KR100990469B1

KR100990469B1 - 노벽 구성재

Info

Publication number: KR100990469B1
Application number: KR1020087010527A
Authority: KR
Inventors: 스스무 우에모리
Original assignee: 고요 써모시스템 주식회사
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2010-10-29
Also published as: CN101297171A; KR20080056275A; JP5150260B2; CN101297171B; JPWO2007052338A1; WO2007052338A1

Abstract

노벽 구성재는, 노 내측면(21) 및 노 외측면(22)을 갖는 단열 블록(11)을 구비하고 있다. 노 외측면(22)에 슬릿(31)이 형성되어 있다. 단열 블록(11)은 고단열성 코어재(41)와, 코어재(41)를 피복하고 있는 내화 단열성 피복재(42)를 구비하고 있다. 피복재(41)는 노 내측면(21)을 점유하는 내측 블록(61)과, 내측 블록(61)과 상대할 수 있고 또한 노 외측면(22)을 점유하는 복수의 외측 블록(62)을 구비하고 있다. 복수의 외측 블록(62)은 이들의 쌍방간에 슬릿(31)을 형성하는 간극을 두고 노 외측면(22)을 따르는 방향으로 배열되어 있다.

Description

노벽 구성재{FURNACE WALL COMPONENT}

본 발명은, 예컨대, 열처리로의 노벽을 구성하기 위해 이용되는 노벽 구성재에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 노벽 구성재로서는, 노 내측면 및 노 외측면을 갖는 단열 블록을 구비하고 있고, 단열 블록 전체가 세라믹 파이버로 형성되어 있는 것이 알려져 있다.

열처리로용의 단열재로서는, 일반적으로, 저렴하고 열전도율이 낮은 세라믹 파이버제가 사용되고 있다(예컨대, 1260℃ 급). 단열재의 두께 방향을 관통하는 열방산(이하, 셸 손실이라고 함)을 삭감하기 위해서는, 단열재 자체의 두께를 증가시키는 것으로 대응하여 왔다.

그러나, 에너지 절약에 대한 요구가 커짐에 따라, 일반의 세라믹 파이버에 의해 형성된 단열 블록만으로는 대응이 곤란하게 되었다.

이 문제를 해결하기 위해, 상기 노벽 구성재의 개량 타입으로서, 단열 블록이, 고단열성 코어재와, 코어재를 피복하고 있는 내화 단열성 피복재를 구비하고 있으며, 피복재는 세라믹 파이버이고, 코어재는 실리카에어로겔 등의 미공성 재료에 의해 형성되어 있는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

이 개량형의 노벽 구성재를 사용한 열처리로에서는, 코어재를 경계로 하여, 노 내측에서는 고온이 되고, 노 외측에서는 저온이 됨으로서, 그 온도차가 크고, 이에 따라, 세라믹 파이버의 열수축률의 차가 생겨, 노벽이 변형하여, 균열 등이 발생하여 파손될 우려가 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-351677호 공보

본 발명의 목적은, 단열재의 두께를 늘리지 않고서 셸 손실을 삭감할 수 있고, 노벽의 열변형에 의한 균열 등의 파손을 방지하며, 장기간의 사용을 가능하게 하는 노벽 구성재를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 노벽 구성재는, 세라믹 파이버에 의해 형성되고, 노 내측면 및 노 외측면을 갖는 단열 블록을 구비하고 있고, 노 외측면에 슬릿이 형성되어 있는 것이다.

본 발명에 따른 노벽 구성재에서는, 내외의 온도차에 의해 노벽 구성재가 변형되어 파손되는 것을, 슬릿이 효과적으로 방지한다. 따라서, 노벽의 열변형에 따른 파손을 방지할 수 있다.

또한, 단열 블록이, 고단열성 코어재와, 코어재를 피복하고 있는 내화 단열성 피복재를 구비하고 있으면, 단열재의 두께를 늘리지 않고서 셸 손실을 삭감할 수 있다.

또한, 피복재가, 노 내측면을 점유하는 내측 블록과, 내측 블록과 상대할 수 있고 또한 노 외측면을 점유하는 복수의 외측 블록을 구비하고 있으며, 복수의 외측 블록이, 이들 쌍방간에 슬릿을 형성하는 간극을 두고 노 외측면을 따르는 방향으로 배열되어 있으면, 복수의 외측 블록에 의해 슬릿을 용이하고 또한 확실하게 형성할 수 있다.

