JPS5812825Y2 - 均熱炉仕切壁構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、工業窯炉、特に、均熱炉の仕切壁構造に関し
、炉稼動時における弓状の軟化変形卦よび張り出し等の
ない新規な構造を提供するものである。

従来、比較的大型の均熱炉に釦いては、一般に、ピット
とピットの間に仕切壁を設けて、２〜３０ピツトな隣設
せしめて一基の均熱炉とする形式が広く採用されている
。

該仕切壁は一般に、厚さ０．８〜１．Ｏｍ、高さ３〜４
ｒｒＬ、高さ５〜８ｒｎの耐火レンガ（主として、珪石
レンガ）あるいは不定形耐火物（主としてプラスチック
耐火物）で構築された垂直な構造体であるが、稼動時に
釦いては、両側のピットから、１３００℃〜１３５０℃
に長期間加熱され、またインゴットの装入ネ・よび抽出
時に急激な温度変化と、場合によっては該インゴットに
よる機械的な衝撃をも受ける。

したがって、垂直荷重による弓状の軟化変形（以下、弓
状のクリープと略記する）釦よび該仕切壁の厚さ方向の
張り出し等が特にその上半部に発生し易すく、これの補
修のため、再々の休炉による操業率の低下、燃料の損失
あるいは修理費用がかさむ等の問題があった。

ところで、均熱炉あるいは、加熱炉等の仕切壁の構造あ
るいは築造法に関する先行技術としては、次のごときも
のがある。

（１）平行配置し７た枠板を貫通するボルトで連結し、
両枠板の近くに牽引煉瓦を全量させプラスチック耐火物
をスタンプ充填するとともに牽引煉瓦を連結する連癖凍
瓦を埋設させて枠板間にプロツクを形成し、そのオま枠
板こと壁状に積みあげたのちに、貫通するボルトと枠板
を除去する、大型ブロックを使用して築造を能率化した
炉内仕切壁の築造方法（特開昭５１−７７９２６号公報
参照） （２）厚さｌｒｎのプラスチック耐火物施工の仕切壁内
の下部に金山にわたって中央部を壁のはｙ１／２〜２／
３の高さ位置で両側に傾斜角をはｇ４５°に保つように
、頂部に嵌合用の溝を有する珪石レンガを配設し、熱間
荷重による醤下を少なくした仕切壁構造（実公昭４９−
１３７６６号公報参照） （３）プラスチック耐火物施工の仕切壁内に、一定間隔
で縦通風孔（パイプ）釦よびこれに連通ずる横通風孔を
設け、強制空冷することによって熱間荷重による垂下を
防止した仕切壁構造（実公昭５０−５８８８号公報参照
） （４）炉壁厚さの中央部を上下に巨って空洞を形成する
鋼板壁で仕切り、その両側にアンカーレンガを適宜配設
し、グラスチック耐火物を施工することによって強度の
向上を計り、施工量よび補修を省力化した大型の仕切壁
ブロック。

（実公昭４４−１９８４８号公報参照）等がある。

しかしながら、これらには、いずれも次のような欠点が
ある。

即ち、前記（１）の手段は、牽引煉瓦と連結煉瓦を埋設
した大型のブロックを、単に上下左右に積みかさねただ
けの仕切壁であるため、両側からの加熱によって中央部
が弓状にクリープしたり、高温度のフレームが収縮によ
って開いたブロックの目地に侵入し、場合によっては隣
接のピットへ貫通し熱エネルギーが損失することが懸念
される。

又、築造に際しては、専用のクレーンが必要である。

前記（２）の手段は、不定形銅大物と珪石煉瓦との接合
部を凹凸状に構成するのに熱煙と手間を要し、不完全な
場合にはかえって仕切壁の変形が大きくなるおそれがあ
る。

昔た、不定形耐火物と珪石煉瓦の２種構成とすること自
体保全および在庫管理上きわめて煩雑である。

前記（３）の手段は（２）と同じく、仕切壁の垂下を防
止することを目的とした仕切壁であるが、空冷用の通風
孔（パイプ）をプラスチック耐火物中に埋設する作業に
熟練と手間を要する上、吸引機等の不意の故障によって
冷却効果がなくなり、弓状のクリープあるいはその他の
変形をおこす可能性がある。

