JPS5934154B2 - 高温溶解槽用耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱断熱性物質を成型してなる断熱要素の周囲
を熔融電鋳耐火物で一部または完全に包含被覆されるよ
うに鋳型により成型結合された高温熔解槽用耐火物の製
造方法に関する。

従来、ガラス熔解槽用耐火物などには、熔解槽の各部位
の条件に応じて各種の電鋳耐火物が広く使用されている
。

例えば、ガラス熔解槽内のガラス熔融物との接触部のペ
ービング、種瓦、スロートあるいはバッチの飛散を蒙る
範囲の上部構造にはアルミナ−どリカージルコニア質電
鋳耐火物（例えば東芝モノフラックス株式会社、商品名
モノフラックス５−３、５−４、５−５）が、清澄槽全
域には本質的にガラス素地を汚染しないα、β−アルミ
ナ質電鋳耐火物が使われることが多い。

ガラス熔解槽の天井部には従来より珪石レンガの使用が
常識化していたが、最近硼珪酸ガラスの熔解槽天井では
、熔解炉内温度の上昇に伴う損傷の激化に対応するため
にはα、β−アルミナ質ないしはアルミナ−シリカ−ジ
ルコニア質の電鋳耐火物が使用されはじめている。

電鋳耐火物は焼成耐火物に比し、一般に密度が高く気孔
率が著しく低く、しかも密閉型気孔であるために極めて
高い熱伝導率を有する特長がある。

第１表に従来のガラス熔解槽用各種電鋳耐火物と焼成耐
火物との主なる特性値を示した。電鋳耐火物の熱伝導率
の高いことは優れた特性となり得る。

たとえば、ガラス熔解槽のスロートでは通過するガラス
を冷却するためおよび通過するガラスの物理化学的侵食
からスロート耐火物を保護するため強制空冷または水冷
ボツクスに依る水冷を効果的に行なつている。また、種
瓦では特に侵食され易いガラスラインの侵食を減するた
めに外側から強制空冷することが通常行われているが、
いずれの場合にも電鋳耐火物の高い熱伝導率が冷却効果
に大きく寄与していることは明らかである。

然しながら、これらの冷却効果は熱損失の増大の犠性の
上に成立つことであり、昨今の如く省エネルギーの必要
性が認識されている時には必要最小限の冷却部以外から
の高い熱損失を何らかの方法で減少する必要がある。

例えばガラス工業界においては特に冷却を必要とするス
ロート、種瓦のガラスラインおよび目地を除いてはセラ
ミツクフアイバ一（通常Ａｔ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝１／１
）で裏うちし、損失熱量を減少する方法がとられつつあ
る。

一方、電鋳耐火物は密度が高いので天井レンガとして使
用すれば珪石レンガの約１．８倍の重量となるので、天
井アーチを支える鋼材の強度が珪石レンガの場合以上に
要求さわ、必然的に構築材のコストの上昇につながり経
済的でない。

このため、天井用電鋳耐火物は必然的に巾の広い、深い
溝をもつように製造され、天井アーチ構築後に軽量断熱
キヤスタブルをこの溝に流し込んで、断熱効果と共に全
体の自重を珪石レンガのそれに近づけようとする試みが
行われている。

しかしながら、この方法は天井レンガ施工後にキヤスタ
ブルを流し込むという二段階の作業を要するので、施工
者の手をはなれ、使用者側の負担となる欠点を有する。
また、施工後にキヤスタブルを流し込むことは天井レン
ガには採用し得ても、倒置される種瓦にはキヤスタブル
の流出のために採用し得ない欠点をも有する。

本発明はこれらの従来の高温熔解槽用耐火物の欠点を解
消するためになされたものであり、併せて高価な電鋳耐
火物の原料資源の節約にも貢献するものである。

本発明はアルミナ、ジルコニア及びマグネシアの少なく
とも一種以上を含む中空高耐熱材を骨材とし、必要に応
じて適当量の結合剤を添加した成型物からなる断熱要素
を厚さ３０ｍｍ以上の電鋳耐火物で完全に包含し、また
は完全に包含せずに鋳ぐるんで一体化することを特徴と
する高温熔解槽用耐火物の製造方法に関するものである
。

