ライニングの乾燥方法
【課題】従来技術にも増して爆裂を防止すること、具体的には、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できるライニングの乾燥方法を提供する。
【解決手段】鉄皮１１の表面に配置され、溶湯と接触する側から鉄皮１１側へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物１３、第２のパーマネント耐火物１４の順に形成されたライニング１５の乾燥方法であり、ウェア耐火物１２を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、第１のパーマネント耐火物１３を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材１６を配置して、ライニング１５をウェア耐火物１２側から加熱し乾燥させる。
【解決手段】鉄皮１１の表面に配置され、溶湯と接触する側から鉄皮１１側へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物１３、第２のパーマネント耐火物１４の順に形成されたライニング１５の乾燥方法であり、ウェア耐火物１２を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、第１のパーマネント耐火物１３を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材１６を配置して、ライニング１５をウェア耐火物１２側から加熱し乾燥させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、溶湯容器や樋に適用するライニングの乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、製鉄用の溶湯容器の炉内側（溶鋼接触面側）には、耐火物がライニングされている。この溶湯容器の使用にあっては、耐火物を予め乾燥する必要があるが、この乾燥時に耐火物が爆裂する問題があった。
このため、従来より、耐火物の爆裂を防止するための乾燥方法の模索が行われていた。
一方、例えば、特許文献１、２には、ライニングされた耐火物と鉄皮との間に断熱材を配置し、鉄皮からの放散熱を低減させる取り組み例が記載されている。
また、特許文献３には、ライニングされた耐火物を構成するウェア耐火物とパーマネント耐火物との間に断熱材を配置し、ウェア耐火物の乾燥時間を短縮する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６６１０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４８５６３号公報
【特許文献３】特開平１０−２０６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２は、ライニングされた耐火物を構成するウェア耐火物とパーマネント耐火物に、不定形耐火物ではなく定形耐火物を使用することを前提としている。
なお、特許文献１では、ウェア耐火物として不定形耐火物も適用可能に記載されているが、実施例の熱伝導率（１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）から推定すると、不定形耐火物を使用しているとは考えにくい。また、特許文献１には、Ｃ含有系のウェア耐火物が記載されているが、Ｃは疎水性であることから、一般的に混練水を多く必要とするため、結果的に気孔率が高くなって、不定形耐火物では熱伝導率１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）を得ることが困難であり、定形耐火物を用いた例であることが判る。
以上から、特許文献１、２では、Ｃ含有系の不焼成の定形耐火物を使用していると考えられるが、不焼成の定形耐火物の乾燥は、保形性を担う樹脂に起因する揮発分の除去が目的であり、水を含んだ不定形耐火物の使用前（溶湯注入前）の乾燥と比べ、爆裂に対する危険は小さい。
【０００５】
また、特許文献３には、不定形耐火物で構成されたウェア耐火物の爆裂を防止する指標として、ウェア耐火物の背面における水分除去温度（ここでは、３５０℃）が記載されている。即ち、この水分除去温度までウェア耐火物の温度を上昇させれば、その後の温度上昇に際して、ウェア耐火物の爆裂の心配がないとしており、一定の爆裂防止効果がある。しかし、ウェア耐火物の厚み方向の温度差、即ち、温度勾配（℃／ｍｍ）が大きくなれば、この温度勾配に起因して、乾燥時にウェア耐火物に爆裂が発生する場合があり、この問題の対策はとられていない。なお、特許文献３では、実際の使用時（実使用時）の亀裂や剥離を課題として記載しており、例えば、１００℃前後の乾燥時の水の蒸発による爆裂を課題にしていない。
