JPH08338689A - ロータリーキルン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐火断熱レンガと耐火レンガとの接合力を向
上させ、耐火断熱レンガの剥離欠落を防止し、もって運
転開始の火入れ時に起こり易いロータリーキルンの機械
的破損を確実に防止すること、及び耐火断熱レンガを確
実にキルンの内側（接火面側）に位置させ、該耐火断熱
レンガへのコーチング付着性の良さにより、レンガ寿命
の延長を図ること。 【構成】 耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み合わせ
た構造のレンガを、その耐火断熱レンガ側をキルンの内
側に向けてシエルに内張りした構造のロータリーキルン
において、上記レンガ１の耐火断熱レンガ２と耐火レン
ガ３との接合部に、接合する両者の材料が混じり合った
材料で形成された中間層４を設け、該中間層４を介して
上記耐火断熱レンガ２と耐火レンガ３とを接合した構造
のレンガを用いたロータリーキルンとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータリーキルンに関
し、特に、運転開始の火入れ時に起こり易いロータリー
キルンの機械的破損を防止し得る構造とした、ロータリ
ーキルンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーキルンは、そのシエルに耐火
レンガが内張りされ、シエル外側に設けられたリング状
のタイヤ３〜４個を介して、それぞれ一対のローラー上
に設置支持された構造となっている。

【０００３】タイヤが設けられた部位のシエル外周面に
は、図１に示したようにサボーティングブロックと呼ば
れる短冊形の鉄板が取り付けられ、該サボーティングブ
ロックを介して、シエルは上記タイヤの内周面に若干の
余裕を持って接し、キルンとタイヤとの間に１回転毎の
ズレ（キルンの歩み）が生じるように設計され、そのキ
ルンの歩みを適正なものとすることにより、キルンの機
械的破損を防止する構造となっている。

【０００４】即ち、タイヤの内径をサボーティングブロ
ックが取り付けられた部位のシエルの外径よりも僅かに
大きく設計し、常温時においては無論、キルンが稼働し
ている高温時でも下部ではサボーティングブロックとタ
イヤが接し、上部では離れている状態にし、タイヤとシ
エルとの熱膨張差をキルンの歩みの変化により吸収さ
せ、シエルにタイヤの締めつけ力による機械的応力が生
じないようにしている。

【０００５】また、火入れ時には、特にシエルとタイヤ
との温度差に基づく熱膨張差が大きなものとなるため、
通常の仕様では２４〜４８時間かけて徐々にキルンを加
熱し、キルン及び上記タイヤを含めた付属部品を十分に
予熱した後、本焼成に移ることを規定し、火入れ時にお
いてもシエルにタイヤの締めつけ力による機械的応力が
生じないように配慮されている（図２参照）。

【０００６】しかしながら近年、熱経済上の観点からこ
の予熱時間を短縮する傾向にあり、５〜１２時間の予熱
時間で本焼成に移ることが行われている。その結果、炉
内の急激な加熱が必要となり、それによりタイヤまで熱
が十分に伝わらないうちにシエル温度のみが高くなり、
シエルがタイヤに比べて大きく膨張し、シエルとタイヤ
との間隙が小さくなり、上記キルンの歩みが極端に減少
する状態が生じる（図３破線参照）。この状態でキルン
を回すと、シエルの外周面に装着された上記サボーティ
ングブロックがタイヤの内周面を削ったり、或いはシエ
ルの変形等が生じ、機械的な破損が起こり易かった。

【０００７】しかし、この現象は、火入れ時のある特定
の時間帯にのみ生じることを、本発明者等は先に見出し
た。即ち、図３は、６時間予熱の場合のキルンの歩みと
時間との関係を示したものであるが、同図に見られるよ
うに火入れ後にキルンを断続運転しながら予熱するが、
その間キルンの歩みは減り続け、さらに原料投入後キル
ンが連続運転に入り、焼成帯にコーチングが十分付着し
ない１〜２時間は、焼成帯では熱がレンガを通してシエ
ルに伝わり易く、シエルが熱膨張して極端にキルンの歩
みが減少し（同図破線参照）、その結果キルンの機械的
破損が生じる。しかし、この時間帯さえ過ぎれば、焼成
帯にコーチングが付着し、またタイヤも十分に予熱さ
れ、キルンの歩みが増加し、適当値で安定することが分
かる。

【０００８】そこで、本発明者等は、この火入れ後のあ
る特定の時間帯にのみ生じるキルンの歩みの極端な減少
を、キルンのシエルに内張りするレンガによって解決で
きると考え、先に耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み
合わせたレンガを、その耐火断熱レンガ側をキルンの内
側に向けてシエルに内張りしたロータリーキルンを発明
し、特許出願を行った（特開昭63-87584）。

