CN105934631B - 燃烧器砖、燃烧器以及炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐火性、耐热性、耐风蚀性以及耐热冲击性良好的燃烧器砖。在由无机纤维成形体构成并具有燃烧器用的主孔(3E)的燃烧器砖(1E)中,由内套部(120)构成主孔(3E)的内周面,该内套部(120)由无机纤维制板体(121、122)的层叠体构成。利用无机纤维成形体包绕内套部(120)的外周来构成外套部(130)。沿着主孔(3E)的内周面的部分为高松密度。通过使无机粘合剂大量附着于构成内周面附近的无机纤维来形成为高松密度。

Description

燃烧器砖、燃烧器以及炉
技术领域
本发明涉及设置有燃烧器的燃烧器砖,特别是涉及使用无机纤维成形体的燃烧器砖。另外,本发明还涉及具有该燃烧器砖的燃烧器和具有该燃烧器的炉。
背景技术
安装并插入于加热炉或热处理炉等的顶棚或侧壁的燃烧器的周围,被作为耐火材料的燃烧器砖围起。作为燃烧器砖,广泛使用塑料耐火物的冲压(stamping)成形件或浇注料(castable)的流入成形件。然而,塑料耐火物的冲压成形件的成形需要高度的熟练度。另外,浇注料的流入成形件有时会因干燥不良而发生开裂。并且,燃烧器砖因燃烧器的燃烧、灭火的切换频繁而导致对燃烧器砖的热冲击大,存在容易产生龟裂、层状的剥落的问题。
因此,近些年,逐渐采用耐热冲击的陶瓷纤维制燃烧器砖。
专利文献1中记载了一种陶瓷纤维制燃烧器砖,其是将陶瓷纤维毡呈十字、辐射状或马赛克状地层叠、并使陶瓷纤维毡的纤维前端位于喇叭状或圆筒状的燃烧器插入孔而成的,其中的燃烧器插入孔形成于燃烧器砖的中央部且在炉内表面侧扩大。
专利文献2中记载了一种燃烧器砖,其由耐火性材料以及无机纤维布构成,卷绕有无机纤维布。
专利文献3中记载了将无机纤维成形体用作燃烧器砖等隔热材料的情况,该无机纤维成形体是使无机质溶胶含浸于无机纤维的针刺毡之后干燥而成,松密度为0.08~0.20g/cm3
专利文献4中记载了一种无机纤维成形体,其含有无机纤维和无机粘合剂粒子,并具有至少一组高纤维密度区域和低纤维密度区域,各区域的粘合剂粒子含有量之比分别为0.5:1~5:1,无机粘合剂粒子在成形体的最表面的数均粒径为20~35μm且该无机粘合剂粒子的个数不足15个。
专利文献5中记载了一种燃烧器砖,特征在于,其由如下部件构成:包围壁部,其由耐热材料构成;无机质纤维成形毡,其以被压缩的状态保持在形成于上述包围壁部的空洞部内;以及内衬部件,其被上述无机质纤维成形毡的回复力保持。
专利文献6中记载了一种燃烧器砖,其层叠多层陶瓷纤维毡,并设置有剖面呈喇叭形状的燃烧筒部,该燃烧筒部垂直于层叠方向且一方扩大,燃烧器砖的层叠方向两侧部由纤维质成型体构成,该纤维质成型体是通过粘合剂将陶瓷纤维挤压结合而成的。
专利文献7记载了一种燃烧器砖,与炉心接触的内周面由无机纤维毡的连续层构成,连续层沿通过上述燃烧器用主孔的轴线的平面邻接,且随着接近上述轴线,松密度增加。
专利文献1:日本特开平6-281132号公报
专利文献2:日本特开平9-264528号公报
专利文献3:日本特开2011-208344号公报
专利文献4:国际公开第2013/035645号
专利文献5:日本特开2000-9305号公报
专利文献6:日本特公平7-69051号公报
专利文献7:日本特开昭61-59113号公报
燃烧器砖为了使从燃烧器喷射的燃料与燃烧用空气在高风速下接触、混合并在高温下燃烧,因此要求高耐火性、高耐热性、高耐风蚀性、高耐热冲击性以及均匀的导热性。
对专利文献1中记载的燃烧器砖而言,由于使用陶瓷纤维本身,因此若风速超过约35m/s则纤维的飞散变多,无论如何也无法耐受超过100m/s的高风速。因此,无法从燃烧器高流速地喷出火焰而在炉内充分地搅拌。
对专利文献2中记载的燃烧器砖而言,材料基体为浇注材料,因此重质而操作性低,还需要为了防止产生裂缝而进行预热。另外,由于是流入成形,所以无法具有预备件,破损、再施工的工期长度也依然是问题。
另外,由于仅使用针刺密度单一的毡,因此燃烧器砖的成形、性能发挥存在问题。即,在仅使用反弹力大的高针刺密度的毡的情况下,当制作块体形状等加工形变大的形状时,高精度的成形困难。另外,在仅使用针刺密度低的毡的情况下,耐风蚀性等作为燃烧器砖的性能存在问题。
对专利文献3中记载的燃烧器砖而言,制作层叠构造时,存在容易产生层间剥离的问题。
对专利文献4中记载的燃烧器砖而言,成形体最表面的无机粘合剂少,不足15个,在将具有反弹力的针刺毡成形为块体形状等时,存在难以保持制品的外形的问题。
对专利文献5中记载的燃烧器砖而言,虽然内衬部件由耐热性长纤维、耐热性粉末以及磷酸铝构成,但由于内衬薄,无法长期维持耐热性。
对专利文献6中记载的燃烧器砖而言,将陶瓷纤维毡单纯地层叠并利用硅溶胶贴合,在陶瓷纤维毡产生收缩的情况下,存在在陶瓷纤维毡之间产生间隙,而成为热桥的可能性。
对专利文献7中记载的燃烧器砖而言,在节流孔管中,也存在呈辐射状地重叠的陶瓷纤维毡彼此的重叠面成为热桥的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐火性、耐热性、耐风蚀性以及耐热冲击性良好的燃烧器砖。另外,本发明的目的还在于提供具有该燃烧器砖的燃烧器和具有该燃烧器的炉。
第一发明的燃烧器砖由无机纤维成形体构成,具有燃烧器用的主孔,该主孔在炉内外方向上贯通,所述燃烧器砖的特征在于,该燃烧器砖的至少炉内侧具有包围所述主孔的内套部、和包围该内套部的外周的外套部,在所述内套部中,无机纤维制板体被层叠成使板面相对于主孔大致处于辐射方向,在所述外套部中,无机纤维毡在所述内套部的外周卷绕有多周。
第二发明的燃烧器砖由无机纤维成形体构成,具有燃烧器用的主孔,该主孔在炉内外方向上贯通,所述燃烧器砖的特征在于,沿着所述主孔的内周面的部分为,松密度比该内周面与主体部外表面之间的中间部的松密度大的高松密度部。
本发明的燃烧器具有上述第一或第二发明的燃烧器砖。另外,本发明的炉具有上述燃烧器砖。
第一、第二发明的燃烧器砖可以由沿着主孔的炉内侧的内周面的筒状体、和将该筒状体能够装卸地嵌入的主体构成,并具备用于防止所述筒状体从主体向炉内侧脱出的防脱机构。
第一发明的燃烧器砖可以通过具有如下工序的方法进行制造:配置工序,将上述无机纤维制板体以板面处于辐射方向的方式配置于具有上述主孔的形状的芯模的至少炉内侧;卷绕工序,至少在该板体的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压该无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;含浸工序,使该压缩体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;脱模工序,干燥后从压缩体取下上述芯模以及赋形板;以及烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
另外,第一发明的燃烧器砖也可以通过使外套部嵌合于内套部的方法来进行制造。该内套部可以通过具有如下工序的方法进行制造:配置工序,将上述无机纤维制板体以板面处于辐射方向的方式配置于具有上述主孔的形状的芯模的至少炉内侧;卷绕工序,至少在该板体的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;含浸工序,使该无机纤维卷绕体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的无机纤维卷绕体进行干燥;以及烧制工序,之后对无机纤维卷绕体进行烧制。外套部可以通过具有如下工序的方法进行制造:卷绕工序,在具有该内套部的形状的芯模的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压该无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;含浸工序,使该压缩体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;脱模工序,干燥后从压缩体取下上述芯模以及赋形板;以及烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
第二发明的燃烧器砖可以通过具有如下工序的方法进行制造:卷绕工序,在具有上述主孔的形状的芯模的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压该无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;含浸工序,使该压缩体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;脱模工序,干燥后从压缩体取下上述芯模以及赋形板;以及烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
另外,第二发明的燃烧器砖也可以通过使内套部嵌合于外套部的方法来进行制造。该内套部可以通过具有如下工序的方法来进行制造:卷绕工序,在具有上述主孔的形状的芯模的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;含浸工序,使该无机纤维卷绕体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的无机纤维卷绕体进行干燥;以及烧制工序,之后对无机纤维卷绕体进行烧制。外套部可以通过具有如下工序的方法进行制造:卷绕工序,在具有该内套部的形状的芯模的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压该无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;含浸工序,使该压缩体含浸无机粘合剂含有液;干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;脱模工序,干燥后从压缩体取下上述芯模以及赋形板;烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
