TW201809568A - 隔熱構造體 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種利用複數個預鑄塊來被覆金屬製之被覆對象物的隔熱構造體，可抑制相鄰之預鑄塊間所設之膨脹餘隙在使用時產生間隙。 　　此一隔熱構造體，係將摻合有以CaO・6Al2 O3 為礦物組成之多孔質隔熱性骨材的預鑄塊A、B，以被覆金屬製之被覆對象物10的方式作複數性設置；其特徵在於： 　　於相鄰之預鑄塊A、A之間及B、B之間，設置有含Al2 O3 成分達70質量%以上之纖維C。

Description

隔熱構造體
[0001] 本發明有關一種用以於加熱爐等之熱設備中，特別是將排熱損失之顯著部位，例如水冷滑道管、爐殼內壁等之金屬製被覆對象物予以被覆而隔熱的隔熱構造體。
[0002] 作為相關之隔熱構造體，專利文獻1中曾揭示一種將構成加熱爐之動樑的水冷滑道管（滑道）以複數個預鑄塊（分割塊）被覆者。根據此一專利文獻1之隔熱構造體，為了使源自熱膨脹的應力不會使預鑄塊發生龜裂或破裂，乃於縱長方向相鄰之預鑄塊間設置膨脹餘隙，於該膨脹餘隙中設置陶瓷纖維等之膨脹吸收材。 　　[0003] 然而，根據本發明人等之試驗，發現於作為膨脹吸收材而設置陶瓷纖維之情況下，該陶瓷纖維因最初使用時之加熱而收縮的結果，會造成相鄰之預鑄塊間產生間隙以致有隔熱效果降低的問題。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0004] 　　[專利文獻1] 日本特開2013-112832號公報
[發明解決之課題] 　　[0005] 本發明所企圖解決的課題是，於利用複數個預鑄塊被覆金屬製之被覆對象物的隔熱構造體中，抑制相鄰之預鑄塊間所設之膨脹餘隙在使用時產生間隙。 [用以解決課題之手段] 　　[0006] 為了解決上述課題，本發明人等著眼於相鄰預鑄塊間之膨脹餘隙中設置的膨脹吸收材之材質與預鑄塊之材質間之關係再三進行研討之結果，終於明確發現在將預鑄塊之材質設為摻合有以CaO・6Al2 O3 為礦物組成之多孔質隔熱性骨材的不定形耐火物材料（CA6輕量可澆鑄耐火材料）之餘，若將膨脹吸收材之材質設為含Al2 O3 成分達70質量%以上的纖維（氧化鋁纖維），則可抑制因最初使用時之加熱造成兩者反應而膨脹，以致相鄰預鑄塊間所設之膨脹餘隙在使用時產生間隙此一事態。 　　[0007] 具體言之，根據本發明之一個層面，提供「一種隔熱構造體，係將摻合有以CaO・6Al2 O3 為礦物組成之多孔質隔熱性骨材的預鑄塊，以被覆金屬製之被覆對象物的方式作複數性設置；其特徵在於：於相鄰之預鑄塊間，設置有含Al2 O3 成分達70質量%以上之纖維」。 [發明之效果] 　　[0008] 本發明之隔熱構造體中，因最初使用時之加熱，CA6輕量可澆鑄耐火材料中之CaO成分與纖維中之氧化鋁成分反應而生成CA2（CaO・2Al2 O3 ）或CA6（CaO・6Al2 O3 ），因而造成膨脹。而且，因上述之反應所生成之CA2及CA6，會顯示與CA6輕量可澆鑄耐火材料相同般之膨脹收縮舉動。藉此，可抑制相鄰之預鑄塊間所設之膨脹餘隙中在使用時產生間隙。又，膨脹餘隙本身獲得確保，因此還可抑制因熱膨脹所產生之應力導致預鑄塊發生龜裂或破裂。