【０００９】このロータリーキルンによれば、耐火断熱
レンガがシエルの内壁面側に存在するため、火入れ時の
急激な熱のシエルへの伝達を遮断でき、焼成帯にコーチ
ングが十分付着するまでの一定時間、キルンの歩みの急
激な減少を防止でき（図３実線参照）、火入れ時に起こ
り易いキルンの機械的破損を防止することができた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たキルンの機械的破損を防止するために開発されたレン
ガは、異種の材料である耐火断熱レンガと耐火レンガと
を組み合わせた物であるため、その境界の接合部分にお
ける接合力が弱く、該レンガをシエルの内壁面側に内張
りする際、或いは火入れ後にキルンを断続運転しながら
予熱する際に耐火断熱レンガが耐火レンガから剥離欠落
し、火入れ時の急激な熱のシエルへの伝達を遮断でき
ず、キルンの機械的破損が生じる場合が存在した。

【００１１】本発明は、上述した従来の技術が有する課
題に鑑み成されたものであって、その目的は、耐火断熱
レンガと耐火レンガとの接合力を向上させ、耐火断熱レ
ンガの剥離欠落を防止し、もって運転開始の火入れ時に
起こり易いロータリーキルンの機械的破損を確実に防止
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を進めた結果、異種の材料である
耐火断熱レンガと耐火レンガとを強固に接合させるため
には、その接合部に両者の材料が混じり合った中間層を
形成し、該中間層を介して耐火断熱レンガと耐火レンガ
とを接合すれば良いことを見出し、本発明を完成させ
た。

【００１３】即ち、本発明は、耐火断熱レンガと耐火レ
ンガとを組み合わせた構造のレンガを、その耐火断熱レ
ンガ側をキルンの内側に向けてシエルに内張りした構造
のロータリーキルンにおいて、上記レンガの耐火断熱レ
ンガと耐火レンガとの接合部に、接合する両者の材料が
混じり合った材料で形成された中間層を設け、該中間層
を介して上記耐火断熱レンガと耐火レンガとを接合した
構造のレンガを用いたロータリーキルンとした。

【００１４】上記した本発明にかかるロータリーキルン
によれば、そのキルンのシエルに内張りするレンガを、
耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み合わせた構造のも
のとすると共に、その耐火断熱レンガと耐火レンガとの
接合部に、接合する両者の材料が混じり合った材料で形
成された中間層を設け、該中間層を介して上記耐火断熱
レンガと耐火レンガとを接合した構造のレンガとしたた
め、該レンガは耐火断熱レンガ部分と耐火レンガ部分と
の接合力の強いレンガとなり、該レンガをシエルの内壁
面側に内張りする際、或いは火入れ後にキルンを断続運
転しながら予熱する際に耐火断熱レンガ部分が耐火レン
ガ部分から剥離欠落することが無くなり、火入れ時の急
激な熱のシエルへの伝達を耐火断熱レンガ部分が遮断
し、火入れ時において起こり易いキルンの機械的破損を
確実に防止し得るロータリーキルンとなる。

【００１５】ここで、上記本発明において使用する耐火
断熱レンガとしては、フォルステライトレンガが好まし
く、また上記耐火レンガとしては、マグ・クロレンガが
好ましい。これは、フォルステライトレンガは、断熱性
が優れていると共に、セメント原料中に存在するアルカ
リ成分によるアルカリアタックにより溶けやすく、焼成
中におけるコーチングの生成が早いためであり、またマ
グ・クロレンガは、強靱で耐火性に優れたレンガである
ためである。

【００１６】また、上記耐火レンガとしては、狭義のス
ピネルレンガ（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃）をベースとし、そ
のスピネルレンガの耐火断熱レンガを接合する側にマグ
・クロレンガを設けた構造のものとすることが、更に好
ましい。これは、マグ・クロレンガは、その材料成分中
に６価のクロム（Ｃｒ⁺⁶）が存在するが、この６価のク
ロムは有害物質であることからその処理が問題となる場
合が存在し、狭義のスピネルレンガを耐火レンガとして
使用する場合があるが、このスピネルレンガは、耐火断
熱レンガとして上記フォルステライトレンガを使用した
場合、その接合面のスピネルレンガ側にポーラスな脆弱
層が形成され、この部分から破壊が生じる恐れがある。
そこで、狭義のスピネルレンガをベースとし、そのスピ
ネルレンガの耐火断熱レンガを接合する側にマグ・クロ
レンガを設けた構造の耐火レンガとすれば、耐火断熱レ
ンガの成分を含む中間層との接合面が強靱なものとなる
と共に、耐火レンガのベースはスピネルレンガであるた
めその処理も容易となるためである。