本发明的燃烧器砖由无机纤维构成,因此耐火性、耐热性以及耐热冲击性良好,具有均匀的导热性。另外,由于无机纤维为基体材料,因此轻量且操作性良好,升温时不需要预热。并且,不需要现场的流入施工,能够具有预备件,能够有助于工期缩短。本发明的燃烧器具有上述燃烧器砖。本发明的炉具有该燃烧器砖。
第一发明的燃烧器砖由内套部构成主孔内周面,该内套部由以板面处于辐射方向的方式进行层叠的无机纤维制板体的层叠体构成,利用外套部包绕该内套部,因此即便因常年使用导致内套部的无机纤维的结晶化,也能够防止内套部的剥离、脱落。另外,在主孔内周面形成高松密度部,由此主孔内周面的耐风蚀性提高。
第二发明的燃烧器砖由于在主孔内周面形成有高松密度部,因此主孔内周面的耐风蚀性优良。
另外,利用卷绕了多周无机纤维毡的外套部包围该内套部的外周,因此成为内套部的无机纤维制板体彼此之间封闭的结构,隔热性优良。
附图说明
图1是实施方式所涉及的燃烧器砖的立体图。
图2是图1的II-II线剖视图。
图3是图1的III-III线剖视图。
图4是对燃烧器砖的内周区域、中间区域以及外周区域进行说明的剖视图。
图5是表示燃烧器砖的松密度的分布的一个例子的图。
图6a是芯模的长度方向上的剖视图,图6b是表示芯模的图6a的VIb-VIb线向视图。
图7是对燃烧器砖的制造方法进行说明的剖视图。
图8是对燃烧器砖的制造方法进行说明的立体图。
图9是对燃烧器砖的制造方法进行说明的立体图。
图10是卷绕体的侧视图。
图11是表示具备燃烧器砖的炉的一部分的剖视图。
图12是其他实施方式所涉及的燃烧器砖的剖视图。
图13是其他实施方式所涉及的燃烧器砖的剖视图。
图14是表示燃烧器砖的松密度的分布的其他例的图。
图15是表示燃烧器砖的松密度的分布的其他例的图。
图16是又一其他实施方式所涉及的燃烧器砖的立体图。
图17是又一其他实施方式所涉及的燃烧器砖的立体图。
图18a是其他实施方式所涉及的燃烧器砖的剖视图。图18b是沿着图18a的XVIIIb-XVIIIb线的剖视图。
图19是实施方式所涉及的燃烧器砖的立体图。
图20是图19的XX-XX线剖视图。
图21是图19、图20的XXI-XXI线剖视图。
图22a是芯模的长度方向上的剖视图,图22b是表示芯模的图22a的XXIIb-XXIIb线向视图。
图23是对燃烧器砖的制造方法进行说明的剖视图。
图24是对燃烧器砖的制造方法进行说明的立体图。
图25是对燃烧器砖的制造方法进行说明的立体图。
图26是卷绕体的侧视图。
图27是其他实施方式所涉及的燃烧器砖的分解立体图。
图28是其他实施方式所涉及的燃烧器砖的分解剖视图。
图29是图28的燃烧器砖的分解立体图。
图30是表示带凸部的筒状体的制作方法的立体图。
图31是表示带凸部的筒状体的制作方法的立体图。
图32是表示带凸部的筒状体的制作方法的立体图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式详细地进行说明。以下的记载是本发明的实施方式的代表例,本发明只要不超出其主旨,并不限定于以下内容。
参照图1~图5对第二发明的燃烧器砖的一个例子进行说明。如图1~图4所示,燃烧器砖1具有由无机纤维成形体构成的主体部2、和贯通该主体部2的主孔3。主孔3供燃烧器的前端侧插入。主孔3的口径为朝向图2的右方逐渐变大的锥形状,但并不限定于此。
如图4所示,主体部2中沿着主孔3的内周面3f的部分是松密度高的高松密度部4。该燃烧器砖1经由如下工序制造:在将无机纤维集合体成形为燃烧器砖形状之后,附着无机粘合剂,然后干燥,之后进行烧制。使无机粘合剂大量附着于沿着主孔内周面3f的部分,由此沿着内周面3f形成高松密度部4。
在该实施方式中,如图4、图5所示,将主体部2在相对于主孔3的轴心的辐射方向上进行三等分,最靠主孔2侧的1/3的区域为内周区域2a,最外侧的1/3的区域为外周区域2c,区域2a、2c之间的1/3的区域为中间区域2b,在设内周区域2a中的从主孔内周面3f至厚度方向上距离d=5mm为止的范围的松密度为Di、中间区域2b的松密度为Dm的情况下,Di大于Dm。
Di的范围,只要大于Dm就不存在特别的限制,但通常为0.3g/cm3以上,优选为0.4g/cm3以上,另一方面,为3.0g/cm3以下,优选为2.0g/cm3以下,更优选为1.0g/cm3以下,特别优选为0.8g/cm3以下。
Dm的范围,只要小于Di就不存在特别的限制,但通常为0.1g/cm3以上,优选为0.15g/cm3以上,特别优选为0.2g/cm3以上,另一方面,为2.0g/cm3以下,优选为1.0g/cm3以下,更优选为0.5g/cm3以下,特别优选为0.3g/cm3以下。
中间区域2b优选具有松密度彼此不同的多个无机粘合剂担载无机纤维集合体层,更优选具有松密度为0.10g/cm3~0.18g/cm3无机粘合剂担载无机纤维集合体层和松密度为0.19~0.25g/cm3的无机粘合剂担载无机纤维集合体层的层叠构造,特别优选重复具有上述层叠构造。
而且,Di-Dm优选为0.05g/cm3以上,更优选为0.10g/cm3以上,进一步优选为0.15g/cm3以上。另外,Di-Dm优选为3.0g/cm3以下,更优选为2.0g/cm3以下,进一步优选为1.0g/cm3以下。Dm/Di优选为0.1~0.9,特别优选为0.2~0.8。
在图5中,松密度从内周面3f侧朝向外表面呈直线地降低,但并不限定于此。例如,也可以像图14那样,从内周侧至中间区域,松密度比较急剧地减少,而从中间区域至外表面,松密度平缓地降低。
在本发明的燃烧器砖中,也可以像图15那样,松密度在外表面附近再次升高。若这样提高外表面附近的松密度,则与燃烧器砖的外表面接触时外表面的变形变小,燃烧器砖的操作变容易。在外周区域2c中,在从外周面3g至厚度方向上的距离h=5mm为止的范围的松密度为Do的情况下,Do的范围不存在特别的限制,但通常为0.1g/cm3以上,优选为0.3g/cm3以上,另一方面,为3.0g/cm3以下,优选为2.0g/cm3以下,更优选为1.0g/cm3以下,特别优选为0.5g/cm3以下。
该燃烧器砖1由于沿着主孔内周面3f设有高松密度部4,因此耐风蚀性优良。另外,该燃烧器砖1的中间区域3b的松密度小,因此重量轻并且耐热冲击性优良。
由于具有由多个松密度不同的无机粘合剂担载无机纤维集合体层构成的卷层无机纤维成形体,所以满足均匀的导热性,在这点上优选,另外,还能够提高耐风蚀性与冲击缓和性这两者,在这点上也优选。
优选像图18a、图18b所示的燃烧器砖100那样,具有松密度大于0.25g/cm3的无机粘合剂担载无机纤维集合体层101、和松密度为0.19~0.25g/cm3的无机粘合剂担载无机纤维集合体层102,更优选具有松密度为0.10g/cm3~0.18g/cm3的无机粘合剂担载无机纤维集合体层103。通过使无机纤维成形体含有无机粘合剂,由此提高耐火性、耐热性、耐风蚀性以及耐热冲击性,在这点上优选。
接下来,参照图6~图10对该燃烧器砖1的制造方法的一个例子进行说明。图6a是在燃烧器砖1的成形中所使用的芯模9的轴心线方向上的剖视图,是图6b的VIa-VIa线剖视图。图6b是图6a的VIb-VIb线向视图。
该芯模9具有前部分10、和组装于该前部分10的后部分20。前部分10为筒状,由具有多个小孔的冲孔板制作而成。前部分10具有:锥部11,其朝向前侧扩径;圆筒部12,其与上述锥部11的前侧相连;多根(本实施方式中为3根)辐条(spoke)13,它们在上述圆筒部12的前端面向向心方向设置;毂部14,其供各辐条13的向心方向前端侧连结;螺栓插通孔15,其贯通设置于上述毂部14;凸缘16,其设置于上述圆筒部12的外周;以及内向凸缘部17,其从锥部11的后侧向内周侧突出。
后部分20为筒状,由具有多个小孔的冲孔板制作而成。后部分20具有:小径的第一圆筒部21;大径的第二圆筒部22,其与上述第一圆筒部21的后侧相连;凸缘23,其设置于上述第二圆筒部22的后侧的外周;多根辐条24,它们从第一圆筒部21的前侧向向心方向设置;毂部25,其供各辐条24的向心方向前端侧连结;以及长螺栓26,其以从上述毂部25通过前部分10的轴心的方式立设。
通过使后部分20的第一圆筒部21与前部分10的内向凸缘部17抵接,使长螺栓26的前端通过螺栓插通孔15,并使该长螺栓26的前端与螺母27螺合来紧固,由此前部分10与后部分20被组装而一体化,构成大致筒状的芯模9。优选各部分10、20由金属或合成树脂构成,特别优选由金属构成。
优选为,在该芯模9的外周面卷绕由玻璃布等构成的脱模片(省略图示)之后,在前部分10的外周卷绕第一无机纤维层叠体30。优选在锥部11卷绕剪裁为扇形的无机纤维层叠体,然后沿锥边卷绕在轴向上分割为三部分的长方形带状的无机纤维层叠体,在圆筒部12卷绕长方形带状的无机纤维层叠体,进而以覆盖锥部11以及圆筒部12的形态卷绕带状的无机纤维层叠体,由此,如图7、图8所示,无机纤维层叠体30的卷绕体的外周面成为相对于前部分10的轴心线呈同轴状的圆筒面。
接下来,如图8所示,在后部分20的外周与无机纤维层叠体30的卷绕体的外周卷绕由无机纤维构成的第二无机纤维层叠体31。第二无机纤维层叠体31的前端侧成为窄幅部31a,与该窄幅部31a连接的部分成为中幅部31b,与该中幅部31b连接的部分成为全宽度部31c。
无机纤维层叠体30可以是重叠密度不同的2种以上的无机纤维毡的结构。
窄幅部31a的宽度与后部分20的第一圆筒部21的轴向长度相同,中幅部31b的宽度与第一圆筒部21以及第二圆筒部22的轴向长度相同。全宽度部31c的宽度与凸缘16、23之间的距离相同。
若将窄幅部31a卷绕于第一圆筒部21,则其卷绕直径与第二圆筒部22的直径大致相等。因此,跨越该窄幅部31a的卷绕体的外周与第二圆筒部22的外周卷绕中幅部31b。若中幅部31b全部被卷绕,则其卷绕直径与第一无机纤维层叠体30的卷绕体的卷绕直径大致相等。因此,跨越中幅部31b的卷绕体的外周面与无机纤维层叠体30的卷绕体的外周面卷绕全宽度部31c,而形成图9、图10所示的卷绕体32。
优选在该卷绕体32的外周卷绕多孔性的粘合片(未图示)来保持卷绕体32的形状。通过螺栓(省略图示)将端板50、40安装于具有该卷绕体32的芯模9的凸缘16、23。端板40、50分别为正方形的板状,在4条外周边分别立设有肋条41、51。在各肋条41、51,沿与端板板面平行的方向分别贯通设置有小孔42、52。在端板50设置有与芯模9的圆筒部12的内径大致相等的圆形通口53。
