JPS5926236Y2 - 炭素質製品焼成炉の炉壁構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、アーク炉用電極、アルミニウム電解炉用電極
、電極板などの炭素質製品を焼成又は仮焼（本明細書で
は仮焼を含めて焼成として表現する。

）するための炉の炉壁構造に関するものである。

一般にこれら炭素質製品は結合材にピッチタール等を使
用して成形し、８００〜１４００℃程度で仮焼又は焼成
した後製品として使用されるものと、焼成後更に黒鉛化
炉で熱処理して使用されるものとがある。

これらの製品の焼成に当っては製品が焼成中に変形した
り、酸化したりすることを防止するため一般に炉内にコ
ークス粉末を主体にした充填材とともに製品をつめ込み
、側壁や中間壁や、上部、底部などから煉瓦壁を介して
燃焼ガスによって被焼成体である製品を加熱し、タール
やピッチなどに含まれる揮発成分を燃焼揮散せしめ炭化
する作業が行われる。

この焼成のためには一般に単独炉や球状炉またはリング
キルンと称せられる大形炉が使用されており、代表的な
ものにリードハンマー炉、ペシネタイプの炉、アルキャ
ンタイプの炉などがある。

そして、これら焼成炉の側壁、中間壁等は燃焼ガスがそ
の中を通過し被焼成体を加熱できるように空洞部を構築
しており、この構造は、小形の煉瓦で空洞を形成しなが
ら組み上げるか、或いは小空洞をもった小ブロツク煉瓦
を組合わせて築炉作業が行われているが一つの中間壁又
は側壁のみを施工構築するのにも数十個のブロックが必
要であり、その築炉作業は著しく繁雑で大変な労力を要
するものであった。

また、被焼成品である炭素質製品から揮発した揮発成分
は、例えばペシネ炉の場合は上面から揮散するかもしく
は、各煉瓦間の目地を通って燃焼ガス流路に出て、焼成
ガスとともに抜は出るようになっているのであるが、こ
の離脱が充分でなかった。

本考案は、これらの問題を解決すべく種々砥究された結
果として見い出されたものであり、まず第１に揮発成分
の離脱を容易にする炉壁を提供するものであり、第２に
は、さらに数十個の小ブロツク煉瓦による築炉でなく小
数の大型ブロックの使用による築炉作業を著しく簡易化
した炉壁をも提供することに成功したものである。

本考案を以下図面を参照しながら詳しく説明する。

第１図は、炭素質製品の焼成室である炭化室と燃焼ガス
通路をもつ燃焼室からなる典型的な焼成炉を示す縦断面
説明図である。

図面にて、１は焼成室であり、被焼成体である炭素質製
品２は、コークス粉末３で充填された内につめ込まれて
配置される。

ここで、焼成室は、側壁４及び中間壁５で区画形成され
るもので、燃焼室が１つであれば中間壁は必ずしも必要
でないし、また焼成室を多く設けるときにはそれだけ中
間壁も増えることになる。

これらの焼成炉において、従来側壁４及び中間壁５は、
前述した如く、小ブロック（例えば４６０×１４５ Ｘ
２２０ ｍｍなど）を多数例えば通常２４００個とか
その程度の多数の煉瓦６を使用して燃焼ガス通路７を形
成するように構築されていた。

燃焼ガスは、このようにして形成したガス通路を概略矢
印Ａ−＋Ｂ方向に流れ、これらの熱は側壁、中間壁など
の耐火壁を介して焼成室に与えられ、製品の加熱が行わ
れる。

被焼成品である炭素質製品からの揮発成分は、この際炉
の上面および小ブロックである燐瓦６により形成される
多数の目地部２１などを通って、ガス通路７に入り燃焼
ガスにより外に運ばれる。

本考案は、これに対し、目地部からの揮発成分を抜くの
でなく、炉壁を構成する耐火ブロックそのものに多数の
通気孔を設けておいて、この通気孔より揮発成分をガス
流路に導くようにしたものであり、炉壁を大型ブロック
で構築することによる目地部数の減少において何ら問題
はなくなったのである。

このように本考案は、大型の耐火ブロックを使うことが
でき、大型ブロックを使うことによる築炉作業の容易さ
を合わせ考慮すれば、大型耐火ブロック使用による場合
の利点が多大であるので、以下本考案の説明を大型ブロ
ック使用による炉壁を例にとって行うが、勿論従来の多
数の小ブロックである煉瓦で構築する場合でも通気孔形
成は有効である。

第２図は、本考案による焼成炉を示す断面図であり、数
個の大型耐火ブロック８で１つの側壁４及び中間壁５が
構築されているものを示しており。

大型耐火ブロック８は、燃焼ガス流路７となる好ましく
は少くとも１以上の空洞部９を有している。

ここで、第２図に例示した大型ブロックの典型例を第３
図を参照して説明する。

本考案炉壁を構成する大型ブロック８は、焼成室１を形
成する側１０に面した側壁２２ 、２３に、その厚さ方
向即ち焼成室に通じる方向に多数の通気孔２４を有して
いる。

