JP6582900B2 - Furnace wall structure and method of repairing furnace wall - Google Patents
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Description
本発明は、例えば鋼片などの加熱や熱処理をするための加熱炉等に用いられる炉壁構造及び加熱炉の炉壁の補修方法に関するものである。 The present invention relates to a furnace wall structure used in, for example, a heating furnace for heating or heat-treating steel slabs and a method for repairing the furnace wall of the heating furnace.
上記のような加熱炉の炉壁には、セラミックファイバーを積層したセラミックファイバーブロックが広く使用されている。セラミックファイバーブロックは、例えば加熱炉の天井の鉄皮の下側や、加熱炉の側壁の鉄皮の内側に金具等によって固定されている。 Ceramic fiber blocks in which ceramic fibers are laminated are widely used on the furnace wall of the heating furnace as described above. The ceramic fiber block is fixed by, for example, a metal fitting or the like below the iron skin on the ceiling of the heating furnace or inside the iron skin on the side wall of the heating furnace.
このようなセラミックファイバーブロックとして、特許文献１に示されるように、セラミックファイバーを圧縮状態で積層したものが広く使用されている。積層は、積層面が炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向となるように行われており、天井に取付けた場合には積層面は上下方向となる。一つのセラミックファイバーブロックのサイズは、幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ（高さ）２５０ｍｍ程度である。 As such a ceramic fiber block, as shown in Patent Document 1, a ceramic fiber laminated in a compressed state is widely used. Lamination is performed such that the lamination surface extends in the depth direction from the surface on the furnace chamber side, and when attached to the ceiling, the lamination surface is in the vertical direction. The size of one ceramic fiber block is about 300 mm wide × 300 mm long × thickness (height) 250 mm.
ところが永年使用していると、加熱炉の天井に取付けられたセラミックファイバーブロックの内部に亀裂が生じ、下側の部分が炉内に脱落することがあった。その理由は、加熱炉内で発生した金属蒸気がセラミックファイバー内で析出し、変質層を生じるためと考えられる。このような変質層はセラミックファイバーブロックの炉内側表面から１００〜２００ｍｍ程度の部分に生じることが多く、変質層よりも下側の表面層が落下することとなる。 However, when used for many years, cracks occurred in the ceramic fiber block attached to the ceiling of the heating furnace, and the lower part sometimes dropped into the furnace. The reason is considered to be that metal vapor generated in the heating furnace is precipitated in the ceramic fiber to generate a deteriorated layer. Such a deteriorated layer often occurs in a portion of about 100 to 200 mm from the furnace inner surface of the ceramic fiber block, and the surface layer below the deteriorated layer falls.
なお特許文献２には、セラミックファイバーブロックに生じた亀裂（目開き）を、同材質のセラミックファイバーで埋めたうえ、セラミックブランケットを被せる補修方法が記載されている。しかしこの方法は亀裂が炉室内表面に開口している場合には適用できるが、上記したように内部に生じた変質層が原因の脱落に対しては適用することができない。 Patent Document 2 describes a repair method in which a crack (opening) generated in a ceramic fiber block is filled with a ceramic fiber of the same material and covered with a ceramic blanket. However, this method can be applied when cracks are open on the surface of the furnace chamber, but cannot be applied to dropout caused by the altered layer formed inside as described above.
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、セラミックファイバーブロックの内部に変質層が生じた場合にも表面層の脱落を防止することができる、加熱炉の炉壁構造及び加熱炉の炉壁の補修方法を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to prevent the surface layer from falling off even when a deteriorated layer is generated inside the ceramic fiber block. Is to provide a method for repairing the furnace wall.
