JP2015038400A - 耐熱ブロックおよび炉の内張材 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐熱性を有し、低コストで製造することができ、製造や設置の際に破損し難い耐熱ブロックおよび炉の内張材を提供する。【解決手段】セラミックスブランケット２の積層体４が圧縮成形されてなる耐熱ブロック１である。積層体４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６と、最高使用温度が１０００℃以上で、かつ、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８と、から構成され、積層体４の少なくとも１層は、第１のブランケットと第２のブランケットとが面一に突き合わされ、高耐熱部１４と耐熱部１６とが連続形成された複合層１０であり、積層体４の残りの層は、第１のブランケットのみからなる単独層１２であり、高耐熱部１４が、その一の端縁から耐熱部１６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。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、例えば工業炉等に用いられる耐熱ブロックおよび炉の内張材に関するものである。

従来、加熱炉や熱処理炉等の工業炉においては、耐火用・断熱用の内張材として、耐火レンガ、耐火断熱レンガ、耐火キャスタブル等が用いられてきた。しかし、近年においては、前記耐火レンガ等に代わって、軽量性、低蓄熱性、断熱性に優れるセラミック繊維からなる耐熱ブロックが多く用いられるようになってきた。

セラミック繊維からなる耐熱ブロックとしては、例えばセラミックファイバーブランケットを連続的に折り畳んで積層物とし、その積層物の層間に耐熱性クロスを挟み込み、前記積層物と前記耐熱性クロスをアルミナファイバー製の紐状体で縫い合わせて一体化した耐熱ブロックが知られている（特許文献１）。

また、嵩密度が６０〜８０ｋｇ／ｍ³の結晶アルミナファイバーマットからなる内層体と、嵩密度が１００〜１３０ｋｇ／ｍ³の結晶アルミナファイバーブランケットからなる外層体と、外層体の外側に貼り付けられたガーゼと、からなる３層積層体を、葛折り状（アコーディオン状）に連続的に折り畳んだセラミックファイバーブロックが知られている（特許文献２）。

更に、嵩密度が５０〜８０ｋｇ／ｍ³の結晶アルミナファイバーマットからなる内層体と、嵩密度が１００〜１３０ｋｇ／ｍ³の結晶アルミナファイバーブランケットからなる外層体と、外層体の外側に貼り付けられたクロスと、からなる３層積層体を、葛折り状（アコーディオン状）に連続的に折り畳んだセラミックファイバーブロックが知られている（特許文献３）。

特開平９−１４５２６０号公報 特許第３８０６３９５号公報 特開２００７−２７８５９０号公報

ところで、前記のような耐熱ブロックにおいては、ブロックの部位ごとの要求特性は必ずしも同じではない。例えば、炉の内側（加熱空間側）を向く部分は高い耐熱性が要求される一方、炉の外側（炉壁側）を向く部分は、さほど高い耐熱性は要求されない。このような場合には、高い耐熱性を要求される部分にのみ高耐熱性材料を使用し、他の部分には前記高耐熱性材料に比して若干耐熱性が劣っても安価な耐熱性材料を使用することにより、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できると考えられる。

しかし、特許文献１に記載の耐熱ブロックや特許文献２または３に記載のセラミックファイバーブロックは、長尺のセラミックファイバーブランケット等を連続的に折り畳んだ構造であるため、ブロックの部位ごとに異なる材料を使用することが困難であった。前記構造は、ブロックの一部に高い耐熱性を付与したい場合でも、ブロック全体を高価な高耐熱性材料で構成せざるを得ないため、耐熱ブロックの製造コストを必要以上に増大させる一因となっていた。また、使用する材料によっては、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あった。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたものであって、優れた耐熱性を有し、低コストで製造することができ、製造や設置の際に破損し難い耐熱ブロックおよび炉の内張材を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、長尺のブランケットを連続的に折り畳むのではなく、複数のブランケットを積層する構造とし、ブランケットの一部を異なる材料の突き合わせ構造とすることによって、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

