JP2011033251A

JP2011033251A - セラミックファイバーブロックを用いた耐火ライニング、及びセラミックファイバーブロックの取り付け方法

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Publication number: JP2011033251A
Application number: JP2009178675A
Authority: JP
Inventors: Tadashige Nanba; 忠茂難波; Koji Kono; 幸次河野; Motokuni Itakusu; 元邦板楠; Masaharu Sato; 正治佐藤
Original assignee: SHIN NIPPON THERMAL CERAMICS CORP; SHIN-NIPPON THERMAL CERAMICS CORP; Nippon Steel Corp
Current assignee: SHIN NIPPON THERMAL CERAMICS CORP; SHIN-NIPPON THERMAL CERAMICS CORP; Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】熱やガスが炉壁に直接通じてしまうような通し目地の発生を防いで、フォールドの挿入や目地詰め等の追加施工を可及的に減らすことができ、長期に亘って使用可能な耐火ライニング、及びこのような耐火ライニングの形成を可能にするセラミックファイバーブロックの取り付け方法を提供する。
【解決手段】帯状のセラミックファイバーブランケットが所定の長さで折り畳まれて形成されたセラミックファイバーブロック２を、炉壁に沿って縦横方向に並べてブロック縦列及びブロック横列を形成すると共に、ブロック縦列又はブロック横列において前後に並ぶセラミックファイバーブロック２が、互いに相補的な形状によって嵌め合いながら取り付けられるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、製銑、製鋼、圧延工程等で使用される加熱炉、均熱炉、熱処理炉、炉蓋、カバー等の炉壁に施工される耐火ライニングに関し、詳しくは、セラミックファイバーブランケットを所定の長さに折り畳んで形成したセラミックファイバーブロックを用いた耐火ライニングに関する。

近年、加熱炉等の各種窯炉設備の省エネや断熱等を目的として、セラミックファイバー（以下、「ＣＦ」と略すこともある）が使用されている。セラミックファイバーは、熱伝導率が低いのみならず、軽量かつ低嵩比重であるため、熱慣性に優れ、炉の降温、昇温時間が短くてすむなどの利点があり、また、スケールや溶融金属と接触しない部位では主なライニング（内張り）として使用されている。

セラミックファイバーで炉をライニングする場合、セラミックファイバーを毛布状に成形したセラミックファイバーブランケット（ＣＦブランケット）を、鉄皮（炉壁）に溶接した取付台座に対して幾層も積層していく、いわゆるペーパーライニングが当初採用されていた。ところが、ＣＦブランケットが高温に曝されたときの厚み方向の収縮が大きいことから、ラインニング厚みの減衰が顕著であると共に、支持ピン等の取付金具が炉内に露呈して酸化損傷しやすく、また、ＣＦブランケットが層間で垂れ下がってしまったり、ＣＦブランケットが幅広い面積を有することから施工が困難であるなどの問題があった。そのため、図５（ａ）に示すように、帯状にしたＣＦブランケットを、所定の長さで山折りと谷折りを繰り返しながら交互に折り畳み、図５（ｂ）に示すような、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさにしたセラミックファイバーブロック（ＣＦブロック）が用いられるようになっている。

そもそもＣＦブランケットは、長手方向には繊維が良く絡み合っていることから加熱時の収縮率は少ないが、厚み方向では収縮率が相対的に大きい。そのため、ＣＦブランケットの表面が加熱面となってＣＦブランケットの厚みを利用して熱の移動を防ぐペーパーライニングに比べて、ＣＦブロックを用いた場合にはＣＦブランケットの長手方向を熱の主な移動方向に向けて使用することができることから、ＣＦブロックは、熱の遮断効率に優れて、尚且つ、取付金具をブロックに内挿できて酸化による損傷を抑えることができるなど、飛躍的な寿命延長効果をもたらすことができる。加えて、ＣＦブロックの大きさを取り扱い易いサイズにできることから、ライニング施工の作業性を大幅に向上させることもできる。

ＣＦブロックは、図５（ａ）に示したように、ＣＦブランケット１を所定の長さで交互に折り返しながら、積層圧縮して成形することから、ＣＦブランケットが折り畳まれて積層された方向には復元力があるが、積層方向と直交する方向には殆ど復元力がない。すなわち、図５（ｂ）に示したように、ＣＦブランケットの表裏面1aからなる面（この面を「Ａ面」と呼ぶ）には復元力が働くが、ブランケットの側面1bが積層されて形成された面（この面を「Ｂ面」と呼ぶ）と、ＣＦブランケットの山折り部ｍが積層されて形成された面（この面を「Ｃ面」と呼ぶ）とは、復元力を有さない。そこで、図６（ａ）に示すように、ＣＦブロックのＣ面を炉壁側に向けて配置しながら、図６（ｂ）に示すように、Ａ面同士が対向せず、隣り合うブロックでＡ面とＢ面とが向き合うように炉壁をライニングする、いわゆる市松積み工法が採用されている（例えば、特許文献１、非特許文献１等、参照）。このようにすることで、隣り合うＣＦブロックには、いずれかの方向から押し付けられる力が加わり（図６（ｂ）中の太矢印は復元力の働く方向を示す）、ＣＦブロック間の目地には隙間が生じ難くなる。

