JPS6334392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温炉の内壁を断熱する為の繊維質
耐火ライニングに関する。

高温炉の内壁を断熱するに当つて生ずる問題は
よく知られている。歴史的に、高温炉の内壁はこ
れら高温に耐えうる様々の型式のれんがで内張り
された。しかし、れんが内張りが溶損する時、古
いれんがを新しいれんが内張りに取替えることは
骨のおれるまた時間を喰う作業である。他方、セ
ラミツク繊維材料を含む或いはそれから成る断熱
材でもつて炉の内壁を断熱する試みも為されてき
た。

高い割合のアルミナ及びシリカを含有する耐火
材料は繊維形態で生成されそして様々の厚さや密
度のブランケツトに凝集された。このアルミナ−
シリカ材料は、断熱層として使用される時、炉内
部から炉外面への熱流れを良好に抑制することに
より特色づけられる。また、この種の繊維ブラン
ケツトの非常に小さな密度の故に、これら材料で
内張りされた炉は、炉ライニング中にごく少量の
熱を保留するだけであり、従つて特にプロセス加
熱炉において温度の上下サイクルがひんぱんに行
われる時、急速な加熱及び冷却速度を可能ならし
めて熱の節約及びプロセスの管理の容易化を与え
る。

残念なことに、これまで製造されたセラミツク
繊維ブランケツトは機械的に丈夫ではなかつた。
裂開を回避する為に細心の注意をもつて材料を取
扱わねばならない。更に、セラミツク繊維ブラン
ケツトは、適用力の方向に対する繊維の配向、ア
ルミナとシリカの相対量及びそれらが曝された熱
処理に依存して機械的強度値に差異を示した。

セラミツク繊維ブランケツトは、ブランケツト
表面に平行な方向において該表面を横断する方向
より大きな強度を持つことにより等徴づけられ
る。更に、セラミツク繊維をフエルト化してブラ
ンケツトを形成する製造の仕方の故に、ブランケ
ツトは組織上幾分層状でありそしてブランケツト
の表面に実質上平行な層間で容易に分離しやす
い。従つて、セラミツク繊維ブランケツト材料
は、ブランケツトの表面に実質上平行な方向にお
ける優れた強度を利用する態度でそして層状面に
沿つてのブランケツトの剥離型劣化を排除する態
様で配列される。

セラミツク繊維ブランケツト材料は、2000〓を
越える温度に曝される時収縮することが知られて
いる。炉ライニングとして断熱繊維ブランケツト
の利用の為の従来の方法は、この材料収縮により
生ずる困難さと直面した。炉ライニングの高温面
を横断しての分離や裂けがしばしば生じた。こう
した裂けが生じると、炉内部から炉壁に向けて熱
が容易に通り、許容しえない熱損失をもたらす。

先行技術は、繊維断熱材を再配列する技術を開
示している。例えば、米国特許第3819468号及び
3832815号を参照されたい。これらは、セラミツ
ク繊維材料のシート或いはブランケツトから繊維
質材料ストリツプを切出し、そして繊維の強度及
び断熱性質を利用する為に端繊維露出を与えるよ
う相並べた関係にストリツプを配例することを示
している。しかし、これら教示に従つて作製され
た炉ライニングは、昇温下で機械的強度或いは断
熱性或いは耐久性のある断熱製品を生成するに必
要な収縮耐性いずれかを欠く。

本発明に従えば、２種の繊維質材料のストリツ
プを交互に配して成る一つのマツト或いは複数の
モジユールの形態の炉ライニングが開示される。
例えば、第１の繊維質材料は高温使用中の収縮或
いは侵食耐性の点から選択され、他方第２の繊維
質材料はその優れた機械的性質の点から選択され
る。これら２種の繊維質材料の交互してのストリ
ツプは、アンカー方式によつて或いは既存の構造
体にそれらを接着するベニア方式によつて支持さ
れうる。

