JPH058252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、アルミナ−ジルコニア−シリカ系
溶融鋳造耐火物により高温炉内の水冷支持柱、す
なわち水冷パイプの無機質繊維断熱材を覆つて無
機質繊維断熱材をスケールから保護する水冷支持
柱の保護構造に関する。

従来の技術 従来、高温炉内、例えば鉄鋼用連続加熱炉内に
設けられた水冷鉄パイプには、このパイプを炉内
の高温度による酸化から保護する目的と断熱の目
的で、種々のキヤスタブル耐火物や耐火ブロツク
をその周囲に配置してきた。

しかし、近年省エネルギーの必要からこういつ
た高温の炉内に配置した水冷支持柱すなわち水冷
パイプ（以下、中心の水冷鉄パイプとその周りに
配した耐火物あるいは無機質繊維の断熱材とで構
成されたもの全体をさす。）においても、従来の
耐火物に代つて断熱効果の非常に優れた無機質繊
維製の断熱材が多用されるようになつてきた。そ
の結果、炉内から水冷パイプへ流れる熱を大巾に
削減することができるようになつた。

一方、鉄鋼用連続加熱炉に使用されている水冷
鉄パイプは、上部を通過する鋼材が酸化されて出
来るスケールが常にその上に降りかかる環境にあ
る。その結果、スケールは水冷鉄パイプの外周断
熱材である種々の耐火物の上に直接堆積する。こ
のスケールは、耐火物と非常に反応し易く耐火物
を侵食して使用不可能にする第１の要因となつて
いる。

従来、この部分に対するセラミツクフアイバー
の適用法は、第６図と第７図に示す方法が使用さ
れている。

すなわち、第６図に示すように、水が流れる水
冷鉄パイプ４の周りに薄いシート状セラミツクフ
アイバー（ウエツトフエルト）２を巻き、その外
側に厚くキヤスタブル耐火物３を施工する。キヤ
スタブル耐火物３はスタツドピン１によつて水冷
鉄パイプ４に支持されている。

また、第７図に示すように、水冷鉄パイプ８の
周りに無機質繊維断熱材（不定形材）６もしくは
シート状セラミツクフアイバーを施工し、この表
面にコーテイング材５を塗布する。無機質繊維断
熱材６はスタツドピン７によつて水冷鉄パイプ８
に支持されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし従来の方法においては次の欠点がある。

第６図においては、無機質繊維断熱材の使用を
少量にしてよりスケールに対する耐蝕性の大きい
キヤスタブル耐火物３を多用している。これは、
キヤスタブル耐火物３そのものがあまりスケール
に対する耐蝕性がよくないので多用せざるを得な
いという理由と、被加熱物（水冷パイプより上に
ある鋼材）に対するバーナーからのふく射熱をさ
えぎらないようにとの配慮から、水冷パイプの外
径を一定以上に太く出来ない理由による。したが
つて、無機質繊維断熱材の厚みは小さくならざる
を得ない。この結果キヤスタブル耐火物３は熱伝
導率が大きいから全体として断熱効率がよくな
い。

第７図においては、第６図の方法の断熱効率上
の欠点を改善するために、無機質繊維断熱材６で
全体を断熱し、その外側をコーテイング材５を塗
布してスケールに対する耐蝕性を少しでも向上さ
せようとしている。

しかし、コーテイング材５はあまりにも薄く、
このコーテイング材５に耐蝕性を期待することは
不可能に近い。したがつて、この方法は高温でス
ケールと直接接触するような所では使用出来ない
という欠点を持つている。

又、同じ目的で肉厚の焼成耐火物を無機質繊維
耐火物の周囲に取り付けても所詮、、焼成耐火物
ではスケールと反応が激しく消耗してしまい、十
分に内部の無機質繊維断熱材を保護することはで
きなかつた。

こういつたスケールと耐火物との反応は、摂氏
1200度−1400度の範囲に於て特に著しい。炉内で
この温度に相当する場所は、具体的に言うと加熱
帯、均熱帯、とバーナー近辺の局部加熱部分であ
る。

発明の目的 この発明は、従来の方法が持つ以上のような問
題点を解消させるもので、限定された外径を持つ
水冷支持柱すなわち水冷パイプにおいて、最大の
肉厚で無機質繊維断熱材を使用しながら、この無
機質繊維断熱材をスケールから完全に保護するよ
うな、肉薄でスケールに対して十分な耐蝕性を持
つ水冷支持柱の保護構造を提供することを目的と
する。