또한, 코어재가, 중앙 블록을 구비하고 있고, 내측 블록 및 복수의 외측 블록의 대향면 중앙부 중 한쪽에 끼워 맞춤 볼록부가, 그 다른쪽에 끼워 맞춤 오목부가 각각 마련되어 있고, 끼워 맞춤 오목부에 중앙 블록을 수용한 상태로, 끼워 맞춤 볼록부 및 끼워 맞춤 오목부가 끼워 맞춰져 있고, 내측 블록 및 복수의 외측 블록의 대향면의, 끼워 맞춤 볼록부 및 끼워 맞춤 오목부의 외측의 부분끼리가 접촉되어 그 접촉부의 소요 부분이 접합되어 있으면, 노벽 구성재를 간단하게 조립할 수 있다.

또한, 노 내측면에 발열체의 적어도 일부가 매설되어 있는 것이 바람직하다.

[발명의 효과]

본 발명에 따르면, 단열재의 두께를 늘리지 않고서 셸 손실을 삭감할 수 있으며, 노벽의 열변형에 의한 파손을 방지하여, 장기간의 사용을 가능하게 하는 노벽 구성재가 제공된다.

이하에서는, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

이하의 설명에 있어서는, 도 1에 화살표 X로 나타내는 방향을 전, 이것과 반대측을 후, 화살표 Y로 나타내는 방향을 좌, 이것과 반대측을 우, 화살표 Z로 나타내는 방향을 상, 이것과 반대측을 하로 한다.

도 1에는 조립 전의 노벽 구성재가, 도 2에는 조립 후의 노벽 구성재가 각각 도시되어 있다.

노벽 구성재는 단열 블록(11)을 구비하고 있다. 단열 블록(11)은 좌우 방향을 길이로 하고, 상하 방향을 두께로 하는 직사각형으로, 하면을 노 내측면(21)으로 하고, 상면을 노 외측면(22)으로 하는 것이다. 단열 블록(11)의 좌우 방향 길이, 전후 방향 폭, 상하 방향 두께는, 예컨대, 375 mm, 225 mm, 125 mm이다.

노 내측면(21)에는 복수의 전후 방향 발열체용 홈(23)이 좌우 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 각 발열체용 홈(23)에는 사행형 발열체 소자(24)가 각 굴곡부를 발열체용 홈(23)의 양측면에 매립하도록 장비되어 있다. 모든 발열체 소자(24)는 직렬로 접속되어 있다. 좌우 양단의 발열체 소자(24)에는 판형 단자(25)가 접속되어 있다. 단자(25)는 발열체 소자(24)의 접속단으로부터 단열 블록(11) 내를 위쪽방향으로 연장하여, 그 위쪽으로 돌출되어 있다.

노 외측면(22)에 슬릿(31)이 형성되어 있다. 슬릿(31)은 노 외측면(22)을 횡단하여 전후 방향으로 연장하고 있다. 슬릿(31)의 전후 양단은, 단열 블록(11)의 전후 양면의 높이의 중간 정도까지 도달하고 있다.

단열 블록(11)은 고단열성 코어재(41)와, 코어재를 피복하고 있는 내화 단열성 피복재(42)를 구비하고 있다.

코어재(41)는 중앙 블록(51)을 구비하고 있다. 중앙 블록(51)은 실리카에어로겔 등의 미공성 재료를, 상하 방향을 두께로 하는 얇은 평판 형상으로 성형한 것이다. 중앙 블록(51)의 앞 가장자리부와 좌우 양 가장자리부가 교차하는 코너에는, 단자(25)가 빠져나가는 절결부(52)가 형성되어 있다. 중앙 블록(51)의 두께는 예컨 대, 25 mm 이다.

피복재(42)는 노 내측면(21)을 점유하는 내측 블록(61)과, 내측 블록(61)과 상대할 수 있고 또한 노 외측면(22)을 점유하는 좌우 2개의 외측 블록(62)을 구비하고 있다.

내측 블록(61)은 세라믹 파이버 등을, 상하 방향을 두께로 하는 두꺼운 평판 형상으로 성형한 것이다. 내측 블록(61)의 상면의 외주부의 내측에는 융기형 끼워 맞춤 볼록부(63)가 마련된다. 끼워 맞춤 볼록부(63)의 선단은 평탄면으로서, 중앙 블록(51)의 외부 지름보다도 크게 형성되어 있다. 끼워 맞춤 볼록부(63)의 높이는, 예컨대, 10 mm이다.

