JPS6230101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は耐火断熱レンガ及びその製造方法に
関する。

耐火断熱レンガは炉の熱経済上不可欠のもの
で、単独又は種々の耐火レンガや断熱ボードの保
温材と組合わせて使用され、炉の保温即ち炉壁か
らの放散熱や蓄熱量を低減させる機能を発揮する
ものであつて、耐火断熱レンガにはこのために
種々の特性が要求されている。例えばJISR2611
でＡ類、Ｂ類、Ｃ類等と規定される通りである。
そして従来より多種多様の耐火断熱レンガが開発
され且つ実施化されてきたが、そのいずれもが同
一カサ比重の耐火断熱レンガであり種々の特性を
求める場合カサ比重の異なる（即ち特性の異な
る）他の耐火断熱レンガとの組合わせが必要とさ
れた。一般に耐火断熱レンガは耐火材に気孔附与
材を添加・混合し押出し成形、鋳込み成形又は振
動成形のいずれかの製造方法にて製造されている
が、製品は標準形であると異形であるとを問わず
そのいずれもが前述したように同一カサ比重の耐
火断熱レンガであつた。

そこで本発明者達は一つの耐火断熱レンガ中に
カサ比重の異なる層を一体化させて備えることが
出来れば、各層の有するそれぞれの特性を一つの
耐火断熱レンガに持たせることが可能であるとの
知見に基づき種々の実験の結果この発明を開発し
たものである。従つて、この発明の目的は同一材
質で且つカサ比重が互いに異なる層から成る一体
物としての耐火断熱レンガを提供せんとするもの
であり、更にこのような耐火断熱レンガの製造方
法を提供せんとするものである。

以下、この発明の詳細を説明する。

先ず図面を参照してこの発明（第１発明）の耐
火断熱レンガを説明する。標準形の耐火断熱レン
ガは、第１図で示す如く平面Ａ、長手面Ｂ、小口
面Ｃをそれぞれ対にして備える６面体形状の製品
で、この第１発明に係る耐火断熱レンガ１，２，
３は第２図イ，ロ，ハで示すようにそれぞれ平面
Ａ、長手面Ｂ、小口面Ｃを多層１ａ，１ｂ，１
ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃに形成
している。各耐火断熱レンガ層１ａ，１ｂ，１
ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃ共それ
ぞれ耐火材に添加・混合する気孔附与材の種類、
添加量を予め調整した同一材質で且つカサ比重が
互いに異なる耐火断熱レンガ層１ａ，１ｂ，１
ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃにて形
成されており、しかも最もカサ比重の大きい耐火
断熱レンガ層１ａ，１ｂ，１ｃから、カサ比重の
大きい順に積層状態で一体化されている。尚、以
上及び以下において「耐火断熱レンガ層」とは焼
成後のレンガの各層をいうものである。第２図
イ，ロ，ハで示す実施例では、３層が一体化され
ているが、「同一材質で且つカサ比重が互いに異
なる耐火断熱レンガ層」は２層以上幾層でもカサ
比重の大きい順に積層一体化さえできればよく積
層の数を限定するものではない。但し、後述する
製造方法からして層を必要以上に増やすことは型
枠を多く必要とし成形能率を低下させるので好ま
しいことではない。各耐火断熱レンガ層１ａ，１
ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃ
共層の厚さは自由に設定できる。そしてカサ比重
は気孔附与材を除いた緻密質から超軽量と云われ
ている0.3のカサ比重まで種々のカサ比重の層を
任意に組合わせて一体化することができる。ま
た、カサ比重の最も大きい耐火断熱レンガ層１
ａ，２ａ，３ａは、熱を受ける側、すなわち被加
熱内側層であり、炉内不純物等の浸食を防止する
ために、そのカサ比重が1.0〜1.7の範囲であるこ
とが好ましい。更に、レンガ全体の断熱性を保つ
ために、耐火断熱レンガ全体の平均カサ比重が
0.7〜1.1であることが好ましい。

第３図及び第４図では第１発明に係る耐火断熱
レンガの他の実施例が各々示してある。即ち第３
図は異形型の耐火断熱レンガ４でいわゆる「迫
受」と称される製品を示し「同一材質で且つカサ
比重が互いに異なる耐火断熱レンガ層」が、２層
４ａ，４ｂ積層され且つ一体化されている。第４
図は同じく異形型の耐火断熱レンガ５でいわゆる
「バーナータイル」と称される製品を示し、「同一
材質で且つカサ比重が互いに異なる耐火断熱レン
ガ層」が３層５ａ，５ｂ，５ｃ積層され且つ一体
化されている。