【００１７】

【実施例】以下、上記した本発明にかかるロータリーキ
ルンを具体的に説明するが、本発明は下記する具体例に
限定されるものではない。

【００１８】本発明にかかるロータリーキルンに使用す
る耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み合わせた構造の
レンガ１としては、例えば図４及び図５に示すように厚
さ１５〜７５mmの耐火断熱レンガ２部分と、厚さ２００
〜２３０mmの耐火レンガ３部分とを両者の材料が混じり
合った材料で形成された厚さ１５〜３０mmの中間層４を
介して一体に接合した構造のレンガである。

【００１９】上記耐火断熱レンガ２部分の材料として
は、断熱性に優れ、しかもセメント焼成中におけるコー
チングの生成が早いフォルステライトが用いられ、上記
耐火レンガ３部分の材料としては、強靱で耐火性に優れ
たマグ・クロが用いられている。また、両者を接合する
中間層４の材料としては、上記フォルステライト及びマ
グ・クロが重量比で約５：１の割合（フォルステライト
１００重量部に対し、マグ・クロを２０重量部）で混合
された材料が用いられている。

【００２０】上記レンガ１は、レンガを成形する型枠内
に上述した材料の耐火断熱レンガ２部分、及び耐火レン
ガ３部分を、中間層４をその間に挟んだ状態で押し入れ
ることにより３層構造に成形され、常法により焼成して
作製される。

【００２１】この耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み
合わせた構造の上記レンガ１は、ローターキルンのシエ
ルに内張りされるが、その内張り位置としては、キルン
を支えるタイヤ位置、特にキルンの焼成帯に最も近いタ
イヤ位置に常法によって内張りするのが、この部分にお
いて最もキルンの機械的破損が生じ易いことから効果的
である。但し、このタイヤ位置以外の部分にもこの組み
合わせたレンガ１を内張りすることは当然でき、この場
合には、火入れ時の初期熱スポーリングを防ぐ効果、ま
たコーチング付着が容易となる効果も現れ、これらの効
果によりレンガの損耗が防止でき、レンガの寿命延長に
有効となる。

【００２２】また、この組み合わせたレンガ１は、その
耐火断熱レンガ２側をキルンの炉内側に、耐火レンガ３
側をキルンシエル側に向けた状態で内張りする。ここ
で、もし耐火断熱レンガ２をキルンシエル側に向けた状
態で内張りすると、断熱効果は同じでも、耐火断熱レン
ガは強度が弱いためにキルン稼動中に破壊し易く、キル
ンからのレンガ脱落につながるため良くない。

【００２３】上記のようにレンガ１が内張りされたロー
タリーキルンは、耐火断熱レンガ２がシエルの内壁面側
に存在するため、火入れ時の急激な熱のシエルへの伝達
を緩和でき、焼成帯にコーチングが十分付着するまでの
一定時間、キルンの歩みの急激な減少を防止でき（図３
の実線参照）、火入れ時に起こり易いキルンの機械的破
損を防止することができる。しかも上記作用を果たす耐
火断熱レンガ２は、接合する両者の材料が混じり合った
材料で形成された中間層４を介してベースとなる耐火レ
ンガ３と接合されているため、耐火断熱レンガ２部分と
耐火レンガ３部分との接合力の強いレンガとなり、該レ
ンガをシエルの内壁面側に内張りする際、或いは火入れ
後にキルンを断続運転しながら予熱する際に耐火断熱レ
ンガ２部分が耐火レンガ３部分から剥離欠落することが
無くなり、上記したキルンの機械的破損を確実に防止し
得る作用を果たす。

【００２４】ここで、耐火断熱レンガ２と耐火レンガ３
との接合部に、接合する両者の材料が混じり合った材料
で形成された中間層４を設け、該中間層４を介して上記
耐火断熱レンガ２と耐火レンガ３とを接合した構造のレ
ンガ１とした場合の、接合強度の向上を示すデーターを
表１に示す。

