JP3620058B2

JP3620058B2 - Thermal storage refractory brick for coke oven thermal storage room

Info

Publication number: JP3620058B2
Application number: JP02441394A
Authority: JP
Inventors: 雄司成田; 友治本多; 和弥上坊
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JPH07172940A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主にコークス炉蓄熱室に使用する蓄熱耐火レンガに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりすでに良く知られているように、コークス炉は、炭化室、燃焼室、蓄熱室に大きく分かれる三つの部分から構成された窯炉である。炭化室は石炭を乾留する部分、燃焼室は炭化室へ熱を供給するために燃料を燃焼させる部分、蓄熱室は燃焼室からの燃焼排ガスあるいは空気の熱交換を行なう部分である。
【０００３】
蓄熱室はさらに二つに分割されており、まず一方の蓄熱室で、燃料ガス、または空気が室内の蓄熱レンガより熱をうける。もう一方の蓄熱室では、その燃焼排ガスより蓄熱レンガが熱を受け蓄熱する。伝熱が進んだ後は、ガス流れを逆向きに入れ換える。これを交互に行うことにより、熱を回収し、有効利用を行っている。
【０００４】
一方、コークス炉は、寿命が２０年とも４０年ともいわれ、長期間運転される。この間、諸々の情勢から生産量が変動して、標準のコークス炉稼働率から離れた稼働率で操業せざるを得ない状況が生じる。
【０００５】
高稼働率の場合は、燃焼排ガスの顕熱が充分蓄熱されず、蓄熱室から排出される排ガス温度が高くなる。一方、低稼働率とすると排ガス温度が低くなり、酸露点温度以下となれば、酸による腐食が問題となる。このため炉温を十分低くすることができず、乾留熱量の増加を引き起こす。
【０００６】
このような理由によりコークス炉は標準稼働率から大きくはずれた稼働率での操業は困難である。そのため従来から高稼働率時にも燃焼排ガスの顕熱を充分回収でき、低稼働率時でも酸露点以下への温度低下やそれに従う腐食の起こらない、稼働率の変化に対して柔軟に対応できる蓄熱室の構造が望まれていた。
【０００７】
特に、従来のコークス炉は２０年を設備寿命として設計されていたが、今後の長寿命を前提として設計する上には、蓄熱室レンガにおいては材質面での見直しも必要となっている。
【０００８】
一般に熱交換器では交換効率を向上させるため、▲１▼伝熱面積の増加、▲２▼材料の比熱の増大、▲３▼高密度材料の使用等種々の方策がとられている。
例えば、特公昭５３−４４１６１号公報では、種々の形状でガス通路（開孔部）をレンガに付与し、レンガ１ｋｇあたり０．０８〜０．１２ｍ^２の伝熱面積を有する熱交換レンガ（以下蓄熱耐火レンガもしくは単に蓄熱レンガ）を提案している。
【０００９】
また、特公昭５７−３４３２２号公報あるいは実開昭５８−１６８５５０号公報ではフィン効果を狙ってガス通路に多数の段状突起を形成した蓄熱レンガを提案している。これらはいずれもガスとレンガとの間の熱伝達係数を上昇させ、熱交換効率向上を図ったものであるが、実用性の点で種々問題がある。
【００１０】
即ち、レンガ嵩体積１ｍ^３あたりの伝熱面積（比表面積）や、レンガ重量１ｋｇあたりの伝熱面積（比表面積比）が高い蓄熱レンガは、ガス通路（例えばスリット）間あるいは、レンガ外面枠間の肉厚が薄くなり、単体レンガとしては脆弱な形態となる。また、強度補填のために外枠を厚肉とすると（例えば特公昭５３−４４１６１号公報では２０ｍｍ厚）、ガス通路間の材料素地がさらに薄くなり、密度が低く、結合組織の脆弱な材料となる。また、フィン付き形態あるいはスリット幅を狭幅にした場合は比表面積を拡張できるとはいえ、直径０．１〜１ｍｍの粒子（骨材）を主要構成要素としてなる耐火物（酸化物）では個々の粒子結合力が弱く、送排風（１〜２ｍ／ｓｅｃ）の風力で欠け落ち易く、圧力損失を増大させ、二次的なトラブルのもととなる。
【００１１】
このように、いずれも実際上は蓄熱耐火レンガとしての実現性がうすい。
一般にこの種のレンガは、上記公報の記載に認められるごとく、押出成形法によって形成される。また、最近では成形密度を高めるため、あるいは形態の仕上げ調整のため、真空成形あるいは二次的な再成形を行って焼成する製造方法も行われている。この方法では、押出状態を良好に維持する目的で配合液分を多くし、あるいは細粒化するなどして潤滑性を付加した材料構成とするため、通常の並型形状もしくはそれに相当する直方体レンガと原料構成が全く異なってしまう。したがって焼成後の化学組成では所要の材質を保持するものの、焼成後は見掛け気孔率が大きく（５〜７％増）原料に比べて密度が低く、粒子間の結合力の弱い材料となる。
【００１２】
一方、蓄熱室内部では、燃焼排ガス成分が各レンガに吸着し、徐々にではあるが、変質を促し、結合組織を弱め、耐火性を下げる。ダストの吸着はレンガ積みの最上段で著しく、耐火度を１００ ℃以上低下させる場合がある。また、硫酸塩の吸着は下段域で著しく、耐圧強度を低下させる。特にこのような化学成分の浸入はレンガ表面に一様に浸透するため、上記レンガのように比表面積比が大きい、換言すれば肉厚の薄いレンガへのダメージは大きい。そのような理由から、単に伝熱面積が大きいだけでなく、低気孔率高密度の材料で、耐食性にすぐれた材料が求められている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄熱レンガは一般に塑性成形（いわゆる押出し成形）より形状化されて焼成してなるが、伝熱面積を増やすため、任意に形状案画しても、実際の生産においては以下の点で実現性がない。
【００１４】
▲１▼通常の成形法と異なり、可塑剤（主に、水、粘土、糊剤）を大量添加するため、気孔率が５〜１０％増大して低強度の材料しか得られない。
▲２▼気孔率増加は嵩比重の低下による蓄熱量の低下をもたらし、また同時に通過するガス浸食の増大につながり、材料劣化を促す。
▲３▼加圧成形法の場合、金型からの引抜き時に熱交換面に相当した側面で摩擦力が生じるため、伝熱面積の増大に比例して摩擦力も増大する。したがって、そのような伝熱面積の大きい形状では引け疵を生じ易い。
【００１５】
かくして、本発明の目的は、上述のような従来技術の欠点がいずれも解消される蓄熱耐火レンガを提供することである。
つまり、伝熱面積、熱容量が共に大きく、高強度で、耐食性に優れ、生産が実用的に行われ得る（引け疵などの少ない）低気孔率で高密度の蓄熱耐火レンガを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、蓄熱性能を高め、同一原料で緻密なレンガでかつ比表面積を増大させたレンガをつくるため、従来の押出し成形によらず、フリクションプレスによる加圧成形法により種々検討を行った。
