JP6576193B2 - 電鋳耐火物製タックストーンおよび溶融窯 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態におけるガラス溶融窯について説明する。図1は、本実施形態のガラス溶融窯の概略構成を示す断面図である。
タックストーン123は、支持部材13と接触して設けられることが好ましい。支持部材13と接触して設けられることにより、ガラス溶融窯10内の温度低下の抑制効果が高くなる。
このような支持部材としてはSS330、SS400等で形成されたものが例示できる。
次に、本実施形態において特徴的な、タックストーンについて説明する。タックストーン123は、上記した通り、上部構造12の下端に配置され、使用されるもので、下部構造11の上にも配置されるように設けられる。また、タックストーン123は、上部構造12を支持する支持部材13と直接接触するように設けられることが好ましい。
タックストーン123の真比重は、耐熱性、耐食性、強度に優れた組成から構成されるため、3.0〜6.5であることが好ましい。ここで、真比重は、各組成の比重とその組成比から算出される値である。真比重は3.0〜5.5であることがより好ましい。
第1の断熱材124aの1000℃における熱伝導率Aと第2の断熱材124bの1000℃における熱伝導率Bの比A/Bは4〜100であることが好ましい。A/Bは20〜100であれば、炉内からの放熱を抑えやすい。
第1の断熱材124aの耐熱温度は、1300℃以上が好ましく、1400℃以上がより好ましい。第2の断熱材124bの耐熱温度は、800℃以上が好ましく、900℃以上がより好ましい。
断熱ボードとしては、TMT−MP(AGCセラミックス株式会社製、商品名)等が挙げられる。
断熱レンガとしては、A−7(イソライト工業株式会社製、商品名)等が挙げられる。
本実施形態の耐火物の製造方法は、所定の耐火物組成となる割合で調合した耐火物原料を溶融し、溶融した耐火物原料を鋳型に流し込み、冷却、固化して、上記説明したタックストーンを製造するものである。この製造方法においては、公知の手法により耐火物を製造すればよい。以下、各工程について詳細に説明する。
本実施形態のガラス溶融窯は、溶融ガラスを収容する下部構造と、下部構造の上部に密接して形成された上部構造と、上部構造を支持する支持部材と、を有し、上部構造の下端にはタックストーンが設けられる。ここで、タックストーンとして、上記した本実施形態のタックストーンを用いることを特徴としている。それ以外の構成については、公知のガラス溶融窯における構成とすればよい。このガラス溶融窯としては、図1に例示したガラス溶融窯が挙げられる。
アルミナ、ジルコニア、シリカ、炭酸ナトリウムなどの耐火物原料を、所定の割合となるように混合し、耐火物組成物とした。この耐火物組成物を、3本の黒鉛電極を備えた3000kVAの単相交流アーク電気炉に装入し、通電加熱により1800〜2000℃の温度で完全に熱溶融した。次に、凹部を形成するための中子として、予め所定形状とされた断熱キャスタブルを所定の位置に配置し、徐冷剤である珪砂の中に埋めていた鋳型に、溶湯を流し込み、鋳造後、鋳型を脱型し、室温付近の温度になるまで放冷した。
ここで、熱伝導率は、JIS R2251−1に準拠し熱線法で測定した値である。
実施例1と同様の操作により、図7A〜7Cに示した片脚タイプのタックストーンを製造した。得られたタックストーンの大きさは、図9A〜9Bで説明すると、taが491mm(t1が291mm、t2が50mm、t3が25mm、t4が125mm)、haが300mm(h1が162mm、h2が66mm、h3が72mm)、waが450mm(w1が60mm、w2は0mm、w3が390mm)、である。また、この片脚タイプのタックストーンは、突出部と切欠き部が、それぞれ幅30mm、高さ100mmの大きさで設けられている。すなわち、タックストーンの突出部まで含めた幅は480mmである。また、このときの凹部の容量は9.8Lである。
また、本発明の耐火物について断熱効果を見積もるため、有限体積法による、3次元伝熱計算プログラムを用いてコンピューターシミュレーションを実施した。
ここで、ガラス溶融窯に用いるタックストーンとして、従来例の凹部を有していないタックストーンを用いた場合と、本発明の凹部を有するタックストーンを用いた場合と、それぞれのガラス溶融窯の外部への放熱量を計算し、その差を求めた。このとき、タックストーン以外の条件は同一のものとし、ガラス溶融窯内部(炉内面)の温度は1600℃に加熱した条件とした。
従来例の耐火物(タックストーン)として、taは500mm、t1+t2は375mm、t3は0mm、t4は150mm、haは305mm、h1は239mm、h2は66mm、waは450mmとし、断熱材は設けられていない。
本発明の耐火物(タックストーン)としては、taは515mm、t1+t2は375mm、t3は25mm、t4は125mm、haは305mm、h1は165mm、h2は66mm、h3は74mm、waは450mm、w1(w2)は30mm、w3は390mmとし、凹部には耐火物(タックストーン)側から高さ59mm、熱伝導率(30℃)0.480[W/m・K]の断熱キャスタブルと、高さ15mm、熱伝導率(30℃)0.050[W/m・K]の断熱ボードを形成したものとした。
Claims (13)
- 溶融ガラスを収容する下部構造と、前記下部構造の上部に形成された上部構造と、前記上部構造を支持する支持部材と、を有するガラス溶融窯において、前記上部構造の下端に配置される電鋳耐火物製タックストーンであって、
前記上部構造の側壁を支える本体部分と、前記本体部分よりも前記ガラス溶融窯の内部側に突出し、前記下部構造の上方に配置されるように形成された炉内側部分と、で構成され、
前記本体部分の底面の少なくとも一部に凹部を有することを特徴とする電鋳耐火物製タックストーン。 - 前記電鋳耐火物は、アルミナ質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、又は、ジルコニア質の電鋳耐火物である請求項1に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記凹部の容量が2.0〜20.0Lである請求項1または2に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記電鋳耐火物製タックストーンの炉内側部分の厚さtiが100〜350mm、前記電鋳耐火物製タックストーンの本体部分の厚さtbが150〜600mmであり、それらの比(tb/ti)が1.0〜6.0である請求項1〜3のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記電鋳耐火物製タックストーンの炉内側部分の一部に前記凹部が前記本体部分から連続して形成されており、前記炉内側部分における凹部の厚さt3が0〜300mm、前記炉内側部分の前記凹部以外の厚さt4が100〜350mmであり、それらの比(t3/t4)が0.0〜2.5である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記電鋳耐火物製タックストーンの幅waが200〜700mm、前記電鋳耐火物製タックストーンの凹部の幅w3が150〜500mmであり、それらの比(wa/w3)が1.05〜2.3である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記本体部分を炉外側から見たとき、前記底面まで伸びる脚が一方の側部にのみ形成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記本体部分において、前記底面まで伸びる脚が形成されている側部の上部に、隣接する電鋳耐火物製タックストーンが契合可能な段差を有する請求項7に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記電鋳耐火物製タックストーンの凹部に断熱材が設けられている請求項1〜8のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記断熱材は、断熱性能の異なる2種以上の断熱材が積層されてなる請求項9に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記断熱材が、断熱キャスタブルである請求項9又は10に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 前記凹部のコーナー部はR形状である請求項1〜11のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーン。
- 溶融ガラスを収容する下部構造と、
前記下部構造の上部に形成された上部構造と、
前記上部構造を支持する支持部材と、を有し、
前記上部構造の下端に、請求項1〜12のいずれか1項に記載の電鋳耐火物製タックストーンを設けたことを特徴とするガラス溶融窯。
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