JPH059379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高温加熱容器、特に、ガラス溶解炉
の耐火物被覆冷却金属蓋に関する。

技術的考察 ガラス溶解技術の進歩は、例えばクンクルおよ
びマテサによる米国特許第4381934号に開示され
る様に、バツチ材料が比較的小さい溶解容器内で
大量に溶解される新規な炉構造を生じた。この型
式の工程は、特に、強烈な熱源を使用するとき、
比較的小量の高温排気ガスを生じる。この排気ガ
スからの熱は、回収可能であり、工程の全体の効
率を改善する様に溶解容器に送給する材料のバツ
チ流を直接に加熱するのに使用される。

米国特許第4381934号の教示する様なガラスバ
ツチ溶解工程では、加熱工程は、バツチ材料の一
部を蒸発する様に加熱し得る。これ等の蒸気は、
腐蝕性であり、容器の露出された内側面を腐蝕す
る高温腐蝕性ガスを形成する様に、容器の全体に
わたつて循環する加熱バーナーからの高温排気ガ
スに組合わされる。腐蝕は、加熱容器内の高温環
境によつて促進され得る。溶解工程の結果として
排気ガスに捕捉される微粒子の物質は、露出面へ
の摩損作用を有し、該部材の使用寿命を一層低減
する。

高温によつて促進される容器内の排気ガス流の
腐蝕作用と共に、捕捉された微粒子の任意の摩損
作用ないし浸蝕作用により、容器内の露出面は、
過度な摩耗によつて必要になる保守および／また
は交換を低減するためにこれ等の有害な条件に耐
える様に構成されねばならない。表面温度を低下
するために露出面への強力な冷却は、表面摩耗を
低減し得るが、同時に、全体の溶解系統から熱を
除去することによつて該系統の熱効率を低減する
望ましくない作用を有している。

該運転条件に耐えて延長される使用寿命を与え
ると共に該系統の熱効率を維持し得る絶縁耐摩耗
性表面構造を有することは、有利である。

関連特許 スリツクによる米国特許第1109553号は、耐火
煉瓦がその列の上側部分の間に延びて該部分を分
離する中空水冷ガーダーによつて支持される炉構
造を教示する。該ガーダーは、炉の巾にまたが
り、煉瓦の対応する凹所に収容される拡大した肩
部分を有している。該煉瓦は、ガーダーによつて
直接には支持されない付加的な煉瓦を支持する様
に形成されてもよい。

モエ等による米国特許第1794706号は、水冷炉
アーチを教示し、このとき、ブロツクの上側層の
上側フランジは、補足的なビームのフランジに懸
吊され、一方、ブロツクの下側の組の上側フラン
ジは、上側ブロツクの下側フランジによつて懸吊
されて支持される。下側ブロツクの肩は、アーチ
を冷却するのに使用される水パイプを収容するた
めにアーチを貫通して延びる長手方向空気チヤン
ネルを形成する様に切り下げられる。

ブラツグによる米国特許第1992465号は、フレ
ーム状冷却ユニツトを有する冷却された電気炉屋
根を教示し、このとき、隣接するフレームは、そ
れ等の間に設置される耐火部材を支持する様に冷
却ユニツトの下側部分に沿つて延びるフランジを
有している。

H.W.ウエバーによる米国特許第2699740号およ
びH.G.ウエバーによる米国特許第2753711号の
各々は、複数の煉瓦が頭上フレームによつて支持
されるキヤリヤに連結されかつ支持されている懸
吊された屋根構造を教示する。前者の特許では、
キヤリヤは、特別に成形された広いフランジ部分
である。上側フランジは、頭上フレームの下側フ
ランジのまわりを包囲し、その下側フランジは、
屋根構造を形成する様に他の煉瓦に連結される一
対の煉瓦を支持する。後者の特許では、キヤリヤ
煉瓦の上側部分は、ハンガービームによつて支持
され、一方、その朝顔形の下側部分は、１組の相
互に噛合う煉瓦を支持する。

オルソンによる米国特許第3214154号は、炉へ
の入口を開閉する屋根扉構造を教示する。該構造
の屋根部分は、耐火物層に埋込まれる冷却管を有
している。冷却管は、耐火物層を支持するスタツ
ドを有している。

