JP2006010107A

JP2006010107A - 炉内ライニング

Info

Publication number: JP2006010107A
Application number: JP2004183996A
Authority: JP
Inventors: Masakuni Taguchi; 昌邦田口; Hideaki Nakamura; 英明中村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: JP4486419B2

Abstract

【課題】連続焼鈍炉設備のトップチャンバー等の炉内ガスが籠もり易い部位において、炉内ガスにアルカリ物質あるいは水素が含まれていても、長期に渡り劣化を生じることのない炉内ライニングを提供すること。
【解決手段】連続焼鈍処理設備のトップチャンバー炉内ライニングとして使用するセラミックファイバーブロック２の外層材として結晶質アルミナ繊維ブランケット３を採用し、その結晶質アルミナ繊維ブランケット３の４５μｍ以上のショット含有率を３％以下とするとともに、セラミックファイバーブロック２へ結晶質アルミナ繊維ブランケット３を固定するに際して、Ｕ字型スタットピン等の炉殻鉄皮１に到達しないスタットピン５を用いてセラミックファイバーブロック２に結晶質アルミナ繊維ブランケット３を固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続焼鈍処理設備等に施される炉内ライニングに関するものである。

従来、連続焼鈍処理設備等の炉内ライニングには、軽量の耐火材、断熱材として優れた特性を有するセラミックファイバーが用いられている。例えば、特許文献１には、少なくとも非晶質および結晶質セラミックファイバーの二層ライニングを有する加熱窯炉壁において、前記結晶質セラミックファイバーライニング層を最内層に設ける発明が開示されている。この発明は、最高使用温度が１４００℃以下と低い非晶質セラミックファイバーが高温に長時間曝され粉化し、被熱物である鋼ストリップの上に落下し表面疵が発生するといった品質欠陥を、炉内雰囲気に直接曝される面を最高使用温度が１６００℃と高い結晶質セラミックファイバーブランケットとすることで解決しようとしている。

図５に特許文献１記載の発明の実施例を示す。炉殻鉄殻１の内側（炉内側）に非晶質セラミックファイバーブロック２が配置され、さらにその内側に結晶質セラミックファイバーブランケット６が配置され、非晶質セラミックファイバーブロック２と結晶質セラミックファイバーブランケット６を貫通するスタットピン５にて炉殻鉄皮１に固定されている。

また、セラミックファイバーは遠心力を利用したスピニング法や高速の圧縮空気で吹き飛ばすブローイング法によって、高温に溶けたアルミナ・シリカ原料から繊維化され作られる。ところが、セラミックファイバーには繊維になりきれない粒子状のままで残る非繊維状粒子、すなわちショットが含まれており、このショットは、粉塵の原因となる。前記結晶質セラミックファイバーは常温で繊維を製造するため、ショットの生成をコントロールし易いが、それでもＪＩＳＲ−３３１２で規定するショット含有率は２１２μｍ以上が１％および４５μｍ以上が２３％程度ある。そこで従来は、炉内ライニング材から発生する粉塵を防止することを目的として、ライニング材の表面をＳＵＳ材で被覆する方法が用いられていた。

ところが、ライニング材の表面をＳＵＳ板で被覆する方法では、加熱・冷却の繰り返しによりＳＵＳ板が変形し、ＳＵＳ板が膨らんだ隙間を通って粉塵が炉内に広がるという問題が生じた。これに対処する方法として、特許文献２ではセラミックファイバーブロック上を無機質繊維製のアルミナ耐熱クロスで被覆し、その耐熱クロスの織り目の間をショットが通過しない織り目密度とする発明が提案されている。

図６に特許文献２記載の発明の実施例を示す。炉殻鉄皮１の内側（炉内側）にバックライニング９を介して非晶質セラミックファイバーブロック２が配置され、さらにその内側にアルミナ繊維クロス７が配置され、非晶質セラミックファイバーブロック２とアルミナ繊維クロス７とは、アルミナロープ８にて縫い合わされている。
実公昭５４−３７７６２号公報特開２００２−３６４９８５号公報

連続焼鈍炉設備のトップチャンバーでは、経験的に炉内ライニング材のセラミックファイバーブロックの外層材として使用しているアルミナ繊維クロスの劣化が発生しやすいことがわかってきた。すなわち、アルミナ繊維クロスの耐熱温度は１１００℃であるが、炉内温度が１１００℃以下であっても、１〜２年の使用でアルミナ繊維クロスが顕著に硬化し脱落することがある。この劣化の原因として、アルカリ物質および水素があげられる。例えば、苛性ソーダに浸漬した後、約８００℃迄加熱すると顕著に柔軟性が低下する。また、水素雰囲気においては、約８００℃迄の加熱でもアルミナ繊維中のＳｉＯ_２が影響を受け、耐熱性が低下し、硬化等の劣化がみられる。