この特許文献３の実施例には、厚みが異なるウェア耐火物の発明例と従来例が記載されているが（発明例：２００ｍｍ、従来例：２３０ｍｍ）、水蒸気が発生する背面温度１００℃近傍までは、発明例の方がウェア耐火物の温度勾配が大きくなっているため、温度勾配を小さくすることによる爆裂防止効果が得られない。具体的には、図３において、脱水完了温度（水蒸気圧がたたない）１１０℃付近でのウェア耐火物の稼動面と背面の温度差は、１２０℃程度と考えられ、発明例は厚みが２００ｍｍであるから温度勾配が０．６０℃／ｍｍとなり、従来例は厚みが２３０ｍｍであるから温度勾配が０．５２℃／ｍｍとなる。
これでは、乾燥時間の短縮や実使用時の亀裂や剥離を防止できても、乾燥途中で水の蒸発による爆裂が発生する場合がある。
【０００６】
一般的に、例えば、溶湯容器のウェア耐火物に不定形耐火物を使用する場合、使用前（溶湯注入前）に、この不定形耐火物内の水分を除去するため、乾燥が実施される。この乾燥を行う乾燥工程は、溶湯容器の一連の耐火物施工作業が終了した後に実施される。つまり、乾燥工程は、溶湯を受ける前の最終工程であり、ひとたび不定形耐火物の爆裂トラブルが発生すると、再度、不定形耐火物の施工（手直し施工や解体後の再施工）が必要となり、トラブルが発生しない場合と比較して、耐火物の施工工期が大幅に延長される。
このため、場合によっては、生産機会の損失を招き影響は大きい。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来技術にも増して爆裂を防止すること、具体的には、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できるライニングの乾燥方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係るライニングの乾燥方法は、鉄皮の表面に配置され、溶湯と接触する側から該鉄皮側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、第２のパーマネント耐火物の順に形成されたライニングの乾燥方法において、
前記ウェア耐火物を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、前記第１のパーマネント耐火物を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に前記第１のパーマネント耐火物と前記第２のパーマネント耐火物の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材を配置して、前記ライニングを前記ウェア耐火物側から加熱し乾燥させる。
【０００９】
本発明に係るライニングの乾燥方法において、溶湯容器の炉壁に適用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るライニングの乾燥方法は、ウェア耐火物に流し込み不定形耐火物を使用するに際し、ウェア耐火物と、定形耐火物で構成される第１のパーマネント耐火物の厚みを規定し、更に、第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物との間に、熱通過率を３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下にした断熱材を配置して、ライニングをウェア耐火物側から加熱し乾燥するので、断熱材の性能の劣化がなく、乾燥時におけるウェア耐火物の厚み内（厚み方向）の温度勾配を小さくすることが可能となる。
これにより、乾燥時における水蒸気圧の急上昇を回避でき、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の爆裂を抑制、更には防止できる。
【００１１】
また、ライニングの乾燥方法を溶湯容器の炉壁に適用する場合、断熱材より溶湯容器の炉内側に施工されるウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の自重によって、断熱材が断熱性能の劣化を受けることがなくなるため、本発明の効果がより顕著に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法を適用する溶湯容器の炉壁構造の側断面図である。
【図２】ウェア不定形耐火物内の温度勾配が爆裂トラブル発生の有無に及ぼす影響を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法を適用する溶湯容器について説明した後、ライニングの乾燥方法について説明する。
図１に示すように、溶湯容器１０は、鉄皮１１の炉内側表面（内面）に配置され、溶湯と接触する稼動面側（炉内側）から鉄皮１１側（炉外側）へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物（表面側耐火物）１３、第２のパーマネント耐火物（背面側耐火物）１４の順に形成されたライニング１５を有するものであり、第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に断熱材１６を配置して、ライニング１５をウェア耐火物１２側（炉内側）から加熱し乾燥させたものである。なお、溶湯容器には、例えば、転炉、溶銑鍋、溶鋼鍋、電気炉等がある。