在将端板40、50安装于芯模9之后,将卷绕体32以轴心方向处于水平的方式配置于水平的作业台上。对该卷绕体32从上方按压赋形板。赋形板具有长方形的闭合框形状的框架、和以张紧的方式设置于该框架的网状部。也可以代替网状部而使用冲孔板。
赋形板以长边方向成为与卷绕体32的轴心线平行的方向的方式水平地配置,从上方按压于卷绕体32。在将卷绕体32压缩至规定厚度之后,将端板40、50与赋形板连结。
对于卷绕体32的外周面的剩余的3个方向,也同样地按压赋形板,并将赋形板与端板40、50连结。通过这样利用4张赋形板从4个方向压缩卷绕体32,来形成四棱柱形状的无机纤维制压缩体。
将该压缩体浸渍于含有无机质溶胶的粘合剂液中。在该情况下,优选以压缩体的轴心线方向为上下方向、带通口53的端板50处于下方的方式将压缩体浸渍于粘合剂液中。粘合剂液通过芯模9的前部分10以及后部分20的小孔而从压缩体的内周面浸透至压缩体的内部,并且透过赋形板而从压缩体的外周面浸透至压缩体的内部。另外,粘合剂液还从未被赋形板、端板40、50覆盖的露出面直接浸透至压缩体的内部。
在粘合剂液浸透至压缩体的至少内周侧与外周侧之后,将压缩体从粘合剂液提升。其中,优选以如下状态将压缩体从粘合剂液提升:使浸渍时间短,而使粘合剂液仅浸透至压缩体的内周侧与外周侧,对于中间区域粘合剂液完全没有浸透或稍微浸透的状态。这样一来,中间区域2b的松密度变低,操作性因轻量化而提高,并且能够减少作为原料的氧化铝溶胶使用量,能够减少制造成本。
对从粘合剂液提升的压缩体的芯模9内进行吸引。这样,空气通过压缩体的露出面、赋形板的网状部而被吸入压缩体的内部,保持于压缩体的粘合剂液的一部分被吸出至芯模9的内孔内,并被排出。
在进行了规定时间粘合剂液的吸引排出之后,将压缩体转移至干燥器(省略图示)内,优选在100℃以上的温度下进行干燥。然后,将压缩体从干燥器取出,自然冷却后,取下赋形板,进而对芯模9进行脱模。此时,还除去卷绕于卷绕体32的粘合片以及卷绕于芯模9的脱模片。
将这样进行干燥以及脱模的压缩体转移至烧制炉(省略图示)进行烧制,将无机粘合剂烧制成无机纤维。由此,获得燃烧器砖坯体。因芯模9的脱模而在燃烧器砖坯体形成燃烧器配置用的主孔3。然后,从燃烧器砖坯体切除伸出部分(毛刺),并且以使燃烧器砖坯体成为标准尺寸的方式进行整形加工,另外,根据需要穿设出点火燃烧器孔、检查孔,形成燃烧器砖1。作为整形加工,例如使用带锯等高速的剪断装置,对与燃烧器连接的连接部的形状进行加工。
在对燃烧器砖设置点火燃烧器孔、检查孔的情况下,优选将上述燃烧器砖装填至角度、位置已设置好的箱状的引导件,并利用木塞穿孔器(Cork borer)等实施开孔加工,但并不限定于此。
对这样制造的燃烧器砖1而言,将浸透至压缩体内的粘合剂液的多余部分吸引至内孔侧并排出,因此压缩体的内周侧的附着残留粘合剂量多,而且粘合剂附着量越靠内孔侧越逐渐增多,因此沿着燃烧器砖1的主孔3的内周面形成高松密度部4。该高松密度部4的松密度高,因此耐风蚀性优良。该燃烧器砖1由无机纤维和无机粘合剂构成,耐火性、耐热性、耐热冲击性优良,升温时不需要预热。另外,中间区域2b的松密度小,因此重量轻、操作性优良。
根据上述制造方法,即便燃烧器砖具有复杂的形状,也能够容易地制造。
图11是具备燃烧器以及该燃烧器砖1的炉80的炉壁的纵剖视图。燃烧器砖1配置于燃烧器设置口81的炉内侧,该燃烧器设置口81设置于炉80的铁皮85。燃烧器82的燃烧器头83被插入燃烧器砖1的主孔3内。在燃烧器砖1的周围配置有氧化铝纤维等耐火隔热纤维成形体84。在燃烧器砖1设置有点火燃烧器孔86。从燃烧器82喷出空气以及燃料并点火,由此燃烧气体G从主孔3朝向炉内喷出。由于沿主孔3的内周面形成有高松密度部4,因此即便以高流速喷出气体G,也能够防止主孔3的内周面的风蚀。
上述燃烧器砖1的形状是本发明的燃烧器砖的一个例子,本发明的燃烧器砖可以是除此以外的形状。图12、图13表示其他燃烧器砖的形状的一个例子。在图12的燃烧器砖1A中,主孔3A在炉内侧为等径圆筒状。另外,在图13的燃烧器砖1B中,主孔3B在炉内侧为半球壳形状。虽省略图示,但主孔也可以是从一端侧朝向另一端侧扩径的锥状。
在上述实施方式中,通过卷绕无机纤维层叠体来制造燃烧器砖,但像图16的燃烧器砖1C那样,可以通过层叠板状的无机纤维层叠体90而形成为立方体或者长方体形状,并对其进行穿孔而形成主孔3来制造燃烧器砖。另外,如图17所示,也可以通过交替地层叠又长又细的长方形板状的无机纤维层叠体91而形成为长方体形状,并对其进行穿孔形成主孔3来制造燃烧器砖。从燃烧器砖的制造工序的简便以及制造的燃烧器砖的耐久性提高的点考虑,优选卷绕无机纤维层叠体的形态。在卷绕无机纤维层叠体的方式中,针刺无机纤维集合体因将燃烧器砖1的外形形成为四棱柱形状时的外压而变形,结果存在在针刺无机纤维集合体之间产生间隙的趋势。然而,根据本发明,由于具有松密度相对低的针刺无机纤维集合体与相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造,所以通过松密度相对低的针刺无机纤维集合体的适当变形,能够填埋松密度相对高的针刺无机纤维集合体因变形而产生的间隙,结果能够形成在层间不产生间隙的燃烧器砖,在这点上优选。在上述点中,更优选连续地具有松密度相对低的针刺无机纤维集合体与相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造。
参照图19~图21对第一发明的燃烧器砖的一个例子进行说明。该燃烧器砖1E具有在炉内外方向上贯通的主孔3E。燃烧器的前端侧从炉外侧插入主孔3E。对主孔3E的口径而言,图21的右侧的炉内侧的直径大于图21的左侧的炉外侧的直径,但并不限定于此。
该燃烧器砖1E具有内套部120、和包绕该内套部120的外套部130。内套部120包绕主孔3E中的炉内侧。外套部130包绕主孔3E中的炉外侧并且包绕内套部120的外周侧。如图21所示,内套部120的前端侧(炉内侧)的外径稍小于基端侧的外径。由此,能够防止内套部120向炉内侧移动。
内套部120交替地层叠第一板体121与第二板体122而成,上述第一板体121的垂直于主孔3E的轴心的剖面为三角形或梯形,上述第二板体122的垂直于主孔3E的轴心的剖面为长方形。剖面为三角形或梯形的第一板体121,以三角形的顶点侧或梯形的短边侧面对主孔3E的内周面的方式配置。剖面为长方形的第二板体122以长方形的一方的短边面对主孔3E的内周面的方式配置。另外,板体121、122各自的长度方向为主孔3E的轴心方向。通过沿主孔3E的周向交替地排列板体121、122来构成包绕主孔3E的由板体121、122的层叠体构成的包绕体。在该包绕体中,各板体121、122的板面相对于主孔3E大致为辐射方向。
外套部130通过在主孔3E的后部以及内套部120的外周卷绕多周垫状的无机纤维成形体(毡)131而形成。如上所述,在该实施方式中,在燃烧器砖1E的炉外侧,主孔3E的内周面由外套部130构成。内套部120从燃烧器砖1E的炉内侧的前端面配置至炉内外方向的中途。如图21所示,在设炉内外方向的燃烧器砖1E的全长为L0、内套部120的长度为L1的情况下,L1/L0的百分比优选为15%~70%,特别优选为20%~60%。
如后所述,外套部130通过向芯模卷绕无机纤维成形体(毡)而形成。在将内套部120仅配置于炉内侧并且主孔3E的内周面中将炉外侧由外套部130形成的情况下,能够提高炉外侧的主孔内周面的形状精度。其结果,能够将燃烧器喷嘴与主孔3E高精度地同轴配置。
在该实施方式中,燃烧器砖1E的外形为长方体形状。如图21所示,在从主孔3E的轴心起的辐射方向上厚度最小的剖面中,设燃烧器砖1E的厚度为T0、内套部120的平均厚度为T1的情况下,T1/T0的百分比优选为20%~70%,特别优选为30%~60%。
在该实施方式中,也与图4同样,沿着主孔3E的内周面3f的部分是松密度高的高松密度部4。如后所述,该燃烧器砖1E经由如下工序制造:在使用无机纤维毡制板状体121、122以及毡131成形出燃烧器砖形状的成形体之后,附着无机粘合剂,然后干燥,之后进行烧制。通过使无机粘合剂大量地附着于沿着主孔内周面3f的部分,由此沿着内周面3f形成高松密度部4。
该实施方式所涉及的燃烧器砖1E以及具备该燃烧器砖1E的炉壁的纵剖视图与图11相同。
对该燃烧器砖1E而言,与燃烧气体G接触的主孔内周面由内套部120构成,该内套部120是将无机纤维制板体121、122以使各自的板面处于辐射方向的方式层叠而成的,另外,内套部120与外套部130的界面和主孔3E的内周面隔离。因此,即便长期使燃烧器动作而进行构成板体121、122的无机纤维的结晶化,也能保证内套部120与外套部130的结合面的健全性,防止板体121、122的脱落。另外,燃烧器火焰有时相对于行进方向偏心,有时引起局部加热,但构成内壁的无机纤维在圆周方向上被分割,而且在无机纤维的收缩方向上被压缩,因此能够防止脱落。
另外,构成内套部120的板体121、122彼此的重叠面沿辐射方向延伸,但在内套部120的外周包绕有卷绕多圈无机纤维层叠体而形成的外套部130,因此从板体121、122的重叠面的导热被外套部130截断,燃烧器砖1E的隔热性良好。由于沿着主孔3E的内周面形成高松密度部4,因此即便高流速地喷出气体G,也防止主孔3E的内周面的风蚀。
在该实施方式中,主孔3E的炉外侧的内周面为真圆度高的圆筒状,因此能够将燃烧器头83与主孔3E高精度地配置为同轴状。
上述燃烧器砖1E的形状是第三发明的燃烧器砖的一个例子,第三发明的燃烧器砖可以是除此以外的形状。例如,虽省略图示,但主孔可以是从一端侧朝向另一端侧扩径的锥状。
接下来,参照图22a~图26对该燃烧器砖1E的制造方法的一个例子进行说明。图22a是在燃烧器砖1E的成形中所使用的芯模109的轴心线方向的剖视图,是图22b的XXIIa-XXIIa线剖视图。图22b是图22a的XXIIb-XXIIb线向视图。
