JP2020008197A - プレキャスト耐火物ブロック、プレキャスト耐火物ブロック群、及びプレキャスト耐火物ブロックを用いた築炉構造 - Google Patents

Abstract

【課題】築炉用のプレキャスト耐火物ブロックにおいて、上下面に凸ダボを有することによる問題のない、プレキャスト耐火物ブロック（群）、築炉構造を提供する。【解決手段】プレキャスト耐火物ブロック１の築炉上面２及び築炉下面３はいずれも、突起を有しない平面であり、いずれも、凹状の長い溝（キー溝４）が形成されている。上層配置ブロック１Ｕの築炉下面３に形成された下面キー溝４Ｌと、下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２に形成された上面キー溝４Ｕとが、相互に対向して同じ位置に形成されており、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって構成される孔内に棒状のキー６が配置されている。プレキャスト耐火物ブロックの上面と下面をいずれも突起を有しない平面とすることができ、ブロックの運搬に支障がなく、上面側の寸法精度、平坦度を良好な精度に保持することが可能となる。【選択図】図４

Description

本発明は、プレキャスト耐火物ブロック、プレキャスト耐火物ブロック群、及びプレキャスト耐火物ブロックを用いた築炉構造に関するものである。

本発明は、築炉用の耐火物のうち、築炉用のプレキャスト耐火物ブロックを対象とする。以下、築炉の代表例として、室炉式コークス炉の築炉に用いる場合を例として説明を行う。

室炉式コークス炉においては、炭化室と燃焼室とが炉団長方向に交互に配置され、炭化室と燃焼室の上部には炉頂部、下部には蓄熱室が配列されている。燃焼室と蓄熱室との間の部分は蛇腹部ともいわれる。蓄熱室の下部にはソールフリューが配置されている。通常、炭化室の寸法は、炉高４〜７．５ｍ余、炉幅３５０〜５５０ｍｍ、炉長１３〜１７ｍ程度である。燃焼室は炉長方向に配列された燃焼室フリュー列からなる。炭化室と燃焼室との隔壁及び燃焼室フリュー同士の隔壁、炉頂部、蛇腹部、蓄熱室、ソールフリューは、いずれも耐火物構造物として形成される。

室炉式コークス炉に用いられる耐火物としては、高温領域で機械的強度が大きく、かつ体積変化が少なく、熱伝導性が比較的良好であるとともに、材料が安価で大量に入手できる等の理由から、その多くが珪石煉瓦で構築されている。耐火物として用いる珪石煉瓦は、原料の珪石を焼成して製造する焼成煉瓦であり、高さは１００〜１５０ｍｍ、長さと幅は例えば燃焼室であれば燃焼室フリューの形状から定まり、１個あたりの質量は２０ｋｇ弱である。煉瓦と煉瓦の合わせ面を構成する目地にはモルタルを充填して耐火物構造が構築される。例えば、炭化室を５０室有する室炉式コークス炉においては、上記硅石煉瓦を合計で１００万個用いて、耐火物構造が構成されている。

室炉式コークス炉の新設時、あるいは室炉式コークス炉の老朽化に対応して耐火物構造全体を更新するに際しては、上記硅石煉瓦を、一つ一つ手積みで積み上げて構築する手積み工法が用いられる。手積み工法は、煉瓦積みの専門職である築炉工によって作業が行われる。
室炉式コークス炉は、製鉄所構内に設けられ、当該製鉄所の高炉で使用するコークスを製造している。従って、既設の室炉式コークス炉を老朽更新するに際しては、老朽更新のための休止中には別の手段でコークスを手配することが必要となるので、老朽更新のための休止期間をできるだけ短縮することが要請される。硅石煉瓦を手積み工法で積み上げる作業はすべて手作業であるため、築炉期間を短縮するためには、膨大な人数の熟練した築炉工によって作業を行う必要がある。しかし、熟練した築炉工の人数には限りがあるため、短期間で築炉を行うために十分な人数の築炉工を確保することが困難となる。
また、手積み工法による築炉作業は、労働集約型作業であることに加え、作業を行う築炉工は上述のように熟練した技能を要求されるため、将来はさらに築炉工の確保が困難となることが予想される。