【００１４】
この第１、第２のパーマネント耐火物１３、１４は、定型の焼成煉瓦、即ち定形耐火物である。
なお、定形耐火物の材質は、特に限定されるものではないが、パーマネント耐火物は、ウェア耐火物が溶損し剥離した際に、高温の溶融物と接する可能性があることから、耐火度の高いろう石やアルミナ質などが一般的である。
また、ウェア耐火物１２は、常温で水と共に混練して得られる流し込み不定形耐火物（以下、単に不定形耐火物ともいう）である。
この不定形耐火物の成分系には、例えば、マグネシア−ライム質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−シリカ質、シリカ質、アルミナ−炭化ケイ素質、粘土質等があるが、特に限定されるものではない。また、不定形耐火物の硬化法も、アルミナセメントのように水和反応を用いる水硬性に限らず、例えば、化学硬化性、熱硬化性、気硬性のいずれでもよく、特に限定されるものではない。
【００１５】
前記した従来技術においては、確かに、各種工業窯炉の断熱化や鉄皮温度の低減、更には乾燥時間の短縮が可能となる。しかしながら、従来技術を適用するにあたって、以下に示す改善すべき問題点が新たに判明した。
乾燥時における流し込み不定形耐火物からなるウェア耐火物の爆裂は、ウェア耐火物の施工厚み内を水蒸気が通過する際の蒸気圧の変化によって発生する。特に、水蒸気がウェア耐火物の低温（背面）側から高温（稼動面又は表面）側に通過する際に、その温度勾配に沿って、温度上昇と共に蒸気圧が上昇していき、その蒸気圧がウェア耐火物の強度を上回ることにより、爆裂が発生する。なお、乾燥前（施工時）の流し込み不定形耐火物の水分量は、流し込み不定形耐火物を構成する耐火材に対し、外掛けで、例えば、４質量％以上９質量％以下（更には、下限が６質量％、上限が７質量％）程度である（以下同様）。
従って、乾燥時のウェア耐火物の爆裂を防止するためには、ウェア耐火物の温度勾配を小さくすることが望ましい。
【００１６】
所望するウェア耐火物の温度勾配を得るためには、ウェア耐火物１２と第１のパーマネント耐火物１３の厚みや、断熱材１６の配置位置とその熱通過率（熱透過率ともいう）の選定が重要になる。
そこで、まず、ウェア耐火物１２の厚みを１９０ｍｍ以下にする。
ここで、ウェア耐火物の厚みが１９０ｍｍを超える場合、厚みが厚くなり過ぎて、ウェア耐火物を構成する不定形耐火物では、ウェア耐火物の厚み方向の温度勾配が大きくなり、爆裂防止を可能とする温度勾配（例えば、０．５℃／ｍｍ以下）を超過する。一方、ウェア耐火物の厚みが薄いほど、ウェア耐火物の温度勾配が小さくなり、爆裂防止の効果が増大するため、下限値を設けていないが、溶湯容器の耐火物寿命を鑑みると、１００ｍｍ超が一般的である（有効残厚：４０〜５０ｍｍ）。
従って、ウェア耐火物１２の厚みを１９０ｍｍ以下としたが、１８０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
なお、前記したように、ウェア耐火物を構成する不定形耐火物の成分系は、特に限定されるものではないが、ウェア耐火物に、炭素を含有する不定形耐火物を使用する場合、本発明の効果、即ちウェア耐火物の爆裂を防止する効果が薄れる。この炭素を含有する不定形耐火物は、不定形耐火物そのものの熱伝導率が高いため、不定形耐火物内の温度勾配が小さくなることによる。
また、ウェア耐火物の爆裂を防止する効果は、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の不定形耐火物を使用する際に顕著に得られる。なお、不定形耐火物の熱伝導率の下限値は、世の中に存在する不定形耐火物の熱伝導率を考慮すれば、例えば、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。
【００１８】
また、第１のパーマネント耐火物１３の厚みを、３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下にする。
ここで、パーマネント耐火物の厚みが３０ｍｍ未満の場合、厚みが薄くなり過ぎて、耐火物としての機能を損なう恐れや、また耐火物の製造が困難となる問題がある。一方、パーマネント耐火物の厚みが６５ｍｍを超える場合、厚みが厚くなり過ぎて、断熱材の機能を阻害し、ウェア耐火物の温度勾配が爆裂防止を可能とする温度勾配を超過する。
従って、機能維持が可能な耐火物を製造可能な範囲内で、ウェア耐火物１２背面から断熱材１６表面までの距離を短く、即ち第１のパーマネント耐火物１３の厚みを薄くし、爆裂防止を可能とする温度勾配を担保するため、第１のパーマネント耐火物１３の厚みを３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下にした。しかし、パーマネント耐火物の厚みを、爆裂が発生し易い厚み、例えば、４０ｍｍ以上、更には４５ｍｍ以上とすることで、耐火物の爆裂防止の効果が、より顕著に得られる。
【００１９】
