JPS625088A - 断熱炉壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機質繊維をブロックに成形し、このブロック
を炉壁の断熱材として使用する断熱炉壁に関する。

〔従来の技術〕

従来からセラミック７アイノ々−は、軽くて高い耐熱性
や、低い熱伝導率といった優れた特徴を有することを利
用して工業炉の断熱材として広く使用されてきた。

セラミック７アイノζ−を素材とする製品は、種種ある
が、主として、工業炉の断熱材として使用されてきたも
のとして、ブランケットやフェルトといったシート状の
製品がある。

ブランケットやフェルトを炉壁断熱材として使用する場
合は、通常、炉ケーシングにあらかじめ取シ付けられた
耐熱性金属ピンに適肖な厚みＫなるまで重ねながら突き
刺し、耐熱性金属１作られたワッシャー、ナツトで固定
していた。この方法を普通レヤーライニングと称してい
る。

しかし、近年、高温炉への対応や施工時の時間の短縮に
対応するために、スタックライニングが多く採用される
ようになってきた。このスタックライニングとは、例え
ば第１図（イ）に示すように、あらかじめ無機繊維フ作
りたブランケットを、適当な大きさの短冊に切断して、
短冊状ブランケット１を作り、この短冊状ブランケット
１を多数圧縮しながら積層した状態に並べ、積層方向に
垂直に耐熱性金属棒３を挿通し、炉ケーシングに溶接等
で固定した支持金具４−ｔ’、該耐熱性金属棒３を支持
する構造になっている。

一方、この短冊状ブランケットは、そのシート面に平行
な方向に並んだ多数の単繊維から構成されている。この
ことは単繊維はシートの切口に対して垂直な面内に並ん
ｔいることを示す。したがって炉ケーシング１に対して
単繊維は垂直な面内に並んでいると言える。

このように炉ケーシング１に対して単繊維が垂直面内に
並んフいるため、短冊状ブランケットを積層方向に圧縮
した時は容易に圧縮することが〒き、その圧縮力を解放
した時、元の状態に戻ろうとする復元力を持っている。

そのため炉ケーシングに短冊状ブランケットを積層しな
がら取シ付ける時は、復元力を熱間の使用時においても
発揮するべき積層方向に強く圧縮しながら取シ付ける。

　　′このため、使用時に短冊状ブランケットが熱収縮
を起しても、復元力によって互いの短冊状ブランケット
が作っている目地５には隙間が生じ難い。

このように従来のスタックライニングは熱収縮によって
目地５が開き難い特徴を有している。別の言い方をする
と積層方向に強く圧縮しながら取シ付けると、積層方向
の見掛けの熱収縮を減少することが１きるといえる。

しかし、短冊状ブランケットは切口に垂直な方向に圧縮
してもほとんど復元性がない、そのうえ、圧縮に対する
抗力が非常に大きく、圧縮しながら取シ付けることは不
可能である。

こういった理由によシ、積層方向と垂直な方向では、復
元力を期待ｆきないから、熱間を目地５が開いてくる。

第１図仲）においては、目地５がこれに相当する。さら
に炉壁の厚み方向の寸法りも復元力がないから熱間の熱
収縮を寸法が大きく減じた。すなわち、他の２方向にお
いては見掛けの熱収縮を小さくすることがｔきなかった
。このように従来の方法においては三次元方向のうち一
方向のみに対して見掛は上、熱収縮を小さくすることが
１きたが、他の二方向に対しては小さくすることが１き
なかった。その結果間いた目地５から熱が炉壁の内部に
侵入し、断熱効果を減する結果となったシ、耐熱性金属
棒３が熱１酸化され、消耗し、ついには炉壁崩壊を招く
ということになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来のものがもつ上記のような問題点を解消さ
せ、熱間で少なくとも互いに直交する二軸方向に復元力
を有する無機繊維質ブロックの製造方法とこの無機繊維
質ブロックを利用した断熱炉壁を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は次の工程を踏む。

