JP2013249995A

JP2013249995A - メタルケースライニング

Info

Publication number: JP2013249995A
Application number: JP2012124188A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fukumaru; 茂福丸
Original assignee: Ariake Ceramic Constructions Co Ltd
Current assignee: Ariake Ceramic Constructions Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】アルミニウム溶湯のような高温の金属溶湯が収容される炉の内壁に取り付けられるライニングの構造強度や、耐久性などを向上させ、また、このようなライニングを準備する際の作業性の向上や、製造コストの低減を図ることができるライニングを提供する。
【解決手段】金属溶湯用の炉の内壁に配置されるライニングであって、中空で断面矩形状の金属製枠体の内部に不定形耐火物を水練りして流し込んで乾燥、固化させた耐火物が形成されている耐火物内包金属製枠体が、隣接する前記金属製枠体の両端開口が向かう方向を揃えて複数個並列配置され、隣接する前記金属製枠体の両端の一方における上部側の端部同士が固定されているメタルケースライニング。
【選択図】図２

Description

この発明は、アルミニウム溶湯のような高温の金属溶湯が収容される炉の内壁に取り付けられるライニングに関し、特に、アルミニウム溶解炉やアルミニウム溶湯保持炉などの内壁上部や、開口部などの金属溶湯に接触しない領域の内壁に使用されることに適したメタルケースライニングに関する。

金属溶湯用の炉、例えば、アルミニウム溶解炉やアルミニウム溶湯保持炉のように高温の金属溶湯を収容する炉の内壁を、耐熱煉瓦のような耐熱物、例えば、耐高温アルミニウム性を有する耐熱煉瓦を積み重ねて形成することなどが従来から行われている（特許文献１、２）。

この場合、炉の内壁は高温にさらされるため、個々の煉瓦の膨張、収縮などが発生し、煉瓦が炉の内側に向かってせり出したり、崩落してしまう危険があった。

また、金属溶湯用の炉の内壁を、前述したような耐熱煉瓦を積み重ねて形成する場合、煉瓦積に熟練の技術を要するので、熟練工の作業に伴う製造コストの問題や、作業性の向上を図ることが難しいという課題があった。

さらに、前記耐熱煉瓦は高温の金属溶湯によって浸食されるので、所定の使用期間が経過したら取り換える作業が必要になり、上述のような作業性やコスト面での改善が望まれていた。

本願出願人は、廃棄物の焼却炉や金属溶解炉等の炉の内壁、あるいは煙道などの内壁への、排ガス中に含まれる飛散灰や低融点のガス状物質である溶融飛灰の付着、堆積を効果的に防止できるメタルケースライニングについて提案をしている（特許文献３）。

特開平１０−２３７５６１号公報特開２００９−２５６１７６号公報特開２０１１−３８７２１号公報

この発明は、アルミニウム溶湯のような高温の金属溶湯が収容される炉の内壁に取り付けられるライニングの構造強度や、耐久性などを向上させ、また、このようなライニングを準備する際の作業性の向上や、製造コストの低減を図ることができるライニングを提供することを目的にしている。

上記課題を解決するため、以下の発明を提案する。

請求項１の発明は、
金属溶湯用の炉の内壁に配置されるライニングであって、
中空で断面矩形状の金属製枠体の内部に不定形耐火物を水練りして流し込んで乾燥、固化させた耐火物が形成されている耐火物内包金属製枠体が、隣接する前記金属製枠体の両端開口が向かう方向を揃えて複数個並列配置され、隣接する前記金属製枠体の両端の一方における上部側の端部同士が固定されている
ことを特徴とするメタルケースライニング
である。

請求項２記載の発明は、
金属溶湯用の炉の内壁の前記金属溶湯と接触する領域のライニングが、対高温金属溶湯耐性を有する耐熱煉瓦によって形成されていて、前記炉の前記耐熱煉瓦によって形成されている領域より上部の領域のライニングが請求項１記載のメタルケースライニングによって形成されている
ことを特徴とする金属溶湯用の炉
である。

この発明によれば、アルミニウム溶湯のような高温の金属溶湯が収容される炉の内壁に取り付けられるライニングの構造強度や、耐久性などを向上させ、また、このようなライニングを準備する際の作業性の向上や、製造コストの低減を図ることができるライニングを提供することができる。

