JP2003114090A

JP2003114090A - セメントロータリーキルンおよびその補修方法

Info

Publication number: JP2003114090A
Application number: JP2001309423A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Ito; 克則伊東; Hironobu Hara; 広宣原
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェアーレンガのスリップやストレス防止を
図るとともに、補修により廃棄されるレンガの量を低減
することのできるセメントロータリーキルンおよびその
補修方法を提供する。【解決手段】キーレンガ１４が一層目レンガ１２と二
層目レンガ１３とを併せた厚さを有してシェル１１に張
り付けられているので、一層目レンガ１２と二層目レン
ガ１３の相対的ズレを防止することができるとともにス
トレスの発生を抑えることができる。また、補修時には
一層目レンガ１２の残厚が有効残厚未満となり、二層目
レンガ１３が損傷を受けていない場合には、１キャンペ
ーン使用した後に、二層目レンガ１３を再使用するとと
もに一層目レンガ１２のみ補修を行なうので、解体廃棄
処理するレンガの量を少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメントの焼成に
使用されるセメントロータリーキルンおよびその補修方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２、３に示すように、セメント
ロータリーキルン100本体部分のライニング構造は、円
形断面をした鉄皮(シェル)101における内側の中心に向
かって、セリ形や扇形のレンガ102を一層巻きにし、こ
のレンガ102の内側面を原寸ライン103に合わせるのが一
般的である。そして、焼成帯、脱着帯および冷却帯等の
損傷の大きな部位は、通常、半年または一年サイクルで
定期的に全周巻き替えて補修(炉修)されている。

【０００３】この一層巻きライニング構造の巻き替えの
判断は、炉内ボーリングによる残存実測データ、炉内点
検および鉄皮(シェル)101の管理温度推移を参考にし
て、次回計画炉修時まで確実に１キャンペーン（半年ま
たは１年のスパン）の間耐用させることを前提に実施さ
れている。

【０００４】従って、有効残厚より薄い部位は、巻き替
え対象となる。通常、有効残厚は、損耗速度(mm/D)に耐
用日数を掛けた寸法に、鉄皮(シェル)101保護分(数10m
m)を加えた残厚で設定されている。また、局所的な損耗
がある場合は、同一リングのレンガで有効残厚より厚い
部位でも、解体されるのが一般的である。これらは、抜
き掘り補修等によるリングの緩みを懸念して、キルンの
安定操業のために実施されていることであるが、反面、
炉修時に解体、廃棄される耐火物の重量が多くなる要因
となっている。

【０００５】一層巻きライニング構造の場合、鉄皮温度
管理の観点から、各部位で高耐用が期待される材質であ
っても、熱伝導率が高い材質は限定される。すなわち、
炭素含有レンガ，MgO-C，Al₂O₃-C，MgO-AlO₃-C等は、高
耐用が期待される材質であり、各種工業炉で広範囲に使
用されているが、その高熱伝導性のため、放散熱量が大
きくなると共に、特にセメントロータリーキルンは、回
転炉であることから、キルン変形やオーバリティー増大
等への影響が他の工業炉より大きく、実炉使用されるに
到っていない。

【０００６】従来材質であっても、セメントロータリー
キルンに使用されている塩基性レンガの熱伝導率は、粘
土質および高アルミナ質レンガに比較して高く、局所的
な損耗があった場合、鉄皮の局部的な温度上昇、いわゆ
る赤点発生が懸念される。また、塩基性レンガの範疇で
あっても、クロムフリー材質のマグネシア質(MgO系)，
マグネシア・スピネル質(MgO-Al₂O₃系)、及び、マグネ
シア・ドロマイト質(MgO-CaO系)のレンガの熱伝導率
は、一般的にはクロム・マグネシア質レンガに比較して
高く、クロムフリー化を図る場合、鉄皮の温度の上昇が
懸念される。近年、鉄皮の温度上昇を抑制する技術とし
ては、二層構成レンガや下駄履きレンガ等が開発されて
いるが、いずれも、一層巻きライニング構造を前提とし
ており、解体，廃棄される耐火物の重量低減まで踏み込
んだ改善には到っていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロータリー
キルン以外の固定炉の場合には、断熱レンガ等の低熱伝
導性材質を背面に使用する複層構成が採用されている
が、ロータリーキルンは回転炉であるため、一層目と二
層目の間でスリップ現象を起こして、ウェアーレンガに
大きな機械的ストレスが発生し、ライニング耐火物の寿
命を縮めるという問題がある。このため、ロータリーキ
ルンの場合、キルン径３．５ｍφ以上のロータリーキル
ンで複層構成ライニングの実績はない。