特許文献１には、所定の成分組成の粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠に流し込んで、乾燥させてなる耐火物コンクリートブロックが開示されている。このように、粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠に流し込んで、乾燥させることで耐火物ブロックを形成する方法を、以下「プレキャスト方式」と呼ぶ。また、このようにして形成された耐火物ブロックを「プレキャスト耐火物ブロック」と呼ぶ。

特許文献２には、炉体構築現場から離れた別地において、平面方向に複数の煉瓦を並べ、さらに上下方向に複数段積層された複数の煉瓦壁モジュールを予め形成し、炉体築造現場において、当該複数の煉瓦壁モジュールを積層して煉瓦壁を形成する、コークス炉の炉体構築方法が開示されている。以下、複数の煉瓦を別地で構築して煉瓦壁モジュールを予め形成する方法を、「プレハブ方式」とも呼ぶ。

コークス炉の煉瓦構築に際し、硅石煉瓦をコークス炉内において手積み方式で構築することに比較し、炉外においてプレハブ方式によって煉瓦壁モジュールを形成することにより、熟練した築炉工の必要人数を多少は低減することができるが、炉内・炉外作業における築炉工の所要人数はまだ十分に低減することができない。それに対して、プレキャスト方式であれば、炉内、炉外とも、熟練した築炉工の必要人数を大幅に低減することが可能である。

本発明は、コークス炉をはじめとする各種の炉に使用される、プレキャスト耐火物ブロックとその製造方法を対象とする。

耐火物には通常、耐火物の上下面にダボと呼ばれる凹凸を有している。このダボは、築炉時に下面となる面（以下「築炉下面」という。）に設けられた凸部（凸ダボ）と、築炉時に上面となる面（以下「築炉上面」という。）に設けられた凹部（凹ダボ）からなり、耐火物を積み上げた際にそれらの凸部と凹部がかみ合うことにより、耐火物同士を強固に固定する作用を有している（特許文献３参照）。特許文献４には、コークス炉炉団の燃焼室を構成する耐火物構造物の特別な例として、炭化室の炉端に近接して、垂直な接合平面３９（垂直な通し目地）を形成し、接合部の気密性を保持したまま垂直方向に動くことが可能な構造が開示されている。接合平面３９に面する耐火物面には、対向する窪み４３が垂直に設けられ、垂直な溝を形成している。溝内に配置される実４１（雇い実）は、その垂直方向の長さが、各煉瓦の厚みよりも大きな長さを有することが特徴である。

特許文献５には、コークス炉用プレキャスト耐火物ブロックの好適な成分組成について開示されている。

特開２０１６−２１０６４３号公報 特開２０１５−８１３００号公報 特開２００５−３０７００３号公報 特開昭５８−１６７６７５号公報 国際公開ＷＯ２０１７／１４６２５４号

前述のように、耐火物には通常、耐火物の上下面にダボと呼ばれる凹凸を有している。手積み煉瓦のみならず、プレキャスト耐火物ブロックにおいても、耐火物ブロックの築炉下面に凸ダボを形成し、築炉上面に凹ダボを形成することとすれば、耐火物ブロックを積みつけるに際して、下層の耐火物ブロックの築炉上面の凹ダボと、上層の耐火物ブロックの築炉下面の凸ダボとを嵌合することにより、耐火物ブロック同士の強固な固定を実現できるので好ましい。

築炉作業において耐火物を運搬するに際し、耐火物を移動するためにキャリアローラーが用いられる。耐火物の築炉下面側に凸ダボを有している場合、凸ダボを有する築炉下面を運搬時の下面側としてそのままキャリアローラーに載置して運搬したのでは、安定して耐火物を運搬することは困難であり、さらに凸ダボが欠損することとなる。特にプレキャスト耐火物ブロックはそれ自体が重量物であるため、凸ダボにかかる荷重が大きく、凸ダボが欠損しやすい。