断熱材１６は、上記したように、第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に配置されている。
断熱材は一般的に、水との接触で断熱特性が低下するため、水を含む不定形耐火物と直接接触する位置、即ちウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の間に配置することは避けるべきである。また、断熱材を、鉄皮と第２のパーマネント耐火物との間に配置しても、ウェア耐火物の爆裂防止効果が得られない。
以上のことから、断熱材１６を上記した位置に配置した。
なお、断熱材を構成する材料は、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ等を主成分とする繊維状の材料や、微孔構造を有する無機物質等である。また、断熱材の形状は、厚みが均一なシート状（板状）のものであり、その熱伝導率は常温で０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものが望ましい。このような断熱材には、例えば、Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ Ｄａｍｍｓｔｏｆｆｅ Ｇｍｂｈ社製の「Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ ＷＤＳ（登録商標）」がある。その材質は、ヒュームドシリカを主材とした微孔性成形体であり、熱伝導率は０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００２０】
この断熱材１６の熱通過率は、３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である。なお、熱通過率は、熱伝導率を厚みで除した値（＝熱伝導率／厚み）である。
ここで、断熱材の熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）を超える場合、熱通過率が大きくなり過ぎて、ウェア耐火物の温度勾配が、爆裂防止を可能とする温度勾配を超過する。
一方、断熱材の熱通過率が小さいほど、ウェア耐火物の温度勾配が小さくなり、爆裂防止の効果が増大するため、下限値を設けていないが、一般的には、２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）程度が実現可能な限界と考える。熱伝導率が小さい断熱材を厚く施工していけば、熱通過率は限りなくゼロに近づくが、例えば、溶湯容器の内容積や構造の安定性の観点から、｛熱伝導率０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）｝／｛厚み０．０１ｍ（１０ｍｍ）｝＝２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）程度を下限と想定している。
従って、断熱材１６の熱通過率を３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下としたが、２５Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下、更には２０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下とすることが好ましい。
【００２１】
以上に示したライニング構造の適用箇所は、特に限定されるものではないが、溶湯容器の炉壁（側壁）に適用することが望ましい。これは、断熱材より炉内側に施工する耐火物、即ちウェア耐火物１２と第１のパーマネント耐火物１３の自重により、断熱材が断熱性能の劣化を受けることなく、所望する効果が得られることによる。
一方、ライニング構造を炉底（敷部）に適用する場合、断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重が、断熱材の圧縮強度を上回り、断熱材の気孔構造が破壊され、断熱性能の低下を招き、所望する効果が減少する。しかし、爆裂防止の効果はあるため、ライニング構造を炉底部に使用してもよい。
また、ライニング構造は、溶湯容器の炉壁及び／又は炉底の全体にわたって適用することが好ましいが、特に爆裂防止の効果が得られる部分のみに、部分的に設置してもよい。
【００２２】
続いて、本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、鉄皮１１の炉内側表面に、例えば、直方体の第２のパーマネント耐火物１４を、目地を介して隙間なく多数内張りする。
次に、この内張りした第２のパーマネント耐火物１４の炉内側表面に、シート状の断熱材１６を、隣り合う断熱材１６の間に隙間が生じないように貼り合わせる。この断熱材１６は、熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下となるように、熱伝導率及び厚みのいずれか一方又は双方が調整されたものである。
【００２３】