以下、本発明を説明する。

すなわち本発明の高温用熔融槽用耐火物の製造方法は、
充分に断熱性の高いアルミナ、ジルコニア及びマグネシ
アの少なくとも１種以上からなる中空高耐熱材に適当な
結合剤を添加混合して必要に応じて適宜の型状に成型し
乾燥して得た断熱要素を鋳型に固定してもうけ、この鋳
型と該断熱要素の間に厚さ３０７ｎ１Ｌ以上となるよう
に電鋳耐火物の熔融物を注入し、断熱要素を電鋳耐火物
で完全に包含しあるいは完全には包含しないで鋳ぐるみ
電鋳耐火物で強固に定位置に結合固定されて電鋳耐火物
と断熱要素を一体構造とするもので、これにより充分な
断熱効果をもたせると共に、全体として軽量化し得るこ
とを見出したものである。例えばガラス熔解槽に本発明
の鋳ぐるみ煉瓦を施工する場合には、断熱要素が完全に
被覆され鋳ぐるまれている場合には鋳込み口を有する面
を炉外側にすることが好ましい。また、断熱要素が完全
に鋳ぐるまれていない場合には露出した断熱要素が炉内
側を向かないように施工することが好ましい。なお、鋳
込み口はこれら使用個所を考慮して予め自由に選択鋳造
すべきことは云うまでもない。

勿論、鋳ぐるまれる断熱要素の型状は用途に応じて自由
に変えることができるので、例えばガ゛ラス熔解槽の煉
瓦にこれを応用するときは、ガラスライン附近などの侵
食の激しい個所には本発明方法による耐火物を使用せず
に、むしろ通常の電鋳耐火物本来の高熱伝導率特性を利
用し、一方侵食のおこり難い個所の耐火物に重点的に本
発明の方法によつて得られた耐火物を使用することによ
り、操業終了後廃棄されるレンガの残存厚みを平均化す
ることもできるので、無駄な廃棄物をなくすことも可能
となり、省資源につらなるものである。なお、本発明の
実施上の要点を次に説明する。例えば後記の実施餡こも
述べるように、断熱要素として中空アルミナを骨材とし
結合剤として粘土、水硝子を添加しているが、いずれも
成型時の強度および乾燥後の強度を得るために添加して
いるのであつて、用途に応じて適宜増減することは本発
明に包含される。例えば炉の天井レンガの場合には電鋳
耐火物が断熱要素を下から支持することになるので、断
熱要素自身の強度はさして必要としないが、種瓦の場合
には断熱要素を直接おさえるものが無く、使用中に断熱
要素がこぼれ出る可能性があるので、若干粘土の添加量
を増加する必要がある。

しかし乍ら、断熱要素が完全に電鋳耐火物の内部に包み
込まれてしまうが如く鋳造すれば、断熱要素はもはやこ
ぼれ出る心配は無いから断熱要素自身の強度はさほど必
要としないため、粘土の添加量を減じ全体の重量を減じ
ることも可能である。

さらに電鋳耐火物と断熱要素の強固な結合が得られない
と、両者の境界が離れ易くなり、そのため電鋳耐火物に
クラツクが発生した場合炉内に剥落し、ついには断熱要
素が直接炉内に露出することになりかねない。このよう
になると最早や断熱要素はそれ自身の結合強度が弱く、
気孔率も高いので、容易に熔融ガラスまたは飛散原料と
反応し損傷を蒙ることになる。従つて鋳込時に断熱要素
と反応し強固な結合を作り出すだけの材料およびそれだ
けの熱容量をもつた電鋳耐火物の厚みを考慮することが
必要となる。後記の実施例では最低厚み３０１１が必要
であるが、特殊な事由により３０７！Ｌ７ＩＬ以下の肉
厚を必要とする時は断熱要素表面に電鋳耐火物と反応し
易い物質、例えばアルミナ質鋳造物で鋳ぐるむ場合には
中空アルミナ質断熱要素の表面にコロイダルシリカまた
は水ガラス、ガラス粉などを塗布し、断熱要素と電鋳耐
火物との境界に反応層を形成させて結合を強めることも
可能であるが、湯まわりの不良はまぬがれ得ない。

