JP2002333279A - 耐火炉の炉心用耐火材とその製造法 - Google Patents

耐火炉の炉心用耐火材とその製造法

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JP2002333279A
JP2002333279A JP2001142646A JP2001142646A JP2002333279A JP 2002333279 A JP2002333279 A JP 2002333279A JP 2001142646 A JP2001142646 A JP 2001142646A JP 2001142646 A JP2001142646 A JP 2001142646A JP 2002333279 A JP2002333279 A JP 2002333279A
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core
furnace
zirconia
porous
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Masatoshi Mitsuta
正俊 光田
Shigehiko Mori
重彦 森
Mitsuo Narisawa
光男 成沢
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ICHIHARA SEISAKUSHO CO Ltd
ICHIHARA SEISAKUSHO KK
NARUMITSU TECHNO KK
Tokyo Kogyo Boyeki Shokai Ltd
Original Assignee
ICHIHARA SEISAKUSHO CO Ltd
ICHIHARA SEISAKUSHO KK
NARUMITSU TECHNO KK
Tokyo Kogyo Boyeki Shokai Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の高温耐火炉の炉心構造を改良する。 【解決手段】 セラミックス素材から構成される耐火炉
の炉心構造において約1,700℃の高温に耐えられる
安定型のジルコニア(Zro2)若しくはジルコン(Z
rsio4)素材を設け、該素材から製造される焼却・
溶融炉用のジルコニアポーラス耐火構造体から構成され
る耐火炉の炉心用耐火材、及びセラミックス素材から構
成される耐火炉の炉心用耐火材の製造方法において網目
状のウレタンに安定型ジルコニア(Zro2)スラリー
をコーティングしかつ焼成・焼結して高温炉用のジルコ
ニアポーラス耐火物を製造することを特徴とする耐火炉
の炉心用耐火材製造法の提供

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気炉などの耐火炉
に関するが、詳しくは高温耐火炉の炉心用耐火材とその
製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の耐火炉としては、例えば特開昭5
3−144462号で開示されているような耐火炉があ
る。この従来式の耐火炉は、炉心に面する内壁を構成す
るセラミックスファイバ材料からなるライニングと、こ
のライニングと炉毅との間に形成されたガス通路と、炉
内のガス圧にほぼ等しい圧力の気体を上記ガス通路を経
て上記ライニング内に圧入する手段とを有する耐火炉で
あり、具体的には図7に示すような構成になっている。
【0003】すなわち、従来の耐火炉は鍋板と金属構造
との間には送入される気体を通すための空間を設けてあ
り、送風機から送出される気体は送風管を通じて空気に
送入される。なお、送入された気体が金属構造を通過し
てライニングの内面に向ってその内部を流れて炉内ガス
がライニングに浸透する。一般に炉内は、外気より水銀
柱の1乃至10mm程度高圧とされ炉内の高温ガスはラ
イニング内に侵入して透過する。一方、送風機から送ら
れる気体は送風管および空間を通じてライニングの外側
から内側に侵入しようとする。この場合は、送入される
気体の圧力は炉内圧とほぼ等しくしてあるからこれら両
者は圧力の均等によってライニングの任意の位置で平衡
を保ことが可能となり、そのため炉内ガスがライニング
内の平均位置よりも外側まで浸出するのを抑えることが
できる。また、ライニングの保持金物を保護することが
できると共にライニングの相当の部分をある程度低温に
保つことが可能となり、炉壁からの放散熱を実質的にゼ
