JPH06137764A - 溶融セラミックス製造用の炉 - Google Patents
溶融セラミックス製造用の炉Info
- Publication number
- JPH06137764A JPH06137764A JP31106392A JP31106392A JPH06137764A JP H06137764 A JPH06137764 A JP H06137764A JP 31106392 A JP31106392 A JP 31106392A JP 31106392 A JP31106392 A JP 31106392A JP H06137764 A JPH06137764 A JP H06137764A
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- JP
- Japan
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- furnace
- zirconia
- oriented
- lid
- brick
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- Pending
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- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充分な耐熱性と耐侵蝕性を有し、電鋳煉瓦等
の溶融セラミックスの製造にも適する炉を提供する。 【構成】 炉の内壁の少なくとも一部分に、ジルコニア
が８５重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を配置
したことを特徴とするロータリーキルン式の溶融セラミ
ックス製造用の炉又はアーク式の結晶質溶融セラミック
ス製造用の炉。
の溶融セラミックスの製造にも適する炉を提供する。 【構成】 炉の内壁の少なくとも一部分に、ジルコニア
が８５重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を配置
したことを特徴とするロータリーキルン式の溶融セラミ
ックス製造用の炉又はアーク式の結晶質溶融セラミック
ス製造用の炉。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶融セラミックス製
造用の炉に関するものである。
造用の炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融によって成形または製造する溶融セ
ラミックスとして、結晶質のものとしては電鋳煉瓦、溶
融アルミナなどがある。また、ガラス質のものとしては
溶融シリカがよく知られている。これらはいずれも電気
アーク炉を用いて溶融することが多い。
ラミックスとして、結晶質のものとしては電鋳煉瓦、溶
融アルミナなどがある。また、ガラス質のものとしては
溶融シリカがよく知られている。これらはいずれも電気
アーク炉を用いて溶融することが多い。
【０００３】電鋳煉瓦にはアルミナ質、アルミナ・ジル
コニア・シリカ（ＡＺＳ）質、ジルコニア質などの煉瓦
があり、いずれの電鋳煉瓦も、所定の組成割合の原料を
電気炉で溶融し、鋳型に鋳込むことによって製造するこ
とができる。
コニア・シリカ（ＡＺＳ）質、ジルコニア質などの煉瓦
があり、いずれの電鋳煉瓦も、所定の組成割合の原料を
電気炉で溶融し、鋳型に鋳込むことによって製造するこ
とができる。
【０００４】電気炉では、アーク熱及び溶融物中に電流
を流すことにより発生するジュール熱により溶融に必要
な熱が供給される。
を流すことにより発生するジュール熱により溶融に必要
な熱が供給される。
【０００５】電気アーク炉の特徴は、被溶融物を短時間
で溶融温度まで加熱できること、炉の構造がシンプルで
コンパクトにできていること、傾動を行い易いことなど
である。
で溶融温度まで加熱できること、炉の構造がシンプルで
コンパクトにできていること、傾動を行い易いことなど
である。
【０００６】さて、溶融セラミックス特に電鋳煉瓦の溶
融温度は極めて高いが、これは電鋳煉瓦の大きな特徴で
もある。このような高融点の溶融物を受ける容器のライ
ニング材としては、外部炉殻の水冷により形成されるセ
ルフライニング層が用いられることが多いが、電鋳煉瓦