该芯模109具有前部分110、和组装于该前部分110的后部分111。前部分110为筒状,由具有多个小孔的冲孔板制作而成。前部分110具有:圆筒部112;多根(本实施方式中为3根)辐条113,它们在上述圆筒部112的前端面向向心方向设置;毂部114,其供各辐条113的向心方向前端侧连结;螺栓插通孔115,其贯通设置于上述毂部114;凸缘116,其设置于上述圆筒部112的前端侧的外周;以及内向凸缘部117,其从圆筒部112的后端侧向内周侧突出。
后部分111为筒状,由具有多个小孔的冲孔板制作而成。后部分111具有:小径的第一圆筒部111a;大径的第二圆筒部111b,其与上述第一圆筒部111a的后侧相连;凸缘111c,其设置于上述第二圆筒部111b的后侧的外周;多根辐条111d,它们从第一圆筒部111a的前侧向向心方向设置;毂部111e,其供各辐条111d的向心方向前端侧连结;以及长螺栓111f,其以从上述毂部111e通过前部分110的轴心的方式立设。
通过使后部分111的第一圆筒部111a与前部分110的内向凸缘部117抵接,使长螺栓111f的前端通过螺栓插通孔115,并使该长螺栓111f的前端与螺母118螺合来紧固,由此前部分110与后部分111被组装而一体化,构成大致筒状的芯模109。优选各部分110、111由金属或合成树脂构成,特别优选由金属构成。
在该芯模109的外周面卷绕由玻璃布等构成的脱模片(省略图示)之后,如图24所示,将无机纤维毡制的板体121、122以各自的板面相对于芯模109的轴心成为辐射方向且板体121、122沿周向交替地层叠的方式配置于前部分110的外周,包绕前部分110。
在配置板体121、122时,优选压缩该板体121、122。由此,主孔3E的真圆度提高,并且在板体121、122之间不产生间隙。
压缩板体121、122的机构不存在特别的限制,可以通过使用紧固带等辅助器具以规定的压缩率紧固之后,用绷带或胶带类进行固定(省略图示)来实现。上述压缩率优选根据耐风蚀性等所要求的物性设置为10%以上,另外,为了防止压缩导致的纤维压坏,优选为50%以下。
接下来,如图24所示,在后部分111的外周与无机纤维板体121、122的包绕体的外周,卷绕无机纤维层叠体(毡)131。无机纤维层叠体131的前端侧成为窄幅部131a,与该窄幅部131a连接的部分成为中幅部131b,与该中幅部131b连接的部分成为全宽度部131c。
无机纤维层叠体131可以是重叠密度不同的2种以上的无机纤维毡而成的结构。
窄幅部131a的宽度与后部分111的第一圆筒部111a的轴向长度相同,中幅部131b的宽度与后部分111的轴向长度相同。全宽度部131c的宽度与凸缘116、111c之间的距离相同。
若将窄幅部131a卷绕于第一圆筒部111a,则其卷绕直径与第二圆筒部111b的直径大致相等。因此,跨越该窄幅部131a的卷绕体的外周与第二圆筒部111b的外周卷绕中幅部131b。若中幅部131b全部被卷绕,则其卷绕直径与板体121、122的包绕体的外径大致相等。因此,跨越中幅部131b的卷绕体的外周面与板体121、122的包绕体的外周面卷绕全宽度部131c,形成图25、图26所示的卷绕体132。
优选在该卷绕体132的外周卷绕多孔性的粘合片(未图示)来对卷绕体132进行保形。通过螺栓(省略图示)将端板50、40安装于具有上述卷绕体132的芯模109的凸缘116、111c。与上述实施方式同样,端板40、50分别为正方形的板状,在4条外周边分别立设有肋条41、51。在各肋条41、51分别沿与端板板面平行的方向贯通设置有小孔42、52。在端板50设置有与芯模109的第二圆筒部111b的内径大致相同的圆形通口53。
在将端板40、50安装于芯模109之后,将卷绕体132以轴心方向处于水平的方式配置于水平的作业台上。对该卷绕体132从上方按压赋形板。赋形板具有长方形的闭合框形状的框架、和以张紧的方式设置于该框架的网状部。也可以取代网状部而使用冲孔板。
赋形板以长边方向成为与卷绕体132的轴心线平行的方向的方式水平地配置,从上方按压于卷绕体132。在将卷绕体132压缩至规定厚度之后,将端板40、50与赋形板连结。
对于卷绕体132的外周面的剩余的3个方向,也同样地按压赋形板并将赋形板与端板40、50连结。通过这样利用4张赋形板从4方向压缩卷绕体132,来形成四棱柱形状的无机纤维制压缩体。
将该压缩体浸渍于含有无机质溶胶的粘合剂液中。在该情况下,优选以压缩体的轴心线方向成为上下方向、带通口53的端板50处于下方的方式,将压缩体浸渍于粘合剂液中。粘合剂液通过芯模109的前部分110以及后部分20的小孔而从压缩体的内周面浸透至压缩体的内部,并且透过赋形板而从压缩体的外周面浸透至压缩体的内部。另外,粘合剂液从未被赋形板、端板40、50覆盖的露出面直接浸透至压缩体的内部。
在粘合剂液浸透至压缩体的至少内周侧与外周侧之后,将压缩体从粘合剂液提升。浸渍时间可以根据压缩体的大小以及构造或粘合剂液的组成等适当地调整,但优选进行至在使粘合剂液浸透至压缩体之后不能用目视从压缩体确认空泡的程度。此外,也可以在如下状态下将压缩体从粘合剂液提升:使浸渍时间短,而使粘合剂液仅浸透至压缩体的内周侧与外周侧,对于中间区域粘合剂液完全没有浸透或稍微浸透的状态。这样一来,后述的中间区域1b的松密度低,操作性因轻量化而提高。另外,能够减少作为原料的氧化铝溶胶使用量,能够减少制造成本。
对从粘合剂液提升的压缩体的芯模109内进行吸引。这样,空气通过压缩体的露出面、赋形板的网状部而被吸入压缩体的内部,保持于压缩体的粘合剂液的一部分被吸出至芯模109的内孔内,并被排出。
在进行了规定时间粘合剂液的吸引排出之后,将压缩体转移至干燥器(省略图示)内,优选在100℃以上的温度下进行干燥。然后,将压缩体从干燥器取出,自然冷却后,取下赋形板,进而对芯模109进行脱模。此时,还除去卷绕于卷绕体132的粘合片以及卷绕于芯模109的脱模片。
将这样进行干燥以及脱模的压缩体转移至烧制炉(省略图示)进行烧制,将无机粘合剂烧制为无机纤维。由此,能够获得燃烧器砖坯体。因芯模109的脱模而在燃烧器砖坯体形成燃烧器配置用的主孔3E。然后,从燃烧器砖坯体切除伸出部分(毛刺),并且以使燃烧器砖坯体成为标准尺寸的方式进行整形加工,另外,根据需要穿设出点火燃烧器孔、检查孔,形成燃烧器砖1E。作为整形加工,例如使用带锯等高速的剪断装置,加工与燃烧器连接的连接部形状。
在对燃烧器砖设置点火燃烧器孔、检查孔的情况下,优选将上述燃烧器砖装填至角度、位置已设置好的箱状的引导件,并利用木塞穿孔器等实施开孔加工,但并不限定于此。
对这样制造的燃烧器砖1E而言,由于将浸透至压缩体内的粘合剂液的多余部分吸引至内孔侧并排出,因此压缩体的内周侧的附着残留粘合剂量多,而且粘合剂附着量越靠内孔侧越逐渐增多,因此沿着燃烧器砖1E的主孔3E的内周面形成高松密度部4(图4)。该高松密度部4由于松密度高,因此耐风蚀性优良。该燃烧器砖1E由无机纤维和无机粘合剂构成,耐火性、耐热性、耐热冲击性优良,升温时不需要预热。另外,由于中间区域1b的松密度小,因此重量轻、操作性优良。
根据上述制造方法,即便燃烧器砖具有复杂的形状,也能够容易地制造。另外,主孔3E的内周面中构成炉外侧的外套部130,按照芯模109的形状成形,因此成为真圆度高的圆筒形。
在该实施方式中,也与图4、图5同样,将燃烧器砖1E在相对于主孔3E的轴心的辐射方向上进行三等分,最靠主孔3E侧的1/3的区域为内周区域1a,最外侧的1/3的区域为外周区域1c,区域1a、1c之间的1/3的区域为中间区域1b,在内周区域1a中设从主孔内周面3f至厚度方向上的距离d=5mm为止的范围的松密度为Di、中间区域1b的松密度为Dm的情况下,Di大于Dm。
Di、Dm、Di-Dm以及Di/Dm的优选的范围与上述实施方式相同。
在该燃烧器砖1E中,也优选在中间区域1b具有松密度彼此不同的多个无机粘合剂担载无机纤维集合体层。
在该燃烧器砖1E中,可以与图5同样,松密度从内周面3f侧朝向外表面呈直线地降低,也可以像图14那样,从内周侧至中间区域,松密度比较急剧地减少,而从中间区域至外表面,松密度平缓地降低。
在该燃烧器砖1E中,也可以像图15那样,松密度在外表面附近再次升高。若这样提高外表面附近的松密度,则与燃烧器砖的外表面接触时的外表面的变形变小,燃烧器砖的操作变容易。在外周区域1c中,在从外周面1g至厚度方向上的距离h=5mm为止的范围的松密度为Do的情况下,Do的优选范围与燃烧器砖1的相同。
该燃烧器砖1E沿着主孔内周面3f设置有高松密度部4,因此耐风蚀性优良。另外,该燃烧器砖1E由于中间区域1b的松密度小,因此重量轻并且耐热冲击性优良。
由于具有由多个松密度不同的无机粘合剂担载无机纤维集合体层构成的卷层无机纤维成形体,所以满足均匀的导热性,在这点上优选,另外,还能够提高耐风蚀性与冲击缓和性这两者,在这点上也优选。
在上述实施方式中,针刺无机纤维集合体(毡)因将燃烧器砖1、1E的外形形成为四棱柱形状时的外压而变形,其结果存在在针刺无机纤维集合体之间产生间隙的趋势。然而,根据本发明,由于具有松密度相对低的针刺无机纤维集合体与相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造,所以通过松密度相对低的针刺无机纤维集合体的适当变形,能够填埋松密度相对高的针刺无机纤维集合体因变形而产生的间隙,结果能够形成在层间不产生间隙的燃烧器砖,在这点上优选。在上述点上,更优选连续地具有松密度相对低的针刺无机纤维集合体与相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造。
在上述实施方式中,燃烧器砖1、1E的外形为四棱柱形状,但燃烧器砖的外形可以为圆柱形状或六棱柱等多棱柱形状。
圆柱形状的燃烧器砖优选经由使用对分圆筒形状(一分为二形状)的2张赋形板成形大致圆筒形的压缩体的工序来制造,也优选经由使用四分圆筒形状(一分为四形状)的4张赋形板成形大致圆筒形的压缩体的工序来制造。六棱柱形状的燃烧器砖优选经由利用6张赋形板从6个方向压缩卷绕体而成形压缩体的工序来制造。
也可以通过对四棱柱形状的燃烧器砖实施切削加工来制造六棱柱形状、八棱柱形状的燃烧器砖。
在上述实施方式中,将压缩体浸渍于粘合剂液,但也可以通过喷雾、涂覆等方式使粘合剂液含浸于压缩体的内周面侧与外周面侧。粘合剂液也可以含浸于无机纤维垫或形成为压缩体之前的卷绕体。