前記（４）の手段は仕切壁ブロック自体の製造が煩雑で
あり、ｌたブロック接合部の充填耐火物が不良の場合は
、フレームの侵入によって背部の鋼板壁が損傷される危
険性がある。

かかる現状に対して、本考案者らは種々研究した結果、
両側端部を拘束されたアーチ状の構造物は、中央部に相
当の静荷重が加わっても垂下変形を釦こさないという知
見にもとづいて本考案を完成したものであって、本考案
の要旨は、予め成形されたプラスチック耐火物ブロック
ＰＢを積み重ねて構築される均熱炉仕切壁構造にかいて
、該プラスチック耐火物ブロックＰＢを積み重ねてなる
ブロック構造体２の上縁部に、一体に構成した押圧部材
５を設けた垂直自立壁６が、両側壁８に垂設された凹溝
９に、所要の間隙部１２を介して嵌設してなる均熱炉仕
切壁構造に存する。

従って、本考案の第１の特徴は構造が極めて簡単で、か
つ、施工が容易なため、大巾な省力化および工期の短縮
ができる点である。

すなわち、本考案の構造は後述するごとく、全て公知の
手段によって構築された□直自立壁が、単に両側の側壁
に垂設された凹溝に所要の間隙部を介して嵌め構造れて
いる極めて簡単な構造である。

よって、従来の仕切壁構造にみもれるととく、内部に鋼
板壁を設ける必要がなく、またプラスチックブロックの
目地からも水分が蒸発するので、特に乾燥用の中空パイ
プや、木綿ひも等を埋設する必要もない。

オた、該プラスチックフロックは、人力で比較的容易に
運搬できる重量であるので、施工時、特に個々のプラス
チックブロックを運搬する専用のクレーン車は全く不要
である。

さらにスタンプ施工部分が僅少であるので、高師なハイ
アルミナ質引張レンガの使用量も少なくかつスタンプ作
業が、施工量全体の１０〜２０％程度であるので、大巾
な省力化と、振動による職業病の発生が防止できる。

第２の特徴は、仕切壁に弓状のクリープおよび厚さ方向
の張り出しが全く発生せず、耐用命数が向上する点であ
る。

すなわち、本考案の構造は両側のピットから、１３００
〜１３５０℃に加熱された垂直自立壁の長さ方向の膨張
量を該間隙部で全て吸収するのではなく、所要の深さの
間隙部とすることによって、該側壁で膨張をある程度拘
束し、該仕切壁内部に長さ方向（両側から中心へ向かう
）の応力（拘束力）を発生せしめることによって弓状の
クリープを無くした。

また、該押圧部材の僅かな垂直下向の押圧力でプラスチ
ックブロックの上下面のすべりを抑制することによって
各ブロックの移動（目地の隙間の拡大）が防止されるの
で、厚さ方向の張り出しが全くない。

よって、該両側壁からの拘束力並びに、該押圧部材によ
る押圧力との相乗作用によって仕切壁の弓状のクリープ
釦よび張り出しを完全に無くしたので、長期間安定した
操業が行える。

次に第３の特徴は、窯炉への適用範囲が広く、さらに新
設あるいは改修を問わず実施できかつ全体的あるいは局
部的な補修も容易にできる点であ。

る。

該垂直自立壁の両側端部が嵌設される凹溝は、その底面
が比較的平滑であれば新設の炉に訃いて予め一般の並架
レンガを適当に積み上げて所要の寸法に構成してもよい
し、あるいは既設の炉の両側壁を所要の寸法に掘削して
設けてもよい。

したがって、本考案の構造は上記のごとき凹溝さえ垂設
できれば、単に均熱炉のみでなく加熱炉、その他の工業
窯炉にも適用され得る。

さらに、プラスチックブロックの炉内面が溶着していて
も軽い衝撃によって容易に分離するので、大規模な修理
時の解体が容易であ・す、一方、局部的な損傷に対して
は損傷したプラスチックブロックのみを容易にとりのぞ
き、代りに新規なプラスチックブロックを嵌め込んで簡
単に補修できる。