この通気孔２４は、ブロックの側壁を貫通していればよ
く、図面では細長い細孔としての例が示されているが、
形状としては細孔に限らず円形、矩形、正方形など任意
の形状が可能である。

尚、好ましいブロックは、通気孔が細孔であり、この孔
の長手方向をブロックを構築した際上下方向に位置する
ように設けたものである。

ここで、形状はどのようなものでもよいが、一方孔その
ものの開口部の大きさ即ち通気孔の幅としては、大きす
ぎては焼成室内部に充填しであるコークス粉末がでてき
てしまうのでなるべく小さい幅としておくのがよく、通
常１０ｍｍ以下望ましくは５ｍｍ程度以下がよい。

また、この通気孔の数については、目的によって決定す
ればよいが、前記した如く、孔の幅は小さいものとなる
ので、長い細孔としても複数は必要であり、通常はぼ側
壁全面に分布して形成せしめるため多数となるのであり
、長細孔であっても３本以上必要で、短かい孔又は小孔
にあっては数十乃至十数ケ所通常必要である。

本考案で、この通気孔は炉壁を構築する中間壁及び又は
側壁のすべて又はその大部分を構成する耐火ブロックに
設けておくのがよいが、勿論、部分的であってもそれな
りの効果は発揮されるので、炉によって種々の形態がと
りうる。

例えば、中間壁を構成する耐火ブロックにおいては、い
ずれにしてもその両側壁２２．２３に通気孔のあるもの
が有効である。

ここで、本考案のこの通気孔を具備したブロックの使用
は、前述した如く大型ブロックの場合に好ましいわけで
あり、以下その大型ブロック使用についてさらに説明す
る。

第３図における大型耐火ブロック（以下大ブロックとい
う）８は、好ましくは少くとも１つの空洞部９を有し、
焼成室に面した焼成室との接触表面積（以下焼成基面面
積という）１０が少くとも３６００ｃｍ２以上のものと
することであり、その最も単純な形状のものは第３図に
示されている。

第３図のものは、例えばａ ： １３０５．６． ｂ
： ９００． Ｃ： ５００．肉厚１００ （単位はい
ずれもｍｍ）であり、焼成車面面積は約１２５５０ ｃ
ｍ２の大きさからなり、空洞部は１つで、この空洞部の
燃焼ガスとの接触面積（以下ガス接触面積という）は約
２７７００ ｃｍ２である。

このような大ブロックを用いることにより、今まで約２
５００個の前影煉瓦で構築されていた壁を、わずかに１
２個で施工可能となり、クレーンを使用しての築炉作業
そのものも簡易となり、築炉に必要な時間も今までのｈ
以下（例えば４０時間を３時間）に短縮できた。

このような築炉作業の簡易性は、大ブロックの焼成車面
面積が少くとも３６００ｃｍ２以上なければ効果が少な
く望ましくは１００００ｃｍ２以上の場合に効果が大き
い。

尚、あまりに大きすぎても、製造作業が容易でないし、
かつ運搬もしにくくなること、築炉にかえって労力を要
する等の問題が生ずるので、最大４００００ ｃｍ２程
度までにとどめさ゛るを得ない。

このような大ブロツク使用のため１つのブロックだけで
その内部に大きなガス流通路を形成できることも本考案
の利点の一つであり、これは築炉作業の簡易性を助長す
るものであるとともに大ブロックの耐用性も向上し、か
つ焼成効率もよくすることか゛できる。

これらの点から考慮すれば、１つの空洞部のガス接触面
面積は望ましくは、１００００ｃｍ２以上であり、一方
大きすぎても構造体の強度が低下するため運搬時や築炉
時にブロックが破損し易い。

被焼成物出し入れ時の機械的衝撃でこわれ易いなどの点
で好ましくなく、上限は３００００ ｃ♂程度にとどめ
るを旨とする。

また、１つの大ブロックにおいて、空洞部の数は通常１
つ、又は後述する例の多くにある如く２つ程度であるこ
とが、前述した１つの空洞部におけるガス接触面積を大
きくすることの利点などとの関係で望ましくかつその程
度で目的は充分達成されるのであるが、大ブロックが大
変大きい場合やブロックの被焼成物と接触する部分の面
積が大きい割に厚みが薄いブロックの場合は多数の空洞
を持つ方が構造体の強度面で有利であり、また燃焼ガス
が一様に壁面を加熱するようにするためには多数個の空
洞を持っていた方が有利の場合もある。

