JPH11211357A - Inorganic fiber block and furnace - Google Patents
Inorganic fiber block and furnaceInfo
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- JPH11211357A JPH11211357A JP2161698A JP2161698A JPH11211357A JP H11211357 A JPH11211357 A JP H11211357A JP 2161698 A JP2161698 A JP 2161698A JP 2161698 A JP2161698 A JP 2161698A JP H11211357 A JPH11211357 A JP H11211357A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は無機繊維からなるブ
ランケットを積層した、耐食性に優れた無機繊維ブロッ
ク及びこの無機繊維ブロックを用いた炉に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic fiber block having excellent corrosion resistance in which a blanket made of inorganic fibers is laminated, and a furnace using the inorganic fiber block.
【０００２】[0002]
【従来の技術】無機繊維製品は軽量で断熱性に優れてい
ることから、焼却炉や工業炉等の各種炉の内張用耐火断
熱材として広く利用されている。この無機繊維製品のー
つとして無機繊維ブロックがある。2. Description of the Related Art Inorganic fiber products are widely used as refractory heat insulating materials for lining various furnaces such as incinerators and industrial furnaces because of their light weight and excellent heat insulating properties. One of the inorganic fiber products is an inorganic fiber block.
【０００３】炉の内張材として使用される無機繊維ブロ
ックは、ブランケットの積層体を圧縮しつつ、バンド締
めや縫製によって所定の形状に固定して作られる。こう
して作られた無機繊維ブロックは、ブランケットの切断
面あるいは折り曲げられた部分が炉内面となるように炉
の側壁や天井部分に取り付けて使用される。[0003] An inorganic fiber block used as a lining material of a furnace is manufactured by compressing a blanket laminate and fixing it to a predetermined shape by band fastening or sewing. The inorganic fiber block thus produced is used by being attached to a side wall or a ceiling portion of a furnace so that a cut surface or a bent portion of a blanket becomes an inner surface of the furnace.
【０００４】ブランケットの材料としては、アルミナシ
リカ質繊維、アルミナシリカジルコニア質繊維、アルミ
ナ質繊維などの無機繊維が多く使用される。As blanket materials, inorganic fibers such as alumina-silica fiber, alumina-silica zirconia fiber, and alumina fiber are often used.
【０００５】このような無機繊維ブロックは、軽量であ
り、耐熱性および断熱性があるため、１０００℃から１
３００℃程度の炉に多く使用されている。[0005] Such an inorganic fiber block is lightweight, and has heat resistance and heat insulation properties.
It is often used in furnaces at around 300 ° C.
【０００６】無機繊維ブロックは、体積の８５％以上が
空隙で占られている。さらに、各繊維は、その径が２〜
３μｍと細く、表面積が非常に大きい。In the inorganic fiber block, more than 85% of the volume is occupied by voids. Furthermore, each fiber has a diameter of 2
It is as thin as 3 μm and has a very large surface area.
【０００７】一方、例えば、ごみ焼却炉、火葬炉、瓦や
陶磁器の焼成炉、鉄鋼の熱処理炉においては、処理物の
種類によっては、炉内にアルカリやスケール等が発生す
ることがある。すると、これらの炉の雰囲気では、侵食
性が強いため、無機繊維は容易に反応を起こす。[0007] On the other hand, for example, in a refuse incinerator, a crematorium, a tile or porcelain firing furnace, or a steel heat treatment furnace, alkali or scale may be generated in the furnace depending on the type of processed material. Then, in the atmosphere of these furnaces, the inorganic fiber easily reacts because of strong erosion.
【０００８】このような理由により、無機繊維ブロック
が侵食性の強い雰囲気の炉に使用されると、無機繊維ブ
ロックを構成している繊維が反応して、無機繊維ブロッ
クが侵食される。その結果、炉を長時間安全に使用する
ことが困難になる。For these reasons, when the inorganic fiber block is used in a furnace having a highly corrosive atmosphere, the fibers constituting the inorganic fiber block react to erode the inorganic fiber block. As a result, it is difficult to safely use the furnace for a long time.
【０００９】そこで、この侵食を防止或いは遅延させる
ために、炉壁構造や無機繊維ブロックに種々の改良が試
みられている。In order to prevent or delay the erosion, various improvements have been made to the furnace wall structure and the inorganic fiber block.
【００１０】例えば、特開平７−１３８０７８号では、
多数の無機繊維ブロックの間に無機繊維製の挿入体を挿
入することが提案されている。For example, in JP-A-7-138078,
It has been proposed to insert an insert made of inorganic fibers between a number of inorganic fiber blocks.