本発明の目的は、異なつた性質を有する２種の
繊維質材料から成りそして各型式の繊維質材料の
優れた品質を同時的に示す新規な断熱マツト或い
はモジユールライニングを提供することである。

本発明のまた別の目的は、使用温度限及び寿命
を増大する炉ライニング構成を提供することであ
る。

本発明は、炉その他の設備の壁を内張りする耐
火ライニングを提供する。ここで「壁」とは、断
熱を要求される高温室の内部の任意の側壁、天
井、出入口を取巻く帯域を含めて、取外し式の或
いは固定式のものを包括するものである。セラミ
ツク繊維断熱材は、市販入手しうる長尺のセラミ
ツク繊維ブランケツトから横断方向に切断される
ストリツプから成る。ストリツプは、繊維ブラン
ケツトから断熱厚さを表す巾において切出され
る。切出されたストリツプは、縁辺を表として置
かれそして異つた収縮耐性或いは断熱性或いは機
械的性質を持つ繊維質ブランケツトから切出され
た同寸のストリツプに長手方向に隣りあわせて並
べられる。交互しての繊維質材料ストリツプは、
所望の巾のマツト或いはモジユールが生成される
まで互いに縁辺を隣りあわせて置かれる。当然
に、ストリツプが切出された繊維ブランケツトの
厚さがマツト或いはモジユールを構成するのに必
要とされるストリツプの数を決定する。マツト或
いはモジユールは、炉壁に、ブランケツト及びス
タツド溶接の取付け手段によつて或いはセラミツ
クセメント、モルタル等によつて被着されうる。

本発明は、高温炉の炉壁の内部断熱に特に有用
である。本発明目的に対して「高温」とは1600〓
を越える、好ましくは1600〜2800〓の範囲の温度
を意味する。本発明において使用される繊維質ス
トリツプは、「カオウール（KAOWOOL）」−バ
ブコツクアンドウイルコツクス社商品名−及びサ
フイル（SAFFIL）−イムペリアルケミカルイン
ダストリーズ社商品名−のようなセラミツク繊維
ブランケツトから切出される。但し、この他に
も、幾つかの別の市販入手しうるアルミナ−シリ
カ、アルミノ珪酸塩、クロム処理アルミナ−シリ
カのような化学的に処理された繊維、シリカ及び
ジルコニアセラミツク繊維質ブランケツトを使用
しうる。使用温度が高くなるにつれ、本発明に従
つて使用される繊維質材料の型式は、45％
Al₂O₃、52％SiO₂及び３％不純物の標準的カオウ
ールセラミツク繊維のような不純物の多いセラミ
ツク繊維から高純度セラミツク繊維へと変えられ
る。カオウールセラミツク繊維は2400〓を越える
温度に曝される時８％のオーダにおいて収縮する
が、それらは脆性が少くなつており従つて大半の
セラミツク繊維より大きな取扱性及び機械的強度
を示す。サフイルアルミナ繊維（95％Al₂O₃、５
％SiO₂）は、3000〓に曝される時１％のオーダ
の収縮しか示さずそして2800〓の使用温度限を有
するが、カオウール繊維によつて示される機械的
強度を欠く。第１材料が第２材料より一層大きな
収縮耐性を有するような第１及び第２繊維質材料
の交互してのストリツプ組合せが、完全に第１材
料のみから成るライニングに匹敵する収縮耐性を
示す繊維質ライニングをもたらすことが見出され
た。圧縮されたストリツプにおける２つの型式の
繊維のストリツプ−ストリツプ界面において２つ
の型式の繊維間の摩擦力が第２の型式の繊維が累
積的に収縮することを防止する。２つの型式の繊
維は、ストリツプ−ストリツプ界面において無秩
序に相互に混じりあつているから、収縮耐性の悪
い方の第２繊維が、同種繊維のみから成るモジユ
ールにおいて当然に収縮を示す程度までには累積
的に収縮しえない。