【００１７】
この結果、中足構造、つまりレンガにスリットに直交する足部を３本以上設けた形状にすることで、比表面積増に伴い増加した摩擦力の反力を受け止めることができ、従来の加圧成形を実施する場合の阻害要因であった離型時の引け疵を防止し、離型が容易となることが判り、材質構成も広く高密度で、レンガ嵩体積１ｍ^３あたりの比表面積が８０〜９５ｍ^２、かつレンガ重量１ｋｇあたりの伝熱面積で表される比表面積比が０．０５０〜０．０７５ｍ^２である形状を備えた耐火レンガを製造できるとの知見を得て本発明を完成した。
【００１８】
ここに、本発明の要旨とするところは、加圧成形法により成形されて成るレンガ下面部に3本以上の足部を備えた蓄熱耐火煉瓦であって、材質がSiO₂-Al₂O₃系でAl₂O₃量が35〜75wt%、またはSiO₂-Al₂O₃-SiC系でSiC量が15〜75wt%であり、レンガ嵩体積1m³あたりの伝熱面積で表される比表面積が80〜95m²、レンガ重量1kgあたりの伝熱面積で表される比表面積比が0.050〜0.075m²、見掛け気孔率が21％未満であることを特徴とするコークス炉蓄熱室用蓄熱耐火レンガである。
【００１９】
本発明は別の面からは、スリット幅を９〜１１ｍｍ、スリット間のラメラ厚を８〜１１ｍｍとするとともに、ラメラに直交する方向に３本以上の足部を設けたことを特徴とし、加圧成形法により成形されて成る蓄熱耐火レンガであって、材質は、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系でＡｌ_２Ｏ_３量が３５〜７５ｗｔ％または、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系でＳｉＣ量が１５〜７５ｗｔ％であるコークス炉蓄熱室用蓄熱耐火レンガである。
【００２０】
さらに本発明は、ガス流路である貫通孔断面が円形であり、レンガ嵩体積１ｍ^３あたりの伝熱面積で表わされる比表面積が８０〜９５ｍ^２、レンガ重量１ｋｇあたりの伝熱面積で表される比表面積比が０．０６０〜０．０６９ｍ^２、見掛け気孔率が２１％未満であり、加圧成形法により成形されて成る蓄熱耐火レンガであって、材質が、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系でＡｌ_２Ｏ_３量が３５〜７５ｗｔ％または、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系でＳｉＣ量が１５〜７５ｗｔ％であるコークス炉蓄熱室用蓄熱耐火レンガである。
ここで、「レンガ嵩体積」とは、スリットを含めたレンガの外郭寸法に基づく見掛けの体積を示し、スリットは貫通孔の一態様である。
【００２１】
【作用】
図１（ａ）は本発明にかかる耐火レンガ１０の平面図であり（以下、Ａ形状という）、図１（ｂ）はその側面図である。
本発明によれば柱部ａの両側には多数のスリットが開口部Ｃ、ラメラ部ｂ、たて方向外枠部ｄ、横方向外枠部ｄ’ およびスリット間ラメラ部ｅを有しながら設けられており、柱部ａの下部の凸部である足部ａ’ は３本以上（Ａ形状では４本）設けられている。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）は比較のために示す従来の耐火レンガ２０の平面図および側面図であり、足部ａ’ は設けているが、両端に２本しか設けていなく、しかも比表面積や比表面積比が低い例を示すものである。以下Ｂ形状と称する。
図３（ａ）、（ｂ）は別の従来の耐火レンガ３０の平面図および側面図であり、この例も足部ａ’ は両端に２本である。以下この場合をＣ形状という。
【００２３】
さらに、図４（ａ）、（ｂ）は、Ａ形状において両端の足部ａ’ のみで中央の足部を有しない比較例の耐火レンガ４０を示すそれぞれ平面図、側面図であり、以下、この場合をＡ’ 形状という。なお、ラメラ部ｂ、スリット開口部ｃ、たて方向外枠部ｄ、横方向外枠部ｄ’ 、スリット間ラメラ部ｅなどの寸法は、基本的には本発明の範囲内としたが、成形の都合上一部範囲外となったものもある。
【００２４】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかる別の耐火れんが５０の平面図および側面図であり、足部を有するＡ形状におけるスリットが円筒型貫通孔ｆとなっている例である。このように、本発明においては、貫通孔は、スリット型、円柱型等が可能で、断面形状には限定されない。
次に、本発明において上述のように伝熱面積等を規定した理由について説明する。
【００２５】
比表面積及び比表面積比について
レンガ嵩体積１ｍ^３あたりの伝熱面積（比表面積）は熱交換速度の確保のため、大きいほうが好ましいが、９５ｍ^２／ｍ^３を越える蓄熱レンガは、単体レンガとしては極めて脆弱な形態となる。一方、比表面積が８０ｍ^２／ｍ^３未満の蓄熱レンガは、充分な熱交換速度が確保できない。
したがって、本発明にあっては、レンガ嵩体積１ｍ^３あたりの伝熱面積（比表面積）は８０〜９５ｍ^２好ましくは８３〜９０ｍ^２である。
【００２６】
このような形状に成形される蓄熱レンガは、材料を考慮にいれ、レンガ重量１ｋｇあたりの伝熱面積で表される比表面積比で示すと、０．０５０〜０．０７５ｍ^２／ｋｇとなる。０．０７５ｍ^２／ｋｇを越える場合とは、成型時に添加水分等を増加して比較的低圧にて成型した場合であって、成型後の型抜きに伴う引け疵のないレンガが得られるが、焼成工程での水分等の蒸発等により、充填密度の低いレンガとなり、結合組織も弱くなる。このようなレンガは嵩比重が１．９以下となり、この嵩比重の低下によって単位体積当たりの熱容量が小さくなるので好ましくない。０．０５０未満では、高密度骨材（ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３）を大量使用することとなるかまたは、比表面積を小さくすることとなり、所要の目的（熱交換速度の確保）を達成できない。したがって、レンガ重量１ｋｇあたりの伝熱面積（比表面積比）は０．０５０〜０．０７５ｍ^２好ましくはＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系で０．０６０〜０．０７５ｍ^２ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系で０．０５０〜０．０７０ｍ^２である。
【００２７】
以上は加圧成形法によって可能となる形状および性能であって、別の面から具体的にいうと、以下に述べるようなスリット型の蓄熱耐火レンガによって実現される特性であると言える。
【００２８】
スリット幅及びラメラ厚みについて
上記の比表面積及び比表面積比について、それを実現するより具体的な形状としてスリット幅及びラメラ厚みの限定理由を示す。