参照图27对第一发明的燃烧器砖的其他的一个例子进行说明。该燃烧器砖1F由沿着主孔的炉内侧的内周面的筒状体、和供该筒状体能够装卸地嵌入的主体构成,具备用于防止该筒状体从主体向炉内侧脱出的防脱机构。
该燃烧器砖1F与燃烧器砖1E同样,具有内套部150(筒状体)、和供该内套部150插入的外套部160(主体)。
内套部150(筒状体)通过如下方式来制造:将垂直于主孔3E的轴心的剖面为三角形或梯形的第一板体121、与垂直于主孔的轴心的剖面为长方形的第二板体122交替地层叠并保持为圆筒状,使其含浸有粘合剂液,进行干燥以及烧制。从内套部150的后端侧的外周面凸出的凸部152,沿辐射方向突出设置。该凸部与板体121以及122中的至少一个成为一体。其中,凸部、沿与轴心线平行的方向延伸的槽以及键槽可以分别设置有多个。
与上述燃烧器砖1E相同,剖面为三角形或者梯形的第一板体121以三角形的顶点侧或梯形的短边侧面对主孔的内周面的方式配置。剖面为长方形的第二板体122以长方形的一方的短边面对主孔的内周面的方式配置。另外,板体121、122各自的长度方向为主孔的轴心方向。通过将板体121、122沿主孔的周向交替地排列,来构成包绕主孔的由板体121、122的层叠体构成的包绕体。在该包绕体中,各板体121、122的板面相对于主孔大致成为辐射方向。
外套部160(主体)具有供内套部150插入的内孔161。在该内孔161的内周面设置有沿与内孔161的轴心线平行的方向延伸的槽162。槽162的最里部成为沿内孔161的周向延伸的键槽162a。
为了制造该外套部160,在将无机纤维成形体(毡)卷绕于与图22a相同的芯模之后,像图25那样将端板40、50安装于该芯模。然后,通过利用4张赋形板从4个方向进行压缩,来形成外表面为四棱柱形状的压缩体。在使粘合剂液含浸于该压缩体之后,进行干燥、脱模、烧制。接下来,通过对外套部160的内周面实施切削加工来形成槽162以及键槽162a。另外,上述槽162以及键槽162a也可以通过预先在金属模设置相同尺寸的凸部,来在外套部成型时形成。
使凸部152与槽162卡合并将内套部150插入外套部160的内孔161,接下来使内套部150绕周向旋转来使凸部152与键槽162a卡合。接下来,在槽162填充无机纤维层叠体的填充物。由此构成燃烧器砖1F。在该情况下,优选在将内套部150插入外套部160之前,在内套部150的外周卷绕无机纤维层叠体片151,并在内套部150的外周与外套部160的内孔161的间隙夹装无机纤维层叠体片151。由此,容易借助无机纤维层叠体片151的回复力(反弹力)将内套部150保持在外套部160的内孔161内。此外,可以在卷绕无机纤维层叠体片151之后,利用高温下消失的束缚用绳索(图示省略)进行束缚。
此外,在含浸上述粘合剂液时,使粘合剂附着量在主孔的内周面侧变多,从而沿着主孔的内周面形成高松密度。
该燃烧器砖1F由于内套部150能够相对于外套部160进行装卸,因此在内套部150劣化时可以仅取出内套部150进行修补,或更换为新的内套部150。
图28、图29表示应用筒状体相对于主体能够装卸的方式的燃烧器砖1G。筒状体170构成燃烧器砖1G的主孔3的炉内侧的内周面。主体180具有供该筒状体170插入的内孔181。在该内孔181的内周面设置有沿内孔181的轴心线方向延伸的槽182。在槽182的长度方向的中途和最里部,设置有沿内孔181的周向延伸的键槽182a、182b。在筒状体170的外周面,在筒状体170的轴心线方向上空开间隔地突出设置有2个凸部171、172。
在使凸部171、172卡合于槽182而将筒状体170插入内孔181之后,使筒状体170沿周向旋转来使凸部171、172与键槽182a、182b卡合,接下来在槽182填充无机纤维层叠体的填充物,由此构成燃烧器砖1G。
在该燃烧器砖1G中,也可以将筒状体170从主体180取出来进行修补或进行更换。
此外,在该实施方式中,筒状体170具有越靠炉内侧直径越大的锥形状,容易向炉内侧移动。因此,通过分别设置2个凸部171、172以及键槽182a、182b并使它们卡合,来阻止筒状体170向炉内方向移动。但是,凸部以及键槽的数量可以为一个,也可以为三个以上。另外,沿与轴心线平行的方向延伸的槽,可以设置有多个。
槽182以及键槽182a、182b可以通过切削加工形成。另外,上述槽182以及键槽182a、182b也可以通过预先在金属模设置相同尺寸的凸部来在外套部成型时形成。
为了制作带凸部171、172的筒状体170,像图30那样,预先制作在外周面具有环绕凸条部173的筒状体,对该环绕凸条部173实施切削加工来形成凸部171、172即可。
如图31所示,通过在筒状体170的外周面设置凹孔174,并在该凹孔174嵌入无机纤维制的小块(piece)175也能够制作带凸部的筒状体170。
如图32所示,也可以通过如下方式来制作带凸部的筒状体170:利用无机粘合剂将具有宽幅部176a和窄幅部176b的无机纤维制的带状片176的宽幅部176a粘贴至筒状体170的外表面,将窄幅部176b折叠成之字形并利用无机粘合剂重叠粘合至宽幅部176a。
即便是燃烧器砖1F、1G,也与上述燃烧器砖1、1E同样,将燃烧器砖在相对于主孔的轴心的辐射方向上进行三等分,最靠主孔侧的1/3的区域为内周区域1a,最外侧的1/3的区域为外周区域1c,区域1a、1c之间的1/3的区域为中间区域1b,在内周区域1a中设从主孔内周面3f至厚度方向上的距离d=5mm为止的范围的松密度为Di、中间区域1b的松密度为Dm的情况下,Di大于Dm。
[无机纤维层叠体的优选方式]
无机纤维的板体121、122以及层叠体30、31、131,优选根据日本特开2011-208344制造,但并不限定于此。无机纤维层叠体优选由对氧化铝重量分数为65重量%以上的无机纤维实施针刺处理的针刺毡等针刺无机纤维集合体构成,特别优选是层叠2种以上的针刺无机纤维集合体而成的结构。
作为构成针刺无机纤维集合体的无机纤维,优选氧化铝重量分数为65重量%以上的氧化铝质纤维,具体而言,能够举出氧化铝/二氧化硅、包含它们的氧化锆、尖晶石、二氧化钛等单一纤维或复合纤维,但在耐热性、纤维强度(韧性)以及安全性的方面考虑,特别优选的是氧化铝/二氧化硅系纤维,特别是多晶质氧化铝/二氧化硅系纤维。
优选氧化铝/二氧化硅系纤维的氧化铝/二氧化硅的组成比(重量比),位于65~98/35~2的被称为莫来石组成或高氧化铝组成的范围内,进一步优选为70~95/30~5,特别优选为70~74/30~26的范围。
优选构成针刺毡的无机纤维的80重量%以上,优选90重量%以上,特别优选其全量为上述莫来石组成的多晶氧化铝/二氧化硅系纤维。
作为构成上述板体121、122以及层叠体30、31、131的无机纤维层叠体,优选由后述的针刺无机纤维集合体A、B、C、D中的至少一个构成,优选无机纤维层叠体31、131由针刺无机纤维集合体B、C中的至少一个构成。在取得本申请的效果的范围内,可以具有由氧化铝重量不足65%的无机纤维构成的针刺毡。
[针刺无机纤维集合体A]
针刺无机纤维集合体A的针刺痕迹密度为1.0针/cm2以上,优选为1.5针/cm2以上,另一方面,不足5.0针/cm2,优选为3.0针/cm2以下。由于针刺无机纤维集合体A的针刺痕迹密度位于该范围,所以卷绕体132的形状变形性能良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体A的松密度优选为0.02~0.10g/cm3,更优选为0.04~0.08g/cm3。由于松密度位于该范围,所以对卷绕体132进行赋形的工序的操作性良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体A的面密度优选为800~1400g/m2,特别优选为900~1300g/m2,尤其优选为1000~1200g/m2。由于针刺无机纤维集合体A的面密度位于该范围,所以对卷绕体132进行赋形的工序的操作性良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体A的厚度不特别限制,但通常厚度优选为35~60mm左右。
[针刺无机纤维集合体B]
针刺无机纤维集合体B的针刺痕迹密度多于5.0针/cm2,优选为6.0针/cm2以上,另一方面,在10.0针/cm2以下,优选为9.0针/cm2以下。由于针刺痕迹密度位于该范围,所以燃烧器砖的形状保持性能以及燃烧器砖的形状变形性能良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体B的松密度优选为0.06~0.16g/cm3,更优选为0.08~0.14g/cm3。由于针刺无机纤维集合体B的松密度位于该范围,所以燃烧器砖的形状保持性能良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体B的面密度优选为2200~3600g/m2,特别优选为2300~3500g/m2,尤其优选为2400~3200g/m2。由于面密度位于该范围,所以燃烧器砖的形状保持性能良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体B的厚度不特别限制,但通常优选为20~30mm左右。
[针刺无机纤维集合体C]
针刺无机纤维集合体C的针刺痕迹密度为多于10.0针/cm2,优选为12.0针/cm2以上,另一方面,在17.0针/cm2以下,优选为16.0针/cm2以下。由于针刺痕迹密度位于该范围,所以燃烧器砖的耐风蚀性良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体C的松密度优选为0.120~0.175g/cm3,更优选为0.135~0.19g/cm3。由于松密度位于该范围,所以燃烧器砖的耐风蚀性良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体C的面密度优选为1000~2000g/m2,特别优选为1200~1800g/m2,尤其优选为1400~1600g/m2。由于面密度位于该范围,所以燃烧器砖的耐风蚀性良好,从而优选。
针刺无机纤维集合体C的厚度不特别限制,但通常厚度优选为8.0~12.0mm左右。
[针刺无机纤维集合体D]
针刺无机纤维集合体D的针刺痕迹密度以及松密度与针刺无机纤维集合体B的相同。