用のライニングとしても、前記セルフライニング層が用
いられていた。
融温度は極めて高いが、これは電鋳煉瓦の大きな特徴で
もある。このような高融点の溶融物を受ける容器のライ
ニング材としては、外部炉殻の水冷により形成されるセ
ルフライニング層が用いられることが多いが、電鋳煉瓦
用のライニングとしても、前記セルフライニング層が用
いられていた。
【０００７】セラミックスの熱処理に用いられる炉の１
つにロータリーキルンがあるが、これは、比較的安価な
化石燃料を使用できるのでランニングコストを安くする
ことができる。さらに、原料と排ガスの熱交換を行うよ
うにすればエネルギー効率の面からも有利である。
つにロータリーキルンがあるが、これは、比較的安価な
化石燃料を使用できるのでランニングコストを安くする
ことができる。さらに、原料と排ガスの熱交換を行うよ
うにすればエネルギー効率の面からも有利である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】電気炉で溶融セラミッ
クスの原料を溶融する場合には、化石燃料よりも高価な
電気エネルギーが用いられる。また、溶融物の受容器と
しては溶融セラミックスの溶融温度が著しく高いために
外壁を水冷する構成のセルフライニング方式が用いられ
ている。
クスの原料を溶融する場合には、化石燃料よりも高価な
電気エネルギーが用いられる。また、溶融物の受容器と
しては溶融セラミックスの溶融温度が著しく高いために
外壁を水冷する構成のセルフライニング方式が用いられ
ている。
【０００９】しかし、外部炉殻の水冷は溶融エネルギー
の増大をもたらし、エネルギー消費の面ではマイナスで
あった。
の増大をもたらし、エネルギー消費の面ではマイナスで
あった。
【００１０】省エネルギーの見地からすれば、溶融物の
受容器としては、十分な耐熱性と耐侵食性を備えたライ
ニング材を用いて、水冷はしない方がよい。むしろ、こ
れを外部から保温した方がよい。
受容器としては、十分な耐熱性と耐侵食性を備えたライ
ニング材を用いて、水冷はしない方がよい。むしろ、こ
れを外部から保温した方がよい。
【００１１】さらに、上部開放型の電気炉では、粉塵、
騒音、熱や光などで作業環境に悪影響を与えるので、こ
れを防ぐために炉蓋を設置する。しかし炉蓋が溶融面に
近い場合には、アーク熱や溶融物の輻射熱を受けて炉蓋
が溶融してしまう。これをさけるために普通は炉蓋を溶
融面から遠く離して設置するが、この場合には炭素電極
の酸化消耗が進行し易くなってしまう。
騒音、熱や光などで作業環境に悪影響を与えるので、こ
れを防ぐために炉蓋を設置する。しかし炉蓋が溶融面に
近い場合には、アーク熱や溶融物の輻射熱を受けて炉蓋
が溶融してしまう。これをさけるために普通は炉蓋を溶
融面から遠く離して設置するが、この場合には炭素電極
の酸化消耗が進行し易くなってしまう。
【００１２】炉蓋の耐熱性が充分に高ければ、溶融面の
近くに炉蓋を設置して輻射エネルギーを反射させること
によって溶融物の溶融を促進させ、省エネルギーを実現
できる。
近くに炉蓋を設置して輻射エネルギーを反射させること
によって溶融物の溶融を促進させ、省エネルギーを実現
できる。
【００１３】ロータリーキルンで溶融セラミックスを溶
融する場合には、従来の運転温度よりかなり高い温度が
必要であり、キルン出口から溶融物を排出する必要があ
る。ところが、従来のキルンライニング耐火材は溶損・
摩耗・欠落が起こり易く、その破片が溶融物を汚染する
恐れがあるため、溶融セラミックスの製造には不向きで
あった。
融する場合には、従来の運転温度よりかなり高い温度が
必要であり、キルン出口から溶融物を排出する必要があ
る。ところが、従来のキルンライニング耐火材は溶損・
摩耗・欠落が起こり易く、その破片が溶融物を汚染する
恐れがあるため、溶融セラミックスの製造には不向きで
あった。
【００１４】以上のような従来技術の問題点に鑑み、本
発明は、充分な耐熱性と耐侵蝕性を有し、電鋳煉瓦等の
溶融セラミックスを製造するロータリーキルン式又は電
気加熱式の炉を提供することを目的としている。
発明は、充分な耐熱性と耐侵蝕性を有し、電鋳煉瓦等の
溶融セラミックスを製造するロータリーキルン式又は電
気加熱式の炉を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明は、炉の