また、ＣＦブロックのＡ面同士を向かい合わせて縦列又は横列を形成し、ＣＦブロックの復元力が働かない列間同士の目地に、二つ折りにしたＣＦブランケット等のパッキンを挟み込むソルジャー工法（挟み込むＣＦブランケットは「フォールド」と称される）も採用されている（例えば、特許文献２、非特許文献１等、参照）。ただし、フォールドが落下するおそれがあることから、このソルジャー工法は、天井のライニングには一般的に不向きとされる。

特開昭５３−１８６０９号公報特公平５−７１８７０号公報特開平１−１３４１９７号公報

新日化サ−マルセラミック（株）エスファイバーＳＣカタログ

ところが、上述した従来の市松積み工法は、ＣＦブロック間の目地に隙間を生じ難くする方法ではあるが、次のような問題がある。例えば、ＣＦブロックを正しく取り付けることができず、ひとつでも歪んだ向きになってしまうと、隣り合うＣＦブロック間の目地には空隙が生じてしまい、なかでも、隣接する４つのＣＦブロックの角部が集まるところでは、四隅が一点で接することができずに、いわゆる三角目地を形成してしまう。このような空隙や三角目地が形成されると、熱の遮断効果が損なわれてしまうばかりか、炉内で発生した水蒸気や、ＳＯ_x、ＮＯ_x等のガスが炉壁側に直接通じてしまう経路が形成されることになり、鉄皮の表面に結露を生じたり、腐食反応を引き起こすおそれがある。そのため、熱やガス等が炉壁に直接通じてしまうような経路（通し目地）の発生を塞ぐために、実際にライニングを施工する現場では、ＣＦブロック間の目地にフォールドを挿入したり、目地詰め作業等を行わなければならない。ちなみに、三角目地ができ難くなる方法として、ＣＦブロックを互いに所定の幅だけずらしながら配置していく方法も考えられる（特許文献３等、参照）。このようにすれば、ＣＦブロックの４つの角が一箇所に集まらず（すなわち、３つのＣＦブロックが２つの角と１つの辺（面）で接する）、三角目地が形成されないようにはできるが、どうしても復元力のないＢ面同士が接触する箇所が発生してしまうことから、結局はフォールド挿入等の追加施工が必要となる。

更には、近年の操業過酷化の傾向により、加熱炉等の操業温度が上昇して、ＣＦブロックの使用限界温度に近づきつつある。そのため、使用時間の経過とともにＣＦブロックが収縮したり、張りがなくなってしまうことがある。このような状態を引き起こすと、フォールドが脱落してしまったり、そこから水蒸気やＳＯ_x、ＮＯ_x等のガスがまわり込んで、取り付け金具を酸化させてしまい、場合によってはＣＦブロックが脱落するといったトラブルも発生してしまう。

そこで、本発明者らは、これらの問題を解決するために鋭意検討した結果、驚くべきことに、特定の形状をしたＣＦブロックを用いることで、通し目地の発生を防ぐことができるライニングが可能になることを見出し、本発明を完成した。

したがって、本発明の目的は、熱やガスが炉壁に直接通じてしまうような通し目地の発生を防いで、フォールドの挿入や目地詰め等の追加作業を可及的に減らすことができ、しかも、長期に亘っての使用が可能になる耐久性に優れた耐火ライニングを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、上記耐火ライニングを形成するＣＦブロックを提供することにあり、更には、上記耐火ライニングを可能にするＣＦブロックの取り付け方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、帯状のセラミックファイバーブランケット（ＣＦブランケット）が所定の長さで折り畳まれて形成されたセラミックファイバーブロック（ＣＦブロック）を、炉壁に沿って縦横方向に並べてブロック縦列及びブロック横列を形成すると共に、ブロック縦列又はブロック横列において前後に並ぶＣＦブロックが、互いに相補的な形状によって嵌め合いながら取り付けられていることを特徴とする耐火ライニングである。

また、本発明は、上記の耐火ライニングに使用されるセラミックファイバーブロックであって、前後のブロックが互いに嵌め合い可能なように、所定の切込み段差を備えたことを特徴とするセラミックファイバーブロックである。