カーター等による米国特許第3429973号は、中
空金属冷却構造の下側面に固定される耐火物内張
りを有する炉の水冷屋根構造を教示する。

ナンジヨーによる米国特許第4021603号は、電
弧炉の屋根組立体を教示する。区分された屋根ユ
ニツトは、鋳鉄本体と、パネルの本体に埋込まれ
る冷却コイルとを有している。高温に露出される
パネルの表面は、耐火煉瓦またはその他の耐火材
料で部分的に打張りされてもよい。

フツチエズ等による米国特許第4917422号は、
炉カバーの冷却ボツクスの下側に配置される耐火
材料の保護層を有する水冷炉カバーを教示する。

トミザワ等による米国特許第4434495号は、電
弧炉の冷却管構造を教示する。複数の冷却管は、
耐火物に埋込まれ、一対の支持管によつて支持さ
れる。支持管は、冷却管を経て支持管の間を前後
に冷却液を循環する。

マーケルによる米国特許第4424756号、第
4475470号は、工業炉の懸吊された屋根を教示す
る。各ハンガーは、一対のキヤリヤ煉瓦を支持す
る。次に、各キヤリヤ煉瓦は、２個の充填煉瓦を
支持し、従つて、埋込まれた単一のハンガーは、
６個の煉瓦、即ち、２個のキヤリヤ煉瓦と、４個
の充填煉瓦とを支持する。該ハンガーは、煉瓦の
継続するグループを除去するために後退可能な入
れ子式チユーブによつて懸吊される。該チユーブ
は、全体の屋根構造を支持する様に頭上クロスビ
ームからロツドまたはワイヤによつて懸吊され
る。

マテサ等による米国特許第4704155号は、加熱
容器の耐火ブロツク蓋構造を教示する。各ブロツ
クは、その対向する垂直側壁に沿つて溝内に装着
される一対の水冷管によつて独立に支持される。

発明の要約 本発明は、水冷金属パネルによつて着脱可能に
装着される耐火ブロツク部分を有する加熱容器の
耐火物被覆蓋を教示する。各部分の表面は、加熱
容器内の著しく腐蝕性の状態に露出される。各パ
ネルの下側面は、ダブテール継手形状を有し、各
耐火ブロツク部分は、保守および／または交換の
ために蓋パネルの下側面に沿つて所定の位置に摺
動可能な様に相補状のダブテール形状を有してい
る。更に、各パネルは、全体の構造を除去する必
要なしに全体の構造から個々に除去可能な様に加
熱容器に対して独立に支持される。本発明は、容
器内の露出面に冷却された金属支持パネルによつ
て支持される耐火物張りを設けることにより、熱
効率を改善する様に加熱操作からの熱損失の量を
低減すると共に、容器の使用寿命を最大限にする
絶縁構造を提供する。

実施例 本発明は、不良環境が容器の露出面を劣化する
工程に使用され、高温が腐蝕性および摩損性の物
質の循環の様な加熱容器内のその他の要条件に加
えて加熱容器の蓋および露出された側壁の有用寿
命を著しく低減する加熱工程に使用するのに特に
好適である。本発明は、その教示が参考としてこ
こに記載されるニユーカムプ等の米国特許第
4668272号の教示のものと同様なガラスのバツチ
溶解設備に関して与えられるが、認められる様
に、保護されずに露出された構造を使用する任意
の工程に使用されてもよい。

第１図は、円形フレーム１４から支材１６によ
つて懸吊される鋼ドラム１２を有し米国特許第
4668272号に開示されるものと同様な溶解容器１
０を示す。ドラム１２は、その中心線に相当する
ほぼ垂直の軸線のまわりに回転する様に複数の支
持ローラ１８および整合用ローラ２０に装架され
る。ドラム１２の下方の出口２２は、開放した中
心２６を有するブツシユ２４を備えている。本発
明の対象である蓋２８と、側壁３０とは、第１図
に示す様に回転するドラム１２とは別個に装着さ
れる静止支持フレーム３２，３４を夫々備えてい
る。蓋２８は、高温バーナー３８を容器１０に挿
入するための１つまたはそれ以上の開口部３６を
有している。