そして、第１のパーマネント耐火物１３を、第２のパーマネント耐火物１４の表面に貼り合わせた断熱材１６の炉内側表面に、隙間なく多数内張りする。なお、第１のパーマネント耐火物１３は、厚みが３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲内に調整されたものである。
更に、この内張りした第１のパーマネント耐火物１３の炉内側表面に、ウェア耐火物１２を配置する。なお、ウェア耐火物１２は、水で混練した流し込み不定形耐火物（水分量：４質量％以上９質量％以下程度）であり、施工に際しては、厚みを１９０ｍｍ以下に調整する。
このように、鉄皮１１の炉内側表面に、炉内側から炉外側へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物１３、断熱材１６、第２のパーマネント耐火物１４の順に配置した後、このライニング１５を、炉内側（ウェア耐火物１２側）から加熱して乾燥させる。
【００２４】
ここで、乾燥を行うに際し、使用可能な加熱方法としては、例えば、バーナー加熱、温風加熱、熱風加熱、放射加熱（ラジアントチューブ）など、一方向あるいは同心円状に熱源を投入する方法があるが、その方法を特に規定するものではない。なお、加熱を行うに際しては、所定の昇温パターンに対して精度よく追従でき、しかも溶湯容器の上面開放部分を覆うことができる蓋を用いる方法が一般的である。
これらの加熱方法により達成できる昇温速度、具体的には、不定形耐火物であるウェア耐火物の乾燥面を１００℃から２００℃へ加熱する際に、この乾燥面を均一に加熱できる昇温速度は、例えば、ウェア耐火物の乾燥面温度が１時間あたり４０℃以下、即ち４０（℃／時間）以下（更には３５（℃／時間）以下）となる速度である。一方、昇温速度の下限値は、特に限定されるものではないが、より短時間で乾燥を行うことを考慮すれば、５（℃／時間）、更には１０（℃／時間）である。
以上のように、形成したライニング１５を加熱し乾燥することで、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物１２の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、円筒容器の内張りとして、耐火物をライニングした。
このライニングは、円筒容器の鉄皮の炉内側表面に、炉内側から炉外側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、断熱材、第２のパーマネント耐火物の順に配置して行った。ここで、ウェア耐火物にはアルミナ−マグネシア質の流し込み不定形耐火物（水分量：４質量％以上９質量％以下）を、第１のパーマネント耐火物には高アルミナ質の定形耐火物を、第２のパーマネント耐火物にはろう石質の定形耐火物を、それぞれ使用した。
【００２６】
なお、上記したライニングを行うに際しては、ライニングの適用場所、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の各厚み、断熱材の配置位置とその熱通過率を、種々変更した。
そして、ウェア耐火物の稼動面温度が４０（℃／時間）で等速昇温するように、ライニングをバーナーを用いて常温から乾燥し、水を含むウェア耐火物の背面温度が１１０℃に達して脱水が完了（水蒸気が発生しない）したタイミングにおいて、ウェア耐火物内（ウェア耐火物の厚み方向）の温度勾配（℃／ｍｍ）と、爆裂トラブル発生の有無の調査を行った。なお、上記したウェア耐火物の稼動面温度を４０（℃／時間）とする昇温は、前記したバーナー等の加熱において、乾燥面を１００℃から２００℃へ加熱する際に均一に加熱することができる最速クラスの昇温速度である。
表１に、試験条件と、得られたウェア耐火物の温度勾配、及び爆裂トラブル発生の有無の結果を、それぞれ示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１に示す断熱材の施工位置の欄において、「Ａ」とは、断熱材を第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物との間に配置した場合を、「Ｂ」とは、断熱材を鉄皮と第２のパーマネント耐火物との間に配置した場合を、それぞれ意味する。
また、ウェア耐火物の温度勾配は、ウェア耐火物の背面温度が１１０℃に達して脱水が完了（水蒸気が発生しない）したタイミングにおいて、ウェア耐火物の稼動面温度から背面温度を引いた値を、ウェア耐火物の厚みで割った値、即ち以下の式で求めた値である。
｛（ウェア耐火物の稼動面温度）−（ウェア耐火物の背面温度）｝／（ウェア耐火物の厚み）
なお、ウェア耐火物の稼動面温度と背面温度は、ライニングの形成時に、ウェア耐火物の稼動面と第１のパーマネント耐火物の炉内側表面にそれぞれ熱電対を設置して得た。この熱電対は、ほぼ同じ高さ位置に設置している。
そして、爆裂トラブル発生の有無の欄において、「○」印は爆裂トラブルの発生なしを、「×」印は爆裂トラブルの発生ありを、それぞれ意味する。
【００２９】