図１に示す本発明の蓄熱レンガは、概略形状が直方体でスリット型貫通孔ｃを有し、比表面積が８０〜９５ｍ^２／ｍ^３である。したがって熱交換ガスの通過する通路の占める割合（開口率）が大きくなり、スリット幅は９ｍｍ以上１１ｍｍ以下が適正な範囲となる。
【００２９】
ラメラ部６の肉厚（隣接するスリット間隔）については８ｍｍ未満では加圧成形においては素地中の骨材粗粒子間での結合力が弱く、骨材欠け落ち等欠損が生じる。１１ｍｍを越える場合、比表面積が８０ｍ^２／ｍ^３を下まわり、充分な熱交換速度の確保ができない。従って、両者を満足するラメラ部の肉厚の範囲としては、８ｍｍ以上１１ｍｍ以下が適正な範囲となる。
【００３０】
円筒型貫通孔の直径、ウエブ厚みおよび枠厚みについて（例示）
図５に示す本発明の蓄熱レンガは、概略形状が直方体で円筒型貫通孔ｆを有し、比表面積比は０．０６０〜０．０６９ｍ^２が適当である。したがって熱交換ガスの通過する通路の占める割合（開口率）が大きくなり、例示すると、円筒型貫通孔ｆの直径は１６．０ｍｍ、ウエブ（貫通孔間の壁Ａ形状のラメラ部に相当）の厚みはレンガの短辺方向（図５の縦方向）で７．２ｍｍ以上、レンガの長辺方向（図５（ａ）の横方向）で８．０ｍｍである。
また、レンガ長辺方向（図５（ａ）の横方向）の左右の端の枠は、１４．５〜１８．５ｍｍが例示できる。
【００３１】
材質について
材質は製造時の経済性を考慮すると、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系が適当であるが、シャモット質と混合した炭化珪素、すなわちＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系または珪石系も製造可能である。
このとき、フリーシリカすなわち、主に残留石英５ｗｔ％未満、好ましくは０．５ｗｔ％以下の原料構成とするのが好ましい。または、石英が熱的に転移したトリジマイト鉱物相を主要骨材とした原料構成でもよい。
【００３２】
ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系材質の場合、Ａｌ_２Ｏ_３量は、３５〜７５ｗｔ％、好ましくは６０〜７３ｗｔ％とする。３５ｗｔ％未満では、組織中に多量のフリーシリカを含むため、レンガ積の低温域では、膨張収縮の繰り返しによりヘアクラックが生じ易くなり、レンガ積が倒壊する恐れがある。７５ｗｔ％を越えるものは比熱は高まるが、一方で、付着ダストにより生成する液相が低粘性で、ガス侵食に弱いレンガとなる。
【００３３】
ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系材質の場合、ここで使用する構成原料のＳｉＣ配合量は、１５〜７５ｗｔ％好ましくは４０〜５０ｗｔ％、酸化物骨材（すなわちシャモット骨材）は２５〜８５ｗｔ％好ましくは５０〜６０ｗｔ％が適当である。ＳｉＣが１５ｗｔ％未満であれば、ＳｉＣ添加効果は発揮できず、７５ｗｔ％超では経済性の面で配材ができない。また、ＳｉＣとの組合せで配合するシャモット骨材中のＡｌ_２Ｏ_３は３５〜７８ｗｔ％が適当である。３５ｗｔ％未満ではフリーシリカの問題を生じ、７８ｗｔ％超すなわちムライト骨材以上の等級の骨材配材は経済性で不利益であり、ダスト吸着を併発する。また、熱衝撃に強いＳｉＣを含むＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系材質は、レンガ積の下部領域（３００℃以下）に配置されるのが好ましい。
【００３４】
珪石系（ＳｉＯ_２質）の場合は、フリーシリカが５ｗｔ％以上では、レンガ積後の昇温時あるいは稼働中における低温域では転移に伴う急膨張や膨張収縮の繰り返しにより、ヘアクラックが生じ易くなり、レンガ積倒壊の恐れがある。したがって、珪石質はレンガ積の上部領域（８００℃以上）に配置される。
【００３５】
ＳｉＯ_２質、ＳｉＣ質とすることはダスト吸着にも効果がある。これは、珪石原料としてのＳｉＯ_２、ＳｉＣ酸化反応後のＳｉＯ_２は、１７１０℃と低融点ながら、操業中の外来成分（アルカリ、アルミナ、チタニア、ライム、マグネシア等）の吸着に対しての粘性低下が小さく、高粘度の液相が維持され、高い荷重軟化特性を示すからである。つまりこれらの材質は、付着ダストによる生成液相の粘性低下を極力抑制するものであり、同時にレンガ内部への浸透を抑制する効果を付与するものである。
【００３６】
成形方法について
本発明にかかる蓄熱耐火レンガは比表面積が大きく、しかも見掛気孔率が低いため、従来の押出成形等では成形が困難であり、加圧成形法によって製作する。その場合、成形圧は、好ましくは２５０〜５５０ｋｇｆ／ｃｍ^２とする。このときの加圧力が２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満では素地の嵩比重が低下し、見掛気孔率が２１％以上となり、結合組織が脆弱となり型抜き時に引け疵を生じ易い。５５０ｋｇｆ／ｃｍ^２を越えると、成形素地に水浮き現象が生じ、焼成工程でのラミネーション（横ひび割れ）の原因となる。
加圧成形方法の具体的例としては、一軸加圧、フリクションプレス、真空プレスいずれも可能である。
【００３７】
足部の構造について
成形後、型抜き工程では、通常レンガ下面部（下型）を押し上げる方向で素地を摺動させるため、レンガ側面やスリット内面で摩擦力を生じる。ラメラの肉厚が従来のように１８ｍｍ以上であれば素地強度で耐え得るが、開口率の大きい下型になると反力により下型がたわみ、ラメラ部に引け疵を生じ易くなり、型離れもしにくい。
【００３８】
このため従来からレンガ両端の下面部にいわゆる足ａ’ を設けているが、本発明のうす肉のラメラに対しては不充分で、レンガ両端部（２本）以外に中央部に１〜２本を増す必要がある。いわば中足構造とする。これと連動して下型の押し上げ金具が足部直下を下支えするため、下面部のたわみが回避でき、引け疵は発生しない。
【００３９】
本発明にかかる加圧成形を行う場合、足部ａ’ の本数は多い程良いが、スリットの配列によって取付け箇所が固定され、また開口率即ち、比表面積の確保を考えると多すぎるのも良くなく、１本もしくは２本の増加、即ち合計３〜４本で充分である。足部は直方体中のスリット配列に対し直交し、柱部ａを形成する。これは上記摩擦力の反力を受けるので、成形素地強度で拮抗するには１２ｍｍ以上の厚みが望ましい。しかし２０ｍｍを越えると開口率即ち、比表面積を大きく減らすこととなり、望ましくない。
【００４０】
見掛気孔率について
本発明にかかる蓄熱耐火レンガは、見掛気孔率が２１％以上の場合、粒子間の結合が悪くなり、強度が低下する、浸食されやすくなる、重量減により熱容量が低下するなどの欠点を生じるので、見掛気孔率は２１％未満とした。
次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に詳述する。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