次に、本考案の構造の一例を示す図面にもとづいて詳細
に説明する。

本考案の構造は、第３図に示すごとく、予め水平に構築
された基部１の上に、前述の公知のプラスチックブロッ
クＰＢが下から奇数段に釦いては、第５図に示すごとく
、また同じく偶数段に釦いては第６図に示すごとく、い
ずれもいわゆる平積して所要の高さに構成されたブロッ
ク構造体２の上縁部に、公知の引張レンガ３釦よびプラ
スチック耐火物４等で一体に形成された押圧部材５が水
平方向に設けられてなる垂直自立壁６が、第５図に示す
ごとくその両方の側端部Ｉを、両側の側壁８に垂設され
た凹溝９に、側端面１０が凹溝９の底面１１との間に所
要の間隙部１２を介して嵌み合せてなる均熱炉仕切壁構
造である。

すなわち、該ブロック構造体２ば、下から奇数段目にお
いては第５図に示すように、グラスチックブロックＰＢ
−Ｂ長さ３００×巾２３０×厚さ１５０朋、単重２４．
８ｋｙ）が、予め周知の技術によって両側の側壁８に垂
設された凹溝９の中心線１３にその２３０ＸＩ５０朋崩
を一致せしめ、モルタルなしで基盤目状に平積みされ、
その外側に、ＰＢ−３（長さ２３０×巾２３０×厚さ１
５０馴、単重ｉ９．Ｏｋｇ）が、ＰＢ−１に対し千鳥状
にかつ該中心線１３に対して対称に配置されている。

一方、下から偶数段目においては、第６図に示すごとく
、プラスチックブロックＰＢ−３の中心が中心線１３に
一致しかつ２３０Ｘ１５０ｍｓ＋＋＋ｉが釦互に密接す
ると払く直線状に平積みされ、その両側にグラスチック
、ブロックＰＢ−２（長さ４００×巾２３０×厚さ１５
０朋、単量３３．１ｋｇ）が２３０Ｘ１５０朋面を密接
してモルタルなしでＰＢ−３に対し千鳥状にかつ中心線
１３に対して対称に配置されている。

したがって、該奇数段と偶数段は慣用の手段によって交
互に所要段数積み上げられブロック構造体２を構成する
。

尚、本考案の構造に使用されるプラスチックブロックＰ
Ｂは、一般の均熱炉の仕切壁あるいは側壁のスタンプ施
工に広く用いられている、高アルミナ質（Ａ＃ｚ０３８
１多、５ｉＯｚ１１多）あるいは、粘土質（ＡｌｚＯａ
４３％、５ｉ０２４９％）のスタンプ材を、工場にか
いて予め大型のプレス等によって所要の直方体にブレス
成形したものである。

もちろん、使用される温度あるいは仕切壁の大きさによ
って、プラスチックブロックＰＢの材質、形状および寸
法並びに充填密度（嵩比重）等は適宜変更できる。

また、前記のプラスチックブロックの積上げ順序は一例
であって、本考案はこの順序に限定されるものではない
。

さらに前述の該ブロック構造体２の上縁部に、第４図に
示すごとく、公知の引張レンガ３＄−よび連結レンガ１
４から成る連係部材を、一般のプラスチック耐火物４で
常用の手段によって該ブロック構造体２と同じ厚さおよ
び長さに一体に埋設して構成された抑圧部材５が水平に
設けられて垂直自立壁６が形成されており、必要に応じ
て、公知のサンドシール部材１６（例えば、所要の形状
の耐火レンガを組合せて構成される）を設けることがで
きる。

該押圧部材５の高さは、実験によって仕切壁の高さの１
０〜２０％で良いことが解った。

なぜならば１０優未満であると最上段のグラスチックブ
ロックＰＢが垂直自立壁６の厚さ方向に張り出し、２０
％以上になるとスタンプ施工する部分が多くなるため本
考案の特徴、特に前記の第１の特徴である、大巾な省力
化と作業環境の改善ができなくなるとともに、側壁８か
らの応力に垂直自立壁６が削えきれなくなり、弓状のク
リープをおこす。