ロにすることができるように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来方式の耐火
炉、例えば電気炉の場合で高温域(1,500〜1,8
00℃)で使用する場合には発熱体(ヒーター)が炉心
の一番内側に位置している関係で多くの問題が生じてい
た。すなわち、ワークに一番近い位置になるためにワー
クの接触やワークからのアウトガスなどにより発熱体
(ヒーター)が破損したり、また断熱材(セラミックス
ファイバー等)が傷んだりするケースが多々あり、また
これを防ぐために坩堝を使用することになるので坩堝の
消耗が激しくコストが掛かるなどの問題点があった。
【0005】そこで、これらの問題を解決するために焼
却・溶融炉用のジルコニアポーラス耐火物構造体にする
ところに本発明が解決しようとする課題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の如き課題
を解決するために開発したものであって、セラミックス
素材から構成される耐火炉の炉心構造において約1,7
00℃の高温に耐えられる安定型のジルコニア(Zro
2)若しくはジルコン(Zrsio4)素材を設け、該
素材から製造される焼却・溶融炉用のジルコニアポーラ
ス耐火構造体から構成されることを特徴とする耐火炉の
炉心用耐火材の提供にあり、また前記炉心耐火材の発熱
体がジルコニア若しくはジルコンの後方から加熱される
構造体としかつセラミックスファイバー等の断熱材がジ
ルコニア若しくはジルコンの後方に配設してなる耐火炉
の炉心用耐火材の提供にあり、また前記耐火構造体が炉
心の内面のみを目潰してアルミナルツボを使用せずにヒ
ートサイクルに強いポーラス式の構造にしてなる耐火炉
の炉心用火材の提供にある。
【0007】更に本発明は、セラミックス素材から構成
される耐火炉の炉心用耐火材の製造方法において、網目
状のウレタンに安定型ジルコニア(Zro2)スラリー
をコーティングしかつ焼成・焼結して高温炉用のジルコ
ニアポーラス耐火物を製造することを特徴とする耐火炉
の炉心用耐火材製造法の提供にあり、また前記ジルコニ
アポーラス耐火物がCaO・MgO・Y203(イット
リア)を加味し若しくはY203(イットリア)10%
入りしてなる耐火炉の炉心用耐火材製造法の提供にあ
り、また前記ジルコニアポーラス耐火物のウレタン側を
コーティングして乾燥させかつ内面のみを目潰して塗装
して焼成してなる耐火炉の炉心用耐火材製造法の提供に
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、セラミック
ス素材から構成される耐火炉の炉心構造において、約
1,700℃の高温に耐えられる安定型のジルコニア
(Zro2)若しくはジルコン(Zrsio4)素材を
設け、該素材から製造される焼却・溶融炉用のジルコニ
アポーラス耐火構造体から構成される耐火炉の炉心用耐
火材であり、また前記炉心耐火材の発熱体がジルコニア
若しくはジルコンの後方から加熱される構造体としかつ
セラミックスファイバー等の断熱材がジルコニア若しく
はジルコンの後方に配設してなる耐火炉の炉心用耐火材
であり、また前記耐火構造体が炉心の内面のみを目潰し
てアルミナルツボを使用せずにヒートサイクルに強いポ
ーラス式の構造にしてなる耐火炉の炉心用火材であるか
ら、熱伝導率が高くてヒートショックにも強く、しかも
補修が容易で軽量化が可能となる。
【0009】また本発明の実施形態は、セラミックス素
材から構成される耐火炉の炉心用耐火材の製造方法にお
いて網目状のウレタンに安定型ジルコニア(Zro2)
スラリーをコーティングしかつ焼成・焼結して高温炉用
のジルコニアポーラス耐火物を製造する耐火炉の炉心用
耐火材製造法であり、また前記ジルコニアポーラス耐火
物がCaO・MgO・Y203(イットリア)を加味し
若しくはY203(イットリア)10%入りしてなる耐
火炉の炉心用耐火材製造法であり、また前記ジルコニア
ポーラス耐火物のウレタン側をコーティングして乾燥さ
せかつ内面のみを目潰して塗装して焼成してなる耐火炉
の炉心用耐火材製造法であるから、従来方式の一体成形
を脱皮させたヒートサイクルに強いポーラスな構造体に
することができるとともに、ポーラス構造の内面つぶし
をすることによってアルミナルツボを不要にすることも
可能にした。
【0010】
【実施例】以下、図面によって本発明の実施例について
説明する。本発明は電気炉など高温耐火炉の炉心に関す
るものであるから、以下その部分についてのみ限定して
説明することにする。図1から図6は、本発明から構成
される炉心を示したものであり、1はその炉心である。