양 외측 블록(62)은 좌우 방향은 반대이지만, 동일한 구조이다. 각 외측 블록(62)은, 내측 블록(61)을 성형한 재료와 동일한 재료에 의해, 내측 블록(61)보다 도 약간 얇은 상하 방향을 두께로 하는 두꺼운 평판 형상이다. 우측의 외측 블록(62)의 하면에는 좌측을 개방한 오목부(64)가 마련된다. 오목부(64) 저벽의 전방 우측 코너에는 단자(25)를 삽입 관통시키는 장공(65)이 형성되어 있다. 좌측의 외측 블록(62)의 하면에는 우측을 개방한 오목부(64)가 마련된다. 양 외측 블록(62)은 슬릿(31)을 형성하도록 간극을 두고 내측 블록(61)의 상면에 좌우 방향으로 배열되어 있다. 양 외측 블록(62)의 오목부(64)는 연통되어 하나의 끼워 맞춤 오목부(66)를 형성하고 있다. 끼워 맞춤 오목부(66)는 끼워 맞춤 볼록부(63)의 둘레면을 덮도록 그 둘레면에 끼워지는 형상을 이루고 있다.

중앙 블록(51), 내측 블록(61) 및 외측 블록(62)은 따로따로 성형된 것이다. 이들을 단열 블록(11)으로서 조립하는 순서는, 이하와 같다.

내측 블록(61)의 끼워 맞춤 볼록부(63)보다 외측의 부분은, 사각 프레임 형상의 면을 이루고 있으며, 이것이 접합면이 된다. 접합을 위해서는 코팅 시멘트를 사용한다. 접합면의 짧은 변 전체에 코팅 시멘트를 도포한다. 접합면의 긴변에는, 그 전체 중, 긴변의 좌우 양단으로부터, 긴변의 길이의 1/4 정도의 부분에만 코팅 시멘트를 도포한다. 코팅 시멘트를 도포한 접합면의 부분에는 해칭을 실시하고 있다.

코팅 시멘트를 도포하면, 끼워 맞춤 볼록부(63)의 선단 상면에 중앙 블록(51)을 올린다. 중앙 블록(51)의 절결부(52)의 저면이 단자(25)를 향하는 형태가 된다. 그리고, 끼워 맞춤 볼록부(63)에 2개의 외측 블록(62)의 끼워 맞춤 오목부(66)가 끼워 맞춰지도록 내측 블록(61) 위에 외측 블록(62)을 올린다. 이 때에, 단자(25)는 장공(65)을 관통한다. 끼워 맞춤 깊이는, 끼워 맞춤 볼록부(63)의 높이인 10 mm이다. 코팅 시멘트가 고화되면, 단열 블록(11)의 조립 작업이 완료된다.

도 3을 참조하면, 단열 블록(11)이 조립된 상태로, 2개의 외측 블록(62) 사이에는 슬릿(31)이 형성되고, 그 폭(W)은 예컨대, 5 mm이다. 또한, 중앙 블록(51)상면과 끼워 맞춤 오목부(66) 저면 사이에는 3 mm 정도의 간극(C1)이 생기고, 중앙 블록(51) 둘레면과 끼워 맞춤 오목부(66)의 둘레면 사이에 2 mm 정도의 간극(C2)이 생기고 있다. 이들 간극(C1, C2)에 의해, 각 블록(51, 61, 62)의 열수축량의 차이가 흡수된다.

이상으로 설명한 노벽 구성재를 이용하여, 도 5에 도시하는 실험로를 제작하 여, 온도 측정 실험을 행했다. 노벽 구성재는, 실험로의 측벽을 구성하고 있다. 도 5에 있어서의 우측 측벽을 형성하고 있는 단열 블록(11)의 중앙 블록(51)의 내측의 온도를 측정하여, 이것을 온도 1로 한다. 동일하게, 좌측 측벽을 형성하고 있는 단열 블록(11)의 중앙 블록(51)의 내측의 온도를 측정하여, 이것을 온도 2로 한다. 또한, 우측 측벽을 형성하고 있는 단열 블록(11)의 중앙 블록(51)의 외측측의 온도를 측정하여, 이것을 온도 3으로 한다. 시험 결과를 도 6에 도시한다. 노 내부 온도를 1100℃까지 상승시키면, 온도 1 및 온도 2는, 모두 약 800℃가 되고, 온도 3은 약 180℃가 된다. 약 620℃의 온도차가 생긴다.