Ａｌ_２Ｏ_３量３５ｗｔ％、ＳｉＯ_２量６０ｗｔ％の粘土質蓄熱レンガを製作した。図１に示すＡ形状は、図２に示す従来のＢ形状をうす肉化した図４のＡ’ 形状の中央部に足部ａ’ を設けたものである。外殻寸法は２６５×１６５ ×１５０（ｍｍ）であるが、開口率を大きくした結果、Ｂ形状の比表面積４３ｍ^２／ｍ^３に対し、Ａ’ 形状は８５ｍ^２／ｍ^３となった。原料配合構成は、ロウ石粉とシャモット粉とを主材とし、３〜４ｗｔ％のフリントクレイを粘結剤として用い、粗粒（２．１〜１．０ｍｍ）、中粒（１．０〜０．０９ｍｍ）、細粒（＜０．０９ｍｍ）を１：３：２の比率で混練し、所要水分４〜５ｗｔ％を添加し、一軸加圧で成形した（成形圧４５０ｋｇ／ｃｍ^２）。
試作結果を表１にまとめて示す。
【００４２】
この結果、Ａ形状のみが極めて高嵩比重、低気孔率かつ高比表面積の成形体として得られた。
なお、Ａ’ 形状は単体レンガ下部での充填性が不充分だったので水分を１ｗｔ％増量し、かつ成形圧を３００ｋｇ／ｃｍ^２に下げて、全体のバランスをとり、離型し易くした。Ｃ形状は市販品で、抽出検査（６個／１００個）した平均値である。
【００４３】
（実施例２）
ボールミルで粉砕したムライトとコランダムを主材としてＡｌ_２Ｏ_３量７５ｗｔ％のハイアルミナ質蓄熱レンガを製作した。原料配合構成は粗粒（１．５〜０．８ｍｍ）、中粒（０．８〜０．０８ｍｍ）、細粒（＜０．０８ｍｍ）を１：２：２の比率としたもので、別にフリントクレイ３ｗｔ％、水分４ｗｔ％を添加したもので、３５０トンのフリクションプレスにて成形した。
【００４４】
なお成形圧条件は、事前に以下の手順で取決めた。すなわち添加水分を含む上記原料の混練物（坏土）を用い２５０ｋｇ／ｃｍ^２、４５０ｋｇ／ｃｍ^２、６５０ｋｇ／ｃｍ^２の一軸加圧（直径１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ）成形後の嵩比重に相当する打ち込み回数を３段階求め、それに応じて成形し、素地の成形仕上がり状況と焼成後の仕上がり状態とを比較した。
【００４５】
試作の結果を表２に示す。
結果から明らかな様に、３本以上の足部を設けたＡ形状では広い成形圧範囲で亀裂のない製品が得られるが、Ａ’ 形状ではラメラ厚を大きくとったものの、離型性の悪化のため充填不良域でラミネーションが助長され、大小様々な亀裂が生じ易いことが判明した。
【００４６】
（実施例３）
Ａｌ_２Ｏ_３量３５ｗｔ％、ＳｉＯ_２量２０ｗｔ％、ＳｉＣ量４５ｗｔ％のＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ −ＳｉＣ系蓄熱レンガを製作した。外殻寸法は２５５×１６０ ×１５０（ｍｍ）であるが、開口率を大きくした結果、比表面積４１ｍ^２／ｍ^３が８４ｍ^２／ｍ^３となった。材質面では原料配合構成のうち、従来の粘度質レンガの低級シャモット部分をＳｉＣ中粒骨材を入れ替えた構成をとる。すなわち、ロウ石粉を除外してシリマナイト粉、ＳｉＣ粉を主材とし、３〜４ｗｔ％のフリントクレイを粘結材として用い、粗粒（２．１〜１．０ｍｍ）、中粒（１．０〜０．０９ｍｍ）、細粒（＜０．０９ｍｍ）を１：３：２の重量比率で混練し、所要水分３．５〜４．５ｗｔ％を添加して一軸加圧法で成形した（成形圧４２５ｋｇ／ｃｍ^２）。なおこの時ＳｉＣは中粒域の大半と一部の粗粒域に配合した。
試作結果を表３に示す。
【００４７】
この結果、Ａ形状のみが極めて高嵩比重、低気孔率かつ高比表面積の成形体として得られた。
なお、Ａ’ 形状は単体レンガの下部での充填性が不充分だったので水分を１ｗｔ％増量し、かつ成形圧を３２５ｋｇ／ｃｍ^２に下げて、全体のバランスをとり、離型し易くした。Ｃ形状は市販品で、抽出検査（６個／１００個）した平均値である。
【００４８】
（実施例４）
材質を変えた参考例として、ボールミルで粉砕した使用後の珪石レンガ（トリジマイト鉱物組成８５ｗｔ％以上）を主材として珪石質レンガを製作した。原料配合構成は粗粒（２．０〜０．８ｍｍ）、中粒（０．７５〜０．０８ｍｍ）、細粒（＜０．１ｍｍ）を１：３：２の比率としたもので、別に石灰乳３ｗｔ％、溶融シリカ微粉５ｗｔ％、水分４ｗｔ％を添加したもので、５００トンのフリクションプレスにて成形した。
なお成形圧条件は、実施例２と同様にして取決めた。
試作の結果を表４に示す。
【００４９】
結果から明らかなように、３本以上の足部を設けた構造を有するＡ形状では広い成形圧範囲で亀裂のない製品が得られる。Ａ’ 形状ではラメラ厚を大きくとったものの、離型性の悪化が充填不良域でラミネーションを助長し、大小様々な亀裂が生じ易いことが判明した。なお、従来原料構成（軟珪石、白珪石）を用いた製作を試みたが、トリジマイト相が少なく（５０ｗｔ％未満）、残留石英（３〜５ｗｔ％）が認められる状態を呈するため、焼成後に随所にヘアクラックが認められた。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【００５２】
【表３】

【００５３】
【表４】

【００５４】
【発明の効果】
本発明により、生産が実用的に行われ、強度が改善され長寿命であり、さらに優れた熱交換特性を発揮できるコークス炉蓄熱室用の蓄熱耐火レンガを提供することができる。
【００５５】
具体的には、本発明の蓄熱耐火レンガは、従来の蓄熱レンガに比べて、伝熱面積が増加し、熱容量も増加し、さらにガス成分による侵食に耐え、熱伝達のヒートサイクルにも耐え、しかも、亀裂など生じずに生産できる蓄熱耐火レンガである。
本発明の蓄熱耐火レンガを用いて蓄熱室を形成すると、コークス炉の操業効率が大幅に改善され、長期に安定したコークス炉操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は４本の足部を設けた本発明例（Ａ形状）の平面図、図１（ｂ）は本発明例（Ａ形状）の側面図である。
【図２】図２（ａ）は従来例（Ｂ形状）の平面図、図２（ｂ）は従来例（Ｂ形状）の側面図である。
【図３】図３（ａ）は従来例（Ｃ形状）の平面図、図３（ｂ）は従来例（Ｃ形状）の側面図である。
【図４】図４（ａ）は２本の足部を設けた（中足構造を有しない）比較例（Ａ’形状）の平面図、図４（ｂ）は比較例（Ａ’形状）の側面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明例の平面図、図５（ｂ）は本発明例の側面図であり、貫通孔が円筒形となっている例である。
【符号の説明】
ａ：柱部ａ’：足部
ｂ：ラメラ部ｃ：スリット開口部
ｄ：外枠部（タテ方向）ｄ’：外枠部（ヨコ方向）
ｅ：スリット間ラメラ部（有効柱部厚さ）ｆ：円筒型貫通孔
１０：本発明の耐火レンガ２０：従来の耐火レンガ
３０：従来の耐火レンガ４０：比較例の耐火レンガ
５０：本発明の耐火レンガ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a heat storage refractory brick mainly used for a coke oven heat storage chamber.