発明の要旨 したがつて、この発明は、無機質繊維断熱材が
覆われた水冷支持柱の保護構造において、アルミ
ナ−ジルコニア−シリカ系電気溶融鋳造物である
保護耐火物が、垂直投影寸法が前記保護耐火物に
等しいか、又は小さい前記無機質繊維断熱材の上
部を覆う水冷支持柱の保護構造を要旨としてい
る。

問題点を解決するための手段 この目的を達成する為に鋭意努力し、スケール
に対して非常に大きい耐蝕性を持つ物質を捜した
ところ、アルミナ−ジルコニア−シリカ系電気溶
融鋳造耐火物がその水準の耐蝕を持つことを見出
し本発明に至つた。

すなわち、本発明においては水冷鉄パイプの周
りに厚く無機質繊維断熱材を取り付けて構成され
る水冷支持柱すなわち水冷パイプの断熱構造に対
して、この無機質繊維断熱材の上にアルミナ−ジ
ルコニア−シリカ系の電気溶融鋳造耐火物で作つ
た薄い肉厚の保護耐火物１０を直接に固定して目
的を達成する。

第１図を参照すれば、この保護耐火物１０は、
その形状が下層の無機質繊維断熱材１２を少なく
とも覆い、さらに下層の無機質繊維断熱材１２の
垂直投影寸法は保護耐火物１０のものに比べ、同
じか又は小さい特徴を持つている。

この場合にいう垂直投影寸法とは、使用状態と
同じ位置において、垂直上方から平行光線を当て
た時に出来る影の寸法であり、比較する場合はそ
の影を横切る同一方向の直線の寸法とする。

アルミナ−ジルコニア−シリカ電気溶融鋳造耐
火物は、純度の高いアルミナ、ジルコニア、シリ
カをエルー式電気炉で溶融し、耐火砂で所望の形
状に作つた鋳型に流し込んで、冷却し、固化して
成形したもので、ガラス溶解用の耐火物として開
発されたものである。

この耐火物は緻密な組織と高い熱伝導率を有
し、その耐蝕性は溶融ガラスに対して極めて大き
い特徴を持つている。しかしこの耐火物はこのよ
うに極めて限定された用途でのみ使用されてお
り、他の方面での利用は殆どなされていない。

本発明者は、この耐火物がガラス工業で使用さ
れる温度より低い温度域で、すなわち摂氏1200−
1400度の温度域で鉄スケールに対して極めて大き
な耐蝕性を持つていることに注目した。保護耐火
物の材質は、使用温度でスケールに対して極めて
大きな耐蝕性を持つているので、厚みは出来るだ
け小さくてもよいが、余り薄いと熱間で強度が足
りなく破損し易い。また製造が困難である。一
方、余り厚いと、無機質繊維断熱材１２の厚みを
大きく取れないので、水冷パイプの断熱効率が低
下するし、さらに重量が大きくなりすぎて無機質
繊維断熱材１２が熱間で変形する。

このような理由から以下に述べる実施例では保
護耐火物の厚みは10mm以上30mm以下が望ましい。

作 用 アルミナ−ジルコニア−シリカ系電気溶融鋳造
耐火物で作つた保護耐火物１０は、摂氏1200−
1400度の温度範囲にスケールに対して非常に大き
い耐蝕性を持つている。この保護耐火物１０を直
接、無機質繊維断熱材１２の上に乗せて使用す
る。このとき垂直投影寸法に於ては、保護耐火物
１０の方が無機質繊維断熱材１２より大きく、上
方から降るスケールはこれに妨げられて遠方へ落
ち、無機質繊維断熱材１２に直接触れることはな
い。

さらに、複数の突起９が保護耐火物１０の内側
に設けられた場合には、無機質繊維断熱材１２に
突き刺さり保護耐火物１０を下の無機質繊維断熱
材１２にしつかりと固定しうる。

実施例 １ 以下、この発明を図示の実施例により説明す
る。保護耐火物１０は第１図と第２図に示すよう
に、くら形をしており下層の円筒形の無機質繊維
断熱材１２を覆い、垂直投影寸法L1，L2は無機
質繊維断熱材１２の垂直投影寸法D1，D2より大
きくなくてはならない。

L1，L2がD1，D2より小さいと、上から降つて
くるスケールの一部が無機質繊維断熱材１２に降
りかかるので、これをスケールから十分に保護す
ることができない。そしてこの保護耐火物１０が
無機質繊維断熱材１２と接する面には、小さい突
起９が複数設けられ、この突起９は無機質繊維断
熱材１２に突き刺して使用されることが好まし
い。

この突起９の代りに、同じ位置に小穴を明け
て、また、この小穴に別の耐火物（断熱材）を突
き刺して突起の代りとすることができる。さらに
突起９のかわりにいつそう小さい突起を多数設
け、この面に接着材を用いて無機質繊維断熱材１
２に固定することもできる。すなわちこれ等の突
起があると保護耐火物１０の内側の面に凹凸を成
形することになり、保護耐火物１０と無機質繊維
断熱材１２との接合を効果的にならしめる。

