JP2010014309A

JP2010014309A - 耐火物の目地の施工方法、及び耐火物の目地構造

Info

Publication number: JP2010014309A
Application number: JP2008173490A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Kasai; 清人笠井; Akira Kanno; 朗管野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP5549058B2

Abstract

【課題】確実にスライド機能を発現させることができ、長期間の使用にも耐えられる耐火物構造体を構築できる耐火物の目地の施工方法を提供すること。
【解決手段】耐火物構造体を構成する耐火物１、２間の目地の施工方法は、施工された耐火物１の表面に摺動性シート４、５を、摺動面を表面側にして接着固定する工程と、接着固定された摺動性シート４、５の表面に摺動面を対向させて、摺動性シートを重ね合わせる工程Ｓ３と、重ね合わされた摺動性シート４、５に耐火物２を接着固定する工程Ｓ４とを実施する。
【選択図】図５

Description

本発明は、耐火物の目地の施工方法、及び耐火物の目地構造に関する。

コークス炉等の窯炉には、乾燥昇熱時に、異質耐火物間、耐火物／金属間で互いに異なる熱膨張による干渉を起こさないようスライドさせる目地構造部位がある。
このような位置には、間に耐熱性のファイバーシート、鉄板や樹脂シートを挟みこむが、思ったほど滑らない上、耐熱性が低く、熱間強度が低いので、高温状態下において確実にスライドさせることが非常に難しい。また、有機樹脂性のシート材を用いた場合、昇熱時に消失してしまったり、燃焼ガスが出る可能性があるため、環境上も問題がある。

例えば、特許文献１に記載の技術では、スライド部位のシート材としてファイバー質シートを用いることが提案されている。
また、特許文献２に記載の技術では、コークス炉の天井部の構造として、グラファイトモルタル、ジュラルミンを含むＡｌ−Ｃｕ合金薄板、耐熱薄鋼板、ＢＮ、窒化カーボン粉末等を目地部に施工することが述べられている。

特開２００４−１３１５１４号公報特開平７−２５８６４８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、ファイバー質シートが耐火物の荷重によって潰れてしまい、必ずしもスライドし易いとは言い難い。また、１０００℃以上になると、ファイバー質シートに含まれる非晶質（ガラス）成分が耐火物と反応を起こし、逆に接着剤的な機能を持つようになり、高温状態における長期間のスライド機能を維持することが困難である。さらに、前記特許文献１では他の材質についても示唆されているが、具体的な材質については例示されていない。
また、前記特許文献２に記載の技術では、金属に関しては、耐熱温度が低かったり、長期使用時の耐火物との化学的な反応の問題があり、非酸化物粉末に関しても、酸化問題で、やはり長期間の使用に際しては問題が残る。

本発明の目的は、耐火物構造体中で確実にスライド機能を発現させることができ、目地開きすることなく安定的な使用を可能とする耐火物の目地の施工方法、及びスライド機能を有する耐火物の目地構造を提供することにある。

本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
（１）耐火物構造体を構成する耐火物間の目地の施工方法であって、
施工された耐火物表面に摺動性シートを、摺動面を表面側にして接着固定する工程と、
接着固定された摺動性シート表面に摺動面を対向させて、摺動性シートを重ね合わせる工程と、
重ね合わされた摺動性シートに耐火物を接着固定する工程とを実施することを特徴とする耐火物の目地の施工方法。

（２）（１）に記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートを接着固定する工程で用いる接着剤は、レベリング機能を有することを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
（３）（１）又は（２）に記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートは、３枚以上重ね合わされることを特徴とする耐火物の目地の施工方法。

（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートを重ね合わせる工程は、予め摺動性シート同士を一体化させておくことを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートは、摺動面に雲母を含有するマイカシートであることを特徴とする耐火物の目地の施工方法。

（６）耐火物構造体を構成する耐火物の目地構造であって、
前記耐火物間の目地部分に、摺動面同士を重ね合わせた少なくとも２枚の摺動性シートが介在していることを特徴とする耐火物の目地構造。

