JP2018021624A - Heat insulation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱炉などの熱設備において、特に抜熱損失の顕著な部位、例えば、水冷スキッドパイプ、炉殻内壁等の金属製の被覆対象物を被覆して断熱するための断熱構造体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat insulating structure for covering and insulating a heat installation such as a heating furnace by covering a metal coating object such as a water-cooled skid pipe, a furnace shell inner wall, etc., particularly where heat removal loss is remarkable. .
かかる断熱構造体として、特許文献1に、加熱炉のウォーキングビームを構成する水冷スキッドパイプ(スキッド)を複数のプレキャストブロック(分割ブロック)により被覆するものが開示されている。そしてこの特許文献1の断熱構造体では、熱膨張による応力によりプレキャストブロックに亀裂や割れが生じないように、長手方向に隣り合うプレキャストブロック間に膨張代を設け、この膨張代にセラミックファイバー等の膨張吸収材を設置している。
As such a heat insulating structure,
しかし、本発明者らの試験によると、膨張吸収材としてセラミックファイバーを設置した場合、そのセラミックファイバーが最初の使用時の加熱により収縮する結果、隣り合うプレキャストブロック間に隙間が生じて断熱効果が低下する問題があることがわかった。 However, according to the test by the present inventors, when ceramic fiber is installed as an expansion absorber, the ceramic fiber shrinks due to heating during the first use, resulting in a gap between adjacent precast blocks, resulting in a heat insulation effect. It turns out that there is a problem to decline.
本発明が解決しようとする課題は、複数のプレキャストブロックにより金属製の被覆対象物を被覆する断熱構造体において、隣り合うプレキャストブロック間に設けた膨張代に使用時に隙間が生じることを抑制することにある。 The problem to be solved by the present invention is to suppress the occurrence of a gap during use in the expansion allowance provided between adjacent precast blocks in a heat insulating structure that covers a metal coating object with a plurality of precast blocks. It is in.
上記課題を解決するため、本発明者らが隣り合うプレキャストブロック間の膨張代に設置する膨張吸収材の材質とプレキャストブロックの材質との関係に着目し検討を重ねた結果、プレキャストブロックの材質をCaO・6Al2O3を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材が配合された不定形耐火物材料(CA6軽量キャスタブル)としたうえで、膨張吸収材の材質をAl2O3成分を70質量%以上含有する繊維(アルミナ繊維)とすることで、最初の使用時の加熱により両者が反応して膨張し、これにより隣り合うプレキャストブロック間に設けた膨張代に使用時に隙間が生じることを抑制できることが判明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have repeatedly studied by paying attention to the relationship between the material of the expansion absorbent material installed in the expansion allowance between adjacent precast blocks and the material of the precast block. An amorphous refractory material (CA6 lightweight castable) containing a porous heat-insulating aggregate composed of CaO · 6Al 2 O 3 as a mineral composition was used, and the material of the expansion absorbent material was 70 parts of Al 2 O 3. By making the fiber (alumina fiber) contained in mass% or more, both of them react and expand due to heating at the time of first use, and this creates a gap during use in the expansion allowance provided between adjacent precast blocks. It was found that it can be suppressed.
すなわち、本発明の一観点によれば、「CaO・6Al2O3を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材が配合されたプレキャストブロックを、金属製の被覆対象物を被覆するように複数設置している断熱構造体において、隣り合うプレキャストブロック間に、Al2O3成分を70質量%以上含有する繊維を設置していることを特徴とする断熱構造体」が提供される。 That is, according to one aspect of the present invention, “a plurality of precast blocks in which a porous heat insulating aggregate having a mineral composition of CaO.6Al 2 O 3 is mixed so as to cover a metal object to be coated. In the installed heat insulation structure, there is provided a “heat insulation structure characterized in that a fiber containing 70% by mass or more of Al 2 O 3 component is installed between adjacent precast blocks”.