表１において、実施例１〜５は、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の厚みを、それぞれ適正範囲（ウェア耐火物：１９０ｍｍ以下、第１のパーマネント耐火物：３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下）内に設定し、熱通過率を適正範囲（３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下）内に設定した断熱材を、第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物の間に配置した結果である。
一方、比較例１〜５は、上記した条件の一部が欠落した結果である。即ち、比較例１は、断熱材を使用しなかった結果、比較例２は、断熱材を鉄皮と第２のパーマネント耐火物の間に配置した結果、比較例３は、断熱材の熱通過率を適正範囲外に設定した結果、比較例４は、ウェア耐火物の厚みを適正範囲外に設定した結果、比較例５は、第１のパーマネント耐火物の厚みを適正範囲外に設定した結果、である。
【００３０】
まず、断熱材の施工部位を変更した結果について、実施例１、５を用いて説明する。
実施例１は、ライニングを壁部に施工した結果であるため、ライニング内の断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重によって、断熱材の断熱性能が劣化することを防止できた。一方、実施例５は、ライニングを底部に施工した結果であるため、ライニング内の断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重によって、断熱材の断熱性能が劣化した。
このため、実施例５は、実施例１と比較して、ウェア耐火物内の温度勾配を小さく保つことができなかったと考えられるが、所望するウェア耐火物の温度勾配が得られた（０．５℃／ｍｍ以下）ため、爆裂防止の効果が得られた。しかし、実施例１のように、断熱材を壁部に施工する方が、温度勾配を小さく保つ効果は大きいことを確認できた。
【００３１】
次に、断熱材の施工位置を変更した結果について、実施例１と比較例１、２を用いて説明する。
実施例１と比較例１、２の結果から、熱源に近い、即ちウェア耐火物に近い位置に断熱材を施工することで、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、断熱材を、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の間に配置する場合については、断熱材とウェア耐火物に含まれる水分との接触により、断熱材の断熱性能の低下が容易に想定されるため、実施していない。
【００３２】
続いて、断熱材の熱通過率を変更した結果について、実施例１、２と比較例３を用いて説明する。
実施例１、２と比較例３の結果から、断熱材の熱通過率が小さい（熱伝導率が低い、あるいは断熱材の施工厚さが厚い）ほど、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、断熱材の熱通過率が大きいほど、ウェア耐火物内の温度勾配は大きくなり、爆裂トラブルが発生するリスクが増加することは、容易に想像できる。
【００３３】
次に、ウェア耐火物の厚みを変更した結果について、実施例１、４と比較例４を用いて説明する。
実施例１、４と比較例４の結果から、ウェア耐火物の厚みは、ウェア耐火物内の温度勾配を律速する大きな要因と考えられる。特に、実施例１と比較例４から、ウェア耐火物の厚みが１９０ｍｍと２００ｍｍの１０ｍｍの差でも、不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の爆裂防止に有効な温度勾配の差が得られることが分かった。
また、実施例１、４と比較例４の結果から、ウェア耐火物の厚みが増加するほど、ウェア耐火物内の温度勾配が大きくなり、ウェア耐火物に爆裂トラブルが発生するリスクが増加することが容易に想像できる。
【００３４】
最後に、第１のパーマネント耐火物の厚みを変更した結果について、実施例１、３と比較例５を用いて説明する。
実施例１、３と比較例５の結果から、第１のパーマネント耐火物の厚みが薄いほど、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、第１のパーマネント耐火物の厚みを薄くし過ぎると、パーマネント耐火物としての機能（漏鋼防止）を著しく損なう恐れがあるため、好ましくない。
【００３５】
ここで、以上に示したウェア耐火物（ウェア不定形耐火物）内の温度勾配と爆裂トラブル発生の有無との関係を、図２に示す。
図２に示すように、ウェア耐火物の爆裂トラブルは、ウェア耐火物内の温度勾配０．５（℃／ｍｍ）を境界として、発生の有無が明確にわかれており、爆裂トラブルの発生に、ウェア耐火物内の温度勾配が大きく寄与していることが確認された。