本発明によれば、少なくとも２枚以上摺動性シートの摺動面同士が対向して重ね合わされることにより、確実にスライド機能を発現させることができるので、耐火物間の温度分布条件や、材質の違いによって生じる熱膨張差による干渉や空隙発生を防止することができ、長期間の安定的な使用を可能とする耐火物構造体を構築することができる。
また、耐火物構造体がコークス炉等の炉であれば、熱膨張による干渉を防止するので、耐火物の割れの発生を防止することができ、さらに、稼働後の炉体膨張に追随する目地構造なので、ガス漏れ防止を期待することができる。

本発明では、耐火物は、施工に際して目地が生じるようなものをいい、例えば、不定形耐火物のプレキャストブロックや、レンガ等の焼成体が挙げられる。また、耐火物の形状も、種々の形状が考えられ、例えば、直方体状の定型耐火物や、断面が台形、円形等の異型耐火物が挙げられる。
また、摺動性シートを接着する工程で用いる接着剤は、レベリング機能を有するのが好ましい。
ここでいうレベリング機能とは、平坦度を向上させ、かつ、凹凸を少なくさせる機能を指し、レベリング機能を有する接着剤としては、例えば、気硬性モルタル等を採用することができる。
この発明によれば、接着剤がレベリング機能を有することにより、接着面を平坦面とすることができるため、その上に接着固定される摺動性シートの摺動面を平坦にすることができ、スライド機能をより確実に発現させることができる。

本発明では、前記摺動性シートは、３枚以上重ね合わせてもよい。
この発明によれば、摺動性シートを３枚以上重ね合わせることにより、目地におけるスライド機能が一層発現し易くなるので、スライド機能の発現により、耐火物構造体の耐用性をより向上させることができる。
本発明では、摺動性シートを重ね合わせる工程は、予め摺動性シート同士を一体化させておくのが好ましい。
ここで、摺動性シートの一体化は、摺動性シート同士の摺動面を対向させて重ね合わせ、シート端部に粘着テープ等を貼って一体化すればよい。
この発明によれば、摺動性シート同士を一体化させることにより、施工時、摺動性シートの摺動面によって滑ることがなく、また、一方の摺動性シートを施工するだけで、同時に重ね合わされる摺動性シートの施工も完了することができ、効率的に施工することができる。

本発明では、摺動性シートとしては、摺動面に黒鉛、ＢＮ等のへき開性を有する物質を含有するものを採用することができるが、摺動面に雲母を含有するマイカシートを採用するのが好ましい。
マイカシートは、白雲母（Muscovite）、絹雲母（Sericite）等の天然雲母鉱物を、厚さ５μｍ以下に粉砕、分級してできる鱗片状粉末を抄造し、シリコーン樹脂等の耐熱樹脂をバインダーにして均一な厚さでシート状に加工することにより、製造して得られたもので、厚さは０．２ｍｍ〜１．５ｍｍのものを採用することができる。
雲母は、それ自身へき開性があるためシート状にすると表面が非常に平滑である。しかも粘土鉱物であるため耐熱温度６００℃以上と高く、その平滑性は約１０００℃近くまで安定である。
耐熱性が６００℃以上あるマイカシートを用いた本発明によって、コークス炉のように燃焼により耐火物が高温状態となる場合であっても、スライド機能を維持して、耐火物構造体の耐用性を向上させることができる。
また、本格稼働後数年を経て、マイカシートが高温の侵入ガス等によって分解した場合であっても、成分は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３系が維持され、Ｆｅ_２Ｏ_３のような接着部で低融点生成物を作るような成分は殆ど含まれることはないため、異常溶損等のトラブルは発生しない。

