CN104956172A - 不定形耐火物构造体 - Google Patents

Abstract

一种不定形耐火物构造体，其具备：不定形耐火物；支撑体，对所述不定形耐火物进行支撑；以及耐热纤维制支撑材，在与设置于所述支撑体的支撑面连接的状态下，埋设于所述不定形耐火物的内部。所述耐热纤维制支撑材具有由无机质纤维形成且沿着与所述支撑面正交的X轴方向延伸的耐热纤维绳，所述耐热纤维绳的所述X轴方向的长度(L1)与所述不定形耐火物的所述X轴方向的长度(L2)之比(L1/L2)为0.35以上0.95以下。

Description

不定形耐火物构造体

技术领域

本发明涉及一种不定形耐火物构造体。

本申请基于2013年1月29日在日本申请的特愿2013－014504号并主张其优先权，将其内容援用于本申请中。

背景技术

在炼铁厂等中，对于在高温下使用的各种工业炉、设备，根据使用环境和所需要的功能，施工有耐火砖、不定形耐火物、陶瓷纤维等各种耐火物。近年来，在这些耐火物中，由于施工、形状的自由度、品质的高性能化，不定形耐火物(可铸耐火材料、塑料等)的使用率增大。

在不定形耐火物的内部，通常埋设有被称为锚固件(anchor)或者钉柱(stud)的被加工成L形、V形、Y形等的金属制支撑材。该金属制支撑材的端部固定于不定形耐火物的支撑体即铁皮、管。该金属制支撑材发挥下述作用：防止不定形耐火物从铁皮、管等支撑体上剥离或者脱落，或者抑制在不定形耐火物上产生的裂纹的伸展。

具体地说，如图16所示那样，以往的不定形耐火物构造体具备：支撑体1；通过焊接等相对于该支撑体1固定的金属制的钉柱、锚固件等金属制支撑材2；以及不定形耐火物3。

对支撑体1进行覆盖的不定形耐火物3具有单层构造或者多层构造。除了不定形耐火物3以外，还有时同时采用陶瓷纤维、绝热板、绝热片等定形耐火物。支撑体1是将金属制、陶瓷制的部件组合而得到的构造物，为炉壳、管、梁、柱等。例如，作为炼钢工序所使用的支撑体1，能够列举加热炉的炉壳、滑道的水冷管、二次精炼的浸渍管、或者气体吹入用的喷枪等。

在金属制支撑材2通过焊接等以一定间隔固定于支撑体1之后，向设置在支撑体1周围的任意形状的模框流入膏状的不定形耐火物的原料。然后，经由养护以及干燥等精加工工序，得到图16所示那样的不定形耐火物构造体。

在上述那样的一般的不定形耐火物构造体中，在暴露于高温的不定形耐火物的运转面附近存在金属制支撑材。金属制支撑材的热膨胀系数大于不定形耐火物。因此，由于金属制支撑材与不定形耐火物之间的热膨胀差的原因，不定形耐火物上会产生裂纹。此外，经由热传导率较高的金属制支撑材，热向炉壳铁皮、水冷管等散出，产生较大的热损失。此外，在金属制支撑材在氧化气氛下长期使用的情况下，金属制支撑材的强度由于因氧化而降低。作为其结果，不定形耐火物的保持力降低，特别是还存在不定形耐火物从金属制支撑材的前端剥离这种问题。

在工业炉的不定形耐火物的施工中，根据炉的大小、构造的不同而存在不同，要使用数千至数万甚至数十万个金属制支撑材。在高温下运转后的不定形耐火物中，较多地存在从设置有金属制支撑材的位置起产生的裂纹。由于这些裂纹伸展、并分别相连，因而不定形耐火物剥离以及脱落的可能性变高。因此，裂纹的产生量是决定不定形耐火物构造体的寿命的重要因素之一。

以往，作为上述问题的对策，一般采用的方法为：为了确保金属制支撑材的膨胀量，在金属制支撑材的表面上形成了树脂皮膜、或者卷绕了聚氯乙烯带之后，将金属制支撑材埋设于不定形耐火物中。根据该方法，由于升温而使上述树脂皮膜或聚氯乙烯带烧尽，由此在埋设于不定形体耐火物的金属制支撑材的周围形成空间(即膨胀量)。

然而，对于这样的在金属制支撑材的表面上形成树脂皮膜、或卷绕聚氯乙烯带的对策，不但花费时间劳力以及成本，而且难以充分抑制裂纹的产生。

因此，以往提出了代替金属制支撑材而将由无机质纤维形成的耐热纤维绳用作支撑材的技术(参照下述专利文献1～3)。在专利文献1以及2中公开了一种通过由陶瓷纤维形成的耐热陶瓷绳对不定形耐火物进行支撑的技术。此外，在专利文献3中公开了一种将由玻璃棉、岩棉、矿渣棉、石棉、陶瓷纤维、氧化铝纤维或碳纤维等无机质纤维形成的绳(支撑绳索)用作支撑材的技术。

无机质纤维与不定形耐火物同样由无机质材料形成，热膨胀系数较低并且弹性模量也较低。因此，在将耐热纤维绳作为支撑材而埋设在不定形耐火物的内部的情况下，不定形耐火物与耐热纤维绳之间的热膨胀差较小，因此在不定形耐火物上难以产生裂纹。