以上の結果から、実施例１〜５に示すように、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の厚み、及び断熱材の配置位置とその熱通過率を適正にすることで、所望するウェア耐火物の温度勾配が得られ、ウェア耐火物の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できる。
従って、本発明のライニングの乾燥方法を用いることで、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の乾燥時における爆裂を防止できることを確認できた。
【００３６】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のライニングの乾燥方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、本発明のライニングの乾燥方法を溶湯容器に適用した場合について説明したが、ライニングを実施する対象であれば、これに限定されるものではなく、例えば、樋でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０：溶湯容器、１１：鉄皮、１２：ウェア耐火物、１３：第１のパーマネント耐火物、１４：第２のパーマネント耐火物、１５：ライニング、１６：断熱材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、溶湯容器や樋に適用するライニングの乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、製鉄用の溶湯容器の炉内側（溶鋼接触面側）には、耐火物がライニングされている。この溶湯容器の使用にあっては、耐火物を予め乾燥する必要があるが、この乾燥時に耐火物が爆裂する問題があった。
このため、従来より、耐火物の爆裂を防止するための乾燥方法の模索が行われていた。
一方、例えば、特許文献１、２には、ライニングされた耐火物と鉄皮との間に断熱材を配置し、鉄皮からの放散熱を低減させる取り組み例が記載されている。
また、特許文献３には、ライニングされた耐火物を構成するウェア耐火物とパーマネント耐火物との間に断熱材を配置し、ウェア耐火物の乾燥時間を短縮する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６６１０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４８５６３号公報
【特許文献３】特開平１０−２０６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２は、ライニングされた耐火物を構成するウェア耐火物とパーマネント耐火物に、不定形耐火物ではなく定形耐火物を使用することを前提としている。
なお、特許文献１では、ウェア耐火物として不定形耐火物も適用可能に記載されているが、実施例の熱伝導率（１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）から推定すると、不定形耐火物を使用しているとは考えにくい。また、特許文献１には、Ｃ含有系のウェア耐火物が記載されているが、Ｃは疎水性であることから、一般的に混練水を多く必要とするため、結果的に気孔率が高くなって、不定形耐火物では熱伝導率１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）を得ることが困難であり、定形耐火物を用いた例であることが判る。
以上から、特許文献１、２では、Ｃ含有系の不焼成の定形耐火物を使用していると考えられるが、不焼成の定形耐火物の乾燥は、保形性を担う樹脂に起因する揮発分の除去が目的であり、水を含んだ不定形耐火物の使用前（溶湯注入前）の乾燥と比べ、爆裂に対する危険は小さい。
【０００５】
また、特許文献３には、不定形耐火物で構成されたウェア耐火物の爆裂を防止する指標として、ウェア耐火物の背面における水分除去温度（ここでは、３５０℃）が記載されている。即ち、この水分除去温度までウェア耐火物の温度を上昇させれば、その後の温度上昇に際して、ウェア耐火物の爆裂の心配がないとしており、一定の爆裂防止効果がある。しかし、ウェア耐火物の厚み方向の温度差、即ち、温度勾配（℃／ｍｍ）が大きくなれば、この温度勾配に起因して、乾燥時にウェア耐火物に爆裂が発生する場合があり、この問題の対策はとられていない。なお、特許文献３では、実際の使用時（実使用時）の亀裂や剥離を課題として記載しており、例えば、１００℃前後の乾燥時の水の蒸発による爆裂を課題にしていない。
この特許文献３の実施例には、厚みが異なるウェア耐火物の発明例と従来例が記載されているが（発明例：２００ｍｍ、従来例：２３０ｍｍ）、水蒸気が発生する背面温度１００℃近傍までは、発明例の方がウェア耐火物の温度勾配が大きくなっているため、温度勾配を小さくすることによる爆裂防止効果が得られない。具体的には、図３において、脱水完了温度（水蒸気圧がたたない）１１０℃付近でのウェア耐火物の稼動面と背面の温度差は、１２０℃程度と考えられ、発明例は厚みが２００ｍｍであるから温度勾配が０．６０℃／ｍｍとなり、従来例は厚みが２３０ｍｍであるから温度勾配が０．５２℃／ｍｍとなる。