上記の課題を解決するためになされた請求項１に記載の加熱炉の炉壁構造は、セラミックファイバーが積層されたセラミックファイバーブロックを、加熱炉の内面に取付けてなる加熱炉の炉壁構造であって、セラミックファイバーは積層面が炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向となるように積層されたものであり、外周に螺旋羽根が形成されたボルトが、セラミックファイバーブロック内部の前記積層面に埋設されていることを特徴とするものである。 The furnace wall structure of a heating furnace according to claim 1, which has been made to solve the above problems, is a furnace wall structure of a heating furnace in which a ceramic fiber block in which ceramic fibers are laminated is attached to an inner surface of the heating furnace. The ceramic fiber is laminated so that the laminated surface extends in the depth direction from the surface on the furnace chamber side, and the bolt with the spiral blade formed on the outer periphery is the laminated surface inside the ceramic fiber block. It is characterized by being embedded in
なお請求項２のように、前記ボルトはセラミックボルトであることが好ましい。また請求項３のように、前記螺旋羽根の直径が、圧縮前のセラミックファイバーの元厚の０.５〜１.５倍であることが好ましい。また請求項４のように、前記ボルトの長さが、セラミックファイバーブロックの奥行方向の厚みの２０〜１００％であることが好ましい。さらに請求項５のように、前記ボルトが、セラミックファイバーブロックの中心を挟む対称位置に、複数本埋設されていることが好ましい。 As in claim 2, the bolt is preferably a ceramic bolt. As in claim 3, it is preferable that the diameter of the spiral blade is 0.5 to 1.5 times the original thickness of the ceramic fiber before compression. Moreover, it is preferable that the length of the said bolt is 20 to 100% of the thickness of the depth direction of a ceramic fiber block like Claim 4. Further, as in claim 5, it is preferable that a plurality of the bolts are embedded at symmetrical positions sandwiching the center of the ceramic fiber block.
また上記の課題を解決するためになされた請求項６に記載の加熱炉の炉壁の補修方法は、積層面が炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向となるように積層されたセラミックファイバーからなるセラミックファイバーブロックを、加熱炉の内面に取付けてなる加熱炉の炉壁の補修方法であって、外周に螺旋羽根が形成されたボルトを、セラミックファイバーブロック内部の前記積層面に埋設することを特徴とするものである。 The method for repairing a furnace wall of a heating furnace according to claim 6, which is made in order to solve the above-described problem, is a ceramic fiber laminated so that a lamination surface extends in a depth direction from a surface on the furnace chamber side. A method for repairing a furnace wall of a heating furnace in which a ceramic fiber block made of It is characterized by.
なお請求項７のように、上記のボルトを打ち込む前に、セラミックファイバーブロックに、ボルト先端径の０.７〜１.０倍の径のガイド穴を開けることが好ましい。 In addition, it is preferable to make a guide hole having a diameter 0.7 to 1.0 times as large as the bolt tip diameter in the ceramic fiber block before driving the bolt.
また請求項８のように、前記ボルトはセラミックボルトであることが好ましい。また請求項９のように、前記螺旋羽根の直径が、圧縮前のセラミックファイバーの元厚の０.５〜１.５倍であることが好ましい。また請求項１０のように、前記ボルトの長さが、セラミックファイバーブロックの奥行方向の厚みの２０〜１００％であることが好ましい。 As in claim 8, the bolt is preferably a ceramic bolt. Further, as in claim 9, it is preferable that the diameter of the spiral blade is 0.5 to 1.5 times the original thickness of the ceramic fiber before compression. Moreover, it is preferable that the length of the said bolt is 20 to 100% of the thickness of the depth direction of a ceramic fiber block like Claim 10.
本発明の加熱炉の炉壁構造は、外周に螺旋羽根が形成されたボルトをセラミックファイバーブロック内部の積層面に埋設したものであるから、このボルトの周囲のセラミックファイバーは螺旋羽根によって捕捉され、変質層が存在しても脱落が防止される。しかもこのボルトは積層面に埋設されているので、螺旋羽根によって積層面の両側のセラミックファイバーを確実に保持することができる。このため、セラミックファイバーブロックの内部に変質層が生じた場合にも表面層の脱落を防止することができる。 The furnace wall structure of the heating furnace of the present invention is such that a bolt having spiral blades formed on the outer periphery is embedded in the laminated surface inside the ceramic fiber block, so that the ceramic fibers around this bolt are captured by the spiral blades, Even if a deteriorated layer is present, falling off is prevented. And since this volt | bolt is embed | buried under the lamination surface, the ceramic fiber of the both sides of a lamination surface can be reliably hold | maintained with a spiral blade. For this reason, even when a deteriorated layer is generated inside the ceramic fiber block, it is possible to prevent the surface layer from falling off.
