JP2015038400A - 耐熱ブロックおよび炉の内張材 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、本発明によれば、セラミックス繊維の集積体であるブランケットが積層されて積層体が構成され、前記積層体が圧縮成形されてなる耐熱ブロックであって、前記積層体は、最高使用温度が1000℃以上のセラミックス繊維からなる第1のブランケットと、最高使用温度が1000℃以上で、かつ、前記第1のブランケットよりも最高使用温度が50℃以上低いセラミックス繊維からなる第2のブランケットと、から構成され、前記積層体の少なくとも1層は、前記高第1のブランケットと前記第2のブランケットとが面一に突き合わされることによって、高耐熱部と耐熱部とが連続形成された構造の複合層であり、前記積層体の残りの層は、前記第1のブランケットのみからなる単独層であり、前記高耐熱部が、その一の端縁から前記耐熱部と接する側の端縁に至るまで、長さ150mm以上に渡って形成されていることを特徴とする耐熱ブロック;が提供される。
また、本発明によれば、前記耐熱ブロックからなることを特徴とする炉の内張り材;が提供される。
本発明の耐熱ブロックは、例えば図1A〜図1Cに示す耐熱ブロック1、並びに図2Aおよび図2Bに示す耐熱ブロック1Aのように、セラミックス繊維の集積体であるブランケット2が積層されて積層体4が構成され、積層体4が圧縮成形されてなるものである。「集積体」は、セラミックス繊維を積層し、一体化したものを指す。例えば、セラミックス短繊維をマット状に積層して積層物を形成し、前記積層物にニードルパンチを加えることにより、前記セラミックス短繊維を一体化したブランケット等を挙げることができる。
積層体4は、第1のブランケットと、第2のブランケットと、から構成されている。
第1のブランケットは、最高使用温度が1000℃以上のセラミックス繊維の集積体である。最高使用温度が1000℃以上のものを用いることで、耐熱性を得ることができる。
第2のブランケットは、最高使用温度が1000℃以上で、かつ、前記第1のブランケットよりも最高使用温度が50℃以上低いセラミックス繊維の集積体である。前記構成とすることで、耐熱性を有し、かつ、前記第1のブランケットよりも安価な材料を使用することが可能となる。
第1のブランケットおよび第2のブランケットの嵩密度(圧縮成形前)は、いずれも160kg/m3以上であることが好ましい。嵩密度を160kg/m3以上とすることで、高熱に曝された際に、積層体の各層を構成するブランケットが収縮し、ブランケット間にスリットが形成される不具合を抑制することができる。また、積層体の各層を構成するブランケット同士の摩擦力を増加させることができ、積層体からブランケットが抜け落ちる事態を防止することができる。前記効果をより確実に得るためには、嵩密度を200kg/m3以上とすることが更に好ましい。
積層体4は、複合層10と単独層12とからなる。積層体4の少なくとも1層は、複合層10であり、残りの層は単独層12である。このような構造は、折り畳み部分を有していないため、ブランケットを折り畳んで耐熱ブロックを製造する際に、または耐熱ブロックを炉に設置する際に、折り畳み部分が破損するおそれがない。
複合層10は、第1のブランケット(図1A等に示す例では高耐熱性ブランケット6)と第2のブランケット(図1A等に示す例では耐熱性ブランケット8)とが面一に突き合わされることによって、高耐熱部14と耐熱部16とが連続形成された構造の層である。このような突き合わせ構造は、ブロックの部位ごとに異なる材料を使用することが容易である。従って、高い耐熱性を要求される部分(炉の内側<加熱空間側>を向く部分等)にのみ高耐熱性材料を使用し、他の部分(炉の外側<炉壁側>を向く部分)には前記高耐熱性材料に比して耐熱性は劣るが安価な耐熱性材料を使用することができる。即ち、低コストで耐熱性に優れる耐熱ブロックを製造することが可能となる。
単独層12は、第1のブランケット(図1A等に示す例では高耐熱性ブランケット6)のみからなる層である。即ち、単独層12は複合層10のような突き合わせ構造を有しておらず、1枚の高耐熱性ブランケット6が連続的に配置されている。
積層体4が、複数の複合層10を有していることが好ましい。そして、積層体4が、複数の複合層10を有している場合には、各々の複合層10における高耐熱部14が同方向を向くように、複数の複合層10が積層されていることが好ましい。「同方向を向く」とは、高耐熱部14の端縁E1が耐熱ブロック1、1Aの同じ面に位置するように、複数の複合層10が配向していることを意味する。前記構造の積層体4においては、耐熱ブロック1、1Aの一の面側に複数の高耐熱部14が、前記一の面と背向する面側に複数の耐熱部16が集中的に配置されることになる。
本発明の耐熱ブロックにおいては、図2Aおよび図2Bに示す耐熱ブロック1Aのように、積層体4から高耐熱部14が脱落することを防止するための脱落防止ピン20を備えていることが好ましい。そして、脱落防止ピン20が、高耐熱部14と単独層12の双方を貫通するように配置されていることが好ましい。
耐熱ブロック1、1Aは、炉壁に耐熱ブロック1、1Aを取り付けるための取付具30を更に備えていることが好ましい。