［１］耐熱ブロック：
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。

本発明の耐熱ブロックは、前記第１のブランケットは、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のブランケットは、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こと；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こと；が好ましい。

また、本発明の耐熱ブロックは、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こと；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こと；が好ましい。

更に、本発明の耐熱ブロックは、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こと；が好ましい。

更にまた、本発明の耐熱ブロックは、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１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こと；が好ましい。

［２］炉の内張材：
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および炉の内張材は、優れた耐熱性を有し、低コストで製造することができ、製造や設置の際に破損し難い。

本発明の耐熱ブロックの一の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。 図１Ａに示す耐熱ブロックを模式的に示す正面図である。 図１Ａに示す耐熱ブロックを分解した状態を模式的に示す分解図である。 本発明の耐熱ブロックの別の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。 図２Ａに示す耐熱ブロックを模式的に示す正面図である。 実施例１の耐熱ブロックの正面図である。 図３Ａに示す耐熱ブロックの平面図である。 図３Ｂに示す耐熱ブロックをＡ−Ａ’線で切断した状態を示す側面図である。 実施例２の耐熱ブロックの正面図である。 図４Ａに示す耐熱ブロックの平面図である。 図４Ｂに示す耐熱ブロックをＡ−Ａ’線で切断した状態を示す側面図である。 炉壁表面からの距離と温度の関係を示すグラフである。

以下、本発明について詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施形態に限定されず、その発明特定事項を有する全ての対象を含むものである。

［１］耐熱ブロック：
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。

［１−１］構成材料：
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。

［１−１Ａ］第１のブランケット：
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。

中でも、第１のブランケットが、高耐熱性ブランケット６であることが好ましい。高耐熱性ブランケット６は、最高使用温度が１６００℃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１６００℃以上のものを用いることで、炉内に露出する部分での使用にも耐え得る高い耐熱性を得ることができる。「最高使用温度」とは、耐熱温度のことであり、１気圧、酸化雰囲気の条件下、電気炉内で２４時間連続加熱した際に、加熱収縮率４％以下を維持できる最高温度を意味するものとする。最高使用温度の上限は特に限定されないが、製造コストを考慮すると、１８００℃以下のものを使用することが好ましく、１７００℃以下のものを使用することが更に好ましい。

前記最高使用温度の条件を満たすものである限り、セラミックスの種類等は特に限定されない。但し、高耐熱性アルミナ繊維の集積体であることが好ましい。本明細書において、「高耐熱性アルミナ繊維」とは、アルミナ含有率が６５質量％以上のアルミナ質セラミック繊維を意味するものとする。アルミナ含有率が６５質量％以上のものを用いることで、１６００℃以上の高温に対する耐熱性（高耐熱性）を付与することができる。前記効果をより確実に得るためには、アルミナ含有率が７０質量％以上のものを用いることが更に好ましい。アルミナ含有率の上限は特に限定されず、アルミナ含有率が１００質量％のものを用いることもできる。但し、製造コストと得られる耐熱性のバランスを考慮すれば、８０質量％以下とすることが好ましい。

前記高耐熱性アルミナ繊維の成分については特に限定されないが、例えばアルミナ、シリカ等を挙げることができる。即ち、前記高耐熱性アルミナ繊維はアルミナ−シリカ質のものが好ましい。前記高耐熱性アルミナ繊維がアルミナ−シリカ質のものである場合、アルミナとシリカの合計含有率が９８質量％以上であることが好ましく、９９質量％以上であることが更に好ましい。

前記のように高耐熱性アルミナ繊維は、アルミナ含有率が６５質量％以上と高く、高温溶解が困難であるため、例えばアルミニウムとシリコンを含む紡糸液を繊維化し、焼成する前駆体繊維化法等により製造される。このような製法により得られる繊維は、主として結晶質アルミナからなる多結晶繊維である。