例えば、焼成室部面積が１２０００ｃｍ２以上のものに
おいては２〜６ケ位設けることも有効である。

尚、いずれにしても１つの大フ゛ロックにおいて空洞部
を１０以上設けることは必要ないし、望ましくない。

次に本考案を構成する耐火ブロックのいくつかについて
第４図乃至第８図を参照して説明する。

第４図に示すものは、上端面１１に２つの凸条突起部１
２を、下端面１３に、構築したとき隣接するブロックの
突起部と嵌合するための凹陥部１４を形成したものにお
いて、その側壁２２．２３に２段にわたり細孔２４を十
数ケ所形成したものである。

第５図に示すものは、空洞部９を２つ備え、上端面１１
に突起部１２を２条、下端面に凹溝部１４を２条備え、
かつ両側面にも凹陥部１５を１条宛形成したものにおい
て、その側壁２２．２３に上下方向となるような数条の
細通気孔２４を形成したものである。

第６図に示すものは、２つの空洞部と上下端面のそれぞ
れの一面に突起部１２と凹溝部１４をともに形成したも
ので、他の一面には従って対応する凹溝部及び突起部が
形成されているものにおいて、その側壁２２．２３に点
状の通気孔２４を多数形成したものである。

第７図に示すものは、６つの空洞部９と上端面に長手方
向の突起部１２、短手方向の突起部１７、下端面に凹溝
部１４、一側面に凹陥部１５、他側面に凸条部１６をそ
れぞれ備えたものにおいて、その側壁２２．２３に多数
の細通気孔２４を上下方向となるように形成したもので
ある。

第８図は、焼成炉の側壁又は中間壁の下部に位置するブ
ロックの例を示すもので、側面下方に燃焼ガスの出入口
１８を形成したものである。

これらの例において、上下端面の突起部及び凹溝部は、
ブロックの構築に際し、嵌合し易いため、位置決め、固
定などをより容易にし、大型ブロックの使用に際してこ
れらのことはより重要で、作業性向上により役立つもの
である。

また、側面の凹陥部及び又は凸条部は、隣接ブロック間
に空間部を形成する場合には、この中にキャスタブルや
ラミング材をつめて壁面を一体構造にする効果をもたら
すことができるし、前述の上下端面での嵌合と同じ構築
をとる場合には、同様の効果が得られる。

本考案において、焼成炉は、このような好ましくは大ブ
ロックで沖間壁及び又は側壁を構築するものであるが、
勿論中間壁が設けられる炉では、側壁ともどもかつ壁の
全面又は大部分を、該大ブロックの使用により構築する
のが望ましいことは勿論であり、一部に他の中小ブロッ
クを利用することも当然行われる。

本考案の構成は、これまで説明してきたようなものであ
るが、このような本考案をより有効なものとするには、
大きいブロックでかつ強度の大なる耐火成形体が一方で
は必要なのであるが、この点についても本考案者らは種
々望ましいものについて研究し、この結果がひいては本
考案をより有効にしたともいえるのである。

ここで、本考案を可能とするための大型耐火ブロックは
いくつかの方法で得ることができるであろうが、本考案
者らの方法を次に説明する。

即ち、本考案を可能とする大型耐火ブロックは、耐火材
料との合量中アルミナセメントを１〜５重量％となるよ
うに配合し、かつ耐火材料中には１μ以下の粒径をもつ
超微粉が耐火材料とアルミナセメントとの合量中１〜１
７％となるように配合された割合からなる耐火組成物を
少量の水とともに混練して耐火調合物を形成し、この調
合物を所定の型に入れて成形してなるプレキャスト不焼
成品がそれである。

このような方法によれば、プリキャストブロックとして
大型のものが得られるし、これらは少量のアルミナセメ
ントと超微粉の配合による高強度を具備しているのであ
る。

まず耐火骨材としては、できるだけ耐火性、耐蝕性があ
る硬質で緻密なものがよいが、種々のものが使用でき、
ケイ砂、アルミナ（電融又は焼結）焼成粘土質（ボーキ
サイトなど）などが適当である。

尚、この骨材の粒度は極めて厳密であることを必要とせ
ず通常の骨材として使用される範囲例えば１５〜Ｑ、Ｑ
１ｍｍ程度で充分である。

つぎに、これらの耐火材料との合量中、カルシウムアル
ミネートを主成分アルミナセメントを１〜５％配合して
耐火組成物を構成するのであり、このアルミナセメント
の使用量は後述の超微粉との関係で極めて小量とするこ
とに成功し、従来のキャスタブルでは得られない効果を
可能とした。

