JPH04280873A - 耐火煉瓦の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成形体の加熱硬化および
／または乾燥を迅速に効率よく行うようにした工程を含
む耐火煉瓦の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常行われている耐火煉瓦の製造方法で
は、例えば結合剤を加えた混合坏土を油圧プレスやフリ
クションプレス等で成形し、湿った成形体を重油や灯油
をエネルギー源とする乾燥炉中あるいはトンネル窯の入
口側の一部分等において加熱して乾燥、さらには焼成す
る方法が採用されている。

【０００３】この場合、乾燥炉あるいは乾燥部分を設け
た長いトンネル窯を確保する必要があるのは勿論のこと
、湿った煉瓦の置き場の確保、湿った煉瓦を乾燥用のパ
レットに移す積み換え作業、乾燥炉への煉瓦の運搬作業
などが必要であり、肉厚のある煉瓦を乾燥する場合には
耐火煉瓦の内部まで熱が入るように相当長い時間乾燥炉
中に保持する必要があるため乾燥炉の炉壁などからの熱
ロスが多い他、炉から排出されるガスが多くの熱エネル
ギーを運び去るのでエネルギーの利用効率が小さく意外
に多くの燃料を消費している。

【０００４】煉瓦の乾燥方法としては、他にスチームを
利用したり、熱風を利用する方法もあるが、エネルギー
の利用効率は上記の乾燥炉と大同小異の範囲にある。ま
た、湿ったセラミックス素地の乾燥方法に関しては、特
公昭３７−１８６９０の「陶磁器素体の通電乾燥装置」
に、碍子素地の乾燥を行うのに通電加熱を利用すること
が開示されている。

【０００５】このように被乾燥物に直接通電して加熱す
る場合には、肉圧の陶磁器素地の内部の温度を、他の方
法と比べて速やかに高くすることができ、陶磁器の一種
である碍子の素地の乾燥においても熱効率が良く、より
速やかに乾燥することができるという効果がある。

【０００６】しかし、通電は解膠剤等として加えられて
いる比較的少量のアルカリイオンと水分の存在を利用し
たものであり、耐熱性と絶縁性の確保のためには多量の
アルカリイオンを加えることは好ましくなく、大抵は乾
燥が進むにつれて電気抵抗が非常に大きくなって１００
０Ｖを越える高電圧を印加する必要があり、感電という
危険が伴うものであった。

【０００７】その他に、あまり肉厚の大きい品物の乾燥
には向いていないが、熱効率が良くある程度深くまで熱
が通り、速やかな乾燥も可能なマイクロ波加熱や遠赤外
線を利用する乾燥などが一部のセラミックスの製造工程
では利用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐火煉瓦の
製造方法において、より少ない人手と少ない工程で行う
ことができ、安全でかつエネルギーの消費および設備費
を少なくできる乾燥工程を含む耐火煉瓦の製造方法を提
供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明の耐火煉瓦の製造
方法は、酸化物からなる耐火原料に２重量％以上の導電
性粒子を加え、さらに結合剤を加えて混合坏土とし、混
合坏土を成形した成形体に電極を接触せしめ、成形体中
に直接通電することにより成形体を加熱して硬化および
／または乾燥することを特徴とする。

【００１０】本発明の耐火煉瓦の製造方法の好ましい態
様では、結合剤が熱硬化性の樹脂を含むものである。本
発明の耐火煉瓦の製造方法の他の好ましい態様では、導
電性粒子が黒鉛であり、熱硬化性の樹脂がフェノール樹
脂である。

【００１１】本発明の耐火煉瓦の製造方法の他の好まし
い態様では、耐火物原料がマグネシアクリンカーまたは
アルミナクリンカーである。本発明の耐火煉瓦の製造方
法の他の好ましい態様では、成形を機械プレスで行う。 本発明の耐火煉瓦の製造方法の他の好ましい態様では、
耐火物が不焼成耐火物である。

【００１２】耐火煉瓦の主な構成要素である酸化物から
なる耐火原料は、大抵の場合絶縁性の物質であり、この
ため酸化物の耐火原料のみを結合する耐火物では本発明
の耐火煉瓦の製造方法を適用することができない。