これに対し、ボルトを積層面の間のセラミックファイバー層に打ち込んだ場合には、ボルトがセラミックファイバー層を損傷するうえ、螺旋羽根の保持効果が不十分となるので好ましくない。 On the other hand, when the bolt is driven into the ceramic fiber layer between the laminated surfaces, the bolt damages the ceramic fiber layer and the holding effect of the spiral blade becomes insufficient.
また本発明の加熱炉の炉壁の補修方法によれば、外周に螺旋羽根が形成されたボルトを損傷したセラミックファイバーブロック内に埋設することにより、上記と同様に表面層の脱落を防止することができる。 Further, according to the method for repairing a furnace wall of a heating furnace according to the present invention, a bolt having spiral blades formed on the outer periphery is embedded in a damaged ceramic fiber block, thereby preventing the surface layer from falling off in the same manner as described above. Can do.
以下に本発明の実施形態を示す。
セラミックファイバーブロック１は、図１、図２に示すように、連続した帯状のセラミックファイバー２を折り畳み、圧縮状態で積層したものである。材質は特に限定されるものではないが、加熱炉の天井部には、アルミナ−シリカ質のセラミックファイバーが使用されている。実施形態では厚さ２５ｍｍのセラミックファイバー２を１６枚積層されるように折り畳み、全体厚さが３００ｍｍとなるように圧縮して、３００×３００×高さ２５０ｍｍのブロックとしている。図１では、積層面３は上下方向となっている。
Embodiments of the present invention will be described below.
As shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic fiber block 1 is obtained by folding a continuous belt-shaped ceramic fiber 2 and laminating them in a compressed state. Although the material is not particularly limited, alumina-silica ceramic fibers are used for the ceiling of the heating furnace. In the embodiment, 16 ceramic fibers 2 having a thickness of 25 mm are folded so as to be stacked, and compressed so that the total thickness becomes 300 mm, thereby forming a block of 300 × 300 × 250 mm in height. In FIG. 1, the laminated surface 3 is in the vertical direction.
図１のセラミックファイバーブロック１は、図３に示すように加熱炉の天井の内面に取付けられている。図３において４は鉄皮、５は耐火キャスタブル層である。図３に示すとおり、天井に取付ける場合には、セラミックファイバーブロック１の積層面３は炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向、すなわち上下方向となる。しかし側壁に取付ける場合には、セラミックファイバーブロック１の積層面３は炉室内側の表面６から奥行方向に延びる方向、すなわち水平方向となる。以下の説明は、セラミックファイバーブロック１を天井に取付けた場合について行なう。 The ceramic fiber block 1 of FIG. 1 is attached to the inner surface of the ceiling of the heating furnace as shown in FIG. In FIG. 3, 4 is an iron skin, and 5 is a refractory castable layer. As shown in FIG. 3, when mounting on the ceiling, the laminated surface 3 of the ceramic fiber block 1 extends in the depth direction from the surface on the furnace chamber side, that is, the vertical direction. However, when it is attached to the side wall, the laminated surface 3 of the ceramic fiber block 1 is a direction extending in the depth direction from the surface 6 on the furnace chamber side, that is, a horizontal direction. The following description will be given for the case where the ceramic fiber block 1 is attached to the ceiling.
前記したように、図３に示す天井構造においては、加熱炉内で発生する金属蒸気がセラミックファイバーブロック１の内部に侵入し、表面６から１００〜２００ｍｍ程度の部分で析出して変質層７を生じ、セラミックファイバー２を損傷する。その結果、セラミックファイバーブロック１の変質層７より下方部分が炉室内に落下することがある。そこで本発明では図４に示すように、ボルト８をセラミックファイバーブロック１の内部に埋設した。 As described above, in the ceiling structure shown in FIG. 3, the metal vapor generated in the heating furnace penetrates into the ceramic fiber block 1 and precipitates from the surface 6 at a portion of about 100 to 200 mm to form the altered layer 7. Occurs and damages the ceramic fiber 2. As a result, the portion below the altered layer 7 of the ceramic fiber block 1 may fall into the furnace chamber. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4, the bolt 8 is embedded in the ceramic fiber block 1.