［１−１Ｂ］第２のブランケット：
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。

中でも、第２のブランケットが、耐熱性ブランケット８であることが好ましい。耐熱性ブランケット８は、最高使用温度が１０００℃以上、１５５０℃以下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、炉内に露出しないブロックの深部で使用するには十分な耐熱性を得ることができる。前記効果をより確実に得るためには、最高使用温度が１４００℃以上のものを用いることが更に好ましい。一方、最高使用温度が１５５０℃以下のものを用いることで、安価な材料を使用することができる。前記効果をより確実に得るためには、最高使用温度が１５００℃以下のものを用いることが更に好ましい。

前記最高使用温度の条件を満たすものである限り、セラミックスの種類等は特に限定されない。但し、耐熱性アルミナ繊維の集積体であることが好ましい。本明細書において、「耐熱性アルミナ繊維」とは、アルミナ含有率が３０質量％以上、６０質量％以下のアルミナ質セラミック繊維を意味するものとする。アルミナ含有率が３０質量％以上のものを用いることで、高耐熱性アルミナ繊維には及ばないものの、１２００℃以上の高温に対する耐熱性を付与することができる。前記効果をより確実に得るためには、アルミナ含有率が５０質量％以上のものを用いることが更に好ましい。一方、アルミナ含有率が６０質量％以下のものを用いることで、材料費を安価に抑えることができる。前記効果をより確実に得るためには、アルミナ含有率が５５質量％以下のものを用いることが更に好ましい。

前記耐熱性アルミナ繊維の成分については特に限定されないが、例えばアルミナ、シリカ等を挙げることができる。即ち、前記耐熱性アルミナ繊維はアルミナ−シリカ質のものが好ましい。前記耐熱性アルミナ繊維がアルミナ−シリカ質のものである場合、アルミナとシリカの合計含有率が８０質量％以上であることが好ましく、９９質量％以上であることが更に好ましい。

前記のような耐熱性アルミナ繊維は、アルミナ含有率が３０質量％以上、６０質量％以下であるため、原料を高温溶解し、繊維化する溶融繊維化法等により製造される。このような製法により得られる繊維は、主として非晶質アルミナからなるガラス状態の繊維である。

［１−１Ｃ］ブランケットの嵩密度：
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。

［１−２］積層体：
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。

［１−２Ａ］複合層：
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。

高耐熱部１４は、その一の端縁Ｅ１から耐熱部１６と接する側の端縁Ｅ２に至るまで、長さ１５０ｍｍ以上に渡って形成されている（前記長さを、図中、符号Ｌで示す）。ここで、「一の端縁」とは、高耐熱部１４の端縁のうち、耐熱ブロック１、１Ａの外表面に露出する側の端縁であり、耐熱部１６と接する側の端縁Ｅ２と背向する端縁を意味する。

図５に示すように、炉においては、炉壁表面（炉内表面）から距離が離れるに連れてその温度は低下していき、炉壁表面から１５０ｍｍ以上離れると、顕著にその温度が低下する。即ち、炉壁表面から１５０ｍｍの範囲内では高い耐熱性が要求される一方、炉壁表面から１５０ｍｍを超えると、さほど高い耐熱性は要求されない。従って、本発明においては、耐熱ブロック１、１Ａの外表面から中心側に向かって少なくとも１５０ｍｍの領域に高耐熱部１４が配置されるように前記構成とした。

複合層１０の厚さ（圧縮成形前）は、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることが好ましい。厚さを１０ｍｍ以上とすることで、ブランケット自体の強度を保ち、破れ等の破損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、厚さを２５ｍｍ以上とすることが更に好ましい。一方、厚さを５０ｍｍ以下とすることで、ブロックのサイズが同じでも積層体を構成するブランケットの枚数を増加させることができる。従って、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。

［１−２Ｂ］単独層：
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。

単独層１２の厚さ（圧縮成形前）は、５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であることが好ましい。厚さを５ｍｍ以上とすることで、ブランケット自体の強度を保ち、破れ等の破損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、厚さを１０ｍｍ以上とすることが更に好ましい。一方、厚さを２５ｍｍ以下とすることで、ブロックのサイズが同じでも積層体を構成するブランケットの枚数を増加させることができる。従って、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、厚さを２０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。