耐熱ブロック1、1Aは、取付具30に耐熱ブロック1、1Aを固定する固定ピン32を更に備えていることが好ましい。固定ピン32の形状や配置方法は特に限定されないが、既に説明した脱落防止ピン20の形状や配置方法と同様のものを採用することができる。但し、固定ピン32は耐熱部16に配置される部材であるため、高耐熱部14に配置される脱落防止ピン20程の高い耐熱性は要求されず、第2のブランケット(図1A等に示す例では耐熱性ブランケット8)と同程度の耐熱性を有する材質で構成すれば足りる。例えばセラミックスや金属等を挙げることができる。中でも、アルミナ含有率が60質量%以下の非晶質アルミナ(Al2O3、最高使用温度:1000〜1500℃)、ステンレス鋼(SUS310S、SUS304等)等が好ましい。
耐熱ブロック1、1Aが、取付具30と固定ピン32を備えている場合には、取付具30の少なくとも1対の挿込板部36が、積層体4における耐熱部16が配された側の端部に挿し込まれ、固定ピン32が、積層体4における複合層10の耐熱部16と単独層12の双方を貫通するように配置されるとともに、取付具30のピン挿入孔40に挿入された状態で取付具30に係合されていることが好ましい。
本発明の耐熱ブロックの製造方法の一例について、図1A〜図1Cを参照しながら説明する。
本発明の炉の内張り材は、既に説明した本発明の耐熱ブロックからなることを特徴とする。即ち、本発明の耐熱ブロックを炉の内張り材(モジュール)として炉壁に取り付け、炉の内張り構造を形成することができる(モジュール工法)。
図3A〜図3Cに示す耐熱ブロック1Bを製造した。実施例1においては、第1のブランケットとして高耐熱性ブランケット6を使用し、第2のブランケットとして耐熱性ブランケット8を使用した。
図4A〜図4Cに示す耐熱ブロック1Cを製造した。脱落防止ピン20以外の部分については、実施例1と同様に製造した。
Claims (8)
- セラミックス繊維の集積体であるブランケットが積層されて積層体が構成され、前記積層体が圧縮成形されてなる耐熱ブロックであって、
前記積層体は、最高使用温度が1000℃以上のセラミックス繊維からなる第1のブランケットと、最高使用温度が1000℃以上で、かつ、前記第1のブランケットよりも最高使用温度が50℃以上低いセラミックス繊維からなる第2のブランケットと、から構成され、
前記積層体の少なくとも1層は、前記第1のブランケットと前記第2のブランケットとが面一に突き合わされることによって、高耐熱部と耐熱部とが連続形成された構造の複合層であり、
前記積層体の残りの層は、前記第1のブランケットのみからなる単独層であり、
前記高耐熱部が、その一の端縁から前記耐熱部と接する側の端縁に至るまで、長さ150mm以上に渡って形成されていることを特徴とする耐熱ブロック。 - 前記第1のブランケットが、最高使用温度が1600℃以上のセラミックス繊維からなる高耐熱性ブランケットであり、
前記第2のブランケットが、最高使用温度が1000℃以上、1550℃以下のセラミックス繊維からなる耐熱性ブランケットである請求項1に記載の耐熱ブロック。 - 前記高耐熱性ブランケットが、アルミナ含有率が65質量%以上の高耐熱性アルミナ繊維の集積体であり、
前記耐熱性ブランケットが、アルミナ含有率が30質量%以上、60質量%以下の耐熱性アルミナ繊維の集積体である請求項2に記載の耐熱ブロック。 - 前記積層体が、複数の前記複合層を有し、
各々の前記複合層における前記高耐熱部が同方向を向くように、複数の前記複合層が積層されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の耐熱ブロック。 - 前記積層体が、複数の前記複合層および複数の前記単独層を有し、前記複合層と前記単独層が交互に積層された交互積層部を有している請求項1〜4のいずれか一項に記載の耐熱ブロック。
- 前記積層体から前記高耐熱部が脱落することを防止するための脱落防止ピンを備え、
前記脱落防止ピンが、前記高耐熱部と前記単独層の双方を貫通するように配置されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐熱ブロック。 - 炉壁に前記耐熱ブロックを取り付けるための取付具と、前記取付具に前記耐熱ブロックを固定する固定ピンと、を更に備え、
前記取付具は、基板部と、前記基板部から、前記基板部と直交する方向に突出された少なくとも一対の挿込板部と、を有し、前記基板部に、前記取付具の固定ボルトを挿入するボルト挿入孔が形成され、前記少なくとも1対の挿込板部の各々に、前記固定ピンを挿入するピン挿入孔が形成された構造のものであり、
前記取付具の前記少なくとも1対の挿込板部が、前記積層体における前記耐熱部が配された側の端部に挿し込まれ、
前記固定ピンが、前記積層体における前記複合層の前記耐熱部と前記単独層の双方を貫通するように配置されるとともに、前記取付具の前記ピン挿入孔に挿入された状態で前記取付具に係合されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の耐熱ブロック。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の耐熱ブロックからなることを特徴とする炉の内張り材。
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