使用するボルト８はセラミックボルトであり、図５に示すように軸部９の外周に螺旋羽根１０が形成されたものである。軸部９は僅かなテーパ状となっている。ボルト８はねじ込みのための頭部１１を備えているが、市販のセラミックボルトに形成されているワッシャを無くし、セラミックファイバーブロック１の内部に埋設する際に、周囲のセラミックファイバー２を損傷しないようにしている。 The bolt 8 to be used is a ceramic bolt, and a spiral blade 10 is formed on the outer periphery of the shaft portion 9 as shown in FIG. The shaft portion 9 is slightly tapered. The bolt 8 is provided with a head 11 for screwing. However, a washer formed in a commercially available ceramic bolt is eliminated, and the surrounding ceramic fiber 2 is not damaged when embedded in the ceramic fiber block 1. I have to.
この螺旋羽根１０の直径は、圧縮前のセラミックファイバー２の元厚の０.５〜１.５倍となっている。本実施形態ではこの元厚は２５ｍｍであるから、１２.５〜３７.５ｍｍとなる。螺旋羽根１０は左右のセラミックファイバー２を支持する役割を発揮する役割を持つもので、その直径がこの範囲よりも小さいと支持能力が不十分となり、この範囲よりも大きくなると螺旋羽根１０自体の強度が低下する。 The diameter of the spiral blade 10 is 0.5 to 1.5 times the original thickness of the ceramic fiber 2 before compression. In the present embodiment, the original thickness is 25 mm, so that it is 12.5 to 37.5 mm. The spiral blade 10 has a role of supporting the left and right ceramic fibers 2. If the diameter is smaller than this range, the supporting ability becomes insufficient. If the diameter is larger than this range, the strength of the spiral blade 10 itself is increased. Decreases.
このボルト８の長さは、セラミックファイバーブロック１の奥行方向の厚み（本実施形態では２５０ｍｍ）の２０〜１００％とするのが好ましい。この範囲よりも短いとセラミックファイバー２を支持する能力が不足することがあり、この範囲よりも長いと、支持能力に問題はないものの、セラミックファイバーブロック１から突出してしまうためである。 The length of the bolt 8 is preferably 20 to 100% of the thickness of the ceramic fiber block 1 in the depth direction (250 mm in this embodiment). If the length is shorter than this range, the ability to support the ceramic fiber 2 may be insufficient. If the length is longer than this range, there is no problem in the support capability, but the ceramic fiber block 1 protrudes.
本発明では、ボルト８はセラミックファイバー２の内部ではなく、セラミックファイバーブロック１の内部の積層面３に埋設する。このようにボルト８をセラミックファイバー２、２の間に配置すれば、螺旋羽根１０の片側分の長さだけがセラミックファイバー２に食い込むのでセラミックファイバー２の断裂長さは小さくなり、強度低下は小さい。しかし、ボルト８をセラミックファイバー２の内部、例えば中心に打ち込むと螺旋羽根１０の両側が同一のセラミックファイバー２に食い込むため、断裂長さが２倍以上となり、強度が大きく低下する。 In the present invention, the bolt 8 is embedded in the laminated surface 3 inside the ceramic fiber block 1, not inside the ceramic fiber 2. If the bolt 8 is arranged between the ceramic fibers 2 and 2 in this way, only the length of one side of the spiral blade 10 bites into the ceramic fiber 2, so that the tearing length of the ceramic fiber 2 is reduced and the strength reduction is small. . However, when the bolt 8 is driven into the inside of the ceramic fiber 2, for example, at the center, both sides of the spiral blade 10 bite into the same ceramic fiber 2, so that the tearing length becomes twice or more and the strength is greatly reduced.
