JPH0525819B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉱物繊維すなわちセラミツク繊維を
製造するために、本質的に非金属の無機物質、特
に無機酸化物を連続的に制御して溶融する方法に
関するものである。

鉱物繊維は主として断熱分野およびプラスター
セメントを主成分とする製品を強化する分野に使
用されている。鉱物繊維の品質および使用時の挙
動はその物理的および化学的性質のばらつきの無
い程度に依存し、これらの性質は鉱物繊維が線引
きされる液浴の均一性に依存する。

液浴が組成または熱の点で極めて僅かに不均一
であつても、生成する繊維の品質ならびに溶融炉
出口に設けられた線引き装置における歩留に悪影
響を及ぼすことが知られている。

鉱物繊維製造用原料を溶融するための現在知ら
れている装置は主としてキユポラ型炉（95％）お
よびアーク炉またはサブマージドアーク炉（５
％）である。実験段階のものとして誘導炉があ
る。

既知の炉および炉内に形成される液浴に共通す
る顕著な特長は、液浴の容積が炉の全装入物質の
容積に比べて極めて小さいことである。実際に、
この比はキユポラ炉の場合には１：10〜１：50で
ある。液浴容積が小さいのは極めて不利なこと
で、それは装入物質の性質における極めて僅かな
変動であつても全液浴容積が小さいほど液浴の均
一性に及ぼす影響が大きいからである。

溶融無機酸化物の連続抜取り（tapping）は面
倒な操作であつて、この際の温度または化学組成
の変化ならびに液体物質の均一性に影響を及ぼす
因子は所望の繊維を製造するための線引き装置の
適正な作動を妨害する傾向がある。例えば、抜き
取られた液状物質の早すぎる凝固によつて起る障
害に起因する線引き装置の故障は生産設備の全体
に影響を及ぼす。

また、既知の連続流溶融法を使用する場合に
は、炉内圧力の変動が比較的限られた容積の溶融
物質に作用するため、また温度変動によつて抜取
口オリフイスの直径が変動するため、抜取口を離
れる液体の流れが不規則になることが確認されて
いる。抜取口の上流におけるこのような変動は、
この位置における溶融物質の不均一な状態のため
に、制御困難である。

本発明の目的は、鉱物繊維を製造するために非
金属無機物質を連続的に溶融する既知方法におけ
る上述の欠点を解消することにある。

この目的は、鉱物繊維を製造するために非金属
無機物質を連続的に制御して溶融するに当り、電
気的に加熱され黒鉛の耐火ライニングを設けた密
閉炉において、該密閉炉に予め溶融した前記無機
物質を、前記炉内の液浴量が常に少なくとも８ト
ンの溶融物質になるように、炉の排出量の関数と
して装入し、中性または還元性のガスにより前記
液浴の上方の炉空間に正圧を生じさせ、前記炉空
間の正圧を調整して前記溶融物質の排出量を制御
することにより、前記炉から前記溶融物質を、１
時間当りの排出量が全液浴量のほぼ半分になる分
量で取り出すことを特徴とする非金属無機物質の
連続制御溶融方法によつて達成される。

ここに「密閉炉に非金属無機物質を炉の排出量
の関数として装入する」とは、密閉炉内の浴液量
が常に少くとも８トンになるように、密閉炉から
の排出量と実質的に同じ量又は流量で密閉炉に非
金属無機物質を装入することを意味する。