第１図を参照すると、ソーキングピツト蓋１２
に配された断熱モジユール１０の一部が示されて
いる。モジユール１０は、複数の交互するストリ
ツプ２０及び２２から成る。ストリツプ２０及び
２２は共に繊維質材料であるが、異つた断熱性、
耐収縮性、耐食性及び（或いは）強度性質を有す
る。これら繊維質ブランケツトは一般に、数フイ
ートの巾、1/16インチ〜３インチの範囲の厚さ及
び任意の所望の長さにおいて提供される。ストリ
ツプがブランケツト形態から切出される時、これ
らはブランケツトの長さ或いは巾に直角に厚さ方
向に切出される。

ストリツプ２０及び２２がそれぞれの繊維質ブ
ランケツトから切出されると、第２図に示される
ように、所望巾のマツトが得られるまでこれらス
トリツプは交互に縁辺を隣りあわせにして置かれ
る。その後、これらストリツプは所望巾Ｗに圧縮
されそして図示していない手段により圧縮状態に
保持される。ソーキングピツト蓋１２にはその全
体が断熱材料が充填されるまで交互するストリツ
プ群即ちモジユールが充填される。組立を容易に
する為には、所望の巾における圧縮モジユールを
予備作成することが最適であることが見出され
た。これにより組立が一層迅速に行いうる。第３
及び４図はソーキングピツト蓋において使用する
場合に使用される取付手段を示す。角鉄製のブラ
ケツト２４が一様な間隔で溶接される。各ブラケ
ツト２４はその直立部分に置かれる多数の穴２６
を具備している。その後、圧縮モジユール１０が
ソーキングピン蓋１２内に２列のブラケツト２４
間に置かれそして留め釘２８が２つの隣りあうブ
ラケツト２４間に挿し込まれ、それによりモジユ
ール１０をその低温側の面近くで突きさし止着す
る。釘２８はブラケツト２４の穴２６のいずれか
内に配される。

一般に、高温収縮耐性のあるアルミナ質繊維質
材料（例えばサフイル）と機械的にもつと強度の
高い繊維を有するが使用温度定格の低い低価格の
セラミツク繊維質材料（例えばカオウール）とを
組合せることが最適と考えられる。従つて、上述
したように、高い収縮耐性を有する繊維が収縮性
繊維が累積的に収縮するのを防止し、他方機械的
に丈夫な繊維が系全体を釘に固定するに充分の強
度を与える。繊維ライニングの耐久性を改善する
為に、その摩耗及び化学的耐性を改善するべく高
温面にコーテイング使用される。これらコーテイ
ングは、それらが炉繊維質ライニングの寿命を延
長する点で重要であるけれども、コーテイングと
接触していない一方の繊維質材料の収縮を減少す
る摩擦力に寄与しない。しかし、それらは炉ガス
からの化学的腐食を受けやすい繊維質材料を遮蔽
しうる。

第５図には、本発明に従う交互した繊維質ライ
ニングの別の具体例が示されている。２つの別個
の繊維質材料２０及び２２を有するモジユールの
端面図が示されている。この具体例において、繊
維質材料２０は材料２２の巾より大きな巾におい
てブランケツトから切出される。これら材料は異
つた巾でもつて切出されるから、これら２種の材
料から成るモジユールの高温面は不揃いである。
繊維質材料２０は材料２２の巾を越えて突出する
部分において膨出する傾向を示す。モジユール１
０のこの部分は、繊維質材料２２が炉熱或いは炉
ガスとの直接接触から遮蔽しようとし、それによ
り機械的強度は高いが収縮耐性或いは耐食性の低
い材料を、単独で使用されるなら通常は長く持た
ないような使途において使用することを可とす
る。２種の材料の相対厚さは遮蔽材料として使用
されるべき材料の膨出度により決定される。図示
のように、材料２０はその末圧縮高温面端におい
て漸次膨脹するからエアーポケツト５０が繊維質
材料２２の高温面端に当然に形成されることが見
出された。