無機質繊維断熱材１２とは、高温炉内に設けら
れた水冷鉄パイプ１１を高温による酸化から保護
するとともに、断熱材となつて炉内から水冷鉄パ
イプ１１に流れる熱を減少させるものとして用い
られる。この水冷鉄パイプ１１と無機質繊維断熱
材１２は、水冷パイプ（水冷支持柱）を構成す
る。

例えばセラミツクフアイバーや、結晶化アルミ
ナ繊維、結晶化ムライト繊維といつた無機質繊維
からできたブランケツトやフエルトをドーナツ状
に切り出し、それを水冷鉄パイプ１１の周りに積
層したものや、無機質繊維とアルミナ、ジルコニ
ア、シリカ、ムライト、窒化ケイ素等の粉末とコ
ロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、リン酸ア
ルミニウム等の無機質結合剤とメチルセルロー
ズ、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアマ
イド等の有機質粘結剤を混合して、可塑性を持つ
た不定形材としたものを、水冷鉄パイプ１１の周
りに取り付けたものである。

実施例 ２ 第３図と第４図を参照しながら説明する。この
保護耐火物１４は、たとえば内半径Ｒ＝150mm、
肉厚Ｔ＝25mm、長さL3＝300mm、高さＨ＝400mm
であり、内側に直径20mm、高さ30mmの突起１９が
10個設けてある。

これは、保護耐火物１４を鋳込む鋳型に多数の
小さな凸を設けることにより、無機質繊維断熱材
２１がある側、すなわち保護耐火物１４の内側に
多数の小さな凸を設けるのである。

この保護耐火物１４はアルミナ、ジルコニア、
シリカをそれぞれ重量割合で50％、34％、16％に
混合しエルー式の電気炉で溶解し、この溶融物を
耐火砂で作つた鋳型に流し込み冷却しながら固化
してある。あとで鋳型を壊して突起１９と一体に
成形された保護耐火物１４を得ている。

このような保護耐火物１４を10個用意する。

つぎに外径が100mmである連続鋼片加熱炉内の
水平な水冷鉄パイプ２０の周りにステンレスのＹ
スタツド（図示せず）を溶接しその上から無機質
繊維断熱材（不定形材）２１を外形が300mmにな
るように施工する。この無機質繊維断熱材２１は
無機質繊維と耐火微粉末と無機質結合材と有機質
粘結材、具体的にはたとえばセラミツクフアイバ
ー、アルミナ粉末、15％コロイド状シリカ、メチ
ルセルローズをそれぞれ30％、30％、25％、５％
を混合して練り合せて作つたものである。

このようにして、全長3000mmの長さで無機質繊
維断熱材２１を施工する。この無機質繊維断熱材
２１の上に、先に用意した保護耐火物１４を突起
１９が下になるように乗せて、さらに上から手で
押えて突起１９を無機質繊維断熱材２１の中に完
全にめり込ませた。このようにして無機質繊維断
熱材２１の上にぴつたりと保護耐火物１４を固定
する。

この状態で徐々に摂氏1250度まで昇温しそのま
ま６全角月操業を続けた。その後冷却して観察し
たところ、上からスケールが降りかかる位置にも
かかわらず、保護耐火物１４の２個に細い亀裂が
入つていたが、どれもスケールによつて侵食され
た形跡もなく脱落もしていなかつた。

その結果、保護耐火物１４の下の無機質繊維断
熱材２１はスケールと全く反応することもなく、
完全な状態で保護されていた。

実施例 ３ 実施例２の保護耐火物１４の突起１９の位置
に、突起１９の直径と同じ大きさの小穴を開け、
その他の条件は実施例２と同じ保護耐火物１４を
10個用意する。

これは、保護耐火物を鋳込む鋳型に多数の小さ
な凹を設けることにより、無機質繊維断熱材があ
る側、すなわち保護耐火物の内側に多数の小さな
凹を設けるのである。次に実施例２の無機質繊維
断熱材２１に換えて、厚さ25mmのセラミツクフア
イバーフエルトを外形300mm、内径100mmのドーナ
ツ状フエルト片に切り出した。このフエルト片を
多数用意し、実施例２と同じように、連続鋼片加
熱炉内の外径100mm、長さ3000mmの水冷鉄パイプ
の周りに圧縮しながら無機質繊維断熱材として積
層して取り付けた。