本発明の炉心1は、本図からも明らかのように従来の電
気炉を用いた1,500〜1,800℃の高温域で使用
する電気炉を用いた場合は、電気炉はヒーター2(発熱
体)が炉心の一番内側に位置しているためにワークに一
番近い位置となる。従って、ワークの接触やワークから
のアウトガスなどによりヒーター2(発熱体)が破損し
たりセラミックス材3(断熱材)が破損する原因にな
る。この破損原因を防止するためにはアルミナルツボを
使用することになるが、消耗が激しくなりコスト高とな
る問題が生ずる。そこで、本発明からなるジルコニアA
を素材にした焼却・溶融炉用ジルコニアボーラス耐火物
構造体を用いてこれらの問題を解消したのである。その
特徴は、ヒーター2(発熱体)がアルコニア若しくはジ
ルコン素材から製造されていることと、このヒーター2
(発熱体)がジルコニア若しくはジルコンの後方からの
加熱されるような構造体にすること、また断熱材のセラ
ミックス材3がジルコニア若しくはジルコンの後方に位
置になるように構成されていること、更に処理内容によ
ってはアルミナルツボを不要にすることができること、
などにある。なお、本発明のジルコニア材3からなるジ
ルコンポーラス耐火物構造体は、網目状のウレタンに安
定型ジルコニア(Zro2)をコーティングして焼成・
焼結して製造される。
【0011】次に、本発明の安定型ジルコニア(Zro
2)に使用されるジルコニア材について説明する。従来
からジルコニアは、セラミック材料として耐火物・耐反
応・耐摩耗等の性質により様々な用途に使用されてお
り、化学的・物理的には極めてすぐれた特性をもってい
るとされている。例えば、融点が極めて高い(純粋な
ジルコニアは融点が2,719℃、沸点3,730℃)
こと、化学的に中性で反応性が小さく大抵の溶融体に
耐食性をもつ(R、O、ROの浸食に耐性があり、溶融
金属にぬれにくい)こと、熱伝導度が極めて小さい
(あらゆる人造酸化物のうちでも低い方に属しアルミナ
の約1/3である)こと、高温における電気伝導性が
大きい(発熱体材料として活用度が広い)こと、安定
化ジルコニアは固体電解質の代表例として使用される
(酸素イオンの拡散性を利用して既に酸素センサーは活
用化されているが第3世代の燃料電池として重要な将来
性をもっている)こと、などの特性を有している。
【0012】このような特性を有するジルコニアのう
ち、本発明ではCao・Mgo・Y203(イットリ
ア)を加味して安定型ジルコニアを選定したが、必要に
応じて強度の強いジルコニアにするためにはY203
(イットリア)約10%入りが最良となる。このジルコ
ニア(Zro2)スリラーを網目状のウレタンにコーテ
ィングして焼成・焼結すれば、本発明のような安定型ジ
ルコニアから構成されるジルコニアポーラス耐火構造体
又はシルコンから構成されるジルコンポーラス耐火構造
体を製造することができる。
【0013】
【発明の効果】本発明は、セラミックス素材から構成さ
れる耐火炉の炉心構造において約1,700℃の高温に
耐えられる安定型のジルコニア(Zro2)若しくはジ
ルコン(Zrsio4)素材を設け、該素材から製造さ
れる焼却・溶融炉用のジルコニアポーラス耐火構造体か
ら構成される耐火炉の炉心用耐火材であり、また前記炉
心耐火材の発熱体がジルコニア若しくはジルコンの後方
から加熱される構造体としかつセラミックスファイバー
等の断熱材がジルコニア若しくはジルコンの後方に配設
してなる耐火炉の炉心用耐火材であり、また前記耐火構
造体が炉心の内面のみを目潰してアルミナルツボを使用
せずにヒートサイクルに強いポーラス式の構造にしてな
る耐火炉の炉心用火材である。
【0014】また本発明はセラミックス素材から構成さ
れる耐火炉の炉心用耐火材の製造方法において網目状の
ウレタンに安定型ジルコニア(Zro2)スラリーをコ
ーティングしかつ焼成・焼結して高温炉用のジルコニア
ポーラス耐火物を製造する耐火炉の炉心用耐火材製造法
であり、また前記ジルコニアポーラス耐火物がCaO・
MgO・Y203(イットリア)を加味し若しくはY2
03(イットリア)10%入りしてなる耐火炉の炉心用
耐火材製造法であり、また前記ジルコニアポーラス耐火
物のウレタン側をコーティングして乾燥させかつ内面の
みを目潰して塗装して焼成してなる耐火炉の炉心用耐火
材製造法であるから、従来の耐火炉で得られなかった次
のような多くの効果が得られる。 ア、発熱体(ヒーター)がジルコニア若しくはジルコン
の後方加熱となる構造体であり、また発熱体(ヒータ
ー)がジルコニア若しくはジルコンの後方加熱となるた