内壁の少なくとも一部分（たとえばライニングや炉蓋）
に、ジルコニアが８５重量％以上含まれるジルコニア質
電鋳煉瓦を配置したことを特徴とするロータリーキルン
式の溶融セラミックス製造用の炉を要旨としている。
内壁の少なくとも一部分（たとえばライニングや炉蓋）
に、ジルコニアが８５重量％以上含まれるジルコニア質
電鋳煉瓦を配置したことを特徴とするロータリーキルン
式の溶融セラミックス製造用の炉を要旨としている。
【００１６】本願の第２発明は、炉の内壁の少なくとも
一部分に、ジルコニアが８５重量％以上含まれるジルコ
ニア質電鋳煉瓦を配置したことを特徴とする電気加熱式
の結晶質溶融セラミックス製造用の炉を要旨としてい
る。
一部分に、ジルコニアが８５重量％以上含まれるジルコ
ニア質電鋳煉瓦を配置したことを特徴とする電気加熱式
の結晶質溶融セラミックス製造用の炉を要旨としてい
る。
【００１７】
【作用】ジルコニア質電鋳煉瓦の耐熱性はかなり高く、
２０００℃でも十分満足な荷重軟化特性を維持する。溶
融セラミックス用加熱炉の受容器や炉蓋の材料として
は、このような耐熱性の他に化学的な安定性も重要であ
る。２０００℃に近い溶融物やその飛散物及び溶融物か
ら発生する蒸発物の侵食作用は非常に激しいが、ジルコ
ニア質電鋳煉瓦はこの様な侵蝕作用にも充分に耐える化
学的安定性を有している。従って、炉の寿命が飛躍的に
延びる。
２０００℃でも十分満足な荷重軟化特性を維持する。溶
融セラミックス用加熱炉の受容器や炉蓋の材料として
は、このような耐熱性の他に化学的な安定性も重要であ
る。２０００℃に近い溶融物やその飛散物及び溶融物か
ら発生する蒸発物の侵食作用は非常に激しいが、ジルコ
ニア質電鋳煉瓦はこの様な侵蝕作用にも充分に耐える化
学的安定性を有している。従って、炉の寿命が飛躍的に
延びる。
【００１８】たとえば、ジルコニア質電鋳煉瓦を１００
ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法の立方体とし、そ
れに直径８０ｍｍ×深さ８０ｍｍの穴をあけたものをル
ツボとする。これを用いてＡＺＳ電鋳煉瓦を製造する。
すなわち、ルツボ内にＡＺＳ電鋳煉瓦の小片を詰め、炉
を１９００℃に保持して内容物を溶融させ、３時間保持
した後、ルツボを傾けて内容物を流出させる。冷却後、
ルツボ内を観察すると、極めて平滑のままであり、残留
物や溶食の跡は認められない。
ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法の立方体とし、そ
れに直径８０ｍｍ×深さ８０ｍｍの穴をあけたものをル
ツボとする。これを用いてＡＺＳ電鋳煉瓦を製造する。
すなわち、ルツボ内にＡＺＳ電鋳煉瓦の小片を詰め、炉
を１９００℃に保持して内容物を溶融させ、３時間保持
した後、ルツボを傾けて内容物を流出させる。冷却後、
ルツボ内を観察すると、極めて平滑のままであり、残留
物や溶食の跡は認められない。
【００１９】
【実施例】本発明者は数多くの耐火材料を試験した結
果、ジルコニア質電鋳煉瓦のみが２０００℃においても
十分な物理的強度を有し、かつセラミック溶融体とほと
んど反応せず濡れ難い表面を形成し、ほとんど侵食を受
けないこと、また冷却後は溶融物が容易に剥離すること
を明らかにした。これらの特徴はいずれも超高温での溶
融物の受容器として不可欠の性質である。
果、ジルコニア質電鋳煉瓦のみが２０００℃においても
十分な物理的強度を有し、かつセラミック溶融体とほと
んど反応せず濡れ難い表面を形成し、ほとんど侵食を受
けないこと、また冷却後は溶融物が容易に剥離すること
を明らかにした。これらの特徴はいずれも超高温での溶
融物の受容器として不可欠の性質である。
【００２０】ジルコニア質電鋳煉瓦を製造する場合に
は、他の電鋳煉瓦より更に数百度高い温度で溶融する必
要がある。好ましいジルコニア質電鋳煉瓦はＺｒＯ2 ８
５〜９８重量％、その他少量のＳｉＯ2 ，ＡｌＯ2 ，ア
ルカリ酸化物などを含み、単斜型ジルコニア結晶の間隙
をガラス相が充填した組織を持っている。
は、他の電鋳煉瓦より更に数百度高い温度で溶融する必
要がある。好ましいジルコニア質電鋳煉瓦はＺｒＯ2 ８
５〜９８重量％、その他少量のＳｉＯ2 ，ＡｌＯ2 ，ア
ルカリ酸化物などを含み、単斜型ジルコニア結晶の間隙
をガラス相が充填した組織を持っている。
【００２１】以下、本発明による炉の実施例を図１およ
び図２を参照して説明する。