本発明の課題は、連続焼鈍炉設備のトップチャンバー等の炉内ガスが籠もり易い部位において、炉内ガスにアルカリ物質あるいは水素が含まれていても、長期に渡り劣化を生じることのない炉内ライニングを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の炉内ライニングは、炉内温度が１１００℃以下で、炉内ガスにアルミナ繊維を劣化させるアルカリ物質あるいは水素を含む炉の炉殻鉄皮内側に施される炉内ライニングであって、セラミックファイバーブロック上に結晶質アルミナ繊維ブランケットが被覆されており、前記結晶質アルミナ繊維ブランケットの４５μｍ以上のショット含有率が３％以下であることを特徴とする。
また、本発明では、アルミナ繊維ブランケットをセラミックファイバーブロック上に固定する際に、スタットピンを通じて炉内の熱が直接炉殻鉄皮へ逃げることのないように、Ｕ字型スタットピン等の炉殻鉄皮に到達しないスタットピンを用いて結晶質アルミナ繊維ブランケットをセラミックファイバーブロック上に固定することが好ましい。

さらに、本発明の炉内ライニングは、連続焼鈍処理設備のトップチャンバー等の炉内ガスが籠もり易い部位を好適な適用範囲とする。

従来、連続焼鈍処理設備のトップチャンバー等の炉内ガスが籠もり易い部位において、雰囲気ガスにアルカリ物質あるいは水素が含まれていると、炉内温度が１１００℃以下であっても、耐熱温度が１１００℃のアルミナ繊維クロスは、施工後１〜２年で脆化し、炉内ライニングの再補修が必要であったが、本発明によれば、最高使用温度が１６００℃である結晶質アルミナ繊維ブランケットを使用するので長期に渡り炉内ライニングが劣化を生じることがなくなった。

また、炉内ライニングの外層材に使用する結晶質アルミナ繊維ブランケットの４５μｍ以上のショット含有率を３％以下としているので、被熱物である鋼ストリップの上に粉塵が落下し表面疵が発生するといった品質欠陥が発生することもない。

さらに、外層材の結晶質アルミナ繊維ブランケットを内層材のセラミックファイバーブロック上に固定する際に、Ｕ字型スタットピン等を用いて固定し、炉殻鉄皮とは直接接触しないようにするので、スタットピンを通じて炉内の熱が直接炉殻鉄皮へ逃げることはない。

図１は、本発明の炉内ライニング１５を適用した連続焼鈍処理設備１４の一部の縦断面図である。連続焼鈍処理設備１４の中は、防熱板１３によりトップチャンバー１２、ミドルチャンバー１７、ボトムチャンバー１８に分けられる。鋼ストリップ１６はロール１１により案内され、矢印の方へ送られる。この連続焼鈍処理設備１４の炉殻鉄皮１の内側には、本発明の炉内ライニング１５が施されている。連続焼鈍処理設備１４の天井部には、着脱式の炉蓋１９を支持する中間サポート１０が所定間隔をおいて配置されている。

図２は、本発明の炉内ライニング１５を連続焼鈍処理設備のトップチャンバー側壁部に適用した概要図である。図示しない取り付け金具を用いて炉殻鉄皮１の内側に非晶質セラミックファイバーブロック２を取り付ける。続いてセラミックファイバーの製造時に繊維になりきれない粒子状のままで残る粉塵の原因となるショットが鋼ストリップの上へ落下することを防止するために、その表面を結晶質アルミナ繊維ブランケット３で覆う。結晶質アルミナ繊維ブランケット３のショット含有率は低い程好ましい。市販品では、例えば、三菱化学産資（株）の結晶質アルミナ繊維ブランケット（組成はＡｌ_２Ｏ_３：７２質量％、ＳｉＯ_２：２８質量％、最高使用温度：１６００℃、４５μｍ以上のショット含有率：３％以下）が適用できる。

連続焼鈍処理設備のトップチャンバー部に施される炉内ライニングの外層材に前記三菱化学産資（株）の結晶質アルミナ繊維ブランケットを使用した結果、被熱物である鋼ストリップの上に粉塵が落下し表面疵が発生するといった品質欠陥が発生することはなかった。そこで、本発明では、ショット含有率を４５μｍ以上のショット含有率：３％以下とした。

また、結晶質アルミナ繊維ブランケット３の非晶質セラミックファイバーブロック２への固定は、スタットピンを通じて炉内の熱が炉外へ伝わりにくいように、Ｕ字型のスタットピン５を用いて固定する。従来技術のアルミナロープ等のアルミナ繊維を用いたソーイングによる固定方法は、アルミナロープ等のアルミナ繊維の耐熱温度がアルミナ繊維クロスと同じ１１００℃であり、炉内ガスにアルカリ物質あるいは水素が含まれている場合には、施工後１〜２年で脆化するので採用できない。