【０００８】本発明は、前述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ウェアーレンガのスリップ
やストレス防止を図ると共に、補修により廃棄されるレ
ンガの量を低減することのできるセメントロータリーキ
ルンおよびその補修方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、請求項１に記載したように、回転可
能に支持された円形断面のシェルの内側に内張り用レン
ガを貼り付けたセメントロータリーキルンにおいて、前
記シェルに接触して張り付けられた二層目レンガと、前
記二層目レンガの内側に張り付けられた一層目レンガ
と、前記シェルの全周にわたって所定間隔で張り付けら
れたキーレンガとを備え、前記キーレンガの厚さが前記
一層目レンガと前記二層目レンガとの合計厚さであるこ
とを特徴としている。

【００１０】このように構成されたセメントロータリー
キルンにおいては、キーレンガが一層目レンガと二層目
レンガとを併せた厚さを有してシェルに張り付けられて
いるので、一層目レンガと二層目レンガとの相対的ズレ
を防止できると共にストレスの発生を抑えることができ
る。また、補修時には一層目レンガのみ交換して二層目
レンガは再使用するので、廃棄されるレンガの量を減少
させることができる。

【００１１】また、本発明は、請求項２に記載したよう
に、請求項１に記載したセメントロータリーキルンにお
いて、前記一層目レンガが厚さ150mmから230mmの高耐用
性のレンガであり、前記二層目レンガが厚さ50mmから80
mmの低熱伝導性レンガで構成し、かつ、前記キーレンガ
が前記一層目レンガと前記二層目レンガとを重ねた厚さ
の高耐用性の焼成レンガであることを特徴としている。

【００１２】このように構成されたセメントロータリー
キルンにおいては、損耗を受ける一層目レンガが高耐用
性のレンガであるので、損耗速度を遅くでき、シェルに
接する二層目レンガが低熱電導性レンガであるので、放
散熱量を押えることができる。また、キーレンガも高耐
用性のレンガであるので、損耗速度を遅くできる。

【００１３】また、本発明は、請求項３に記載したよう
に、請求項１または２に記載したセメントロータリーキ
ルンにおいて、前記一層目レンガの目地と前記二層目レ
ンガの目地とが重ならないようにずらして配置されてい
ることを特徴としている。

【００１４】このように構成されたセメントロータリー
キルンにおいては、一層目レンガの目地と二層目レンガ
の目地とが一致して通し目地となることを防止している
ので強度を確保できる。

【００１５】また、本発明は、請求項４に記載したよう
に、請求項１に記載したセメントロータリーキルンの内
張りレンガを補修するセメントロータリーキルンの補修
方法であって、前記一層目レンガの残厚が損傷により所
定の有効残厚未満となり、前記二層目レンガが損傷して
いない場合には、１キャンペーン後に有効残厚未満とな
った一層目レンガのみを改修することを特徴としてい
る。

【００１６】このように構成されたセメントロータリー
キルンの補修方法においては、一層目レンガの残厚が有
効残厚未満となり、二層目レンガが損傷を受けていない
場合には、１キャンペーン使用した後に、二層目レンガ
を再使用すると共に一層目レンガのみ補修を行うので、
解体廃棄処理するレンガの量を少なくできる。

【００１７】また、本発明は、請求項５に記載したよう
に、前記キーレンガの残厚が損傷により所定の有効残厚
未満となった場合には、１キャンペーン後に有効残厚未
満となったキーレンガをセメントロータリーキルンの断
面方向全周もしくは部分に渡って改修することを特徴と
している。