下面側の凸ダボ欠損を防止するため、耐火物の運搬に際しては、耐火物を回転させ、凸ダボを有する築炉下面以外の面を、運搬時の下面側として運搬することが行われる。しかし、プレキャスト耐火物ブロックの場合、１個当たり５０ｋｇ以上の重量物であり、人力での扱いは困難で、機械での運搬が必要となる。さらに、１トン程度の重量を有する大型品の場合もあり、このような重量物では、運搬前後において現地で回転させることも困難である。

築炉上面に凸ダボを形成し、築炉下面に凹ダボを形成する対策が考えられる。
プレキャスト耐火物ブロックは、例えば形状が矩形のブロックの場合、下面及び４つの側面に対応する面に型枠を構築し、粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠の中に耐火物を流し込んで形成する。そのため、耐火物ブロックの表面のうち、型枠に接する面（下面及び４つの側面）は精度良く平面が形成されるが、型枠に接していない上面については表面の平面度が確保できない。表面の必要な平坦度は±１ｍｍであるが、プレキャスト耐火物ブロックを鋳造したままの上面は、±２ｍｍ程度のばらつきを有している。また、プレキャスト耐火物ブロックは鋳込みによって製造するため、乾燥時に不均一な収縮が発生し、鋳込みままでは製作精度を確保することができない。そのため、プレキャスト耐火物ブロック製造に際しては、耐火物の厚みを目標よりも若干大きく形成した上で、上面側をフライスなどで削り込み加工し、表面の平坦度を±１ｍｍ以内に仕上げることが行われている。ところが、築炉上面、即ち鋳造時の上面に凸ダボを形成することとしたのでは、上面をフライスなどで削り込む加工が困難となり、採用できない。
また、築炉上面に凸ダボを有している場合、築炉の途中において、凸ダボを有する築炉上面が露出しており、そのような耐火物の上を作業者が歩行することが困難であり、また耐火物の上に足場を組むことも難しい。

本発明は、築炉用のプレキャスト耐火物ブロックにおいて、上下面に凸ダボを有することによる問題のない、プレキャスト耐火物ブロック、プレキャスト耐火物ブロック群、プレキャスト耐火物ブロックを用いた築炉構造を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］築炉用のプレキャスト耐火物ブロックであって、築炉時に上面となる面（以下「築炉上面」という。）及び築炉時に下面となる面（以下「築炉下面」という。）はいずれも、突起を有しない平面であり、築炉上面と築炉下面にはいずれも、凹状の長い溝（以下「キー溝」という。）が形成されていることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック。
［２］［１］に記載のプレキャスト耐火物ブロックであって、
前記築炉上面は削り仕上げ面であることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック。
［３］［１］又は［２］に記載の複数のプレキャスト耐火物ブロックからなるプレキャスト耐火物ブロック群であって、
前記複数のプレキャスト耐火物ブロックを上下に配置したとき、上方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉下面に形成された前記キー溝（以下「下面キー溝」という。）と、下方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉上面に形成された前記キー溝（以下「上面キー溝」という。）とが、相互に対向して同じ位置に形成されており、
前記下面キー溝と前記上面キー溝とによって孔が構成されることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック群。
［４］［１］又は［２］に記載のプレキャスト耐火物ブロックを上下に配置した築炉構造であって、
上方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉下面に形成された前記キー溝（以下「下面キー溝」という。）と、下方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉上面に形成された前記キー溝（以下「上面キー溝」という。）とが、相互に対向して同じ位置に形成されており、
前記下面キー溝と前記上面キー溝とによって構成される孔内に棒状のキーが配置されていることを特徴とする築炉構造。
［５］前記キーを構成する材料の材質は、前記プレキャスト耐火物ブロックの耐火物材質と同じ材質であることを特徴とする［３］に記載の築炉構造。
［６］コークス炉築炉用のプレキャスト耐火物ブロックであることを特徴とする［１］又は［２］に記載のプレキャスト耐火物ブロック。
［７］コークス炉の築炉構造であることを特徴とする［４］又は［５］に記載の築炉構造。

本発明において、プレキャスト耐火物ブロックとは、不定形耐火物を一体成形してなる耐火物ブロックである。より具体的には、粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠に流し込んで、乾燥させることによって形成される耐火物ブロックを意味する。特に好ましくは、１個の質量が５０ｋｇ以上の耐火物ブロックを対象とする。

