JP2018021726A - Precast block structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱炉などの熱設備において、特に抜熱損失の顕著な部位、例えば、水冷スキッドパイプ、炉殻内壁等の金属製の被覆対象物を耐火被覆するためのプレキャストブロック構造体に関する。 The present invention relates to a precast block structure for fire-proofing a metal coating target such as a water-cooled skid pipe or a furnace shell inner wall in a heat facility such as a heating furnace, in particular, where heat removal is significant.
金属製の被覆対象物として、加熱炉のウォーキングビームを構成する水冷スキッドパイプを例に説明すると、従来一般的には、金属製の水冷スキッドパイプに金属製のスタッド（金属スタッド）を溶接し不定形耐火物を施工することで、水冷スキッドパイプを不定形耐火物で覆い、これにより耐熱性及び断熱性を確保するようにしていた。しかし、このような従来技術では、耐火物の解体→スタッド除去→スキッドのケレン→スタッド溶接→不定形耐火物の枠掛け、流し込み→養生→脱枠などの工程の多さ、スタッド本数の多さ（一般には２０〜３０本／ｍであるから数千本／炉））といった事情から、多大な労力と時間を要するという問題があった。 As an example of a metal-coated object, a water-cooled skid pipe constituting a walking beam of a heating furnace will be described as an example. Conventionally, a metal stud (metal stud) is generally welded to a metal water-cooled skid pipe. By constructing a regular refractory, the water-cooled skid pipe was covered with an irregular refractory, thereby ensuring heat resistance and heat insulation. However, in this conventional technology, refractory dismantling → stud removal → skid kelen → stud welding → irregular refractory framing, pouring → curing → deframing, etc., many studs (Generally, it is 20 to 30 pieces / m, so thousands of pieces / furnace)), and there is a problem that a great deal of labor and time are required.
この問題を解消するために、例えば特許文献１には、金属板に金属スタッドを設けてプレキャストブロック化した断熱ブロックを事前成形し、溶接によってスキッドパイプに現地施工する方法が提案されている。また、本願出願人は、特許文献２において、「金属製の被覆対象物の外周を被覆可能な金属板と、この金属板に連結されたセラミック製のスタッドと、このスタッドに保持された不定形耐火物材料からなるプレキャストブロックとを備えたプレキャストブロック構造体において、前記スタッドは、前記金属板に対して動きうるように連結されていることを特徴とするプレキャストブロック構造体」を提案している。
In order to solve this problem, for example,
このように金属板とプレキャストブロックを一体化したプレキャストブロック構造体によれば、金属板を被覆対象物の外周に溶接するだけで当該被覆対象物を耐火被覆することができるので、金属スタッドを被覆対象物に溶接する場合に比べ、施工性が格段に向上する。 In this way, according to the precast block structure in which the metal plate and the precast block are integrated, the metal object can be covered with fire by simply welding the metal plate to the outer periphery of the object to be coated. Compared to welding to the object, the workability is remarkably improved.
しかし、本発明者らがこのプレキャストブロック構造体について試験を重ねたところ、その製造時あるいは使用時にプレキャストブロックに亀裂が生じる問題があることがわかった。 However, as a result of repeated tests on the precast block structure by the present inventors, it has been found that there is a problem that cracks occur in the precast block during production or use.
本発明が解決しようとする課題は、金属板とプレキャストブロックを一体化したプレキャストブロック構造体において、その製造時あるいは使用時にプレキャストブロックに亀裂が生じることを抑制することにある。 The problem to be solved by the present invention is to prevent the precast block from cracking during manufacture or use in a precast block structure in which a metal plate and a precast block are integrated.
上記課題を解決するため、本発明者らが金属板とプレキャストブロックの一体化の条件に着目し検討を重ねた結果、プレキャストブロックに亀裂が生じることを抑制するにはプレキャストブロックの厚みと金属板の長さの比が重要であることが判明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have focused attention on the conditions for integration of the metal plate and the precast block, and as a result, in order to suppress the occurrence of cracks in the precast block, the thickness of the precast block and the metal plate It turns out that the ratio of lengths is important.