[0002]
[Prior art]
As is well known from the past, a coke oven is a kiln composed of three parts that are largely divided into a carbonization chamber, a combustion chamber, and a heat storage chamber. The carbonization chamber is a portion for carbonizing coal, the combustion chamber is a portion for burning fuel to supply heat to the carbonization chamber, and the heat storage chamber is a portion for exchanging heat of combustion exhaust gas or air from the combustion chamber.
[0003]
The heat storage chamber is further divided into two. First, in one heat storage chamber, fuel gas or air receives heat from the heat storage bricks in the room. In the other heat storage chamber, the heat storage brick receives heat from the combustion exhaust gas and stores heat. After the heat transfer has progressed, the gas flow is reversed. By performing this alternately, the heat is recovered and used effectively.
[0004]
On the other hand, the coke oven is said to have a lifetime of 20 years or 40 years and is operated for a long time. During this time, the production volume fluctuates due to various circumstances, and a situation arises in which it is necessary to operate at an operating rate that is far from the standard coke oven operating rate.
[0005]
When the operation rate is high, the sensible heat of the combustion exhaust gas is not sufficiently stored, and the exhaust gas temperature discharged from the heat storage chamber becomes high. On the other hand, if the operating rate is low, the exhaust gas temperature is low, and if it is lower than the acid dew point temperature, corrosion due to acid becomes a problem. For this reason, furnace temperature cannot be made low enough, and the increase in dry distillation heat quantity is caused.
[0006]
For these reasons, coke ovens are difficult to operate at operating rates that deviate significantly from standard operating rates. As a result, the sensible heat of combustion exhaust gas can be sufficiently recovered even at high operating rates, and heat storage that can respond flexibly to changes in operating rates without causing a temperature drop below the acid dew point and corrosion following it even at low operating rates. The room structure was desired.
[0007]
In particular, the conventional coke oven has been designed with an equipment life of 20 years. However, in designing the heat storage bricks, it is also necessary to review the material for the heat storage bricks.
[0008]
In general, in order to improve the exchange efficiency in heat exchangers, various measures such as (1) increase in heat transfer area, (2) increase in specific heat of materials, and (3) use of high density materials are taken.
For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 53-44161, gas passages (opening portions) are given to bricks in various shapes, and 0.08 to 0.12 m per 1 kg of bricks.²Heat transfer bricks (hereinafter referred to as heat storage refractory bricks or simply heat storage bricks).
[0009]
Japanese Patent Publication No. 57-34322 or Japanese Utility Model Publication No. 58-168550 proposes a heat storage brick in which a large number of stepped protrusions are formed in the gas passage aiming at the fin effect. These all increase the heat transfer coefficient between the gas and the brick and improve the heat exchange efficiency, but have various problems in terms of practicality.
[0010]
That is, brick bulk volume 1m³Heat storage bricks with a high heat transfer area (specific surface area) and a high heat transfer area (specific surface area ratio) per 1 kg of brick weight, the wall thickness between the gas passages (for example, slits) or between the brick outer frame is thin, It becomes a fragile form as a single brick. Further, if the outer frame is made thick to compensate for the strength (for example, in Japanese Examined Patent Publication No. 53-44161, it is 20 mm thick), the material base between the gas passages becomes thinner, the density is low, and the connective tissue is fragile. Become. Although the specific surface area can be expanded when the finned form or the slit width is made narrow, the refractories (oxides) mainly composed of particles (aggregates) with a diameter of 0.1 to 1 mm are individually used. The particle binding force is weak, and is easily broken off by the wind force of sending and exhausting air (1-2 m / sec), increasing the pressure loss and causing secondary troubles.
[0011]
As described above, in reality, the feasibility as a heat storage refractory brick is low.
In general, this type of brick is formed by an extrusion method as recognized in the above publication. In addition, recently, a manufacturing method in which baking is performed by vacuum forming or secondary re-molding is performed in order to increase the forming density or to adjust the finishing of the form. In this method, in order to maintain a good extrusion state, the composition composition is increased to increase the amount of the compounded liquid, or the material structure to which lubricity is added by, for example, fine granulation is used. And the raw material composition will be completely different. Therefore, although the required material is maintained in the chemical composition after firing, the apparent porosity is large (increased by 5 to 7%) after firing, resulting in a material having a lower density than the raw material and a weak bonding force between particles.
[0012]
On the other hand, in the heat storage chamber, combustion exhaust gas components are adsorbed on each brick, and gradually, but promote deterioration, weaken the connective tissue, and lower the fire resistance. Adsorption of dust is significant at the top of the brickwork and may reduce the fire resistance by 100 ° C or more. Further, the adsorption of sulfate is remarkable in the lower region, and the pressure strength is reduced. In particular, such infiltration of chemical components uniformly penetrates the brick surface, so that the specific surface area ratio is large as in the case of the brick, in other words, damage to the thin brick is large. For these reasons, there is a demand for a material that not only has a large heat transfer area but also has a low porosity and a high density and is excellent in corrosion resistance.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional heat storage bricks are generally formed by plastic molding (so-called extrusion molding) and fired, but in order to increase the heat transfer area, even if the shape is arbitrarily designed, it is realized in the following points in actual production There is no sex.
[0014]
{Circle around (1)} Unlike ordinary molding methods, a large amount of plasticizer (mainly water, clay, paste) is added, so that the porosity increases by 5 to 10% and only a low-strength material can be obtained.
(2) An increase in porosity leads to a decrease in heat storage due to a decrease in bulk specific gravity, and at the same time leads to an increase in gas erosion that passes through, thereby promoting material deterioration.
(3) In the case of the pressure molding method, a frictional force is generated on the side corresponding to the heat exchange surface during drawing from the mold, so that the frictional force increases in proportion to the increase in the heat transfer area. Therefore, such a shape having a large heat transfer area tends to cause shrinkage.
[0015]
Thus, an object of the present invention is to provide a heat storage refractory brick that eliminates all of the disadvantages of the prior art as described above.
In other words, it is to provide a heat storage refractory brick having a high heat transfer area and a large heat capacity, high strength, excellent corrosion resistance, and low porosity and high density that can be produced practically (with little shrinkage). .
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to improve the heat storage performance and to make bricks with the same raw material, which are dense bricks and increased in specific surface area, the present inventors have conducted various investigations by pressure forming methods using a friction press, not by conventional extrusion molding. It was.