[0010] 以下，參照圖面說明本發明之實施方式。 　　第1圖表示作為本發明之一個實施方式的應用本發明隔熱構造體之水冷滑道管。又，第2圖及第3圖中分別表示第1圖之I-I截面及II-II截面，第4圖及第5圖中分別表示第1圖之隔熱構造體中所使用之預鑄塊A及B。 　　[0011] 水冷滑道管10，係由鉛直方向延伸之2支滑道支柱11與水平方向延伸之1支滑道樑12所構成，滑道支柱11係由預鑄塊A耐火被覆，滑道樑12係由預鑄塊B耐火被覆。另外，相鄰之預鑄塊A與A之間，預鑄塊B與B之間配置有含Al2 O3 成分達70質量%以上之纖維（氧化鋁纖維）C。 　　[0012] 本實施方式中，預鑄塊A、B，皆是將金屬板1與預鑄塊本體2一體化而成者，金屬板1與預鑄塊本體2之一體化係使用金屬嵌柱3（參照第4圖及第5圖）。 　　[0013] 預鑄塊A、B中，金屬板1具有可被覆金屬製之被覆對象物的外周之形狀。具體而言，第4圖之預鑄塊A之金屬板1具有可被覆作為被覆對象物之圓筒狀滑道支柱11（參照第2圖）的半圓狀之形狀，第2圖之預鑄塊B之金屬板1具有可被覆作為被覆對象物之橢圓筒狀之滑道樑12（參照第3圖）的部分橢圓狀之形狀。又，預鑄塊A、B中，預鑄塊本體2係由以CaO・6Al2 O3 為礦物組成之多孔質隔熱性骨材、與作為結合劑之摻合有氧化鋁水泥之不定形耐火物材料（CA6輕量可澆鑄耐火材料）所構成。此一CA6輕量可澆鑄耐火材料具有輕量且熱傳導率低，而且耐積垢熔損性優異此等特徵，可提升預鑄塊A、B之隔熱效果。 　　[0014] 使用此等預鑄塊A、B，如第1圖所示將水冷滑道管10予以耐火被覆。具體而言，水冷滑道管10之滑道支柱11乃如第2圖所示，係在周向使用2個預鑄塊A作耐火被覆。此時，係將金屬板1熔接於滑道支柱11，此一熔接藉由利用由金屬板1之端部1a設置之間隙（為了進行熔接所設之間隙）而可容易且確實地實施。熔接後，由金屬板1之端部1a設置之間隙中被填充以補綴材4。另一方面，水冷滑道管10之滑道樑12乃如第3圖所示，係於周向使用2個預鑄塊B作耐火被覆。此時，係將金屬板1熔接於滑道樑12，此一熔接亦是藉由利用由金屬板1之端部1a設置之間隙而可容易且確實地實施。熔接後，由金屬板1之端部1a設置之間隙中被填充以補綴材4。又，成為滑道樑12之上部的預鑄塊B、B間之間隙部分係填充以補綴材4，用以支持鋼材之金屬製滑道墊塊13係以適當間隔設置於其上。又，滑道支柱11與滑道樑12之接合部分也是由補綴材4構成。 　　[0015] 以上之構成中，縱長方向相鄰之預鑄塊A與A之間、預鑄塊B與B之間，如前所述，設置有含Al2 O3 成分達70質量%以上之纖維（氧化鋁纖維）C（參照第1圖中之C）。設置有此一纖維C之部分，是為所謂之膨脹餘隙，因最初使用時之加熱造成CA6輕量可澆鑄耐火材料中之CaO成分與纖維中之氧化鋁成分反應生成CA2（CaO・2Al2 O3 ）或CA6（CaO・6Al2 O3 ）而膨脹。而且，由上述之反應所生成之CA2及CA6，係顯示與CA6輕量可澆鑄耐火材料相同般之膨脹收縮舉動。基於此，可抑制相鄰預鑄塊間所設之膨脹餘隙於使用時產生間隙。又，膨脹餘隙本身也可確保，因此還可抑制因熱膨脹所產生之應力導致預鑄塊發生龜裂或破裂。纖維C之厚度較佳的是2 mm以上且6 mm以下左右。 　　又，周向相鄰之預鑄塊A與A之間、預鑄塊B與B之間亦可設置纖維C。 　　[0016] 又，本實施方式中，纖維C係在相鄰預鑄塊間之所有膨脹餘隙中設置，但在考慮預鑄塊之實際之熱膨脹舉動等之下，也可僅在一部分之膨脹餘隙中設置纖維C，而在其他之膨脹餘隙中設置一般之填縫料。 　　