本発明は、プレキャスト耐火物ブロック、プレキャスト耐火物ブロック群、及びプレキャスト耐火物ブロックを用いた築炉構造において、上下の接合面に凸ダボと凹ダボの組み合わせを用いず、上層配置ブロックの築炉下面に形成した下面キー溝と、下層配置ブロックの築炉上面に形成した上面キー溝とで形成される孔内にキーを配置することにより、プレキャスト耐火物ブロックの上面と下面をいずれも突起を有しない平面とすることができ、ブロックの運搬に支障がなく、上面側の寸法精度、平坦度を良好な精度に保持することが可能となる。

コークス炉燃焼室に用いる本発明のプレキャスト耐火物ブロックの斜視図である。 コークス炉燃焼室に用いる本発明のプレキャスト耐火物ブロックであり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は正面図である。 本発明のキーとキー溝を説明する部分断面図である。 本発明のプレキャスト耐火物ブロック群と築炉構造を説明する斜視図である。 コークス炉蛇腹部に用いる本発明のプレキャスト耐火物ブロックを示す斜視図である。 従来の凸ダボと凹ダボの組み合わせを示す部分断面図である。

図１〜図６に基づいて本発明の説明を行う。
本発明の築炉用のプレキャスト耐火物ブロック１は、図１、図２に示すように、築炉時に上面となる面（築炉上面２）及び築炉時に下面となる面（築炉下面３）はいずれも、突起を有しない平面であり、築炉上面２と築炉下面３にはいずれも、凹状の長い溝（キー溝４）が形成されている。
また本発明のプレキャスト耐火物ブロック群は、このような特徴を有する複数のプレキャスト耐火物ブロック１を上下に配置し、上方に配置したプレキャスト耐火物ブロック（上層配置ブロック１Ｕ）の築炉下面３に形成されたキー溝（下面キー溝４Ｌ）と、下方に配置したプレキャスト耐火物ブロック（下層配置ブロック１Ｌ）の築炉上面２に形成されたキー溝４（上面キー溝４Ｕ）とが、図３に示すように相互に対向して同じ位置に形成されており、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって孔５が構成されることを特徴とする。
そして、本発明の築炉構造において、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって構成される孔５内に棒状のキー６が配置されていることを特徴とする（図３参照）。以下、順を追って説明する。

築炉に際し、プレキャスト耐火物ブロック１を積み上げて耐火物構造物を形成する。上下に接する耐火物同士を強固に固定するため、従来は、築炉下面３に設けられた凸ダボ１７と、築炉上面２に設けられた凹ダボ１８とを嵌合させていた（図６参照）。それに対して本発明においては、築炉上面２と築炉下面３にはいずれも、凹状の長い溝（キー溝４）が形成されている。図４に示すように、複数のプレキャスト耐火物ブロック１を上下に配置し、上方に配置したプレキャスト耐火物ブロック（上層配置ブロック１Ｕ）の築炉下面３に形成されたキー溝４（下面キー溝４Ｌ）と、下方に配置したプレキャスト耐火物ブロック（下層配置ブロック１Ｌ）の築炉上面２に形成されたキー溝４（上面キー溝４Ｕ）とが、相互に対向して同じ位置に形成されており、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって孔５が構成されるので（図３参照）、この孔５内に棒状のキー６を配置することにより、孔５とキー６の間が嵌合関係になり、従って上面キー溝４Ｕとキー６の間、下面キー溝４Ｌとキー６の間がそれぞれ嵌合関係になり、上下に配置した２つのプレキャスト耐火物ブロック同士を強固に固定することができる。