另外,面密度优选为1200~2000g/m2,特别优选为1300~1900g/m2,尤其优选为1400~1800g/m2。由于面密度位于该范围,所以在辐射状的燃烧器砖内筒由板体121、122形成时,圆周外侧的形状保持性能良好,在这点上优选。
针刺无机纤维集合体D的厚度不特别限制,但通常优选为8~15mm左右。
在第二发明的燃烧器砖中,优选通过将针刺无机纤维集合体C/针刺无机纤维集合体A/针刺无机纤维集合体B这3层构造的层叠垫卷绕于芯模9,或将针刺无机纤维集合体A、B、C分别独立地卷绕于芯模9,来构成第一无机纤维层叠体30的卷绕体。在卷绕第二无机纤维层叠体31的情况下,可以卷绕针刺无机纤维集合体A/针刺无机纤维集合体B这双层构造的层叠体,也可以分别独立地卷绕针刺无机纤维集合体A、B。在分别独立地卷绕1片针刺无机纤维集合体的情况下,即便是复杂形状的芯模,也能够容易地卷绕。
在第一发明的燃烧器砖中,优选板体121、122由针刺无机纤维集合体B或者D构成。在向板体121、122的包绕体卷绕无机纤维层叠体131的情况下,优选通过将针刺无机纤维集合体A/针刺无机纤维集合体B这双层构造的层叠垫卷绕于板体121、122的包绕体,或将针刺无机纤维集合体A、B分别独立地卷绕于板体121、122的包绕体,来构成无机纤维层叠体131的卷绕体。
<无机粘合剂>
作为构成无机粘合剂液的无机粘合剂,不存在特别的限制,可以为无机质溶胶以及金属盐或其混合物等,只要烧制后形成氧化物即可。以下,举具体例进行叙述,但本发明并不限定于此。
作为无机质溶胶,能够举出氧化铝溶胶、氧化锆溶胶、二氧化钛溶胶、氧化镁溶胶或者氧化钙溶胶等。另外,作为金属盐,能够举出上述金属类的甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸、苯甲酸、苹果酸等有机酸盐,另外,还能够举出硝酸等无机酸盐。其中,氧化铝溶胶的热膨胀系数值与无机纤维集合体接近,在这点上优选。作为无机粘合剂,也可以使用多种无机质溶胶。
对无机粘合剂液的浓度而言,以固形成分为6~14重量%,其中优选为8~11重量%。另外,优选将粘合剂液的粘度调整为5~200cp。
卷绕体32、132中的最外层以及最内层的无机粘合剂的浸渍率分别为,厚度方向上的最外层与最内层的中点处的浸渍率的1.0倍以上且2.0倍以下、以及1.5倍以上且10.0倍以下,这在燃烧器砖外轮廓形状保持的点上是优选的。该比率分别特别优选为1.1倍以上且1.9倍以下、以及3.0倍以上且8.0倍以下。
这里,无机粘合剂的浸渍率如下式所示,是指将无机粘合剂固形成分的重量相对于无机纤维的重量按照百分率表示的比例。
(浸渍率)=(无机粘合剂固形成分重量)/(无机纤维集合体重量)×100
作为无机粘合剂相对于无机纤维的浸渍率的测定方法,能够举出烧制法,具体而言,可以通过公知文献(国际公开第2013/035645号)中记载的方法来进行测定。
此外,只要不破坏本发明的效果,可以向粘合剂液添加分散剂等添加剂。
<脱模片>
作为脱模片,不存在特别的限制,但能够举出由氟树脂等构成的合成树脂片、玻璃布等。
<干燥条件>
作为干燥条件,不存在特别的限制,但具体而言,能够举出使最外层与60℃~200℃的热风接触的方法,或使最外层在100℃~200℃的环境气氛下静置2~5小时左右的方法。这样,能够增加最外侧的无机质溶胶的浸渍量,从而优选。也可以同时进行吸引脱水工序和干燥工序,这样作业效率提高。
<烧制条件>
通过烧制压缩体,能够防止无机质溶胶所包含的挥发性分散剂的除去或被水等沾湿时无机质溶胶的再溶解、伴随着再溶解而产生的无机纤维成形体构造的崩塌。在本发明中,优选在有机成分完全消失、实现氧化铝溶胶等无机粘合剂的刚玉化的空气等含氧环境气氛中以600℃~1200℃进行烧制。
<后续加工>
根据需要,可以对本发明所涉及的燃烧器砖进行后续加工。例如,通过NT刀具等切掉毛刺1a、对燃烧器砖外表面进行整形来形成为标准形状。
实施例
以下,通过实施例对本发明的实施方式进行说明,但本发明只要不超出其主旨,并不限定于此。此外,本实施例所记载的项目通过以下方法进行了测定。
[面对主孔内周面的高松密度部的松密度]
将从主孔内壁的最表面起向与火焰方向垂直的方向上为5mm的厚度位置且与火焰方向平行的开口部最前部10mm的圆周分割为四部分,来切出测定样本,对各样本的重量进行测定。然后,通过涂覆Toughdine(Kubota-C.I株式会社)使表面具有疏水性,投入量筒内的水中,根据水液面位置的上升来测定体积。上述重量除以该体积来计算高松密度部的松密度。
[中间区域以及外周区域的松密度]
测定顺序如下所述。
1)从燃烧器砖切出规定尺寸(宽度20mm×长度50mm×厚度5mm)的样本。
2)在样本表面涂覆Toughdine(Kubota-C.I株式会社)。(根据情况涂覆多次,直至表面平滑至表面没有孔)
3)充分干燥样本。
4)测定干燥后的样本的重量。
5)向放入有水的量筒投入上述样本,从刻度读取体积增加。
6)测定重量[g]除以测定体积[mL]来求松密度[g/mL]。
[燃烧器燃烧试验1]
使用下述规格的燃烧器,重复10次5分钟的燃烧、灭火。接下来,在试验炉内以1400℃的炉内温度燃烧32小时。
燃烧器规格:
1.四边型(254mm四边×298mm)2.圆筒型
容量:1.500000kcal/h,2.600000kcal/h
燃料:13A城市燃气
空气温度:1.400℃2.400℃
燃烧空气比:1.0~1.1
[同心圆精度]
针对燃烧试验前后的燃烧器砖,通过内卡钳对主孔的炉内侧的开口直径进行测定,确认半径变化的有无。
[内壁剥离有无]
针对燃烧试验前后的燃烧器砖,通过目视观察主孔内周面,观察剥离的有无。
[割裂有无]
将燃烧器砖以火焰开口部朝上的方式设置于能够输送压缩空气的配管的前端,利用密度为0.170g/cm3的无机纤维成形体封堵主孔的前侧(炉内侧)开口部。然后,从下部向燃烧器砖内送入0.1MPa的压缩空气,在燃烧器砖外表面涂覆洗涤剂泡,通过目视来观察有无气泡膨胀,确认有无割裂。
[接缝开裂有无]
在烧制工序前后的燃烧器砖中,通过目视来观察使主孔的前侧(炉内侧)开口部位于正面时有无接缝开裂。
[实施例1]
使用图6所示形状的芯模9制造了燃烧器砖1。芯模9的各部分的尺寸如下所述。
前部分10的轴向长度:192mm
前部分10的最大内径:122mm
前部分10的最小内径:85mm
后部分20的轴向长度:106mm
后部分20的最大内径:85mm
后部分20的最小内径:61mm
[制造顺序]
将厚度为50mm、针刺痕迹密度为3.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)。以下称为针刺毡A)按照320mm宽度、2000mm长度切出,另外,将厚度为25mm、针刺痕迹密度为6.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)8P25T,以下称为针刺毡B)按照320mm宽度、2500mm长度切出。另外,使用冲裁模,将厚度为10mm、针刺痕迹密度为12.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)。以下称为针刺毡C)按照从中心角度为55度、半径为520mm的半圆挖掉中心角为55度、半径为363mm的半圆的扇形。通过同样的操作切出从中心角度为65度、半径为565mm的半圆挖掉中心角为65度、半径为408mm的半圆的扇形。
作为脱模片,在芯模9卷绕1周厚度为0.5mm的玻璃布(中兴化成株式会社制:CHUKOH FLO(注册商标)G型织物)。然后,在最大风速暴露预想部分,将针刺毡C的扇形卷绕于对应的芯模部分(前部分10)来形成第一无机纤维层叠体30。然后,使针刺毡A重叠于针刺毡B之上来形成第二无机纤维层叠体31,并像图8那样进行卷绕来制作直径为330mm、长度为320mm的卷绕体32。
在像图9那样将端板40、50安装于该卷绕体32的两端面之后,向卷绕体32按压赋形板,并将赋形板与端板40、50连结,形成一边为254mm的正方形柱状的压缩体。
在将该压缩体浸渍于固形成分浓度为8重量%的氧化铝溶胶(日产化学株式会社,氧化铝溶胶200)30分钟后提升,在-17.5~-22.5kPa的负压下脱液45分钟。然后,利用箱子包围压缩体,继续进行吸引的同时向箱子内导入100~140℃的热风4小时,进行干燥。干燥后,取下赋形板,并且对芯模9进行脱模。接下来,在空气环境气氛下,以1000℃烧制3小时。在对烧制后的燃烧器砖坯体的4个角的毛刺利用刀具切掉之后,利用带锯将外形整形为254×254×298mm。另外,利用燃烧器砖设置用的前板,通过木塞穿孔器贯穿设置点火燃烧器孔以及检查孔,制造表1所示的燃烧器砖。
该燃烧器砖的特性的测定结果如表1所示。表1的风蚀试验栏的○表示存在能够观察到相应列深度的侵蚀的层,×表示未观察到上述侵蚀。
[实施例2]
除取代实施例1中厚度为10.0mm的针刺毡C而使用厚度为12.5mm的针刺毡C以外,以与实施例1相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[实施例3(圆筒形燃烧器砖)]
将上述针刺毡A按照190mm宽度、600mm长度切出,将上述针刺毡B按照240mm宽度、2500mm长度切出。另外,使用冲裁模将针刺毡C切出从中心角度为250度、半径为112mm的半圆挖掉中心角为250度、半径为51mm的半圆的扇形。通过同样的操作,从针刺毡C切出从中心角度为65度、半径为461mm的半圆挖掉中心角为65度、半径为331mm的半圆的扇形。将切出的针刺毡按照与实施例1相同的顺序进行卷绕。另外,作为赋形板而使用2张半圆形状的赋形板。除此之外,以与实施例1相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[实施例4(圆筒形燃烧器砖)]
以与实施例3相同的方法从轴心成形至然后卷绕针刺毡B至仅在外周部的厚度为50mm的部分通过涂覆(逐滴滴加法(drop-wise))含浸氧化铝溶胶之后,进行干燥。除此之外,以与实施例3相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[实施例5]