なお、図２において、４はコーナーＳＵＳ張り、２０はロール軸受部の炉殻貫通部である。

図３は、本発明の炉内ライニング１５を連続焼鈍処理設備のトップチャンバーの中間サポート１０に適用した概要図である。中間サポート１０への炉内ライニングは側壁部への炉内ライニングと全く同じである。すなわち、図示しない取り付け金具を用いて炉殻鉄皮１の内側に非晶質セラミックファイバーブロック２を取り付ける。続いてセラミックファイバーの製造時に繊維になりきれない粒子状のままで残る粉塵の原因となるショットが鋼ストリップの上へ落下することを防止するために、その表面を結晶質アルミナ繊維ブランケット３で覆う。

本発明の炉内ライニング１５では４５μｍ以上のショット含有率が３％以下である結晶質アルミナ繊維ブランケット３を使用する。また、結晶質アルミナ繊維ブランケット３の非晶質セラミックファイバーブロック２への固定は、スタットピンを通じて炉内の熱が炉外へ伝わらないように、Ｕ字型のスタットピン５を用いて固定する。スタットピン５の材質としては、耐熱鋼であるＳＵＳ３１０Ｓ等が使用可能である。
図４は、本発明の炉内ライニング１５を連続焼鈍処理設備のトップチャンバーの中間サポート１０に適用した別の実施例である。図３の中間サポート１０への炉内ライニングと図４の中間サポート１０への炉内ライニングとは、結晶質アルミナ繊維ブランケット３の非晶質セラミックファイバーブロック２への固定方法のみが異なる。

図３の実施例では、スタットピンを通じて炉内の熱が炉外へ伝わらないように、Ｕ字型のスタットピン５を用いて固定している。一方、図４の実施例では、スタットピンを通じて炉内の熱を炉外へ伝えないと言う目的は同一であるが、Ｕ字型のスタットピンではなく、直線状のスタットピン５を用いている。スタットピンを通じて炉内の熱が炉外へ伝わらないようスタットピンが炉殻鉄皮２に直接固定されなければ、スタットピンの形状は別の形状でも構わない。

以上の説明した外層材に４５μｍ以上のショット含有率が３％以下である結晶質アルミナ繊維ブランケット３を用いる炉内ライニング１５は、結晶質アルミナ繊維ブランケットそのものが極めて高価であるため、必要な部位のみに施工することは言うまでもない。すなわち、経験的にアルミナ繊維クロスを用いてもアルミナ繊維の硬化および脆化等の問題の生じていない連続焼鈍設備のミドルチャンバーやボトムチャンバーには、従来どおり、外層材をアルミナ繊維クロス＋アルミナ繊維によるソーイングのままとしてもよいことは言うまでもない。

本発明の炉内ライニングを適用した連続焼鈍処理設備の縦断面図である。本発明の炉内ライニングを連続焼鈍処理設備のトップチャンバー側壁部に適用した概要図である。本発明の炉内ライニングを連続焼鈍処理設備のトップチャンバーの中間サポートに適用した概要図である。本発明の炉内ライニングを連続焼鈍処理設備のトップチャンバーの中間サポートに適用した別実施例の概要図である。従来の炉内ライニングを示す概要図である。従来の別の炉内ライニングを示す概要図である。

符号の説明

１炉殻鉄皮
２非晶質セラミックファイバーブロック
３結晶質アルミナ繊維ブランケット
４コーナーＳＵＳ張り
５スタットピン
６結晶質セラミックファイバーブランケット
７アルミナ繊維クロス
８アルミナロープ
９バックライニング
１０中間サポート
１１ロール
１２トップチャンバー
１３防熱板
１４連続焼鈍処理設備
１５炉内ライニング
１６鋼ストリップ
１７ミドルチャンバー
１８ボトムチャンバー
１９着脱式炉蓋
２０ロール軸受部の炉殻貫通部

Claims

炉内温度が１１００℃以下で、炉内ガスにアルミナ繊維を劣化させるアルカリ物質あるいは水素を含む炉の炉殻鉄皮内側に施される炉内ライニングであって、セラミックファイバーブロック上に結晶質アルミナ繊維ブランケットが被覆されており、前記結晶質アルミナ繊維ブランケットの４５μｍ以上のショット含有率が３％以下であることを特徴とする炉内ライニング。
前記アルミナ繊維ブランケットが、前記炉殻鉄皮に接触しないスタットピンによって前記セラミックファイバーブロック上に固定されている請求項１に記載の炉内ライニング。
連続焼鈍処理設備のトップチャンバーの炉殻鉄皮内側に施される請求項１又は２に記載の炉内ライニング。