一般金属制支撑材所使用的SUS钢、耐热铸钢的热传导率为15～50W/mK左右，例如氧化铝纤维的热传导率为0.1～0.2W/mK左右。因此，热难以经由耐热纤维绳向炉壳铁皮、水冷管等传递，能够降低热损失。

此外，例如陶瓷纤维主要由Al₂O₃、SiO₂这种氧化物构成。因此，即使将由陶瓷纤维形成的耐热纤维绳在高温氧化气氛下长期使用，也与金属制支撑材不同，不会产生由氧化导致的劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09－143535号公报

专利文献2：日本特开2005－42967号公报

专利文献3：日本实开平07－32493号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，通过代替金属制支撑材而将由无机质纤维形成的耐热纤维绳用作支撑材，能够解决由于使用金属制支撑材而产生的绝大多数的问题。然而，根据本申请发明人的验证的结果，判明了：依存于不定形耐火物内部的耐热纤维绳的状态，不定形耐火物的支撑力(将不定形耐火物固定于支撑体的力)变动。

即，由于不定形耐火物内部的耐热纤维绳的状态的不同，不能够充分得到不定形耐火物的支撑力，有不定形耐火物从支撑体脱落的可能性。然而，在上述现有技术中，并不是着眼于不定形耐火物的支撑力而提出不定形耐火物内部的最佳的耐热纤维绳的状态。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，解决由于将由无机质纤维形成的耐热纤维绳作为用于对不定形耐火物进行支撑的支撑材使用而产生的问题(不定形耐火物的支撑力降低)。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题而实现相关目的，采用以下那样的手段。

(1)本发明的一个方案的不定形耐火物构造体具备：不定形耐火物；支撑体，对上述不定形耐火物进行支撑；以及耐热纤维制支撑材，在与设置于上述支撑体的支撑面连接的状态下，埋设于上述不定形耐火物的内部，上述耐热纤维制支撑材具有由无机质纤维形成且沿着与上述支撑面正交的X轴方向延伸的耐热纤维绳，上述耐热纤维绳的上述X轴方向的长度L1与上述不定形耐火物的上述X轴方向的长度L2之比L1/L2为0.35以上0.95以下。

在此，“沿着X轴方向延伸”这一记载包含下述含义：耐热纤维绳不仅以与X轴方向平行的方式延伸，只要满足L1/L2为0.35以上0.95以下这一条件，则也容许耐热纤维绳在从X轴方向倾斜规定角度的状态下延伸。

(2)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，上述耐热纤维绳也可以通过由Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃－SiO₂、Al₂O₃－SiO₂－B₂O₃中的1种或者2种以上的材质构成的无机质纤维来形成。

(3)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，上述耐热纤维绳也可以通过固化剂来固化。

(4)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，上述耐热纤维绳也可以经由设置于上述支撑面的锚固件与上述支撑体连接。

(5)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，也可以为：上述耐热纤维制支撑材还具有将上述耐热纤维绳与上述支撑体连接的连接部件，上述连接部件固定于上述支撑体的上述支撑面。

(6)在上述(5)记载的不定形耐火物构造体中，也可以为：上述连接部件为中空筒状的金属环，上述耐热纤维绳插入及固定在上述金属环的内部，上述不定形耐火物的负载对上述耐热纤维绳进行作用的方向与上述耐热纤维绳从上述金属环中拉拔的方向为相同方向。

(7)在上述(5)记载的不定形耐火物构造体中，也可以为：上述连接部件为中空筒状的金属环，上述耐热纤维绳插入及固定在上述金属环的内部，上述不定形耐火物的负载对上述耐热纤维绳进行作用的方向与上述耐热纤维绳从上述金属环中拉拔的方向为不同方向。

(8)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，上述耐热纤维绳也可以具有1个或者2个以上的环状部。

(9)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，上述耐热纤维绳也可以具有1个或者2个以上的扭结。

(10)在上述(1)记载的不定形耐火物构造体中，也可以为：上述不定形耐火物沿着上述X轴方向被分割为多个层，上述耐热纤维绳相对于上述不定形耐火物的各层分别具有各一个环状部。

发明的效果

在上述方案中，耐热纤维绳的X轴方向(与支撑体的支撑面正交的方向，换言之为不定形耐火物的负载进行作用的方向)的长度L1与不定形耐火物的X轴方向的长度L2之比L1/L2为0.35以上0.95以下。

通过以满足上述那样的条件的方式对不定形耐火物内部的耐热纤维绳的状态进行保持，由此能够得到需要的不定形耐火物的支撑力，作为其结果，能够防止不定形耐火物从支撑体脱落。

