JP3131463B2 - ロックウール用電気溶融炉の炉壁およびその炉壁の構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロックウール（岩
綿）を製造するために用いられるロックウール用電気溶
融炉にかかり、特にロックウ−ル用電気溶融炉の炉壁お
よびその炉壁の構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロックウールの製造には、従来より、電
気溶融炉が用いられている。

【０００３】すなわち、ロックウールは、玄武岩，安山
岩等の岩石、あるいは金属の精練滓、主として高炉スラ
グを原料とし、これに化学成分調整のための副原料とし
て珪石，ドロマイト，石灰等を添加して、電気溶融炉で
溶融し、この溶融物を製綿機に出湯して、吹製法又はス
ピニング法によって繊維化することで製造している。

【０００４】この電気溶融炉には、鋼製の炉殻の内側に
耐火壁を施工してなる炉体が用いられ、この炉体に備え
た複数本のカーボン電極で、直接、原料に通電すること
により、原料を加熱して溶融している。ところで、ロッ
クウールを製造する原料はそれ自体きわめて侵食性が強
い。そこで、ロックウール用の電気溶融炉には、直接、
溶融物に接し耐蝕性を必要とする炉壁の内面に、通常、
高温耐蝕性の高い耐火煉瓦を用いている。具体的には、
黒鉛煉瓦、炭化珪素系煉瓦、アルミナ酸化クロム煉瓦な
どを積重ねて構成した耐火壁を炉壁の内面に用いてい
る。

【０００５】しかし、この耐火壁は、電気溶融炉の操業
中、常に高温（１６００℃前後）の溶融物による強い化
学的侵食作用と熱応力を受けているので、操業するにし
たがい侵食して次第に消耗する。ところが、侵食の進み
方は一様でない。

【０００６】すなわち、一般に侵食は耐火煉瓦の目地の
部分で著しい。具体的には、目地の部分で侵食が始まる
と、その部分がえぐられるように侵食が進行する。この
とき他の部分の侵食は軽い。近時では、耐火煉瓦の表面
の仕上加工により、目地の部分の侵食に対する抵抗力を
つけることも行なわれているが、それでも同様な侵食が
見られる。

【０００７】この結果、他の部分は十分に使用に耐える
状態であるのに、目地の部分だけが深くえぐられてしま
うので、他の部分の状況、すなわち他の部分が健全であ
るにもかかわらず、補修が必要となる。

【０００８】ところが、煉瓦などの補修は、煉瓦積作業
における目地の施工上、侵食の激しい部分のみを新しい
煉瓦に置き換えることは不可能で、どうしても全体を取
り替えなければならない。つまり、他の部分の状況にか
かわらず、耐火煉瓦の目地の部分とその近傍の侵食状況
によって、耐火壁の寿命が決定されてしまう。

【０００９】このため、高価な耐火物の消費が多い問題
がある上、保守のために行われている炉体の耐火壁の施
工し直しの回数も多くなる問題がある。特に、耐火壁の
修理は、高温の溶融物を抜取り炉壁が十分に冷えてか
ら、熟練を要する煉瓦積みを行なう都合上、多くの時間
と労力が必要となるので、上記問題点は重要である。

【００１０】そこで、例えば合金鉄炉で行われている構
造を適用して、溶融物と接する耐火壁の層を目地のない
不定形の耐火物（粉、顆粒など）で構成することが考え
られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この不定形の耐火物を
用いる場合、施工には例えば鋼板製の型枠を炉壁の最前
部に設け、この型枠とこの外側の耐火物との間に不定形
の耐火物を充填する必要がある。しかも、不定形の耐火
物の焼成には、何等の方法で、この充填した不定形の耐
火物を加熱して、長時間をかけて少しづつ温度を上げな
がら乾燥させ、高温で一定時間保持することが要求され
る。

【００１２】ところで、合金鉄炉の場合は、いわゆるゼ
−ダ−ベルグ式電極が初期焼成を必要とするところか
ら、その初期焼成を利用して不定形の耐火物の焼成も同
時に行なっている。

【００１３】すなわち、これは不定形の耐火物の層を炉
壁の内面にもつ（鋼板型枠を使用）炉体を設け、この炉
体内に原料を入れ、初期通電として電力の投入を低レベ
ルから徐々に増やして加熱するもので、このときの加熱
で電極と不定形の耐火物との焼成を行なうようにしてい
る。