すなわち、本発明の一観点によれば、「金属製の被覆対象物の外周を被覆可能な金属板と、この金属板と一体となっており、かつＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材が配合されたプレキャストブロックと、を備えたプレキャストブロック構造体において、前記金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、前記プレキャストブロックの厚みと前記金属板の長さの比（プレキャストブロックの厚み／金属板の長さ）が０．２以上０．４以下であることを特徴とするプレキャストブロック構造体」が提供される。 That is, according to one aspect of the present invention, “a metal plate capable of covering the outer periphery of a metal coating target, and this metal plate is integrated with CaO · 6Al 2 O 3 as a mineral composition. In a precast block structure comprising a precast block containing a porous heat insulating aggregate, the thickness of the precast block and the metal in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the metal covering object There is provided a “precast block structure” characterized in that the ratio of plate lengths (precast block thickness / metal plate length) is 0.2 or more and 0.4 or less.
本発明によれば、金属板とプレキャストブロックを一体化したプレキャストブロック構造体において、その製造時あるいは使用時にプレキャストブロックに亀裂が生じることを抑制することができる。これにより、従来技術に比べ施工性が格段に向上するというプレキャストブロック構造体の効果を実用上いかんなく発揮することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the precast block structure which integrated the metal plate and the precast block, it can suppress that a precast block cracks at the time of the manufacture or use. Thereby, the effect of the precast block structure that the workability is remarkably improved as compared with the prior art can be exhibited practically.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２に本発明のプレキャストブロック構造体の実施形態を示す。また、図３には図１及び図２のプレキャストブロック構造体により耐火被覆した水冷スキッドパイプを示し、図４及び図５にはそれぞれ図３のＩ−Ｉ断面及びII−II断面を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of the precast block structure of the present invention. FIG. 3 shows a water-cooled skid pipe fire-resistant coated with the precast block structure shown in FIGS. 1 and 2, and FIGS. 4 and 5 show cross sections taken along lines II and II-II, respectively. .
図１に示すプレキャストブロック構造体Ａ及び図２に示すプレキャストブロック構造体Ｂは、いずれも金属板１とプレキャストブロック２を一体化したものである。実施形態において金属板１とプレキャストブロック２の一体化には金属スタッド３を使用している（図４及び図５参照）。ただし、一体化の手段はこれに限定されず、例えば特許文献２に開示されているようにセラミックスタッドを使用して一体化することもできる。
Each of the precast block structure A shown in FIG. 1 and the precast block structure B shown in FIG. 2 is obtained by integrating the
金属板１は金属製の被覆対象物の外周を被覆可能な形状を有する。具体的には、図１のプレキャストブロック構造体Ａの金属板１は被覆対象物である円筒状のスキッドポスト１１（図４参照）を被覆可能な半円状の形状を有し、図２のプレキャストブロック構造体Ｂの金属板１は被覆対象物である楕円筒状のスキッドビーム１２（図５参照）を被覆可能な部分楕円状の形状を有する。一方、プレキャストブロック２は、ＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材が配合された不定形耐火物材料（ＣＡ６軽量キャスタブル）からなる。このＣＡ６軽量キャスタブルは軽量でかつ熱伝導率が低く、耐スケール溶損性に優れるという特徴を有しており、プレキャストブロック構造体Ａ，Ｂの断熱効果を向上することができる。
The
これらプレキャストブロック構造体Ａ，Ｂを使用して、図３に示すように水冷スキッドパイプ１０を耐火被覆する。具体的には、水冷スキッドパイプ１０のスキッドポスト１１は図４に示すように周方向に２個のプレキャストブロック構造体Ａを使用して耐火被覆する。このとき、金属板１をスキッドポスト１１に溶接するが、この溶接は金属板１の端部１ａにより設けられた隙間（溶接するために設けられた隙間）を利用することで容易かつ確実に実施することができる。溶接後、金属板１の端部１ａにより設けられた隙間にはパッチング材４が充填される。一方、水冷スキッドパイプ１０のスキッドビーム１２は図５に示すように周方向に２個のプレキャストブロック構造体Ｂを使用して耐火被覆する。このとき、金属板１をスキッドビーム１２に溶接するが、この溶接も金属板１の端部１ａにより設けられた隙間を利用することで容易かつ確実に実施することができ、溶接後、金属板１の端部１ａにより設けられた隙間にはパッチング材４が充填される。なお、周方向に隣接するプレキャストブロック構造体Ｂ，Ｂ同士の間隙部分はスキッドビーム１２の上部となり、このスキッドビーム１２の上部はパッチング材４で構成され、鋼材を支持するための金属製のスキッドボタン１３が適宜間隔で設置されている。また、スキッドポスト１１とスキッドビーム１２の接合部分もパッチング材４で構成されている。
Using these precast block structures A and B, the water-cooled