従って上記の範囲が好ましい。

尚、ブロック構造体２並びに押圧部材５、（従って垂直
自立壁６）は、第５，６図に示すごとく両方の側端面１
０が中ノ１Ｊ１３に対して表面が比較的平滑な鉛直面を
なしており、両方の側壁８に予め周知の手段によって垂
直に設けられた凹溝９の置所１１との間に、所要の間隙
部１２を介してその両方の側端部Ｉが該凹溝９に嵌み合
っている。

また、両方の側端部１は凹溝９の側面１５とは、周知の
膨張代を介して嵌み合゛ろていることはもちろんである
。

尚、間隙部１２を設ける手段としては、プラスチックブ
ロックＰＢの積み上げに先立って、予め両方の側壁８に
慣用の技術によって垂設されている凹溝９の底面１１に
公知の可燃性部材、例えば所要厚みの発泡スチロール板
を貼りつけて釦き、前述の各段のプラスチックブロック
ＰＢと該発泡スチロール板との間に、周知のプラスチッ
ク耐火物をスタンプして充填すればよいし、また、各段
の最も側壁゛８に近いプラスチックブロックＰｌ所要の
寸法に切断加工し、該発泡スチロール板との間に密に嵌
め込んでもよい。

次に該間隙部１２の深さは、次のごとき技術的根拠にも
とづいて決定される。

すなわち、グラスチックブロックＰＢの熱間線膨張率（
以下線膨張率と略記す。

）訃よび圧縮クリーフ率は、一般に第１図に示すごとく
であって、高アルミナ質の場合と粘土質の場合とでは、
特に圧縮クリープ曲線が著しく異なる。

例えば、Ａ１２０３８０〜９０％クラスの高アルミナ質
プラスチックブロックＰＢの場合、昇温にともなって添
加永訣よび結晶水が飛散し若干収縮するが、稼動温度（
例えば、１３００℃）において、略０．１％膨張する。

（ＴＥ）これを同温度に保定しつつ、一般にプラスチッ
クブロックＰＢの耐用限度である静荷重１ｋｇ／ｃＩｎ
２（これ以上、単位前積当りの荷重が大きくなると、圧
縮クリープが急激に大きくなる限界の荷重）を加えると
、時間の経過（一般にはは″：：１０００時間）後、圧
縮クリープ率がはビ一定となる点（ＴＣ）に近づくこと
が実験的に確認されている。

従来の膨張代１８の厚さ寸法は、仕切壁の長さＬ（ａｍ
）と、稼動温度における線膨張率（％）とのｆｊＩ（Ｌ
−ＴＥ／１ｏ ｏ ）で求めていたが本考案に係る間隙
１２の厚さ寸法は、高アルミナ質のプラスチックブロッ
クの場合これからさらに、側壁８からの応力によって垂
直自立壁６が圧縮クリープ変形する量（Ｋ−Ｌ−ＴＣ／
１００）を減じた値であって、Ｋは経験上０．１〜０．
５である。

０．１未満であると間隙部１２が大きすき゛て側壁８か
らの応力が不足し、弓状のクリープをおこす。

筐だ０．５以上であると間隙部１２が小さすぎて該応力
が過大となり、垂直自立壁６が厚さ方向へ変形するので
上記の範囲かのぞましい。

一方、粘土質のプラスチックブロックＰＢの場合、一般
に線膨張率（％）がクリープ変形率より小であるので、
単に従来の膨張代に経験にもとづく定数Ｋを掛けたに−
Ｌ−ＴＥ／１００で良い。