本発明のメタルケースライニングを構成する中空で断面矩形状の金属製枠体の一例を表わす斜視図。（ａ）本発明のメタルケースライニングが炉の内壁に配置されてライニングが形成された状態の一例を説明する一部を省略した断面図、（ｂ）図２（ａ）の一部を省略した平面図。（ａ）本発明のメタルケースライニングが炉の内壁に配置されてライニングが形成された状態の一例を説明する一部を省略した正面図、（ｂ）炉の内壁に形成されているライニングの下側を構成する耐火煉瓦を交換する場合の一例を説明する一部を省略した正面図。本発明のメタルケースライニングを炉の内壁に配置する他の例を表す図であって、（ａ）一部を省略した平面図、（ｂ）図４（ａ）図示のメタルケースライニングの上にシート状セラミックを敷いた状態を表す平面図、（ｃ）図４（ｂ）の状態の正面図、（ｄ）図４（ｂ）図示のシート状セラミックの上に上位段のメタルケースライニングを積み重ねた状態を表す正面図。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための一実施形態を説明する。

本発明のメタルケースライニング１は、金属溶湯用の炉、例えば、アルミニウム溶解炉やアルミニウム溶湯保持炉のように高温の金属溶湯を収容する炉の内壁、特に、そのような炉の内壁上部や、炉の開口部に配置されるものである。

メタルケースライニング１は、図１に例示されている中空で断面矩形状の金属製の枠体２と、図２図示のように当該枠体２の内部に充填されて形成されている耐火物７とからなる。

耐火物７はセラミックス粉末などの不定形耐火物を水練りして枠体２内に流し込んで乾燥、固化させて形成したものであって、枠体２の内部全体に配備されている。

中空で断面矩形状の金属製の枠体２は、例えば、薄い鉄製（例えば、ステンレススチール製）（厚さ：０．５〜４．０ｍｍ）で、長さ（Ｌ）：２２０〜２４０ｍｍ、高さ（Ｈ）：１２０〜１４０ｍｍ、幅（Ｗ）：１２０〜１４０ｍｍ程度の大きさにすることができる。

本発明のメタルケースライニング１において、耐火物７は、セラミックス粉末を水練りした材料を枠体２内に流し込んで乾燥（例えば、加熱通風乾燥などにより乾燥）させ、当該セラミックスを固化させたものである。

前記のセラミックス粉末としては、水練りして所定の型枠内に流し込んで乾燥、固化されるものであれば、この技術分野で公知の不定形耐火物を単独で、あるいは複数種調合して用いることができる。例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｉＣなどや、これらに、ムライト、マイクロシリカ、アルミナセメントなどが混合されている不定形耐火物を使用することができる。前記の乾燥は、例えば、３５０℃〜４００℃で３０〜４０時間乾燥を行うものとすることができる。

前述したように、不定形耐火物（セラミックス粉末）を水練りし、枠体２内に流し込んで乾燥、固化させた耐火物７は、従来使用されていた耐火煉瓦・耐熱煉瓦に比較して優れた弾塑性破壊靱性、耐熱衝撃性を発揮し、また、溶融金属の付着、堆積を抑制できるものとなる。

この発明では、中空で金属製の枠体２が型材（型枠）の役割を果たし、前述したように、不定形耐火物（セラミックス粉末）を水練りし、これを中空で断面矩形状の枠体２内に流し込み、成形することにより、耐火物７を内包している金属製の枠体２を準備することができる。

こうして、金属製で中空で断面矩形形状の枠体２の内部に耐火物７が充填されている本発明のメタルケースライニング１を準備する。

図２（ａ）は、前述したようにして準備した、耐火物７を内包している金属製の枠体２からなる本発明のメタルケースライニング１が、炉の内壁に配置されてライニングが形成された状態の一例を説明する一部を省略した断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部を省略した平面図である。

図示の実施形態では、炉壁１０は、外側からプレヒーター鉄板、等の鉄板１１、複数の断熱材層１０ａ、１０ｂ、１０ｃで形成されている。

炉壁１０の内壁に形成されるライニングの中で、炉に収容されている金属溶湯（例えば、アルミニウム溶湯）と接触する領域のライニングは、高温金属溶湯に対する耐性を備えている、従来公知の、耐熱煉瓦１２（例えば、耐高温アルミニウム性を備えている耐熱煉瓦）によって形成されている。