更に、本発明は、帯状のＣＦブランケットが所定の長さで折り畳まれて形成されたＣＦブロックを炉壁に取り付け、ライニングを形成する際のＣＦブロックの取り付け方法であって、ＣＦブロックを炉壁に沿って縦横方向に並べてブロック縦列及びブロック横列を形成すると共に、ブロック縦列又はブロック横列において前後に並ぶＣＦブロックを、互いに相補的な形状によって嵌め合うようにしたことを特徴とするＣＦブロックの取り付け方法である。

本発明においては、炉壁に沿ってブロック縦列及びブロック横列を形成するようにセラミックファイバーブロックを並べながら、ブロック縦列又はブロック横列における前後のＣＦブロックが、互いに相補的な形状によって嵌め合った状態になるようにする。前後のブロックで嵌め合いが可能になるようなＣＦブロックの一形態として、図１に示すような、切込み段差（2a，2b）を備えたＣＦブロックを例示することができる。ＣＦブロック２は、ＣＦブランケット１を所定の長さで交互に折り返しながら折り畳んだ際に、複数の山折り部ｍが積層されて形成されるＣ面と、ＣＦブランケットの側面1bが積層されて形成されるＢ面と、ブランケットの表裏面1aからなるＡ面とを有するが、図１の例では、Ｂ面のひとつに、Ｃ面側からブロックの厚み方向に沿って高さｘの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₁の垂直切込みを有した切込み段差2aが形成され、他方のＢ面には、反対側のＣ面からブロックの厚み方向に沿って高さｙの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₂の垂直切込みを有した切込み段差2bが形成されている。そして、この図１に示したＣＦブロック２を用いて、例えば図２に示すように、Ｃ面を炉壁に向けて、前後のブロックの切込み段差（2a，2b）を利用して互いに嵌め合うようにすることで、前後のＣＦブロック間には、熱やガスが炉壁に直接通じてしまうような通し目地は形成されなくなる。

図１に示すような、切込み段差を有したＣＦブロック２については、好ましくは、切込み段差の幅ｄ₁及びｄ₂を同じ（ｄ₁＝ｄ₂）にするのがよい。これにより、嵌め合わされた前後のＣＦブロック間の目地に隙間が生じることがない。また、切込み段差の高さｘ及びｙに関し、好ましくは、ｘとｙの合計（ｘ＋ｙ）がＣＦブロック２の厚みに等しくなるようにするのがよい。これにより、前後のＣＦブロック２が厚み方向に隙間なく嵌め合わされて位置決めされ、尚且つ、前後のブロックの高さが揃って同一面を形成することができる。

前後のＣＦブロックを嵌め合うようにする、互いに相補的な形状については、上記のような切込み段差を有したＣＦブロックに限られるものではなく、例えば所定の形状をした突出部を形成し、これと嵌め合う凹部を形成するようにしてもよい。また、互いに相補的な形状を設ける面については、ＣＦブロックのＡ面、Ｂ面又はＣ面のいずれであってもよいが、好ましくはＢ面又はＣ面に形成するのがよく、より好ましくはＢ面に形成するようにするのがよい。上述したように、ＣＦブロックのＢ面及びＣ面は復元力を殆ど有さないため、Ｂ面同士を相補的な形状によって嵌め合うようにしたり、同じくＣ面同士を嵌め合うようにしたり、或いはＢ面とＣ面とを嵌め合うようにすることで、これらのＣＦブロック間で通し目地が形成されなくなり、熱やガスの遮断を効率的に行うことができる。なかでも、Ｃ面を炉壁に向ければ、セラミックファイバーの長手方向を利用した断熱効果が得られることから、Ｂ面同士が互いに相補的な形状を有して嵌め合うようにするのが、最も効率が良い。なお、炉壁をライニングした際に側面を形成するＣＦブロックなど、嵌め合いが不要になる面には切込み段差等を設ける必要がないことは言うまでもない。

ＣＦブロックを炉壁に沿って並べる際、図２に示したように、碁盤の目の升目内にＣＦブロックが配置されるようにして、縦方向及び横方向に、それぞれＣＦブロックの重心が一直線上に並ぶようにしてもよいが、互いに隣接するブロック縦列の間で、縦方向の升目にＣＦブロックを所定の幅だけずらして取り付けられるようにしてもよく、同様に、互いに隣接するブロック横列の間で、横方向の升目にＣＦブロックを所定の幅だけずらして取り付けられるようにしてもよい。これらのように、一部のＣＦブロックを碁盤状の升目からずらして取り付けることで、いわゆる三角目地の発生を防ぐことができる。なかでも、熱やガスの遮断を最も効率良く行うために、好ましくは、以下で説明するように、ブロック縦列又はブロック横列において前後に嵌め合いながら取り付けられるＣＦブロックが、前後方向の直線上に互いの重心が並ばないように、左右方向にずらして取り付けるようにするのがよい。