次に第１発明に係る耐火断熱レンガの使用例を
挙げてその作用・効果を説明する。

(イ) 重油燃焼、焼成炉の場合の内張りレンガは、
通常耐火断熱レンガでは気孔率が大（カサ比重
が小）なので重油未燃焼分及び重油分解生成物
を吸着して構造的スポーリングを起こすため、
一般に耐火レンガを内側に使用しその外側に耐
火断熱レンガを使用するようにしている。しか
しながら内張り耐火レンガの厚さが標準型レン
ガの形状より114mm又は230mmと大きくその結果
炉壁の厚さが相当厚くなると共に炉蓄熱量が大
になるという不具合があつた。しかしこの発明
品によれば従来の耐火レンガに相当する被加熱
内側層（緻密層）の厚さは30mm前後で十分なの
で、同一材質で且つカサ比重が互いに異なる耐
火断熱レンガ層の内、炉内に臨ませる被加熱内
側層にこの30mm前後の厚さサイズで従来の耐火
レンガに相当するカサ比重の大きい緻密層を形
成せしめ、他の層をそれぞれ異なるカサ比重の
ものにして積層一体化しておけば、この発明に
係る耐火断熱レンガを使用することにより炉壁
全体の厚さを薄くすることが可能であり且つ蓄
熱量も低下して著るしく省エネルギーを図るこ
とができる。

(ロ) 熔鋼やスラグによる浸食に強いスピネル質耐
火断熱レンガは、耐火レンガに比べると気孔率
が大きい（カサ比重が小さい）ため断熱性に秀
れるものの耐浸食性が耐火レンガにより劣るも
のである。従つて、製鋼炉の断熱の場合にスピ
ネル質耐火断熱レンガを使用すると耐火レンガ
の標準形状より一番薄い使用法でもこの耐火断
熱レンガの厚さを65mmとする必要がありその分
内張り耐火レンガの層が薄くなるという不具合
があつた。しかしこの発明に係る耐火断熱レン
ガを、第１層（被加熱内側層）を厚さ20mmの緻
密層でカサ比重1.70；第２層を厚さ25mmの断熱
層でカサ比重1.15；第３層を厚さ20mmの超軽量
層でカサ比重0.60にして、全体の平均カサ比重
が1.15となる三層物とすれば、従来の耐火断熱
レンガと同じ厚さサイズ65mmでありながら耐浸
食性が大幅に向上するので耐火レンガの層を薄
くしても全体的に耐浸食性を向上させることが
でき、勿論従来以上に断熱効果も期待できる。

(ハ) 従来耐火断熱レンガをガス浸炭炉に使用する
場合、シーズニングの際に炉内へ吹込むブタン
等の生ガスが熱分解して生じるカーボンの附着
により表面剥離を生ずることがあるので、省エ
ネルギーを主体にした軽量耐火断熱レンガを選
択することは困難であつた。そして現在一般に
使用されている耐火断熱レンガのカサ比重は
0.8位である。

そこでこの発明に係る耐火断熱レンガを、第１
層厚さ35mmでカサ比重1.0；第２層厚さ34mmでカ
サ比重0.7；第３層厚さ35mmでカサ比重0.4にし
て、全体の平均カサ比重が0.7となる三層物とす
れば、表面は現在使用されている耐火断熱レンガ
より緻密でしかも平均カサ比重が小さいので、従
来の耐火断熱レンガに代えて用いることにより、
カーボンに対する耐食性が向上できそして加えて
省エネルギー効果をも期待できる炉内張り壁を形
成できる。

次に第２発明に係る耐火断熱レンガの製造方法
を説明する。耐火断熱レンガは押出し、鋳込み又
は振動の各成形方法のいずれかにより従来より製
造されており、この第２発明も広義には上記の鋳
込み成形に拠る製造方法に該当するものの従来の
一般の鋳込み成形と異なり、気孔附与材の種類、
添加量により調整した同一材質で且つ泥漿比重が
互いに異なる耐火断熱レンガ材の泥漿坏土を複数
用意する点、これらの泥漿坏土の泥漿比重に応じ
同じく複数の型枠を用意する点、そして１つの型
枠に１つの（一種の）泥漿坏土を鋳込んでは他の
型枠を前の型枠に積み重ねて再び他の泥漿坏土を
鋳込みこれらの各工程を繰返えすことで同一材質
のそれでいて泥漿比重の異なる耐火断熱レンガ材
をカサ比重の順に積層化した成形体を得る点、更
に乾燥、焼成によつて最終的には同一材質で且つ
カサ比重が互いに異なる耐火断熱レンガ層の積層
一体化した製品（即ち第１発明に係る製品）を得
る点でこの第２発明は従来と異なる大きな特色を
有するものである。尚、以上及び以下において
「耐火断熱レンガ剤」とは、焼成前のレンガ材料
をいう。