本発明は、前述した耐火物の目地の施工方法のみならず、耐火物の目地構造としても、前述した作用及び効果と同一の作用及び効果を享受することができる。
すなわち、本発明に係る目地構造は、耐火物構造体を構成する耐火物の目地構造であって、前記耐火物間の目地部分に、摺動面同士を重ね合わせた少なくとも２枚の摺動性シートが介在する目地構造である。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る耐火物の目地構造が示されている。この耐火物の目地構造は、材質、又は、温度条件の異なるレンガ１及びレンガ２の間に形成されるものであり、レンガ１、２間には、モルタル３と、マイカシート４及びマイカシート５が介在している。
この耐火物の目地構造は、コークス炉の燃焼室と、その下方の蛇腹部を仕切る仕切部に適用され、例えば、仕切部では、蛇腹部側に配置されるレンガ１上に、燃焼室側に配置されるレンガ２を積み上げて構成される。上部の燃焼室側に配置されるレンガ２は、燃焼室の熱により、略１２００℃までゆっくりと加熱されるが、下部の蛇腹部分は、それよりも温度が低い。従って、マイカシート４、５を介在しない従来の技術では、熱膨張差によりレンガ１側の目地が開いたり、ひどいときには空隙が発生したりしていたが、本発明によれば、材質の違いによって生じる熱膨張差による干渉や空隙発生を防止することができ、長期間の安定的な使用を可能とする耐火物構造体を構築することができる。

尚、この耐火物の目地構造は、この他に、コークス炉の窯口の珪石レンガと粘土レンガ間、粘土レンガと保護板間にも使用することができ、さらには、コークス炉の底部を構成する炉敷赤レンガとその上の珪石レンガ間の目地構造としても採用することができる。
また、この耐火物の目地構造は、コークス炉のみならず、精錬容器等の断熱レンガ及び耐火レンガ間の目地構造としても採用することができる。
さらに、耐火物としては、焼成したレンガに限られず、不定形耐火物を施工して硬化したプレキャストブロックの目地構造に適用してもよい。

モルタル３は、レンガ１に対してマイカシート４を、レンガ２に対してマイカシート５を接着固定するために用いられるが、同時に、マイカシート４及びマイカシート５の摺動面を平坦化するレベリング材としても機能する。尚、モルタル３は、気硬性モルタルを採用するのが好ましく、例えば、珪石系の気硬性モルタルとしては、焼成した珪石レンガ粉末をベースにデキストリン等のバインダを添加した粉末を水で混練したスラリーを硬化させることにより形成することができる。
また、レンガ１とマイカシート４の間のモルタル３の厚みは、１ｍｍ以上、４ｍｍ以下とするのが好ましい。その理由としては、レンガ１の表面凹凸をレベリングするには少なくとも１ｍｍ以上とすることが好適であり、一方、水分吸収により適度に硬化する厚みとしては４ｍｍ以下が好ましいためである。

摺動性シートとしてのマイカシート４、５は、互いの摺動面を対向して組み合わされており、白雲母、金雲母等の天然雲母鉱物を厚み５μｍ以下に粉砕、分級して得られる鱗片状粉末を抄造し、シリコーン樹脂をバインダにして均一厚みにシート状加工したものである。
マイカシート４、５の厚みは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍとするのが好ましく、０．２ｍｍ未満では作業時に破損する可能性があり、また適度な弾力性を確保できない。一方、１．５ｍｍを超える厚みとすると、厚いものは均一厚みのシートを製造する上で難しい上、マイカシート４、５中の高価な雲母の量が多くなり、目地構造を構成する材料のコストが高騰する。作業時に破損する可能性や、適度な弾力性を確保でき、均一な厚みを確保するには、略０．５ｍｍの厚みのものを採用するのがより好ましい。

また、マイカシート４、５の代表組成は、使用する雲母によって若干異なるが、例えば、次のような組成のものを採用することができる（バラツキは、±２．０質量％）。
ＳｉＯ_２：４５．４質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：３８．２質量％
Ｋ_２Ｏ：１１．２質量％
Ｉｇ．Ｌｏｓｓ：５．２質量％
マイカシート４、５には、タイプ１及びタイプ２の２種類を例示することができ、いずれの場合も耐熱性は６００℃以上であり、図３及び図４に示されるように、６００℃までは曲げ強度及び加熱減量がほとんどなく、耐熱性が良好であることが判る。