本発明の断熱構造体においては、最初の使用時の加熱によりCA6軽量キャスタブル中のCaO成分と、繊維中のアルミナ成分とが反応してCA2(CaO・2Al2O3)又はCA6(CaO・6Al2O3)を生成することによって膨張する。しかも、前記の反応により生成したCA2及びCA6は、CA6軽量キャスタブルと同じような膨張収縮の挙動を示す。これらにより、隣り合うプレキャストブロック間に設けた膨張代に使用時に隙間が生じることを抑制することができる。また、膨張代自体は確保されるので、熱膨張による応力によりプレキャストブロックに亀裂や割れが生じることも抑制することができる。 In the heat insulating structure of the present invention, the CaO component in the CA6 lightweight castable reacts with the alumina component in the fiber by heating at the time of first use, thereby causing CA2 (CaO.2Al 2 O 3 ) or CA6 (CaO.6Al). It expands by producing 2 O 3 ). And CA2 and CA6 produced | generated by the said reaction show the behavior of expansion-contraction similar to CA6 lightweight castable. By these, it can suppress that a clearance gap produces at the time of use in the expansion allowance provided between adjacent precast blocks. Moreover, since the expansion allowance itself is ensured, it can also suppress that a crack and a crack arise in a precast block by the stress by thermal expansion.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図1に本発明の一実施形態として本発明の断熱構造体を適用した水冷スキッドパイプを示す。また、図2及び図3にはそれぞれ図1のI−I断面及びII−II断面を示し、 図4及び図5にはそれぞれ図1の断熱構造体に使用したプレキャストブロックA及びBを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a water-cooled skid pipe to which a heat insulating structure of the present invention is applied as an embodiment of the present invention. 2 and 3 show the II cross section and II-II cross section of FIG. 1, respectively, and FIGS. 4 and 5 show the precast blocks A and B used in the heat insulating structure of FIG. 1, respectively. Yes.
水冷スキッドパイプ10は、鉛直方向に伸びる2本のスキッドポスト11と水平方向に伸びる1本のスキッドビーム12とからなり、スキッドポスト11はプレキャストブロックAで耐火被覆され、スキッドビーム12はプレキャストブロックBで耐火被覆されている。そして、隣り合うプレキャストブロックAとAの間、プレキャストブロックBとBの間にはAl2O3成分を70質量%以上含有する繊維(アルミナ繊維)Cが配置されている。
The water-cooled
本実施形態においてプレキャストブロックA,Bは、いずれも金属板1とプレキャストブロック本体2を一体化したもので、金属板1とプレキャストブロック本体2の一体化には金属スタッド3を使用している(図4及び図5参照)。
In this embodiment, each of the precast blocks A and B is obtained by integrating the
プレキャストブロックA,Bにおいて金属板1は金属製の被覆対象物の外周を被覆可能な形状を有する。具体的には、図4のプレキャストブロックAの金属板1は被覆対象物である円筒状のスキッドポスト11(図2参照)を被覆可能な半円状の形状を有し、図5のプレキャストブロックBの金属板1は被覆対象物である楕円筒状のスキッドビーム12(図3参照)を被覆可能な部分楕円状の形状を有する。また、プレキャストブロックA,Bにおいてプレキャストブロック本体2は、CaO・6Al2O3を鉱物組成とした多孔質な断熱性骨材と、結合剤としてアルミナセメントが配合された不定形耐火物材料(CA6軽量キャスタブル)からなる。このCA6軽量キャスタブルは軽量でかつ熱伝導率が低く、耐スケール溶損性に優れるという特徴を有しており、プレキャストブロックA,Bの断熱効果を向上することができる。
In the precast blocks A and B, the
