando-se membros metálicos ou cerâmicos e é um envoltório de fornalha, cano, viga, poste, ou semelhantes. Por exemplo, como o corpo de suporte 1 usado em um processo de ferro e metal, um envoltório de fornalha de uma fornalha de aquecimento, um cano de resfriamento de água de plataforma, um tubo de imersão para refinação secundária, uma lança de sucção de gás, ou semelhantes, podem ser empregados.

[007] Após os metais de material de suporte 2 serem fixados ao corpo de suporte 1 com intervalos predeterminados entre os mesmos mediante soldagem ou semelhantes, uma matéria-prima de refratário monolítico semelhante à pasta aquosa é vertida em uma caixa de moldagem que tem um formato arbitrário instalado na periferia do corpo de suporte 1. Após isso, através de um processo de acabamento, tal como, um processo de cura e um processo de secagem, uma estrutura refratária monolítica, conforme mostrado na Figura 16, é obtida.

[008] Em uma estrutura refratária monolítica geral descrita acima, um material de suporte de metal está presente nas proximidades da superfície de operação de um refratário monolítico exposto a uma alta temperatura. O material de suporte de metal tem um coeficiente de expansão térmica maior que aquele do refratário monolítico. Portanto, rachaduras ocorrem no refratário monolítico devido à diferença no coeficiente de expansão térmica entre o material de suporte de metal e o refratário monolítico. Além disso, o calor é transferido ao envoltório de fornalha, ao cano de resfriamento de água, ou semelhantes, por meio do material de suporte de metal que tem uma alta condutividade térmica e, consequentemente, uma alta perda de calor ocorre. Adicionalmente, em um caso em que o material de suporte de metal é usado por um longo período de tempo sob uma atmosfera de oxidação, a resistência do material de suporte de metal é reduzida devido à oxidação. Como resultado, a força de retenção do refratário monolítico é reduzida, e particularmente, há um problema em que o refratário monolítico se torna separado da extremidade de ponta do material de suporte de metal.

[009] Durante a construção da estrutura refratária monolítica de uma fornalha industrial, milhares a dezenas de milhares ou centenas de milhares de metais de material de suporte são usados, embora o número de materiais varie dependendo do tamanho ou da estrutura da fornalha. No refratário monolítico após uma operação sob uma alta temperatura, muitas rachaduras que são iniciadas a partir de posições em que os metais de material de suporte são instalados estão presentes. Quando tais rachaduras se propagam e são conectadas entre si, uma possibilidade de descascamento ou de separação do refratário monolítico é aumentada. Portanto, a quantidade de rachaduras iniciadas que um dos fatores que determinam o tempo de vida da estrutura refratária monolítica.

[0010] Até agora, como uma contramedida para o problema, a fim de garantir a concessão de expansão do material de suporte de metal, um método para formar um filme de resina na superfície de um material de suporte de metal ou para enrolar uma fita plástica em torno da superfície do mesmo e, após isso, entranhar o material de suporte de metal em um refratário monolítico é empregado, de modo geral. De acordo com esse método, o filme de resina, ou a fita plástica, é queimado devido ao aumento de temperatura e, assim, um espaço (ou seja, concessão de expansão) é formado na periferia do material de suporte de metal embutido no refratário monolítico.

[0011] No entanto, de acordo com a contramedida para formar o filme de resina da superfície do material de suporte de metal ou para formar a fita plástica ao redor da superfície do mesmo, é difícil suprimir suficientemente a ocorrência de rachaduras, embora esforço e custo sejam consumidos.

[0012] No presente contexto, até então, é sugerida uma técnica para usar uma corda de fibra resistente ao calor formado por uma fibra inorgânica como um material de suporte em vez do material de suporte de metal (consulte os Documentos de Patente 1 a 3 seguir). Nos Documentos de Patente 1 e 2, é revelada uma técnica para sustentar um refratário monolítico com o uso de uma corda de cerâmica resistente ao calor formada por uma fibra de cerâmica. No Documento de Patente 3, é revelada uma técnica para usar uma corda (cordão de suporte) formada por uma fibra inorgânica, tal como, lã de vidro, lã de mineral, lã de escória, asbestos, fibra de cerâmica, fibra de alumina, ou fibra de carbono como um material de suporte.

[0013] A fibra inorgânica é formada por um material inorgânico, como o refratário monolítico, e tem um baixo coeficiente de expansão térmica e tem um módulo elástico baixo adicional. Portanto, em um caso em que a corda de fibra resistente ao calor é entranhada no refratário monolítico, como o material de suporte, as rachaduras dificilmente ocorrem no refratário monolítico devido a uma pequena diferença na expansão térmica entre o refratário monolítico e a corda de fibra resistente ao calor.

[0014] Em geral, embora a condutividade térmica de aço SUS ou de aço fundido resistente a calor usada para o material de suporte de metal seja cerca de 0,15 W/cm^C (15 W/mK) a 0,5 W/cm^C (50 W/mK), por exemplo, a condutividade térmica de fibra de alumina é cerca de 0,001 W/cm-°C (0,1 W/mK) a 0,002 W/cm-°C (0,2 W/mK). Portanto, o calor é dificilmente transferido ao envoltório de fornalha, ao cano de resfriamento de água ou semelhantes por meio da corda de fibra resistente ao calor e, desse modo, a perda de calor pode ser reduzida.

[0015] Além disso, por exemplo, a fibra de cerâmica é formada primariamente de óxidos, tais como, Al2O3 e SiO2. Portanto, até mesmo quando a corda de fibra resistente ao calor formada pela fibra de cerâmica for usada em um longo período de tempo sob uma alta temperatura atmosfera de oxidação, a deterioração devido à oxidação não ocorre, diferentemente do material de suporte de metal.

DOCUMENTO DE TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTO DE PATENTE

[0016] [Documento de Patente 1] Pedido de Patente não Examinado Japonês, Primeira Publicação no H09-143535

[0017] [Documento de Patente 2] Pedido de Patente não Examinado Japonês, Primeira Publicação no 2005-42967

[0018] [Documento de Patente 3] Pedido de Modelo de Utilidade não Examinado Japonês, Primeira Publicação no H07-32493 REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0019] Conforme descrito acima, a maioria dos problemas que ocorrem devido ao uso do material de suporte de metal pode ser resolvida com o uso da corda de fibra resistente ao calor formada pela fibra inorgânica como o material de suporte, em vez do material de suporte de metal. No entanto, como resultado de verificação pelos inventores, determinou-se que a força de sustentação do refratário monolítico (uma força necessária para fixar o refratário monolítico ao corpo de suporte) varia dependendo do estado da corda de fibra resistente ao calor no refratário monolítico.

[0020] Ou seja, há uma possibilidade de que uma força de sustentação suficiente para o refratário monolítico pode não ser obtida, dependendo do estado da corda de fibra resistente ao calor no refratário monolítico, e o refratário monolítico pode ser separado do corpo de suporte. No entanto, na técnica relacionada descrita acima, não há sugestão de um estado ideal da corda de fibra resistente ao calor no refratário monolítico focando-se na força de sustentação do refratário monolítico.

[0021] A presente invenção foi feita levando em consideração as circunstâncias supracitadas, e um objetivo da mesma é resolver os problemas (uma redução na força de sustentação de um refratário monolítico) que ocorrem quando uma corda de fibra resistente ao calor formada por uma fibra inorgânica for usada como um material de suporte para sustentar o refratário monolítico.

