JPH01167585A - 高温電気炉断熱材のノズル孔表面保護法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温電気炉断熱材のノズル部表面保護法、更
に詳しくは、高温電気炉断熱材のノズル孔に薄肉炭素質
円筒を嵌合させることを特徴とする高温電気炉断熱材の
ノズル部表面保護法に関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする問題点）焼結炉
、焼入炉、ろう付炉、炭化炉、熱処理炉、蒸着炉、結晶
成長炉、）−１１Ｐ炉等の高温電気炉（使用条件は一般
に１０００〜３０００℃）においては、炉心部は装入材
料、ルツボ、発熱体等を囲繞する断熱材からなることは
既に知られている。また、このような断熱材には、ガス
の導入・放出、測温、その他の目的でノズルが設けられ
ていることも知られている。

そして、断熱材として考慮すべき点は、（１）炉内の加
熱効果をあげるため輻射熱を完全に反射させる材料であ
ること、■水分の吸湿性が少ないこと、（Ｊ熱容量が小
さいこと、（４）軽１で安価であること、などが挙げら
れている（杉山他［金属材料Ｊ　、１１、（８］　、ｐ
、８１　（昭４７））。

ところで、そのような要求を満足すべき断熱材として炭
Ｍ繊維系所熱材が最近おしもおされもせぬ高温炉断熱材
としての地位を築きつつある（野崎他「工業加熱」υ、
［３］、３３（昭６１））。因みに、炭素Ｉｌｉ維系断
熱材には、炭素繊維を二一ドルパンチして作られたフェ
ルト、このフェルトを基材とし、これに炭化率の高いレ
ジンな用いて任意の形状に含浸成形し、硬化させたのち
、その成形体を炭化処理して作られた、かさ高な炭素繊
維成形体などがある。この炭素ＩＪＩｉＩｌｆｌ成形体
は、黒鉛質バインダーで圧縮成形されているので、平滑
な表面と十分な強度をもち、しかも自立性があるので、
炉内ガスの排気、導入などの際、ガスが高速度で流出、
流入しても粉じんやフェルト単糸の飛散が少なく、また
、自立性があるため断熱材を炉に装填、交換する際、組
立てるだけでよく、フェルトのような巻きつけも不要で
あり作業性及び作業環境の改善に適した材料といえる（
前掲工業加熱、ｐ、３５及びそこに引用の特公昭５０−
３５９３０　）。その他成形断熱材にはフェルト単糸の
飛散を一層よく防止しあるいは表面強化のために、この
成形体表面に黒鉛シートを積層したものおよび炭素￥ａ
雑フェルトど黒鉛シートとが交互に積層された構造を有
するもの（前掲工業加熱、ｐ、３６及びそこに引用の実
開昭５４−９２４７１　）または特殊なカーボンセメン
トをコーティングしたもの（前掲工業加熱、ｐ、　３Ｂ
　）などがある。

しかしながら、このような炭素繊維系断熱材であっても
、これをそのまま８温電気炉断熱材として用いたのでは
なお断熱材としての性能が十分であるとは云い難く、例
えば、セラミックス焼結炉、シリコン単結晶生成炉では
気化した金属やＳ！０２などの発生ガスのため断熱材表
面が劣化し有向が短かくなり、断熱材からの粉じん飛散
により処理物の純度が低下する。また、断熱材表面に黒
鉛シートを貼ったもの（実開昭５４−９２４７１　）は
黒鉛シートが剥離し易く、高純度化処理が出来ず製品純
度が悪化し易いので、特に高純度が要求される場合は不
適である、などの欠点があり、炭素ｍ維系断熱材につい
てこれらの点に関するさらなる改良が望まれている。

本発明者は、高温電気炉炭素繊維系断熱材についての上
記欠点がこのような断熱材の炉心側表面に炭素質薄板を
積層することにより解消できることを見出し、この知見
に基〈発明について別途特許出願中である。因みに、こ
こにいう炭素質薄板は、特開昭６０−２３９３５８に係
わる方法、特開昭６２−４６９０９に係わる方法等によ
って！！１造できるものである。