従って、Ａ：高アルミナ質グラスチックブロックの場合
（ＴＥ＞ＴＣ） Ｅｘ＝Ｌ（ＴＦ：→←ＴＣ）／１００ Ｂ：粘土質プラスチックブロックの場 合（ＴＥ＜ＴＣ） Ｅｘ＝に−Ｌ−ＴＥ／１００ 但し Ｅｘ＝間隙部の厚さ寸法（朋） ＴＥ：稼動温度におけるプラス チックブロックＰＢの線 膨張率（％） ＴＣ：同じく、圧縮クリープ率 が一定になった時め値 （％） Ｌ ：垂直自立壁の長さ寸法 （朋） Ｋ ：応力の調整係数（０，１〜 ０．５） すなわち、第１図に示すごとき従来の仕切壁構造では、
稼動時、両側からの加熱によって発生する仕切壁の長さ
方向の膨張量は全て、両方の側壁８に設けられた膨張代
１８で吸収されるので、該側壁８からは何ら応力を受け
ない。

したがって、香直荷重による軟化が発生し始めてもこれ
を抑制する作用は全く無いため、ついには、先述のごと
き弓状のクリープが発生する。

しかしながら、本考案の構造に訃いては、凹溝９の底面
１１に予め貼りつけられた発泡スチロール板は昇温時の
加熱によって完全に焼失し、第３図に示す如く、該凹溝
９に嵌め込筐れている垂直自立壁６の側端面１０は、プ
ラスチックブロックが両方のピット２０（図示せず）か
らの加熱によって框直自立壁６の長さ方向に膨張するた
め、凹溝９の底面１１に密接する。

稼動温度（例えば、１３００℃）に達するとさらに膨張
が大きくなり、両方の側壁８を外側へ押し開こうとする
が、外側は鉄皮耘よび鉄枠（図示せず）で固定されてい
るので、該垂直自立壁６は両側から中心方向への応力を
受ける。

よって、両面から加熱された仕切壁が、上方からの浜直
荷重によって、圧縮クリープしようとしても、該応力の
作用（すなわち、アーチが両端の遺愛から受けると同様
な作用）によって、これが完全に打ち消され、弓状のク
リープは全く発生しない。

さらに、押圧部材５がプラスチックブロックＰＢの外側
へのすべりを防止するので張り出しも全くない。

以上詳記したごとく、本考案の構造は極めて簡単で施工
も容易なため、均熱炉およびその他の窯炉に広く適用で
き、大巾な省力化と築造費のコストダウン（２５多減）
ができるとともに、スタンプ作業が少ないので振動工具
による職業病が防止できる。

さらに、構築された仕切壁には弓状のクリープおよび張
り出しが全く発生せず、長期間安定した操業が行える等
工業上誠に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の均熱炉のプラスチック耐火物で構築され
た仕切壁の一実施例を示す正面図で、ａは弓状のクリー
プを示し、第２図は第１図のｎ−■線の断面図、第３図
乃至第６図は本考案の仕切壁構造の一例を示し、第３図
はその正面図、第４図は第３図の［Ｖ−ＩＶ線の断面図
、第５図は第４図のＶ−Ｖ線（下から奇数段）における
水平断面図、第６図は第４図のＶＩ−ＶＩ線（下から偶
数段）における水平断面図、第７図は本考案に係るプラ
スチックブロックＰＢの温度−線膨張率並びに時間−圧
縮クリープ率の関係を示すグラフであり、曲線Ａは高ア
ルミナ質プラスチックブロック、曲線Ｂは粘土質プラス
チックブロックを示ス。 図中、ＰＢ （ＰＢ −１、−２、−３）・・・グラス
チックブロック、２・・・ブロック構造体、５・・・押
圧部材、６・・・□直自立壁、７・・・側端部、９・・
・凹溝、１０・・・側端面、１１・・・凹溝底面、１２
・・・間隙部、１８・・・膨張代、１９・・・鋼板壁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 予め成形されたプラスチック耐火物ブロックを積み重ね
   て構築される均熱炉仕切壁構造に釦いて、該プラスチッ
   ク耐火物ブロックを積み重ねてなるブロック構造体２の
   上縁部に一体に構成した押圧部材５を設けた垂直自立壁
   ６を、両側壁８に垂設した凹溝９に所要の間隙部１２を
   介して嵌設することからなる均熱炉仕切壁構造。