なお、本実施形態において長手方向に隣り合うプレキャストブロック構造体ＡとＡの間、プレキャストブロック構造体ＢとＢの間には、Ａｌ２Ｏ３成分を７０質量％以上含有する繊維（アルミナ繊維）Ｃ（図３中のＣ参照）が設置されている。この繊維Ｃが設置されている部分は、いわゆる膨張代であり、最初の使用時の加熱によりＣＡ６軽量キャスタブル中のＣａＯ成分と、繊維中のアルミナ成分とが反応してＣＡ２（ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３）又はＣＡ６（ＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３）を生成することによって膨張する。しかも、前記の反応により生成したＣＡ２及びＣＡ６は、ＣＡ６軽量キャスタブルと同じような膨張収縮の挙動を示す。これらにより、隣り合うプレキャストブロック構造体間に設けた膨張代に使用時に隙間が生じることを抑制することができる。また、膨張代自体は確保されるので、熱膨張による応力によりプレキャストブロックに亀裂や割れが生じることも抑制することができる。
なお、周方向に隣り合うプレキャストブロック構造体ＡとＡの間、プレキャストブック構造体ＢとＢの間にも繊維Ｃを設置してもよい。
In the present embodiment, a fiber (alumina fiber) containing 70 mass% or more of Al 2 O 3 component between precast block structures A and A adjacent in the longitudinal direction and between precast block structures B and B. C (see C in FIG. 3) is installed. The portion where the fiber C is installed is a so-called expansion allowance, and the CAO component in the CA6 lightweight castable reacts with the alumina component in the fiber by heating at the time of first use, and the CA2 (CaO.2Al 2 O 3 ) or expansion by producing CA6 (CaO.6Al 2 O 3 ). And CA2 and CA6 produced | generated by the said reaction show the behavior of expansion-contraction similar to CA6 lightweight castable. By these, it can suppress that a clearance gap produces at the time of use in the expansion allowance provided between adjacent precast block structures. Moreover, since the expansion allowance itself is ensured, it can also suppress that a crack and a crack arise in a precast block by the stress by thermal expansion.
In addition, you may install the fiber C between the precast block structures A and A adjacent in the circumferential direction, and between the precast book structures B and B.
以上の構成において本発明のプレキャストブロック構造体Ａ，Ｂは、金属製の被覆対象物（スキッドポスト１１，スキッドビーム１２）の長手方向に対して直交する断面、すなわち図４，５において、プレキャストブロック２の厚みと金属板１の長さの比（プレキャストブロックの厚み／金属板の長さ）が０．２以上０．４以下であることを特徴とする。この比の数値が大きい（プレキャストブロック２の厚みが大きすぎる）と、使用時にプレキャストブロック２に亀裂が生じやすくなり耐スポール性が低下する。これは、プレキャストブロック２の厚みが大きくなるに従い、プレキャストブロック２の内周側と外周側との温度勾配が大きくなるためであると推定される。また、プレキャストブロック２の厚みが大きくなるに従い、プレキャストブロック構造体の重量が増加するため施工性が低下する。この点からも、前記の比は０．４以下とする必要がある。一方、前記の比が小さい（プレキャストブロック２の厚みが小さすぎる）と、強度不足により特に製造時にプレキャストブロック２に亀裂が生じやすくなる。
In the above configuration, the precast block structures A and B of the present invention are pre-cast blocks in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the metal covering object (skid
なお、本発明において「プレキャストブロックの厚み」とは、金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、金属板に直交する方向の厚みをいい、「金属板の長さ」とは、金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、金属製の被覆対象物の周方向に沿った金属板の長さをいう。 In the present invention, the “thickness of the precast block” refers to the thickness in the direction perpendicular to the metal plate in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the metal object, and “the length of the metal plate”. Means the length of the metal plate along the circumferential direction of the metal coating object in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the metal coating object.
図１に示す半円筒状のプレキャストブロック構造体Ａ（以下「タイプＡ」という。）、及び図２に示す部分楕円筒状のプレキャストブロック構造体Ｂ（以下「タイプＢ」という。）において、表１に示すようにプレキャストブロックの厚みと金属板の長さを変化させたプレキャストブロック構造体について、製造時の亀裂有無、施工性及び耐スポール性を評価した。なお、表１では、プレキャストブロックを単にブロックと表記している。 In the semi-cylindrical precast block structure A (hereinafter referred to as “type A”) shown in FIG. 1 and the partially elliptical precast block structure B (hereinafter referred to as “type B”) shown in FIG. About the precast block structure which changed the thickness of a precast block and the length of a metal plate as shown in 1, the presence or absence of the crack at the time of manufacture, workability, and spall resistance were evaluated. In Table 1, a precast block is simply referred to as a block.