【００１３】本発明は黒鉛質粒子や非酸化物系化合物粒
子などの導電性粒子を含む耐火煉瓦を対象とする製造方
法であって、耐火性原料と導電性粒子の合量中２重量％
以上の導電性粒子を含むことによって、少なくとも成形
体とされた後には直接通電による加熱ができる比較的低
い電気抵抗を有する成形体とされ、加熱するための設備
としてはトランスと電極板以外に特別な設備を特に必要
とせず、トランスによる電圧切り替えのみで対応できる
数百Ｖ以下の電源が使用できることになる。

【００１４】導電性粒子の配合量は、黒鉛の場合には耐
火煉瓦の特性を適切なものとするため通常３０重量％以
下とするが、劈開性が顕著でない粒状の導電性粒子を使
用する場合には３０〜９０重量％という場合もあり得る
。

【００１５】非酸化物系化合物からなる導電性粒子とし
ては、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）
　、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）などを主成分とする
粒子が挙げられ、他に高温下で耐火性のあるアルミナに
変わるアルミニウム金属粉なども導電性粒子として使用
できる。

【００１６】結合剤としては、通常耐火煉瓦の製造に使
われるものであれば、水ガラスやポリビニルアルコール
などの水溶性のものであっても、アクリル系結合剤のよ
うに有機溶媒を含むものであっても使用が可能である。

【００１７】耐火煉瓦の成形は流し込み成形、突き固め
成形、手打ち成形、プレス成形等各種の方法が使用でき
るが、通常煉瓦の製造では乾燥が必要であることから添
加水分が少なくて済む成形方法、特にプレス成形法を用
いるのが好ましい。また、プレス成形法を用いる場合に
は、成形した耐火煉瓦に電極を当てて通電が行える平ら
な表面が容易に確保できる。

【００１８】成形した耐火煉瓦に電気を直接通電する場
合には、電極と耐火煉瓦との間の電気的接触を良好なら
しめる必要があり、接触面積を広くとるために板状の電
極を使うのが好ましい。電極の材質としては金属材料で
あればいずれも使用でき、導電性が良い銅は特に好まし
い材料である。

【００１９】通電方法としては、例えば成形型の内部に
板状の電極板を仕込んでおき、その状態で成形を行って
、成形型から取り出してから、あるいは成形型を電気が
ショートしないように絶縁すれば成形型中において通電
することも可能である。通電加熱では被加熱物のみを加
熱するので、外部に熱を放散する表面が小さく、周囲へ
の熱損失が少ないので、電気エネルギーから転化した熱
エネルギーはほとんどすべて耐火煉瓦の加熱に有効利用
される。また、印加する電圧はそれほど高くなくて済む
ので、感電の危険も少なくて済む。

【００２０】本発明の耐火煉瓦の製造方法では、混入す
る導電性粒子が耐火煉瓦の導電性のほとんどを受け持つ
ため、アルカリイオンを含む結合剤や解膠剤を添加する
必要はなく、有機溶媒に溶かした有機質結合剤を利用す
る場合にも好ましく応用できる。

【００２１】結合剤として熱硬化性樹脂を利用すれば、
不焼成煉瓦の製造の際には加熱して硬化せしめれば最終
製品が得られ、エネルギーの消費がさらに少なくできる
。熱硬化性樹脂としては、比較的値段が安く、熱分解後
の残炭量が多く、残留炭素が結合強度を発現することと
、高温での使用時に放出される熱分解有機物の量が少な
いことからフェノール樹脂を使用するのが好ましい。

【００２２】導電性粒子が黒鉛である場合には、黒鉛の
粒子がその劈開性によって平板状の粒子形状を有してい
て、平板に平行な方向についての導電性が良好であるこ
とによって、耐火煉瓦中に比較的少量しか導電性粒子が
含まれていない場合にも、耐火煉瓦に直接通電するのに
充分な導電性を付与するので都合が良い。

【００２３】黒鉛や熱硬化性樹脂から転化する炭素成分
と共存する酸化物からなる耐火原料としては、高温まで
炭素成分と反応せず、耐熱性の高いマグネシアクリンカ
ーまたはアルミナクリンカーが好適である。