キー溝４（下面キー溝４Ｌ、上面キー溝４Ｕ）はいずれも、凹状の長い溝である。溝の長さ方向長さが、溝の深さ、溝の幅のいずれよりも２倍以上〜１０倍以下の範囲で長いと好ましい。キー６は、長い溝内に配置されることから、棒状のキー６とする。キー６の幅は溝の幅より小さく、キー６の高さは下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとで構成される孔５の高さよりも低く、キー溝の深さよりも高い。そしてキー６の長さは溝の長さ方向長さよりも短い。このような寸法関係とすることにより、上面キー溝４Ｕと下面キー溝４Ｌとで構成される孔５内にキー６を配置し、プレキャスト耐火物ブロック同士を強固に固定することが可能となる。キー６の高さと幅は５０ｍｍ以下程度が好ましい。また、キー６の長さは５００ｍｍ以下程度が好ましい。このような寸法を採用することにより、築炉時のハンドリングを容易にしつつ、耐火物ブロック同士の強固な固定を実現することができる。

本発明のプレキャスト耐火物ブロック１を、例えばコークス炉の燃焼室１１の耐火物構造物として用いる場合、図１、図２に示すように、燃焼室と炭化室とを隔てる壁（隔壁１５）が、プレキャスト耐火物ブロック１によって形成される。燃焼室と炭化室との間は気密性を保持することが必要である。そのため、プレキャスト耐火物ブロックを上下に積層した際の継ぎ目部（目地部）を通してのガスの流通を防止する必要がある。本発明においては、キー溝４が長い溝である。このようなキー溝４を、燃焼室と炭化室とを隔てる壁（隔壁１５）の部分に配置することとすれば、キー溝４に棒状のキー６を配置していることから、目地部のストレート化を防止し、目地部のシール性を確保して、燃焼室と炭化室との間の気密性を確保することが可能となる。

本発明のプレキャスト耐火物ブロック１において、築炉上面２と築炉下面３はいずれも、突起を有しない平面である。築炉上面２と築炉下面３のいずれにも凸ダボを有しないので突起を有しない平面とすることができる。さらに、凸ダボ以外の突起をも有していない。築炉下面３が突起を有しない平面であることから、築炉下面３を下面側としたままで、キャリアローラーを用いて運搬することが可能となる。また、凸ダボを有しないので、凸ダボの欠損が起こることもない。築炉上面２が突起を有しない平面であることから、プレキャスト耐火物ブロックを鋳込むに際し、築炉上面２を上面側として鋳込みを行い、乾燥後に上面側をフライスなどで削り込み加工を行うことが容易となり、上面側の寸法精度を容易に確保することができる。

本発明のプレキャスト耐火物ブロックは、築炉上面２が削り仕上げ面であると好ましい。上述のように、築炉上面２を上面側として鋳込みを行い、鋳込み後に上面をフライスなどを用いて削り込むことにより、築炉上面２が削り仕上げ面となり、プレキャスト耐火物ブロックとして必要な寸法精度、平面の平坦度を確保することが可能となるからである。

本発明の棒状のキー６は、耐火物によって形成すると好ましい。これにより、プレキャスト耐火物ブロック１を用いて高温の炉の耐火物構造物を構成するに際し、キー６についても耐熱性を確保することができる。さらに、キー６を構成する材料の材質は、プレキャスト耐火物ブロック１の耐火物材質と同じ材質であるとより好ましい。これにより、キー６についてもプレキャスト耐火物ブロック１と同等の耐火性を確保することができる。

本発明のプレキャスト耐火物ブロック１とキー６に用いる材質としては、特許文献５に記載の材質を用いると好ましい。即ち、主成分としてのＳｉＯ₂成分の含有量は概ね６５質量％以上９９質量％以下であり、Ｐ₂Ｏ₅成分を０．３質量％以上２質量％以下含有する。ＳｉＯ₂成分源として、溶融シリカの配合量は６５質量％以上、珪石の配合量は１７質量％以下、ヒュームドシリカの配合量は０．５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。溶融シリカの配合量は６５質量％以上とすることで、乾燥時の脱水による収縮を打ち消すことができる。Ｐ₂Ｏ₅成分は結合剤成分として機能する。結合剤成分としてＰ₂Ｏ₅成分を適用することで、高い熱間強度を維持しつつ、高温時における荷重下膨縮挙動を安定に制御できる。アルカリ土類金属化合物の配合量は、０．０５質量％以上が好ましく、１.９質量％以下であることが好ましい。原料配合として上述のシリカ質原料及びリン酸塩を配合し、また必要に応じて、有機繊維、分散剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、焼結補助剤等を配合し、得られた原料配合物に適量の施工水を添加したうえで、混練、成形、養生、脱型するという、通常のプレキャスト耐火物ブロックの製造方法によって得ることができる。