図３は、図２に示したＣＦブロックの配置を変形した例であり、互いに相補的な形状によって嵌め合いながらブロック横列を形成するＣＦブロックにおいて、前後に並ぶ２つのＣＦブロックが、左右方向（前後方向に対して直交する方向）に幅Ｌだけずれて取り付けられている。すなわち、図３（ａ）に示すように、ブロック横列を形成する前後２つのＣＦブロックの関係は、それぞれの重心が前後方向（この場合はブロック横列の方向と同じ）の直線上には並ばない。図３（ｂ）は、このうち３つのＣＦブロック（2_1〜3）に着目した斜視説明図である。ＣＦブロック2_1は、ＣＦブロック2_2及び2_3とそれぞれ切込み段差2a，2bを利用して前後に互いに嵌め合わされていることから、ＣＦブロック2_1と、ＣＦブロック2_2及び2_3との間には、熱や炉内で発生したガスが炉壁側に直接通じてしまうような経路は形成されない。また、３つのＣＦブロック（2_1〜3）から形成される面では、２つのＣＦブロック（2_2，2_3）の角と、ひとつのＣＦブロック（2_1）の辺とが接してなることから、いわゆる三角目地も発生しない。しかも、ＣＦブロック2_2とＣＦブロック2_3との間は、互いに復元力を有したＡ面で接することから、これらのブロック間の目地に、熱やガスが炉壁側に直接通じてしまうような隙間が形成されることはない。

本発明の耐火ライニングは、ＣＦブロック間の目地に生じる空隙や三角目地等の発生が防止されるが、炉壁の保護をより確実にするなどの目的から、炉壁とセラミックファイバーブロックとの間にガスバリアー部材を介装するようにしてもよい。また、セラミックファイバーの損傷やスケール等の付着を防止する目的から、一般に採用されるようなコーティング材等をライニングの施工後に塗布するようにしてもよい。

本発明の耐火ライニングは、製銑、製鋼、圧延工程等で使用される加熱炉、均熱炉、熱処理炉、窯炉、炉蓋、カバー等のほか、例えば加熱炉スキッドビームやポスト等にも使用することができ、これら炉内における側壁、天井等のような炉壁に適用できるが、特にこれらに制限されることはなく、耐火性が求められ、尚且つ、熱やガスの遮断が必要な環境下であれば、好適に使用することができる。

本発明の耐火ライニングは、三角目地やＣＦブロック間に生じる空隙など、熱やガスが炉壁に直接通じてしまうような通し目地の発生を防ぐことができるため、耐火ライニングの施工後に、フォールドの挿入や目地詰め等の追加作業の必要性を無くすことができる。しかも、断熱効果に優れた耐火ライニングであると共に、炉内で発生した水蒸気、ＳＯ_x、ＮＯ_x等の遮断性が損なわれるおそれもないことから、鉄皮表面に結露を生じたり、腐食反応を引き起こすおそれがなく、耐久性に優れて長期に亘っての使用が可能になる。また、本発明のＣＦブロックの取り付け方法によれば、上記のような耐火ライニングを簡便に、且つ、確実に形成することができる。

図１（ａ）は、本発明のＣＦブロックを説明する斜視図であり、図１（ｂ）は、本発明のＣＦブロックをＡ面側から見た平面図である。図２（ａ）は、本発明のＣＦブロックを用いた炉壁のライニングを説明する側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のライニングを説明する斜視説明図である。図３（ａ）は、本発明のライニングの一形態を説明する平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のライニングを説明する、ＣＦブロックの斜視説明図である。図４（ａ）は、炉壁とＣＦブロックとの間にガスバリアー部材を介装した状態を示す側面図であり、図４（ｂ）は、ガスバリアー部材とＣＦブロックとの隙間に調整用セラミックファイバーを充填した状態を示す側面図である。図５（ａ）は、ＣＦブロックを形成するＣＦブランケットの斜視説明図であり、図５（ｂ）は、従来のＣＦブロックの斜視説明図である。図６（ａ）は、従来のＣＦブロックを用いた炉壁のライニング（市松積み工法）を説明する側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のライニングを説明する平面図である。