다음으로, 내측 블록(61) 및 외측 블록(62)의 재질로서 이용하는 통상의 세라믹 파이버(1260℃급) 및 소성 벌크 파이버의 열수축률을 측정하는 실험을 하였다. 소성 벌크 파이버란 통상의 세라믹 파이버를 소성하여, 결정화시킨 것이다. 그 실험 결과를 도 7에 도시한다. 도 7에서, 통상의 세라믹 파이버는 「레귤러」로, 소성 벌크 파이버는 「RSL」로 표시하고 있다. 통상의 세라믹 파이버와 비교하여, 소성 벌크 파이버의 수축률은 상당히 작다. 예컨대, 발열체의 재질을 칸탈A1로 한 경우, 가열로로서 사용되는 최고 온도는 1100℃ 정도이며, 이 온도 이하에서는 소성 벌크 파이버의 수축률은 1％ 이하이다. 따라서, 소성 벌크 파이버를 채용하는 것이 매우 유효하다는 것을 알 수 있다.

또한, 수축률이 작은 단열재로서, 멀라이트 파이버 등이 알려져 있다. 이것은, 알루미나와 실리카의 화합물(3Al₂O₃·2SiO₂∼2Al₂O₃·SiO)로 이루어지는 파이버 인데, 소성 벌크 파이버보다도 수축률이 더욱 작아서, 멀라이트 파이버 등의 채용도 고려된다.

본 발명은 본 실시형태의 개시 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구성에 의해, 목적으로 하는 효과가 발현될 수 있는 한, 여러 가지의 변형이 가능하다.

본 발명에 따른 노벽 구성재는 열처리로의 노벽을 구성하는 데 이용하기에 적합하다.

도 1은 본 발명에 따른 노벽 구성재의 조립 전의 분해 사시도이다.

도 2는 상기 노벽 구성재의 조립 후의 사시도이다.

도 3은 상기 노벽 구성재의 종단면도이다.

도 4는 상기 노벽 구성재의 내측면의 방향에서 본 측면도이다.

도 5는 상기 노벽 구성재를 이용한 실험로의 단면도이다.

도 6은 실험로에 의한 온도 측정 결과를 도시하는 그래프이다.

도 7은 상기 노벽 구성재의 재료의 열수축률을 도시하는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 단열 블록

21: 노 내측면

22: 노 외측면

31: 슬릿

41: 코어재

42: 피복재

61: 내측 블록

62: 외측 블록

Claims

세라믹 파이버에 의해 형성되고, 노 내측면 및 노 외측면을 갖는 단열 블록을 구비하고 있고, 노 외측면에 슬릿이 형성되어 있으며,

단열 블록은, 고단열성 코어재와, 코어재를 피복하고 있는 내화 단열성 피복재를 구비하고 있으며,

피복재는, 노 내측면을 점유하는 내측 블록과, 내측 블록과 상대하고 노 외측면을 점유하는 복수의 외측 블록을 구비하고 있으며, 복수의 외측 블록은, 이들 쌍방간에 슬릿을 형성하는 간극을 두고 노 외측면을 따르는 방향으로 배열되어 있으며,

코어재는, 중앙 블록을 구비하고 있고,

내측 블록 및 복수의 외측 블록의 대향면 중앙부 중 한쪽에 끼워 맞춤 볼록부가, 그 다른쪽에 끼워 맞춤 오목부가 각각 마련되어 있고, 끼워 맞춤 오목부에 중앙 블록을 수용한 상태로, 끼워 맞춤 볼록부 및 끼워 맞춤 오목부가 끼워 맞춰져 있으며, 내측 블록 및 복수의 외측 블록의 대향면의, 끼워 맞춤 볼록부 및 끼워 맞춤 오목부의 외측의 부분끼리가 접촉되고 그 접촉부의 소요 부분이 접합되어 있는 것인 노벽 구성재.
제1항에 있어서, 노 내측면에 발열체의 적어도 일부가 매설되어 있는 것인 노벽 구성재.
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