JP2000320980A - 断熱耐火壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】施工時間が短く、ファイバーブロックの耐用期
間も長く、再施工作業が短時間で済み、かつ容易である
断熱耐火壁構造を提供する。 【解決手段】工業炉炉壁１１の壁面に、セラミックファ
イバーを含有し、アルミナ質、ムライト質骨材と耐火性
原料及び結合材からなる断熱軽量キャスタブル１５を吹
付けやこて塗りにて施工し、その上に、ブロック状やフ
ェルト状のセラミックファイバー１３を更に施工し、さ
らに、ブロック状、フエルト状セラミックファイバーの
固定用として金属あるいはセラミック製のアンカーフッ
ク１４を埋設した構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉等の工業炉
やタンデッシュや溶鋼鍋などの製鋼容器蓋に使用される
断熱耐火壁に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、加熱炉炉壁や製鋼容器蓋は省エネ
対策として、プラスチック耐火物やキャスタブル耐火物
に代りセラミックファイバーによるライニングが一般化
しつつある。図１は、その一例を示し、既設耐火物１に
接着バンイダー２を介してブロック状セラミックファイ
バー３を施工し、更にセラミックアンカー４を埋設して
いる。

【０００３】セラミックファイバーは、施工を容易にす
るため予めブロック状にしたものが使用され、プラスチ
ック耐火物の壁面にドリルで穴を空けてセラミックアン
カーを埋設し、壁面やブロックに接着バインダーを塗布
しながら固定ライニングされる。

【０００４】更に、軽量キャスタブルやセラミックファ
イバーとバインダーを混合したものを吹付け装置を用い
て耐火壁表面に施こす方法も現在試験的にではあるが検
討が開始されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、耐火物壁面に
セラミックファイバーブロック（厚み：約３０〜５０ｍ
ｍ）を施工するためには、耐火物（プラスチック耐火
物、キャスタブル耐火物）の水分を完全に除去してから
でないとライニング出来ず、施工直後の耐火物にライニ
ングを行うと耐火物中の水分が接着バインダーを希釈化
させ、ブロックが脱落する原因となる。

【０００６】従って、ファイバーブロックをライニング
するには、耐火物中の水分が完全に除去された後にライ
ニングする必要がある。

【０００７】また、数年間使用された加熱炉や製鋼鍋蓋
の壁面（プラスチック・キャスタブル耐火物）には、ス
プラッシュが付着していたり、燃料成分や高熱フレーム
またはスケール成分の湿潤によりガラス状に溶融化して
いる場合が多く、セラミックファイバーブロックをライ
ニングする際は、接着バインダーを有効に作用させるた
めに、スプラッシュ及び溶融層をピック等で完全に取り
除いてからでないと、ライニング出来ない。溶融層は、
数ｍｍから厚いものでは数１０ｍｍも有ることから、除
去作業にはかなりの時間と労力が必要となる問題があ
る。

【０００８】更に、すでにファイバーブロックがライニ
ングされているところでも、高温・高流速にてブロック
が落下や溶融化した部位の補修の際にも、壁面に残着し
ているバインダーやファイバーブロックの残骸を完全に
取り除いてからでないと補修施工は困難であり、その作
業を怠ると脱落を助長するだけでなく、健全な他部位の
脱落も誘発するという原因となる。

【０００９】本発明は上記問題点を解消すべくなされた
もので、その目的とするところは、施工時間が短く、フ
ァイバーブロックの耐用期間も長く、再施工作業が短時
間で済み、かつ容易である断熱耐火壁構造を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決する手段】前記課題を解決するため、本発
明の断熱耐火構造は、工業炉炉壁と、この壁面に形成さ
れたセラミックファイバー含有軽量キャスタブルと、こ
の上面に形成されたブロック状又はフェルト状の断熱セ
ラミックファイバーとを備えている。ここで、軽量キャ
スタブルを形成した際に、ファイバーブロック固定用と
して金属あるいはセラミック製のアンカーフックの先端
を埋設するのがよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の断熱耐火構造を形成する
軽量キャスタブルは、セラミックファイバーを含有して
いる断熱軽量キャスタブルである。具体的には、特開平
9-301779号公報に記載されているものなど、 焼石膏５〜５０wt%、好ましくは８〜２５wt% 耐火性原料（アルミナ質、アルミナーシリカ質及びシャ
モットの１種又は２種以上、最大粒径７ｍｍ以下、１５
〜９４．５ｗｔ％の添加量）、セラミック繊維（アルミ
ナ質、アルミナシリカ質、ムライト質あるいは酸化クロ
ム含有で結晶質や非晶質のものが挙げられ、その含有量
は、容積安定性や高断熱性等の点を考慮して１〜５０ｗ
ｔ％の添加量である。