附图说明

图1A是本发明的一个实施方式的不定形耐火物构造体的平面图。

图1B是本发明的一个实施方式的不定形耐火物构造体的侧视图。

图2A是表示耐热纤维绳的X轴方向的长度L1与不定形耐火物的X轴方向的长度L2之比L1/L2为0.35以上0.95以下的情况的图。

图2B是表示耐热纤维绳的X轴方向的长度L1与不定形耐火物的X轴方向的长度L2之比L1/L2小于0.35的情况的图。

图3是表示耐热纤维制支撑材的扭结部的图。

图4是表示由耐热纤维绳和金属环构成的耐热纤维制支撑材的图。

图5是表示由耐热纤维绳和金属环构成的耐热纤维制支撑材的图。

图6是表示由耐热纤维绳和金属环构成的耐热纤维制支撑材的图。

图7是表示由耐热纤维绳和金属环构成的耐热纤维制支撑材的图。

图8是表示具有从金属环以枝状分支的多个耐热纤维绳的耐热纤维制支撑材的图。

图9是表示不定形耐火物被分割为多个层的情况下的耐热纤维制支撑材的图。

图10是表示滑道的图。

图11是表示滑道柱(skid post)的构造的图。

图12是表示使用了耐热纤维制支撑材的不定形耐火物构造体的图。

图13是表示使用了耐热纤维制支撑材的不定形耐火物构造体的图。

图14是表示使用了耐热纤维制支撑材的不定形耐火物构造体的图。

图15是表示使用了金属制支撑材的不定形耐火物构造体的图。

图16是表示以往的使用了金属制支撑材的不定形耐火物构造体的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1A是本实施方式的不定形耐火物构造体的平面图。图1B是本实施方式的不定形耐火物构造体的侧视图。如这些图1A以及图1B所示那样，本实施方式的不定形耐火物构造体具备支撑体1、不定形耐火物3、销4以及耐热纤维制支撑材5。

支撑体1是对不定形耐火物3进行支撑的构造物，其是将金属制、陶瓷制的部件组合而得到的。这些支撑体1以及不定形耐火物3与图16所示的以往的不定形耐火物构造体相同。因此，为了便于说明，对于本实施方式中的支撑体1以及不定形耐火物3，也使用与图16相同的符号。

在该支撑体1的表面上设置有平面状的支撑面1a。以下，如图1A以及图1B所示那样，将与支撑面1a正交的方向定义为X轴方向。此外，在与支撑面1a正交的平面内，将与X轴方向正交的方向定义为Y轴方向。并且，将与XY平面(与支撑面1a正交的平面)正交的方向定义为Z轴方向。

在该支撑面1a上设置有L字形状的销4。该销4发挥作为将支撑体1与耐热纤维制支撑材5连接的锚固件的作用。

耐热纤维制支撑材5在与设置于支撑体1的支撑面1a连接的状态下埋设于不定形耐火物3的内部。该耐热纤维制支撑材5具有由无机质纤维形成且沿着与支撑面1a正交的方向(图中的X轴方向)延伸的耐热纤维绳7。该耐热纤维绳7经由设置于支撑面1a的销4与支撑体1连接。此外，销4构成支撑体1的一部分，不是耐热纤维制支撑材5的构成要素。

在图1A以及图1B中，图示了耐热纤维绳7具有环状部(耐热纤维绳7的形状为环形状)的情况，但如后述那样，耐热纤维绳7的形状不限于环形状。此外，除了如上述那样，将环形状的耐热纤维绳7挂在销4上的方法以外，也可以利用支撑体1的顶棚等的梁来对耐热纤维绳7进行紧固等的方法，将耐热纤维绳7固定于支撑体1。

耐热纤维绳7例如优选通过由Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃－SiO₂、Al₂O₃－SiO₂－B₂O₃中的1种或者2种以上的材质构成的无机质纤维来形成。由这样的材质的无机质纤维形成的耐热纤维绳7具有能够耐受在以往的金属制支撑材中产生热损失的增加、强度的降低那样的例如600℃以上、甚至1000℃以上的高温的耐热性以及强度。

特别是，由Al₂O₃－SiO₂构成的无机质纤维的耐高温性以及性能价格比等优良。在由Al₂O₃－SiO₂构成的无机质纤维中，Al₂O₃为72质量％、SiO₂为28质量％的无机质纤维比较容易得到，性能价格比优良。此外，Al₂O₃为90质量％、SiO₂为10质量％的无机质纤维的耐热性更优良。

通过将多根无机质纤维集中捻转而得到纱线。并且，通过将多根纱线集束而加工为绳状，由此得到本实施方式的耐热纤维制支撑材5的主要部分即耐热纤维绳7。

此外，通过使用上述那样的Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃－SiO₂、Al₂O₃－SiO₂－B₂O₃中的2种以上的无机质纤维，例如能够得到芯和外层的材质不同的具有多层构造的耐热纤维绳7。

此外，在不定形耐火物构造体在低温下使用的情况下，例如也可以使用通过由碳构成的无机质纤维(碳纤维)、由Al₂O₃－SiO₂－CaO、CaO－SiO₂等构成的无机质纤维来形成的耐热纤维绳7。

耐热纤维绳7具有使用上述无机质纤维进行编绳的绳状的形态。作为编绳的种类，能够列举8编织(交错绳)、16编织(编织绳)、实心编织(实心绳)等，但不特别限定于该种类。虽然能够使用套筒等中空形状的绳，但优选绳内的空间尽量少的绳。

耐热纤维绳7为了确保作为不定形耐火物3的支撑材的强度，例如优选由具有100m以上的纤维长度的长纤维来形成耐热纤维绳7。即使在使用短纤维的情况下，也能够编绳为绳形状，但纤维仅通过缠绕在一起容易被拉拔，不能够起到作为支撑材的功能。在使用长纤维的情况下，作为支撑材所需要的抗拉强度能够通过使绳径变化来进行调整。此外，长纤维是指具有米级以上(通常为千米级以上的情况较多)的纤维长度的纤维，与纤维长度为1～50mm左右的短纤维相区别。

如图2A所示那样，在本实施方式的不定形耐火物构造体中，以耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1与不定形耐火物3的X轴方向的长度L2之比L1/L2成为0.35以上0.95以下的方式，保持不定形耐火物3的内部的耐热纤维绳7的状态。