第一工程としてノ々ルク状の無機繊維を結合剤と混ぜま
たは混ぜない１無機繊維集合物となす。

無機繊維としては、セラミ°ツクファイノ々−、アルミ
ナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維等の中から選ば
れた一種または二種以上の混合物！ある。その種類は必
要とする耐熱性に応じて適時選択すればよい。この時、
あらかじめフェノールレジン、ラテックス、コロイド状
シリカ等といった結合剤をノ々ルク状の無機繊維に混合
して使用してもよい。結合剤は後の工程で行うところの
糸によ、る形状の固定を助け、ブロックに強度と硬さを
与える。有機結合剤の場合は高温で使用時に燃焼して焼
失し、無機繊維は復元力を回復する。このように結合剤
を使用する時は結合剤の種類に応じた碩さの無機繊維質
ブロックができるが、使用しない場合は最も柔軟性のあ
る無機繊維質ブロックが１きる。

第二工程として、複数の押え板で互いに直交する二軸方
向または三軸方向に無機繊維集合物を圧縮し圧縮物とな
す。この押え板は無機繊維集合物を圧縮するためのもの
であり、さらにこの押え板にはあらかじめスリットが設
けられている。このスリットは後の工程で上から針を突
き刺して糸１縫うためのもの１ある。輪方向とは立方的
な空間を、互いに直交する三軸方向の座標軸の座標で表
現する時の軸の方向という意味〒、無機繊維集合物に対
しては任意に設定できる。無機繊維集合物を一軸方向に
圧縮するには無機繊維集合物を対向する二枚の押え板の
間に入れ、この押え板の間隔をせばめるようにして行う
ことがｆきる。互いに直交する二軸方向に圧縮するには
、先ず一軸方向に圧縮する方法を行い、その後で先の方
向と直角な軸方向にこの方法を適用すればよい。また二
軸方向に同時に押え板〒圧縮することもできる。同様圧
いに直交する三軸方向に圧縮するには、それぞれの軸方
向に順次、圧縮してもよいし、同時に三軸方向に圧縮し
てもできる。さらに固定した押え板と移動できる押え板
を組み合わせて、互いに直交する二軸方向または三軸方
向に圧縮することもできる。例えば底面をなす第一番目
の押え板と、これに垂直に設けられ、対抗する二つの壁
、または四つの壁をなす第二番目の押え板マ囲まれた室
の中に無機繊維集合物をつめて、底面と平行な天井をな
す第三番目の押え仮受圧縮することにより、四つの壁ま
たは六つの壁で同時に押したのと同じ効果を生じさせる
ことができる。この方法は無機質繊維が有する弾性を利
用した方法である。っまシ、結果として互いに直交する
二輪方向または三軸方向に圧縮された状態となり、その
効果として圧縮力を解放すると、逆に圧縮力の方向と反
対方向に反発する力を生じる場合も本発明に含まれる。

さらに１互いに直交する二軸方向に圧縮した圧縮物を圧
縮状態を維持したまま別の容器に移し、残シの一軸方向
を別の押え板ｆ圧縮し、この押え板に設けたスリットの
上から縫う等の方法も本発明に含まれる。これ等の方法
を適用する時、無機繊維集合物の取り扱いが楽なように
、あらかじめ無機繊維集合物を糸−ｔ’＜＜ったり、紙
、プラスチックフィルムで包ん１おくことも好ましい方
法である。

第三工程として、第二工程！行った圧縮の状態を維持し
ながら押え板に設けたスリットの上から糸〒縫って圧縮
物の形を固定し、大型の無機繊維質！ロックを作る。そ
の結果大型無機繊維質ブロックは糸の張力によって圧縮
状態を維持している。