さて、高温電気炉炭素ｌａＮ系断系材熱材する問題点は
このようにして大部分解消したのであるが、なおこのよ
うな断熱材に設けられたノズル孔表面保護の問題が残る
。

従来、このようなノズル孔の表面を保護する方法として
は、例えば、特殊なカーボンセメントをコーティングす
る方法（前掲工業加熱、９．３８）や、黒鉛材を円筒状
に機械加工し、スリーブとしてノズル孔に挿入、嵌合さ
せて表面を保護する方法などがある。しかしながら、前
者の方法には、そのようなカーボンセメントのコーティ
ングがガスとの反応、浸蝕等で劣化し、寿命が短い等の
欠点があり、後者の方法には、黒鉛材の機械加工はコス
ト高となり、また黒鉛材円筒は円囲の断熱材との熱膨張
差に対応できず、割れが発生し易い等の欠点がある。

（問題点を解決するための手段と作用・効果）本発明者
鵠、高温電気炉炭素繊維系断熱材に設けられたノズル孔
の表面保護法についての上記欠点が、このようなノズル
孔に薄肉炭素質円筒を嵌合させることにより解消できる
ことを見出し、この知見に基いて本発明を完成した。

このような欠点の解消は、本発明の薄肉炭素質円筒が、
肉厚を後記のように約１ｍとすることができかつ高密度
であるので耐蝕性を有しかつ浸蝕劣化し難いこと、両端
を開放しかつ肉厚が薄いため直径方向の伸縮が自在であ
り、断熱材とスリーブの熱膨張差に対応できるので割れ
の発生がないこと、などによる。

本発明の薄肉炭素質円筒としては、例えば、特願昭６２
−１５４８００に係る、実質的に炭素化された薄い紙状
支持体と、偏光顕微鏡下に異方性を示す粒子の大きさが
１１０１Ｉ以下の微細なモザイク状支は答方性の光学的
構造を示す炭素質マトリックスとの複合体から成り、炭
素含有量が９５重量％以上、嵩密度が１．１１〜１．９
　ｇ／　、Ｊで肉厚が０，１〜１１ＩｒＩｎの多層構造
を有する炭素質円筒体があげられる。

このような円筒体は、例えば、前記特願昭６２−１５４
８００に係わる、炭素化可能な薄い紙状支持体に炭素化
可能な炭素前駆体を担持させ、得られた担持体を単独で
又は複数枚積層して加圧下に加熱硬化し、１′：４られ
たシート状成形物を多重に捲くか或いは、−重に捲いた
後に端部を接着して円筒形状物を形成し、次いで炭化焼
成することから成る多層構造を有する炭素質円筒体の製
造方法により製造することができる。

薄肉炭素質円筒の肉厚は、製造技術上の制約、強度、熱
容量、経済性などの観点から０．１〜１ｍＩｎの範囲が
好ましい。

ノズル孔が設けられている高温電気炉断熱材の材料は、
その典型的なものとしては前記のような炭素繊維系断熱
材があげられるが、これに限られるものではなく、前記
特許出願「炭素繊維系断熱材」に係わる断熱材を含むこ
とはもらろん、その伯の断熱材であってもノズル孔に本
発明の薄肉炭素質円筒を嵌合した結果、前述のような欠
点が解消されるなど、そのような嵌合の効果が得られる
断熱材であればいかなる材料のものでもよいことはもち
るんである。

ノズル孔としては、単に断熱材に穿孔して構成されたも
の（第１図参照）のみならず、炉心内への突出部分を有
するノズルをも合んで構成されたちのく第２図参照）な
ども挙げられる。

薄肉炭素質円筒をノズル孔に嵌合固定するには、外径が
ノズル孔の孔径よりやや大きい薄肉炭素質円筒をノズル
孔内にスリーブとして、絞りながら単に挿することによ
っても行なえるが、このような方法に限られるわけでは
なく、適当なカーボンセメントを用いるなどしてもよい
。