即ち、従来でも、この種ブロックを施工の容易なキャス
タブル材質を使って施工することは考えられ一部に実施
されてきたことはあったが、アルミナセメントによる結
合の特性として従来は、アルミナセメント使用量も多く
かつ水を多量（１５〜３０％）に使用せざるを得ないた
め気孔が多く（約３０％）さらにセラミックボンド形成
前の５００〜１００℃での強度低下を生ずるなどの欠点
があり使用に制限があり、特に予め成形した大型プレキ
ャスト品としては使用しにくかった。

本考案は、アルミナセメントの配合を極めて少なくシ、
少量の水の使用と活性化の微粉との作用により気孔率を
ｌ０％以下とするとともに強度を発現し、熱間特性に優
れた中間温度の強度低下もみられないものとしたのであ
り、アルミナセメント量が耐火材料との合量中１０％以
上となるとこの効果が充分発揮されないし、また１％以
下では高強度品が得られないなどのため好ましくないこ
とが分った。

また、耐火材料中の超微粉の必要性は、前述したアルミ
ナセメントの配合を極めて少なくても耐火物構造体に著
しく強度の発現と緻密性をもたらすことが可能で、特に
焼成炉壁として必要な熱間特性と中間強度及び製品強度
の低下もない製品が可能となるからである。

そしてこれらの特性は、超微粉の配合量が少なすぎると
充分でなく、また多すぎても成形体としての充填性が悪
く、即ち緻密性を損うなどにより好ましくない。

ここでこの超微粉は、成分的にはＡ１□０３．Ｃｒ２Ｏ
３゜ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２等の金属酸化物又は
主成分とするものであれば好ましく使用可能である。

このように所定の耐火材料とアルミナセメントの所定量
からなる耐火組成物を、本考案では少量の水とともに混
練し、プリキャスト品をうるための調合物を形成するわ
けであり、この場合の水量としては一般に１０％以下で
充分であり、多くの場合８％以下で充分である。

本大型耐火ブロックは、この不定形の調合物を所定形状
の型に入れて予め成形したものであり、この成形は流し
込み成形、鋳込み成形、振動成形、ラム成形など種々可
能であるが、いずれにしてもプリキャスト成形体として
おくことが好ましい。

このように不定形でありながら予め成形体としておかね
ばならない理由は、丈夫な型を使用して振動成形する方
が充分な充填度が得られ易いこと、予め乾燥しておくこ
とがよいなどのためである。

このようにして得られた成形体は、その物理的性質とし
て、嵩比重２．３以上、気孔率１３％以下、圧縮強度（
ｋｇ／ｃｍ２）は、冷間で５００以上、１２００℃で４
００以上、曲げ強度は１２００℃でも１００ ｋｇ／ｃ
♂程度、荷重軟化温度（Ｔ２）は１４５０℃以上のもの
である。

本考案による通気孔をもつ耐火ブロックの使用による炉
壁は、このようにタール、ピッチなどに含まれる揮発成
分の離脱を容易にすること、築炉作業を著しく簡易化す
る大型ブロックの使用をより有効にすることばかりでな
く被焼成品の焼成促進も期待できるなど多くの利点を有
するもので、その工業的な価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の焼成炉の一例を示す縦断面説明図、第
２図は、本考案焼成炉の一例を示す縦断面説明図、第３
図乃至第８図は、本考案炉壁構造に使用する耐火ブロッ
クのいくつかの例を示す斜視的説明図をそれぞれ示す。 図面にて、１は焼成室、２は被焼成体である炭素質製品
、４は側壁、５は中間壁、７は燃焼ガス流路、８は耐火
ブロック、９は空洞部、１０は焼成車面面積、２４は通
気孔をそれぞれ示している。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １．はは゛中央部に空洞部をもち、該空洞部を形成する
   壁には通気孔を細長いスリット状になるように厚み方向
   に多数設けてなる耐火ブロックで側壁及び又は中間壁を
   構築してなる炭素質製品焼成部の炉壁構造。 ２、通気孔の幅の大きさが１０ｍｍ以下である耐火ブロ
   ックで側壁及び又は中間壁を構築してなる実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の炉壁構造。 ３、焼成室を形成する１ブロツクの壁面績が３６００ｃ
   ｍ２以上である大型耐火ブロックを使用してなる実用新
   案登録請求の範囲第１項又は第２項記載の炉壁構造。 ４、壁面績が１００００ ｃｍ２以上である大型耐火ブ
   ロックを使用してなる実用新案登録請求の範囲第３項記
   載の炉壁構造。 ５．１つの空洞部の、燃焼ガスとの接触面積が３６００
   ｃｍ２以上である耐火ブロックを構築してなる実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の炉壁構造。 ６、空洞部を形成する１つの耐火ブロックにおいて、通
   気孔が、該空洞部を形成する両側壁のいずれにも設けら
   れている該耐火ブロックで少くとも中間壁を構築してな
   る実用新案登録請求の範囲第１項乃至第５項いずれか記
   載の炉壁構造。