如上所述，本申请发明人进行的验证的结果判明了：依存于不定形耐火物3的内部的耐热纤维绳7的状态，不定形耐火物3的支撑力(将不定形耐火物固定于支撑体的力)变动。

在耐热纤维绳7(耐热纤维制支撑材5)被固定于支撑体1之后，向设置在支撑体1周围的任意形状的模框流入膏状的不定形耐火物3的原料。然后，经由养护以及干燥等的精加工工序，得到本实施方式的不定形耐火物构造体。

在此，如图2B所示那样，在向模框流入不定形耐火物3的原料之前，耐热纤维绳7由于自重而朝向Z轴方向的下方(垂直向下的方向)垂下。如此，当在耐热纤维绳7垂下的状态下，向模框流入不定形耐火物3的原料时，在不定形耐火物3的内部耐热纤维绳7以垂下的状态被固定。

本申请发明人对耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1与不定形耐火物3的X轴方向的长度L2之比L1/L2对不定形耐火物3的支撑力产生的影响进行了验证。作为其结果，发现了：如图2B所示那样，由于在不定形耐火物3的内部耐热纤维绳7以垂下的状态被固定的原因，在耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1与不定形耐火物3的X轴方向的长度L2之比L1/L2小于0.35的情况下，不定形耐火物3的支撑力大幅降低。

作为其理由，能够列举以下内容。即，在将本实施方式的不定形耐火物构造体在实机中使用的情况下，X轴方向(与支撑面1a正交的方向)成为不定形耐火物3的负载进行作用的方向。不定形耐火物3的支撑力是与上述负载对抗的力，因此可以认为，当耐热纤维绳7垂下而耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1减少时，与负载对抗的支撑力(即，在X轴方向上与负载为相反方向的力)变小。

在耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1与不定形耐火物3的X轴方向的长度L2之比L1/L2小于0.35的情况下，在不定形耐火物3中未被耐热纤维绳7支撑的部分成为不定形耐火物3的X轴方向的长度L2的2/3左右，因此这样的未被耐热纤维绳7支撑的部分存在容易从支撑体1脱落的可能性。

此外，在耐热纤维绳7的X轴方向的长度L1与不定形耐火物3的X轴方向的长度L2之比L1/L2大于0.95的情况下，耐热纤维绳7的前端(相对于支撑体1为相反一侧的端部)过于接近不定形耐火物3的运转表面(相对于支撑体1为相反一侧的面)，因此耐热纤维绳7的耐热性有可能产生问题。

此外，还确认到：只要满足上述条件(L1/L2为0.35以上0.95以下)，则即使耐热纤维绳7相对于X轴方向而向Z轴方向的下方(垂直下方)倾斜，如果耐热纤维绳7与X轴方向之间的角度为45°以下，则在实用上也没有问题。

因此，通过以满足上述那样的条件(L1/L2为0.35以上0.95以下)的方式，对不定形耐火物3的内部的耐热纤维绳7的状态进行保持，由此能够得到所需要的不定形耐火物3的支撑力，作为其结果，能够防止不定形耐火物3从支撑体1脱落。

为了以满足上述那样的条件(L1/L2为0.35以上0.95以下)的方式，对不定形耐火物3的内部的耐热纤维绳7的状态进行保持，优选使用通过固化剂等预先被固化了的耐热纤维绳7。由此，能够在向模框流入不定形耐火物3的原料之前，防止耐热纤维绳7由于自重而垂下。

如此，在本实施方式的不定形耐火物构造体的施工时，优选耐热纤维绳7预先通过固化剂固化、且在常温下体现耐热纤维绳7的强度的状态。该强度是指，在施工时耐热纤维绳7能够耐受由于自重而垂下、弯曲、折弯这种变形的强度。作为固化剂，能够列举在升温过程中挥发的市售品的油性清漆等树脂。也可以使用模框等将耐热纤维绳7固定、并使用固化剂使耐热纤维绳7固化，由此将耐热纤维绳7成型为任意的形状。

此外，也可以将能够在高温区域碳化而维持强度那样的酚醛树脂、煤焦油沥青、在高温区域形成玻璃质的网格的磷酸、磷酸盐、硅酸盐、硅溶胶、氧化铝溶胶等用作固化剂。

对于耐热纤维绳7，在其构造上在内部具有较多的空间，能够含有较多的水分。作为决定不定形耐火物3的品质精度的要素之一，能够列举出添加水分量，但在使用耐热纤维绳7的情况下，由于上述理由，水分被耐热纤维绳7吸收，不定形耐火物3的流动性消失。固化剂的使用具有对耐热纤维绳7内部的空间进行填埋的效果，因此还能够得到防止不定形耐火物3的水分被耐热纤维绳7吸收这一效果。因此，通过使用被固化剂固化后的耐热纤维绳7，还能够提高不定形耐火物3的品质。

此外，在上述现有技术文献(专利文献1～3)中并没有公开如下内容：为了得到需要的支撑力，以满足上述那样的条件的方式，对不定形耐火物3的内部的耐热纤维绳7的状态进行保持、以及用于保持该状态的手段(在通过固化剂等使耐热纤维绳7固化的状态下埋设于不定形耐火物3)。因此，本领域技术人员基于上述现有技术文献难以想到本申请发明。

耐热纤维制支撑材5可以仅具有耐热纤维绳7(参照图1A以及图1B)，或者也可以具有耐热纤维绳7和连接部件(参照图4～图5)。连接部件具有将耐热纤维绳7与支撑体1连接的功能，后述的金属环8等相当于连接部件。