【００２４】本発明の耐火煉瓦の製造方法は焼成煉瓦お
よび不焼成煉瓦の製造のいずれにも使用できるが、不焼
成煉瓦の製造では、直接に通電加熱を行うだけで最終製
品とすることが可能であり、例えばプレス成形した煉瓦
の間に板状の電極を挟み込んで、ライン上で次々に通電
加熱（並列につないで通電することによって多数の煉瓦
を同時に加熱、硬化せしめることも可能）することがで
き、通常バッチ式の工程しか組むことのできなかった煉
瓦の製造工程中における乾燥工程を、連続の自動化され
た工程に変えるのが可能になり、不焼成煉瓦では製造工
程をすべて自動化することが可能である。

【００２５】使用する結合剤の種類によっては、加熱し
た状態でプレス成形したほうが好ましい場合もあり、プ
レス機に適宜絶縁材を組み込むことによってプレス時に
直接通電加熱を行なうことも可能である。また、成形し
た煉瓦を乾燥炉に移す際に必要な煉瓦を乾燥用のパレッ
トに積み換える作業が省略でき、乾燥炉中で乾燥する場
合のように乾燥炉中の位置による熱の通り具合のバラツ
キが起こらず、敷地と設備費とを必要とする乾燥炉が省
略でき、さらにエネルギーの節約分と工程時間の短縮を
含めて考慮すると本発明の耐火煉瓦の製造方法の産業上
の利用効果は非常に顕著である。

【００２６】

【実施例】以下本発明を実施例によって更に詳しく説明
する。 実施例１ 代表的な不焼成耐火煉瓦であるマグネシアカーボン煉瓦
の製造に本発明の耐火煉瓦の製造方法を適用した。

【００２７】すなわち、粒径３ｍｍ以下の粒度調整され
たマグネシアクリンカー８０重量％と粒径１．５ｍｍ　
以下の鱗片状黒鉛２０重量％とを万能ミキサーに入れ、
これにレゾール系フェノール樹脂の不揮発分７５重量％
のメタノール溶液を外掛けで３重量％加えて混合し、６
５ｍｍ×１１４ｍｍ　×２３０ｍｍ　の並型煉瓦を圧力
２５０ｋｇ／ｃｍ２　でプレス成形した。

【００２８】このようにして成形した煉瓦の６５ｍｍ×
１１４ｍｍ　の面に銅の電極板を当て、絶縁を施したバ
イス上に６５ｍｍ×２３０ｍｍ　の面を下にして置き、
さらに電極板が煉瓦に良く接触するように平らな面を有
する木板の間に挟んでバイスにより約２０ｋｇの荷重が
かかるように締め付けた。 また、耐火煉瓦の表面には熱電対を予め取り付けておい
た。

【００２９】この状態の生の耐火煉瓦（成形体）にトラ
ンス経由で交流電圧を通電したところ、３９．４Ｖの電
圧で約　４３０Ａの電流が流れ（約１７ｋＷ）、約１分
で表面温度が１０４℃になった。このあと同じ条件で更
に１分間通電した後（表面温度は１７０　℃になってい
た）通電を止めた。

【００３０】この耐火煉瓦の通電加熱前後の室温におけ
る圧縮強度を、切り取った６５ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍ
ｍの試験片で調べたところ、生の煉瓦の試験片で１１．
５ｋｇ／ｃｍ２であったものが加熱硬化後の試験片では
１３１．４　ｋｇ／ｃｍ２となっていた。

【００３１】実施例２ 不焼成煉瓦の他の例として、３重量％の鱗片状黒鉛を含
むアルミナ質煉瓦について同様の試験を行った。すなわ
ち、粒径３．３３ｍｍ以下の粒度調整されたアルミナク
リンカー８７重量％と１０重量％のマグネシア微粉末と
粒径１．５　ｍｍ以下の鱗片状黒鉛３重量％とを万能ミ
キサー中に入れ、これにレゾール系フェノール樹脂の不
揮発分７５重量％メタノール溶液を外掛けで３重量％加
えて混合し、６５ｍｍ×１１４ｍｍ　×２３０ｍｍ　の
並型煉瓦を２５０ｋｇ／ｃｍ２　でプレス成形した。