MEDIDAS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0022] A fim de alcançar o objetivo da invenção de resolver os problemas, a presente invenção emprega as seguintes medidas.

[0023] (1) De acordo com um aspecto da presente invenção, uma estrutura refratária monolítica inclui: um refratário monolítico; um corpo de suporte que sustenta o refratário monolítico; e um material de suporte de fibra resistente ao calor que é embutido no refratário monolítico em um estado em que é conectado a uma superfície de suporte do corpo de suporte, sendo que o material de suporte de fibra resistente ao calor inclui uma corda de fibra resistente ao calor que é formada por uma fibra inorgânica e se estende ao longo de uma direção de eixo geométrico X perpendicular à superfície de suporte, e uma razão L1/L2, de um comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor a um comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico, é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos.

[0024] No presente contexto, a descrição "se estende ao longo de uma direção de eixo geométrico X" inclui não apenas a extensão da corda de fibra resistente ao calor em paralelo à direção de eixo geométrico X, porém, também significa que a extensão da corda de fibra resistente ao calor em um estado em que é inclinada em um ângulo predeterminado a partir da direção de eixo geométrico X é permitida, contanto que a condição de que L1/L2 seja 0,35 ou mais e 0,95 ou menos seja satisfeita.

[0025] (2) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), a corda de fibra resistente ao calor pode ser formada por uma fibra inorgânica feita de um material que material que contém um tipo ou dois ou mais tipos de Al2O3, SiO2, Al2O3-SiO2 e Al2O3-SiO2-B2O3.

[0026] (3) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), a corda de fibra resistente ao calor pode ser enrijecida por um enrijecedor.

[0027] (4) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), a corda de fibra resistente ao calor pode ser conectada ao corpo de suporte por meio de uma âncora fornecida na superfície de suporte.

[0028] (5) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), o material de suporte de fibra resistente ao calor pode incluir adicionalmente um membro de conexão que conecta a corda de fibra resistente ao calor ao corpo de suporte, e o membro de conexão pode ser fixado à superfície de suporte do corpo de suporte.

[0029] (6) Na estrutura refratária monolítica descrita em (5), o membro de conexão pode ser um anel de metal que tem um formato de tubo oco, a corda de fibra resistente ao calor pode ser inserida no e fixada ao mesmo anel de metal, e uma direção na qual uma carga do refratário monolítico é exercida na corda de fibra resistente ao calor e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor é puxada do anel de metal podem ser a mesma.

[0030] (7) Na estrutura refratária monolítica descrita em (5), o membro de conexão pode ser um anel de metal que tem um formato de tubo oco, a corda de fibra resistente ao calor pode ser inserida no anel de metal e fixada ao mesmo, e uma direção na qual uma carga do refratário monolítico é exercida na corda de fibra resistente ao calor e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor é puxada a partir do anel de metal podem ser diferentes entre si.

[0031] (8) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), na corda de fibra resistente ao calor podem incluir uma ou duas ou mais porções anulares.

[0032] (9) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), a corda de fibra resistente ao calor pode incluir um ou dois ou mais nós.

[0033] (10) Na estrutura refratária monolítica descrita em (1), o refratário monolítico pode ser divido em uma pluralidade de camadas ao longo da direção de eixo geométrico X, e a corda de fibra resistente ao calor pode ter uma única porção anular para cada uma das camadas do refratário monolítico.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0034] No aspecto acima, a razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X (a direção perpendicular à superfície de suporte do corpo de suporte; em outras palavras, a direção sobre a qual a carga do refratário monolítico atua) da corda de fibra resistente ao calor para o comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos.

[0035] Mantendo-se o estado da corda de fibra resistente ao calor no refratário monolítico de modo a satisfazer a condição descrita acima, uma força de sustentação necessária para o refratário monolítico pode ser obtida. Como resultado, pode-se impedir que o refratário monolítico seja separado do corpo de suporte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0036] A Figura 1A é uma vista plana de uma estrutura refratária monolítica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0037] A Figura 1B é uma vista lateral da estrutura refratária monolítica de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0038] A Figura 2A é uma vista que mostra um caso em que a razão L1/L2 de um comprimento L1 de direção de eixo geométrico X de uma corda de fibra resistente ao calor para um comprimento L2 de direção de eixo geométrico X de um refratário monolítico é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos.

[0039] A Figura 2B é uma vista que mostra um caso em que a razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor para o comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico é menor que 0,35.

[0040] A Figura 3 é uma vista que mostra uma porção de nó de um material de suporte de fibra resistente ao calor.

[0041] A Figura 4 é uma vista que mostra um material de suporte de fibra resistente ao calor incluindo a corda de fibra resistente ao calor e um a anel de metal.

[0042] A Figura 5 é uma vista que mostra o material de suporte de fibra resistente ao calor incluindo a corda de fibra resistente ao calor e o anel de metal.

[0043] A Figura 6 é uma vista que mostra o material de suporte de fibra resistente ao calor incluindo a corda de fibra resistente ao calor e o anel de metal.

[0044] A Figura 7 é uma vista que mostra o material de suporte de fibra resistente ao calor incluindo a corda de fibra resistente ao calor e o anel de metal.

[0045] A Figura 8 é uma vista que mostra o material de suporte de fibra resistente ao calor incluindo uma pluralidade de cordas de fibra resistente ao calor que se ramificam a partir do anel de metal em um formato ramificado.

[0046] A Figura 9 é uma vista que mostra o material de suporte de fibra resistente ao calor em um caso em que o refratário monolítico é divido em uma pluralidade de camadas.

[0047] A Figura 10 é uma vista que mostra uma plataforma.

[0048] A Figura 11 é uma vista que mostra a estrutura de um poste de plataforma.

[0049] A Figura 12 é uma vista que mostra a estrutura refratária monolítica na qual o material de suporte de fibra resistente ao calor é usado.

[0050] A Figura 13 é uma vista que mostra a estrutura refratária monolítica na qual o material de suporte de fibra resistente ao calor é usado.

[0051] A Figura 14 é uma vista que mostra a estrutura refratária monolítica na qual o material de suporte de fibra resistente ao calor é usado.

[0052] A Figura 15 é uma vista que mostra a estrutura refratária monolítica na qual um material de suporte de metal é usado.

[0053] A Figura 16 é uma vista que mostra uma estrutura refratária monolítica na qual um material de suporte de metal é usado, de acordo com de acordo com a técnica anterior.

MODALIDADE DA INVENÇÃO

[0054] Doravante, uma modalidade da presente invenção será descrita com referência aos desenhos.

[0055] A Figura 1A é uma vista plana de uma estrutura refratária monolítica de acordo com essa modalidade. A Figura 1B é uma vista lateral da estrutura refratária monolítica, de acordo com essa modalidade. Conforme mostrado nas Figuras 1A e 1B, a estrutura refratária monolítica de acordo com essa modalidade inclui um corpo de suporte 1, um refratário monolítico 3, um pino 4 e um material de suporte de fibra resistente ao calor 5.