【００２５】なお、試験片は、図６に示すレンガ位置か
ら４０×４０×１００mmの試験片を取り出し、該試験片
の曲げ強度をミハエリス二重てこ型曲げ試験機を用いて
測定し、各々３本の平均値を表１に示した。また、耐火
断熱レンガ２部分の材料としては、フォルステライトを
用い、耐火レンガ３部分の材料としては、マグ・クロを
用いている。また、両者を接合する中間層４の材料とし
ては、上記フォルステライト１００重量部に対し、マグ
・クロを２０重量部（表１において試験No,1）、３３．
３重量部（表１において試験No,2）、５０重量部（表１
において試験No,3）、１００重量部（表１において試験
No,4）、２００重量部（表１において試験No,5）、そし
て３００重量部（表１において試験No,6）各々配合した
６種類で行った。さらに、比較のために、上記中間層４
を設けず、直接耐火断熱レンガ部分のフォルステライト
と、耐火レンガ部分のマグ・クロとを接合したレンガ
（表１において試験No,7）、及び耐火レンガであるマグ
・クロのみのレンガ（表１において試験No,8）につい
て、上記と同様ミハエリス二重てこ型曲げ試験機を用い
て３本の曲げ強度を測定した。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１より、耐火断熱レンガと耐火レンガと
の接合部に、接合する両者の材料が混じり合った材料で
形成された中間層を設け、該中間層を介して上記耐火断
熱レンガと耐火レンガとを接合した構造のレンガ（試験
No,1〜6)とすれば、その曲げ強度は強いものとなり、接
合力が向上していることが判明する。特に、中間層の耐
火断熱レンガ材料と耐火レンガ材料との混合割合が、耐
火断熱レンガ材料１００重量部に対し、耐火レンガ材料
が２０〜２００重量部配合されたもの（試験No1 〜5 ）
にあっては、その接合力が特に向上していることが判明
する。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるロータリ
ーキルンによれば、そのキルンのシエルに内張りするレ
ンガを、耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み合わせた
構造のものとすると共に、その耐火断熱レンガと耐火レ
ンガとの接合部に、接合する両者の材料が混じり合った
材料で形成された中間層を設け、該中間層を介して上記
耐火断熱レンガと耐火レンガとを接合した構造のレンガ
としたため、該レンガは耐火断熱レンガ部分と耐火レン
ガ部分との接合力の強いレンガとなり、該レンガをシエ
ルの内壁面側に内張りする際、或いは火入れ後にキルン
を断続運転しながら予熱する際に耐火断熱レンガ部分が
耐火レンガ部分から剥離欠落することが無くなり、火入
れ時の急激な熱のシエルへの伝達を耐火断熱レンガ部分
が緩和し、火入れ時において起こり易いキルンの機械的
破損を確実に防止し得るロータリーキルンとなる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロータリーキルンのタイヤが設けられた部位の
概念的な横断面図である。

【図２】従来の予熱仕様に従って、４８時間予熱した場
合のキルンの歩みと時間との間係を示す図である。

【図３】実線は、本発明により組み合わせたレンガをシ
エルに内張りし、破線は、従来のレンガをシエルに内張
りして、それぞれ６時間予熱した場合のキルンの歩みと
時間との間係を示す図である。

【図４】本発明で用いるレンガの横断面図である。

【図５】本発明で用いるレンガの縦断面図である。

【図６】試験片のサンプル位置を示した概念的な斜視図
である。

【符号の説明】

１ レンガ ２ 耐火断熱レンガ ３ 耐火レンガ ４ 中間層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火断熱レンガと耐火レンガとを組み合
   わせた構造のレンガを、その耐火断熱レンガ側をキルン
   の内側に向けてシエルに内張りした構造のロータリーキ
   ルンにおいて、上記レンガの耐火断熱レンガと耐火レン
   ガとの接合部に、接合する両者の材料が混じり合った材
   料で形成された中間層を設け、該中間層を介して上記耐
   火断熱レンガと耐火レンガとを接合した構造のレンガと
   したことを特徴とする、ロータリーキルン。
2. 【請求項２】 上記中間層の耐火断熱レンガ材料と耐火
   レンガ材料との混合割合が、耐火断熱レンガ材料１００
   重量部に対し、耐火レンガ材料が５〜５００重量部配合
   されたものであることを特徴とする、請求項１記載のロ
   ータリーキルン。
3. 【請求項３】 上記耐火断熱レンガが、フォルステライ
   トレンガであり、上記耐火レンガが、マグ・クロレンガ
   であることを特徴とする、請求項１又は２記載のロータ
   リーキルン。
4. 【請求項４】 上記耐火断熱レンガが、フォルステライ
   トレンガであり、上記耐火レンガが、狭義のスピネルレ
   ンガ（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）をベースとし、そのスピネ
   ルレンガの耐火断熱レンガを接合する側にマグ・クロレ
   ンガが設けられたレンガであって、該マグ・クロレンガ
   と上記フォルステライトレンガとの間に、フォルステラ
   イトレンガとマグ・クロレンガが混じり合った上記中間
   層が設けられたものであることを特徴とする、請求項１
   記載のロータリーキルン。