此外，如图1A以及1B所示那样，将通过使耐热纤维绳7的两端连接而得到的环状的耐热纤维绳7埋设到不定形耐火物3内，由此与埋设直线状的耐热纤维绳的情况相比，不定形耐火物3的支撑力变大。此外，在耐热纤维绳7上设置环状部的情况下，如图1A以及1B所示那样，可以使耐热纤维绳7的整体为环状，也可以如后述的图5～图7那样，使耐热纤维绳7的至少一部分为环状。该耐热纤维绳7的环状部的设置数量可以为1个或者2个以上的任意数量。例如，如果环状部的设置数量为2个，则耐热纤维绳7成为8字形。

此外，也可以如图3所示那样，在耐热纤维绳7的任意位置设置扭结6。该扭结6成为阻力部，能够使不定形耐火物3的支撑力进一步变大。扭结6的数量不特别限定，对于一个耐热纤维绳7可以设置1个或者2个以上的扭结6。

特别是在顶棚壁使用耐热纤维制支撑材5的情况下，对于耐热纤维制支撑材5(即耐热纤维绳7)常时作用不定形耐火物3的负载。在耐热纤维绳7的形状为直线状的情况下，通过耐热纤维绳7与不定形耐火物3之间的摩擦阻力而对不定形耐火物3的负载进行支承。因此，在该情况下，在耐热纤维绳7与不定形耐火物3之间容易产生剥离。另一方面，通过在耐热纤维绳7上设置扭结6，由此耐热纤维绳7能够通过扭结6来承受负载。作为其结果，不定形耐火物3的支撑力增大，因此能够防止不定形耐火物3从支撑体1剥离。

在将本实施方式的不定形耐火物构造体应用于各种工业炉、设备的情况下，将耐热纤维制支撑材5固定于铁皮、水冷管等由金属形成的支撑体1的情况较多。当考虑到施工性、相对于铁皮的粘接强度时，优选的是：耐热纤维制支撑材5由耐热纤维绳7和金属制的连接部件构成，连接部件利用焊接而固定于铁皮等金属制的支撑体1。如此，在通过相对于支撑体1能够利用焊接来固定的材质的连接部件来夹着耐热纤维绳7的一端部或者两端部的状态下，将连接部件固定于支撑体1，由此能够将耐热纤维绳7安装于支撑体1。

例如，如图4所示那样，在作为金属制的连接部件而使用金属环8的情况下，优选耐热纤维绳7的一端部插入及固定在金属环8的内部。金属环8是在内部具有贯通孔的中空筒状的金属部件。金属环8具有能够将插入在其贯通孔中的耐热纤维绳7的端部紧固的构造。该金属环8能够通过焊接相对于支撑体1容易地固定。在由金属环8(或者也可以是折弯的金属板)将耐热纤维绳7的端部包围的状态下，通过冲压使耐热纤维绳7和金属环8压合，由此在金属环8上形成压合部9。由此，能够得到即使在不定形耐火物3内对于耐热纤维制支撑材5作用负载、热应力的情况下，耐热纤维绳7的端部也不容易从金属环8等连接部件拉拔的构造的耐热纤维制支撑材5。

此外，也可以如图5所示那样使用具有弯曲为环形状的耐热纤维绳7的两端部插入及固定于金属环8(或者折弯的金属板)的构造的耐热纤维制支撑材5。如此，通过使用具有环形状的耐热纤维绳7的耐热纤维制支撑材5，由此与使用图4所示的具有直线状的耐热纤维绳7的耐热纤维制支撑材5的情况相比较，不定形耐火物3与耐热纤维绳7的接触面积增加。作为其结果，能够得到不定形耐火物3与耐热纤维绳7的摩擦力也增加、并且耐热纤维绳7的形状稳定性也增加的这一效果。形状稳定性是指，在不定形耐火物3的施工时，耐热纤维绳7从原来的形状的变形较少。此外，不定形耐火物3跨越环状的耐热纤维绳7而存在，因此耐热纤维绳7能够通过面来承受不定形耐火物3的负载。作为其结果，能够得到更大的支撑力。

图5所示的实施方式也与图4所示的实施方式同样，优选将金属制的连接部件焊接于铁皮等金属制的支撑体1，将耐热纤维制支撑材5固定于支撑体1。例如，优选相对于炉壳铁皮、管等支撑体1上的对不定形耐火物3进行施工的部位，对上述耐热纤维绳7的端部所压合的金属环8的端部进行焊接而固定。在如此将耐热纤维制支撑材5固定于支撑体1之后，能够与通常的金属制支撑材2同样地对不定形耐火物3进行施工。如果使用该方法，则仅进行与金属制支撑材2同样的焊接操作，因此支撑部件的设置操作效率相同。

此外，也可以不直接将耐热纤维制支撑材5的连接部件焊接于支撑体1，而是使用另外的固定部件来将连接部件间接地固定于支撑体1。例如，也可以如图6所示那样，预先将具有螺纹牙的螺栓10焊接于铁皮等支撑体1，并使使用了具备与螺栓10对应的内槽的金属环8的耐热纤维制支撑材5与螺栓10螺合，由此将两者固定。

此外，在图5所示的实施方式中，在耐热纤维绳7的与金属环8连接的连接部，不定形耐火物3的负载对耐热纤维绳7进行作用的方向(X轴方向)与耐热纤维绳7从金属环8中拉拔的方向为相同方向。换言之，以金属环8的中心轴与X轴方向平行的方式，将金属环8固定于支撑面1a。