[0056] O corpo de suporte 1 é uma estrutura que sustenta o refratário monolítico 3 e é obtido combinando-se membros metálicos ou cerâmicos. O corpo de suporte 1 e o refratário monolítico 3 são mesmos que aqueles de uma estrutura refratária monolítica existente mostrada na Figura 16. Portanto, para conveniência da descrição, o corpo de suporte 1 e o refratário monolítico 3 nessa modalidade são denotados pelos mesmos numerais de referência da Figura 16.

[0057] Uma superfície de suporte plana 1a é fornecida na superfície do corpo de suporte 1. Doravante, conforme mostrado nas Figuras 1A e 1B, uma direção perpendicular à superfície de suporte 1a é definida como uma direção de eixo geométrico X. Além disso, em um plano perpendicular à superfície de suporte 1a, uma direção perpendicular à direção de eixo geométrico X é definida como uma direção de eixo geométrico Y. Ademais, uma direção perpendicular ao plano XY (o plano perpendicular à superfície de suporte 1a) é definida como uma direção de eixo geométrico Z.

[0058] O pino 4 que tem um formato de L é instalado na superfície de suporte 1a. O pino 4 tem uma função de uma âncora para conectar o corpo de suporte 1 e o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 entre si.

[0059] O material de suporte de fibra resistente ao calor 5 é embutido no refratário monolítico 3 em um estado em que é conectado à superfície de suporte 1a fornecida no corpo de suporte 1. O material de suporte de fibra resistente ao calor 5 é formado por uma fibra inorgânica e tem uma corda de fibra resistente ao calor 7 que se estende ao longo da direção perpendicular à superfície de suporte 1a (a direção de eixo geométrico X na Figura). A corda de fibra resistente ao calor 7 está conectada ao corpo de suporte 1 por meio do pino 4 instalado na superfície de suporte 1a. Além disso, o pino 4 forma uma porção do corpo de suporte 1 e não é um elemento constituinte do material de suporte de fibra resistente ao calor 5.

[0060] Nas Figuras 1A e 1B, um caso em que a corda de fibra resistente ao calor 7 tem uma porção anular (o formato da corda de fibra resistente ao calor 7 é anular) é mostrado. No entanto, conforme descrito posteriormente, o formato da corda de fibra resistente ao calor 7 não é limitado ao formato anular. Além disso, conforme descrito acima, a corda de fibra resistente ao calor 7 pode ser fixada ao corpo de suporte 1 através de um método para enganchar a corda de fibra resistente ao calor anular 7 ao pino 4, de um método para conectar a corda de fibra resistente ao calor 7 ao corpo de suporte 1 com o uso de uma viga do teto ou semelhantes do corpo de suporte 1, ou semelhantes.

[0061] É preferencial que a corda de fibra resistente ao calor 7 seja formada por uma fibra inorgânica feita de um material que contém um tipo ou dois ou mais tipos de Al2O3, SiO2, Al2O3-SiO2 e Al2O3-SiO2- B2O3. A corda de fibra resistente ao calor 7 formada pela fibra inorgânica feita de tal material tem durabilidade e resistência ao calor para suportar uma alta temperatura de, por exemplo, 600 °C ou mais alta, e adicionalmente, 1.000 °C ou mais alta, na qual um aumento na perda de calor e uma redução na resistência ocorrem em um material de suporte de metal existente.

[0062] Particularmente, uma fibra inorgânica feita de Al2O3-SiO2 tem resistência à alta temperatura e desempenho de custo excelentes. Dentre as fibras inorgânicas feitas de Al2O3-SiO2, uma fibra inorgânica que contém 72% em massa de Al2O3 e 28% em massa de SiO2 está disponível de maneira relativamente fácil, e tem um desempenho de custo excelente. Além disso, uma fibra inorgânica que contém 90% em massa de Al2O3 e 10% em massa de SiO2 tem uma resistência ao calor mais excelente.

[0063] Mediante a contorção de uma pluralidade de fibras inorgânicas, um fio é obtido. Além disso, unindo-se uma pluralidade de fios a serem processados em um formato de corda, obtém-se a corda de fibra resistente ao calor 7 que é uma porção primária do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 de acordo com essa modalidade.

[0064] Além disso, com o uso da fibra inorgânica que contém dois ou mais tipos de Al2O3, SiO2, Al2O3-SiO2 e Al2O3-SiO2-B2O3, conforme descrito acima, por exemplo, pode-se obter a corda de fibra resistente ao calor 7 que tem uma estrutura de múltiplas camadas na qual o núcleo e a camada exterior têm diferentes materiais.

[0065] Em um caso em que a estrutura refratária monolítica é usada sob uma baixa temperatura, por exemplo, pode-se usar a corda de fibra resistente ao calor 7 formada de uma fibra inorgânica (fibra de carbono) feita de carbono ou uma fibra inorgânica feita de Al2O3-SiO2- CaO, CaO-SiO2, ou semelhantes.

[0066] A corda de fibra resistente ao calor 7 tem uma corda formada entrelaçada com o uso da fibra inorgânica. Como o tipo de entrelaçamento, um entrelaçamento de 8 filamentos (corda cruzada), um entrelaçamento de 16 filamentos (corda entrelaçada), um entrelaçamento de cordão sólido (cordão sólido), ou semelhantes podem ser empregados, e o tipo não é limitado particularmente. Uma corda oca, tal como, uma manga também pode ser usada. No entanto, o espaço na corda é, preferencialmente, o menor possível.

[0067] Para que a corda de fibra resistente ao calor 7 garanta resistência, de modo a funcionar como o material de suporte do refratário monolítico 3, é preferencial que a corda de fibra resistente ao calor 7 seja formada por fibras longas que têm um comprimento de fibra de, por exemplo, 100 m ou mais. Até mesmo no caso em que fibras curtas forem usadas, as fibras curtas podem ser entrelaçadas em um formato de corda. No entanto, as fibras curtas são apenas emaranhadas e, assim, são facilmente puxadas. Portanto, as fibras curtas não alcançam a função de material de suporte. Em um caso em que as fibras longas são usadas, uma resistência à tração necessária para o material de suporte pode ser ajustada mudando-se o diâmetro de corda. Além disso, uma fibra longa indica uma fibra que tem um comprimento de fibra longo na ordem de metros ou mais (tipicamente, na rodem de quilômetros ou mais) e é distinguida da fibra curta que tem um comprimento de fibra de cerca de 1 mm a 50 mm.

[0068] Conforme mostrado na Figura 2A, na estrutura refratária monolítica de acordo com essa modalidade, o estado da corda de fibra resistente ao calor 7 é mantido no refratário monolítico 3 de modo que a razão L1/L2 de um comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 para um comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 seja 0,35 ou mais e 0,95 ou menos.

[0069] Conforme descrito acima, como resultado da verificação pelos inventores, determinou-se que a força de sustentação do refratário monolítico 3 (uma força necessária para fixar o refratário monolítico ao corpo de suporte) diminuiria, dependendo do estado da corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3.

[0070] Após a corda de fibra resistente ao calor 7 (o material de suporte de fibra resistente ao calor 5) ser fixada ao corpo de suporte 1, uma matéria-prima semelhante à pasta aquosa do refratário monolítico 3 é vertida em uma caixa de moldagem que tem um formato arbitrário instalado na periferia do corpo de suporte 1. Após isso, através de um processo de acabamento, tal como, um processo de cura e um processo de secagem, obtém-se uma a estrutura refratária monolítica, de acordo com essa modalidade.