キー溝４にキー６を配置するに際しては、積み上げ途中の最上段に配置されたプレキャスト耐火物ブロック（下層配置ブロック１Ｌ）の築炉上面２において、築炉上面２の平面全体にモルタル２１を塗布すると同時に、上面キー溝４Ｕ内にモルタル２１を流し込み、上面キー溝４Ｕ内にキー６を配置する。上面キー溝４Ｕから露出したキー６の表面にもモルタル２１を塗布する。その上で、下層配置ブロック１Ｌの上にプレキャスト耐火物ブロック（上層配置ブロック１Ｕ）を配置し、上層配置ブロック１Ｕの築炉下面３に形成された下面キー溝４Ｌと、下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２に形成された上面キー溝４Ｕとが、互に対向して同じ位置になるように、上層配置ブロック１Ｕを位置決めする（図４参照）。この状態で上層配置ブロック１Ｕの築炉下面３を下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２に接近させることにより、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって構成される孔５内に棒状のキー６が配置され、嵌合が完成する（図３）。

本発明は、コークス炉の築炉において好ましく用いられる。即ち、本発明のプレキャスト耐火物ブロックはコークス炉築炉用のプレキャスト耐火物ブロックであり、本発明の築炉構造はコークス炉の築炉構造であると好ましい。

室炉式コークス炉においては、前述のように、炭化室と燃焼室１１とが炉団長方向Ｙに交互に配置され、炭化室と燃焼室の上部には炉頂部、下部には蓄熱室１３が配列されている。燃焼室と蓄熱室との間の部分は蛇腹部１２、蓄熱室の下部にはソールフリューが配置されている。燃焼室１１は炉長方向Ｘに配列された燃焼室フリュー列からなる。炭化室と燃焼室との隔壁１５及び燃焼室フリュー１４同士の隔壁１６（まとめて燃焼室という。）、炉頂部、蛇腹部、蓄熱室、ソールフリューは、いずれも耐火物構造物として形成される。本発明のプレキャスト耐火物ブロック及び築炉構造は、燃焼室、炉頂部、蛇腹部、蓄熱室、ソールフリューのいずれにも用いることができる。図１、図２は燃焼室１１に用いるプレキャスト耐火物ブロックであり、図５は蛇腹部１２に用いるプレキャスト耐火物ブロックを示している。

従来、コークス炉などの耐火物構造物を形成するに際し、耐火物接合面の嵌合構造としては、凸ダボと凹ダボの組み合わせが必須であると考えられていた。手積み煉瓦は１個あたりの質量が２０ｋｇ弱であり、築炉時に手積み煉瓦を積み上げるに際し、凸ダボと凹ダボの組み合わせでないと、積み上げた煉瓦が横ずれしてしまう懸念があるからである。それに対して、本発明は対象がプレキャスト耐火物ブロックであり、１個当たりの質量が大きいため、プレキャスト耐火物ブロック単体の質量に起因する荷重だけでも、耐火物ブロックは横ずれを起こさずに位置決めすることができる。そのため、接合面の嵌合構造として、従来のような凸ダボと凹ダボの組み合わせを用いる必要がなく、本発明のように、接合するそれぞれの面にキー溝を構成し、対向するキー溝によって形成される孔内にキーを配置する方法を用いることが可能となった。本発明のプレキャスト耐火物ブロックは、１個当たりの質量が５０ｋｇ以上であると好ましい。１００ｋｇ以上であるとより好ましい。