したがって、糸が切れると、縫われた軸方向に反発力（
回復力）を生じる。

との方法は例えば先に本発明者が発明した特殊なミシン
（特願昭５９−１９３９９号）Ｋよって行うことができ
る。このミシンは非常に厚く堆積した無機繊維を木綿糸
、ナイロン糸等の糸で縫って形を固定することができる
もので、本発明の場合にも、最も好適に使用１きる。縫
う方向が一軸方向のみの場合、縫ったあと１圧縮力を解
放すると縫った軸方向と直交する残シの軸方向に僅かに
膨張する傾向がある。しかしこの程度の膨張は、本発明
の効果を損うもの１はない。膨張が僅かなのは無機繊維
が長いことと、この長い無機繊維が絡み合った状態ｆ圧
縮されているので、糸１縫う方向が一軸方向だけであっ
て繊維同志の摩擦力で膨張が防げられるものと考えられ
る。さらに互いに直交する二軸方向または三軸方向に縫
えばそれだけ強度を増すし、また後″Ｉ？どの方向慣切
断しても形が崩れ難い等の利点もある。このような特殊
なミシンがない場合は手で縫うことも可能である。この
ようにして作った大型無機繊維質ブロックを切断して小
型無機繊維質ブロックとなす。この場合−軸方向にだけ
縫ったものは糸を切断しない場所で切断する注意が必要
である。糸がほどけて形がくずれてしまうからである。

しかし大型ブロック、全製造するとき、縫い目に接着剤
を付けて固定する等して縫った糸が抜けないようにする
方法を併用した場合にはその限シでない。

このようにして大型無機繊維質ブロックを切断して作っ
た小型無機繊維質！ロックも、たとえ縫う方向が一方向
であっても、縫った糸が抜けないかぎりは糸を縫う方向
と直角の方向に膨張することはｔ９：、とんどない。そ
の理由は前述の通シｔある。

このようにして作った大型、小型無機繊維質ブロックは
少くとも互いに直交する二軸方向に圧縮され、その圧縮
状態を糸によって維持されているから、使用時に高温に
よって糸が焼失したり、または軟化して切断した時圧縮
物は糸によって拘束されていた反発力が復元力となって
、圧縮される前の寸法に復元しようとする。次にこのよ
うにして作った大型、小型無機絨維質ブロックを炉ケー
シングに取シ付けて断熱炉壁を形成する方法について述
べる。

これ等のブロックを炉ケーシングに取り付ける方法とし
て次の方法がある。ここｆいう炉ケーシングとは炉の外
殻をなすものであり、さらにブロックを支持するための
もの１あり、鉄板構造物、鉄アングル構造物、Ｈ鋼構造
物、耐火煉瓦壁、キャスタブル耐火物等をさし、必ずし
も面のみマ構成されたものに限定されない。

（イ）　ブロックを間接的に炉ケーシングに取り付ける
方法 先ずブロックを基板に取付けた無機繊維質モ・ジュール
を作る。この場合、ブロックと基板の位置関係はブロッ
クを作る時に加えた圧縮の軸方向のうち、少なくとも二
つの軸方向が基板に対して平行であるように取り付ける
。そして、この無機繊維質モジュール炉ケーシングに直
接に取シ付ける。

この方法で基板はブロックを支える支持体の役目をもっ
ており、鉄板、ノ瘤ンチングメタル、金網、無機繊維質
ダート等が使用できる。

ブロックをこの基板に支持する方法として３つの方法が
ある。第１の方法としてブロックに耐熱性金属棒を突き
刺し、貫通させ、貫通した耐熱性金属棒の両端を耐熱性
金属棒と平行に配置した基板に他の支持金具を介して支
持する場合１あシ、この場合、耐熱性金属棒と支持金具
は共同してブロックを基板に支持している。

第２の方法として基板に孔を多数あけておき（基板がパ
ンチングメタル、金網の場合この操作は不必要）この基
板とブロックを耐熱性接着剤１接着して一定する方法が
ある。この場合、ブロックを基板に支持しているのは耐
熱性接着剤である。

耐熱性接着剤として例えば水ガラス、リン酸アルミニウ
ム等がある。さらに接着剤では彦いが、アルミナセメン
ト、石膏等もこの目的に使用！きる。

第３の方法として、第１の方法と第２の方法を併用する
場合″１％ある。すなわち孔を多数あけた基板にブロッ
クを耐熱性接着剤！支持するとともに耐熱性金属棒と支
持金具を第１の方法のように使用する方法フある。

（ロ）　直接的に炉ケーシングに取り付ける方法この方
法によれば、（イ）１説明したような無機繊維質モジュ
ールを作らないフ、ブロックを直接炉ケーシングに取り
付ける方法フある。この方法にも三つの方法がある。そ
れ等の方法は（イ）において説明した三つの方法の説明
の中で基板を炉ケーシングと読み換えた場合の方法１あ
る。