[0071] No presente contexto, conforme mostrado na Figura 2B, antes de a matéria-prima do refratário monolítico 3 ser vertida na caixa de moldagem, a corda de fibra resistente ao calor 7 é suspensa para baixo na direção de eixo geométrico Z (para baixo verticalmente) devido ao próprio peso da mesmo. Quando a matéria-prima do refratário monolítico 3 for vertida na caixa de moldagem no estado em que a corda de fibra resistente ao calor 7 estiver pendurada como tal, a corda de fibra resistente ao calor 7 é fixada ao refratário monolítico 3 no estado em que a corda de fibra resistente ao calor 7 estiver pendurada.

[0072] Os inventores verificaram um efeito da razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 para o comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 na força de sustentação do refratário monolítico 3. Como resultado, constatou-se que, conforme mostrado na Figura 2B, no caso em que a razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 para o comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 for menor que 0,35, visto que a corda de fibra resistente ao calor 7 está fixada no refratário monolítico 3 no estado em que a corda de fibra resistente ao calor 7 está pendurada para baixo, a força de sustentação do refratário monolítico 3 é reduzida significativamente.

[0073] As razões são conforme segue. Ou seja, no caso em que a estrutura refratária monolítica, de acordo com essa modalidade, é usada em uma fornalha ou instalação industrial real, a direção de eixo geométrico X (a direção perpendicular à superfície de suporte 1a) se torna uma direção na qual a carga do refratário monolítico 3 é exercida. Visto que a força de sustentação do refratário monolítico 3 é uma força que suporta a carga, concluiu-se que quando a corda de fibra resistente ao calor 7 estiver pendurada para baixo e o comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 for reduzido, a força de sustentação que suporta a carga (ou seja, uma força em uma direção oposta à carga na direção de eixo geométrico X) é reduzida.

[0074] Em um caso em que a razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 para o comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 é menor que 0,35, uma porção do refratário monolítico 3 que não é sustentada pela corda de fibra resistente ao calor 7 é de cerca de 2/3 do comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 e, desse modo, há uma possibilidade de que a porção que não é sustentada pela corda de fibra resistente ao calor 7 possa ser facilmente separada do corpo de suporte 1.

[0075] Em um caso em que a razão L1/L2 do comprimento L1 de direção de eixo geométrico X da corda de fibra resistente ao calor 7 ao comprimento L2 de direção de eixo geométrico X do refratário monolítico 3 é maior que 0,95, a extremidade de ponta da corda de fibra resistente ao calor 7 (uma porção de extremidade da mesma no lado oposto ao corpo de suporte 1) é muito próxima à superfície de operação do refratário monolítico 3 (uma superfície do mesmo no lado oposto ao corpo de suporte 1), e há uma possibilidade de que a resistência ao calor da corda de fibra resistente ao calor 7 pode ter um problema.

[0076] Além disso, confirmou-se que, enquanto a condição (L1/L2 é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos) for satisfeita, mesmo quando a corda de fibra resistente ao calor 7 estiver inclinada para baixo na direção de eixo geométrico Z (verticalmente para baixo) em relação à direção de eixo geométrico X, se o ângulo entre a corda de fibra resistente ao calor 7 e a direção de eixo geométrico X for 45° ou menos, não há problema em um uso prático.

[0077] Portanto, retendo-se o estado da corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3 de modo que satisfaça a condição (L1/L2 é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos) descrita acima, uma força de força de sustentação necessária para o refratário monolítico 3 pode ser obtida. Como resultado, o refratário monolítico 3 pode ser evitado de ser separado do corpo de suporte 1.

[0078] A fim de reter o estado da corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3, de modo que a condição (L1/L2 é 0,35 ou mais e 0,95 ou menos) seja satisfeita conforme descrito acima, é preferível que a corda de fibra resistente ao calor 7, que é enrijecida com antecedência por um enrijecedor ou similares, pode ser usada. Consequentemente, antes que a matéria-prima do refratário monolítico 3 seja vertida na caixa de moldagem, pode-se evitar que a corda de fibra resistente ao calor 7 seja pendurada para baixo devido ao seu próprio peso.

[0079] Conforme descrito acima, um estado em que a corda de fibra resistente ao calor 7 é enrijecida com antecedência pelo enrijecedor e a resistência da corda de fibra resistente ao calor 7 é exibida em uma temperatura ambiente durante a construção da estrutura de refratário monolítico, de acordo com essa modalidade que é preferível. A resistência indica uma força que suporta uma deformação, tal como uma suspensão, uma curvatura ou uma flexão da corda de fibra resistente ao calor 7 devido ao seu próprio peso durante a construção. Como enrijecedor, uma resina, tal como um verniz a óleo comercialmente disponível, que é volatilizada em um procedimento de elevação de temperatura pode ser empregada. A corda de fibra resistente ao calor 7 também pode ser moldada em um formato arbitrário fixando-se a corda de fibra resistente ao calor 7 e endurecendo a corda de fibra resistente ao calor 7 com o uso do enrijecedor.

[0080] Além disso, uma resina fenólica, ou um breu de alcatrão de hulha, que é carbonizada em uma região de temperatura alta e mantém a resistência, ou um ácido fosfórico, um fosfato, um silicato, um sol de sílica, um sol de alumina, ou similares que formem uma rede de vítreo em uma região de temperatura alta também podem ser usados como o enrijecedor.

[0081] A corda de fibra resistente ao calor 7 tem muitos espaços em sua estrutura e pode conter uma grande quantidade de umidade. Um dos fatores que determinam a exatidão de qualidade do refratário monolítico 3 é a quantidade de umidade adicionada. No entanto, em um caso em que a corda de fibra resistente ao calor 7 é usada, para o motivo descrito acima, a umidade é absorvida pela corda de fibra resistente ao calor 7 e a fluidez do refratário monolítico 3 desaparece. O uso do enrijecedor tem um efeito de embutir os espaços internos da corda de fibra resistente ao calor 7 e, dessa forma, também tem um efeito de evitar a umidade do refratário monolítico 3 de ser absorvida pela corda de fibra resistente ao calor 7. Portanto, com o uso da corda de fibra resistente ao calor 7, ou seja, enrijecida pelo enrijecedor, a qualidade do refratário monolítico 3 também é melhorada.

[0082] Além disso, nos documentos da técnica relacionada (Documentos de Patente 1 a 3) descritos acima, a retenção do estado da corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3 para satisfazer a condição descrita acima, a fim de obter uma força de sustentação necessária ou meio para reter o estado (embutir a corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3 em um estado de enrijecido pelo enrijecedor ou similares) não é revelada. Portanto, é difícil para aqueles versados na técnica revelar a presente invenção com base nos documentos relacionados.

[0083] O material de suporte de fibra resistente ao calor 5 pode ter apenas a corda de fibra resistente ao calor 7 (consulte as Figuras 1A e 1B) ou também pode ter a corda de fibra resistente ao calor 7 e um membro de conexão (consulte as Figuras 4 e 5). O membro de conexão tem uma função de conectar a corda de fibra resistente ao calor 7 e o corpo de suporte 1 um ao outro, e um anel de metal 8 e similares, os quais serão descritos posteriormente, correspondendo ao membro de conexão.