築炉に用いる耐火物には、左右が鏡面対称（「勝手反対」ともいう。）となる形状の耐火物がある。例えば、コークス炉炉団の炉団長方向Ｙ両端に位置する耐火物は、炉団長方向Ｙに鏡面対称の形状となっている。この部位に配置する耐火物が、上下についても鏡面対称であるならば、一方の炉団端部に配置するべく製造された耐火物を、炉長方向Ｘを軸として１８０度回転することにより、他方の炉団端部に配置する耐火物とすることができる。従来のプレキャスト耐火物ブロックを用いる場合には、築炉上面２に凹ダボ、築炉下面３に凸ダボが形成されており、即ち、上下については鏡面対称となっていない。そのため、炉団長方向両端に位置する耐火物を共用とすることができなかった。本発明においては、築炉上面２と築炉下面３にいずれもキー溝４を形成しているので、上下について鏡面対称として形状を設計することが可能である。そのため、一方の炉団端部に配置するべく製造された耐火物を、炉長方向Ｘを軸として１８０度回転することにより、他方の炉団端部に配置する耐火物とすることができる。これにより、製造する耐火物の種類を減らすことができる。

室炉式コークス炉の耐火物構造物を構成するに際し、本発明を適用した。プレキャスト耐火物ブロックは、燃焼室、蛇腹部、蓄熱室を構成する耐火物として用いた。図１、図２は燃焼室１１のプレキャスト耐火物ブロック１であり、１個当たりの質量が３００ｋｇである。図５は蛇腹部１２のプレキャスト耐火物ブロック１であり、１個当たりの質量が９５０ｋｇである。

プレキャスト耐火物ブロック１の築炉上面２と築炉下面３に設けるキー溝４は、深さが１５ｍｍ、表面における幅が３２ｍｍである。キー溝４の長さは、炉長方向Ｘに配置する場合にはプレキャスト耐火物ブロック１の全長としている。燃焼室１１の場合は１４５０ｍｍ、蛇腹部１２の場合は２０００ｍｍである。棒状のキー６としては、幅と高さがともに２６ｍｍ、長さが２３０ｍｍのものを用いた。燃焼室用プレキャスト耐火物ブロックの炉長方向Ｘ側面には、図１、図２に示すように、凹ダボ１８と凸ダボ１７の組み合わせによる嵌合構造を用いている。

耐火物ブロックを構成する耐火物としては、前記特許文献５に記載の耐火物組成を用いた。即ち、主成分としてのＳｉＯ₂成分の含有量は９８質量％、結合材成分としてのＰ₂Ｏ₅成分を１質量％含有する。ＳｉＯ₂成分源として、溶融シリカの配合量は９０質量％、珪石の配合量は０質量％、ヒュームドシリカの配合量は８質量％である。また、アルカリ土類金属化合物として、マグネシア微粉を０．１質量％含有する。これら成分に加え、有機繊維、分散剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、焼結補助剤等を配合し、得られた原料配合物に施工水を添加したうえで、混練、成形、養生、脱型することにより、プレキャスト耐火物ブロックを製造した。乾燥後にプレキャスト耐火物ブロックの上面（築炉上面）をフライスで削り込み加工し、表面の寸法精度と平坦度を確保した。キーの材質はプレキャスト耐火物ブロックの材質と同じである。

それぞれのプレキャスト耐火物ブロック１は、まずコークス炉付近の倉庫内に、築炉上面２を上面側として多層積みで保管した。倉庫から搬出したプレキャスト耐火物ブロック１は、クレーンによってコークス炉まで運搬し、さらにキャリアローラーを用いてそれぞれの設置場所に運搬した。隣接するブロックの目地部にはプレキャスト耐火物ブロックとほぼ同組成のモルタルを充填し、燃焼室、蓄熱室、ソールフリュー、炉頂部、蛇腹部の耐火物構造を構築した。