以下、添付図面を用いて、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図２は、本発明におけるＣＦブロック２を用いて、炉壁に耐火ライニングを形成する場合の一形態を示す。ＣＦブロック２は、図１に示すように、例えば厚さ２５ｍｍ程度の帯状のＣＦブランケット１を、長手方向に山折りと谷折りを交互に繰り返しながら所定の長さで折り畳み、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさに形成したものである。このＣＦブロック２には、ＣＦブランケットの側面1bが積層されて形成されたＢ面に、それぞれ切込み段差2a，2bが形成されている。図２の例では、複数の山折り部ｍが積層されたＣＦブロックのＣ面を炉壁３に向けて取り付けており、Ｂ面に形成した切込み段差2a，2bを利用して、ＣＦブロック２が互いに嵌め合うようにしてブロック横列を形成し、このブロック横列のＡ面同士が対向するようにブロック縦列を形成する。ＣＦブロック２は、一般的なＣＦブロックを用いたライニング施工と同様に、例えばビーム４をＣＦブロック２に内挿しておき、これに連結した支持ピン５やチャンネル６等の取付金具を介して、炉壁側に溶接した取付台座（図示外）に固定することができる。

図２の例では、ＣＦブロック２の残りのＣ面が加熱面となるため、繊維が良く絡み合ったセラミックファイバーの長手方向を利用して、熱の移動を防ぐことができ、断熱効果を最も発揮することができる。そして、ブロック横列を形成するＣＦブロックは、互いに相補的な形状である切込み段差2a，2bを介して前後に嵌め合った状態で取り付けられるため、加熱面側から炉壁３に向かって直線状に通ずるような通し目地は形成されず、また、ＣＦブロックを炉壁に固定する際にネジやナットを回転させて締め付けを行っても、嵌め合い状態が生じているため、ＣＦブロックが歪んで取り付けられるおそれがない。一方、ブロック縦列の前後方向には、ＣＦブロックが面で接した状態になるが、Ａ面にはＣＦブロック２が備える復元力が働くため、互いに押し付け合って、熱やガスが直接炉壁側に通ずることを防ぐことができる。

ＣＦブロック２に形成する切込み段差2a，2bについて、切込み段差の幅d₁及びd₂は、ＣＦブロック２の熱収縮を考慮し、この熱収縮をカバーできる範囲にするのが望ましい。すなわち、ＣＦブランケットの種類毎に定められた常用使用温度以下で操業すれば、Ｃ面が加熱面になる場合にＢ面同士を結ぶ方向の熱収縮量は、通常、その長さに対して３％以下である。例えば３００ｍｍサイズのＣＦブロックでは９ｍｍ以下であり、６００ｍｍサイズのＣＦブロックの場合は１８ｍｍ以下である。そのため、３００ｍｍサイズにしたＣＦブロックであれば、切込み段差の幅d₁及びd₂は、それぞれ２０〜５０ｍｍの範囲とするのがよく、好適には、これらの範囲内でd₁及びd₂を等しくするのがよい。一方、切込み段差の高さｘ及びｙについては、３００ｍｍサイズのＣＦブロックを用いてＣ面を加熱面とした場合、セラミックファイバーが３０〜５０ｍｍ程度固化することが考えられることから、切込み段差の高さｘ及びｙは、それぞれ６０〜２５０ｍｍの範囲とするのがよく、好適には、ｘとｙの合計（ｘ＋ｙ）がＣＦブロックの厚みと等しくなるようにするのがよい。なお、ＣＦブランケットの熱収縮やセラミックファイバーが固化する量は、その材質やブロックの形状（大きさ）によって変化し、加熱炉の種類や操業条件等によっても変動するため、耐火ライニングを形成する状況や、用いる材料等に応じて適宜設計すればよい。また、切込み段差以外に嵌め合いが可能な形状にしてもよいことは勿論である。

図３は、本発明におけるＣＦブロック２を用いて炉壁に耐火ライニングを形成する別の形態を示す。この実施形態においては、図２と同様に、ＣＦブロック２のＣ面を炉壁３に向け、Ｂ面に形成した切込み段差2a，2bを利用して、前後のＣＦブロック２が互いに嵌め合うようにブロック横列を形成し、ブロック横列のＡ面同士が対向してブロック縦列を形成するが、ブロック横列を形成する前後方向のＣＦブロックは、隣り合う２つのＣＦブロックの重心が前後方向の直線上に並ばないように、幅Ｌだけ左右方向にずれて取り付けられている。ずれ幅Ｌについては特に制限はないが、例えば耐火ライニングを全て同じサイズのＣＦブロックから形成する場合、好適には、Ｌはずらした方向のＣＦブロック幅の１／２となるようにするのがよい。このような実施形態の耐火ライニングによれば、図２で説明した実施形態が奏する効果に加えて、更にブロック横列同士の界面をより強固なものにすることができると共に、いわゆる三角目地の発生を防ぐことができる。すなわち、図３（ｂ）に示すように、ＣＦブロック2_1は、ＣＦブロック2_2及び2_3とそれぞれ切込み段差2a，2bを利用して前後に互いに嵌め合わされ、また、互いに隣接する３つのＣＦブロック（2_1，2_2，2_3）は、２つの角部がひとつの辺（面）に接するため三角目地は形成されない。そのため、フォールドの挿入や目地詰め等の追加作業を行う必要がない。