本発明の基本的思想はキユポラ炉における溶融
原理とは著しく異なる。キユポラ炉では比較的少
量を溶融し、これを直接抜き取つて繊維に変える
のに使用する。キユポラ炉では特殊な環境の特殊
な要求を考慮に入れることができる。キユポラ炉
のようなたて型では炉内に常に比較的多量の未溶
融物質が存在し、このため溶融生成物が不均一に
なるので、このような炉は鉱物繊維の紡糸に必要
な非金属無機物質を溶融するのには適していな
い。この問題を克服するために、本発明方法にお
いては電気的に加熱された密閉炉、すなわち密閉
型電気炉を使用する。また、本発明方法において
は、キユポラ炉で遭遇する困難な事態に落込むこ
となく炉を再び満たして、排出された溶融物質を
所定時間内に補給することを可能にする加熱およ
び均一化のための貯蔵槽として作用する所定の最
少量の溶融物質の溜りが炉内に維持される。本発
明においては、この最少溶融物質量は、下流の紡
糸能力にらつて大きく左右されるのは勿論である
が、炉内の通常の全装入量（すなわち全液浴量）
の半分末満ではなく、この全液浴量は少なくとも
８トンである。下流の紡糸能力は、１個の炉の溶
融能力を最も良く利用するために、少なくとも４
トン／時間とする必要がある。溶融物質が供給さ
れる下流の紡糸能力に応じて、例えば、８トンの
溶融物質を収容しかつ４トン／時間の補給を受け
ることができる炉、またはこの倍数を収容しかつ
倍数の補給を受けることがてきる炉の好都合な設
計、容積および他の特性を選定することは、炉の
建設者にとつて全く問題のないことである。本発
明においては、１時間にほぼ同一重量の原料を処
理して同一重量の均一な溶融物質を取り出すこと
ができるようにするため、炉内に常に少なくとも
８トンの溶融物質を存在させる必要があることを
見い出した。本発明方法においては、原料の溶融
中に起る分子内および分子間の種々の作用を持続
させかつ液浴の化学的および熱的の均一性を保証
するのに十分な滞留時間を達成することができ
る。

高炉スラグ70〜65重量％とシリカ30〜35重量％
との混合物の場合には、滞留時間を約２時間にす
る必要があり、この滞留時間は本発明方法（例え
ば、有効液浴量８トンの場合には排出流量を４ト
ン／時間にすること）により達成される。滞留時
間を十分に長くすることによつて液浴の均一性が
達成されるほか、不測の温度変化に関しても液浴
の大きい慣性（inertia）によつて大きい熱的均
一性が達成される。この慣性は、原料の連続添加
に起因する熱損失（その程度は液浴からの排出量
に依存する）を相殺するのに必要な熱量の調整
を、炉内を占める圧力を調整することによつて正
確に行うことを可能にする。本発明方法では、完
全密閉炉を使用しているので、圧力は例えば煙突
内に設けた蝶形弁によつて極めて正確に調整する
ことができる。

本発明方法においては、中性または還元性のガ
スを液浴レベルの上方に注入するか、または炉底
あるいは浸漬されている中空電極を経て液浴中に
このようなガスまたはガス混合物を直接導入する
ことによつて、液浴レベルの上方に正圧を生じさ
せ、かつこれを維持することができる。一定の正
圧を液浴の上方に維持するのに必要なことのすべ
ては、所要圧力および測定圧力に応じて蝶形弁を
調節することである。また、炉内の液浴からの煙
を閉じ込め、蝶形弁を調節して所要程度の圧力を
維持することによつて、一定の正圧を生じさせる
ことができる。

本発明方法の範囲内において達成できる圧力の
変動範囲は0.51Kg／cm²（0.5バール）程度であり、
この圧力の変動範囲は操作時に抜取口からの排出
量を炉内の液浴高さ及び抜取口の直径の変動の関
数として調整して一定流量を達成するのに十分で
ある。このことは線引き装置から品質変動のない
繊維を製造する際に最適収率を達成するために重
要である。

炉への供給に関し、固体原料または例えば高炉
スラグのような既に溶融している原料は連続装入
または回分装入することができる。明らかに、液
状原料を供給する場合には、溶融装置におけるエ
ネルギー消費を著しく減少することができ、また
100％固体の原料を装入する場合に装置始動時に
出合う問題を回避することができる。