なおボルト８は、前記変質層７を跨ぐ上下両側に位置させる必要がある。セラミックファイバーブロック１の表面側が落下した炉壁を補修する場合には変質層７の位置は明確であるから、ボルト８の上半分が変質層７の上側、下半分が変質層７の下側となるようにボルトを埋設すればよいが、炉壁を新設する場合には予測される変質層７の発生位置を跨ぐように、ボルト８を埋設するものとする。これにより、セラミックファイバーブロック１の変質層７より下方部分が炉室内に落下することを防止することができる。 The bolts 8 need to be positioned on both the upper and lower sides over the altered layer 7. When repairing the furnace wall where the surface side of the ceramic fiber block 1 has fallen, the position of the altered layer 7 is clear, so the upper half of the bolt 8 is above the altered layer 7 and the lower half is below the altered layer 7. The bolt 8 may be embedded so as to be, but when the furnace wall is newly installed, the bolt 8 is embedded so as to straddle the predicted generation position of the altered layer 7. Thereby, it can prevent that a lower part from the quality change layer 7 of the ceramic fiber block 1 falls in a furnace chamber.
ボルト８を打ち込む前に、セラミックファイバーブロック１に、ボルト先端径の０.７倍以上、ボルト後端径以下の径のガイド穴１２を開けることが好ましい。このようなガイド穴１２を形成することにより、図４に示すようにボルト８をセラミックファイバーブロック１の任意の位置に埋設することが可能となる。ボルト８のねじ込みは、電動工具を用いずに人手によって行うことが好ましい。ガイド穴１２の径が小さすぎるとボルト８をねじ込むときに周囲のセラミックファイバー２が損傷され易く、大きすぎると周囲のセラミックファイバー２を支持する能力が低下する。なおガイド穴１２の開口部には、同質のセラミックファイバーを充填しておくことが好ましい。 Before driving the bolt 8, it is preferable to open a guide hole 12 in the ceramic fiber block 1 having a diameter not less than 0.7 times the bolt tip diameter and not more than the bolt rear end diameter. By forming the guide hole 12 as described above, the bolt 8 can be embedded in an arbitrary position of the ceramic fiber block 1 as shown in FIG. The bolt 8 is preferably screwed in manually without using an electric tool. If the diameter of the guide hole 12 is too small, the surrounding ceramic fiber 2 is liable to be damaged when the bolt 8 is screwed, and if it is too large, the ability to support the surrounding ceramic fiber 2 is lowered. The opening of the guide hole 12 is preferably filled with a homogeneous ceramic fiber.
セラミックファイバーブロック１の変質層７より下方部分をバランスよく支持するためには、ボルト８をセラミックファイバーブロック１の中心を挟む対称位置に、複数本埋設することが好ましい。本実施形態ではセラミックファイバーブロック１を平面視した対角線上の２位置に配置した。 In order to support the lower part of the altered layer 7 of the ceramic fiber block 1 in a balanced manner, it is preferable to embed a plurality of bolts 8 at symmetrical positions sandwiching the center of the ceramic fiber block 1. In the present embodiment, the ceramic fiber block 1 is disposed at two positions on the diagonal line in plan view.
以上に説明した加熱炉の炉壁構造を採用すれば、セラミックファイバーブロック１の内部に変質層７が生じた場合にも、内部に埋設されたボルト８が変質層７の下側のセラミックファイバー２を支持することにより、表面層の脱落を防止することができる。加熱炉の新設時からこの炉壁構造を採用することができることは勿論、補修時にこの炉壁構造とすることもできる。
本発明は加熱炉としているが、熱処理炉、焼鈍炉などセラミックファイバーの積層面が炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向となるように積層されたセラミックファイバーブロックでライニングされた構造の工業炉にも適用できることはいうまでもない。
When the furnace wall structure of the heating furnace described above is employed, even when the altered layer 7 is generated inside the ceramic fiber block 1, the bolt 8 embedded inside the ceramic fiber 2 below the altered layer 7. By supporting this, it is possible to prevent the surface layer from falling off. This furnace wall structure can be adopted from the time of newly installing the heating furnace, and of course, this furnace wall structure can also be used at the time of repair.
Although the present invention is a heating furnace, such as a heat treatment furnace or an annealing furnace, an industrial furnace having a structure lined with ceramic fiber blocks laminated such that the laminated surface of ceramic fibers extends in the depth direction from the surface inside the furnace chamber Needless to say, this can also be applied.