び図２を参照して説明する。
【００２２】図１は電気加熱式とくに電気アーク式の溶
融炉の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った横断面
図である。電気アーク炉１０は全体的に中空の円盤形状
をしていて、受容器８と炉蓋９を備えている。受容器８
の外周は炉殻ケーシングで囲まれている。
融炉の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った横断面
図である。電気アーク炉１０は全体的に中空の円盤形状
をしていて、受容器８と炉蓋９を備えている。受容器８
の外周は炉殻ケーシングで囲まれている。
【００２３】受容器８および炉蓋９の内側にはジルコニ
ア質電鋳煉瓦３が配置されている。その外側には保温の
ために断熱煉瓦２が設置されている。炉蓋９には、電極
を通す電極孔４が３カ所と、原料を入れる原料投入口５
と、炉内に発生する粉塵を取り出すための集塵孔６が開
けられている。受容器８には溶融物を流し出すための鋳
造口７が設けられている。
ア質電鋳煉瓦３が配置されている。その外側には保温の
ために断熱煉瓦２が設置されている。炉蓋９には、電極
を通す電極孔４が３カ所と、原料を入れる原料投入口５
と、炉内に発生する粉塵を取り出すための集塵孔６が開
けられている。受容器８には溶融物を流し出すための鋳
造口７が設けられている。
【００２４】ジルコニア質電鋳煉瓦の唯一の欠点は耐ス
ポーリング特性が十分でない点にあるが、常に単斜型ジ
ルコニア結晶の冷却時の変態温度（１０００℃）以上に
保てば実用上全く問題はない。
ポーリング特性が十分でない点にあるが、常に単斜型ジ
ルコニア結晶の冷却時の変態温度（１０００℃）以上に
保てば実用上全く問題はない。
【００２５】炉がロータリーキルンの場合は、キルン内
の温度が常に１０００℃以上となるゾーンのライニング
にジルコニア質電鋳煉瓦を用い、他の部分は例えばＡＺ
Ｓ電鋳煉瓦を用いるようにすればよい。また、被溶融物
がシリカである場合には、１１００℃以下のゾーンには
シリカ質耐火物を用いて汚染を防止することが好まし
い。
の温度が常に１０００℃以上となるゾーンのライニング
にジルコニア質電鋳煉瓦を用い、他の部分は例えばＡＺ
Ｓ電鋳煉瓦を用いるようにすればよい。また、被溶融物
がシリカである場合には、１１００℃以下のゾーンには
シリカ質耐火物を用いて汚染を防止することが好まし
い。
【００２６】ロータリーキルンの燃料としてはブタンと
酸素を用いることが好ましい。ブタンと酸素を使用する
と、必要な高温を得られると同時に不必要に多量の排ガ
スを生成せず、排ガス処理に要する設備や費用を軽減で
きるからである。
酸素を用いることが好ましい。ブタンと酸素を使用する
と、必要な高温を得られると同時に不必要に多量の排ガ
スを生成せず、排ガス処理に要する設備や費用を軽減で
きるからである。
【００２７】ロータリーキルンの回転数は、被溶融物の
排出時の粘性によって変更される。溶融シリカのように
溶融物排出時の粘性が高いものは、排出を助長させるた
めに１時間に数回回転させる。また、ＡＺＳ電鋳煉瓦の
ように溶融物排出時の粘性が低いものは、未溶融ゾーン
での熱交換を助長させるために１日に数回回転させるこ
とが好ましいが、回転をさせなくても構わない。
排出時の粘性によって変更される。溶融シリカのように
溶融物排出時の粘性が高いものは、排出を助長させるた
めに１時間に数回回転させる。また、ＡＺＳ電鋳煉瓦の
ように溶融物排出時の粘性が低いものは、未溶融ゾーン
での熱交換を助長させるために１日に数回回転させるこ
とが好ましいが、回転をさせなくても構わない。
【００２８】
【発明の効果】本発明の炉によれば、炉の内壁の少なく
とも一部分（ライニングや炉蓋）に、ジルコニアが８５
重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を配置するの
で、炉の内壁部分すなわち炉ライニングや炉蓋の溶損・
摩耗・欠落等がなくなり、溶融物を汚染することがな
い。
とも一部分（ライニングや炉蓋）に、ジルコニアが８５
重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を配置するの
で、炉の内壁部分すなわち炉ライニングや炉蓋の溶損・
摩耗・欠落等がなくなり、溶融物を汚染することがな
い。