これらプレキャストブロックA,Bを使用して、図1に示すように水冷スキッドパイプ10を耐火被覆する。具体的には、水冷スキッドパイプ10のスキッドポスト11は図2に示すように周方向に2個のプレキャストブロックAを使用して耐火被覆する。このとき、金属板1をスキッドポスト11に溶接するが、この溶接は金属板1の端部1aにより設けられた隙間(溶接するために設けられた隙間)を利用することで容易かつ確実に実施することができる。溶接後、金属板1の端部1aにより設けられた隙間にはパッチング材4が充填される。一方、水冷スキッドパイプ10のスキッドビーム12は図3に示すように周方向に2個のプレキャストブロックBを使用して耐火被覆する。このとき、金属板1をスキッドビーム12に溶接するが、この溶接も金属板1の端部1aにより設けられた隙間を利用することで容易かつ確実に実施することができ、溶接後、金属板1の端部1aにより設けられた隙間にはパッチング材4が充填される。なお、スキッドビーム12の上部となるプレキャストブロックB,B間の間隙部分にはパッチング材4が充填され、鋼材を支持するための金属製のスキッドボタン13が適宜間隔で設置されている。また、スキッドポスト11とスキッドビーム12の接合部分もパッチング材4で構成されている。
Using these precast blocks A and B, the water-cooled
以上の構成において長手方向に隣り合うプレキャストブロックAとAの間、プレキャストブロックBとBの間には、前述のとおりAl2O3成分を70質量%以上含有する繊維(アルミナ繊維)C(図1中のC参照)が設置されている。この繊維Cが設置されている部分は、いわゆる膨張代であり、最初の使用時の加熱によりCA6軽量キャスタブル中のCaO成分と、繊維中のアルミナ成分とが反応してCA2(CaO・2Al2O3)又はCA6(CaO・6Al2O3)を生成することによって膨張する。しかも、前記の反応により生成したCA2及びCA6は、CA6軽量キャスタブルと同じような膨張収縮の挙動を示す。これらにより、隣り合うプレキャストブロック間に設けた膨張代に使用時に隙間が生じることを抑制することができる。また、膨張代自体は確保されるので、熱膨張による応力によりプレキャストブロックに亀裂や割れが生じることも抑制することができる。繊維Cの厚みは2mm以上6mm以下程度が好ましい。
なお、周方向に隣り合うプレキャストブロックAとAの間、プレキャストブロックBとBの間にも繊維Cを設置してもよい。
In the above configuration, fibers (alumina fibers) C containing 70 mass% or more of Al 2 O 3 component between the precast blocks A and A adjacent in the longitudinal direction and between the precast blocks B and B as described above (FIG. 1) is installed. The portion where the fiber C is installed is a so-called expansion allowance, and the CAO component in the CA6 lightweight castable reacts with the alumina component in the fiber by heating at the time of first use, and the CA2 (CaO.2Al 2 O 3 ) or expansion by producing CA6 (CaO.6Al 2 O 3 ). And CA2 and CA6 produced | generated by the said reaction show the behavior of expansion / contraction similar to CA6 lightweight castable. By these, it can suppress that a clearance gap produces at the time of use in the expansion allowance provided between adjacent precast blocks. Moreover, since the expansion allowance itself is ensured, it can also suppress that a crack and a crack arise in a precast block by the stress by thermal expansion. The thickness of the fiber C is preferably about 2 mm to 6 mm.
In addition, you may install the fiber C between the precast blocks A and A adjacent in the circumferential direction, and between the precast blocks B and B.
また、本実施形態において繊維Cは、隣り合うプレキャストブロック間の全ての膨張代に設置したが、プレキャストブロックの実際の熱膨張挙動等を考慮して、一部の膨張代にのみ繊維Cを設置し、他の膨張代には通常の目地材を設置することもできる。 Further, in this embodiment, the fibers C are installed in all expansion allowances between adjacent precast blocks. However, considering the actual thermal expansion behavior of the precast blocks, the fibers C are installed only in some expansion allowances. However, a normal joint material can be installed for other expansion allowances.