この上に、先に用意した保護耐火物を上に凸な
状態になるように乗せて小穴に外形18mm、長さ60
mmのアルミナ製の棒を突き刺して保護耐火物と下
のフエルトをしつかりと固定した。

次に実施例２と同じく1250度に昇温し、６全角
月操業した後の状態を観察したところ、上からス
ケールが降りかかる位置にもかかわらず保護耐火
物、フエルトのいずれも全くスケールと反応して
いなかつた。

実施例 ４ 実施例２と同じ方法、材質で、第５図に示すよ
うに底のない椀状をした保護耐火物２５を作る。

厚みは一様に25mmであり、内部に高さ30mm、直
径30mmの突起２６をほぼ等距離になるように20個
設ける。

さらに同じく内部でこの突起２６以外の面には
サウンドペーパー状の小さい突起（図示せず）を
無数に設ける。この椀状をした保護耐火物２５の
外径は、400mmで内径は150mmである。

この保護耐火物２５をダイヤモンドカツターで
２つに分割し、第５図に示すように、連続鋼片加
熱炉内の水冷パイプ３３に上の無機質繊維断熱材
取り付ける。このとき、内部に耐熱性接着剤（図
示せず）を塗つて取り付ける。

この水冷パイプ３３は、小径パイプ３４と大径
パイプ３８が連結したもので、保護耐火物２５は
この２種類のパイプ３４，３８の連結部に使用す
る。

このときの水冷パイプ３３は、中心に共通の外
径80mmの水冷鉄パイプ（図示せず）を持ち、この
周囲に実施例２で使用したのと同じ無機質繊維断
熱材３９を使用する。すなわち大径パイプ３８に
おいては、外径が320mmで、小径パイプ３４にお
いては外径が200mmであり、連結部は保護耐火物
２５の内部面に密着するように形成する。

このようにして、保護耐火物２５を水冷パイプ
３３に固定し、摂氏1250度で６全角月操業したと
ころ、上部からスケールが降りかかる場所であつ
たにもかかわらず、保護耐火物の位置から下の部
分はほとんどスケールによつて損傷を受けていな
かつた。

ところで、実施例１〜４において、無機質繊維
断熱材を構成している無機質繊維の方向は、水冷
パイプの軸方向に対して垂直な方向に配向してい
るのが好ましい。

また、実施例１〜４において、無機質繊維断熱
材が無機質繊維と耐火微粉末と無機質結合材と有
機質粘着材で練り合せた不定形耐火物であること
が好ましい。

ところで、この発明は上記実施例に限定されな
い。

発明の効果 この発明において、アルミナ−ジルコニア−シ
リカ系耐火物でできた保護耐火物を無機質繊維断
熱材の上に直接乗せて固定すると、極めて薄肉で
もスケールに対して大きい耐蝕性を持つから、下
の無機質繊維断熱材をスケールから完全に、いつ
までも保護することができる。

その結果、外径が限定された水冷パイプの断熱
材においては、無機質繊維断熱材の厚みを非常に
大きくすることができ、炉内から水冷パイプに流
れる熱量を非常に少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例１を示す断面図、第
２図は実施例１の正面図、第３図はこの発明の実
施例２を示す断面図、第４図は実施例２の正面
図、第５図はこの発明の実施例４を示す正面図、
第６図と第７図は従来例を示す断面図である。 ９…突起、１０…保護耐火物、１１…水冷鉄パ
イプ、１２…無機質繊維断熱材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質繊維断熱材が覆われた水冷支持柱の保
   護構造において、アルミナ−ジルコニア−シリカ
   系電気溶融鋳造物である保護耐火物が、垂直投影
   寸法が前記保護耐火物に等しいか、又は小さい前
   記無機質繊維断熱材の上部を覆う水冷支持柱の保
   護構造。 ２ 前記保護耐火物は、厚みが10mm以上30mm以下
   である特許請求の範囲第１項記載の水冷支持柱の
   保護構造。 ３ 保護耐火物の内側である無機質繊維断熱材が
   ある側を、鋳込時に用いる鋳型に多数の小さな凹
   凸を設けることにより、多数の小さな凹凸のある
   面となし、無機質繊維断熱材と接合する特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の水冷支持の柱保護
   構造。 ４ 無機質繊維断熱材が無機質繊維と耐火微粉末
   と無機質結合材と有機質粘結材を練り合わせた不
   定形耐火物である特許請求の範囲第１項又は第２
   項又は第３項記載の水冷支持柱の保護構造。 ５ 無機質繊維断熱材を構成している無機質繊維
   の方向が水冷支持柱の軸方向に対して垂直な方向
   に配向している特許請求の範囲第１項又は第２項
   又は第３項又は第４項記載の水冷支持柱の保護構
   造。