本発明の断熱要素としては、珪藻土、パーライト、シラ
スバルーンなどは電鋳耐火物との反応が容易であり、反
つて電鋳耐火物との境界が弱くなるので使用できない。

これを要するにコスト、断熱性の要求に応じて適宜の断
熱要素および電鋳耐火物を撰定すればよい。

通常、工業的に使用し得る断熱要素としては、中空アル
ミナが好ましく、電鋳耐火物にはアルミナ−シリカ−ジ
ルコニア質あるいはα，β−アルミナ質の熔融物が好ま
しい、また断熱要素は鋳ぐるまれる際、電鋳耐火物から
の充分な熱の供給を得られるので、必ずしも焼成してお
く必要はない。このように本発明によれば、中空高耐熱
材を骨材とする断熱要素と電鋳耐火物とが一体化されて
いるため、電鋳耐火物の優れた耐蝕性と断熱要素の優れ
た断熱性、高耐熱性、軽量性によりガラス、金属類、合
金類などの高温熔解槽に好適な耐火物を提供できるもの
である。しかも炉の築造を簡単化することができ、工期
の短縮、保守の容易など炉工業に寄与するところ大きく
、且つ高級な電鋳材料を節減できるので、省資源の面か
らも大きく貢献するものである。

以下、実施例とともにさらに本発明を説明する。実施例
１昭和電工株式会社製の中空アルミナ１０重量部（以
下単に部と称す）、粘土３部に水硝子１．５部を加え、
混合して成型し、２５０℃で３０分乾燥し、嵩比重０．
８８の断熱要素を得、これを３００＊×４５０×６００
ｍ７７１なる電鋳耐火物用鋳型の上蓋にとりつけ、Ｚｒ
Ｏ，３３％からなるアルミナ−ジルコニア−シリカ質熔
融物を電鋳した。

鋳造物の肉厚は側面、底面、上下面を変化させ、第１図
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの斜視図の如き耐火物をつくつた。これ
らは何れも電鋳耐火物１によつて各種鋳込まれた断熱要
素２を示した模式切欠図で、詳細は以下に説明する。こ
れらの性状は第２表の如くである。

この第１図は実施例の実施の態様を示すもので、Ａ，Ｂ
，Ｃは断熱要素が完全には鋳造物に包含被覆されず一部
露出しているものの、１／４切欠き模式斜視図、Ｄは断
熱要素２が完全に電鋳耐火物に鋳込まれたものの１／４
切欠き斜視図である。

実施例 ２断熱要素として、昭和電工株式会社製中空ア
ルミナ１０部、粘土０．５部、水硝子１．５部を添加混
合成型し、２５０℃、３０分乾燥し嵩比重０．９３のも
のを得た。

これを２００×３００×４５０ｍｗＬ，黒鉛鋳型の上蓋
にとりつけ、Ａｔ，Ｏ，９４．８％からなるα，β−ア
ルミナ質熔融物の湯を型に注入して成型耐火物をつくつ
た。この鋳造物の肉厚は側面、底面を変化させて得られ
たものの、性状は第３表に示した如くであつた。このよ
うに電鋳耐火物の厚さは３０ｍｍ以上がよいことが判つ
た。

なお、実施例２においても第１図と同様の各種形状の耐
火物をつくつた。第２図は種瓦の熔融ガラス３による侵
食模様を示すガラス熔解槽の縦断面図の一部を示したも
ので、キヤンペーン終了後の耐火物の侵食パターン４の
ように鋳ぐるみ耐火物のガラス熔融液との接液部の侵食
状況を示したものであるが、矢印５はレンガの空冷空気
の吹付方向を示したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発明の実施例１，２の耐火物
の１／４切欠き斜視図、第２図はガラス熔解槽の種瓦と
ガラス熔融液との接液部の侵食状況を示す一部縦断面図
である。 １ ・・・・・・電鋳耐火物、２・・・・・・断熱要素
、３・・・・・・熔融ガラス、４・・・・・・侵食パタ
ーン、５・・・・・・空冷空気の吹込方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミナ、ジルコニア及びマグネシアの少なくとも
   １種以上を含む中空高耐熱材を骨材とし必要に応じて適
   当量の結合剤を添加した成型物からなる断熱要素を、厚
   さ３０ｍｍ以上の電鋳耐火物で完全に包含し、又は包含
   せずに鋳ぐるんで一体化することを特徴とする高温熔解
   槽用耐火物の製造方法。