除在实施例1中不使用针刺毡A以外,以与实施例1相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[实施例6]
除取代实施例1中的针刺毡B而使用通过熔融法制造的陶瓷纤维毡(氧化铝/二氧化硅重量比=48/52)以外,以与实施例1相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[比较例1]
除在实施例1中不含浸无机质溶胶(氧化铝溶胶)以外,以与实施例1相同的方式制造表1所示的燃烧器砖。
[比较例2]
使用以往公知的二氧化硅-氧化铝系浇注料向模框进行流入成形,制造表1所示的燃烧器砖。
[表1]
如表1所示,实施例所涉及的燃烧器砖的耐风蚀性、耐热冲击性均优良。
其中,使用特定的3种毡的实施例1~4所涉及的燃烧器砖,其耐风蚀性、耐热冲击性、低热收缩率、制品外观成型性优良。首先,通过将因自针刺而成为稳固的构造的针刺毡C设置于最内壁来提高耐风蚀性。另外,通过将作为半膨松体的针刺毡A夹在层间来缩小纤维集合体的反弹力,即提高成型性。并且,通过将纤维中的莫来石结晶进行了结晶化的针刺毡A以及B作为成型体基体来构成加热时难以引起热收缩的结构。
[实施例7]
使用图24所示形状的芯模109制造燃烧器砖1E。芯模109的各部分的尺寸如下所示。
前部分10的轴向长度:276mm
前部分10的最大内径:140mm
前部分10的最小内径:140mm
后部分20的轴向长度:237mm
后部分20的最大内径:118mm
后部分20的最小内径:71mm
[制造顺序]
将厚度为50mm、针刺痕迹密度为3.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)。以下称为针刺毡A)按照320mm宽度、2500mm长度切出,另外,将厚度为25mm、针刺痕迹密度为6.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)8P25T,以下称为针刺毡B)按照533mm宽度、3200mm长度切出。
作为脱模片,在芯模卷绕1周厚度为0.5mm的玻璃布(中兴化成株式会社制:CHUKOHFLO(注册商标)G型织物)。然后,在最大风速暴露预想部分,呈辐射状地配置有23对模块,该模块是将形成为长条形的毡B以及切出为三角锥状且厚度为12.5mm、针刺痕迹密度为6.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)8P12.5T,以下称为针刺毡D)一对一对固定而构成的。呈辐射状地配置的模块,使用紧固用绳索等辅助道具以压缩率成为25%的方式进行压缩,而形成内套部。
然后,使针刺毡A重叠于针刺毡B之上来形成第二无机纤维层叠体131,并像图24那样将该第二无机纤维层叠体131卷绕至由上述中获得的内套部的外侧,来制作直径为460mm、长度为533mm的卷绕体132。
在像图25那样将端板40、50安装于该卷绕体132的两端面之后,向卷绕体132按压赋形板,并将赋形板与端板40、50连结,形成一边为323mm的正方形柱状的压缩体。
在将该压缩体浸渍于固形成分浓度为8重量%的氧化铝溶胶(日产化学株式会社,氧化铝溶胶200)3小时之后提升,在-25.0~-30.0kPa的负压下脱液100分钟。然后,利用箱子包围压缩体,继续进行吸引的同时向箱子内导入100~140℃的热风12小时,进行干燥。干燥后,取下赋形板,并且对芯模109进行脱模。接下来,在空气环境气氛下,以1000℃烧制3小时。在烧制后的燃烧器砖坯体的4个角的毛刺利用刀具切掉之后,利用带锯将外形整形为323mm×323mm×513mm。另外,利用燃烧器砖设置用的前板,通过木塞穿孔器贯穿设置点火燃烧器孔以及检查孔,制造表2所示的燃烧器砖。对获得的燃烧器砖进行物性试验(落球冲击试验、耐热冲击性试验)、燃烧器燃烧试验1以及燃烧器燃烧试验2(各试验后有无内壁剥离以及有无割裂)。结果如表2所示。此外,物性试验以及燃烧器燃烧试验2在以下条件下进行。
[落球冲击特性]
使重量为550g的钢球从1m的高度垂直地下落至制品侧面中央部,观察外观(破坏)状态。
[耐热冲击性试验]
将从制成的燃烧器砖沿通过炉心的轴线的平面按照规定大小切出的样本,静置在已加热至1500℃的电气炉内15分钟。然后,从电气炉中取出,在空气中静置15分钟。在重复该操作10次之后,通过目视来观察剥离、龟裂等外观状态。将观察到10mm以上的深度或宽度的龟裂以及剥离的状态记作○,将未观察到10mm以上的深度或宽度的龟裂以及剥离的状态记作×。
[燃烧器燃烧试验2]
使用下述规格的燃烧器,重复10次5分钟的燃烧、灭火。接下来,在试验炉内以1350℃的炉内温度燃烧720小时。
燃烧器规格:
样式:四边型(323mm四边×513mm)
容量:850000kcal/h
燃料:13A城市燃气
空气温度:400℃
燃烧空气比:1.0~1.1
此外,燃烧器燃烧试验1以及2之后的评价(内壁观察)以如下方式进行。
针对燃烧试验前后的燃烧器砖,通过目视来观察主孔内周面,观察剥离的有无。在可通过目视识别的深度方向上的局部侵蚀或者扩展方向上的脱落不被认可的情况下,判断内壁状态为良好,反之,判断为不良。
[比较例3]
使用以往公知的二氧化硅-氧化铝系浇注料向模框进行流入成形来制作内筒。然后,向上述内筒卷绕毡A,接下来,利用真空式成型体包围上下左右前后表面,由此来制造表2所示的燃烧器砖。以与实施例7相同的方式对在上述中获得的燃烧器砖进行物性试验以及燃烧器燃烧试验的评价。结果如表2所示。
[比较例4]
将毡B按照300mm的正方形切出12片,通过在各正方形毡B之间涂覆氧化铝溶胶进行粘合来制作模块。另一方面,将氧化铝溶胶浸渍于毡B,然后进行干燥,由此来制作2片与上述正方形相同尺寸的无机纤维成型体。然后,在上述模块与上述无机纤维成型体之间涂覆氧化铝溶胶,从上下夹住无机纤维成型体,进而压缩20%,由此制作无机纤维块体。通过铣床在上述无机纤维块体形成与实施例7相同尺寸的燃烧用内筒,由此制造表2所示的燃烧器砖。以与实施例7相同的方式对在上述中获得的燃烧器砖进行物性试验以及燃烧器燃烧试验的评价。结果如表2所示。
[比较例5]
使用芯模109制造燃烧器砖。
芯模109的各部分的尺寸如下所示。
前部分10的轴向长度:276mm
前部分10的最大内径:140mm
前部分10的最小内径:140mm
后部分20的轴向长度:237mm
后部分20的最大内径:118mm
后部分20的最小内径:71mm
[制造顺序]
作为脱模片,在芯模卷绕1周厚度为0.5mm的玻璃布(中兴化成株式会社制:CHUKOHFLO(注册商标)G型织物)。然后,在最大风速暴露预想部分,呈辐射状地配置34对形成为长条形且厚度为25mm、针刺痕迹密度为6.0针/cm2的氧化铝纤维针刺毡(三菱树脂株式会社,MAFTEC(注册商标)8P25T,以下称为针刺毡B)。呈辐射状地配置的模块,使用紧固用绳索等辅助道具以压缩率成为25%的方式进行压缩,形成内套部。
接下来,将针刺毡B按照161.5mm宽度、513mm长度切出8片。以上述8片针刺毡成为161.5mm的厚度的方式进行压缩固定,制作块体。制作4对该块体,将各块体以相邻的块体的层叠方向为垂直的方式进行配置,从而获得所形成的一边为323mm的正方形的柱状块体。以收纳上述内套部的方式对上述柱状块体的中心进行加工,加工后,从外侧将从内套部的外侧开始形成柱状块体的上述4对块体固定,从而获得在构造内具有上述内套部且一边为323mm的正方形的柱状块体。利用燃烧器砖设置用的前板,通过木塞穿孔器贯穿设置点火燃烧器孔以及检查孔,制造表2所示的燃烧器砖。对获得的燃烧器砖进行物性试验(落球冲击试验、耐热冲击性试验)、燃烧器燃烧试验1以及燃烧器燃烧试验2(各试验后有无内壁剥离以及有无割裂)。结果如表2所示。
[比较例6]
除了在比较例4中追加仅在所形成的燃烧用内筒的表面约为5mm的部分通过涂覆(刷毛涂抹法)含浸氧化铝溶胶的工序以外,以与比较例4相同的方式进行,制造表2所示的燃烧器砖。对获得的燃烧器砖进行物性试验(落球冲击试验、耐热冲击性试验)、燃烧器燃烧试验1以及燃烧器燃烧试验2(各试验后有无内壁剥离以及有无割裂)。结果如表2所示。
[表2]
如表2所示,实施例所涉及的燃烧器砖的耐风蚀性、耐热冲击性均优良。
可以知晓:其中,实施例7所涉及的燃烧器砖的耐风蚀性、耐热冲击性、低热收缩率、制品外观成型性优良,该实施例7所涉及的燃烧器砖具有包围主孔的内套部和包围该内套部的外周的外套部,在该内套部中,无机纤维制板体以板面相对于主孔大致成为辐射方向的方式进行层叠,而且按照规定的压缩率被填充,在该外套部中,无机纤维毡卷绕该内套部的外周多周。
使用特定的实施方式详细地对本发明进行了说明,但对本领域技术人员而言,在不脱离本发明的意图与范围内显然能够进行各种变更。
本申请基于2014年2月12日申请的日本专利申请2014-024487以及2015年1月7日申请的日本专利申请2015-001634,并通过引用将其全部内容援引于此。
附图标记说明:
1、1A~1F、100...燃烧器砖;3、3E...主孔;3f...主孔的内周面;4...高松密度部;9、109...芯模;10、110...前部分;20、111...后部分;31、131...无机纤维层叠体;32、132...卷绕体;40、50...端板;80...炉;82...燃烧器;120、150...内套部;121、122...由无机纤维层叠体构成的板体;130、160...外套部。

Claims (29)

1.一种燃烧器砖,其由无机纤维成形体构成,具有燃烧器用的主孔,该主孔在炉内外方向上贯通,
所述燃烧器砖的特征在于,
该燃烧器砖的至少炉内侧具有包围所述主孔的内套部、和包围该内套部的外周的外套部,
在所述内套部中,无机纤维制板体被层叠成使板面相对于主孔大致处于辐射方向,
在所述外套部中,将密度不同的多个无机纤维毡重叠并在所述内套部的外周卷绕多周。
2.根据权利要求1所述的燃烧器砖,其特征在于,
沿着所述主孔的内周面的部分为,松密度比所述内周面与燃烧器砖外表面之间的中间部的松密度大的高松密度部。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述外套部具有将松密度相对低的针刺无机纤维集合体和松密度相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造。