[0017]
As a result, it is possible to receive the reaction force of the frictional force that has increased with the increase in specific surface area by making the middle foot structure, that is, the shape with three or more feet perpendicular to the slits in the brick, and the conventional pressurization It has been found that it is easy to release molds by preventing shrinkage at the time of mold release, which was an obstructive factor when molding, and the material structure is wide and dense, and the brick volume is 1 m.³Specific surface area of 80-95m²And the specific surface area ratio represented by the heat transfer area per 1 kg of brick weight is 0.050 to 0.075 m.²The present invention was completed by obtaining knowledge that a refractory brick having a shape as described above can be produced.
[0018]
Here, the gist of the present invention is a heat storage refractory brick having three or more legs on a brick lower surface formed by a pressure molding method, and the material is SiO.₂-Al₂O_ThreeAl in the system₂O_ThreeAmount 35-75wt%, or SiO₂-Al₂O_Three-SiC type with SiC content of 15-75wt% and brick volume of 1m^ThreeSpecific surface area expressed by heat transfer area per area is 80-95m²The specific surface area ratio expressed by heat transfer area per 1 kg of brick weight is 0.050-0.075m²The heat storage refractory brick for a coke oven heat storage chamber is characterized by an apparent porosity of less than 21%.
[0019]
From another aspect, the present invention is characterized in that the slit width is 9 to 11 mm, the lamella thickness between the slits is 8 to 11 mm, and three or more feet are provided in a direction perpendicular to the lamella. It is a heat storage refractory brick formed by pressure forming method, and the material is SiO₂-Al₂O₃  Al in the system₂O₃  Amount of 35 to 75 wt% or SiO₂-Al₂O₃  It is a heat storage refractory brick for a coke oven heat storage chamber having a SiC-based SiC content of 15 to 75 wt%.
[0020]
Furthermore, in the present invention, the cross section of the through-hole that is a gas flow path is circular, and the brick volume is 1 m.³The specific surface area expressed by the heat transfer area is 80-95m²The specific surface area ratio represented by the heat transfer area per 1 kg of brick weight is 0.060 to 0.069 m.², A heat storage refractory brick having an apparent porosity of less than 21% and formed by pressure molding, wherein the material is SiO₂-Al₂O₃  Al in the system₂O₃  Amount of 35 to 75 wt% or SiO₂-Al₂O₃  It is a heat storage refractory brick for a coke oven heat storage chamber having a SiC-based SiC content of 15 to 75 wt%.
Here, the “brick bulk volume” indicates an apparent volume based on the outer dimensions of the brick including the slit, and the slit is an aspect of the through hole.
[0021]
[Action]
Fig.1 (a) is a top view of the refractory brick 10 concerning this invention (henceforth A shape), FIG.1 (b) is the side view.
According to the present invention, a large number of slits are provided on both sides of the column part a while having the opening C, the lamella part b, the vertical outer frame part d, the lateral outer frame part d ′, and the interlamellar part e between the slits. 3 or more (four in the A shape) are provided as the foot part a ′ which is the convex part of the lower part of the column part a.
[0022]
2 (a) and 2 (b) are a plan view and a side view of a conventional refractory brick 20 shown for comparison, and a foot part a 'is provided, but only two are provided at both ends, and An example in which the surface area and the specific surface area ratio are low is shown. Hereinafter referred to as the B shape.
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a side view of another conventional refractory brick 30, and this example also has two foot portions a 'at both ends. Hereinafter, this case is referred to as a C shape.
[0023]
Further, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are respectively a plan view and a side view showing a refractory brick 40 of a comparative example which has only a foot part a ′ at both ends in the A shape and does not have a central foot part. This case is called A 'shape. The dimensions of the lamella portion b, the slit opening c, the vertical outer frame portion d, the lateral outer frame portion d ′, the interlamellar lamella portion e, etc. are basically within the scope of the present invention. Some are out of range due to molding.
[0024]
FIGS. 5A and 5B are a plan view and a side view of another refractory brick 50 according to the present invention, which is an example in which a slit in the A shape having a foot is a cylindrical through hole f. . Thus, in the present invention, the through hole can be a slit type, a cylindrical type or the like, and is not limited to a cross-sectional shape.
Next, the reason why the heat transfer area and the like are defined as described above in the present invention will be described.
[0025]
About specific surface area and specific surface area ratio
Brick volume 1m³The heat transfer area (specific surface area) per area is preferably larger to ensure the heat exchange rate, but it is 95 m.²/ M³Thermal storage bricks that exceed 1 are extremely vulnerable as single bricks. On the other hand, the specific surface area is 80m²/ M³Less heat storage bricks cannot ensure a sufficient heat exchange rate.
Therefore, in the present invention, the brick bulk volume is 1 m.³Heat transfer area (specific surface area) is 80-95m²Preferably 83-90m²It is.
[0026]
The heat storage brick formed into such a shape takes the material into consideration, and the specific surface area ratio represented by the heat transfer area per 1 kg of brick weight is 0.050 to 0.075 m.²/ Kg. 0.075 m²The case where the amount exceeds / kg is a case where molding is performed at a relatively low pressure by increasing the amount of water added at the time of molding, and a brick free from shrinkage caused by mold release after molding is obtained. Due to evaporation of moisture and the like, bricks with low packing density are formed, and the connective tissue is weakened. Such a brick has a bulk specific gravity of 1.9 or less, and the heat capacity per unit volume is reduced by the reduction of the bulk specific gravity, which is not preferable. If it is less than 0.050, high-density aggregate (MgO 2, Al₂O₃  ) Will be used in large quantities, or the specific surface area will be reduced, and the required purpose (securing heat exchange rate) will not be achieved. Therefore, the heat transfer area (specific surface area ratio) per 1 kg of brick weight is 0.050 to 0.075 m.²Preferably SiO₂-Al₂O₃  0.060 to 0.075 m in the system²SiO₂-Al₂O₃  -0.05 to 0.070 m for SiC²It is.
[0027]
The above is the shape and performance that can be achieved by the pressure molding method. Specifically, from another aspect, it can be said that the characteristics are realized by the slit-type heat storage refractory brick as described below.
[0028]
About slit width and lamella thickness
About said specific surface area and specific surface area ratio, the reason for limitation of slit width and lamella thickness is shown as a more concrete shape which implement | achieves it.
The heat storage brick of the present invention shown in FIG. 1 has a rectangular parallelepiped shape and a slit-type through hole c, and a specific surface area of 80 to 95 m.²/ M³It is. Therefore, the ratio (opening ratio) occupied by the passage through which the heat exchange gas passes increases, and the slit width is in the proper range of 9 mm or more and 11 mm or less.
[0029]
When the thickness of the lamella portion 6 (interval between adjacent slits) is less than 8 mm, the bonding force between aggregate coarse particles in the substrate is weak in compression molding, and defects such as aggregate dropout occur. If it exceeds 11mm, the specific surface area is 80m²/ M³The heat exchange rate cannot be ensured. Therefore, as a range of the thickness of the lamella portion that satisfies both, an appropriate range is 8 mm or more and 11 mm or less.