液状原料の連続供給または回分供給は、絶縁ラ
イニングならびに加熱手段を設けた固定または可
動の密閉容器から容易に行うことができる。

既に溶融している原料は、内壁が黒鉛である密
閉導管によつて容器から炉に移送することができ
る。容器が炉に関して適当に配置されている場合
には重力によつて移送することができ、また中性
または還元性のガスによつて容器に圧力を加える
ことによつて移送することができる。

本発明方法を実施する特に有利な例において
は、中性または還元性のバブリングガスを、炉底
あるいは電極を経て吹き込むことにより、液浴を
均一にすることができる。

本発明方法は中性または還元性の制御された雰
囲気中で実施されるので、炉内に炭素すなわち黒
鉛のライニングを用いることができる。この場合
には次の二つの主要な利点がある。第１に黒鉛耐
火物は溶融した無機酸化物によつて濡れることが
なく、第２に外部冷却を行うことにより2000℃を
越える温度における操作が可能になり、これによ
つて費用を節減することができる。

黒鉛耐火物の適切な挙動にとつて第１の条件
は、勿論のことであるが、熱分解の際に酸素を放
出し易い分子または酸素が存在しないことであ
る。実際に、高炉スラグを原料として利用しよう
とする場合には、可成りの量になることのある残
留酸化鉄がスラグ中に存在する可能性を考慮する
必要がある。

本発明方法によれば、粉末状還元性添加剤、例
えば炭素、石油コークス、黒鉛またはタールをバ
ブリングガスと共に液浴中に注入するかあるいは
装入物質中に混入することによつて黒鉛の耐火ラ
イニングを酸化から保護することができる。本発
明方法においては、炭素質物質、特にタールまた
はタールと黒鉛との混合物を注入することによつ
て、一方では炉壁の一種のセメンテイングを達成
することができ、また他方では望ましい還元性ガ
スを連続的に生成させることができるので、価格
の全く高い中性ガス（窒素、アルゴン）の消費を
減少することができ、極端な場合には中性ガスを
不必要にすることさえ可能である。

また、本発明方法においては、高温の作用下に
分解して中性または還元性のガスを放出すること
ができる所定量の添加剤を、例えばバブリングガ
スと共に、液浴中に注入することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉱物繊維を製造するために非金属無機物質を
   連続的に制御して溶融するに当り、 電気的に加熱され黒鉛の耐火ライニングを設け
   た密閉炉において、該密閉炉に予め溶融した前記
   無機物質を、前記炉内の液浴量が常に少なくとも
   ８トンの溶融物質になるように、炉の排出量の関
   数として装入し、 中性または還元性のガスにより前記液浴の上方
   の炉空間に正圧を生じさせ、 前記炉空間の正圧を調整して前記溶融物質の排
   出量を制御することにより、 前記炉から前記溶融物質を、１時間当りの排出
   量が全液浴量のほぼ半分になる分量で取り出す ことを特徴とする非金属無機物質の連続制御熔融
   方法。 ２ 中性または還元性のガスを液浴中に注入して
   液浴の上方に一定な正圧を維持する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 密閉炉から煙の一部を排出して液浴の上方に
   一定な正圧を維持する特許請求の範囲第１項また
   は第２項のいずれか一つの項に記載の方法。 ４ 中性または還元性のバブリングガスを、炉底
   あるいは電極を経て吹き込むことにより、液浴を
   均一にする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれか一つの項に記載の方法。 ５ 炭素または石油コークスのような粉末状還元
   性添加剤を前記バブリングガスと共に液浴中に注
   入することにより炉内に還元性雰囲気を生成する
   特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６ 黒鉛、タールまたはこれらの混合物のような
   粉末状添加剤をバブリングガスと共に液浴中に注
   入することにより、溶融プロセス中に密閉炉の耐
   火物ライニングのセメンテイングを行う特許請求
   の範囲第２項ないし第５項のいずれか一つの項に
   記載の方法。 ７ 熱分解の際に中性または還元性のガスを放出
   する添加剤を前記バブリングガスと共に液浴中に
   注入する特許請求の範囲第４項ないし第６項のい
   ずれか一つの項に記載の方法。