そしてこの第２発明の詳細を、実施例及び図面
（第５図）を参照しつつ説明する。先ず同一材質
の泥漿比重の異なる耐火断熱レンガ材の泥漿坏土
を二種以上用意する。この泥漿坏土の形成に当つ
て用いることのできる材質は珪藻土、耐火粘土
質、ハイアルミナ質、アルミナ質、スピネル質、
マグネシア珪酸質等現在の耐火断熱レンガの材質
であればどのようなものでも採用でき、これらの
耐火断熱レンガ材に、例えば発泡スチロール、お
がくず、膨張ひる石等の気孔附与材を、その種
類、添加量を調整して添加・混合するものであ
る。そして、用意した泥漿坏土の数に応じた数の
所定形状の型枠を利用して、１つの型枠内に１種
の泥漿坏土を鋳込み、次にその上に他の型枠を積
み重ねて他の種の泥漿坏土を鋳込み、これらの工
程を繰返えして行ない、所定の積層数を満足すれ
ば脱型して成形体とする。そしてこの積層状の成
形体を通常の乾燥、焼成、仕上げ加工の各工程に
かけて同一材質ではあるもののカサ比重を異にす
る耐火断熱レンガ層の積層一体化された最終製品
を得るものである。

実施例を次に示す。

同一の耐火断熱レンガを使用した1300℃クラス
の泥漿坏土Ｃ１（泥漿比重1.30）、同Ｂ５（泥漿
比重1.07）、同Ａ５（泥漿比重0.87）をそれぞれ
調整準備した。尚各泥漿坏土とも気孔附与材とし
ては発泡状態の発泡スチロールを採用した。次に
第５図で示す如く、敷板６に下段型枠７を載せて
その中に泥漿坏土Ｃ１を鋳込み余剰分を掻取つた
後、中段型枠８を下段型枠７上に積み重ねその中
に泥漿坏土Ｂ５を鋳込み、同じくその余剰分を掻
取つた後、上段型枠９を更に中段型枠８上に積み
重ねその中に泥漿坏土Ａ５を鋳込み同じくその余
剰分を掻取つた。そして５時間放置後下段型枠
７、中段型枠８及び上段型枠９を脱型して、敷板
６ごと成形体を乾燥台車に乗せ乾燥し、焼成、仕
上げ加工の各工程処理をした。

得られた第２図イと同じ形状の耐火断熱レンガ
の品質は下記の通りであつた。

カサ比重 全 体 0.79 第１層 1.06 第２層 0.75 第３層 0.56 圧縮強さ 全 体 35Kg／cm² 第１層 60 〃 第２層 29 〃 第３層 18 〃 再加熱収縮率 全 体 0.52％ （但し1300℃×8hr） 熱伝導率 全 体 0.22Kcal／m²hr℃ （但し350℃±10℃） 第１層 0.29 〃 第２層 0.22 〃 第３層 0.16 〃 次に第３発明に係る耐火断熱レンガの製造方法
を説明する。第３発明に係る耐火断熱レンガの製
造方法は、気孔附与材の種類、添加量等を予め調
整した同一材料で且つカサ比重が互いに異なる耐
火断熱レンガ材の軟泥坏土を二種以上用意し、所
定形状の型枠にカサ比重の一番大きな軟泥坏土を
詰込み振動を加えてはその上に他の型枠を積み重
ねて再び先の軟泥坏土よりカサ比重の小さな軟泥
坏土を詰込み且つ振動を加えて、順にカサ比重の
異なる軟泥坏土を詰込み且つ振動を加えた後に脱
型、乾燥、焼成するものである。

そして以上及び以下の説明に於いて、「軟泥坏
土」とは型枠に詰込み振動を与えた後で直ちに脱
型可能な状態の軟さを意味し、加えて品種ごとに
軟泥坏土の詰込みカサ比重によつて管理できるこ
とを意味するものである。