〔作　用〕

ノセルク状の無機繊維を結合剤と混ぜまたは混ぜないで
、無機繊維集合物となし、スリットを設けた複数の押え
板で、互いに直交する二軸方向または三軸方向にこの無
機Ｍｆａ集合物を圧縮し、圧縮物となす。この圧縮物の
圧縮状態を維持しながら、スリットの上から糸フ縫って
形を固定すると、・々ルク状の無機繊維は、少なくとも
、互いに直交する二軸方向に圧縮された大型無機繊維質
ブロックとなる。このブロックをそのままの状態ｔ１ま
たは小さく切断して圧縮時の軸方向のうち、少なくとも
二軸方向が炉ケーシングと平行になるように炉ケーシン
グに直接的にまたは間接的に取り付けて断熱炉壁を形成
する。

〔発明の効果〕

本発明に係る断熱炉壁は少なくとも互いに直交する二軸
方向に圧縮を加えて圧縮物となし、その、形を糸で固定
して作った無機繊維質ブロックを圧縮方向が炉ケーシン
グに平行になるように炉ケーシングに取シ付けたもので
あるから、熱間で使用した時、糸が燃えたシ、軟化して
切断して、無機繊維質ブロックは圧縮された軸方向と逆
方向に復元力を有し、熱収縮が起きても、どの方向の目
地も開かないように配置することが１きる。このため目
地からの熱リークがないから安心して使用できる。

〔実施例〕 本発明の実施例を第２図、第３図について説明する。

第２図（イ）、（ロ）、ｅ→は大型（小型）無機繊維質
ブロックの製造方法を説明する正面を示す断面図１あり
、（ト）はＴ！き上った大型無機繊維質ブロックの斜面
図！ある。に）、（ホ）、（へ）は（イ）、（ロ）、（
ハ）の平面図１ある。

第３図（イ）、（ロ）、（ハ）は無機繊維質ブロックを
炉ケーシングに取シ付けて作った断熱炉壁を示す断面図
！ある。

第２図において押え板６ａ　＋　ｓ　ｂ　＊　ｓ　ｃ　
＋　６　’は固定仮受、鉄板１作られておシ、他の固定
金具（図示せず）によって一体に固定されている。押え
板６　ｅ　＊　６　ｆは可動板ｆ１それぞれ油圧駆動装
置（図示せず）によって移動できるようになっている。

押え板６ｂにはスリット８が設けである。

さらＫ、押え板６ｅ＋６ａ、６ｆにも同様のスリットが
設けである。図（イ）のそれぞれの押え板は紙面上々、
上方に開口した部屋を形成しており、この部屋の底面の
大きさはそれぞれ６００　Ｘ　１０００ｍ’″Ｉ４ある
。この部屋に高さ６００　日まで、１８ｋｌのノ々ルク
状のセラミックスアイ／々−が均一に充填しである。図
（ロ）は図（イ）の押え板６ｅを紙面上１右方向に移動
し、ノ々ルク状セラミックファイノ々−をその方向に圧
縮した図である。押え板６ｅの移動距離は押え板６ｂの
内寸法６００ｍの半分で３０θ１１１１になるようにし
である。図（ハ）は図（ロ）の開口部分に、はまり込む
ように設定した押え板６ｆを、紙面上ｆ上から下へ向か
って移動して、内部のノ々ルク状セラミックファイノ々
−を、その方向に圧縮した図である。移動距離は３００
ｍ″１’ある。次に図（ハ）の状態を維持しながら、押
え板６ｆに設けたスリットを上面とし、押え板６ｂに設
けたスリットを下面として、上面と下面の間を多数のス
フ糸が通るように上下方向に機械を縫った。この時、同
時に縫い目に接着剤９を付けて、縫い目の糸の結束部分
を固定した。次にこれと同様の縫う操作を押え板６ｅ、
ｂａに設けたスリットの位置にも加え、紙面上で左右方
向に圧縮物７を縫った。この操作によって圧縮物７はそ
の形が固定され、押え板を取シ除いても形が変形しなか
った。図（ト）はこのようにしてできた大型の無機繊維
質ブロックである。

