JPH06123560A - ファイバー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内壁の亀裂の発生・成長の防止。 【構成】 繊維系断熱材で構成されたバックアップ断熱
壁の内面に沿って、直方体状の上下面に配列方向に沿う
溝部２を形成してなる複数の耐熱ファイバーブロック１
を、その上下の溝部２により水平方向に連通孔が形成さ
れるよう水平および垂直方向に配列させるとともに前記
連通孔に耐熱係合部材を嵌合させ、水平方向の移動を許
容しつつ保持させたファイバー炉。もしくは、配列方向
に沿う溝部２を形成し両側面にはそれぞれ上下の辺に跨
がる逆向きの段部３を形成してなる複数の耐熱ファイバ
ーブロック１を、その上下の溝部２により水平方向に連
通孔が形成され、かつ両側面の段部３が互いに係合する
よう水平および垂直方向に配列させるとともに前記連通
孔に耐熱係合部材を嵌合させ、水平方向の移動を許容し
つつ保持させたファイバー炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉内壁の寿命を延長す
るとともに、熱効率を改善したスタックライニング工法
によるファイバー炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、加熱装置の断熱壁は、繊維系断熱
材が有する低熱容量と高断熱性の特質を活かして、従来
の煉瓦質断熱材で構成したものから繊維系断熱材を用い
て構成したものに代わりつつある。

【０００３】このようなファイバー炉の構築方法として
は、繊維形断熱材で構成されたバックアップ断熱壁の内
面に、直方体状に賦形した多数の耐熱ファイバーブロッ
クを隣接する耐熱ファイバーブロックどうしを接着剤で
接着固定しながら水平方向に配列し、かつ、スタッドピ
ンでバックアップ断熱壁を貫通して外部保護壁に固定し
て耐熱ファイバーブロック列を形成し、その上に順次同
様にして耐熱ファイバーブロック列を構成して一体化し
たライニング壁を構成するスタックライニング工法が知
られている。

【０００４】しかしながら、このような従来のスタック
ライニング工法によるファイバー炉では、耐熱ファイバ
ーブロックが煉瓦質断熱材に比較して再加熱収縮現象が
顕著であるため、亀裂が発生しやすく、特に、接着剤を
用いて全体を一体化した場合には、再加熱収縮現象によ
る応力が局部に集中し易いという問題があった。さら
に、上記収縮現象とは別に、炉温の上昇・下降に伴い耐
熱ファイバーブロックが熱的膨脹、収縮を繰り返す際
に、全体が一体化されていると亀裂の成長が助長され
て、炉の熱効率を低下させ、かつ寿命を著しく短くして
しまうという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
スタックライニング工法によるファイバー炉では、再加
熱収縮現象により亀裂が発生しやすく、また、接着剤に
より一体化されているため加熱収縮現象により応力が局
部に集中し易く、さらに、耐熱ファイバーブロックの熱
的膨脹、収縮の際に、一体化により亀裂の成長が助長さ
れて炉の熱効率を低下させ、かつ寿命を著しく短くして
しまうという問題があった。

【０００６】本発明者らは、かかる従来の問題を解決す
べくなされたもので、耐熱ファイバーブロックの上下面
に溝部を形成し該溝部に耐熱係合部材を係合させて前後
方向への動きを耐熱係合部材により拘束しつつ、配列方
向への動きを溝部の摺動で許容することにより、亀裂の
発生が防止され、また、耐熱ファイバーブロックの両側
面に隣接する耐熱ファイバーブロックと相互に係合する
上下の辺に跨がる逆向きの段部を形成し配列する際この
段部により耐熱ファイバーブロック相互の間隙を遮断す
ることにより、熱効率が向上することを見出だした。

【０００７】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、前述した問題の解消されたファイバー炉を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明のファイバー炉
は、繊維系断熱材で構成されたバックアップ断熱壁の内
面に沿って、直方体状の上下面に配列方向に沿う溝部を
形成してなる複数の耐熱ファイバーブロックを、該耐熱
ファイバーブロックの上下の溝部により水平方向に連通
孔が形成されるよう水平および垂直方向に配列させると
ともに、前記連通孔に耐熱係合部材を嵌合させ、前記複
数の耐熱ファイバーブロックを水平方向の移動を許容し
つつ保持させてなることを特徴としており、第２発明の
ファイバー炉は、繊維系断熱材で構成されたバックアッ
プ断熱壁の内面に沿って、直方体状の上下面に配列方向
に沿う溝部を形成し両側面にはそれぞれ上下の辺に跨が
る逆向きの段部を形成してなる複数の耐熱ファイバーブ
ロックを、該耐熱ファイバーブロックの上下の溝部によ
り水平方向に連通孔が形成され、かつ、両側面の段部が
互いに係合するよう水平および垂直方向に配列させると
ともに前記連通孔に耐熱係合部材を嵌合させ、前記複数
の耐熱ファイバーブロックを水平方向の移動を許容しつ
つ保持させてなることを特徴としている。

