[发明专利]不定形耐火物构造体

说明书

技术领域

本发明涉及一种不定形耐火物构造体。

本申请基于2013年1月29日在日本申请的特愿2013－014504号并主张其优先权，将其内容援用于本申请中。

背景技术

在炼铁厂等中，对于在高温下使用的各种工业炉、设备，根据使用环境和所需要的功能，施工有耐火砖、不定形耐火物、陶瓷纤维等各种耐火物。近年来，在这些耐火物中，由于施工、形状的自由度、品质的高性能化，不定形耐火物(可铸耐火材料、塑料等)的使用率增大。

在不定形耐火物的内部，通常埋设有被称为锚固件(anchor)或者钉柱(stud)的被加工成L形、V形、Y形等的金属制支撑材。该金属制支撑材的端部固定于不定形耐火物的支撑体即铁皮、管。该金属制支撑材发挥下述作用：防止不定形耐火物从铁皮、管等支撑体上剥离或者脱落，或者抑制在不定形耐火物上产生的裂纹的伸展。

具体地说，如图16所示那样，以往的不定形耐火物构造体具备：支撑体1；通过焊接等相对于该支撑体1固定的金属制的钉柱、锚固件等金属制支撑材2；以及不定形耐火物3。

对支撑体1进行覆盖的不定形耐火物3具有单层构造或者多层构造。除了不定形耐火物3以外，还有时同时采用陶瓷纤维、绝热板、绝热片等定形耐火物。支撑体1是将金属制、陶瓷制的部件组合而得到的构造物，为炉壳、管、梁、柱等。例如，作为炼钢工序所使用的支撑体1，能够列举加热炉的炉壳、滑道的水冷管、二次精炼的浸渍管、或者气体吹入用的喷枪等。

在金属制支撑材2通过焊接等以一定间隔固定于支撑体1之后，向设置在支撑体1周围的任意形状的模框流入膏状的不定形耐火物的原料。然后，经由养护以及干燥等精加工工序，得到图16所示那样的不定形耐火物构造体。

在上述那样的一般的不定形耐火物构造体中，在暴露于高温的不定形耐火物的运转面附近存在金属制支撑材。金属制支撑材的热膨胀系数大于不定形耐火物。因此，由于金属制支撑材与不定形耐火物之间的热膨胀差的原因，不定形耐火物上会产生裂纹。此外，经由热传导率较高的金属制支撑材，热向炉壳铁皮、水冷管等散出，产生较大的热损失。此外，在金属制支撑材在氧化气氛下长期使用的情况下，金属制支撑材的强度由于因氧化而降低。作为其结果，不定形耐火物的保持力降低，特别是还存在不定形耐火物从金属制支撑材的前端剥离这种问题。

在工业炉的不定形耐火物的施工中，根据炉的大小、构造的不同而存在不同，要使用数千至数万甚至数十万个金属制支撑材。在高温下运转后的不定形耐火物中，较多地存在从设置有金属制支撑材的位置起产生的裂纹。由于这些裂纹伸展、并分别相连，因而不定形耐火物剥离以及脱落的可能性变高。因此，裂纹的产生量是决定不定形耐火物构造体的寿命的重要因素之一。

以往，作为上述问题的对策，一般采用的方法为：为了确保金属制支撑材的膨胀量，在金属制支撑材的表面上形成了树脂皮膜、或者卷绕了聚氯乙烯带之后，将金属制支撑材埋设于不定形耐火物中。根据该方法，由于升温而使上述树脂皮膜或聚氯乙烯带烧尽，由此在埋设于不定形体耐火物的金属制支撑材的周围形成空间(即膨胀量)。

然而，对于这样的在金属制支撑材的表面上形成树脂皮膜、或卷绕聚氯乙烯带的对策，不但花费时间劳力以及成本，而且难以充分抑制裂纹的产生。

因此，以往提出了代替金属制支撑材而将由无机质纤维形成的耐热纤维绳用作支撑材的技术(参照下述专利文献1～3)。在专利文献1以及2中公开了一种通过由陶瓷纤维形成的耐热陶瓷绳对不定形耐火物进行支撑的技术。此外，在专利文献3中公开了一种将由玻璃棉、岩棉、矿渣棉、石棉、陶瓷纤维、氧化铝纤维或碳纤维等无机质纤维形成的绳(支撑绳索)用作支撑材的技术。

无机质纤维与不定形耐火物同样由无机质材料形成，热膨胀系数较低并且弹性模量也较低。因此，在将耐热纤维绳作为支撑材而埋设在不定形耐火物的内部的情况下，不定形耐火物与耐热纤维绳之间的热膨胀差较小，因此在不定形耐火物上难以产生裂纹。

一般金属制支撑材所使用的SUS钢、耐热铸钢的热传导率为15～50W/mK左右，例如氧化铝纤维的热传导率为0.1～0.2W/mK左右。因此，热难以经由耐热纤维绳向炉壳铁皮、水冷管等传递，能够降低热损失。

此外，例如陶瓷纤维主要由Al₂O₃、SiO₂这种氧化物构成。因此，即使将由陶瓷纤维形成的耐热纤维绳在高温氧化气氛下长期使用，也与金属制支撑材不同，不会产生由氧化导致的劣化。

现有技术文献

专利文献