そして、炉の内壁上部又は開口部に該当する、耐熱煉瓦１２によってライニングが形成されている領域より上部の領域のライニングが、耐火物７を内包している金属製の枠体２からなる本発明のメタルケースライニング１によって形成されている。

本発明のメタルケースライニング１を構成している金属製の枠体２が高温の金属溶湯に直接浸漬されるのは望ましくない。

メタルケースライニング１は、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、図４（ａ）図示のように、隣接する枠体２の両端開口８、９が向かう方向を揃えて複数個並列配置され、隣接する枠体２の両端の一方における上部側の端部同士が溶接によって固定されている。

すなわち、炉壁１０の内壁面に当接する側の枠体２の端部の上部側の端部６ａ同士が溶接によって固定され、図示の実施形態では、溶接部１３が形成されている。

このように、隣接する枠体２の両端開口８、９が向かう方向を揃えて複数個並列配置された隣接する枠体２の両端の一方における上部側の端部６ａ同士を溶接によって固定する作業を繰り返しながら、複数個のメタルケースライニング１を図２（ｂ）図示のように、横方向に隣接させて配置する。

こうして、図２（ａ）、図３（ａ）のように積層されている耐熱煉瓦１２の上で、炉壁１０の内壁面の左右方向（図２（ｂ）における左右方向、図３（ａ）における左右方向）に、複数個のメタルケースライニング１、１を配置、固定したならば、次に、その上位の段で、炉壁１０の内壁面の左右方向（図２（ｂ）における左右方向、図３（ａ）における左右方向）に、複数個のメタルケースライニング１、１を配置、固定して、図２（ａ）、図３（ａ）図示のようにライニングを形成する。

従来のアルミニウム溶解炉、アルミニウム溶湯保持炉などの内壁を耐熱煉瓦１２で形成する場合、目地剤を介して一個一個積み上げていくので、煉瓦積に熟練した技術を要し、作業性を向上させるには限度があり、また、熟練工による作業になるため、製造コストの低減が簡単ではなかった。

本発明では、不定形耐火材を水練りし、中空で断面矩形状の枠体２内に流し込み、成形することにより準備した、耐火物７を内包している金属製の枠体２からなるメタルケースライニング１を、隣接する枠体２の両端開口８、９が向かう方向を揃えて、積層されている耐熱煉瓦１２の上に複数積み重ね、隣接する枠体２の両端の一方における上部側の端部同士、すなわち、炉壁１０の内壁面に当接する側の枠体２の端部の上部側の端部６ａ同士を溶接によって固定するだけで、炉壁１０の内側のライニングを形成することができる。

そこで、従来の耐熱煉瓦１２を積み重ねてライニングを形成するような煉瓦積の技術・熟練が不要となり、アルミニウム溶解炉や、アルミニウム溶湯保持炉などの内壁のライニングを形成する施工性や作業性の向上を図り、製造コストの低減も図ることができる。

また、アルミニウム溶解炉や、アルミニウム溶湯保持炉の内壁を、従来のように耐熱煉瓦１２を積み重ねて形成しておく場合、上述したように、炉の内壁が高温にさらされるため、個々の煉瓦の膨張、収縮などがあって、煉瓦が炉の内側に向かってせり出したり、崩落してしまう危険があった。

本発明のメタルケースライニング１によって上述したように形成したライニングは、隣接する枠体２の両端の一方における上部側の端部同士、すなわち、炉壁１０の内壁面に当接する側の枠体２の端部の上部側の端部６ａ同士が溶接によって固定されている為、当該炉の構造強度や耐久性が向上すると共に、炉の内壁が高温にさらされても、メタルケースライニング１が炉の内側に向かってせり出すことがなく、崩落することを効果的に防止することができる。

なお、図４（ａ）〜（ｄ）図示のように、複数のメタルケースライニング１を隣接させて配置し、溶接固定した（図４（ａ））後、それぞれの上側の壁６を覆うように薄いシート状のセラミック１８など敷き（図４（ｂ）、（ｃ））、当該シート状のセラミック１８の上に、上位段を構成する、複数のメタルケースライニング１を隣接させて配置、溶接・固定して、ライニングを形成してもよい（図４（ｄ））。シート状のセラミック１８を使用するのは、複数のメタルケースライニング１を上下、左右に隣接させて配置することによって発生しうる凹凸による配置誤差を解消するためである。