【００１１】また、実開昭６１−１２５１３７号には、
無機繊維ブロックの表面にシリカゾルを塗布して、表面
を硬化する事が提案されている。[0011] In addition, Japanese Utility Model Laid-Open No.
It has been proposed to apply a silica sol to the surface of an inorganic fiber block to cure the surface.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの提案
は、侵食性の強いアルカリやスケール等が発生する炉に
長時間使用する場合には、なお不十分であった。However, these proposals are still insufficient when used for a long time in a furnace where highly corrosive alkali and scale are generated.
【００１３】特開平７−１３８０７８号では、挿入体の
挿入により、繊維の密度が高くなって侵食を遅延させる
ものの、侵食そのものを防止することはできない。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138078, although the insertion of the insert increases the density of the fibers and delays the erosion, the erosion itself cannot be prevented.
【００１４】また、実開昭６１−１２５１３７号考案で
は、耐摩耗性を改善するものであり、そこで使用されて
いるコロイダルシリカは耐食性に乏しく、侵食を防止す
るには不十分であった。Further, in the invention of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-125137, the wear resistance is improved, and the colloidal silica used therein has poor corrosion resistance and is insufficient to prevent erosion.
【００１５】このような従来技術に鑑み、本発明は、耐
食性に優れた無機繊維ブロックおよび炉を提供すること
を目的としている。In view of such prior art, an object of the present invention is to provide an inorganic fiber block and a furnace having excellent corrosion resistance.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、請
求項１及び２に記載の無機繊維ブロック、並びにこの無
機繊維ブロックを内張した炉である。Means for Solving the Problems The solution of the present invention is an inorganic fiber block according to claims 1 and 2, and a furnace lined with the inorganic fiber block.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の無機繊維ブロックの一例
は、無機繊維からなるブランケットを数多く積層して作
ったブロックを改良したものである。ブロックの少なく
ともブランケット積層方向の一面（特に炉内に露出する
面）に、アルミナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾ
ルの混合ゾルが、固形分換算で５５〜３００ｇ／ｍ2 の
量塗布されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of the inorganic fiber block of the present invention is an improved block made by laminating a large number of blankets made of inorganic fibers. Alumina sol or a mixed sol of alumina sol and silica sol is applied on at least one surface of the block in the blanket laminating direction (particularly, the surface exposed in the furnace) in an amount of 55 to 300 g / m 2 in terms of solid content.
【００１８】また、本発明の他の例は、前述の無機繊維
ブロックをさらに改良したものである。すなわち、無機
繊維ブロックの少なくともブランケット積層方向の一面
に、アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが塗布されて
いて、混合ゾルにおけるアルミナゾルとシリカゾルの混
合比率が、アルミナとシリカの重量比率でアルミナが７
０％以上である。In another embodiment of the present invention, the above-mentioned inorganic fiber block is further improved. That is, a mixed sol of alumina sol and silica sol is applied to at least one surface of the inorganic fiber block in the blanket lamination direction, and the mixing ratio of alumina sol and silica sol in the mixed sol is 7% by weight of alumina and silica in the weight ratio of alumina and silica.
0% or more.
【００１９】本発明において、無機繊維の好適例は、次
のとおりである。In the present invention, preferred examples of the inorganic fiber are as follows.
【００２０】（１）Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 を主成分とす
る非晶質の繊維であるアルミナシリカ質繊維、（２）Ａ
ｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 とΖｒＯ2 を主成分とする非晶質の
繊維であるアルミナシリカジルコニア質繊維、（３）こ
れらの非晶質繊維を熱処理して繊維の一部にムライト結
晶あるいはジルコニア結晶を析出させた繊維、（４）Ａ
ｌ2 Ｏ3 が７０重量％以上で、他にＳｉＯ2 を含有し、
主にコランダムやムライトの結晶からなる多結晶繊維で
あるアルミナ質繊維。(1) Alumina siliceous fiber which is an amorphous fiber containing Al 2 O 3 and SiO 2 as main components, (2) A
alumina-silica zirconia fibers which are amorphous fibers containing l 2 O 3 , SiO 2 and ΖrO 2 as main components; (3) heat treatment of these amorphous fibers to form mullite crystals or zirconia Fiber with precipitated crystals, (4) A
l 2 O 3 is 70% by weight or more, and additionally contains SiO 2 ,
Alumina fiber is a polycrystalline fiber mainly composed of corundum or mullite crystals.
【００２１】アルミナシリカ質繊維にアルミナ質繊維を
３０重量％以下含有させたブランケットを使用すると、
安価で、耐熱性に優れた無機繊維ブロックが得られて好
ましい。When a blanket containing 30% by weight or less of alumina fiber in alumina siliceous fiber is used,
It is preferable because an inorganic fiber block which is inexpensive and has excellent heat resistance can be obtained.
【００２２】本発明で使用するシリカゾルの好適例は、
コロイダルシリカ、水溶性シリコーン、撥水シリコーン
等である。Preferred examples of the silica sol used in the present invention include:
Colloidal silica, water-soluble silicone, water-repellent silicone and the like.
【００２３】アルミナゾルの乾燥物は非晶質であるが、
アルミナゾルは、１１００℃以上に加熱すると、コラン
ダムの結晶となる。この結晶は非晶質に比べて耐食性が
大きく、より好ましい。Although the dried alumina sol is amorphous,
The alumina sol becomes corundum crystals when heated to 1100 ° C. or higher. This crystal has higher corrosion resistance than amorphous and is more preferable.
【００２４】アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、
アルミナとシリカの重量比で７０〜７４：３０〜２６に
なるように混合するのが好ましい。なぜなら、この混合
比のとき、加熱によりムライト結晶が生成しやすいから
である。このムライト結晶のものは、非晶質のものに比
べて耐食性が大きく、その点でより好ましい。The mixed sol of alumina sol and silica sol is
It is preferable to mix the alumina and silica in a weight ratio of 70 to 74:30 to 26. This is because, at this mixing ratio, mullite crystals are easily generated by heating. The mullite crystal has higher corrosion resistance than the amorphous crystal, and is more preferable in that respect.
【００２５】また、固形物の重量割合でアルミナを７４
％以上にしたアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、
加熟によりムライト結晶およびアルミナ結晶を生成す
る。この結晶質のものは、非晶質のものに比べて耐食性
が大きく、より好ましい。Alumina is added in a proportion of 74% by weight of the solid material.
% Of the mixed sol of alumina sol and silica sol,
Mullite crystals and alumina crystals are formed by ripening. This crystalline material is more preferable because it has higher corrosion resistance than an amorphous material.
【００２６】従って、アルミナゾルとシリカゾルの混合
ゾルは、固形物の重量割合でアルミナを７０％以上にす
ることが好ましい。Therefore, the mixed sol of the alumina sol and the silica sol preferably has an alumina content of at least 70% by weight of the solid.
【００２７】これらのゾルは、無機繊維ブロックの少な
くとも（炉内に露出して）ブランケットの積層方向とな
る一面に塗布する。それに加えて、内張材は目地部分か
ら侵食され易いので、無機繊維ブロックの接合面になる
面にも、前述のゾルを塗布すると、一層耐食性が向上す
る。These sols are applied to at least one surface of the inorganic fiber block (exposed in the furnace) in the direction in which the blanket is laminated. In addition, since the lining material is easily eroded from joints, if the above-mentioned sol is applied to the surface to be the joining surface of the inorganic fiber block, the corrosion resistance is further improved.
【００２８】無機繊維ブロックにゾルを塗布する方法と
しては、例えば、ハケで塗る方法、あるいはスプレーに
よる方法が採用できる。As a method of applying the sol to the inorganic fiber block, for example, a method of painting with a brush or a method of spraying can be adopted.
【００２９】ゾルの塗布量は、繊維と直角方向に塗布層
を形成するために比較的多くの量を必要として、固形分
換算で５５〜３００ｇ／ｍ2 が好適である。５５ｇ／ｍ
2 未満では、塗布による耐食性の効果が少ない。また、
３００ｇ／ｍ2 を越えると、耐食性に大きな変化がない
ものの、変形したり、収縮が大きくなるので、好ましく
ない。The coating amount of the sol requires a relatively large amount to form a coating layer in a direction perpendicular to the fiber, and is preferably 55 to 300 g / m 2 in terms of solid content. 55g / m
If it is less than 2 , the effect of corrosion resistance by application is small. Also,
If it exceeds 300 g / m 2 , although there is no significant change in corrosion resistance, it is not preferable because it deforms and shrinks greatly.
【００３０】これらのゾルは１１００℃以上に加熱され
ると、コランダム或いはムライトの結晶となって、一層
耐食性が向上する。従って、実際に炉に使用する際に
は、１１００℃以上に加熱することが望ましい。When these sols are heated to 1100 ° C. or more, they become corundum or mullite crystals, and the corrosion resistance is further improved. Therefore, when actually used in a furnace, it is desirable to heat it to 1100 ° C. or higher.
【００３１】[0031]
【実施例】厚さ２５ｍｍ又は３３ｍｍのブランケットを
１００×３００ｍｍの大きさに切断して多数の小片とし
た。これらの小片を数多く積層して圧縮し、木綿糸で縫
製して、大きさが１００×３００×３００ｍｍのブロッ
クを作った。これらのブロックのブランケット積層方向
の一面にゾルをスプレーにより塗布して塗布層を形成し
て、乾燥した。アルミナゾルは日産化学工業社製のＡＳ
−２００を使用し、シリカゾルは日産化学工業社製のス
ノーテックス−Ｏを使用した。EXAMPLE A blanket having a thickness of 25 mm or 33 mm was cut into a size of 100.times.300 mm to obtain many small pieces. A large number of these pieces were laminated, compressed and sewn with cotton thread to make a block measuring 100 × 300 × 300 mm. A sol was applied to one surface of these blocks in the blanket laminating direction by spraying to form a coating layer and dried. Alumina sol is AS manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
-200 was used, and the silica sol used was Snowtex-O manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
【００３２】このようにして作製した無機繊維ブロック
を火葬炉に内張し、６ケ月間使用した。使用による亀
裂、剥離、侵食などの外観の異状は認められなかった。The thus produced inorganic fiber block was lined in a cremator furnace and used for 6 months. No abnormal appearance such as cracks, peeling or erosion due to use was observed.
【００３３】本発明の無機繊維ブロックの一例である前
述の実施例の特性を比較例とともに表１に示す。Table 1 shows the characteristics of the above-mentioned embodiment, which is an example of the inorganic fiber block of the present invention, together with comparative examples.
【００３４】表１において、注１〜３は次のとおりであ
る。In Table 1, notes 1 to 3 are as follows.
【００３５】（注１） ＡＳはＡｌ2 Ｏ3 ５３重量％、
ＳｉＯ2 ４７重量％のアルミナシリカ質繊維にＡｌ2 Ｏ
3 ７２重量％、ＳｉＯ2 ２８重量％のアルミナ質繊維を
１０重量％混合したブランケットを１０００℃で熱処理
したもの。ＡＭはＡｌ2 Ｏ3７２重量％、ＳｉＯ2 ２８
重量％のアルミナ質繊維からなるブランケット。ＡΖＳ
はＡｌ2 Ｏ3 ３１重量％、ＳｉＯ2 ５３重量％、ΖｒＯ
2 １６重量％のアルミナシリカジルコニア質繊維からな
るブランケット。(Note 1) AS is 53% by weight of Al 2 O 3 ,
Al 2 O on alumina siliceous fiber of 47% by weight of SiO 2
3 72 wt%, that the blanket of SiO 2 28% by weight of alumina fiber were mixed 10 wt% was heat-treated at 1000 ° C.. AM is 72% by weight of Al 2 O 3 and SiO 2 28
Blanket made of wt% alumina fiber. AΖS
Are Al 2 O 3 31% by weight, SiO 2 53% by weight, ΔrO
2 Blanket made of 16% by weight alumina silica zirconia fiber.
【００３６】（注２） 固形物重量でアルミナ７２％、
シリカ２８％の混合ゾル。(Note 2) Alumina 72% by solid weight,
Mixed sol of 28% silica.
【００３７】（注３） １３００℃で２４時間加熱し、
加熱前後の寸法変化を測定した。(Note 3) Heat at 1300 ° C. for 24 hours,
The dimensional change before and after heating was measured.
【００３８】前述の表１に示した実施例の侵食量の試験
は次のようにして行った。The test for the amount of erosion of the examples shown in Table 1 was conducted as follows.
【００３９】無機繊維ブロックの上面に、７０×７０ｍ
ｍの広さに侵食剤としてＮａ2 ＣＯ3 粉末５ｇを均等に
乗せて、電気炉で１２００℃に加熱し、２４時間保持し
た。冷却後、侵食部分の深さを測定した。On the upper surface of the inorganic fiber block, 70 × 70 m
5 g of Na 2 CO 3 powder as an erosion agent was evenly placed in the area of m, heated to 1200 ° C. in an electric furnace, and kept for 24 hours. After cooling, the depth of the eroded portion was measured.
【００４０】侵食剤としてＮａ2 ＣＯ3 を使用した理由
は、ソーダ（Ｎａ2 Ｏ）が他の侵食性物質、例えばスケ
ール、アルカリ土類金属や重金属よりも、無機繊維ブロ
ックに対しての侵食性が強いからである。すなわち、ソ
ーダに対して耐食性に優れていれば、他の侵食性物質に
対しても大きい耐食性を持つからである。The reason for using Na 2 CO 3 as an erosion agent is that soda (Na 2 O) is more erodible to inorganic fiber blocks than other erodible substances such as scales, alkaline earth metals and heavy metals. Is strong. That is, if it has excellent corrosion resistance to soda, it also has high corrosion resistance to other erosive substances.