与此相对，在图7所示的实施方式中，不定形耐火物3的负载对耐热纤维绳7进行作用的方向(X轴方向)与耐热纤维绳7从金属环8中拉拔的方向(Y轴方向或Z轴方向)不同。换言之，以金属环8的中心轴与正交于X轴方向的方向(Y轴方向或Z轴方向)平行的方式，将金属环8固定于支撑面1a。由此，耐热纤维绳7难以从金属环8中脱出，作为其结果，能够实现耐热纤维制支撑材5的高耐用化。特别是，如图7所示那样，在不定形耐火物3的负载对耐热纤维绳7进行作用的方向、与耐热纤维绳7从金属环8中拉拔的方向相互正交的情况下，耐热纤维绳7更难以从金属环8脱出。在该情况下，例如，耐热纤维绳7的两端部分别插入于形成在金属环8的左右两侧的开口部。然后，在耐热纤维绳7的两端部在金属环8的中心部重叠的状态下，金属环8的中心部被紧固，由此耐热纤维绳7被固定于金属环8。

此外，除了上述环状的耐热纤维绳7以外，如图8所示那样，也可以使用从金属环8以枝状分支的多根耐热纤维绳7。耐热纤维绳7与不定形耐火物3的接触面积越大，则不定耐火物3与耐热纤维绳7的摩擦力越增加。因此，通过使用具有如图8所示那样从金属环8以枝状分支的多根耐热纤维绳7的耐热纤维制支撑材5，能够提高不定形耐火物3的支撑力。

此外，在如图9所示那样，不定形耐火物3沿着X轴方向被分割为多层(例如3层)的情况下，耐热纤维绳7也可以相对于不定形耐火物3的各层分别各具有一个环状部。具体地说，图9所示的耐热纤维绳7中，相对于不定形耐火物3的第一层3a具有第一环状部7a，相对于不定形耐火物3的第二层3b具有第二环状部7b，相对于不定形耐火物3的第三层3c具有第三环状部7c。

此外，在图9中，符号7d表示第一环状部7a与第二环状部7b之间的扭结。此外，符号7e表示第二环状部7b与第三环状部7c之间的扭结。

如上述那样，通过使用相对于不定形耐火物3的各层分别具有各一个环状部的耐热纤维绳7，由此即使假设第三环状部7c因劣化等而被切断，通过其他正常的第一环状部7a以及第二环状部7b也能够保持不定形耐火物3的支撑力。

此外，在图9中，图示通过金属环8(连接部件)而使耐热纤维绳7与支撑体1连接的情况，但也可以与图1A以及图1B同样，将耐热纤维绳7与预先设置于支撑体1的销4等锚固件直接连接。

此外，本实施方式的耐热纤维制支撑材5也可以同时采用其他以往的支撑材。例如，在对顶棚等的支撑体施加较大的不定形耐火物3的负载的情况下，也可以同时采用能够得到比较高的支撑力的金属制支撑材或吊挂砖等以及耐热纤维制支撑材5。

对于本实施方式的耐热纤维制支撑材5以及使用了耐热纤维制支撑材5的不定形耐火物构造体，在各工业炉、设备中，能够应用在对以往的金属制支撑材以及使用了其的不定形耐火物构造体进行应用的部位。此外，本实施方式的耐热纤维制支撑材5能够在以往使用了金属制支撑材的位置，对其进行置换(全部量或者一部分)而应用。特别是，在通过水冷或者空冷来进行支撑体1或支撑体的冷却的情况下，耐热纤维制支撑材5与金属制支撑材相比能够降低来自炉体的损失热，因此是有效果的。

作为这种设备的例子，能够列举钢坯的压延用加热炉的滑道。滑道是用于在加热炉内对钢坯进行支撑和搬运的设备。滑道由金属制的管构成，以保持热强度的目的而将管内部水冷，为了抑制水冷损失而成为以耐火绝热材将外周覆盖的构造。此时，当不进行水冷管的绝热时，从加热炉向冷却水的排热变大，会产生巨大的热损失。

如图10所示，滑道的基本构造由与梁相当的梁部11和与柱相当的柱部12构成。例如，为了在柱部12应用本实施方式的不定形耐火物构造体，如图11所示那样，在不定形耐火物3的支撑体1即水冷管13上，焊接图7所示那样的耐热纤维制支撑材5，以包围该耐热纤维制支撑材5的方式进行向水冷管13的周围流入不定形耐火物3的施工即可。

实施例

以下，对本发明的实施例的耐热纤维制支撑材以及不定形耐火物构造体进行详细说明。此外，本发明不限于以下的实施例。

将具有Al₂O₃为72质量％、SiO₂为28质量％的组成的长纤维用作无机质纤维，形成直径5mm的耐热纤维绳7。耐热纤维绳7在常温下的抗拉强度为50MPa。在1200℃下烧成5小时后的耐热纤维绳7的抗拉强度为40MPa。

(实施例1)