本実施形態では、図１に示されるように、２枚のマイカシート４、５を用いてレンガ１及びレンガ２間に形成された目地構造にスライド機能を確保していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、図２に示されるように、レンガ１、２の間に３枚のマイカシート４、５、６を介在させてスライド機能確保させたレンガ１、２間の目地構造を採用してもよい。
尚、マイカシート４、５、６の枚数を増加させればスライド機能は一層向上するが、費用対効果の点を考慮すると、２〜３枚が最もよい。

次に、本実施形態に係る耐火物の目地施工方法について、図５に基づいて説明する。
まず、蛇腹部側のレンガ１を施工する（工程Ｓ１）。
施工されたレンガ１の表面に、現場で混練したスラリー状のモルタル３を塗布し、モルタル３の上面をならす（工程Ｓ２）。

モルタル３の上面にマイカシート４、５を施工するが、この際、マイカシート４、５の端部を樹脂製のテープ等で予め一体化しておき、マイカシート４、５を同時にモルタル３上に施工して、接着固定する（工程Ｓ３）。マイカシート４、５を別々に施工することも可能であるが、マイカシート４、５は、摺動面同士が対向し滑りやすいため、施工しにくいので、このように一体化した後、モルタル３上に接着固定した方が施工し易い。尚、マイカシート４、５を一体化したテープは、コークス炉の昇熱時に消失してしまうので、スライド機能が損なわれることはない。
レンガ２の表面にスラリー状のモルタル３を塗布し、モルタル３が塗布された面を施工されたマイカシート４、５の面に対向させるように配置した後、マイカシート４、５上に押し付け、レンガ２をマイカシート４、５上に施工する（工程Ｓ４）。
以後、同様に他のレンガ２にモルタル３を塗布して、レンガ２の施工を繰り返し、レンガ２による施工体を形成する（工程Ｓ５）。

このような本実施形態に係る目地構造を採用することにより、図６に示されるように、燃焼室側のレンガ２が略１２００℃まで加熱される過程で、蛇腹部側のレンガ１との間で熱膨張差による構造的な歪が発生しても、マイカシート４、５の摺動面同士が滑り、確実にスライド機能を発現させることができるため、熱膨張の大きなレンガ２に引きずられて生じる目地開きや空隙発生は起こらず、耐火構造体であるコークス炉を長期間の使用にも耐え得る構造とすることができる。

本発明に係る実施形態に係る耐火物の目地構造を表す断面図。前記実施形態の変形となる目地構造を表す断面図。前記実施形態に係る摺動性シートの物性を表すグラフ。前記実施形態に係る摺動性シートの物性を表すグラフ。前記実施形態における耐火物の目地の施工方法を説明するための模式図。前記実施形態の作用を説明するための断面図。

符号の説明

１…レンガ、２…レンガ、３…モルタル、４…マイカシート、５…マイカシート

Claims

耐火物構造体を構成する耐火物間の目地の施工方法であって、
施工された耐火物表面に摺動性シートを、摺動面を表面側にして接着固定する工程と、
接着固定された摺動性シート表面に摺動面を対向させて、摺動性シートを重ね合わせる工程と、
重ね合わされた摺動性シートに耐火物を接着固定する工程とを実施することを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
請求項１に記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートを接着固定する工程で用いる接着剤は、レベリング機能を有することを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
請求項１又は請求項２に記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートは、３枚以上重ね合わされることを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートを重ね合わせる工程は、予め摺動性シート同士を一体化させておくことを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の耐火物の目地の施工方法において、
前記摺動性シートは、摺動面に雲母を含有するマイカシートであることを特徴とする耐火物の目地の施工方法。
耐火物構造体を構成する耐火物間の目地構造であって、
前記耐火物間の目地部分に、摺動面同士を重ね合わせた少なくとも２枚の摺動性シートが介在していることを特徴とする耐火物の目地構造。