従来のアルミニウム溶解炉や、アルミニウム溶湯保持炉の内壁を耐熱煉瓦１２で形成した場合、炉の内壁を構成している耐火煉瓦１２を取り換えることが必要になる。例えば、炉の内壁を構成している耐火煉瓦１２の中で、アルミニウム溶湯と接触する領域に配置されている耐火煉瓦１２は、高温のアルミニウム溶湯によって浸食されることがあるので、所定の使用期間が経過したら、取り換える必要がある。その際、上部側に配置されている耐熱煉瓦１２、例えば、アルミニウム溶湯と接触していない領域である炉の内壁上部や開口部に該当する位置に配備されている耐熱煉瓦１２が取り換え作業中に崩落しないようにするために種々の対策や、危険防止策を講じる必要があった。

本発明によれば、上下方向の各段のライニングは、隣接する枠体２の両端の一方における上部側の端部同士、すなわち、炉壁１０の内壁面に当接する側の枠体２の端部の上部側の端部６ａ同士を溶接によって固定し、このようにされた複数個のメタルケースライニング１、１によって、炉壁１０の内壁面の左右方向（図２（ｂ）における左右方向、図３（ａ）における左右方向）を覆うライニングが形成されている。

そこで、メタルケースライニング１、１によってライニングが形成されているよりも下側の領域のライニングを形成している耐熱煉瓦１２を取り換えのために抜き取り、等行う場合、上部側のメタルケースライニング１、１からなるライニングが崩落することを防止すための対策や危険防止策を講じる必要がなくなる。

すなわち、図３（ｂ）に示されるように、耐熱煉瓦１２を取り換える箇所に空隙１７が形成されると、炉壁１０の内壁面の左右方向（図２（ｂ）における左右方向、図３（ａ）における左右方向）を覆う、複数のメタルケースライニング１、１の集合体は、その重心Ｇに働く重力によって矢印１５の方向へ全体として曲がろうとする。

これにより、隣接するメタルケースライニング１の両側壁を形成する枠体２の左右の壁３、５のうち、炉壁１０に直交する左右方向の炉壁１４、１４に接触するメタルケースライニング１の左右の壁３、５のそれぞれが、重心Ｇに働く重力に応じて、斜め方向に傾斜しながら、炉壁１４、１４に圧接することになる。これによって、図３（ｂ）において、空隙１７の上に配備されている複数のメタルケースライニング１、１からなるライニングが落下するおそれはなくなる。そこで、アルミニウム溶湯と接触する領域に配置されている耐火煉瓦１２を取り換える作業を行う場合に、アルミニウム溶湯と接触していない領域である炉の内壁上部や開口部に該当する位置に配備されている本発明のメタルケースライニング１、１が崩落しないようにするために特別な対策や、危険防止策を講じる必要がなくなる。これによって作業効率の向上を図り、耐火煉瓦１２の取り換えに要するコストの低減を図ることができる。

以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。

１メタルケースライニング
２中空の断面矩形状の枠体
３枠体の左側の壁
４枠体の下側の壁
５枠体の右側の壁
６枠体の上側の壁
６ａメタルケースライニングの両端の一方における上部側の端部
７耐火物
８、９枠体の開口
１０炉壁
１０ａ第一断熱層
１０ｂ第二断熱層
１０ｃ第三断熱層
１１鉄板
１２耐熱煉瓦
１３溶接部
１４炉壁
１７空隙
１８シート状のセラミック

Claims

金属溶湯用の炉の内壁に配置されるライニングであって、
中空で断面矩形状の金属製枠体の内部に不定形耐火物を水練りして流し込んで乾燥、固化させた耐火物が形成されている耐火物内包金属製枠体が、隣接する前記金属製枠体の両端開口が向かう方向を揃えて複数個並列配置され、隣接する前記金属製枠体の両端の一方における上部側の端部同士が固定されている
ことを特徴とするメタルケースライニング。
金属溶湯用の炉の内壁の前記金属溶湯と接触する領域のライニングが、対高温金属溶湯耐性を有する耐熱煉瓦によって形成されていて、前記炉の前記耐熱煉瓦によって形成されている領域より上部の領域のライニングが請求項１記載のメタルケースライニングによって形成されている
ことを特徴とする金属溶湯用の炉。