[0084] Conforme mostrado nas Figuras 1A e 1B, embutindo-se a corda de fibra resistente ao calor anular 7 obtida conectando-se ambas as extremidades da corda de fibra resistente ao calor 7 no refratário monolítico 3, a força de sustentação do refratário monolítico 3 é aumentada comparada a um caso em que uma corda de fibra resistente ao calor linear é embutida no refratário monolítico 3. Além disso, em um caso em que a corda de fibra resistente ao calor 7 é dotada da porção anular, conforme mostrado nas Figuras 1A e 1B, toda corda de fibra resistente ao calor 7 pode ser anular e, conforme mostrado nas Figuras 5 a 7, descritas posteriormente, pelo menos uma porção da corda de fibra resistente ao calor 7 pode ser anular. Diversas porções anulares instaladas na corda de fibra resistente ao calor 7 podem ser uma ou um número arbitrário de dois ou mais. Por exemplo, quando o número de porções anulares instaladas é dois, a corda de fibra resistente ao calor 7 tem um formato de 8.

[0085] Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 3, um nó 6 pode ser fornecido em uma posição arbitrária da corda de fibra resistente ao calor 7. O nó 6 funciona como uma porção resistiva e pode aumentar adicionalmente a força de sustentação do refratário monolítico 3. O número de nós 6 não é particularmente limitado, e um ou dois ou mais nós 6 podem ser fornecidos por uma única corda de fibra resistente ao calor 7.

[0086] Particularmente, em um caso em que o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 é usado para a parede de teto, a carga do refratário monolítico 3 é sempre exercida no material de suporte de fibra resistente ao calor 5 (ou seja, a corda de fibra resistente ao calor 7). Quando o formato da corda de fibra resistente ao calor 7 é linear, a carga do refratário monolítico 3 é suportada pela resistibilidade friccional da corda de fibra resistente ao calor 7 contra o refratário monolítico 3. Portanto, nesse caso, um descascamento do refratário monolítico 3 da corda de fibra resistente ao calor 7 ocorre facilmente. Fornecendo-se o nó 6 na corda de fibra resistente ao calor 7, a corda de fibra resistente ao calor 7 pode receber a carga com o nó 6. Como resultado, a força de sustentação do refratário monolítico 3 é aumentada, e, dessa forma, o refratário monolítico 3 pode-se evitar o descascamento do corpo de suporte 1.

[0087] Em um caso em que a estrutura de refratário monolítico, de acordo com essa modalidade, é aplicada a diversos tipos de fornalhas industriais e facilidades, pode haver muitos casos em que o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 é fixado ao corpo de suporte 1 produzido de metal, assim como um invólucro ou um cano de resfriamento de água. Considerando a aplicabilidade e a resistência de adesão ao invólucro, é preferível que o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 inclua a corda de fibra resistente ao calor 7 e o membro de conexão produzido de metal, e o membro de conexão seja fixado ao corpo de suporte 1 produzido de metal, tal como um invólucro, pela soldagem. Em um estado em que uma porção de extremidade ou ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 são acunhadas pelo membro de conexão produzido de um material que tem a capacidade de ser fixado ao corpo de suporte 1 pela soldagem, o membro de conexão é fixado ao corpo de suporte 1, dessa forma, afixando a corda de fibra resistente ao calor 7 ao corpo de suporte 1.

[0088] Por exemplo, conforme mostrado na Figura 4, em um caso em que o anel de metal 8 é usado como o membro de conexão produzido de metal, é preferível que uma porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 seja inserida em e fixada ao anel de metal 8. O anel de metal 8 tem um membro de metal que tem um formato de tubo oco com um orifício atravessante no mesmo. O anel de metal 8 tem uma estrutura que tem a capacidade de prender a porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 inserida no orifício atravessante do mesmo. O anel de metal 8 pode ser facilmente fixado ao corpo de suporte 1 por soldagem. Em um estado em que a porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 é circundada pelo anel de metal 8 (para uma chapa de metal dobrada), a corda de fibra resistente ao calor 7 e o anel de metal 8 são prensados por uma prensa, de modo que uma porção prensada 9 seja formada no anel de metal 8. Consequentemente, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem uma estrutura em que a porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 não é facilmente puxada a partir do membro de conexão, tal como o anel de metal 8, mesmo em um caso em que uma carga ou tensão térmica sejam exercidas no material de suporte de fibra resistente ao calor 5 no refratário monolítico 3 pode ser obtido.

[0089] Além disso, conforme mostrado na Figura 5, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem uma estrutura em que ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 que são flexionadas em um formato anular são inseridas e fixadas ao anel de metal 8 (ou uma chapa de metal dobrada) também pode ser usado. Conforme descrito acima, com o uso do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem a corda de fibra resistente ao calor anular 7, comparado a um caso em que o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem a corda de fibra resistente ao calor linear 7 mostrado na Figura 4 é usado, a área de contato entre o refratário monolítico 3 e a corda de fibra resistente ao calor 7 é aumentada. Como resultado, o atrito entre o refratário monolítico 3 e a corda de fibra resistente ao calor 7 é aumentado, e um efeito de aumentar a estabilidade de formato da corda de fibra resistente ao calor 7 é obtido. A estabilidade de formato indica um pequeno grau de deformação do formato original da corda de fibra resistente ao calor 7 durante a construção do refratário monolítico 3. Além disso, visto que o refratário monolítico 3 é apresentado sobrepondo a corda de fibra resistente ao calor anular 7, sendo que a corda de fibra resistente ao calor 7 pode receber a carga do refratário monolítico 3 com a sua superfície. Como resultado, uma força de sustentação maior pode ser obtida.

[0090] Mesmo na modalidade mostrada na Figura 5, conforme na modalidade mostrada na Figura 4, é preferível que a soldagem do membro de conexão produzido de metal ao corpo de suporte 1 produzido de metal, tal como um invólucro, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 ser fixado ao corpo de suporte 1. Por exemplo, é preferível que uma porção de extremidade do anel de metal 8 em que a porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 é pressionada para ser soldada e fixada a uma região no corpo de suporte 1, tal como um invólucro de fornalha ou cano, em que o refratário monolítico 3 é construído. Após o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 ser fixado ao corpo de suporte 1, conforme descrito acima, o refratário monolítico 3 pode ser construído da mesma maneira como o típico material de suporte de metal 2. Quando o método for usado, apenas a mesma operação de soldagem que a do material de suporte de metal 2 é realizada, e, dessa forma, a eficácia na operação para instalar os membros de suporte é a mesma.

[0091] Por outro lado, o membro de conexão do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 não é soldado ao corpo de suporte 1, e o membro de conexão pode ser fixado indiretamente ao corpo de suporte 1 pelo uso de um membro de fixação adicional. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 6, um parafuso 10 que tem filamentos é soldado ao corpo de suporte 1, tal como um invólucro, com antecedência, e o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que usa o anel de metal 8 dotado de um sulco interno que corresponde ao parafuso 10 pode ser rosqueado ao parafuso 10, de modo que os dois sejam fixados um ao outro.

[0092] Na modalidade demonstrada na Figura 5, na porção da corda de fibra resistente ao calor 7 conectada ao anel de metal 8, uma direção na qual a carga do refratário monolítico 3 é exercida na corda de fibra resistente ao calor 7 (a direção de eixo geométrico X) e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor 7 é puxada a partir do anel de metal 8 são iguais. Em outras palavras, o anel de metal 8 é fixado na superfície de suporte 1a de modo que o eixo geométrico central do anel de metal 8 seja paralelo à direção de eixo geométrico X.