［１−２Ｃ］積層構造：
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。

積層体４が、複数の複合層１０および複数の単独層１２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および複数の単独層１２を有している場合には、複合層１０と単独層１２が交互に積層された交互積層部を有していることが好ましい。複合層１０と単独層１２を交互に積層することにより、複合層１０をその両側から単独層１２が挟み込む構造となり、複合層１０を単独層１２との摩擦力によって保持することができる。なお、この構成においては、積層体４は交互積層部を有していればよく、積層体４全体が交互積層部となっている必要はない。例えば、積層体の中央部に交互積層部を配し、積層体の両端部については単独層を複数枚連続して積層する構成を採用してもよい（図３Ａ、図４Ａ等を参照）。

積層体４は圧縮成形されている。圧縮成形することにより、耐熱ブロック１、１Ａを炉壁に設置した後、圧縮状態を開放することで、耐熱ブロック１、１Ａを炉壁または隣接する耐熱ブロックに密着させることが可能となる。圧縮成形の方法は特に限定されないが、例えば積層体をプレスする方法等を挙げることができる。

積層体４の圧縮の程度（圧縮率）は特に限定されないが、積層体の厚さが圧縮成形前の９５％以下となるように圧縮成形することが好ましい。積層体の厚さを圧縮成形前の９５％以下とすることで、ブランケットが元の厚さに復元する際に生じる圧着力・摩擦力によって、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、積層体の厚さを圧縮成形前の８０％以下とすることが更に好ましい。

圧縮成形後の積層体４においては、複合層１０の厚さ（圧縮成形後）が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下、複合層１０の嵩密度（圧縮成形後）が１３０ｋｇ／ｍ³以上、２３０ｋｇ／ｍ³以下となっていることが好ましい。また、単独層１２の厚さ（圧縮成形後）が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下、単独層１２の嵩密度（圧縮成形後）が１３０ｋｇ／ｍ³以上、２３０ｋｇ／ｍ³以下となっていることが好ましい。

［１−３］脱落防止ピン：
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。

積層体４においては、複合層１０がその両側から単独層１２に挟み込まれた状態で圧縮成形されている。従って、複合層１０は単独層１２との摩擦力によって強固に固定されており、積層体４から高耐熱部１４が抜け落ちることは少ない。しかし、例えば耐熱ブロック１を炉の天井に取り付ける等、高耐熱部１４が下向きとなる状態で炉に取り付けたような場合には、高耐熱部１４が自重によって落下するおそれもある。このような場合に、高耐熱部１４と単独層１２の双方を貫通するように脱落防止ピン２０を配置すれば、脱落防止ピン２０によって高耐熱部１４が単独層１２に対して固定され、積層体４から高耐熱部１４が脱落する事態をより確実に防止することができる。

脱落防止ピン２０の材質は特に限定されない。但し、脱落防止ピン２０が高耐熱部１４に配置される部材であるため、高耐熱部１４を構成する第１のブランケット（図２Ａ等に示す例では高耐熱性ブランケット６）と同程度の高い耐熱性を有する材質であることが好ましい。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６５質量％以上の結晶質アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃、最高使用温度：１６００〜１７００℃）、炭化ケイ素（ＳｉＣ、最高使用温度：約１６００℃）、ムライト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂、最高使用温度：約１６００℃）等が好ましい。

脱落防止ピン２０の形状は特に限定されない。例えば丸棒状、角棒状等を挙げることができ、丸棒状とすることが好ましい。脱落防止ピン２０のサイズは、耐熱ブロック１のサイズ等を考慮した上で、高耐熱部１４を固定し得る強度を有するサイズのものを適宜選択して用いればよい。例えば、耐熱ブロック１が１辺３００ｍｍの立方体形状である場合には、外径６〜１２ｍｍφ、長さ２６０〜２９０ｍｍのものを用いることが好ましい。脱落防止ピン２０の本数も特に限定されず、高耐熱部１４の固定に必要な本数だけ使用すればよい。即ち、少なくとも１本の脱落防止ピン２０を使用することが好ましく、図示のように２本の脱落防止ピン２０を使用することが更に好ましい。