第２図から第４図までを参照すると、蓋２８
は、中空金属パネル４２を有する複数の屋根部分
４０と、耐火物張り４４とを備えている。パネル
４２は、それに冷却液を送給する入口４６と、出
口４８とを有している。本発明を制限するもので
はないが、該冷却液は、好ましくは水である。バ
ツフル板５０は、パネル４２の全体にわたつて冷
却液を方向づけて分配するのに役立つ。耐火物張
り４４は、パネル４２の下側面５４に固定される
複数の耐火ブロツク５２を有している。本発明を
制限するものではないが、第２図に示す特定の実
施例では、パネル４２とブロツク５２との間の界
面は、噛合い継手装置を有している。特に、パネ
ル４２の下側面５４は、耐火ブロツク５２のダブ
テール突起５８にほぼ適合するダブテール溝５６
を備えている。ダブテール型装置は、全体の耐火
物張り４４の交換を要することなくブロツク５２
がパネル４２において交換されるのを可能にす
る。

パネル４２のブロツク５２は、第４図の左側
と、右側とに夫々示す様に列において整合される
か、または食い違いにされてもよい。小さい量の
間隙は、熱膨脹を可能にする様に各ブロツクの周
辺のまわりに設けられる。更に、小さい量の間隙
は、第２図に示す様に噛合い継手における熱膨脹
を可能にするためにパネル４２とブロツク５２と
の間のダブテール結合部内に設けられる。

第１図、第２図を参照すると、側壁３０は、蓋
２８について前に述べたのと同様な態様に構成さ
れる。特に、フレーム３４（第１図にのみ示す）
によつて支持される金属パネル６０は、側壁３０
を冷却するために冷却液の入口６２と、出口６４
とを有している。複数の耐火ブロツク６６は、耐
火物張り７２を形成する様に一連の噛合いダブテ
ール継手７０によつてパネル６０の面６８に取付
けられる。

容器１０内では、未溶解バツチ７４の安定した
層は、燃焼および溶解が第１図に示す様にその中
で行われる中心空所を包囲しドラム１２の壁に維
持される。バーナー３８からの熱は、バツチの表
面部分７６を溶解して底開口部２６に向つてまた
該開口部を通つて流下させる。次に、溶解された
バツチは、溶解容器１０から流出して、所要の様
に更に処理されるために溶解容器の下方の容器７
８に集められてもよい。排気ガスは、蓋２８の開
口部を経て排気ダクト８０内に上方へ流出する
か、またはブツシユ２４の開口部２６を経て下方
へ流出する。

溶解工程の際、耐火物張り４４，７２に沿う温
度は、1427℃（2600〓）以上に達し、一層高温の
種々な物質は、容器１０内を循環する高温排気ガ
ス中に捕捉される様になり得る。例えばソーダ石
灰シリカガラスのバツチでは、これに限られない
が酸化ナトリウムの様な腐蝕性蒸気と、これに限
られないが硫酸ナトリウムまたは炭酸ナトリウム
の様な微粒子とは、容器１０内の任意の露出面、
特に蓋２８および側壁３０の露出面を腐蝕する腐
蝕性で摩耗性のガス流を形成する様に高温排気ガ
スに組合わされる。

本発明では、ブロツク５２，６６は、蓋２８の
高温張り４４と、側壁３０の高温張り７２とに沿
う温度が工程の過度なエネルギ損失なしに受入れ
可能なレベルまで耐火物寿命を増大するのに丁度
充分に下げられる様な寸法である。耐火物摩耗が
温度によつて指数関数的割合で増大するため、
1427℃（2600〓）から1343℃（2450〓）までの83
℃（150〓）の様な僅かな耐火物高温面温度低下
によつて耐火物寿命を著しく増大することが可能
である。この冷却は、入口および出口を経て蓋パ
ネル４２および側壁パネル６０を通して冷却液を
循環することによつて行われる。特に蓋２８につ
いて述べると、各パネル４２は、前述の様に冷却
液の入口４６と、出口４８とを有し、従つて、
個々の屋根部分４０の温度は、所要によつて調節
可能である。更に、各パネル４２が入口および出
口を有するため、単一の屋根部分４０は、後で述
べる様に、蓋２８の任意の他の部分４０における
冷却液の循環に影響を与えることなく蓋２８から
除去可能である。

同様に、冷却液は、耐火ブロツク６６の使用寿
命を延長して保守を低減する様に、耐火ブロツク
６６の表面温度を低下するために側壁３０のパネ
ル６０を経て循環される。側壁３０は、フレーム
３４に着脱可能に装着される複数のパネル部分を
有してもよく、または蓋２８の外周を包囲する単
一のパネルを有してもよいことを認めるべきであ
る。