【０００９】本発明に使用される耐熱ファイバーブロッ
クは、セラミックスファイバー等の耐熱繊維を直方体状
に圧縮賦形したものである。上下の溝部は各耐熱ファイ
バーブロックの同一位置に形成され、この溝部は通常断
面半円形状に形成されるが必要に応じて楕円形状、三角
形状あるいは台形状等任意の形状にすることができる。
なお、最下段に配置される耐熱ファイバーブロックの下
面および再上段に配置される耐熱ファイバーブロックの
上面の溝部は省略してもよい。また、耐熱ファイバーブ
ロックの側面の段部は、垂直であることが望ましいが、
上下の辺に非平行であれば傾斜した段部でも曲線状の段
部であっても差支えない。

【００１０】また、耐熱係合部材は、アルミナ、ジルコ
ニア、炭化珪素、窒化珪素などの耐熱材質からなり、そ
の形状は耐熱ファイバーブロックの溝部に嵌合可能な棒
状のものが好ましいが、上下面に溝部を形成した断面矩
形の耐熱成形体とその溝部に一部を露出させて嵌合され
た耐熱棒状部材からなる複合体や、矩形の上下の辺に突
部が形成された断面形状の耐熱成形体とすることもでき
る。

【００１１】なお、炉天井の内壁も本発明と同様に構成
することにより、さらに本発明の効果を助長することが
できる

【００１２】

【作用】第１発明においては、ライニング壁を構成する
耐熱ファイバーブロックとして直方体状の上下面に配列
方向に沿う溝部を形成してなるものを用いて、その溝部
を耐熱係合部材に係合させて保持するようにしたので、
前後の動きは耐熱係合部材により拘束されるが、配列方
向には移動可能となり、再加熱収縮および熱膨張収縮に
よって発生する機械的な応力は各耐熱ファイバーブロッ
クの配列方向の動きによって無理なく分散、吸収され
る。

【００１３】第２発明においては、ライニング壁を構成
する耐熱ファイバーブロックとして直方体状の両側面に
は上下の辺に跨がる逆向きの段部を形成してなるものを
用いて、各耐熱ファイバーブロック間の間隙は段部で遮
蔽されているので、耐熱ファイバーブロックが収縮して
も熱輻射は段部に遮断される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１５】実施例１ 図１は、本発明の実施例に使用したセラミックスファイ
バーを圧縮賦形して形成した直方体状の耐熱ファイバー
ブロック１を示すもので、直方体状の上下面に配列方向
に沿う半円形の溝部２を有し、両側面の中央には垂直方
向に等高の逆向きの段部３が形成されている。なお、こ
の耐熱ファイバーブロックの寸法は、高さｈ＝450 mm、
幅ｗ＝100 mm、厚さｔ＝50mm、段部の高さ＝7 mmであ
る。

【００１６】図２は、この耐熱ファイバーブロックを用
いた本発明の一実施例の一部欠截斜視図である。同図に
おいて、４は金属外壁、５は金属外壁４と平行に耐熱フ
ァイバーブロック１の溝部と同形の溝部を有する底部断
熱材、６は耐熱材料からなる丸棒状部材、７は耐熱ファ
イバーブロック１の高さの1/7 の厚さを持つＬ字状の隅
部断熱材で、耐熱係合部材６の溝部の位置に配置される
ものには耐熱ファイバーブロック１の溝部と一致する同
形の溝部が形成されている。８はバックアップ断熱材、
９は上下面に耐熱ファイバーブロック１の溝部と一致す
る溝部を有する耐熱成形体である。なお、上記の丸棒状
部材６はφ25mm×φ20mm×1400mmのムライトパイプ内に
セラミックスファイバーを充填したものである。

【００１７】この実施例のファイバー炉は次のようにし
て組み立てられる。

【００１８】まず、底部基盤（図示せず）の外周に金属
外壁４が所定の寸法形状に形成され底部基盤上には、壁
面から所定の間隔をおいて金属外壁４と平行する耐熱フ
ァイバーブロック１の溝部と同形の溝部を有する底部断
熱材５が敷きつめられる。

【００１９】次に、この溝部に丸棒状部材６が嵌合され
て、金属外壁４の各隅部には耐熱丸棒状部材６が嵌合す
る半円形の溝部を下面に有するＬ字状の隅部断熱材７が
耐熱ファイバーブロック１の高さまで積層配置される。
このとき上部の隅部断熱材７として上面に丸棒状部材６
が嵌合する半円形の溝部を有するものが用いられる。そ
して、複数の耐熱ファイバーブロック１が、下面の溝部
２を丸棒状部材６に嵌合させつつ隅部断熱材７間にに亘
って互いに密接差せて配設され、この耐熱ファイバーブ
ロック１と金属外壁４間にはバックアップ断熱材８が充
填される。

