JPS6236074Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は特定形状の耐火物、特には加熱炉のセ
リ受け煉瓦に好便な特定形状の耐火物に関するも
のである。

窯業製品の焼成に用いるトンネル炉やバツチ
炉、ガラス窯や金属溶解炉、鉄鋼製品の加工や熱
処理に用いる鉄鋼加熱炉や均熱炉などにおいては
800℃、特には1200℃以上の高温の熱風下で被加
熱物を加熱するので、これらの加熱炉の炉壁には
かかる高温に耐えられるように耐火材や断熱材
を、たとえば厚さ1.5ｍにも達するような複雑か
つ多層の構造が要請され、特に天井部は温度も高
くなるのでより厚く重量の大きい炉壁構造とな
り、同時にこうした重量物を支えるために天井部
のみならず側壁部も含めて堅固な構造が必要で、
一口でいえば築炉に所要の炉材の質も量もスペー
スも高価につくものであつた。一方、かかる加熱
炉を操業するにあたつても、炉壁の熱容量が大き
いため操業開始時の熱上げに長時間と多くの熱量
を必要とし、所定の高温を維持するには炉壁から
の熱ロスはきわめて大きく、また送入する熱風量
に見合う量のまだかなり高温の排ガスにもち去ら
れる熱ロスも大きく、この排ガスから熱回収を行
なうには別途熱交換器を設けねばならないなどの
問題点を有していた。

本考案はこれらの問題点を解決するための特定
形状を有する耐火物を提供するもので、すなわち
本考案は略直方体を一稜に平行かつ該一稜を含ま
ぬ一斜面で切截した外形状の耐火物において、該
一稜を含む一面と該斜面との間に連通する複数個
の流路を設けてあることを特徴とする耐火物を提
供するものである。

以下に図面に基づいて本考案を説明する。

第１図に示すように、アルミナ煉瓦などの上質
耐火物で構築した炉側壁１および鋼材で組んだ架
構３の梁４からの吊ビーム５によつて支持される
シヤモツト煉瓦などの低級耐火材で構築した炉天
井壁２を有するトンネル炉において、炉側壁の天
井近くの部位にヘツダー６，６′および本考案の
実施例である耐火物７，７′が配設されている。
向かいあう同形の耐火物７，７′の間にはセリ煉
瓦８からなる内壁９がアーチ状に構築されてい
る。

セリ煉瓦８は等脚台形状の断面を有する直角柱
状であつて、台形の長い底は炉天井側に、短かい
底は炉内側に向いている。また、セリ煉瓦８には
上底面と下底面との間に連通する複数個の排ガス
流路と、両斜面の間に連通する複数個の空気流路
が設けられていて、いわゆる直交形換熱体ユニツ
トを形成している。

耐火物７は第２図に示すような形状をしてい
る。すなわち三つの稜７ｊ−７ｇ，７ｊ−７ｂ，
７ｊ−７ｉで規定される略直方体において一稜７
ｊ−７ｉに平行かつ該一稜を含まぬ一斜面７ｃ−
７ｄ−７ｅ−７ｆ（以下、セリ受け面１３とい
う）で切截した外形状をしており、該一稜を含む
一面７ｊ−７ｉ−７ａ−７ｂ（以下、ヘツダー面
１４という）とセリ受け面との間に連通する複数
個の流路１０が五角形状の側面７ａ−７ｄ−７ｅ
−７ｈ−７ｉおよび７ｂ−７ｃ−７ｆ−７ｇ−７
ｊに平行に設けられている。この耐火物７は面７
ｈ−７ｉ−７ｊ−７ｇを底面とし、面７ａ−７ｂ
−７ｃ−７ｄを上面としてその上下に積まれるア
ルミナ煉瓦などと共に炉側壁を構成する。ヘツダ
ー面は炉の外側を向いてヘツダー６，６′の開口
面と接し、セリ受け面の上にはセリ煉瓦８が逐次
積まれて内壁のアーチを形成する。二つの側面に
は同様の耐火物７が並んで配置される。セリ煉瓦
の空気流路開口位置は耐火物７のセリ受け面の流
路１０の開口位置とほぼ一致するように構成され
ている。

炉内に送入された約1400℃の熱風は炉内の物品
を加熱したのち、約1300℃の排ガスとなつてセリ
煉瓦に設けられている多数個の排ガス流路を内壁
の炉内側から天井側へゆるやかに流速で通過し、
炉天井壁２と内壁９との間の空間に開口する図示
していない排気ダクトを経て炉外に排出される。
一方、予熱されるべき空気は炉外から入口側ヘツ
ダー６に導かれ、入口側の耐火物７の流路１０を
経て、セリ煉瓦に設けられている多数個の空気流
路を適宜な流速で通過し、この間に排ガスと熱交
換して加熱され、出口側の耐火物７′の流路を経
て、出口側ヘツダー６′から加熱された予熱空気
として回収される。なお、空気に代えて他の適宜
な流体を流してもよい。