運転状態の下では、ブロツク５２，６６は、露
出された高温面に沿う高温と、反対側の低温面に
沿う冷却とによつてその厚さにわたつて熱勾配を
有している。高温面は、高温によつて膨脹する際
に低温面を引張つて緊張状態に置く。この状態に
よつて生じるブロツク内の内部応力の量は、熱勾
配と、ブロツク厚さと、横方向ブロツク寸法との
関数である。ブロツクの横方向寸法に関して、ブ
ロツクが大きければ、高温面に沿う膨脹は、低温
面に沿つて過度な引張り応力を生じ、制御されな
い態様でブロツクを小片に破断する。ブロツク寸
法を低減することにより、低温面に沿う応力は、
低下されて、ブロツクの破断は、低減される。ブ
ロツクの厚さに関して、ブロツクの厚さが増大す
る際、容器からの熱損失は、ブロツクの付加的な
絶縁効果によつて低減し、容器内の温度は、上昇
する。この状態は、ブロツクの摩耗を促進する。
逆に、ブロツクの厚さが減少すれば、容器からの
一層大きな熱損失が存在し、容器の温度は、低下
する。本発明を制限するものではないが、試験さ
れた種々なブロツク形状に基づき、露出面に沿う
容器内の温度が1427℃（2600〓）の温度に達する
この適用において開示されるガラス溶解容器１０
では、ブロツクは、好ましくは、商標モノフラツ
クス（Monofrax）Ｍによつて販売されニユーヨ
ーク市ソヒオ エンジニアード マテリアル
（Sohio Engineered Material）から入手可能な
様な融合鋳造のアルフア／ベータ アルミナで作
られる10.2cm（４インチ）立法の耐火ブロツクで
ある。ブロツク５２，６６の夫々の表面４４，７
２は、約1316℃（約2400〓）の高温表面温度を維
持する様に冷却される。ブロツクの形状と、材料
とのこの組合わせは、ブロツクの構造的完全さの
維持とブロツクの摩耗を最小限にすることと運転
中の熱損失の低減との間の良好な妥協を与える。

容器１０内を循環する高温排気ガス中に捕捉さ
れる物質がその教示を参考のためにここに記載す
るクンクル等による1987年６月28日付米国特許出
願第068375号の教示と同様な態様で露出された張
り４４，７２に付着し得ることは、予測される。
集積した層（図示せず）は、ブロツク５２，６６
の夫々の露出された張り４４，７２に付加的な保
護を与え、それが付加的な絶熱層として作用する
ため、冷却要件を低減する。

本発明の好適実施例では、各々の個々の屋根部
分４０は、残りの部分４０の作用に影響を与える
ことなく除去可能な様に支持される。第１図、第
２図、第３図に示す本発明の特定の実施例では、
屋根部分４０は、タイロツド８２およびハンガー
８４を介して支持フレーム３２のビーム８１（第
１図にのみ示す）から支持される。ロツド８２の
クレビス８６は、ハンガー８４にピン止めされ、
一方、ロツド８２の上端は、ビーム８１に着脱可
能に固定される。形状がハンガー８４に類似する
位置決め板８８は、昇降機構、例えば頭上クレー
ン（図示せず）によつて蓋２８の所定の位置に屋
根部分４０が移動されまた該位置から移動される
際に屋根部分４０を取扱うために設けられてもよ
い。該クレーンは、ロツド８２が分解されて、入
口４６および出口４８が冷却液供給源（図示せ
ず）から分解される際、位置決め板８８を介して
部分４０を支持する。次に、該クレーンは、蓋２
８から屋根部分４０を持上げて下す場所へ移動
し、新しい部分４０を蓋２８の開口部へ戻す。代
りに、部分４０は、タイロツド８２によつて直接
に持上げられてもよい。

第１図から第４図までに示す本発明の実施例
は、ほぼ矩形の着脱可能な屋根部分４０を有する
平坦な蓋を示すが、その他の蓋および／または屋
根部分の形状が使用されてもよいことが認められ
るべきである。例えば、蓋２８は、パネル４２の
弯曲した下側面５４に沿つて設置される耐火ブロ
ツク５２によつて半球形にされていもよい。更
に、耐火ブロツク自体は、所望の表面形状を与え
る様に輪郭を設けられてもよい。