[0093] Em contrapartida a isso, em uma modalidade mostrada na Figura 7, a direção na qual a carga do refratário monolítico 3 é exercida na corda de fibra resistente ao calor 7 (a direção de eixo geométrico X) e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor 7 é puxada a partir do anel de metal 8 (a direção de eixo geométrico y ou a direção de eixo geométrico Z) são diferentes uma da outra. Em outras palavras, o anel de metal 8 é fixado à superfície de suporte 1a de modo que o eixo geométrico central do anel de metal 8 é paralelo à direção perpendicular na direção de eixo geométrico X (a direção de eixo geométrico y ou a direção de eixo geométrico Z). Consequentemente, a corda de fibra resistente ao calor sete é dificilmente separada do anel de metal 8. Como resultado, pode ser realizado um aumento na vida útil do material de suporte de fibra resistente ao calor 5. Particularmente, conforme mostrado na Figura 7, em um caso em que a direção na qual a carga do refratário monolítico 3 é exercida na corda de fibra resistente ao calor 7 (a direção de eixo geométrico X) e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor 7 é puxada a partir do anel de metal 8 são perpendiculares uma a outra, a corda de fibra resistente ao calor 7 é dificilmente separada do anel de metal 8. Nesse caso, por exemplo, ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 são respectivamente inseridas nas aberturas fornecidas em ambos os lados esquerdo e direito do anel de metal 8. Consequentemente, em um estado em que ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 se sobrepõem uma à outra na porção central do anel de metal 8, a porção central do anel de metal 8 é presa de modo que corda de fibra resistente ao calor 7 seja fixada ao anel de metal 8.

[0094] Além disso, para a corda de fibra anular resistente ao calor 7 descrita acima, conforme mostrado na Figura 8, uma pluralidade de cordas de fibra resistente ao calor 7 que se ramifica a partir do anel de metal 8 no formato ramificado também pode ser usado. Como a área de contato entre a corda de fibra resistente ao calor 7 e o refratário monolítico 3 é aumentada, o atrito entre o refratário monolítico 3 e a corda de fibra resistente ao calor 7 é também aumentada. Portanto, usando-se o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem uma pluralidade de cordas de fibra resistente ao calor 7 que se ramifica a partir do anel de metal 8 no formato ramificado conforme mostrado na Figura 8, à força de sustentação do refratário monolítico 3 pode ser intensificada.

[0095] Além disso, conforme mostrado na Figura 9, em um caso em que o refratário monolítico 3 é dividido em uma pluralidade de camadas (por exemplo, três camadas) ao longo da direção de eixo geométrico X, a corda de fibra resistente ao calor 7 pode ter uma única porção anular para cada uma das camadas do refratário monolítico 3. Especificamente, a corda de fibra resistente ao calor 7 mostrada na Figura 9 tem uma primeira porção anular 7a para uma primeira camada 3a do refratário monolítico 3, uma segunda porção anular 7b para uma segunda camada 3b do refratário monolítico 3, e uma terceira porção anular 7c para uma terceira camada 3c do refratário monolítico 3.

[0096] Além disso, na Figura 9, o numeral de referência 7d denota um nó entre a primeira porção anular 7a e a segunda porção anular 7b. Além disso, o numeral de referência 7e denota um nó entre a segunda porção anular 7b e a terceira porção anular 7c.

[0097] Conforme descrito acima, usando-se a corda de fibra resistente ao calor 7 que tem uma porção anular de cada uma das camadas do refratário monolítico 3, mesmo que a terceira porção anular 7c seja cortada devido à deterioração ou similar, a força de sustentação do refratário monolítico 3 pode ser retida pela primeira porção anular 7a e pela a segunda porção anular 7b que são normais.

[0098] Na Figura 9, um caso em que a corda de fibra resistente ao calor 7 é conectada ao corpo de suporte 1 pelo anel de metal 8 (o membro de conexão) é mostrado. No entanto, conforme mostrado nas Figuras 1A e 1B, a corda de fibra resistente ao calor 7 também pode ser diretamente conectada a uma âncora como o pino 4 instalado no corpo de suporte 1 com antecedência.

[0099] O material de suporte de fibra resistente ao calor 5 de acordo com essa modalidade também pode ser usado junto com outro material de suporte de acordo com a técnica relacionada. Por exemplo, em um caso em que uma grande carga do refratário monolítico 3 é aplicada ao corpo de suporte como um teto, um material de suporte de metal que obtém uma força de sustentação relativamente alta, um apoio para tijolo, ou similar também pode ser usado junto com o material de suporte de fibra resistente ao calor 5.

[00100] O material de suporte de fibra resistente ao calor 5 de acordo com essa modalidade e a estrutura de refratário monolítico que usa o mesmo podem ser aplicados em pontos em que o material de suporte de metal de acordo com a técnica relacionada e a estrutura de refratário monolítico que usa o mesmo são aplicados em diversos tipos de fornalhas industriais e utensílios. Além disso, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 de acordo com essa modalidade pode ser aplicado para substituir a quantidade total ou uma porção de um material de suporte de metal em uma posição em que o material de suporte de metal é usado até esse momento. Particularmente, em um caso em que o corpo de suporte 1 ou o corpo de suporte é resfriado por um resfriamento de água ou resfriamento de ar, o calor do corpo da fornalha perdido é diminuído no material de suporte de fibra resistente ao calor 5 comparado ao material de suporte de metal, e assim o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 é eficaz.

[00101] Como um exemplo dos utensílios, uma plataforma de uma fornalha aquecida para rotação de uma peça de aço pode ser empregada. Uma plataforma é um utensílio para sustentar e transportar a peça de aço na fornalha aquecida. A plataforma inclui canos produzidos a partir de metal e tem uma estrutura na qual o interior dos canos é resfriado por água com o propósito de manter a resistência térmica e a periferia externa do mesmo é coberto com um material refratário isolante para suprimir a perda de resfriamento por água. Nesse momento, em que os canos de resfriamento de águas não são isolados, a transferência térmica a partir da fornalha aquecida para resfriar a água aumenta, e uma grande perda de calor ocorre como resultado.

[00102] Como mostrado na Figura 10, a estrutura de base da plataforma inclui uma porção de viga 11, e porções de coluna 12 que correspondem às colunas. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 11, com o objetivo de aplicar a estrutura de refratário monolítico de acordo com essa modalidade às porções de coluna 12, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 mostrado in Figura 7 pode ser soldado ao cano de resfriamento de água 13 como o corpo de suporte 1 do refratário monolítico 3 e o refratário monolítico 3 pode ser construído ao ser vertido na periferia do cano de resfriamento de água 13 de modo que cubra o material de suporte de fibra resistente ao calor 5.

EXEMPLOS

[00103] A seguir, materiais de suporte de fibra resistentes ao calor e estruturas de refratário monolítico, de acordo com os Exemplos da presente invenção, serão descritos em detalhes. A presente invenção não é limitada aos Exemplos a seguir.