製造時の亀裂有無については、不定形耐火物材料（ＣＡ６軽量キャスタブル）を所定の水分量で混練して、各例のプレキャストブロック形状に鋳込んだ後に養生、脱枠、乾燥の工程を実施した際の亀裂の有無により評価した。表１では、亀裂なしを○、亀裂ありを×で表記した。
施工性については、プレキャストブロック構造体の重量により評価した。表１では、重さが４０ｋｇ未満を○、４０ｋｇ以上を×で表記した。
耐スポール性については、プレキャストブロック構造体の外周面を１３００℃に加熱した後、強制空冷する加熱冷却のサイクルを５回繰り返した際の亀裂の有無により評価した。表１では、亀裂なしを○、亀裂ありを×で表記した。なお、この耐スポール性の評価は、使用時の亀裂有無を想定したものである。
Regarding the presence or absence of cracks at the time of production, an amorphous refractory material (CA6 lightweight castable) was kneaded with a predetermined amount of moisture and cast into the precast block shape of each example, followed by curing, de-framed, and drying steps. The evaluation was based on the presence or absence of cracks. In Table 1, “O” indicates that there is no crack, and “X” indicates that there is a crack.
The workability was evaluated by the weight of the precast block structure. In Table 1, a weight of less than 40 kg is indicated by ◯, and 40 kg or more is indicated by ×.
The spall resistance was evaluated by the presence or absence of cracks when the heating / cooling cycle in which the outer peripheral surface of the precast block structure was heated to 1300 ° C. and then forced-air cooling was repeated five times. In Table 1, “O” indicates that there is no crack, and “X” indicates that there is a crack. The evaluation of the spall resistance assumes the presence or absence of cracks during use.
表１に示すとおり、プレキャストブロックの厚みと金属板の長さの比（プレキャストブロックの厚み／金属板の長さ）が０．２以上０．４以下の範囲内にある実施例１から４（タイプＡ）及び実施例５、６（タイプＢ）では、いずれも製造時に亀裂は生じず、施工性及び耐スポール性も良好であった。 As shown in Table 1, Examples 1 to 4 in which the ratio of the thickness of the precast block to the length of the metal plate (the thickness of the precast block / the length of the metal plate) is in the range of 0.2 to 0.4 ( In Type A) and Examples 5 and 6 (Type B), cracks did not occur during production, and workability and spall resistance were also good.
これに対して、前記の比が０．２を下回る比較例１、３（タイプＡ）及び比較例５（タイプＢ）では、製造時に亀裂が生じた。また、前記の比が０．４を上回る比較例２、４（タイプＡ）及び比較例６（タイプＢ）では、耐スポール性が悪く、使用時にプレキャストブロックに亀裂が生じやすいと判断された。なお、製造時に亀裂が生じた比較例１、３、５については耐スポール性の評価はできなかった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3 (type A) and Comparative example 5 (type B) in which the ratio is less than 0.2, cracks occurred during production. Further, in Comparative Examples 2, 4 (Type A) and Comparative Example 6 (Type B) in which the ratio exceeds 0.4, it was determined that the spall resistance was poor and cracks were likely to occur in the precast block during use. In addition, it was not possible to evaluate the spall resistance for Comparative Examples 1, 3, and 5 in which cracks occurred during the production.
Ａ，Ｂ プレキャストブロック構造体
Ｃ 繊維（アルミナ繊維）
１ 金属板
１ａ 金属板の端部
２ プレキャストブロック
３ 金属スタッド
４ パッチング材
１０ 水冷スキッドパイプ
１１ スキッドポスト
１２ スキッドビーム
１３ スキッドボタン
A, B Precast block structure C fiber (alumina fiber)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この金属板と一体となっており、かつＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材が配合されたプレキャストブロックと、を備えたプレキャストブロック構造体において、
前記金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、前記プレキャストブロックの厚みと前記金属板の長さの比（プレキャストブロックの厚み／金属板の長さ）が０．２以上０．４以下であることを特徴とするプレキャストブロック構造体。 A metal plate capable of covering the outer periphery of a metal object,
In a precast block structure including a precast block that is integrated with the metal plate and that contains a porous heat insulating aggregate made of CaO · 6Al 2 O 3 as a mineral composition,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the metal coating object, the ratio of the thickness of the precast block to the length of the metal plate (precast block thickness / metal plate length) is 0.2 or more and 0. . Precast block structure characterized by being 4 or less.
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