２５ｍｍ厚のセラミックファイバーを１６枚積層し、４００ｍｍを３００ｍｍまで圧縮して３００×３００×高さ２５０ｍｍとしたセラミックファイバーブロックを、天井に取付けた炉壁がある。この加熱炉は炉内温度が１２００〜１３５０℃となる鋼片の加熱炉であり、セラミックファイバーの積層面は上下方向である。建設後１５年を経過したセラミックファイバーブロックは、表面（下面）から約１７０ｍｍの位置に変質層７を生じ、水平方向の亀裂が発生した。 There is a furnace wall in which 16 pieces of 25 mm-thick ceramic fibers are stacked and a ceramic fiber block having a size of 300 × 300 × height of 250 mm is compressed by 400 mm to 300 mm and attached to the ceiling. This heating furnace is a steel slab heating furnace having a furnace temperature of 1200 to 1350 ° C., and the laminated surface of the ceramic fibers is in the vertical direction. The ceramic fiber block, which has passed 15 years after construction, had an altered layer 7 at a position of about 170 mm from the surface (lower surface), and a horizontal crack occurred.
そこでセラミックファイバーブロックの対角線上の２位置に直径１０ｍｍのガイド穴を開け、先端直径１０ｍｍ、後端直径１２ｍｍ、ねじ部長さ１５０ｍｍ、羽根直径２０〜３５ｍｍ、ピッチ２６．５ｍｍ、羽根角度６０度の螺旋羽根付六角テーパーボルトを先端が深さ２５０ｍｍに達する図４の状態となるまで捩じ込んだ。このボルトはセラミック製である。ボルトの位置は、セラミックファイバーの積層面とした。ボルトの下部のガイド穴にはバルクのセラミックファイバーを詰め込んだ。 Therefore, a guide hole having a diameter of 10 mm is formed at two positions on the diagonal line of the ceramic fiber block, and a spiral having a tip diameter of 10 mm, a rear end diameter of 12 mm, a thread length of 150 mm, a blade diameter of 20 to 35 mm, a pitch of 26.5 mm, and a blade angle of 60 degrees. The bladed hexagon taper bolt was screwed in until the tip reached the state of FIG. This bolt is made of ceramic. The position of the bolt was the ceramic fiber laminate surface. Bulk ceramic fiber was packed in the guide hole at the bottom of the bolt.
このように補修を行ったのち１０ケ月を経過したが全く異常はなく、過去の経験から、少なくとも数年間の延命効果があるものと想定される。 Ten months have passed since the repairs were made in this way, but there was no abnormality, and it is assumed from the past experience that there is an effect of extending the life for at least several years.
１ セラミックファイバーブロック
２ セラミックファイバー
３ 積層面
４ 鉄皮
５ 耐火キャスタブル層
６ 表面
７ 変質層
８ ボルト
９ 軸部
１０ 螺旋羽根
１１ 頭部
１２ ガイド穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic fiber block 2 Ceramic fiber 3 Laminated surface 4 Iron skin 5 Refractory castable layer 6 Surface 7 Alteration layer 8 Bolt 9 Shaft part 10 Spiral blade 11 Head 12 Guide hole
Claims (10)
セラミックファイバーは積層面が炉室内側の表面から奥行方向に延びる方向となるように積層されたものであり、
外周に螺旋羽根が形成されたボルトが、セラミックファイバーブロック内部の前記積層面に埋設されていることを特徴とする加熱炉の炉壁構造。 A furnace wall structure of a heating furnace in which a ceramic fiber block in which ceramic fibers are laminated is attached to the inner surface of the heating furnace,
The ceramic fibers are laminated so that the lamination surface is in the direction extending in the depth direction from the surface on the furnace chamber side,
A furnace wall structure for a heating furnace, wherein a bolt having spiral blades formed on the outer periphery is embedded in the laminated surface inside the ceramic fiber block.
外周に螺旋羽根が形成されたボルトを、セラミックファイバーブロック内部の前記積層面に埋設することを特徴とする加熱炉の炉壁の補修方法。 A method of repairing a furnace wall of a heating furnace in which a ceramic fiber block made of ceramic fibers laminated so that a lamination surface extends in a depth direction from a surface on the furnace chamber side is attached to the inner surface of the heating furnace,
A method of repairing a furnace wall of a heating furnace, wherein a bolt having a spiral blade formed on an outer periphery is embedded in the laminated surface inside a ceramic fiber block.
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