【００２０】しかる後、耐熱ファイバーブロック１の上
面の溝部２に他の丸棒状部材６が嵌合され、隅部には隅
部断熱材７が積層配置され、さらに耐熱ファイバーブロ
ック１上には、上下面に溝部を有する耐熱成形体９が、
丸棒状部材６を下面の溝部に嵌合させて配置される。こ
の後、耐熱成形体９の上面の溝部には丸棒状部材６が嵌
合され、以下同様にして、隅部断熱材７、耐熱ファイバ
ーブロック１、バックアップ断熱材８が配設され、これ
を必要段だけ繰り返してファイバー炉の側壁が構築さ
れ、さらに同様の方法により天井壁も構成して炉内容積
1600mm×1300mm×1100mm（高さ）の角型昇降式オールフ
ァイバー炉が構築された。

【００２１】構築されたファイバー炉を1500℃の温度で
使用して評価したが、初期における再加熱収縮による断
熱材の亀裂発生は認められず、その後の亀裂の発生・成
長も認められなかった。また、炉内壁の寿命は従来のス
タックライニング工法によるものと比較して約 2倍とな
った。

【００２２】実施例２ 高さｈが400mm で、幅ｗ、厚さｔが実施例１で用いた耐
熱ファイバーブロックと同じ耐熱ファイバーブロックを
用い、かつ、丸棒状部材６としてアルミナパイプにアル
ミナファイバーを充填したものを用いた点を除いて、実
施例１と同様にして炉内容積φ1600mm×700mm （高さ）
の高温昇降式オールファイバー炉を構築した。

【００２３】構築したファイバー炉を1700℃の温度で使
用して評価したが、初期における再加熱収縮による断熱
材の亀裂発生は認められず、その後の亀裂の発生・成長
も認められなかった。そのため熱効率の低下を防止で
き、炉内壁の寿命も従来のスタックライニング工法によ
るものと比較して約 2倍となった。

【００２４】実施例３ 丸棒状部材６と耐熱断熱材９に代えて、矩形の上下辺に
耐熱ファイバーブロック１の溝部に嵌合する半円状の突
起９´ａを有する断面形状の耐熱断熱材９´を用いた点
を除いて、実施例１と同様にして炉内容積1600mm×1300
mm×1000mm（高さ）の角型昇降式オールファイバー炉を
構築した。

【００２５】構築したファイバー炉を1700℃の温度で使
用して評価したが、初期における再加熱収縮による断熱
材の亀裂発生は認められず、その後の亀裂の発生・成長
も認められなかった。そのため熱効率の低下を防止で
き、炉内壁の寿命も従来のスタックライニング工法によ
るものと比較して約 2倍となった。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述たように本発明によれば、次の
ように優れた効果を奏することができる。

【００２７】先ず第１発明によれば、 (1) 耐熱ファイバーブロックの再加熱収縮による初期亀
裂の発生が防止される。 (2) 耐熱ファイバーブロックの熱膨張・収縮時の熱応力
が分散されて無理なく吸収される。

【００２８】(3) 耐熱ファイバーブロックが相互に密着
されていないので、再加熱収縮で生じた耐熱ファイバー
ブロック接合面の間隙をその都度補正することができ、
熱効率の防止をはかることができる。

【００２９】(4) ライニング壁内に機械的な応力が蓄積
されず、亀裂の発生・成長が防止されるので熱効率およ
び炉内壁の炉壁の寿命が大幅に延長される。

【００３０】第２発明によれば、 (1) 耐熱ファイバーブロックが収縮しても、熱輻射は段
部に遮断されて直接バックアップ断熱壁の内面に放射伝
熱が行われることがないので実質的に熱効率の低下が防
止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる耐熱ファイバーブロックの一例
を示す斜視図。

【図２】本発明の一実施例の一部各欠截斜視図。

【図３】本発明の他の実施例の一部各欠截斜視図。

【符号の説明】

１……耐熱ファイバーブロック、２……半円形の溝部、
３……段部、４……金属外壁、５……底部断熱材、６…
…丸棒状部材、７……隅部断熱材、８……バックアップ
断熱材、９……耐熱成形体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維系断熱材で構成されたバックアップ
   断熱壁の内面に沿って、直方体状の上下面に配列方向に
   沿う溝部を形成してなる複数の耐熱ファイバーブロック
   を該耐熱ファイバーブロックの上下の溝部により水平方
   向に連通孔が形成されるよう水平および垂直方向に配列
   させるとともに前記連通孔に耐熱係合部材を嵌合させ、
   前記複数の耐熱ファイバーブロックを水平方向の移動を
   許容しつつ保持させてなることを特徴とするファイバー
   炉。
2. 【請求項２】 繊維系断熱材で構成されたバックアップ
   断熱壁の内面に沿って、直方体状の上下面に配列方向に
   沿う溝部を形成し両側面にはそれぞれ上下の辺に跨がる
   逆向きの段部を形成してなる複数の耐熱ファイバーブロ
   ックを、該耐熱ファイバーブロックの上下の溝部により
   水平方向に連通孔が形成され、かつ、両側面の段部が互
   いに係合するよう水平および垂直方向に配列させるとと
   もに前記連通孔に耐熱係合部材を嵌合させ、前記複数の
   耐熱ファイバーブロックを水平方向の移動を許容しつつ
   保持させてなることを特徴とするファイバー炉。