4.根据权利要求1或2所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述外套部连续地具有将松密度相对低的针刺无机纤维集合体和松密度相对高的针刺无机纤维集合体层叠的构造。
5.根据权利要求1或2所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述内套部仅配置于燃烧器砖的炉内侧,
对于该燃烧器砖的炉外侧而言,由所述外套部构成主孔的内周面。
6.根据权利要求1或2所述的燃烧器砖,其特征在于,
在从所述燃烧器砖的主孔的轴心起的辐射方向上厚度最小的剖面中,设燃烧器砖的厚度为T0、内套部的平均厚度为T1的情况下,T1/T0的百分比为20%~70%。
7.根据权利要求1或2所述的燃烧器砖,其特征在于,
作为构成所述内套部的所述无机纤维制板体,设置有与主孔的轴心线垂直的剖面为三角形或梯形的板体、和该剖面为长方形的板体。
8.一种燃烧器砖,其由无机纤维成形体构成,具有燃烧器用的主孔,该主孔在炉内外方向上贯通,
所述燃烧器砖的特征在于,
沿着所述主孔的内周面的部分为,松密度比该内周面与燃烧器砖外表面之间的中间部的松密度大的高松密度部,
所述燃烧器砖的外周侧通过将密度不同的多个无机纤维毡重叠并卷绕而形成。
9.根据权利要求1或8所述的燃烧器砖,其特征在于,
对燃烧器砖的与所述主孔的轴心线垂直的剖面中的外形进行赋形以使其成为方形。
10.根据权利要求1或8所述的燃烧器砖,其特征在于,
沿着所述主孔的内周面的部分的松密度为0.3~1.0g/cm3
11.根据权利要求1或8所述的燃烧器砖,其特征在于,
在将与所述主孔的轴心垂直的剖面三等分为主孔侧的内周区域、外表面侧的外周区域、以及所述内周区域与外周区域之间的中间区域这3个区域的情况下,
当设从所述主孔的内周面至5mm为止的范围的松密度为Di、所述中间区域的松密度为Dm时,
Di-Dm为0.05~3.0g/cm3
12.根据权利要求11所述的燃烧器砖,其特征在于,
Dm/Di为0.1~0.9。
13.根据权利要求11所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述燃烧器砖包括无机纤维和粘结该无机纤维的无机粘合剂氧化而生成的粘合剂来源物,沿着所述主孔的内周面的部分的每单位体积的粘合剂来源物量,比所述中间区域的每单位体积的粘合剂来源物量多。
14.根据权利要求1或8所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述无机纤维为氧化铝质纤维。
15.根据权利要求14所述的燃烧器砖,其特征在于,
所述氧化铝质纤维为氧化铝重量分数在65重量%以上的结晶质氧化铝二氧化硅纤维。
16.根据权利要求1或8所述的燃烧器砖,其特征在于,
由沿着所述主孔的炉内侧的内周面的筒状体、和将该筒状体能够装卸地嵌入的主体构成,
设置有用于防止所述筒状体从主体向炉内侧脱出的防脱机构。
17.一种燃烧器,其特征在于,
包括权利要求1或8所述的燃烧器砖。
18.一种炉,其特征在于,
具备权利要求17所述的燃烧器。
19.一种燃烧器砖的制造方法,制造权利要求1所述的燃烧器砖,
其特征在于,包括:
配置工序,将所述无机纤维制板体以板面处于辐射方向的方式配置于具有所述主孔的形状的芯模的至少炉内侧;
卷绕工序,至少在所述板体的外周卷绕由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;
压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压该无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;
含浸工序,使所述压缩体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;
脱模工序,干燥后从压缩体取下所述芯模以及赋形板;以及
烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
20.根据权利要求19所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
所述芯模以及赋形板具有使所述无机粘合剂含有液通过的孔。
21.根据权利要求20所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
还具有在所述含浸工序之后使无机粘合剂含有液的一部分从所述压缩体通过所述芯模被吸引排出的工序。
22.一种燃烧器砖的制造方法,制造权利要求1所述的燃烧器砖,
其特征在于,
所述外套部具有供所述内套部插入的内孔,
所述内套部由具有如下工序的方法来制造:
配置工序,将所述无机纤维制板体以板面处于辐射方向的方式配置于具有所述主孔的形状的芯模的至少炉内侧;
第一卷绕工序,至少在所述板体的外周卷绕由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;
含浸工序,使由所述第一卷绕工序形成的无机纤维卷绕体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的无机纤维卷绕体进行干燥;以及
烧制工序,之后对干燥的无机纤维卷绕体进行烧制,
所述外套部由具有如下工序的方法来制造:
第二卷绕工序,将由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体卷绕于具有所述内套筒的形状的芯模的外周来形成无机纤维卷绕体;
压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压由所述第二卷绕工序形成的无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;
含浸工序,使所述压缩体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;
脱模工序,干燥后从压缩体取下所述芯模以及赋形板;以及
烧制工序,之后对压缩体进行烧制,
具有在所述外套部嵌合内套部的工序。
23.根据权利要求22所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
从所述内套部的后端侧的外周面沿辐射方向突出地设置有凸部,并且在所述外套部的内孔的内周面具有沿与所述内孔的轴心线平行的方向延伸的槽以及从该槽沿所述内孔的周向延伸的键槽。
24.根据权利要求23所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
在所述外套部嵌合所述内套部的工序中,在将所述内套部插入所述外套部之前,在该内套部的外周卷绕无机纤维层叠体片,而在所述内套部的外周与所述外套部的内孔的间隙夹装所述无机纤维层叠体片。
25.一种燃烧器砖的制造方法,制造权利要求8所述的燃烧器砖,
其特征在于,包括:
卷绕工序,将由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体卷绕于具有所述主孔的形状的芯模的外周来形成无机纤维卷绕体;
压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压所述无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;
含浸工序,使所述压缩体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;
脱模工序,干燥后从压缩体取下所述芯模以及赋形板;以及
烧制工序,之后对压缩体进行烧制。
26.根据权利要求25所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
所述芯模以及赋形板具有使所述无机粘合剂含有液通过的孔。
27.根据权利要求26所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
还具有在所述含浸工序之后使无机粘合剂含有液的一部分从所述压缩体通过所述芯模被吸引排出的工序。
28.一种燃烧器砖的制造方法,制造权利要求8所述的燃烧器砖,
其特征在于,
所述燃烧器砖具有内套部以及外套部,
所述外套部具有供所述内套部插入的内孔,
所述内套部由具有如下工序的方法来制造:
第一卷绕工序,将由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体卷绕于具有所述主孔的形状的芯模的外周来形成无机纤维卷绕体;
第二卷绕工序,至少在所述无机纤维卷绕体的外周卷绕无机纤维层叠体来形成无机纤维卷绕体;
含浸工序,使由所述第二卷绕工序形成的所述无机纤维卷绕体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的无机纤维卷绕体进行干燥;以及
烧制工序,之后对干燥的无机纤维卷绕体进行烧制,
所述外套部由具有如下工序的方法来制造:
第三卷绕工序,将由无机纤维毡构成的无机纤维层叠体卷绕于具有所述内套部的形状的芯模的外周来形成无机纤维卷绕体;
压缩工序,利用赋形板朝向向心方向按压由所述第三卷绕工序形成的无机纤维卷绕体来进行压缩,并将该赋形板与芯模连结,由此形成无机纤维卷绕体保持在压缩状态的压缩体;
含浸工序,使所述压缩体含浸无机粘合剂含有液;
干燥工序,对含浸有无机粘合剂含有液的压缩体进行干燥;
脱模工序,干燥后从压缩体取下所述芯模以及赋形板;以及
烧制工序,之后对压缩体进行烧制,
具有在所述外套部嵌合内套部的工序。
29.根据权利要求28所述的燃烧器砖的制造方法,其特征在于,
所述内套部为筒状体,在该筒状体的外周面沿该筒状体的轴心线方向突出地设置有凸部,并且在所述外套部的内孔的内周面具有沿与该内孔的轴心线平行的方向延伸的槽以及从该槽沿该内孔的周向延伸的键槽。
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