本考案耐火物を用いたかかる加熱炉は次のよう
な効果を奏する。すなわち、従来の加熱炉では、
例えば炉内加熱温度約1400℃に対し、たかだか
100℃しか低くない約1300℃の高温排ガスが多量
の顕熱を有したまま炉外に排出され、その熱ロス
は大きなものであり、またこの熱ロスをいくらか
でも回収するためには炉外に新たな高温に耐える
熱交換器を設けねばならぬ不便があつたのに対
し、かかる加熱炉においては、排ガスと被加熱流
体とが混じりあうことなく簡便に、かつ効率よく
熱交換されることとなり、内壁を通過した排ガス
は1000℃以下に冷却され、一方、室温乃至100℃
で導入された空気は条件にもよるが約500℃にま
で予熱されて容易に熱回収が図られる。また従来
の加熱炉では天井部の特定位置から排ガスを導出
していたので、該特定位置周辺と他の天井部など
との間には熱風流量や温度に分布を生じ、ひいて
は物品の加熱温度が炉内部位によつて不均一とな
つたり、炉壁部位によつて炉材材質を使いわける
必要が生じたり補修頻度に差を生じたりしてい
た。しかるにかかる加熱炉では広い面積にわたる
内壁の各部位からほぼ均等に排ガスを導出するの
で上述の欠点も解消され、かつ熱交換にも広い面
積が利用できるので、薄い内壁厚さで所要量の熱
回収が図れる。さらに広い面積にわたつて多数個
の排ガス流路と多数個の空気流路が相互独立して
設けられているので、これらのうちの一部の流路
が閉塞その他の損傷を起こしても全体の機能に致
命的な損害を与えない利点も有する。

内壁は空気などの流体によつて強制冷却されて
いることとなるので、内壁の炉内側と天井側との
間にかなりの温度差が生じ、換言すれば高機能の
断面層を形成していることになり、同時にこの内
壁の平均温度も低下するので、従来の高級耐火
材・高級断熱材を厚く張りつめた天井部構造に比
べてきわめて軽量かつ簡易な天井部構造が得られ
ることとなり、ひいては内壁を構成するセリ煉瓦
８、これを支持する耐火物７，７′、さらには側
壁や架構に要求される強度も低下させられる。ま
た内壁の排ガス流路を通過した後の排ガスは温度
がかなり低下しているので、炉天井壁を構成する
炉材には高温の熱風に直接さらされる部位（例え
ば第１図における炉側壁）の炉材に比べてグレー
ドを落とした材質が採用可能となり、さらに炉材
層の厚さも従来なら天井部は側壁部より厚くする
必要があつたのに対し、本考案耐火物を用いるこ
とにより逆に薄くできる。このことはさらに従来
なら天井部は重畳した複雑なセリ構造を要したの
に対し、一層の炉材による簡易な吊天井構造や、
条件によつては単なる鉄板外皮のみの天井構造を
も可能とする。これらのことは築炉資材を節減す
るのみならず、炉の熱容量も低下させて、炉操業
における熱上げ、熱下げをも容易にする。

しかして本考案耐火物の外形面は実質的に平面
であればよく、使用時に隣接して配置される他の
煉瓦などと係合するように小突起・小凹部を設け
たり、側面の一部を溝状として本考案耐火物同士
を隣接したときにこの溝が流路となるようにして
もよい。また、本考案でいう略直方体とは第３図
のように内側面１１を底面１２と直角より多少大
きい角度をなすようにし、あるいは第４図のよう
に内側面１１をゆるく彎曲させたような場合をも
包含する概念であつて、かかる断面を有する外形
状としてセリ受け面１３に積まれるセリ煉瓦の底
面とより滑らかに接続可能とし、もつて熱風の流
動抵抗を軽減せしめてもよい。第２図、第３図、
第４図のごとく外形状が略直五角柱状であること
は、この耐火物に鋭角部分が存在せず、したがつ
て取扱い時の破損などが起こりにくく、かつ、上
面にも煉瓦を積んでその重量によりこの耐火物を
保持固定できるなどの利点を有して好ましい。し
かし第５図ないし第７図に示すようにこの耐火物
の外形状は三角柱状、四角柱状であつてもさしつ
かえない。

この耐火物における流路の形状、大きさ、数、
流路間隔などは流路に通ずる流体の流量、この耐
火物に要求される耐熱性、強度などの諸因子を勘
案して適宜設計可能であり、一般的には一流路の
断面積は３〜60cm²、流路数は２〜20個が好まし
い。また各流路の分布については斜面に単格子状
もしくは重ね格子状に開口していてもよく、また
は底面に平行な層状もしくは第２図のように側面
に平行な層状に開口していてもよい。

本考案の耐火物には必要とされる耐熱性、断熱
性、強度などに応じてコージライト質、ムライト
質、ジルコニア質、窒化ケイ素質、炭化ケイ素
質、アルミナ質など各種の材質が採用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の耐火物を用いたトンネ
ル炉の縦断面図である。第２図は本考案実施例の
耐火物の斜視図である。第３図ないし第７図はい
ずれも本考案の異なる実施例の耐火物の側面図で
ある。 １：炉側壁、２：炉天井壁、３：架構、６，
６′：ヘツダー、７，７′：耐火物、８：セリ煉
瓦、９：内壁、１０：流路、１１：内側面、１
２：底面、１３：セリ受け面、１４：ヘツダー
面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 略直方体を一稜に平行かつ該一稜を含まぬ一
   斜面で切截した外形状の耐火物において、該一
   稜を含む一面と該斜面との間に連通する複数個
   の流路を設けてあることを特徴とする耐火物。 (2) 外形状が略直五角柱状である実用新案登録請
   求の範囲１記載の耐火物。