【００１４】この場合、還元反応が電極周辺から進行し
て、同部分に溶湯の部分が形成されるものの、合金鉄炉
は炉壁の耐火壁と電極との間がかなり離れているもので
あり、さらに吸熱反応であることから耐火壁の近傍で
は、溶解せずに粉状を保っている原料の部分と半溶融の
部分とが存在する。つまり、合金鉄炉によると、耐火壁
は高温にさらされないので、型枠を使用した構造が採用
でき、また焼成も適性な温度の推移で行なえる。

【００１５】ところが、ロックウ−ル用電気溶融炉によ
ると、電極は焼成済みの黒鉛電極を使用し、炉体も比較
的小さい。しかも、原料を溶解するだけであるから、通
電を始めて電極周辺で原料が溶けると溶解が急速に進
み、耐火壁まで溶融物で満たされる。

【００１６】このため、ロックウ−ル用電気溶融炉で
は、鋼板ような溶解する材質で構成された型枠は使用で
きない。しかも、耐火壁は急速に温度上昇するので、適
性な焼成もできない。つまり、合金鉄炉の技術をロック
ウ−ル用電気溶融炉にそのまま用いることはできない。

【００１７】また、不定形の耐火物の焼成に際し、バ−
ナ−等の燃焼装置を用いて加熱焼成することも考えられ
るが、これも加熱温度を長時間をかけて徐々に上昇させ
ることが困難な上、全体を均一に加熱することが難しい
という問題がある。

【００１８】それ故、ロックウ−ル用電気溶融炉の分野
においては、溶融物と接する耐火壁の層を目地のない不
定形の耐火物で構成することは難しいとされ、これを容
易に実現できる技術が強く要望されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な事情に着目してなされたもので、その目的とするとこ
ろは、溶融物と接する炉壁の内面に、容易に耐食性に優
れる目地のない一体型の耐火層を形成することができる
ロックウ−ル用電気溶融炉の炉壁およびその炉壁の構築
方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のロックウール用電気溶融炉の炉壁
は、炉内に臨む最前部に、犠牲耐火物の積上げにより構
成された、溶融物による侵食を受けるにしたがい消失可
能な第１の耐火層を設け、この耐火層の外側に、不定形
の耐火物よりなり、前記犠牲耐火物の消失にしたがい溶
融物の熱で焼成されて一体型の耐火壁が形成する第２の
耐火層を設けたことにある。

【００２１】請求項２に記載のロックウ−ル用電気溶融
炉の炉壁の構築方法は、犠牲耐火物を積上げて構成され
る層を炉内に臨む最前部に構成し、この外側に不定形の
耐火物を充填して炉壁を構成した後、操業時を行ない、
その操業に伴って前記犠牲耐火物を介して前記不定形の
耐火物に加えられる溶融物の熱で前記不定形の耐火物が
焼成され、かつ前記犠牲耐火物が溶融物の侵食で消失さ
れることにより、溶融物と接する部分に一体型の耐火壁
を形成することにある。

【００２２】

【作用】請求項１、請求項２に記載の発明によると、犠
牲耐火物で構成した層を不定形の耐火物を充填するため
の型枠とする。と同時に、この層を焼成用保護層として
も活用して、操業時におけるこの層の侵食による消失か
ら、不定形の耐火物は長時間をかけて徐々に上昇させ高
温で一定に保持するといった最適な焼成が行われるよう
になる。これにより、溶融物と接する炉壁の内面には、
目地のない一体型の耐食性に優れる耐火層が形成され
る。つまり、目地の部分での局所的な侵食を防いで、耐
火物全体の侵食を平均化する。

【００２３】したがって、ロックウ−ル用電気溶融炉の
寿命を延ばすことができる。しかも、犠牲耐火壁自身を
不定型の耐火物を充填する型枠として用いている上、焼
成は電力の投入、原料の散布など格別な考慮を必要とし
ないで通常の初期操業と同様の作業を行なえばよいか
ら、容易な作業で、目地のない一体型の耐火物を形成で
きる利点をもつ。

【００２４】

【実施例】以下、この発明を図１および図３に示す一実
施例にもとづいて説明する。図１はロックウール用電気
溶融炉の全体の断面を示し、図中１は炉体である。炉体
１は、例えば鋼製の炉殻２の内側に耐火物の壁を施工し
て、炉壁３および炉底４を構成してなる。また炉体１の
上部の開口には炉蓋５が設けられている。そして、この
炉蓋５を貫通して、複数本、例えば２本の黒鉛電極６，
６が設けられている。これにより、図示しない注入口か
らロックウールの原料を炉内に入れて、黒鉛電極６，６
から原料に通電することにより、原料を溶融できるよう
になっている。図１はこの溶融物７を貯溜した状態を示
している。なお、８は炉内に入れて、まだ溶解していな
い原料、９は炉底４に溜った酸化鉄（溶融鉄）を示す。