如图12所示那样，作为用于防止耐热纤维绳7脱出的阻力部，在耐热纤维绳7的一端部设置了扭结6。此外，在耐热纤维绳7的另一个端部设置了环状部，将该端部插入由SUS钢构成的高度20mm、内径10mm的金属环8(与金属制的连接部件相当)并进行冲压，由此使耐热纤维绳7的绳部与金属环8的金属部压合，从而制造了耐热纤维制支撑材5。此时，耐热纤维制支撑材5的高度为140mm。将耐热纤维制支撑材5的耐热纤维绳7的环状部挂到预先设置在加热炉的顶棚铁皮(与支撑体1相当)的L字型的销4上而固定。然后，用模框包围周围之后，流入膏状的不定形耐火物3的原料，经由养护以及干燥工序，得到厚度210mm的施工体(本发明例1)。

当在作业温度1350℃下使上述加热炉运转半年之后，对不定形耐火物3的施工体的状况进行确认时，确认了：耐热纤维制支撑材5在加热炉的实机中能够不具有产生裂纹等问题地进行使用。

(实施例2)

以形成环状部的方式，将上述耐热纤维绳7的两端部插入由SUS钢构成高度20mm、内径10mm的金属环8并进行冲压，由此使绳部与金属部压合，制造了图5所示的形态的耐热纤维制支撑材5。并且，在使作为固化剂的油性清漆浸入耐热纤维绳7中之后，使其干燥、固化，由此提高耐热纤维绳7的强度。

如图13所示那样，将耐热纤维制支撑材5以纵横150mm的间距焊接到作业温度为1350℃的加热炉的侧壁的内壁铁皮(与支撑体1相当。)，并以210mm厚度进行了流入不定形耐火物3的施工(本发明例2)。

同样，如图14所示那样，使用图7所示的形态的耐热纤维制支撑材5进行了同样的施工。图14所示的耐热纤维制支撑材5与图13所示的耐热纤维制支撑材5的构成相比较，是将金属环8的朝向改变了90°的构成。在图14的例子中，不定形耐火物3的负载对耐热纤维绳7进行作用的方向与耐热纤维绳7从金属环8中拉拔的方向不同(本发明例3)。

并且，为了进行比较，如图15所示那样，以相同条件使用由SUS304构成的直径5mm的Y字型的金属制支撑材14(Y形钉柱)而进行了同样的施工(比较例1)。

此时，本发明例1～3的各耐热纤维制支撑材5以及比较例1的金属制支撑材14的高度全部为140mm。

当通过热摄像仪对运转中的加热炉的铁皮的背面温度进行温度测定时，在使用耐热纤维制支撑材5的本发明例2、3的情况下，铁皮的背面温度为130℃，与此相对，在使用金属制支撑材14的比较例1的情况下，铁皮的背面温度为160℃。由此，在本发明例2、3的铁皮的背面温度与比较例1的铁皮的背面温度之间，存在大约30℃左右的温度差，通过使用耐热纤维制支撑材5，确认了按照来自铁皮的辐射热换算计能够降低大约3成的热损失。

此外，当对加热炉运转后的各自的不定形耐火物构造体进行观察时，在使用耐热纤维制支撑材5的本发明例2、3的情况下，在运转面(不定形耐火物3的表面)未确认到裂纹，但在使用金属制支撑材14的比较例1的情况下，以设置支撑材14的位置为起点而在不定形耐火物3产生裂纹，并以十字形伸展。当反复进行加热冷却而裂纹伸展时，产生不定形耐火物3的剥离以及脱落。然而，只要使用耐热纤维制支撑材5，则能够确认不定形耐火物3的寿命提高。

此外，对大约1年的实机使用后的耐热纤维制支撑材5进行回收，通过抗拉试验对通过金属环8来紧固耐热纤维绳7的部分的强度进行测定。作为其结果，本发明例2与使用前相比较，强度降低了2成左右，与此相对，本发明例3几乎没有强度劣化。由此，在实机中，确认了具有图7所示的构造的耐热纤维制支撑材5的长期的稳定性。当然，本发明例2在实用上也没有问题，但本发明例3能够得到更高强度。

(实施例3)

以形成环状部的方式，将上述耐热纤维绳7的两端部插入由SUS钢构成的高度20mm、内径10mm的金属环8并进行冲压，由此使绳部与金属部压合而制造图7所示的形态的耐热纤维制支撑材5。并且，在使作为固化剂的油性清漆浸入耐热纤维绳7中之后，使其干燥、固化，由此提高耐热纤维绳7的强度。

如图11所示那样，将该耐热纤维制支撑材5应用于作业温度为1350℃的加热炉的滑道柱的水冷管13。关于耐热纤维制支撑材5的排列，在水冷管13的圆周方向上配置8个耐热纤维制支撑材5，使耐热纤维制支撑材5的高度方向的间隔为150mm间隔。此时，使在水冷管13的周向上排列的8个耐热纤维绳7的金属环8的朝向交互地成为上下方向以及水平方向。此外，将耐热纤维制支撑材5的端部焊接固定于水冷管13的外周面。不定耐火物3的厚度设定为110mm而进行流入施工(本发明例4)。

此外，为了进行比较，以相同条件对由SUS304构成的金属制支撑材14(Y形钉柱)进行了同样的施工(比较例2)。

此时，本发明例4的耐热纤维制支撑材5以及比较例2的金属制支撑材14的高度均为80mm。

基于运转中的滑道的水冷管13内的冷却水的入侧与出侧的温度差来计算冷却水排热量。在使用耐热纤维制支撑材5的本发明例4的情况下，与使用金属制支撑材14的比较例2相比，冷却水排热量降低，燃料消耗率[Mcal/吨]降低到大约1/2。在此，燃料消耗率是用于表示每生产钢坯量1吨的使用能量的指标，该燃料消耗率越大，意味着经由水冷管13的冷却水排热量、即能量损失越多。