[0017] 又，本實施方式中，預鑄塊係由金屬板1與預鑄塊本體2一體化而成者，但也可為僅只由預鑄塊本體構成者。惟，於如本實施方式般之使用金屬板1與預鑄塊本體2一體化而成者的情況下，相對金屬製之被覆對象物（滑道支柱11、滑道樑12）之縱長方向與其正交的截面，具體言之於第2、3圖中，預鑄塊本體2之厚度與金屬板1之長度的比（預鑄塊之厚度/金屬板之長度）宜為0.2以上且0.4以下。此一比的數值若大（預鑄塊2之厚度過大），則使用時預鑄塊本體2變得易於發生龜裂，耐剝落性降低。此可推定為係因隨著預鑄塊本體2之厚度增大，預鑄塊本體2之內周側與外周側之溫度梯度變大所致。又，隨著預鑄塊本體2之厚度增大，預鑄塊整體之重量增加，因此施工性降低。基於此點也是，上述之比有必要設為0.4以下。另一方面，上述之比若小（預鑄塊本體2之厚度過小），則因強度不足，特別是製造時預鑄塊本體2易於發生龜裂。又，「預鑄塊本體之厚度」係指相對金屬製之被覆對象物的縱長方向與其正交之截面中，與金屬板正交之方向的厚度；「金屬板之長度」係指相對金屬製之被覆對象物之縱長方向與其正交之截面中，沿著金屬製之被覆對象物的周向之金屬板的長度。 [實施例] 　　[0018] 針對於與第4圖相同之半圓筒狀之2個預鑄塊的上下之間夾入厚度3 mm之纖維而成之隔熱構造體之試驗體（表1之實施例1、2及比較例1、2），實施重複加熱至1400℃之後冷卻至400℃此一加熱冷卻循環3次的試驗，試驗後測定預鑄塊與纖維之間隙。表1中，間隙未達1 mm之情況記為○，間隙1 mm以上之情況記為×。 　　[0019] [表1] [0020] 如表1所示，由CA6輕量可澆鑄耐火材料（表1中僅將其記為「CA6」）所構成之預鑄塊間設置有含Al2 O3 成分達70質量%以上的纖維之實施例1、2中，間隙未達1 mm，結果良好。 　　[0021] 相對於此，由CA6輕量可澆鑄耐火材料所構成之預鑄塊間設置的纖維之Al2 O3 成分含量為35質量%以上而較低之比較例1中，間隙成為1 mm以上。又，作為預鑄塊之材質，並非為CA6輕量可澆鑄耐火材料而是使用氧化鋁-二氧化矽可澆鑄耐火材料的比較例2中，間隙亦是成為1 mm以上。基於此可知，預鑄塊之材質、與設置於預鑄塊間之膨脹餘隙內的作為膨脹吸收材之纖維之材質的組合具有重要性。
[0022]
A、B‧‧‧預鑄塊
C‧‧‧纖維（氧化鋁纖維）
1‧‧‧金屬板
1a‧‧‧金屬板之端部
2‧‧‧預鑄塊
3‧‧‧金屬嵌柱
4、5‧‧‧補綴材
10‧‧‧水冷滑道管
11‧‧‧滑道支柱
12‧‧‧滑道樑
13‧‧‧滑道墊塊
[0009] 　　第1圖係表示應用本發明之隔熱構造體的水冷滑道管之立體圖。 　　第2圖為第1圖之I-I剖視圖。 　　第3圖為第1圖之II-II剖視圖。 　　第4圖係表示第1圖之隔熱構造體中所使用的預鑄塊A之立體圖。 　　第5圖係表示第1圖之隔熱構造體中所使用的預鑄塊B之立體圖。
A、B‧‧‧預鑄塊
C‧‧‧纖維(氧化鋁纖維)
5‧‧‧補綴材
10‧‧‧水冷滑道管
11‧‧‧滑道支柱
12‧‧‧滑道樑
13‧‧‧滑道墊塊

Claims (1)

  1. 一種隔熱構造體，係將摻合有以CaO・6Al2 O3 為礦物組成之多孔質隔熱性骨材的預鑄塊，以被覆金屬製之被覆對象物的方式作複數性設置；其特徵在於： 　　於相鄰之預鑄塊間，設置有含Al2 O3 成分達70質量%以上之纖維。
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