【００２５】この炉体１の炉壁３には、局所的な侵食を
抑制するための構造が用いられている。図２にその環状
に構成された炉壁３の耐火壁構造が拡大されて示されて
いる。

【００２６】炉壁３の耐火壁の構造について説明すれ
ば、これは炉内に臨む最前部から炉殻２に向って、犠牲
耐火壁１０（第１の耐火層）、不定形の耐火物で構成さ
れた真耐火壁１１（第２の耐火層）、断熱耐火壁１２、
緩衝断熱層１３の複数の層を形成した壁からなる。

【００２７】すなわち、犠牲耐火壁１０は、例えば約１
５００℃の温度に耐える普通の耐火煉瓦、具体的にはア
ルミナから構成された煉瓦１０ａ（犠牲耐火物）を積重
ねて構成される。

【００２８】断熱耐火壁１２は、炉殻２の内面側に上記
したような普通の耐火煉瓦、例えばアルミナから構成さ
れた煉瓦１２ａを積重ねて構成される。そして、この積
重ねた煉瓦１２ａと炉殻２との間に形成された空間に、
緩衝断熱材、例えばカ−ボンスタンプ１３ｃが充填さ
れ、上記緩衝断熱層１３を形成している。この緩衝断熱
層１３にて、炉壁の熱膨張による変形を吸収するように
してある。

【００２９】また真耐火壁１１は、積重ねた煉瓦１２ａ
と煉瓦１０ａとの間に形成した空間に、高温耐食性の高
い本来の壁を構成する不定形の耐火物、例えばアルミナ
酸化クロムの粉１４（あるいは顆粒）を充填し、これら
を密となるよう外部から圧力を加えてなる。

【００３０】そして、犠牲耐火壁１０が侵食によって消
失するにしたがい、アルミナ酸化クロムの粉１４を溶融
物７から伝わる熱で、徐々に均一に加熱するようにして
いる。つまり、犠牲耐火壁１０の消失にしたがってアル
ミナ酸化クロムの粉１４を最適に焼成して、目地のない
一体型の耐火層を形成するようにしてある。

【００３１】つぎに、こうした炉壁３の構築方法につい
て説明すれば、これは、図３に示されるように、まず、
炉殻２から離間した炉底４の周側の地点に、アルミナの
煉瓦１２ａを適当な段数だけ積重ねる。ついで、炉殻２
の内面との間の空間にカ−ボンスタンプ１３ａを充填す
る。この作業を順次、繰返して所定の高さまで施工す
る。これによって、断熱耐火層１２と緩衝断熱層１３と
が構成される。

【００３２】この施工を終えたら、つぎに断熱耐火層１
２の前部側に所定の距離を隔てて、アルミナの煉瓦１０
ａを適当な段数だけ積重ねる。続いて、この煉瓦１０ａ
と断熱耐火層１２の煉瓦１２ａとの間の空間に、アルミ
ナ酸化クロムの粉１４を充填し、これをならして密にす
る。これらの作業を順次、繰返し、所定の高さまで施工
する。これによって、犠牲耐火壁１０と真耐火壁１１と
が構成される。つまり、簡単には溶解しない犠牲耐火壁
１０を型枠として用いて、真耐火壁１１は構成される。
なお、施工後はガスバ−ナ−等を用いて充填した耐火物
を乾燥する（乾燥に必要な時間は２〜３日で、充填量よ
り異なる）。そして、このように構成された電気溶融炉
で初期操業に入る。すると、目地のない一体型の耐火壁
が炉壁３の内面に形成される。

【００３３】すなわち、ロックウ−ル用電気溶融炉の作
用について説明すれば、玄武岩、安山岩等の岩石，ある
いは金属の精練滓，主として高炉スラグ、化学成分調整
のための珪石，ドロマイト，石灰等といった原料を注入
口（図示しない）から炉内に入れた後、黒鉛電極６，６
に通電する。これにより、原料は直接、通電により加熱
されて溶融する。この溶融物７が炉内に貯溜され、操業
を続けていくにしたがって生成される酸化鉄９が炉底４
に貯溜する。この初期操業の間、真耐火壁１１は、犠牲
耐火壁１０にて、溶融物７による化学的侵食作用と熱応
力とから保護される。