本発明において、ＣＦブロックを形成するセラミックファイバーについて特に制限はなく、ライニングの施工で通常用いられるものを使用することができる。一般に、セラミックファイバーは、かさ密度が１３０ｋｇ／ｍ³程度であって、熱伝導率が０．１〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋと低いが、通気率は、通常の耐火キャスタブルの２０,０００倍程度である。そのため、炉内で発生した水蒸気や、燃焼廃ガス中のＳＯx、ＮＯx等のガスは、セラミックファイバーを通過して、鉄皮（炉壁）の内面まで到達することがあり、鉄皮内側の表面温度は炉内温度に対して相対的に低温であり、鉄皮に達したガスが冷却されて結露すると、鉄皮の内面付近において硫酸や硝酸等の酸が生成し、これらが長年かけて鉄皮を酸腐食させるおそれがある。その場合、鉄皮が減肉し、穴明きが発生するなどのトラブルが発生してしまうこともあることから、本発明においては、図４（ａ）に示すように、炉壁３とＣＦブロック２との間にガスバリアー部材７を介装するようにしてもよい。

このような目的で使用するガスバリアー部材７としては、セラミックファイバーより通気率が劣るものであって、耐火性を備えたものであればよいが、好ましくは、耐火キャスタブル、断熱キャスタブル、耐火レンガ等を挙げることができる。断熱ボードや断熱レンガは、セラミックファイバーに比べて通気率が劣ることから、使用することも可能ではあるが、望ましくは目地の発生しないものをガスバリアー部材として使用するのがよく、上記例示のなかでも断熱キャスタブルが最適である。ちなみに、断熱キャスタブルは、支持構造を安定化させるために、スタッドやラス金網等を用いて固定することも可能であり、また、施工状況に応じて、流し込み、吹付け、コテ塗り、圧入等の種々の施工法を採用することもできる。ガスバリアー部材７の厚みについては特に制限されないが、ガスバリアー部材の構造体としての安定性を考慮して、望ましくは２０〜１００mm程度であるのがよい。

炉壁３とＣＦブロック２との間にガスバリアー部材７を介装すれば、炉内で発生した水蒸気や燃焼廃ガス中のＳＯx、ＮＯx等がセラミックファイバーを通過しても、ガスバリアー部材７の表面で留まる。仮にガスバリアー部材７の表面で結露しても、例えば断熱キャスタブルは耐酸性に優れるため、鉄皮が溶解したり、減肉することはないが、鉄皮の内面側を露点以上の温度になるようにして、ガスバリアー部材７での結露を防ぐようにしてもよい。鉄皮の内面側が露点以上の温度になるようにするためには、例えばガスバリアー部材７の厚みを調整するようにしてもよく、或いは、図４（ｂ）に示すように、ガスバリアー部材７とＣＦブロック２との隙間に、別途調整用のセラミックファイバー８を充填するようにしてもよい。ガスバリアー部材７での結露が解消することで、鉄皮の酸腐食が生じるおそれを殆ど無くすことができる。なお、炉壁３とＣＦブロック２との間にガスバリアー部材７を介装すれば、万が一、ＣＦブロック２が炉壁から脱落しても、ガスバリアー部材７が鉄皮の保護層の役割をすることから、急激な鉄皮の赤熱等を防止することができ、操業の急遽停止などの非常事態が避けられる。

以下、実施例に基づき、本発明をより詳細に説明する。

［実施例１］
厚さ２５ｍｍの帯状のＣＦブランケットが交互に折り畳まれて、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに形成された市販のブロックを用意し、この市販ブロックの一方のＢ面には、図１に示すように、炉壁に向けるＣ面側からブロックの厚み方向に沿って高さｘ＝１００ｍｍの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₁＝３０ｍｍの垂直切込みを有した切込み段差2aを形成し、残りのＢ面には、加熱面にするＣ面側からブロックの厚み方向に沿って高さｙ＝２００ｍｍの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₂＝３０ｍｍの垂直切込みを有した切込み段差を形成して、必要な数の試験用ＣＦブロック２を準備した。

上記で準備した試験用ＣＦブロック２を、Ｙ製鐵所における鋼片加熱炉の天井に対して、図２に示したように、一方のＣ面を天井に向けながら、Ｂ面に形成した切込み段差2a，2bを利用して、試験用ＣＦブロック２が互いに嵌め合うようにしてブロック横列を形成すると共に、このブロック横列のＡ面同士が対向するようにブロック縦列を形成して、天井部分のおよそ１５ｍ×１０ｍの平面領域をライニングした。この際、ブロック横列における前後のＣＦブロック間の目地、及びブロック縦列における前後のＣＦブロック間の目地に、フォールドを挿入する作業は不要であったが、ＣＦブロック２の４つの角が集中する部分であって、外観上、三角目地が形成されそうに見受けられた箇所には、セラミックファイバーバルクを人力にて目地詰め作業を行った（４つの角が集中する部分のおよそ２５％程度）。目地詰め作業を含めて、鋼片加熱炉の天井のライニングに要した時間は、１ｍ²あたり２０分であった。