[0030]
About the diameter, web thickness, and frame thickness of cylindrical through holes ( Exemplification )
The thermal storage brick of the present invention shown in FIG. 5 has a rectangular parallelepiped shape and a cylindrical through hole f, and a specific surface area ratio of 0.060 to 0.069 m.²Is appropriate. Therefore, the ratio (opening ratio) occupied by the passage through which the heat exchange gas passes increases. For example, the diameter of the cylindrical through hole f is 16.0 mm, and the web (corresponding to the lamellar portion of the wall A shape between the through holes) The thickness is 7.2 mm or more in the short side direction of the brick (vertical direction in FIG. 5), and 8.0 mm in the long side direction of the brick (lateral direction in FIG. 5A).
Further, the left and right end frames in the brick long side direction (lateral direction in FIG. 5A) can be exemplified by 14.5 to 18.5 mm.
[0031]
About material
Considering the economics at the time of manufacture, the material is SiO₂-Al₂O₃  The system is suitable, but silicon carbide mixed with chamotte, ie SiO₂-Al₂O₃  -SiC or silica can also be produced.
At this time, it is preferable to make the raw material composition of free silica, that is, mainly less than 5 wt% of residual quartz, preferably 0.5 wt% or less. Or the raw material structure which made the main aggregate the tridymite mineral phase which quartz thermally changed may be sufficient.
[0032]
SiO₂-Al₂O₃  In the case of system materials, Al₂O₃  The amount is 35 to 75 wt%, preferably 60 to 73 wt%. If it is less than 35 wt%, a large amount of free silica is contained in the structure. Therefore, in the low temperature region of the brick product, hair cracks are likely to occur due to repeated expansion and contraction, and the brick product may collapse. When the content exceeds 75 wt%, the specific heat is increased, but on the other hand, the liquid phase generated by the adhering dust has a low viscosity and becomes a brick vulnerable to gas erosion.
[0033]
SiO₂-Al₂O₃  -In the case of a SiC-based material, the amount of SiC used as the constituent material used here is 15 to 75 wt%, preferably 40 to 50 wt%, and the oxide aggregate (that is, chamotte aggregate) is 25 to 85 wt%, preferably 50 to 60 wt%. % Is appropriate. If SiC is less than 15 wt%, the effect of adding SiC cannot be exhibited, and if it exceeds 75 wt%, it is impossible to distribute materials in terms of economy. In addition, Al in chamotte aggregate blended in combination with SiC₂O₃  Is suitably 35 to 78 wt%. If it is less than 35 wt%, a problem of free silica is caused, and an aggregate distribution of more than 78 wt%, that is, a grade of mullite aggregate or more, is economically disadvantageous and is accompanied by dust adsorption. In addition, SiO containing SiC that is resistant to thermal shock₂-Al₂O₃  The -SiC material is preferably arranged in the lower area (300 ° C. or lower) of the brick area.
[0034]
Silica-based (SiO₂When the free silica content is 5 wt% or more, hair cracking is likely to occur due to repeated rapid expansion and expansion / contraction due to transition in the low temperature range after brick building or during operation. There is a fear. Therefore, the siliceous material is placed in the upper area (800 ° C. or higher) of the brickwork.
[0035]
SiO₂Quality and SiC are effective for dust adsorption. This is SiO as a silica raw material₂, SiO after SiC oxidation reaction₂Has a low melting point of 1710 ° C, low viscosity drop due to adsorption of foreign components during operation (alkali, alumina, titania, lime, magnesia, etc.), maintains a highly viscous liquid phase, and has high load softening properties It is because it shows. That is, these materials suppress the decrease in the viscosity of the generated liquid phase due to the adhering dust as much as possible, and at the same time give the effect of suppressing the penetration into the brick interior.
[0036]
About molding method
Since the heat storage refractory brick according to the present invention has a large specific surface area and a low apparent porosity, it is difficult to mold by conventional extrusion molding or the like, and is manufactured by a pressure molding method. In that case, the molding pressure is preferably 250 to 550 kgf / cm.²  And The applied pressure at this time is 250 kgf / cm²  If it is less than 1, the bulk specific gravity of the substrate is reduced, the apparent porosity is 21% or more, the connective tissue becomes brittle, and it is easy to cause shrinkage at the time of die cutting. 550 kgf / cm²  If it exceeds, water floating phenomenon occurs in the molding substrate, causing lamination (lateral cracks) in the firing process.
As a specific example of the pressure forming method, any of uniaxial pressing, friction pressing, and vacuum pressing is possible.
[0037]
About the foot structure
After molding, in the die-cutting process, the base material is usually slid in the direction that pushes up the lower surface of the brick (lower mold), so that frictional force is generated on the brick side surface or slit inner surface. If the thickness of the lamella is 18 mm or more as in the conventional case, it can withstand the substrate strength. However, if the lower mold has a large aperture ratio, the lower mold will bend due to the reaction force, and the lamella will tend to bend and become detached. Hateful.
[0038]
For this reason, a so-called foot a ′ is conventionally provided on the lower surface of both ends of the brick, but this is insufficient for the thin meat lamellar of the present invention, and 1-2 in the central portion other than the two ends of the brick (two). It is necessary to increase the number of books. In other words, it is a midfoot structure. In conjunction with this, the lower mold push-up bracket supports the bottom of the foot, so that deflection of the lower surface can be avoided and no shrinkage occurs.
[0039]
When pressure molding according to the present invention is performed, the larger the number of feet a ′, the better. However, the mounting location is fixed by the arrangement of the slits, and it is also good that the opening ratio, that is, the specific surface area is secured. Rather, an increase of 1 or 2 is sufficient, ie 3 to 4 in total. The foot part is orthogonal to the slit arrangement in the rectangular parallelepiped and forms a column part a. Since this receives a reaction force of the frictional force, a thickness of 12 mm or more is desirable to antagonize the molding base strength. However, if it exceeds 20 mm, the aperture ratio, that is, the specific surface area is greatly reduced, which is not desirable.
[0040]
Apparent porosity
When the apparent porosity is 21% or more, the heat storage refractory brick according to the present invention has disadvantages such as poor bonding between particles, reduced strength, easily eroded, and reduced heat capacity due to weight loss. Therefore, the apparent porosity is less than 21%.
Next, the effects of the present invention will be described in more detail by way of examples.
[0041]
【Example】
Example 1
Al₂O₃Amount 35wt%, SiO₂A clay heat storage brick of 60 wt% was produced. The A shape shown in FIG. 1 is obtained by providing a foot a 'at the center of the A' shape shown in FIG. 4 which is thinner than the conventional B shape shown in FIG. The outer shell size is 265 x 165 x 150 (mm). As a result of increasing the aperture ratio, the B-shaped specific surface area is 43 m.²/ M³  On the other hand, A 'shape is 85m²/ M³  It became. The composition of raw materials is mainly composed of wax stone powder and chamotte powder, 3 to 4 wt% flint clay as a binder, coarse grains (2.1 to 1.0 mm), medium grains (1.0 to 0.09 mm) and fine granules (<0.09 mm) at a ratio of 1: 3: 2, added with a required water content of 4 to 5 wt%, and molded by uniaxial pressing (molding pressure 450 kg / cm²  ).
The prototype results are summarized in Table 1.
[0042]
As a result, only the A shape was obtained as a molded body having an extremely high bulk specific gravity, a low porosity, and a high specific surface area.