【００３４】ここで、犠牲耐火壁１０は普通のアルミナ
の煉瓦１０ａから構成されているから、このような操業
を続けていくにしたがって、犠牲耐火壁１０は溶融物７
による化学的侵食作用と熱応力とを受けて侵食し、次第
に消耗する。これにより、犠牲耐火壁１０は消失してい
く。具体的には、操業状況にもよるが、３〜４週間位で
犠牲耐火壁１０は消失する。この間、犠牲耐火壁１０を
介して真耐火壁１１へ伝わる溶融物７の熱で、真耐火壁
１１の耐火物が最適に焼成されていく。すなわち、最初
（初期操業）は犠牲耐火壁１０の消耗がないので、真耐
火壁１１に伝わる熱は小さく、比較的低温度から焼成が
開始されていく。

【００３５】ここで、真耐火壁１１に伝わる熱は、犠牲
耐火壁１０が侵食により消耗するにしたがって高くなる
から、焼成の温度は、犠牲耐火壁１０が消耗するにした
がって高温となり、最後は高温で一定となる。

【００３６】これにより、アルミナ酸化クロム（不定型
の耐火物）は、長時間をかけて温度を徐々に上昇させて
高温で一定に保持するといった理想的な温度推移にした
がって焼成が行われる。

【００３７】この結果、犠牲耐火壁１０が消失すると、
目地のない一体型の高耐食性の耐火物が形成され、この
目地のない一体型の耐火物で構成される耐火層が、それ
以降、犠牲耐火壁１０に代って、本来の溶融物７と接す
る炉壁３の内面となる。

【００３８】このことは、従来で述べたような炉壁３の
耐火物の目地を原因とした局所的な侵食を防ぐことがで
き、炉壁３の溶融物７と接する耐火物全体の侵食を平均
化することができる。

【００３９】それ故、電気溶融炉の寿命を延ばすことが
できる。しかも、犠牲耐火壁自身を不定型の耐火物を充
填する型枠として用いている上、焼成は電力の投入、原
料の散布など格別な考慮を必要としないで通常の初期操
業と同様の作業を行なえば均一にできるから、容易な作
業で、目地のない一体型の耐火物を形成できるものであ
る。

【００４０】なお、一実施例では真耐火壁を構成する耐
火物にアルミナ酸化クロムの粉を用いたが、これに限ら
ず、他の不定型の耐火物から真耐火壁を構成するように
してもよい。むろん、犠牲耐火物もアルミナ煉瓦に限ら
ず、他のブロック状の耐火物から構成してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１、請求項２
に記載の発明によれば、溶融物と接する炉壁の内面に、
容易に耐食性に優れる、目地のない一体型の耐火層を形
成することができる。これにより、目地の部分を原因と
した局所的な侵食を防いで、耐火物全体の侵食を平均化
することができる。

【００４２】よって、ロックウ−ル用電気溶融炉の寿命
を延ばすことができる。しかも、犠牲耐火壁自身を不定
型の耐火物を充填する型枠として用い、焼成は電力の投
入、原料の散布など格別な考慮を必要としないで通常の
初期操業と同様の作業を行なえばよいから、容易な作業
で、目地のない一体型の耐火物を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のロックウール用電気溶融
炉を示す断面図。

【図２】図１中のＡ部を拡大して示す炉壁の断面図。

【図３】この発明の炉壁の構築方法を説明するための断
面図。

【符号の説明】

１…炉体、２…炉殻、３…炉壁、４…炉底、６…黒鉛電
極、７…溶融物、１０…犠牲耐火壁（第１の耐火層）、
１０ａ…アルミナの煉瓦（犠牲耐火物）、１１…真耐火
壁（第２の耐火層）、１２…断熱耐火層、１３…緩衝断
熱層、１４…アルミナ酸化クロムの粉（不定型の耐火
物）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 5/00 - 5/44 F27D 1/00 - 1/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に臨む最前部に設けられ、犠牲耐火
   物の積上げにより構成された、溶融物による侵食を受け
   るにしたがい消失可能な第１の耐火層と、この耐火層の
   外側に設けられ、不定形の耐火物よりなり、前記犠牲耐
   火物の消失にしたがい溶融物の熱で焼成されて一体型の
   耐火壁が形成可能な第２の耐火層とを具備してなること
   を特徴とするロックウ−ル用電気溶融炉の炉壁。
2. 【請求項２】 犠牲耐火物を積上げて構成される層を炉
   内に臨む最前部に構成し、この外側に不定形の耐火物を
   充填して炉壁を構成した後、操業時を行ない、その操業
   に伴って前記犠牲耐火物を介して前記不定形の耐火物に
   加えられる溶融物の熱で前記不定形の耐火物が焼成さ
   れ、かつ前記犠牲耐火物が溶融物の侵食で消失されるこ
   とにより、溶融物と接する部分に一体型の耐火壁を形成
   することを特徴とするロックウ−ル用電気溶融炉の炉壁
   の構築方法。