脱落防止ピン２０の配置方法は特に限定されない。例えば予め積層体４（即ち、高耐熱部１４および耐熱部１６）にピン挿入用の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔に脱落防止ピン２０を挿入して配置する方法を挙げることができる。但し、脱落防止ピン２０が十分な強度を有する場合には、積層体４に前記貫通孔を予め設けることなく、積層体４に直接、脱落防止ピン２０を突き刺して配置する方法を採用してもよい。積層体４よりも脱落防止ピン２０が短い場合には、前記貫通孔の開口端側にセラミック繊維のバルクを充填して前記貫通孔を閉塞してもよい。

［１−４］取付具：
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。

図示の取付具３０は、基板部３４と、基板部３４から、基板部３４と直交する方向に突出された少なくとも１対の挿込板部３６と、を有し、基板部３４に、取付具３０の固定ボルトを挿入するボルト挿入孔３８が形成され、少なくとも１対の挿込板部３６の各々に、固定ピン３２を挿入するピン挿入孔４０が形成された構造のものである。

基板部３４や挿込板部３６の形状は特に限定されず、耐熱ブロック１、１Ａの形状やサイズ等に応じて適宜形成すればよい。但し、基板部３４は正方形状、長方形状等の四角形状とすることが好ましく、挿込板部３６は積層体４への挿し込みが容易な形状であることが好ましい。図示の取付具３０は、四角形状の基板部３４と、基板部３４の対向する２辺から、基板部３４と直交する方向に突出された２対の挿込板部３６と、を有している。各々の挿込板部３６は半オーバル形状に形成されている。ここに言う「オーバル形状」とは、半径の等しい二つの円を共通外接線でつないだ形状を意味する（レーストラック形状、角丸長方形状とも称される）。ボルト挿入孔３８、ピン挿入孔４０は、いずれも円形状に形成されている。

取付具３０の材質は特に限定されない。後述するように、取付具３０は炉壁に近い部分に配置されるため、耐熱ブロック１、１Ａを構成するブランケット２程の耐熱性は要求されない。従って、セラミックスや金属等の中から加工性に優れる材料を適宜選択して使用すればよい。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３０４等）、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００等）等により構成することが好ましい。

取付具３０は、耐熱ブロック１、１Ａにおける耐熱部１６が配された側の端部に固定されていることが好ましい。前記端部に取付具３０を固定することにより、高耐熱部１４が配された側の端部が炉の内側を向き、耐熱部１６が配された側の端部が炉の外側を向いた状態で、耐熱ブロック１を炉壁に取り付けることが可能となる。

［１−５］固定ピン：
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。

［１−６］取付具の固定構造：
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。

前記固定構造においては、固定ピン３２が取付具３０のピン挿入孔４０と、積層体４の双方を貫通するように配置されているため、取付具３０に対して積層体４が懸垂された状態で固定される。特に図２Ａおよび図２Ｂに示す耐熱ブロック１Ａのように、脱落防止ピン２０と固定ピン３２を併用した場合には、積層体４の単独層１２が固定ピン３２を介して取付具３０に固定され、複合層１０の高耐熱部１４が脱落防止ピン２０を介して単独層１２に固定される。即ち、複合層１０の高耐熱部１４が、脱落防止ピン２０、積層体４の単独層１２および固定ピン３２を介して取付具３０に固定された構造となっており、高耐熱部１４の自重等による脱落を、更に効果的に防止することができる。

なお、図示の構造は、取付具や固定ピンの一の実施形態を示したものにすぎない。即ち、本発明の耐熱ブロックは、炉壁への取り付けが可能である限り、いかなる構造の取付具を使用することもできる。また、取付具や固定ピンとしては、市販の汎用品が存在する。従って、それらの汎用品を使用してもよい（例えば、ＩＴＭ社製の支持金具等）。