この第３発明に係る耐火断熱レンガの製造方法
は広義には前述した振動成形の製造方法の概念に
入るも、以下の点で従来の製造方法と大きく異な
るものである。即ち、気孔附与材の種類、添加量
を予め調整した同一材質で且つカサ比重が互いに
異なる耐火断熱レンガ材の軟泥坏土を二種以上用
意する点、これら軟泥坏土の種類に応じた複数の
型枠を用意する点、そして一つの型枠に１つの
（一種の）軟泥坏土を詰込み振動を加えては他の
型枠を前の型枠に積み重ねて再び他の軟泥坏土を
詰込み且つ振動を与えこれらの各工程を繰返えす
ことで同一材質のそれでいてカサ比重の異なる耐
火断熱レンガ層を積層化した成形体を得る点、そ
して更には乾燥、焼成、仕上げ加工によつて最終
的に同一材質で且つカサ比重が互いに異なる耐火
断熱レンガ層を積層一体化した製品（即ち第１発
明に係る製品）を、得る点で従来の振動成形に拠
る製造方法と異なり、加えて前記の第２発明とも
相違している。

この第３発明を、実施例及び図面（第６図）を
参照して説明すると、先ず第２発明と同様にして
耐火断熱材の材質及びこれに添加する気孔附与材
を適宜選択して同一材質ではあるもののカサ比重
の異なる耐火断熱レンガ材の軟泥坏土を二種以上
用意するものである。そしてその種類の数に応じ
て所定形状の型枠を予め用意し、１つの型枠内に
一番カサ比重大なる軟泥坏土を詰込み且つ振動を
与える。更に他の型枠を先の型枠に積み重ねてそ
の中に先の軟泥坏土よりカサ比重の小なる他の軟
泥坏土を詰込み且つ振動を加える。これらの工程
を繰返えし所定の積層数を満足すれば脱型して成
形体とし、次いで通常の乾燥、焼成、仕上げ加工
の工程に掛けて同一材質であるがカサ比重を異に
する耐火断熱レンガ層の積層一体化された最終製
品を得るものである。

次に実施例を示す。

同一の耐火断熱材を使用した1500℃クラスの軟
泥坏土Ｃ３（カサ比重1.48）と同Ａ７（カサ比重
1.01）を調整準備した。尚、気孔附与材として
は、軟泥坏土Ｃ３に「おがくず」を、又Ａ７に発
泡状態の発泡スチールを採用した。そして第６図
に示すように敷板１０に載せた下段型枠１１内に
軟泥坏土Ｃ３を詰込み弱振動を12回与え平滑面と
なつた上面側の余剰分を掻取り、次に上段型枠１
２を下段型枠１１上に積み重ね軟泥坏土Ａ７を同
じく詰込んで弱振動を12回与えた後、下段及び上
段の両型枠１１，１２を脱型し、敷板１０ごと成
形体を乾燥台車に載せて乾燥、焼成そして仕上げ
の各工程処理を施す。このようにして得られた平
面〔第１図Ａ参照〕が２層の耐火断熱レンガの品
質は下記の通りであつた。

カサ比重 全 体 0.90 第１層 1.23 第２層 0.68 圧縮強さ 全 体 61Kg／cm² 第１層 120 〃 第２層 27 〃 再加熱収縮率 全 体 0.15％ （但し1500℃×8hr） 熱伝導率 全 体 0.29Kcal／m²hr℃ （但し350℃±10℃） 第１層 0.42 〃 第２層 0.20 〃 第２図及び第３発明に係る耐火断熱レンガの製
造方法は以上説明してきた通りであるが、第２発
明で泥漿坏土を鋳込む成形方法に特定したのはプ
レス成形では軽量骨材が成形時のプレス圧で破壊
してしまい軽い耐火断熱レンズが得られないため
である。同じく押出成形では押出成形に利用する
螺旋式混練機（オーガーマシン）が一層の均質混
練を意図する装置でありしかも重い耐火断熱レン
ガの成形には適するものの超軽量の耐火断熱レン
ガの成形には不適だからでもある。又第３発明で
軟泥坏土のカサ比重の大きなものを下にそれより
カサ比重小なる軟泥坏土を上に配したのは、これ
を逆にすると振動のため下の軽い層の坏土が上方
に浮き重い層が下方に沈んで混合してしまい意図
する層状のレンガが得られないためである。