[00104] A corda de fibra resistente ao calor 7, que tem um diâmetro de 5 mm, foi formada através do uso de fibras longas, que têm uma composição de 72% em massa de Al2O3 e 28% em massa de SiO2, como uma fibra inorgânica. A resistência à tração da corda de fibra resistente ao calor 7, à temperatura ambiente, foi de 50 MPa. A resistência à tração da corda de fibra resistente ao calor 7, após ser aquecida em forno a 1.200 °C por 5 horas, foi de 40 MPa.

EXEMPLO 1

[00105] Conforme mostrado na Figura 12, o nó 6 foi fornecido em uma porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 como uma porção de resistência para prevenir a separação da corda de fibra resistente ao calor 7. Além disso, uma porção anular foi fornecida na outra porção de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7, e uma porção de extremidade da mesma foi inserida no anel de metal 8 (que corresponde ao membro de conexão feito de metal) que foi feito de aço SUS e possuía uma altura de 20 mm e um diâmetro interno de 10 mm e foi pressionado a fim de pressionar a porção de corda, da corda de fibra resistente ao calor 7, e a porção de metal, do anel de metal 8, produzindo, desse modo, um material de suporte de fibra resistente ao calor 5. Nesse instante, a altura do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi ajustada para 140 mm. A porção anular da corda de fibra resistente ao calor 7 do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi enganchada e fixada a um pino em formato de L 4 instalado antecipadamente no envoltório de teto (que corresponde ao corpo de suporte 1) em uma fornalha de aquecimento. Em seguida, a sua periferia foi enclausurada por uma caixa de moldagem, e um material bruto semelhante à pasta aquosa, de um refratário monolítico 3, foi despejado na mesma, e, através dos processos de cura e secagem, um corpo construído, que tem uma espessura de 210 mm, foi obtido (Exemplo da invenção 1).

[00106] Após a operação da fornalha de aquecimento a uma temperatura de operação de 1.350 °C por seis meses, a condição do corpo construído do refratário monolítico 3 foi verificada. Foi confirmado que o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 poderia ser usado em uma máquina real da fornalha de aquecimento sem problemas, tais como rachaduras.

EXEMPLO 2

[00107] Ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 foram inseridas no anel de metal 8, que foi feito de aço SUS e possuía uma altura de 20 mm e um diâmetro interno de 10 mm, para formar uma porção anular e foram pressionadas afim de pressionarem a porção de corda e a porção de metal, produzindo, desse modo, um material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem a forma mostrada na Figura 5. Além disso, a corda de fibra resistente ao calor 7 foi impregnada com verniz a óleo como um enrijecedor e, em seguida, foi submetida a secagem e a cura para aumentar a resistência da corda de fibra resistente ao calor 7.

[00108] Conforme mostrado na Figura 13, os materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5 foram soldados ao envoltório de parede interna (que corresponde ao corpo de suporte 1), da parede lateral da fornalha de aquecimento, a uma temperatura de operação de 1.350 °C com um afastamento de 150 mm, verticalmente e horizontalmente, e o refratário monolítico 3 foi despejado e construído a fim de ter uma espessura de 210 mm (Exemplo da invenção 2).

[00109] Do mesmo modo, conforme mostrado na Figura 14, a mesma construção foi adotada através do uso do material de suporte de fibra resistente ao calor 5, que tem a forma mostrada na Figura 7. O material de suporte de fibra resistente ao calor 5, mostrado na Figura 14, teve uma configuração diferente da configuração do material de suporte de fibra resistente ao calor 5, mostrado na Figura 13, pelo fato de que a direção do anel de metal 8 foi modificada em 90°. No exemplo da Figura 14, uma direção na qual a carga do refratário monolítico 3 foi exercida na corda de fibra resistente ao calor 7, e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor 7 foi puxada a partir do anel de metal 8 são diferentes uma da outra (Exemplo da invenção 3).

[00110] Além disso, conforme mostrado na Figura 15, para comparação, a mesma construção foi adotada através do uso de um material de suporte de metal em formato de Y 14 (rebite em formato de Y) que foi feito de SUS304 e possuía um diâmetro de 5 mm, sob as mesmas condições (Exemplo comparativo 1).

[00111] Nesse instante, as alturas de todos os materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5, dos Exemplos da invenção 1 a 3, e do material de suporte de metal 14, do Exemplo comparativo 1, eram 140 mm.

[00112] Quando a temperatura de superfície posterior do envoltório da fornalha de aquecimento, durante uma operação, foi medida por um visualizador térmico, enquanto que a temperatura de superfície posterior do envoltório era de 130 °C, nos casos dos Exemplos da invenção 2 e 3 com o uso do material de suporte de fibra resistente ao calor 5, a temperatura de superfície posterior do envoltório era de 160 °C, nos casos do Exemplo comparativo 1 com o uso do material de suporte de metal 14. Portanto, houve uma diferença de temperatura de cerca de 30 °C entre a temperatura de superfície posterior do envoltório dos Exemplos da invenção 2 e 3 e a temperatura de superfície posterior do Exemplo comparativo 1, e pôde ser confirmado que, através do uso do material de suporte de fibra resistente ao calor 5, a perda de calor pôde ser reduzida em cerca de 30 por cento, em termos de calor dissipado do envoltório.

[00113] Quando cada uma das estruturas de refratário monolítico foi observada após a operação da fornalha de aquecimento, nos casos dos Exemplos da invenção 2 e 3, nos quais o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi usado, nenhuma rachadura na superfície de operação (a superfície do refratário monolítico 3) foi confirmada. No entanto, nos casos do Exemplo comparativo 1, no qual o material de suporte de metal 14 foi usado, ocorreu uma rachadura no refratário monolítico 3 que se originou de uma posição onde o material de suporte 14 foi instalado e se propagou em um formato transversal. Quando uma rachadura se propaga por meio de aquecimento e resfriamento repetidos, ocorre o descascamento e a separação do refratário monolítico 3. No entanto, pôde ser confirmado que, quando o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi usado, o tempo de vida do refratário monolítico 3 foi melhorado.

[00114] Além disso, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi recuperado após ter sido usado em uma máquina real por cerca de um ano, e a resistência da porção da corda de fibra resistente ao calor 7, que estava presa pelo anel de metal 8, foi medida em um teste de tensão. Como resultado, no Exemplo da invenção 2, a resistência foi reduzida em cerca de 20 por cento da utilização anterior, e, no Exemplo da invenção 3, a resistência raramente foi deteriorada. Portanto, na máquina real, a estabilidade a longo prazo do material de suporte de fibra resistente ao calor 5, que tem a estrutura mostrada na Figura 7 pôde ser confirmada. Portanto, o Exemplo da invenção 2 não possui problemas no uso prático. No entanto, o Exemplo da invenção 3 obtêm uma maior resistência.

EXEMPLO 3

[00115] Ambas as porções de extremidade da corda de fibra resistente ao calor 7 foram inseridas no anel de metal 8, que foi feito de aço SUS e possuía uma altura de 20 mm e um diâmetro interno de 10 mm, para formar uma porção anular e foram pressionadas afim de pressionarem a porção de corda e a porção de metal, produzindo, desse modo, um material de suporte de fibra resistente ao calor 5 que tem a forma mostrada na Figura 7. Além disso, a corda de fibra resistente ao calor 7 foi impregnada com verniz a óleo como um enrijecedor e, em seguida, foi submetida a secagem e a cura para aumentar a resistência da corda de fibra resistente ao calor 7.