プレキャスト耐火物ブロック１の上下の接合面については、まず下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２において、築炉上面２の平面全体にモルタル２１を塗布すると同時に、上面キー溝４Ｕ内にモルタル２１を流し込み、上面キー溝４Ｕ内にキー６を配置した。上面キー溝４Ｕから露出したキー６の表面にもモルタル２１を塗布した。その上で、下層配置ブロック１Ｌの上に上層配置ブロック１Ｕを配置し（図４参照）、上層配置ブロック１Ｕの築炉下面３に形成された下面キー溝４Ｌと、下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２に形成された上面キー溝４Ｕとが、互に対向して同じ位置になるように、上層配置ブロック１Ｕを位置決めした。図４に示す例では、炉長方向Ｘにおいて、上層配置ブロック１Ｕと下層配置ブロック１Ｌとは互い違いの位置に配置しており、これにより、高さ方向Ｚの目地が通し目地とならないように配慮している。この状態で上層配置ブロック１Ｕの築炉下面３を下層配置ブロック１Ｌの築炉上面２に接近させ、所定の目地厚み（６ｍｍ）とすることにより、下面キー溝４Ｌと上面キー溝４Ｕとによって構成される孔５内に棒状のキー６が配置され、嵌合が完成した。

プレキャスト耐火物ブロックは、上面にも下面にも凸ダボが存在せず、築炉上面２、築炉下面３のいずれも突起を有しない平面である。築炉下面３が突起を有しない平面であることから、築炉下面３を下面側としたままで、キャリアローラーを用いて運搬することが可能であった。また、凸ダボを有しないので、凸ダボの欠損が起こることもない。築炉上面２が突起を有しない平面であることから、プレキャスト耐火物ブロックを鋳込むに際し、築炉上面２を上面側として鋳込みを行い、乾燥後に上面側をフライスなどで削り込み加工を行うことが容易となり、上面側の寸法精度を容易に確保することができた。プレキャスト耐火物ブロックが１個当たりで十分に大きな質量を有しているため、凸ダボと凹ダボの組み合わせを採用しないにもかかわらず、耐火物ブロックは横ずれを起こさずに位置決めすることができた。

１ プレキャスト耐火物ブロック
１Ｕ 上層配置ブロック
１Ｌ 下層配置ブロック
２ 築炉上面
３ 築炉下面
４ キー溝
４Ｕ 上面キー溝
４Ｌ 下面キー溝
５ 孔
６ キー
１１ 燃焼室
１２ 蛇腹部
１３ 蓄熱室
１４ 燃焼室フリュー
１５ 隔壁
１６ 隔壁
１７ 凸ダボ
１８ 凹ダボ
２０ 目地
２１ モルタル
Ｘ 炉長方向
Ｙ 炉団長方向
Ｚ 高さ方向

Claims (7)

1. 築炉用のプレキャスト耐火物ブロックであって、築炉時に上面となる面（以下「築炉上面」という。）及び築炉時に下面となる面（以下「築炉下面」という。）はいずれも、突起を有しない平面であり、築炉上面と築炉下面にはいずれも、凹状の長い溝（以下「キー溝」という。）が形成されていることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック。
2. 請求項１に記載のプレキャスト耐火物ブロックであって、
   前記築炉上面は削り仕上げ面であることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック。
3. 請求項１又は請求項２に記載の複数のプレキャスト耐火物ブロックからなるプレキャスト耐火物ブロック群であって、
   前記複数のプレキャスト耐火物ブロックを上下に配置したとき、上方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉下面に形成された前記キー溝（以下「下面キー溝」という。）と、下方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉上面に形成された前記キー溝（以下「上面キー溝」という。）とが、相互に対向して同じ位置に形成されており、
   前記下面キー溝と前記上面キー溝とによって孔が構成されることを特徴とするプレキャスト耐火物ブロック群。
4. 請求項１又は請求項２に記載のプレキャスト耐火物ブロックを上下に配置した築炉構造であって、
   上方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉下面に形成された前記キー溝（以下「下面キー溝」という。）と、下方に配置した前記プレキャスト耐火物ブロックの築炉上面に形成された前記キー溝（以下「上面キー溝」という。）とが、相互に対向して同じ位置に形成されており、
   前記下面キー溝と前記上面キー溝とによって構成される孔内に棒状のキーが配置されていることを特徴とする築炉構造。
5. 前記キーを構成する材料の材質は、前記プレキャスト耐火物ブロックの耐火物材質と同じ材質であることを特徴とする請求項３に記載の築炉構造。
6. コークス炉築炉用のプレキャスト耐火物ブロックであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレキャスト耐火物ブロック。
7. コークス炉の築炉構造であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の築炉構造。

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