また、本実施形態においてプレキャストブロックは、金属板1とプレキャストブロック本体2を一体化したものとしたが、単純にプレキャストブロック本体のみからなるものとすることもできる。ただし、本実施形態のように金属板1とプレキャストブロック本体2を一体化したものを使用する場合、金属製の被覆対象物(スキッドポスト11,スキッドビーム12)の長手方向に対して直交する断面、すなわち図2,3において、プレキャストブロック本体2の厚みと金属板1の長さの比(プレキャストブロック本体の厚み/金属板の長さ)は0.2以上0.4以下であることが好ましい。この比の数値が大きい(プレキャストブロック本体2の厚みが大きすぎる)と、使用時にプレキャストブロック本体2に亀裂が生じやすくなり耐スポール性が低下する。これは、プレキャストブロック本体2の厚みが大きくなるに従い、プレキャストブロック本体2の内周側と外周側との温度勾配が大きくなるためであると推定される。また、プレキャストブロック2本体の厚みが大きくなるに従い、プレキャストブロック全体の重量が増加するため施工性が低下する。この点からも、前記の比は0.4以下とする必要がある。一方、前記の比が小さい(プレキャストブロック本体2の厚みが小さすぎる)と、強度不足により特に製造時にプレキャストブロック本体2に亀裂が生じやすくなる。なお、「プレキャストブロック本体の厚み」とは、金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、金属板に直交する方向の厚みをいい、「金属板の長さ」とは、金属製の被覆対象物の長手方向に対して直交する断面において、金属製の被覆対象物の周方向に沿った金属板の長さをいう。
Moreover, in this embodiment, although the precast block integrated the
図4と同じ半円筒状の2個のプレキャストブロックの上下間に厚み3mmの繊維を挟み込んだ断熱構造体の試験体(表1の実施例1,2及び比較例1,2)について、1400℃に加熱後400℃に冷却する加熱冷却のサイクルを3回繰り返す試験を実施し、試験後にプレキャストブロックと繊維の隙間を測定した。表1では、隙間が1mm未満の場合を○、隙間が1mm以上の場合を×で表記した。 About 1400 degreeC about the test body (Examples 1 and 2 of Table 1, and Comparative Examples 1 and 2) of the heat insulation structure which inserted the fiber of thickness 3mm between the upper and lower sides of the two semi-cylindrical precast blocks same as FIG. The test was repeated 3 times, and the heating / cooling cycle of cooling to 400 ° C. was conducted after heating, and the gap between the precast block and the fiber was measured after the test. In Table 1, a case where the gap is less than 1 mm is indicated by ◯, and a case where the gap is 1 mm or more is indicated by ×.
表1に示すように、CA6軽量キャスタブル(表1では単に「CA6」と表記した。)からなるプレキャストブロック間にAl2O3成分を70質量%以上含有する繊維を設置した実施例1,2では、隙間が1mm未満と良好であった。 As shown in Table 1, Examples 1 and 2 in which fibers containing 70 mass% or more of Al 2 O 3 component were installed between precast blocks made of CA6 lightweight castable (simply represented as “CA6” in Table 1). Then, the gap was as good as less than 1 mm.
これに対して、CA6軽量キャスタブルからなるプレキャストブロック間に設置した繊維のAl2O3成分含有量が35質量%以上と低い比較例1では、隙間が1mm以上となった。また、プレキャストブロックの材質としてCA6軽量キャスタブルではなくアルミナ−シリカキャスタブルを使用した比較例2でも隙間が1mm以上となった。これらより、プレキャストブロックの材質とプレキャストブロック間の膨張代に設置する膨張吸収材としての繊維の材質との組合せが重要であることがわかる。 In contrast, in Comparative Example 1 in which the Al 2 O 3 component content of the fiber installed between the precast blocks made of CA6 lightweight castable was as low as 35% by mass or more, the gap was 1 mm or more. Moreover, the gap became 1 mm or more also in the comparative example 2 using not the CA6 lightweight castable but the alumina-silica castable as the material of the precast block. From these, it can be seen that the combination of the material of the precast block and the material of the fiber as the expansion absorbing material installed at the expansion allowance between the precast blocks is important.
A,B プレキャストブロック
C 繊維(アルミナ繊維)
1 金属板
1a 金属板の端部
2 プレキャストブロック
3 金属スタッド
4 5 パッチング材
10 水冷スキッドパイプ
11 スキッドポスト
12 スキッドビーム
13 スキッドボタン
A, B Precast block C fiber (alumina fiber)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
隣り合うプレキャストブロック間に、Al2O3成分を70質量%以上含有する繊維を設置していることを特徴とする断熱構造体。 In a heat insulating structure in which a plurality of precast blocks in which a porous heat insulating aggregate having a mineral composition of CaO.6Al 2 O 3 is blended are coated so as to cover a metal covering object,
Between adjacent precast blocks, insulating structure, characterized in that installed fiber containing Al 2 O 3 component to 70 wt%.
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