【００１２】及び、多孔質原料（アルミナ中空骨材、シ
ャモット、パーライト、パーライト、バーミキュライト
及び人工軽量骨材の１種又は２種以上、嵩比重０．０３
〜１．５、最大粒径７ｍｍ以下、１０〜５０ｗｔ％の添
加量）のキャスタブル耐火物、さらに粘土、ベントナイ
ト及びシリカ超微粉の１種又は２種以上を０．５〜１５
ｗｔ％含むものが挙げられる。

【００１３】本発明に係る軽量キャスタブルにセラミッ
クファイバーを含有するのは以下の理由による。

【００１４】一般的に、軽量キャスタブルは、軽量骨材
（パーライト，人工軽量骨材，中空アルミナ）と結合材
（アルミナセメント）を混合したものである。しかし、
同軽量キャスタブルの場合、軽量化を図るために、パー
ライト、人工軽量骨材に代表されるように、耐熱性に欠
如する骨材の使用が不可欠となり、また、強度発現のた
めに結合剤として添加される大量のアルミナセメント
は、更に耐熱性を低下させる原因とともに中間温度域
（４００〜８００℃）での著しい強度低下をもたらす原
因となる。

【００１５】従って、本発明の断熱耐火構造にこのよう
な軽量キャスタブルを使用すると耐熱性の点から、安定
した構造体を得ることが出来ず、また、アンカー等を埋
設しても強度の点から固定保持が不可能であり、使用中
にアンカーが抜け落ちるという不具合が生ずる。

【００１６】アルミナ中空骨材を添加した断熱軽量キャ
スタブルの場合、前記の軽量キャスタブルと比較すると
骨材自体の耐熱性には優れるもの、やはり強度発現のた
めに添加される大量のアルミナセメントの影響をカバー
することは出来ず、また、アルミナ含有量の増加に伴い
熱伝導率そのものが上昇することから、一般耐火キャス
タブルを施工するのと何ら変わらない構造体になってし
まう。そこで本発明では、軽量キャスタブルにセラミッ
クファイバーを含有している。

【００１７】断熱軽量キャスタブルの施工厚みは、２０
ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であるのが好ましい。２０ｍ
ｍ未満だと、アンカーを埋設した場合に、その埋設固定
が困難となるばかりでなく、壁面に付着しているスケー
ルとの反応により構造体の耐熱性や容積安定性に著しい
影響を与えるためである。施工厚みが１００ｍｍを超え
ると、キャスタブル自重の影響により壁面からの剥離が
発生しやすくなるためである。

【００１８】施工方法としては、こて塗りや吹付け、パ
ッチング方法にて施工されるが、壁面への付着性や作業
時間を考慮すると吹付け方法による施工がより適してい
る。

【００１９】上記構造の断熱軽量キャスタブルは、ガラ
ス化した溶融壁面への接着が可能であり、容積安定性や
高断熱性を確保することができる。

【００２０】本発明では、上述した軽量キャスタブルの
上に更にセラミックファイバーを施工して、断熱作用を
更に向上している。セラミックファイバーとしてはブロ
ックやフェルト状のものが使用されるが施工性の点から
はブロック品を施工するのが簡便である。

【００２１】使用されるセラミックファイバーは、操業
温度や条件に従って適宜設定される。一般的にはアルミ
ナ質、ムライト質あるいは酸化クロム含有で結晶質や非
晶質のものが使用されるが、特に限定するものではな
い。

【００２２】施工厚みは２０〜５０ｍｍ程度が好まし
い。薄すぎると耐火壁面と第１軽量キャスタブルの境界
温度が上昇し、接着バインダーの強度とより優れた断熱
性が得られず、他方。厚すぎると得られる効果以上にコ
スト面に及ぼす影響が大きいためと自重の問題から、壁
面からの断熱軽量キャスタブル自体の剥離が発生しやす
くなる。

【００２３】ブロック状、フェルト状セラミックファイ
バーの施工は、断熱軽量キャスタブルに接着バインダー
を用いて施工され、アンカーを埋設した場合、そのアン
カーにより強固に固定される。このセラミックファイバ
ーを施工することにより、更に断熱性を強化することが
できる。

【００２４】そして、本発明では、軽量キャスタブルを
施工した直後、硬化状況を見計らって、φ５〜２０ｍｍ
程度の金属製のアンカースタッドやセラミック製のアン
カーピンを所定の位置にハンマーで打ち込んで（セラミ
ックピンの場合はねじ込み方式）埋設させることによ
り、ブロック状、フエルト状のセラミックファイバーを
施工する際の作業性と作業時間を大幅に短縮することを
可能とする。