以下、実ｔａ例により本発明を更に詳しく説ｙＡする。

実施例１ 高温電気炉内断熱材（材料は前記特公昭５０−３５９３
０実施例１によって得られた炭素Ｕ＆維元系断熱材、肉
厚３０１ｒｕｒｉのもの）にガスの導入・放出の目的で
穴あけ加工により設けられたノズル孔（直径９０調、長
さ３０酬）の表面保護のため、両端を開放した薄肉炭素
質円筒（前記特願昭６２−１５４８００実施例１に準じ
て製造したもので、肉厚０．６順、外径１１０ｍｍ、長
さ３０ｍｍ）を回礼に絞りながら挿入して嵌合させた。

その結果、ノズル表面保護のため黒鉛材を機械加工して
使用した従来法による場合に比較して、コストは半減し
、時々発生していた熱膨張差に起因する破損もなく、装
着も容易となり、ノズル表面もよく保護することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ともに本発明方法により表面を保護され
たノズル（孔）の断面図である。 １・・・・・・薄肉炭素質円筒、２・・・・・・断熱材
、３・・・・・・薄肉炭素質円筒を嵌合したノズル孔、
４・・・・・・ノズルの炉心内への突出部。 手続ネｌｌ正書 特許庁長官　古　１）文　毅　殿 １、ＭＳ件の表示　　　昭和６２年特許願第３２３３３
２号２、発明の名称　　　高温電気炉断熱材のノズル部
表面保護法３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　　（１１０）呉羽化学工業株式会社４、代
　理　人　　　東京都新宿区新宿１Ｆ目１Ｍ１４号　山
田ビル７、補正の対象　　　明ＩＩＩ書中、発明の名称
の欄及び明細′書８、補正の内容 （１）　　明細書中、発明の名称の欄に［高温電気炉断
熱材のノズル部表面保護法Ｊとあるを、［高温電気炉断
熱材のノズル孔表面保護法］と補正する。 ■　明細書中、特許請求の範囲を別紙２の通り補正する
。 Ｏ）　明細書中、第１頁第１０行の「ノズル部」を「ノ
ズル孔の４と補正し、 同頁第１１行の「断熱材の」を「断熱材に設けた」と補
正し、 同頁第１３行の「ノズル部」を「ノズル孔」と補正する
。 （４）　　ｎｌＪ細書中、第２頁第６行の後に改行して
、［因みに、このノズルは、通常断熱材を貫通し炉心に
導かれているために断熱材に設けたノズル孔との間に多
少の間隙が生じている。そのため、ノズル孔表面が侵蝕
を受ける等の問題が生じていた。」 を加入する。 （５）同頁ｍ９行の「水分の吸湿性が少ない」を「吸湿
性が小さい」と補正する。 ■　明りＩｌ書中、第４頁第１２行の「飛散」を「の飛
散混入」と補正する。 ω　明細書中、第６頁第１行の［黒鉛材を円筒状に機械
加工し、スリーブとして」を「円筒状に機械加工した黒
鉛材を」と補正し、 同頁第５行の「浸蝕」を「侵蝕」と補正し、同頁第６行
の「機械加工は」の襖に［厚さをうすくすることが難し
く」を加入し、 同頁第７行の「周囲の断熱材」を「ノズル材料」と補正
する。 ■　明細ヌ１中、第７頁第１行の「浸蝕」を「侵蝕」と
補正し、 同頁第３から４行の「スリーブ」を削除し、同頁第１１
行の「９５重量％以上、」の後に「ガス透過係数が１０
−５〜１０−７．Ｊ　／ｓ、」を加入し、同頁第１３行
の「多層構造を有する」を削除する。 （９）　　明細書中、第８頁第３から４行の「多層構造