このブロックは３００Ｘ１００ＯＸ３００ｗｍｆｆｉあ
って、嵩比重が０．２−ｒ！あった。次にこの大型無機
繊維質ブロックを図（ト）のＡ−Ｂ方向で切断し、３０
０×３００Ｘ３００■の小型無機繊維質ブロックを得た
。

切断にはノ々ンドソウを使用したつ 次にこのように作った無機繊維質ブロックを炉ケーシン
グに取シ付けて作った断熱炉壁を第３図について説明す
る。

第３図（イ）は無機繊維質ブロック１５を無機繊維質モ
ジュール１３に加工して、この無機繊維質モジュール１
３を鉄板で形成しである炉ケーシング２に取り付けた断
熱炉壁ｔある。無機繊維質モジュール１３は、先に説明
した方法によって作った３００Ｘ３００Ｘ３００瓢の小
型無機繊維質モジュールの一面に３００Ｘ３００ｍの／
’ンチングメタルｆ作った基板１２を耐熱性接着剤１４
で接着し、さらにこの基板１２に平行に耐熱性金属棒３
を二本刺し込み、その両端をあらかじめ基板１２に溶接
した支持金具４にカシメて固定したものである。炉ケー
シング２への取付けは溶接によって行った０第３図（ロ
）は炉ケーシング２がキャスタブル耐火物の場合？、３
００Ｘ３００Ｘ５０■の無機繊維質ブロック１５の３０
０Ｘ３００ｍの面に耐熱性接着剤１４を塗って炉ケーシ
ング２に接着して取シ付けた断熱炉壁である。

第３図ＰＭは鉄板で作った炉ケーシング２に、無機繊維
質ブロック１５を直接に取り付けた断熱炉壁である。炉
ケーシング２に穴のあいた支持金具４を溶接１取り付け
る。次に所定の位置に３００　Ｘ３００Ｘ３００ｍｍの
無機繊維質ブロック１５を押し付けながら、支持金具４
の穴から耐熱性金属棒３を刺り込み、貫通した一端を別
の支持金具の穴に刺し込んだ。

第３図（イ）、（ロ）、（ハ）１？４１！築した断熱炉
壁はいずれも高温１使用したとき、どの方向の目地も開
くことなく、また炉壁の厚み方向の減少もなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は０）は従来の断熱炉壁の正面図、第１図（ロ）
は従来の断熱炉壁の側面図、第２図（（）、（１−）、
＆う、に）、（ホ）、（へ）は無機繊維質ブロックの製
造方法を示す説明図、第２図（ト）は無機繊維質ブロッ
クの斜面図、第３図（イ）、（ロ）、（ハ）は無機繊維
質ブロックを炉ケーシングに取シ付けた断熱炉壁を示す
断面図である。 ２・・・炉ケーシング　　　３・・・耐熱性金属棒４・
・・支持金具　　　　１２・・・基板１３・・・無機繊
維質モジュール　１４・・・耐熱性接着剤１５・・・無
機繊維質ブロック 第２図 （ト２ ＜（”＋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルク状の無機質繊維を結合材と混ぜまたは混ぜ
   ないで無機繊維集合物となし、複数の押え板で前記無機
   繊維集合物を互いに直交する二軸方向または三軸方向に
   圧縮して圧縮物となし、圧縮状態を維持しながら、押え
   板に設けたスリットの上から糸で縫つて圧縮物の形を固
   定し、大型無機繊維質ブロックとなし、前記大型無機繊
   維質ブロックを切断して小型無機繊維質ブロックに分割
   しまたは分割しないで少なくとも前記二軸方向と炉ケー
   シングが平行になるように炉ケーシングに直接的にまた
   は間接的に取り付けたことを特徴とする断熱炉壁。
2. （２）無機質繊維がセラミックファイバー、アルミナ繊
   維、ムライト繊維、ジルコニア繊維のうちから選ばれた
   一種または二種以上の混合物である特許請求の範囲第１
   項記載の断熱炉壁。