Note that the A 'shape was insufficient in filling at the bottom of the single brick, so the moisture was increased by 1 wt% and the molding pressure was 300 kg / cm.²To make it easier to release. The C shape is a commercial product and is an average value obtained by extraction inspection (6 pieces / 100 pieces).
[0043]
(Example 2)
Al based on mullite and corundum pulverized by ball mill₂O₃  A high-alumina heat storage brick with an amount of 75 wt% was produced. The raw material composition is coarse (1.5 to 0.8 mm), medium (0.8 to 0.08 mm) and fine (<0.08 mm) in a ratio of 1: 2: 2, Flint clay 3 wt% and moisture 4 wt% were added and molded with a 350-ton friction press.
[0044]
The molding pressure conditions were determined in advance by the following procedure. That is, 250 kg / cm using the above kneaded material (kneaded material) containing added moisture.²450 kg / cm²650 kg / cm²The number of times of implantation corresponding to the bulk specific gravity after molding was determined in three stages, and molding was carried out accordingly, and the finished state of the green body was compared with the finished state after firing.
[0045]
Table 2 shows the results of the trial production.
As is clear from the results, the A shape with three or more legs provides a product that does not crack in a wide molding pressure range, but the A 'shape has a large lamella thickness, but the release property is deteriorated. Therefore, it was found that lamination was promoted in the poorly filled region, and various cracks were easily generated.
[0046]
(Example 3)
Al₂O₃Amount 35wt%, SiO₂SiO with 20wt% of SiC and 45wt% of SiC₂-Al₂O₃  -Manufactured SiC heat storage bricks. The outer shell size is 255 × 160 × 150 (mm). As a result of increasing the aperture ratio, the specific surface area is 41 m.²/ M³Is 84m²/ M³It became. In terms of material, among the raw material composition, the lower chamotte part of the conventional viscous brick is replaced with SiC medium grain aggregate. That is, excluding wax stone powder, sillimanite powder and SiC powder are used as the main material, and 3 to 4 wt% flint clay is used as the caking additive, coarse particles (2.1 to 1.0 mm), medium particles (1.0 ~ 0.09 mm) and fine granules (<0.09 mm) were kneaded at a weight ratio of 1: 3: 2, added with a required water content of 3.5 to 4.5 wt% and molded by a uniaxial pressing method ( Molding pressure 425kg / cm²) At this time, SiC was blended in most of the medium grain area and some of the coarse grain area.
The prototype results are shown in Table 3.
[0047]
As a result, only the A shape was obtained as a molded body having an extremely high bulk specific gravity, a low porosity, and a high specific surface area.
In addition, the A 'shape was insufficient in filling at the bottom of the single brick, so the moisture was increased by 1 wt% and the molding pressure was 325 kg / cm.²To make it easier to release. The C shape is a commercial product, and is an average value obtained by extraction inspection (6 pieces / 100 pieces).
[0048]
Example 4
As a reference example in which the material was changed, a siliceous brick was produced using a used silica brick (tridymite mineral composition of 85 wt% or more) pulverized by a ball mill as a main material. The raw material composition is coarse particles (2.0 to 0.8 mm), medium particles (0.75 to 0.08 mm), fine particles (<0.1 mm) in a ratio of 1: 3: 2, Separately, 3% by weight of lime milk, 5% by weight of fused silica fine powder, and 4% by weight of water were added, and molded with a 500-ton friction press.
The molding pressure conditions were determined in the same manner as in Example 2.
Table 4 shows the result of the trial production.
[0049]
As is apparent from the results, the A shape having a structure in which three or more feet are provided provides a product free of cracks in a wide molding pressure range. Although the lamella thickness was large in the A ′ shape, it was found that the deterioration of the releasability promotes the lamination in the poorly filled region, and various large and small cracks are likely to occur. In addition, the production using the conventional raw material composition (soft silica, white silica) was tried, but since there was little tridymite phase (less than 50 wt%) and residual quartz (3-5 wt%) was observed, it was found everywhere after firing. Hair cracks were observed.
[0050]
[Table 1]

[0051]
[Table 2]

[0052]
[Table 3]

[0053]
[Table 4]

[0054]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a heat storage refractory brick for a coke oven heat storage chamber that is practically produced, has improved strength, has a long life, and exhibits excellent heat exchange characteristics.
[0055]
Specifically, the heat storage refractory brick of the present invention has an increased heat transfer area, increased heat capacity, and more resistant to erosion due to gas components than the conventional heat storage brick, withstand heat transfer heat cycle, Moreover, it is a heat storage refractory brick that can be produced without cracks.
When the heat storage chamber is formed using the heat storage refractory brick of the present invention, the operation efficiency of the coke oven is greatly improved, and stable coke oven operation is possible for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a plan view of an example of the present invention (A shape) provided with four legs, and FIG. 1 (b) is a side view of the example of the present invention (A shape).
FIG. 2 (a) is a plan view of a conventional example (B shape), and FIG. 2 (b) is a side view of the conventional example (B shape).
FIG. 3 (a) is a plan view of a conventional example (C shape), and FIG. 3 (b) is a side view of the conventional example (C shape).
FIG. 4 (a) is a plan view of a comparative example (A ′ shape) provided with two feet (without a midfoot structure), and FIG. 4 (b) is a comparative example (A ′ shape). FIG.
FIG. 5 (a) is a plan view of an example of the present invention, FIG. 5 (b) is a side view of the example of the present invention, and an example in which a through hole is cylindrical.
[Explanation of symbols]
a: pillar part a ': foot part
b: Lamella part c: Slit opening
d: Outer frame part (vertical direction) d ': Outer frame part (horizontal direction)
e: Lamellar portion between slits (effective column thickness) f: Cylindrical through hole
10: Refractory brick of the present invention 20: Conventional refractory brick
30: Conventional refractory brick 40: Refractory brick of comparative example
50: Refractory brick of the present invention

Claims

It is a heat storage refractory brick with three or more legs on the bottom of the brick formed by pressure molding method, the material is SiO ₂ -Al ₂ O ₃ system and the amount of Al ₂ O ₃ is 35 to 75 wt% Or the SiO ₂ -Al ₂ O ₃ -SiC system, the SiC amount is 15 to 75 wt%, the specific surface area expressed by the heat transfer area per 1 m ^{3 of} brick bulk volume is 80 to 95 m ² , per 1 kg of brick weight A heat storage refractory brick for a coke oven heat storage chamber, characterized by a specific surface area ratio represented by a heat transfer area of 0.050 to 0.075 m ² and an apparent porosity of less than 21%.

The heat storage according to claim 1, wherein the slit width is 9 to 11 mm, the lamella thickness between the slits is 8 to 11 mm, and three or more feet are provided in the direction perpendicular to the lamella at the bottom of the brick. Refractory brick.

The cross section of the through hole, which is the gas flow path, is circular, and the specific surface area ratio expressed by the heat transfer area per 1 kg of brick weight is 0.060 to 0.069 m ² The heat storage refractory brick according to claim 1, wherein: