JPS6026269B2 - 無機質繊維発熱成形体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気炉の炉肇などに適用される無機質繊維
発熱成形体の改良に関するものである。

近時、電気炉の炉肇などに、レンガに代えて、耐熱性無
機質繊維に少量のバインダーを加えてブロック状に成形
した繊維成形体が用いられおり、さらにその片面側に電
熱線を埋設して発熱成形体としたものが提供されている
。上記のように耐熱性無機質繊維からなる成形体は軽量
で、断熱性に優れており、さらにその片面側に電熱嫌泉
を埋設した発熱成形体にあっては、電熱線を支持する特
別な支持具を必要としない利点があり、また電熱磯泉が
露出していないので、安全性が高いことが特徴とされて
いるが、その反面、繊維成形体の強度が低いため、電熱
嫌泉の膨張収縮作用により、電熱鎌泉が埋設されている
側の成形層部分が脱落して電熱総泉を支持し得なくなり
、電熱線が脱落して使用不能となる致命的な欠陥がある
。

また、無機質繊維の断熱性の良いことがわざわいし、埋
設されている電熱線から繊維層部分を通して炉内側に放
散する熱伝導作用が抑制（熱のこもりと呼ばれている）
されるばかりでなく、電熱線周囲の温度が炉内温度より
著しく高くなり、その部分の繊維の劣化が早められる欠
点がある。この発明は、上述した種々の問題を解消する
ためになされたもので、くに電熱線の膨張・収縮作用に
よる繊維成形層部分の脱落ならびにそれに伴う電熱線の
脱落が確実に防止され、しかも熱のこもりも防止でき、
繊維成形体の一側にのみ十分に放熱される無機質繊維発
熱成形体を提供するのを主たる目的としているものであ
る。この発明は、上記の目的と達成するため、無機質繊
維にバインダーを加えて所望の厚さに成形した繊維成形
層の一側に電熱線が埋設されるものにおいて、電熱稀濠
が埋設されている側の繊維層部分に耐火材を含浸させて
、他の側の繊維層部分に比べて高密度に硬化され、かつ
高い伝熱性をそなえた耐火材含浸繊維層となし、この耐
火材含浸繊維層により、電熱線の膨張収縮作用による成
形体の局部的な脱落を防止するとともに、電熱線から繊
維層部分を通してその表面側に引き出される熱の放熱効
果の増大を計るようにしたものである。

以下、この発明をその実施の一例を示した図面に基いて
詳しく説明する。第１図において、１は発熱成形体を構
成している無機質繊維成形層であり、これはセラミック
繊維、アルミナ繊維などの耐熱性無機質繊維に少量の無
機あるいは有機バインダーを加えて板状に成形したもの
で、この板状繊維成形体１の厚み方向の一側に寄った繊
維層部分に電熱線２が埋設されている。

電熱嫌泉２は、図示の例では、繊維層内に完全に埋設さ
れているが、その埋設位置は成形体の表面に近いほど良
く、その一部が成形体表面に露出する状態で埋設された
ものであってもよい。前記繊維層１には、電熱嫌泉２が
埋設されている繊維層部分に、コロイダルシリカ、コロ
ィダルアルミナなどの耐熱性に優れた無機物質分散液の
含浸処理が施され、耐火材含浸層３に形成されている。
前記構成による繊維質発熱成形体は、たとえば次の方法
によって容易に得られる。

すなわち第２図および第３図に示すように、絹板のよう
に通気性のある型４の片面に前記電熱線２を適当な手段
で保持させ、この型４を、耐熱性無機質繊維と、少量の
バインダーと水とを加えてつくった繊維分散液５を収容
している糟６のなかに浸糟配置し、糟６内に関口する吸
引７を介し、電熱線２がない型両側に吸引力をおよぼす
と、電熱蟻泉２が支持されている型面側に繊維が付着堆
積するから、この堆積層８が電熱線２を覆い、かつ所定
の厚さになったところで、型４を分散液から引き上げ、
その繊維堆積層を型から外して乾燥することにより、電
熱嫌泉が埋設された繊維成形層が得られるもので、この
繊維成形体層に前述したコロィダルシリカ、コロィダル
アルミナなどの含浸処理を施して耐火材舎浸層３を形成
することにより、前述した繊維質発熱成形体が得られる
ものである。

上記の製造法によれば、繊維層の成形と同時に電熱線の
埋設ができるから、電熱線の埋設作業は簡単となり、か
つ耐熱性無機質繊維とバインダーとが均一に混合された
、均質な一体構造の繊維質発熱成形体を得ることができ
る。

かくして上記の如く構成された繊維質発熱成形体にあっ
ては、繊維成形層１のうちで、電熱鎌泉２が埋設されて
いる側の繊維層部分が耐火材含浸層３に形成され、他方
の側の層部分に比べて高密度に硬化されているので、昇
温降温時に起る電熱線の膨張収縮作用によって電熱線が
埋されている側の成形層部分が脱落して翼蚕熱蟻泉を支
持し得なくなり、宵華熱線が脱落して使用不能となる事
故の発生を確実に防止できる。

しかも、電熱繋豪２が埋設されている耐火材含浸層３は
他の繊維層部分に比べて辰熱性が高くなっているので、
電熱蜂泉の熱は前記耐火材含浸層３を通して成形体表面
に有効に引出され、熱のこもり防止にすぐれた効果が得
られる。

また上託した良好な放熱作用により、電熱線の発熱温度
と、成形体の外側の温度との温度差が小さくなるので、
電熱蟻幕の過熱防止と、電熱線周囲の繊維の早期劣化防
止とに効果があり、それだけ成形体の耐用寿命をのばす
ことができる。

しかも、貴重熱蟻泉２が埋設れていない側の繊維層部分
は、電熱溝泉の熱を外部に逃がさない断熱層として有効
に作用する働きがあり、熱損失の防止ができる。

さらにまた、電熱聡碁が埋設されている層部分だけに耐
火材含浸付着層を形成した成形体は、全体としてなお軽
量であり、またその含浸処理層を含めた成形体は−体緩
造のものであるから、昇温降温の線返しを受けても前記
硬化処理層が分離するようなおそれは全くない。

前記耐火材含浸繊維層３の厚さは電熱線の埋設深さと同
じ程度が好ましく、必要以上に厚いと繊維成形層１の断
熱性が低下し、薄過ぎると電熱繁泉の熱を有効に引き出
し得なくなるので、その点を考慮して定めるべきである
。

上記実施例における耐火材含浸繊維層は、コロイダルシ
リカやコロイダルアルミナを含浸させて形成されるもの
であるが、本発明では、アルミナ粉、ジルコニア粉、シ
リカ粉などの耐火物粉末を、例えばエチルシリケート溶
液などのバインダーを含む液に加えてなるものを含浸さ
せて形成することもできる。

第４図に示したものはこの発明の他の実施例であって、
この実施例では電熱溝泉２は、硬質で耐熱性ならびに伝
毒熱性に優れた材料からなる外皮９で被覆されている。

この外皮９の材料としては、例えばセラミックファイバ
ーの短繊維と耐火性無機質バインダーとを水で濠練した
もの、あるいはそれにアルミナ粉やシリカ粉を添加した
もの、もしくはアルミナ粉、シリカ粉、ジルコニア粉な
どをヱチルシリケートやアルコールなどで進練したもの
が好適である。しかしてこのような材料からなる外皮９
で電熱線が被覆されたものにあっては、富義熱線の熱を
成形体表面に引き出す放熱効果ならびに電熱嫌泉周囲の
繊維の劣化防止効果はよりいっそう高められる。次にこ
の発明の実施例を比較例と共に示す。

実施例Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＩ系電熱線（１．７ｗ／ｍ？）を
内径６肋のコイル状に巻いた発熱体を、内径３５仇肌、
高さ４５仇舷で肉厚４仇岬の円筒状セラミック繊維成形
体（密度０．２１タ′洲、１０００午 Ｃにおける熱伝
導率０．１斑ａｌ／の・ｈ・℃）の内周側表面に近接す
る部位に、３．５肋の巻き込みピッチで埋設して構成し
た無機質繊維発熱成形体Ａを炉内側壁として使用して試
験炉Ａｏを製作した。

また、前記円筒状セラミック繊維発熱成形体Ａの電熱線
が埋設されている内周側の繊維層部分にコロィダルシリ
カを含浸して耐火物舎浸層（密度０．４夕／地、１００
０ｑｏにおける熱伝導率０．２球ａｌ／の・ｈ・℃）と
したセラミック繊維発熱城形体Ｂを炉内側壁として使用
して、上記試験炉Ａｏと同一形状の試験炉Ｂｏを製造し
た。上記試験炉Ａｏ，軌において、電流電圧条件を面積
当り５Ｋｗａ比／あとなるように同一として、常温から
１２５０ｑｏまでの間の昇降温サイクルテストを行った
結果、無機質繊維発熱成形体Ａを使用た試験炉Ａｏにあ
っては、１７回の昇降温サイクルテストの後、炉内壁面
が破損し、電熱線を支持し得なくなり、電熱孫泉の脱落
が生じ、継続テストに耐え得ない状態となった。これに
対して、電熱線が埋設されている繊維層部分が耐火物含
浸繊維層とされた無機質繊維発熱成形体Ｂを使用した試
験炉軌にあっては、１５０回の昇降温サイクルテストの
後においても、その炉内壁面は健全であり、電熱線は安
定よく成形体Ｂに埋設支持されており、なお継続使用に
耐えられる状態にあることが認められた。以上に述べた
ように、この発明によれば、無機質繊維を所要の厚みに
成形した繊維成形層の一側に翼護熱孫泉が埋設されるも
のにおいて、電熱線が埋設されている側の繊維層部分に
耐火材が含浸され、その耐火材含浸繊維層部分が他の側
の繊維層部分に比べて高密度に硬化され、かつ高い伝熱
性をそなえた耐火材舎浸層に形成されているので、無機
質繊維成形体の特質をそこなうことなく、電熱線の膨脹
収縮による繊維層部分の脱落ならびに電熱線周囲の繊維
劣化の防止に効果があり、かつ繊維層内に埋設されてい
る電熱線の熱を繊維成形体の外に有効に引き出させるの
で、省エネルギーに大きく寄与できるなど、すぐれた性
能を具備しており、その無機質繊維発熱成形体は、電気
炉の炉壁などの発熱壁体に適用してその特性を最大限に
発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はの発明の一実施例を示す無機質繊維発熱成形体
の一部切断斜視図、第２図はその製造装置の縦断側面図
、第３図は電熱線が取付けられている型の正面図、第４
図はこの発明の他の実施例を示す無機質繊維発熱成形体
の一部切断斜視図である。 図面中、１は無機質繊維成形層、２は電熱線、３は耐火
材含浸繊維層、４は型、５は繊維分散液、６は糟、７は
吸引管、８は堆積層、９は外皮である。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質繊維を所要の厚みに成形した繊維成形層の一
   側に電熱線が埋設されるものにおいて、電熱線が埋設さ
   れている側の繊維層部分に耐火材が含浸され、その耐火
   材含浸繊維層部分が他の側の繊維層部分に比べて高密度
   に硬化され、かつ高い電熱性をそなえた繊維層に形成れ
   ていることを特徴とする無機質繊維発熱成形体。 ２ 前記耐火材含浸繊維層部分が、コロイダルシリカあ
   るいはコロイダルアルミナの含浸層である特許請求の範
   囲第１項記載の無機質繊維発熱成形体。 ３ 前記耐火材含浸繊維層部分が、アルミナ粉、ジルコ
   ニア粉、シリカ粉の一種または二種以上にバインダーを
   加えた溶液の含浸層である特許請求の範囲第１項記載の
   無機質繊維発熱成形体。 ４ 前記電熱線は、その一部が繊維層の外に露出する状
   態で埋設されている特許請求の範囲第１項記載の無機質
   繊維発熱成形体。 ５ 無機質繊維を所要の厚みに成形した繊維成形層の一
   側に電熱線が埋設されるものにおいて、電熱線が耐熱性
   および伝熱性を有する外皮で被覆れ、かつ、この外皮付
   き電熱線が埋設されている側の繊維層部分に耐火材を含
   浸させ、その耐火材含浸繊維層部分が他の側の繊維層部
   分に比べて高密度に硬化され、かつ高い伝熱性をそなえ
   た繊維層に形成されていることを特徴とする無機質繊維
   発熱成形体。 ６ 前記耐火材含浸繊維層部分が、コロイダルシリカあ
   るいはコロイダルアルミナの含浸層である特許請求の範
   囲第５項記載の無機質繊維発熱成形体。 ７ 前記耐火材含浸繊維層部分が、アルミナ粉、ジルコ
   ニア粉、シリカ粉の一種または二種以上にバインダーを
   加えた溶液の含浸層である特許請求の範囲第５項記載の
   無機質繊維発熱成形体。 ８ 前記外皮付き電熱線は、その一部が繊維層の外に露
   出する状態で埋設されている特許請求の範囲第５項記載
   の無機質繊維発熱成形体。 ９ 前記外皮が、セラミツクフアイバーの短繊維と耐火
   性無機質バインダーとを水で混練したもの、あるいはそ
   れにアルミナ粉やシリカ粉を添加したもの、もしくはア
   ルミナ粉、シリカ粉、ジルコニア粉の一種又は二種以上
   をエチルシリケートまたはアルコールで混練したものが
   用いられる特許請求の範囲第５項記載の無機質繊維発熱
   成形体。