【００３２】次ぎに、成形した生煉瓦の２３０ｍｍ　×
１１４ｍｍ　の面に電極板を当て、絶縁を施したバイス
上に６５ｍｍ×２３０ｍｍ　の面を下にして置き、さら
に電極板が煉瓦に良く接触するように木板の間に挟んで
バイスで約６０ｋｇの荷重がかかるように締め付けた。 この状態の生の煉瓦にトランス経由で交流電圧を通電し
たところ、２７８　Ｖの電圧で約　１９．１　Ａの電流
が流れ（約５．３ｋＷ　）、約５分で煉瓦の表面温度が
１００　℃になった。このあとすぐに通電を止めた。

【００３３】この耐火煉瓦の通電加熱前後の室温の圧縮
強度を、切り取った６５ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの試
験片で調べたところ、生の煉瓦の試験片で８．２ｋｇ／
ｃｍ２　であったものが加熱硬化後の試験片では１３１
．１　ｋｇ／ｃｍ２となっていた。以上の実験を基にし
てエネルギーの効率を試算したところ、以下のような結
果が得られた。

【００３４】乾燥硬化に要するエネルギーの量は、従来
の重油を燃料とする乾燥炉の場合に耐火煉瓦１トン当た
り、いずれの不焼成耐火煉瓦についても約９０リットル
の重油が必要で、これは約８５０５００ｋｃａｌの熱量
に相当する。

【００３５】実施例１のマグネシアカーボン不焼成煉瓦
については、１００　℃の加熱で硬化が完了したと仮定
して、１トン当たり３２ｋＷｈ　で、力率７０％の場合
４５．７ｋＷｈ　の電力が消費される。この電力量は３
９３０２ｋｃａｌ　の熱量に相当する。

【００３６】すなわち、化石燃料を電気エネルギーに変
換するときの効率（通常４０％程度）を考慮しても大幅
な省エネルギーが可能である。一方、アルミナ質不焼成
煉瓦について同じ試算を行ったところ、７１．４ｋＷｈ
　の電力が消費され、この電力量は６１４０４　ｋｃａ
ｌの熱量に相当するので、やはり同じ結論が得られた。

【００３７】重油の値段を１リットル当たり３１．３５
　円とし、電気の値段を１ｋＷｈ　当たり２２円として
計算すると、およそ半分のエネルギー費で済むという計
算結果を得た。

【００３８】

【発明の効果】本発明の耐火煉瓦の製造方法を実施する
ことによって、耐火煉瓦の製造工程のうちの乾燥工程で
乾燥時間が短縮されると同時に、成形した耐火煉瓦をパ
レットに移したり運んだりする作業が減り、乾燥に消費
していたエネルギー量あるいはエネルギー費を大幅に節
減できることが確かめられた。

【００３９】また、敷地と設備費を必要とする乾燥炉が
よりコンパクトで安価なトランスに置き換えられ、電気
エネルギーを利用することでＳＯＸ　やＮＯＸ　の排出
量を減らすことができる。さらに耐火煉瓦が不焼成煉瓦
である場合には、耐火煉瓦の製造工程を検査も含めて連
続かつ自動化することが可能になった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化物からなる耐火原料に２重量％以上の
   導電性粒子を加え、さらに結合剤を加えて混合坏土とし
   、混合坏土を成形して得られた成形体に電極を接触せし
   め、成形体中に直接通電することにより成形体を加熱し
   て硬化および／または乾燥することを特徴とする耐火煉
   瓦の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、結合剤が熱硬化性の樹
   脂を含むものである、耐火煉瓦の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２において、導電性粒子が黒鉛であ
   り、熱硬化性の樹脂がフェノール樹脂である、耐火煉瓦
   の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つにおいて、酸
   化物からなる耐火原料がマグネシアクリンカーまたはア
   ルミナクリンカーである、耐火煉瓦の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つにおいて、成
   形を機械プレスで行う、耐火煉瓦の製造方法。
6. 【請求項６】請求項２〜５のいずれか１つにおいて、耐
   火煉瓦が不焼成耐火煉瓦である、耐火煉瓦の製造方法。