尚、モルタルでカサ比重の異なる数個の耐火断
熱レンガを接着して全体がカサ比重の異なる積層
状態の耐火断熱レンガとする方法もあるが、この
方法で得られるレンガは小片レンガを接着すると
いう作業性の低能率を避けられず１つのレンガ中
にレンガ材質と異なる材質のモルタル層の占める
割合が増加してしまう不都合がありしかもモルタ
ル中の珪酸ソーダが耐火断熱レンガの接着面に浸
透し使用中炉内の高熱によつてそれがレンガ材質
と反応すればガラス化してしまいモルタルの接着
面に沿つて亀裂を発生させその部位の耐火度を低
下させやがては剥離、脱落の原因とも成るので好
ましくないものである。

以上説明してきたように、この発明によれば一
つの耐火断熱レンガを、同一材質で且つカサ比重
が互いに異なる耐火断熱レンガ層の積層一体化に
より形成するものとし（第１発明）、その製造に
於いては泥漿坏土の鋳込み成形（第２発明）又は
軟泥坏土の振動成形（第３発明）を行なうことと
したため、対摩耗性と耐火断熱性、耐溶損性と耐
火断熱性、耐スポーリング性と耐火断熱性のよう
に種々の特性、本来ならばそれぞれ別異の耐火断
熱レンガに求めていた特性を一つのレンガに求め
ることが可能となり、用途に応じて標準形、異形
を問わず意図する複数の特性を具備する耐火レン
ガを効率よく得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐火断熱レンガの標準形を示す斜視
図、第２図イ，ロ，ハは各々この発明（第１発
明）の実施例を示す標準形の耐火断熱レンガの斜
視図、第３図及び第４図は各々この発明（第１発
明）の実施例を示す異形の耐火断熱レンガの斜視
図、第５図はこの発明（第２発明）で使用する型
枠の積み重ね状態と泥漿坏土の鋳込み状態を示す
一部破断の斜視図、そして第６図はこの発明（第
３発明）で使用する型枠の積み重ね状態と軟泥坏
土の詰込状態を示す一部破断の斜視図である。 Ａ……平面、Ｂ……長手面、Ｃ……小口面、
１，２，３，４，５……耐火断熱レンガ、６，１
０……敷板、７，８，９，１１……型枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気孔附与材の種類、添加量により同一材質で
   且つカサ比重が互いに異なるように調整された複
   数の耐火断熱レンガ層が、カサ比重の大きい順に
   積層一体化され、そして該耐火断熱レンガ層のう
   ちカサ比重の最も大きいものがカサ比重1.0〜1.7
   の被加熱内側層とされ、またレンガ全体の平均カ
   サ比重が0.7〜1.1とされていることを特徴とする
   耐火断熱レンガ。 ２ 気孔附与材の種類、添加量により同一材質で
   且つ泥漿比重が互いに異なるように調整された耐
   火断熱レンガ材の泥漿坏土を二種以上用意し、 そしてまず１つの所定形状をした型枠に一種の
   泥漿坏土を鋳込み、次にその上に他の型枠を積み
   重ねては他種の泥漿坏土を鋳込む工程を繰り返し
   て行い、前記泥漿比重が互いに異なる泥漿坏土を
   下側から泥漿比重の順に鋳込んだ後、脱型、乾
   燥、焼成し、 泥漿比重の最も大きい泥漿坏土がカサ比重1.0
   〜1.7の耐火断熱レンガ層となり、レンガ全体の
   平均カサ比重が0.7〜1.1となることを特徴とする
   耐火断熱レンガの製造方法。 ３ 気孔附与材の種類、添加量により同一材質で
   且つカサ比重が互いに異なるように調整された耐
   火断熱レンガ材の軟泥坏土を二種以上用意し、 そしてまず１つの所定形状をした型枠に一種の
   軟泥坏土を詰込んで振動を加え、次にその上に他
   の型枠を積み重ねては他種の軟泥坏土を詰込んで
   振動を加える工程を繰り返して行い、前記カサ比
   重が互いに異なる軟泥坏土を下側からカサ比重の
   大きい順に詰込んだ後、脱型、乾燥、焼成し、 カサ比重の最も大きい軟泥坏土がカサ比重1.0
   〜1.7の耐火断熱レンガ層となり、レンガ全体の
   平均カサ比重が0.7〜1.1となることを特徴とする
   耐火断熱レンガの製造方法。