【００１８】このように構成されたセメントロータリー
キルンにおいては、キーレンガの残厚が有効残厚未満と
なったら、キーレンガをセメントロータリーキルンの断
面方向全周にわたって改修するので、キーレンガの周方
向ズレを確実に防止することができる。キーレンガの残
厚が部分的に小さい場合は、部分改修することもでき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１および図４，５に示
すように、本発明に係る実施形態であるセメントロータ
リーキルン１０は、キルン径３．５ｍφ以上のものであ
って、基本的には二層巻きに構成されている。すなわ
ち、標準部分ではシェルとしての鉄皮１１の内側面に二
層目レンガ１３を貼り付け、二層目レンガ１３の内側面
にウェアーレンガとしての一層目レンガ１２を貼り付け
ている。そして、リテーナ部位およびリテーナ間の適切
な位置にはキーレンガ１４を配置して、一層目レンガ１
２のスリップやストレス防止を図っている。

【００２０】また、図４（Ａ）に示すように、二層目レ
ンガ１３がセリ形状の場合は、軸方向のレンガ目地１６
と一層目レンガ１２のレンガ目地１５が重なる“通し目
地”にならないように配置する。円周方向においても同
様である。また、一層目レンガ１２と二層目レンガ１３
との間の隙間は、ずれ防止のため充填材を使用すること
が好ましい。これらから、図４（Ｂ）に示すように、二
層目レンガ１３の形状は、扇形形状の方がより大きな効
果が得られる。また、キーレンガは、図５に示すよう
に、（Ａ），（Ｂ）のタイプに配することができる。な
お、二層目レンガ１３は、永久張りの役割を果たすもの
であり、損傷が拡大するまで数キャンペーン使用するの
で、構造体としての強度保持のため、モルタル施工が好
ましい。

【００２１】一層目レンガ１２および二層目レンガ１３
の厚さは、キルン径やキルンの特性を加味して設定する
必要があるが、二層目レンガ１３の厚さは50〜80ｍｍ、
一層目レンガ１２の厚さは150〜230ｍｍ程度とするのが
望ましい。また、キーレンガ１４は、一層目の厚さと二
層目の厚さを合計した厚さを有している。従って、キー
レンガ１４の内側面は、セメントロータリーキルン１０
の原寸ライン１７に一致する。

【００２２】表１には、炉内温度を1450℃に保ち、一層
目レンガ１２(Ａのライニング構成、以下単に“Ａ”と
記載する)と、二層目レンガ１３(Ｂのライニング構成、
以下単に“Ｂ”と記載する)の合計厚さを230ｍｍとした
ときに、一層目レンガ１２(Ａ)の厚さおよび二層目レン
ガ１３(Ｂ)の厚さを種々に変化させたり、あるいは、熱
伝導率の異なる材質を用いた場合における“鉄皮１１の
温度”を計測した結果が示されている。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかなように、一層目レンガ１
２(Ａ)のみによる一層構造の場合に鉄皮１１の温度が高
くなり、熱伝導率が低い二層目レンガ１３(Ｂ)を用いて
二層構造とした場合の方が鉄皮１１の温度が低くなって
いることが分かる。また、二層構造とした場合において
は、一層目レンガ１２(Ａ)の厚さを小さくして、二層目
レンガ１３(Ｂ)の厚さを大きくしたほうが有利となる。
更に、両レンガ１３、１２の厚さを一定に保持し、熱伝
導率を変化させた場合には、熱伝導率が小さなレンガを
使用したほうが鉄皮１１の温度が低くなることがわか
る。

【００２５】従って、鉄皮１１に接する二層目レンガ１
３(Ｂ)には、低熱伝導率で鉄皮１１のオーバリティーに
強い高強度材質を使用し、一層目レンガ１２(Ａ)には、
高耐用性(耐食性，耐スポーリング性)材質を使用する。
あるいは、炭素含有耐火物を使用することもできる。ま
た、キーレンガ１４は、一層目レンガ１２(Ａ)と同様に
高耐用性の焼成レンガの使用が好ましい。