めに破損が無くなるばかりか極端な温度ドロップを防止
することができる。 イ、断熱材(セラミックファイバー等)がジルコニア若
しくはジルコンの後方に位置させることによって、アウ
トガスによる傷みを無くするばかりかガスの浸透性も少
なくすることができる。 ウ、今までの耐火物にないポーラスな構造にすることに
よって、熱伝導率が高くてヒートショックにも強く、し
かも補修が容易で軽量化にすることができる。また、表
面のみを目潰し塗型できるとともに、フィルターの役目
を果すことも可能となる。 エ、一方、処理内容によってはアルミナルツボを不要に
できるとともに、構造体をユニット化(小型化)するこ
とによって様々の形状に成型することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の耐火炉の炉心を示した斜視図。
【図2】図1に示した炉心の一部切欠断面図。
【図3】図1に示した炉心の断面図(B−B)。
【図4】図1に示した炉心の断面図(A−A)。
【図5】本発明の他の実施例を示した断面図。
【図6】本発明の他の実施例を示した断面図。
【図7】従来の耐火炉を示した断面図。
【符号の説明】
1 炉心 2 ヒーター 3 セラミック材 A ジルコニア材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光田 正俊 東京都港区新橋5−8−9 株式会社東京 興業貿易商会内 (72)発明者 森 重彦 千葉県市市原市玉前西1−6−23 株式会 社市原製作所内 (72)発明者 成沢 光男 千葉県市原市塩焼4−1−22 有限会社ナ ルミツテクノ内 Fターム(参考) 4K051 AA03 AB03 AB05 AB09 BE03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス素材から構成される耐火炉
    の炉心構造において、約1,700℃の高温に耐えられ
    る安定型のジルコニア(Zro2)若しくはジルコン
    (Zrsio4)素材を設け、該素材から製造される焼
    却・溶融炉用のジルコニアポーラス耐火構造体から構成
    されることを特徴とする耐火炉の炉心用耐火材。
  2. 【請求項2】 前項炉心耐火材の発熱体がジルコニア若
    しくはジルコンの後方から加熱される構造体とし、かつ
    セラミックスファイバー等の断熱材がジルコニア若しく
    はジルコンの後方に配設してなる請求項1記載の耐火炉
    の炉心用耐火材。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の耐火構造体が、炉心の内
    面のみを目潰してアルミナルツボを使用せずにヒートサ
    イクルに強いポーラス式の構造にしてなる請求項1又は
    2記載の耐火炉の炉心用火材。
  4. 【請求項4】 セラミックス素材から構成される耐火炉
    の炉心用耐火材の製造方法において、網目状のウレタン
    に安定型ジルコニア(Zro2)スラリーをコーティン
    グし、かつ焼成・焼結して高温炉用のジルコニアポーラ
    ス耐火物を製造することを特徴とする耐火炉の炉心用耐
    火材製造法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のジルコニアポーラス耐火
    物がCaO・MgO・Y203(イットリア)を加味
    し、若しくはY203(イットリア)10%入りしてな
    る請求項4記載の耐火炉の炉心用耐火材製造法。
  6. 【請求項6】 請求項4記載のジルコニアポーラス耐火
    物のウレタン側をコーティングして乾燥させ、かつ内面
    のみを目潰して塗装し焼成してなる請求項4又は5記載
    の耐火炉の炉心用耐火材の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1642927A1 (de) * 2004-09-29 2006-04-05 Sgl Carbon Ag Verfahren zur Vergrösserung des Zellvolumens von PUR-Schäumen
WO2014094009A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Plansee Se Thermisches abschirmsystem

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