【００４１】また、粉塵落下量は次のようにして測定し
た。The amount of dust fall was measured as follows.
【００４２】アルミナ板の上に２０ｍｍ離してブロック
を置き、１３００℃−８時間の加熱を３回繰り返したと
きの、落下した繊維の数を数えて算出した。A block was placed 20 mm apart on an alumina plate, and the number of dropped fibers was counted and counted when heating at 1300 ° C. for 8 hours was repeated three times.
【００４３】比較例１はゾルの塗布量が少ない例であ
る。侵食量が大きい。Comparative Example 1 is an example in which the applied amount of the sol is small. Large erosion.
【００４４】比較例２、５はゾルを塗布しない従来品の
ブロックである。Comparative Examples 2 and 5 are conventional blocks to which no sol is applied.
【００４５】比較例３は濃度の高いゾルを塗布した例で
ある。乾燥後にブロックに反りが発生した。また、収縮
率が大きい。Comparative Example 3 is an example in which a high-concentration sol was applied. The blocks warped after drying. Also, the shrinkage is large.
【００４６】比較例４はシリカゾルを塗布した例であ
る。侵食量が大きい。Comparative Example 4 is an example in which a silica sol was applied. Large erosion.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によると、アルミナの微細な粒
子、あるいはアルミナとシリカの微細な粒子が、繊維表
面及び間隙に定着して塗布層を形成しているので、無機
繊維ブロックの耐食性を向上させることができる。さら
に炉の使用の際の加熱により、これらの微細な粒子がコ
ランダムやムライト結晶を生成すると、格段に耐食性が
向上する。According to the present invention, fine particles of alumina or fine particles of alumina and silica are fixed on the fiber surface and the gap to form a coating layer, so that the corrosion resistance of the inorganic fiber block is improved. Can be done. Further, when these fine particles form corundum or mullite crystals by heating during use of the furnace, the corrosion resistance is remarkably improved.
【００４８】また、塗布層が繊維に直角に形成されてい
ると、塗布層が剥離しにくい。When the coating layer is formed at right angles to the fiber, the coating layer is difficult to peel off.
【００４９】従って、本発明による無機繊維ブロックを
使用した炉は、侵食性の雰囲気の炉においても長時間安
定して使用できる。Therefore, the furnace using the inorganic fiber block according to the present invention can be stably used for a long time even in a furnace having an erosive atmosphere.
【００５０】さらに、無機繊維ブロックの表面がゾルで
処理されているので、施工時及び使用時に粉塵が発生し
にくく、作業環境が改善され、粉塵による製品の汚染防
止に有効である。Further, since the surface of the inorganic fiber block is treated with the sol, dust is less likely to be generated during construction and use, the working environment is improved, and it is effective to prevent contamination of products due to dust.
【表１】 [Table 1]
Claims (3)
たブロックにおいて、ブロックの少なくともブランケッ
ト積層方向の一面に、アルミナゾル、またはアルミナゾ
ルとシリカゾルの混合ゾルが固形分換算で５５〜３０Ｏ
ｇ／ｍ2 塗布されていることを特徴とする無機繊維ブロ
ック。In a block in which a blanket made of inorganic fibers is laminated, alumina sol or a mixed sol of alumina sol and silica sol is provided on at least one surface of the block in the blanket laminating direction in a solid content of 55 to 30 O
g / m 2 applied to the inorganic fiber block.
たブロックにおいて、ブロックの少なくともブランケッ
ト積層方向の一面に、アルミナゾルとシリカゾルの混合
ゾルが固形分換算で５５〜３００ｇ／ｍ2 塗布されてお
り、アルミナゾルとシリカゾルの混合比率が、アルミナ
とシリカの重量比率でアルミナが７０％以上であること
を特徴とする無機繊維ブロック。2. A block in which a blanket made of inorganic fibers is laminated, wherein a mixed sol of alumina sol and silica sol is applied on at least one surface of the block in the blanket laminating direction in a solid content of 55 to 300 g / m 2 , and the alumina sol is An inorganic fiber block, wherein the mixing ratio of silica sol is at least 70% by weight of alumina and silica in weight ratio.
クを内張したことを特徴とする炉。3. A furnace having the inorganic fiber block according to claim 1 or 2 lined therein.
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| JP02161698A JP3948579B2 (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Inorganic fiber block and furnace |
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