[00116] Conforme mostrado na Figura 11, o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi aplicado ao cano de resfriamento de água 13 da coluna de plataforma da fornalha de aquecimento que tem uma temperatura de operação de 1.350 °C. Com relação à disposição dos materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5, oito materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5 foram dispostos na direção circunferencial do cano de resfriamento de água 13, e o intervalo entre os materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5, na direção da altura, foi ajustado para 150 mm. Nesse instante, as direções dos anéis de metal 8, das oito cordas de fibra resistentes ao calor 7 dispostas na direção circunferencial do cano de resfriamento de água 13, foram, alternativamente, ajustadas para um direção vertical e uma direção horizontal. Além disso, a porção de extremidade do material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi soldado e fixado à superfície circunferencial externa do cano de resfriamento de água 13. O refratário monolítico 3 foi despejado e construído através do ajuste da espessura do mesmo para 110 mm (Exemplo da invenção 4).

[00117] Além disso, para comparação, a mesma construção foi adotada através do uso do material de suporte de metal 14 (rebite em formato de Y) que foi feito de SUS304 sob as mesmas condições (Exemplo comparativo 2).

[00118] Nesse instante, as alturas dos dois materiais de suporte de fibra resistentes ao calor 5 do Exemplo da invenção 4 e do material de suporte de metal 14 do Exemplo comparativo 2 eram 80 mm.

[00119] O valor de aquecimento da água de resfriamento foi calculado com base na diferença de temperatura entre a entrada e a saída da água de resfriamento, no cano de resfriamento de água 13 na plataforma, durante a operação. No caso do Exemplo da invenção 4, no qual o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi usado, em comparação ao Exemplo comparativo 2, no qual o material de suporte de metal 14 foi usado, o valor de aquecimento da água de resfriamento foi reduzido e o consumo de unidade de combustível [Mcal/ton] foi reduzido em cerca de 1/2. Aqui, o consumo de unidade de combustível é um índice que representa a energia usada por 1 tonelada de peça de aço produzida, e um aumento no consumo de unidade de combustível significa um aumento no valor de aquecimento da água de resfriamento que atravessa o cano de resfriamento de água 13, isto é, um aumento na perda de energia.

[00120] Além disso, como no caso do Exemplo comparativo 1, no Exemplo comparativo 2, no qual o material de suporte de metal 14 foi usado, ocorreu uma rachadura no refratário monolítico 3 que se originou de uma posição onde o material de suporte 14 foi instalado. No entanto, no Exemplo da invenção 4, no qual o material de suporte de fibra resistente ao calor 5 foi usado, nenhuma rachadura na superfície de operação (a superfície do refratário monolítico 3) foi confirmada.

[00121] A partir dos resultados descritos acima, pôde ser confirmado que a aplicação da presente invenção contribui para uma redução no custo, economia de energia e um aumento no tempo de vida da estrutura refratária monolítica através da redução da energia de perda de calor.

[00122] Embora as modalidades exemplificadoras da presente invenção tenham sido descritas em detalhes com referência aos desenhos anexos, a presente invenção não se limita aos exemplos. É evidente que vários exemplos modificados e exemplos corrigidos podem ser criados por aqueles versados na técnica à qual a presente invenção pertence, sem que se afaste da concepção técnica das reivindicações anexas, e compreende-se que esses exemplos pertencem naturalmente ao escopo da presente invenção. BREVE DESCRIÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 1 CORPO DE SUPORTE 2 MATERIAL DE SUPORTE DE METAL 3 REFRATÁRIO MONOLÍTICO 4 PINO (ÂNCORA) 5 MATERIAL DE SUPORTE DE FIBRA RESISTENTE AO CALOR 6 NÓ 7 CORDA DE FIBRA RESISTENTE AO CALOR 8 ANEL DE METAL (MEMBRO DE CONEXÃO) 9 PORÇÃO PRENSADA 10 PARAFUSO 11 PORÇÃO DE VIGA 12 PORÇÃO DE COLUNA 13 CANO DE RESFRIAMENTO DE ÁGUA 14 MATERIAL DE SUPORTE DE METAL

Claims

1. Estrutura refratária monolítica que compreende: um refratário monolítico (3); um corpo de suporte (1) que sustenta o refratário monolítico (3); e um material de suporte de fibra resistente ao calor (5) que é embutido no refratário monolítico (3) em um estado conectado a uma superfície de suporte (1a) do corpo de suporte (1), em que o material de suporte de fibra resistente ao calor (5) inclui uma corda de fibra resistente ao calor (7), a qual é formada de uma fibra inorgânica e se estende ao longo de uma direção de eixo geométrico (X) perpendicular à superfície de suporte (1a), e uma razão (L1/L2) entre um comprimento na direção de eixo geométrico (X) (L1) da corda de fibra resistente ao calor (7), e um comprimento na direção de eixo geométrico (X) (L2) do refratário monolítico (3) é de 0,35 ou mais, e 0,95 ou menos, caracterizada pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) inclui uma ou duas ou mais porções anulares.

2. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) é formada de uma fibra inorgânica produzida a partir de um material que contém um tipo ou dois ou mais tipos de Al2O3, SiO2, Al2O3-SiO2 e Al2O3-SiO2-B2O3.

3. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) é endurecida por um enrijecedor.

4. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) é conectada ao corpo de suporte (1) através de uma âncora fornecida na superfície de suporte (1a).

5. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de suporte de fibra resistente ao calor (5) inclui ainda um membro de conexão (8) que conecta a corda de fibra resistente ao calor (7) ao corpo de suporte (1), e o membro de conexão (8) é fixado à superfície de suporte (1a) do corpo de suporte (1).

6. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o membro de conexão (8) é um anel de metal que tem um formato de tubo oco, a corda de fibra resistente ao calor (7) é inserida no anel de metal e fixada ao mesmo, e uma direção na qual uma carga do refratário monolítico (3) é exercida na corda de fibra resistente ao calor (7), e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor (7) é puxada a partir do anel de metal são iguais.

7. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o membro de conexão (8) é um anel de metal que tem um formato de tubo oco, a corda de fibra resistente ao calor (7) é inserida no anel de metal e fixada ao mesmo, e uma direção na qual uma carga do refratário monolítico (3) é exercida na corda de fibra resistente ao calor (7) e uma direção na qual a corda de fibra resistente ao calor (7) é puxada a partir do anel de metal são diferentes uma da outra.

8. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) inclui um ou dois ou mais nós.

9. Estrutura refratária monolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o refratário monolítico (3) é dividido em uma pluralidade de camadas ao longo da direção de eixo geométrico (X), e a corda de fibra resistente ao calor (7) tem uma única porção anular para cada uma das camadas do refratário monolítico (3).

10. Material de suporte de fibra resistente ao calor (5) que é embutido em um refratário monolítico (3) e é conectado a um corpo de suporte (1) que sustenta o refratário monolítico (3) que compreende: uma corda de fibra resistente ao calor (7) que é formada de uma fibra inorgânica; e um membro de conexão (8) que conecta a corda de fibra resistente ao calor (7) ao corpo de suporte (1), em que o membro de conexão (8) é um anel de metal que é fixado ao corpo de suporte (1), e a corda de fibra resistente ao calor (7) é inserida no anel de metal e fixada ao mesmo, e caracterizado pelo fato de que a corda de fibra resistente ao calor (7) inclui uma ou duas ou mais porções anulares.