を有する」を削除する。 ０　明細書中、第９頁第４行の「ノズル」を「ノズル孔
」と補正し、 同頁第８行の「スリーブとして、」を削除し、同頁第９
行の「挿する」を「挿入覆る」と補正する。 ａｏ　　明細書中、第９頁第１４行から第１０頁第１１
行の実施例１を別紙１の通り補正する。 ０３　　明細書中、第１０頁下から第４行の「（孔）」
を「孔」と補正し、 同頁未行の「ノズル」の後に「保護用断熱材」を加入す
る。 ヌ＋Ｈ，Ｌ＋ 実施例１ 炭素質含有量９９．５重量％、嵩密度が０．１２９／　
ｃＪ、１０００℃における熱伝尋率が０．１５Ｋｃａｌ
／ｍｈｒ”ｃであるｌさ３０　ｍｒｓの炭素繊維系高温
電気炉内断熱材にガスの尋人、放出の目的で穴あけ加工
により設けられたノズル孔（直径９０　ｔｗｎ、長さ３
０．　）の表面保護のため、下記の方法で′ｖＪ造した
肉厚０．０Ｗ＋％外径１１０Ｍ、長さ３０順の両端を開
放した薄肉炭素質円筒を回礼に絞りながら挿入して１ｒ
１．合させた。 その結果、ノズル孔表面保護のため黒鉛材を機械加工し
て使用した従来法による場合に比較して、コストは半減
し、熱膨張差に起因する破損もなく、装着も容易となり
、ノズル孔表面もよく保護することができた。 ［薄肉炭素質円筒の￥Ｊ造演法 エチレンボトム油を３７０℃で３時間処理して■質化を
進めると同時に低沸魚介を除去して、ピッチ（八）を製
造した。このピッチ（Ａ）を１００μｓ以下に粉砕して
、１０℃／ｈｒの速度で１９０℃まで空気中で１４して
、ピッチ（Ｂ）を製造した。ピッチ（Ｂ）は軟化点が２
８５℃で、９００℃焼成での炭化収率は７２重量％であ
った。ピッチ（Ｂ）の一部を更に不活性ガス雰囲気中４
００℃で２時間熱処理して、軟化点が３１４℃で９００
℃焼成での炭化収率８２重量％のピッチ（Ｃ）を製造し
た。 粒径１〇−以下の粒子が９０重け％以上になるように粉
砕した微粉ピッチ（Ｂ）　１２重石部、粒径１０ＩＩＭ
以下の粒子が９０ｍ　ｍ％以上になるように粉砕した微
粉ピッチ（Ｃ）　２０重Ｒ部、粒径１０ｇ以下のグラフ
ァイト粉８５重量部、メチルセルロース０．５重量部、
水４９重量部及びエタノール１０重ω部を均一に混合し
て、スラリーを調製した。このスラリーをピッチ系低弾
性率炭素繊維を抄造して製造した目付３０９／−ｒＩＴ
ｌのカーボンペーパーに均一に塗布した後、乾燥して目
付２３０ｇ／ｆｆｌのグリーンシーｉへ（１）を製造し
た。 このグリーンシート（１）を４枚積層して、金型に充填
し、５０℃／ｈｒの速度で４３０℃まで昇温し、２２に
９／ｃｌの圧力で３０分間プレスした後、圧力をＩ　Ｋ
９　／　ｃｊとし、６℃／ｈｒの速度で、　４６０℃ま
で昇温した後冷却して薄板を製造した。 この薄板を３９０Ｘ　３０ｍの寸法に調整し、直径１１
５Ｍの円筒に型巻きした後、不活性ガス雰囲気中で２０
００℃で焼成して肉厚０．６ｍ、外径１１０ｍｍノ炭素
質円筒を製造した。 別Ｓ代２ 、特許請求の範囲 （１）　　高温電気炉断熱材に設けたノズル孔に薄肉炭
素質円筒を嵌合させることを特徴とする高温電気炉断熱
材のノズル孔表面保護法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温電気炉断熱材のノズル孔に薄肉炭素質円筒を嵌合さ
   せることを特徴とする高温電気炉断熱材のノズル部表面
   保護法。