［１−７］耐熱ブロックの製造方法：
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。

まず、第１のブランケットとして使用する高耐熱性ブランケット６と第２のブランケットとして使用する耐熱性ブランケット８とを面一に突き合わせたものと、前記の高耐熱性ブランケット６を交互に積層する。これにより、高耐熱部１４と耐熱部１６が連続形成された構造の複合層１０と、第１のブランケット（高耐熱性ブランケット６）のみからなる単独層１２とが交互に積層された構造の積層体４を得る。

この積層体４については、積層方向にプレスして圧縮成形し、次いで、ミシン等による縫製、ポリプロピレンバンド（ＰＰバンド）による結束等を行う。この縫製や結束等により、積層体４の圧縮成形状態が維持される。その後、取付具３０の挿込板部３６を積層体４に対して挿し込む。更に、積層体４の単独層１２、複合層１０の耐熱部１６および挿込板部３６のピン挿入孔４０に、固定ピン３２を貫通させることで、耐熱ブロック１を製造することができる。

図２Ａおよび図２Ｂに示すような脱落防止ピン２０を備えた耐熱ブロック１Ａを製造する場合には、更に、積層体４の単独層１２および複合層１０の高耐熱部１４に、脱落防止ピン２０を貫通させることで、耐熱ブロック１Ａを製造することができる。

［２］炉の内張り材：
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１Ａ〜図１Ｃに示す耐熱ブロック１の例で説明すると、取付具３０のボルト挿入孔３８に固定ボルト（不図示）を挿入し、前記固定ボルトを取付具３０に対して係合させ、前記固定ボルトを介して耐熱ブロック１を炉壁に対して固定する。この作業を繰り返すことにより、炉壁に対して多数の耐熱ブロック１を並列的に固定していき、炉壁全体を耐熱ブロック１で覆う。最後に、耐熱ブロック１を結束していたＰＰバンド（不図示）等を切断することにより、積層体４の圧縮状態を開放し、耐熱ブロック１を炉壁または隣接する耐熱ブロックに密着させる。以上のようにして、炉の内張り構造を形成することができる。

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例の構成のみに限定されるものではない。

（実施例１）
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。

まず、高耐熱性ブランケット６と耐熱性ブランケット８とを面一に突き合わせたものと、高耐熱性ブランケット６を交互に積層し、積層体４を構成した。

高耐熱性ブランケット６としては、最高使用温度が１６００℃のアルミナ−シリカ質繊維の集積体を用いた。具体的には、アルミナ含有率が７２質量％、シリカ含有率が２７質量％、アルミナとシリカの合計含有率が９９質量％である結晶質アルミナ繊維のセラミックブランケット（ＩＴＭ社製）を用いた。この高耐熱性ブランケット６の嵩密度（圧縮成形前）は、１６０ｋｇ／ｍ³であった。

耐熱性ブランケット８としては、最高使用温度が１５００℃のアルミナ−シリカ質繊維の集積体を用いた。具体的には、アルミナ含有率が５５質量％、シリカ含有率が４４質量、アルミナとシリカの合計含有率が９９質量％である非晶質アルミナ繊維のセラミックブランケット（ＩＴＭ社製）を用いた。この耐熱性ブランケット８の嵩密度（圧縮成形前）は、１６０ｋｇ／ｍ³であった。

複合層１０は、高耐熱性ブランケット６と耐熱性ブランケット８とを面一に突き合わせることによって、高耐熱部１４と耐熱部１６とが連続形成された構造の層とした。

高耐熱部１４は、その一の端縁Ｅ１から耐熱部１６と接する側の端縁Ｅ２に至るまで、長さ１５０ｍｍに渡って形成した。高耐熱部１４の幅は３００ｍｍとした。耐熱部１６も、高耐熱部１４と接する側の端縁から他の端縁まで長さ１５０ｍｍに渡って形成した。耐熱部１６の幅は３００ｍｍとした。即ち、複合層１０は、全体として３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形状に形成された。複合層１０の厚さ（圧縮成形前）は、２５ｍｍとした。