【００２５】支持アンカーの埋設設置方法は、施工時の
温度条件にもよるが、標準的には断熱軽量キャスタブル
の施工後約１〜５時間以内、即ちキャスタブルが完全に
硬化しない状態の時に設置するのが好ましい。なぜなら
ば、施工直後では施工体がアンカー固定するまでの強度
発現に至っておらずアンカーを埋設しても、すぐに落下
してしまうためであり、逆に５時間以上経過すると最終
強度の状態まで強度発現していることから、本発明の特
徴である簡易装着が困難となるためである。但し、これ
は標準的な設置条件であり、炉内や該施工体の温度的な
条件によっては、１時間以内の施工直後や５時間以上経
過した時点での設置も当然のことながら有りうるもので
ある。

【００２６】アンカーの埋設深さは、既設耐火物との境
界部まで行うのがアンカーをより強く固定するためにも
好ましい。アンカーの埋設深さが浅いと、該断熱キャス
タブルの施工厚みが薄いのでしっかりと固定できずに脱
落するという不具合が生じやすい。また、アンカーの埋
設部は、より強固に固定するという意味からもねじ切り
状のものを使用するのが好ましいが、一般的に見られる
ねじ切りがない物での使用も可能であり特に限定はしな
い。

【００２７】更に、取り付け時のピッチは、通常は３０
０〜６００ｍｍで設置されるが施工厚みによっては、そ
の条件に沿ったかたちで取り付けても構わない。

【００２８】次に、本発明の断熱耐火構造の一具体例を
図２に示す。この構造は、既設耐火物１１の壁面に軽量
キャスタブル１５を施工し、その壁面に接着バンイダー
１２を介してブロック状セラミックファイバー１３を施
工し、更にセラミックまたはメタルアンカー１４を埋設
している。

【００２９】

【実施例】［実施例］この実施例では、断熱軽量キャス
タブルの施工厚みを２０〜１００ｍｍとしたものにセラ
ミックファイバーブロック（５０ｍｍ）を施工した(Ｎ
ｏ．１〜４)。

【００３０】合計の作業時間は、４８．５〜５０時間で
あり、ファイバーブロックの耐用（脱落に至る）１２〜
１５ケ月であった。その結果を施工厚みとともに表１に
示す。

【００３１】尚、セラミックファイバーの脱落の原因は
溶損によるものであり、露出した断熱軽量キャスタブル
の表面状態は健全で接着バインダーの除去も溶融化に至
っていないため、短時間で済みファイバーの再施工が容
易であった。

【００３２】［比較例］比較例１は、溶融層の剥離作業
を行い、その後軽量キャスタブルを施工することなくセ
ラミックファイバーを施工した例である。この比較例で
は、溶融層の剥離作業に作業員５名で７２時間を要し、
ファイバーブロック施工まで含めると１２０時間の作業
時間を必要とした。また、ファイバーブロックの耐用は
１２ケ月であった。

【００３３】従来例２は、溶融化した耐火物表面の剥離
を行わず、接着バインダーとアンカー固定にて直接施工
した例である。作業時間はファイバーブロック施工のみ
の４８時間であったが、ファイバーブロックは僅か２ケ
月の短時間にて全数脱落するという結果であった。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【実施例２】次に、加熱炉に、本発明の断熱構造におけ
る炉外鉄皮温度の測定結果を従来構造のものと比較し
た。

【００３６】軽量キャスタブルとファイバーブロックを
施工した本発明の断熱構造によれば、炉内温度１３００
℃の時の炉外鉄皮表面温度を測定したところ、７０℃と
断熱性が認められた。その結果を表２に示す。

【００３７】一方、ファイバーブロックのみの従来の断
熱構造では、炉内温度１３００℃の時の炉外鉄皮表面温
度は９０℃であった。軽量キャスタブルもファイバーブ
ロックも施工しない構造では炉内温度１３００℃の時の
炉外鉄皮表面温度は１２０℃であった。その結果を表２
に併記する。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、断熱軽
量キャスタブルと、この上面に形成されたブロック状又
はフェルト状の断熱セラミックファイバーとを組合せる
ことにより、施工時間が短く、ファイバーブロックの耐
用期間も長く、再施工作業が短時間で済み、かつ容易で
ある顕著な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の断熱耐火壁構造の説明図。

【図２】本発明に係る断熱壁構造の説明図。

【符号の説明】

11 既設耐火物、 12 接着バンイダー、 13 ブロック状セラミックファイバー、 14 セラミックまたはメタルアンカー、 15 軽量キャスタブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 秀雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 三谷 博志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松尾 和昭 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 齊藤 幸治 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 Ｆターム(参考） 4K051 AA03 AA04 AA05 AA06 AB09 BB03 BB04 BB07 BC05 DA11 GA06 KA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工業炉炉壁と、この壁面に形成されたセ
   ラミックファイバー含有軽量キャスタブルと、この上面
   に形成されたブロック状又はフェルト状の断熱セラミッ
   クファイバーとを備えてなることを特徴とする断熱耐火
   壁構造。
2. 【請求項２】軽量キャスタブルにアンカーを埋設してな
   ることを特徴とする請求項１に記載の断熱耐火壁構造。