上記のようにして天井部分をライニングした鋼片加熱炉を３年使用した後、ライニングの状態を目視にて確認したところ、試験用ＣＦブロック間の目地に空隙が生じているような箇所は認められず、また、目地詰め作業で使用したバルク材の脱落もなかった。但し、ＣＦブロック２を全て取り外し、ライニングした天井部分の鉄皮の状態を確認したところ、一部に腐食が発生していた。この実施例１で採用したライニング条件、及び使用後の状況を評価した内容をまとめて表１に示す。

［実施例２］
実施例１で使用したものと同様にして試験用ＣＦブロック２を準備し、実施例１で試験したものと同じ鋼片加熱炉の天井に対して、図３に示したように、試験用ＣＦブロック２を並べてライニングした。すなわち、実施例１と同様に、ＣＦブロック２のＣ面を天井に向けながら、Ｂ面に形成した切込み段差2a，2bを利用して、試験用ＣＦブロック２が互いに嵌め合うようにしてブロック横列を形成すると共に、このブロック横列のＡ面同士が対向するようにブロック縦列を形成したが、この際、ブロック横列を形成するＣＦブロックは、隣り合う前後２つのＣＦブロックの重心が前後方向の直線上に並ばないように、左右方向にＬ＝１５０ｍｍだけずらして取り付けるようにして、天井部分のおよそ１５ｍ×１０ｍの平面領域をライニングした。

この実施例２においては、ブロック横列における前後のＣＦブロック間の目地、及びブロック縦列における前後のＣＦブロック間の目地に、フォールドを挿入する作業は不要であり、しかも、目地詰め作業も一切不要であったことから、鋼片加熱炉の天井のライニングに要した時間は、１ｍ²あたり１５分であった。また、実施例１と同様にして鋼片加熱炉を使用した後、ライニングの状態を目視にて確認したところ、試験用ＣＦブロック間の目地に空隙が生じているような箇所は認められなかった。但し、ＣＦブロック２を全て取り外し、ライニングした天井部分の鉄皮の状態を確認したところ、極わずかではあるが、腐食が発生していた。評価結果等をまとめて表１に示す。

［実施例３］
天井と試験用ＣＦブロック２との間に、厚さ３０ｍｍの断熱キャスタブル（ガスバリアー部材）７を介装するようにした以外は、実施例２と同様にした。実施例１と同様に鋼片加熱炉を使用した後、ライニングの状態を目視にて確認したところ、試験用ＣＦブロック間の目地に空隙が生じているような箇所は認められず、天井部分の鉄皮の腐食も全く確認されなかった。評価結果等をまとめて表１に示す。なお、施工時間は断熱キャスタブルの施工に要した時間を除いたものである。

［比較例１］
厚さ２５ｍｍの帯状のＣＦブランケットが交互に折り畳まれて、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに形成された市販のブロック９をそのまま用いて、実施例１で試験したものと同じ鋼片加熱炉の天井に対し、図６に示したようにライニングした。すなわち、ブロック９のＣ面を天井に向けながら、Ａ面同士で対向しないように、隣り合うブロックがＡ面とＢ面とで向き合うようにしてブロック縦列及びブロック横列を形成し、天井部分のおよそ１５ｍ×１０ｍの平面領域をライニングした。この際、互いに隣接するブロック間は、いずれかのＡ面から押し付けられる力が働くものの、目地が完全に塞がっておらず、フォールドを挿入する必要があり、また、４つのブロック９の角が集まる部分には、三角目地が形成されていたことから、目地詰め作業が必要であった。そのため、フォールド挿入及び目地詰め作業を含めて、鋼片加熱炉の天井のライニングに要した時間は、１ｍ²あたり２５分であった。

実施例１と同様に、ライニングした鋼片加熱炉を３年使用した後、ライニングの状態を目視にて確認したところ、ブロック間に目地開きが発生しており、フォールドは脱落していた。また、ブロック９を全て取り外し、ライニングした天井部分の鉄皮の状態を確認したところ、面積の約半分で腐食が発生していた。評価結果等をまとめて表１に示す。