此外，与比较例1的情况同样，在使用金属制支撑材14的比较例2中，以设置金属制支撑材14的位置为起点而在不定形耐火物3上产生裂纹，但在使用耐热纤维制支撑材5的本发明例4中，在运转面(不定形耐火物3的表面)上未确认到裂纹。

根据以上的结果，确认了：通过本发明的应用，能够有助于由于减少热损失能量而带来的降低成本化、能量节省化、不定形耐火物构造体的寿命提高。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限于这些例子。具有本发明所属技术领域的通常知识的技术人员在权利要求书所记载的技术思想的范畴内，显而易见能够想到各种变更例或者修正例，这些当然也可以理解为属于本发明的技术范围。

符号说明

1 支撑体

2 金属制支撑材

3 不定形耐火物

4 销(锚固件)

5 耐热纤维制支撑材

6 扭结

7 耐热纤维绳

8 金属环(连接部件)

9 压合部

10 螺栓

11 梁部

12 柱部

13 水冷管

14 金属制支撑材

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种不定形耐火物构造体，其特征在于，其具备：

不定形耐火物；

支撑体，对所述不定形耐火物进行支撑；以及

耐热纤维制支撑材，在与所述支撑体的支撑面连接的状态下，埋设于所述不定形耐火物的内部，

所述耐热纤维制支撑材具有由无机质纤维形成且沿着与所述支撑面正交的X轴方向延伸的耐热纤维绳，

所述耐热纤维绳的所述X轴方向的长度L1与所述不定形耐火物的所述X轴方向的长度L2之比L1/L2为0.35以上0.95以下。

2.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳通过由Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃－SiO₂、Al₂O₃－SiO₂－B₂O₃中的1种或者2种以上的材质构成的无机质纤维来形成。

3.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳通过固化剂来固化。

4.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳经由设置于所述支撑面的锚固件与所述支撑体连接。

5.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维制支撑材还具有将所述耐热纤维绳与所述支撑体连接的连接部件，

所述连接部件固定于所述支撑体的所述支撑面。

6.如权利要求5记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述连接部件为中空筒状的金属环，

所述耐热纤维绳插入及固定在所述金属环的内部，

所述不定形耐火物的负载对所述耐热纤维绳进行作用的方向与所述耐热纤维绳从所述金属环中拉拔的方向为相同方向。

7.如权利要求5记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述连接部件为中空筒状的金属环，

所述耐热纤维绳插入及固定在所述金属环的内部，

所述不定形耐火物的负载对所述耐热纤维绳进行作用的方向与所述耐热纤维绳从所述金属环中拉拔的方向为不同方向。

8.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳具有1个或者2个以上的环状部。

9.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳具有1个或者2个以上的扭结。

10.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述不定形耐火物沿着所述X轴方向被分割为多个层，

所述耐热纤维绳相对于所述不定形耐火物的各层分别具有各一个环状部。

11.(增加)、一种耐热纤维制支撑材，其埋设于不定形耐火物的内部，并与对所述不定形耐火物进行支撑的支撑体连接，其特征在于，所述耐热纤维制支撑材具备：

由无机质纤维构成的耐热纤维绳；以及

将所述耐热纤维绳与所述支撑体进行连接的连接部件，

所述连接部件由固定于所述支撑体的金属环构成，

所述耐热纤维绳插入及固定在所述金属环的内部。

Claims (10)

1.一种不定形耐火物构造体，其特征在于，其具备：

不定形耐火物；

支撑体，对所述不定形耐火物进行支撑；以及

耐热纤维制支撑材，在与所述支撑体的支撑面连接的状态下，埋设于所述不定形耐火物的内部，

所述耐热纤维制支撑材具有由无机质纤维形成且沿着与所述支撑面正交的X轴方向延伸的耐热纤维绳，

所述耐热纤维绳的所述X轴方向的长度L1与所述不定形耐火物的所述X轴方向的长度L2之比L1/L2为0.35以上0.95以下。

2.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳通过由Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃－SiO₂、Al₂O₃－SiO₂－B₂O₃中的1种或者2种以上的材质构成的无机质纤维来形成。

3.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳通过固化剂来固化。

4.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳经由设置于所述支撑面的锚固件与所述支撑体连接。

5.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维制支撑材还具有将所述耐热纤维绳与所述支撑体连接的连接部件，

所述连接部件固定于所述支撑体的所述支撑面。

6.如权利要求5记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述连接部件为中空筒状的金属环，

所述耐热纤维绳插入及固定在所述金属环的内部，

所述不定形耐火物的负载对所述耐热纤维绳进行作用的方向与所述耐热纤维绳从所述金属环中拉拔的方向为相同方向。

7.如权利要求5记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述连接部件为中空筒状的金属环，

所述耐热纤维绳插入及固定在所述金属环的内部，

所述不定形耐火物的负载对所述耐热纤维绳进行作用的方向与所述耐热纤维绳从所述金属环中拉拔的方向为不同方向。

8.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳具有1个或者2个以上的环状部。

9.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述耐热纤维绳具有1个或者2个以上的扭结。

10.如权利要求1记载的不定形耐火物构造体，其特征在于，

所述不定形耐火物沿着所述X轴方向被分割为多个层，

所述耐热纤维绳相对于所述不定形耐火物的各层分别具有各一个环状部。