例 本発明に従う交互式セラミツク繊維から成る炉
天井を試験する為パネルを作製した。炉天井の半
分は100％サフイルマツトで内張りされそして残
り半分はサフイル及びカオウールST（特殊処理カ
オウールセラミツク繊維ブランケツトで減少せる
収縮を示す）繊維ストリツプを交互に配して作製
したマツトで内張りした。10インチ厚のカオウー
ルST及びサフイル繊維ストリツプが金属アンカ
ーを使用して炉天井に付設された。２つのマツト
は３インチの合いじやくり継手でもつてアーチの
中央で継合され、セラミツクスタツド及びワツシ
ヤを使用して中央継手におけるアーチに付設され
るサフイルマツトロールで覆われた。その後、炉
は2400、2500、2600及び2700〓に各温度で５時間
焼成された。焼成後、天井を検査し、優れた状態
にあることが見出された。100％サフイル及びサ
フイル−カオウールSTマツト両方で生じた収縮
は同等であり、１％のオーダであつた。

当業者には、本発明概念が異つた等級を有する
同じ繊維質材料を使用しても実施され、低級側の
材料の使用限を高級側の材料のそれに延長しうる
ことが認識されよう。従つて、2600〓で定格づけ
られるカオウールセラミツク繊維が2300〓で定格
づけられるカオウールセラミツク繊維と共に使用
されて、その結果として本発明に従つて作製され
たライニングは高い方の等級のカオウール2600セ
ラミツク繊維の耐収縮性を示しうる。悪い材料の
特性が良い材料の特性によつて目立たなくなり、
全体として良い材料の特性を発揮する。

本発明の精神内で様々の改変が為しうることを
銘記されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はソーキングピツト蓋内に配置された２
種のセラミツク繊維ブランケツトの交互ストリツ
プから作成された断熱モジユールの平面図、第２
図は第１図のモジユールの端面図、第３図は取付
けブラケツトの正面図、第４図は取付釘の正面
図、そして第５図は本発明の別の具体例を示す。 １０……断熱モジユール、１２……ソーキング
ピツト蓋、２０，２２……別種のストリツプ、２
４……ブラケツト、２６……穴、２８……釘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温面と低温面とを具備する、炉等の内張用
   繊維質ライニングであつて、炉等の壁面に沿つて
   互いに隣接して且つ交互に並べて配置される第１
   及び第２の別種の繊維質材料製ストリツプと、該
   交互に配置されたストリツプを炉等の壁面に付設
   する手段とを備え、交互する第１及び第２ストリ
   ツプの露出端面がライニング高温面を形成するこ
   とを特徴とするライニング。 ２ 第２繊維質材料が第１繊維質材料より大きな
   機械的強度を有する特許請求の範囲第１項記載の
   ライニング。 ３ 第１繊維質材料が2400〓（1315℃）を越える
   温度に曝されるとき第２繊維質材料より大きな収
   縮耐性を有する特許請求の範囲第１項記載のライ
   ニング。 ４ 第１繊維質材料が第２繊維質材料より高いア
   ルミナ含量を有する特許請求の範囲第１項記載の
   ライニング。 ５ 第１繊維質材料が第２繊維質材料より大きな
   化学的耐食性及び高温ガス耐食性を有する特許請
   求の範囲第１項記載のライニング。 ６ 高温面と低温面とを具備する、炉等の内張用
   繊維質ライニングであつて、炉等の壁面に沿つて
   互いに隣接して且つ交互に並べて配置される第１
   及び第２の別種の繊維質材料製ストリツプと、該
   交互に配置されたストリツプを炉等の壁面に付設
   する手段とを備え、交互する第１及び第２ストリ
   ツプの低温面側の端面が同一面にあり、他方高温
   面側において第１繊維質材料ストリツプが第２繊
   維質材料ストリツプを越えて突出しそして該第１
   繊維質材料ストリツプの突出部分が膨出して第２
   繊維質材料の高温側端面を遮蔽することを特徴と
   するライニング。