［比較例２］
天井に対するブロック９の配置を以下のように変更した以外は、比較例１と同様にして、天井部分のおよそ１５ｍ×１０ｍの平面領域をライニングした。すなわち、ブロック横列（又はブロック縦列）を形成するブロック９において、隣り合う２つのブロック９の重心が前後方向の直線上に並ばないように、左右方向にＬ＝１５０ｍｍだけずらして取り付けるようにした。この際、一部にＢ面同士が対向する箇所が生じ、ブロック間の目地に空隙が確認されたことから、フォールドを挿入する作業が必要であった。そのため、フォールド挿入及び目地詰め作業を含めて、鋼片加熱炉の天井のライニングに要した時間は、１ｍ²あたり２２分であった。

実施例１と同様に、鋼片加熱炉を使用した後、ライニングの状態を目視にて確認したところ、ブロック間に目地開きが発生しており、フォールドは脱落していた。また、ブロック９を全て取り外し、ライニングした天井部分の鉄皮の状態を確認したところ、面積の約１／４で腐食が発生していた。評価結果等をまとめて表１に示す。

以上の結果、本発明に係るＣＦブロックを使用した耐火ライニングによれば、ブロック間の目地の隙間や三角目地の発生を防ぐことができることから、従来、ライニング施工後に必要であったフォールド挿入や目地詰め作業等を可及的に減らすことができ、施工時間の短縮と共に、作業負荷を大幅に減らすことができる。また、本発明の耐火ライニングによれば、使用後のブロック間の目地開きやフォールド脱落等のようなトラブルを減らすことができることから、耐火ライニングの寿命を延ばし、安定操業も可能となる。更には、炉壁とセラミックファイバーブロックとの間にガスバリアー部材を介装することで、長期間かけて進行する鉄皮の腐食減肉現象を無くすことができ、ＣＦブロックの脱落に伴う加熱炉の突発休止も回避でき、生産性の維持や向上に大きく貢献できる。

１：セラミックファイバーブランケット
1a：セラミックファイバーブランケット表裏面
1b：セラミックファイバーブランケット側面
２：セラミックファイバーブロック
2a，2b：切込み段差
３：炉壁
４：ビーム
５：支持ピン
６：チャンネル
７：ガスバリアー部材
８：調整用セラミックファイバー
９：セラミックファイバーブロック（従来技術）
ｍ：山折り部
ｎ：谷折り部

Claims

帯状のセラミックファイバーブランケットが所定の長さで折り畳まれて形成されたセラミックファイバーブロックを、炉壁に沿って縦横方向に並べてブロック縦列及びブロック横列を形成すると共に、ブロック縦列又はブロック横列において前後に並ぶセラミックファイバーブロックが、互いに相補的な形状によって嵌め合いながら取り付けられていることを特徴とする耐火ライニング。
前後に嵌め合いながら取り付けられるブロックが、前後方向の直線上に互いの重心が並ばないように、左右方向にずれて取り付けられている請求項１に記載の耐火ライニング。
セラミックファイバーブロックは、複数の山折り部が積層されて形成されたＣ面と、ブランケットの側面が積層されて形成されたＢ面と、ブランケットの表裏面からなるＡ面とを有し、
Ｃ面を炉壁に向けながらＢ面同士を対向させ、尚且つ、Ｂ面同士が互いに相補的な形状によって嵌め合わされている請求項１又は２に記載の耐火ライニング。
セラミックファイバーブロックの一方のＢ面には、Ｃ面側からブロックの厚み方向に沿って高さｘの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₁の垂直切込みを有した切込み段差が形成され、他方のＢ面には、反対側のＣ面からブロックの厚み方向に沿って高さｙの水平切込みを有すると共にブロックの厚み方向に対して垂直に幅ｄ₂の垂直切込みを有した切込み段差が形成され、上記ｘとｙの合計（ｘ＋ｙ）がブロックの厚みに等しく、尚且つ、ｄ₁＝ｄ₂である請求項３に記載の耐火ライニング。
炉壁とセラミックファイバーブロックとの間に介装されるように、ガスバリアー部材を備える請求項１〜４のいずれかに記載の耐火ライニング。
請求項１〜５のいずれかに記載の耐火ライニングに使用されるセラミックファイバーブロックであって、前後のブロックが互いに嵌め合い可能なように、所定の切込み段差を備えたことを特徴とするセラミックファイバーブロック。
帯状のセラミックファイバーブランケットが所定の長さで折り畳まれて形成されたセラミックファイバーブロックを炉壁に取り付け、ライニングを形成する際のセラミックファイバーブロックの取り付け方法であって、セラミックファイバーブロックを炉壁に沿って縦横方向に並べてブロック縦列及びブロック横列を形成すると共に、ブロック縦列又はブロック横列において前後に並ぶセラミックファイバーブロックを、互いに相補的な形状によって嵌め合うようにしたことを特徴とするセラミックファイバーブロックの取り付け方法。