単独層１２は、高耐熱性ブランケット６のみからなる層とした。単独層１２は、全体として３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形状に形成した。単独層１２の厚さ（圧縮成形前）は、１０ｍｍとした。

積層体４は、複合層１０を１０層、単独層１２を１３層有するものとした。複合層１０（１０層）と単独層１２（１１層）を交互に積層して交互積層部を形成し、交互積層部の両側に更に単独層１２（２層）を配する積層構造とした。各々の複合層１０における高耐熱部１４は同方向（図３Ａの図面下方向）を向くように、複数の複合層１０を積層した。

積層体４は、積層方向にプレスし、積層体の厚さが圧縮成形前の８０％となるように圧縮成形し、次いで、ミシンにより縫製して結束を行った。圧縮成形後の積層体４においては、複合層１０の厚さ（圧縮成形後）が約２０ｍｍ、複合層１０の嵩密度（圧縮成形後）が２００ｋｇ／ｍ³、単独層１２の厚さ（圧縮成形後）が約８ｍｍ、単独層１２の嵩密度（圧縮成形後）が、２００ｋｇ／ｍ³となった。圧縮成形後の積層体４は、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍの立方体状となった。

取付具３０は、金属板を加工して形成した。取付具３０は、長方形状の基板部３４と、基板部３４の対向する２辺から、基板部３４と直交する方向に突出された２対の挿込板部３６と、を有するものとした。各々の挿込板部３６は半オーバル形状に形成した。具体的には、長方形状の部分の先端に、半円形状の部分を有する半オーバル形状とした。基板部３４の中心部には、円形状のボルト挿入孔３８を形成し、挿込板部３６の各々には、円形状のピン挿入孔４０を形成した。２対（４個）の挿込板部３６は、各々が長方形状の基板部３４の角に接するように形成した。

固定ピン３２は、金属により構成した。形状は、後述する脱落防止ピンと同様の丸棒状とした。固定ピン３２は２本使用した。

取付具３０は、耐熱ブロック１Ｂにおける耐熱部１６が配された側の端部に固定した。取付具３０の２対の挿込板部３６を、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んだ。更に、固定ピン３２を積層体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するとともに、取付具３０のピン挿入孔４０に挿入した状態で取付具３０に係合した。

その後、取付具３０の挿込板部３６を積層体４に対して挿し込んだ。更に、積層体４の単独層１２、複合層１０の耐熱部１６および挿込板部３６のピン挿入孔４０に、固定ピン３２を貫通させることで、耐熱ブロック１を製造した。

（実施例２）
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。

脱落防止ピン２０は、アルミナ含有率が９９．５質量％の再結晶アルミナ（最高使用温度：１６００℃、密度：３．９ｇ／ｃｍ³）により構成した。形状は、直径１２ｍｍφ、長さ２８０ｍｍの丸棒状とした。脱落防止ピン２０は２本使用した。この２本の脱落防止ピン２０を、積層体４の単独層１２および複合層１０の高耐熱部１４に貫通させた。２本の脱落防止ピン２０は、積層体４における端面（高耐熱部１４の端縁Ｅ１が存する端面）から１００ｍｍの位置に貫通させた。２つの脱落防止ピン２０の中心間距離は１５０ｍｍとした。

本発明の耐熱ブロックおよび炉の内張材は、工業炉用の耐熱ブロックまたは内張り材として利用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：耐熱ブロック、２：ブランケット、４：積層体、６：高耐熱性ブランケット、８：耐熱性ブランケット、１０：複合層、１２：単独層、１４：高耐熱部、１６：耐熱部、２０：脱落防止ピン、３０：取付具、３２：固定ピン、３４：基板部、３６：挿込板部、３８：ボルト挿入孔、４０：ピン挿入孔、Ｅ１、Ｅ２：端縁、Ｌ：長さ。

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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