【００２９】ジルコニア質電鋳煉瓦を電気加熱式とくに
電気アーク式の炉に使用した場合は、ライニングや炉蓋
が十分な耐熱性と、耐侵食性を備えているので、炉蓋を
溶融面近くに設置でき、また炉殻の保温が可能となるた
め、エネルギー効率が向上する。さらに、炉蓋を溶融面
近くに設置できるので、炭素電極を消耗することなく粉
塵・騒音・熱や光などによる作業環境の悪化を防止でき
る。
電気アーク式の炉に使用した場合は、ライニングや炉蓋
が十分な耐熱性と、耐侵食性を備えているので、炉蓋を
溶融面近くに設置でき、また炉殻の保温が可能となるた
め、エネルギー効率が向上する。さらに、炉蓋を溶融面
近くに設置できるので、炭素電極を消耗することなく粉
塵・騒音・熱や光などによる作業環境の悪化を防止でき
る。
【００３０】ジルコニア質電鋳煉瓦をロータリーキルン
に使用した場合は、熱エネルギーとして比較的安価な化
石燃料を使用できるので、溶融セラミックスの製造コス
トを抑えることができる。
に使用した場合は、熱エネルギーとして比較的安価な化
石燃料を使用できるので、溶融セラミックスの製造コス
トを抑えることができる。
【図１】本発明によるロータリーキルン式の炉の縦断面
図。
図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図。
１ 炉殻ケーシング ２ 断熱煉瓦 ３ ジルコニア質電鋳煉瓦 ４ 電極孔 ５ 原料投入口 ６ 集塵孔 ７ 鋳造口 ８ 受容器 ９ 炉蓋 ◆
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 治雄 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸重 ビル 東芝モノフラックス株式会社内 (72)発明者 平田 公男 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸重 ビル 東芝モノフラックス株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 炉の内壁の少なくとも一部分に、ジルコ
ニアが８５重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を
配置したことを特徴とするロータリーキルン式の溶融セ
ラミックス製造用の炉。 - 【請求項２】 炉の内壁の少なくとも一部分に、ジルコ
ニアが８５重量％以上含まれるジルコニア質電鋳煉瓦を
配置したことを特徴とする電気加熱式の結晶質溶融セラ
ミックス製造用の炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31106392A JPH06137764A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 溶融セラミックス製造用の炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31106392A JPH06137764A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 溶融セラミックス製造用の炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137764A true JPH06137764A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=18012674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31106392A Pending JPH06137764A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 溶融セラミックス製造用の炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137764A (ja) |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP31106392A patent/JPH06137764A/ja active Pending
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