更に、本発明の蓋構造は、他の蓋形状または屋
根形状に組合わされてもよく、このとき、屋根の
所定の部分のみが加熱容器内の温度および／また
は腐食および／または摩損の状態による交換と、
連続的な監視とを必要とする。

本発明は、蓋および側壁の設計に増大する融通
性を与える。ガラス溶解炉の通常の耐火物の構造
は、複雑な圧縮アーチと、重い枠組鋼の付随する
必要性とから成る。本発明は、蓋またはその他の
露出面を形成するために個々の耐火物被覆パネル
のマトリツクスの使用を可能にする。アーチ構造
に依存する必要性はない。各パネルは、蓋が維持
可能な様に個々に支持され、部分は、全体の蓋組
立体を除去することなく交換される。更に、耐火
ブロツクは、パネル４２の下側面５４に沿つて所
定の位置に摺動するのを耐火ブロツクに許容する
ダブテール継手装置によつて個々の部分４０に設
置される。

ここに図示説明された本発明の形態は、例示的
な好適実施例を示し、種々な変更は、特許請求の
範囲に記載される本発明の範囲から逸脱すること
なく実施可能なことが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を具現する加熱容器の断
面図、第２図は容器蓋および側壁の一部を示す第
１図の加熱容器の拡大断面図、第３図は第２図の
線−に沿う屋根パネルの上側平面図、第４図
は耐火ブロツクの配置を示す代表的な矩形パネル
の底面図である。 １０……溶解容器、２８……蓋、３２……支持
フレーム、３８……高温バーナ、４２……中空金
属パネル、４４……耐火物張り、４６……入口、
４８……出口、５２……耐火ブロツク、５４……
パネルの下側面、５６……ダブテール溝、５８…
…ダブテール突起、７４……未溶解バツチ、８２
……タイロツド、８４……ハンガー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 剛性部材と、耐火物張りを形成する様に隣接
   するブロツクにほぼ当接する関係で該部材に耐火
   ブロツクを着脱可能に固定する装置と、加熱容器
   の内側に対して面する関係で該耐火ブロツクを位
   置させる様に該部材を装着する装置と、該容器内
   の不良環境による該ブロツクの劣化を防止するた
   めに前記耐火物張りを冷却する様に該支持部材を
   冷却する装置とを備える加熱容器用保護パネル。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のパネルにおい
   て、前記容器の内側に面する前記部材の表面が、
   複数の溝を有し、前記ブロツクが、該剛性部材か
   ら該耐火ブロツクを支持する様に該溝と噛合う突
   起を有するパネル。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載のパネルにおい
   て、前記溝が、タブテール形状を有するパネル。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載のパネルにおい
   て、前記剛性部材が、中空の金属のボツクス状溝
   造であり、前記冷却装置が、該中空構造を経て冷
   却流体を循環する装置を有するパネル。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載のパネルにおい
   て、前記耐火ブロツクが、融合鋳造のアルフア／
   ベータ アルミナであるパネル。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載のパネルにおい
   て、前記パネルが、前記加熱容器の蓋の少なくと
   も一部であるパネル。 ７ 加熱容器と、該容器内の材料を加熱する装置
   とを備え、該材料の一部が、蒸発して、蓋の劣化
   した部分の交換を必要とする様に該容器内を循環
   する際に該蓋の部分を劣化する腐蝕性ガスを生じ
   る材料溶解装置の蓋において、チヤンバを有する
   少なくとも１つの剛性ホルダと、前記加熱容器の
   内側に対して面する関係に該ホルダの表面を位置
   させる様に該ホルダを支持する装置と、該表面に
   着脱可能に係合する複数の耐火ブロツクとを備
   え、該ブロツクが、前記容器の内側に面する耐火
   物の保護面を形成し、更に、該耐火ブロツクを冷
   却して該ブロツクの劣化を低減する様に前記チヤ
   ンバを経て冷却液を循環する装置を備える蓋。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の蓋において、
   前記ホルダの表面と、前記耐火ブロツクとが、相
   互に噛合う界面を有し、該噛合う界面が、該ブロ
   ツクを該ホルダから支持する蓋。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載の蓋において、
   前記噛合う界面が、ダブテール継手結合部を有す
   る蓋。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載の蓋におい
   て、前記耐火ブロツクが、融合鋳造のアルフア／
   ベータ アルミナである蓋。