【００２６】次に、以上のように構成されているセメン
トロータリーキルン１０における補修では、前述したよ
うに、二層目レンガ１３(Ｂ)は永久張りの役割を果たす
ものであり、損傷が拡大するまで数キャンペーン使用す
るため残し、損傷が大きい部位の一層目レンガ１２(Ａ)
のみを補修する。また、キーレンガ１４は、有効残厚以
上の残厚があればそのまま再使用し、一方、有効残厚未
満の場合には、セメントロータリーキルンの断面方向全
周について改修する。従って、原則として補修されるの
は一層目レンガ１２(Ａ)のみであること、且つ本発明に
係るセメントロータリーキルン１０における一層目レン
ガ１２(Ａ)の形状は、従来の一層巻きライニングにおけ
るレンガよりも小形であるため、容易に補修を行うこと
ができると共に、解体廃棄処分されるレンガ量を軽減す
ることができる。

【００２７】なお、本発明は、前述した実施形態に限定
されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能であり、
前述した実施の形態において例示したシェル，内張り用
レンガ，二層目レンガ，一層目レンガ，キーレンガ，目
地等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は、本
発明を達成できるものであれば任意であり、限定されな
い。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳記したように、請求項１に係る
発明によれば、一層目レンガと二層目レンガとの相対的
ズレを防止することができると共に、ストレスの発生を
抑えることができる。また、補修時に廃棄されるレンガ
の量を減少させることができる。

【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、一層
目レンガの損耗速度を遅くすると共に、二層目レンガが
放散熱量を抑えることができる。また、キーレンガの損
耗速度を遅くすることができる。さらに、請求項３に係
る発明によれば、一層目レンガと二層目レンガが通し目
地となることを防止して強度を確保することができる。

【００３０】一方、請求項４に係る補修方法によれば、
解体廃棄処理するレンガの量を少なくした補修を行うこ
とができる。また、請求項５に係る補修方法によれば、
キーレンガを全周にわたって改修するので、キーレンガ
の周方向ズレを防止することができると共に、ストレス
の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態を示す要部断面図であ
る。

【図２】従来のセメントロータリーキルンの要部断面図
である。

【図３】従来のセメントロータリーキルンの要部断面図
である。

【図４】本発明に係るセメントロータリーキルンの部分
断面図である。

【図５】本発明に係るセメントロータリーキルンの部分
断面図である。

【符号の説明】

１０，１００セメントロータリーキルン１１，１０１鉄皮（シェル）１０２レンガ１３二層目レンガ１２一層目レンガ１４キーレンガ１５一層目レンガの目地１６二層目レンガの目地１７，１０３原寸ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G012 KA08 4K051 AA09 AB03 BB02 LF00 4K061 AA08 BA01 CA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に支持された円形断面のシェル
の内側に内張り用レンガを貼り付けたセメントロータリ
ーキルンにおいて、前記シェルに接触して張り付けられた二層目レンガと、
前記二層目レンガの内側に張り付けられた一層目レンガ
と、前記シェルの全周にわたって所定間隔で張り付けら
れたキーレンガとを備え、前記キーレンガの厚さが前記一層目レンガと前記二層目
レンガとの合計厚さであることを特徴とするセメントロ
ータリーキルン。
【請求項２】前記一層目レンガが厚さ150ｍｍから230
ｍｍの高耐用性のレンガであり、前記二層目レンガが厚
さ50ｍｍから80ｍｍの低熱伝導性レンガで構成し、か
つ、前記キーレンガが前記一層目レンガと前記二層目レ
ンガとを重ねた厚さの高耐用性の焼成レンガであること
を特徴とする請求項１に記載のセメントロータリーキル
ン。
【請求項３】前記一層目レンガの目地と前記二層目レ
ンガの目地とが重ならないようにずらして配置されてい
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセ
メントロータリーキルン。
【請求項４】請求項１に記載のセメントロータリーキ
ルンの内張りレンガを補修するセメントロータリーキル
ンの補修方法であって、前記一層目レンガの残厚が損傷により所定の有効残厚未
満となり、前記二層目レンガが損傷していない場合に
は、１キャンペーン後に一層目レンガのみを改修するこ
とを特徴とするセメントロータリーキルンの補修方法。
【請求項５】請求項１に記載のセメントロータリーキ
ルンの内張りレンガを補修するセメントロータリーキル
ンの補修方法であって、前記キーレンガの残厚が損傷により所定の有効残厚未満
となった場合には、１キャンペーン後に有効残厚未満と
なったキーレンガをセメントロータリーキルンの断面方
向全周に渡って改修することを特徴とするセメントロー
タリーキルンの補修方法。