これでは、乾燥時間の短縮や実使用時の亀裂や剥離を防止できても、乾燥途中で水の蒸発による爆裂が発生する場合がある。
【０００６】
一般的に、例えば、溶湯容器のウェア耐火物に不定形耐火物を使用する場合、使用前（溶湯注入前）に、この不定形耐火物内の水分を除去するため、乾燥が実施される。この乾燥を行う乾燥工程は、溶湯容器の一連の耐火物施工作業が終了した後に実施される。つまり、乾燥工程は、溶湯を受ける前の最終工程であり、ひとたび不定形耐火物の爆裂トラブルが発生すると、再度、不定形耐火物の施工（手直し施工や解体後の再施工）が必要となり、トラブルが発生しない場合と比較して、耐火物の施工工期が大幅に延長される。
このため、場合によっては、生産機会の損失を招き影響は大きい。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来技術にも増して爆裂を防止すること、具体的には、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できるライニングの乾燥方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係るライニングの乾燥方法は、鉄皮の表面に配置され、溶湯と接触する側から該鉄皮側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、第２のパーマネント耐火物の順に形成されたライニングの乾燥方法において、
前記ウェア耐火物を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、前記第１のパーマネント耐火物を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に前記第１のパーマネント耐火物と前記第２のパーマネント耐火物の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材を配置して、前記ライニングを前記ウェア耐火物側から加熱し乾燥させる。
【０００９】
本発明に係るライニングの乾燥方法において、溶湯容器の炉壁に適用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るライニングの乾燥方法は、ウェア耐火物に流し込み不定形耐火物を使用するに際し、ウェア耐火物と、定形耐火物で構成される第１のパーマネント耐火物の厚みを規定し、更に、第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物との間に、熱通過率を３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下にした断熱材を配置して、ライニングをウェア耐火物側から加熱し乾燥するので、断熱材の性能の劣化がなく、乾燥時におけるウェア耐火物の厚み内（厚み方向）の温度勾配を小さくすることが可能となる。
これにより、乾燥時における水蒸気圧の急上昇を回避でき、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の爆裂を抑制、更には防止できる。
【００１１】
また、ライニングの乾燥方法を溶湯容器の炉壁に適用する場合、断熱材より溶湯容器の炉内側に施工されるウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の自重によって、断熱材が断熱性能の劣化を受けることがなくなるため、本発明の効果がより顕著に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法を適用する溶湯容器の炉壁構造の側断面図である。
【図２】ウェア不定形耐火物内の温度勾配が爆裂トラブル発生の有無に及ぼす影響を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法を適用する溶湯容器について説明した後、ライニングの乾燥方法について説明する。
図１に示すように、溶湯容器１０は、鉄皮１１の炉内側表面（内面）に配置され、溶湯と接触する稼動面側（炉内側）から鉄皮１１側（炉外側）へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物（表面側耐火物）１３、第２のパーマネント耐火物（背面側耐火物）１４の順に形成されたライニング１５を有するものであり、第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に断熱材１６を配置して、ライニング１５をウェア耐火物１２側（炉内側）から加熱し乾燥させたものである。なお、溶湯容器には、例えば、転炉、溶銑鍋、溶鋼鍋、電気炉等がある。
【００１４】
この第１、第２のパーマネント耐火物１３、１４は、定型の焼成煉瓦、即ち定形耐火物である。
なお、定形耐火物の材質は、特に限定されるものではないが、パーマネント耐火物は、ウェア耐火物が溶損し剥離した際に、高温の溶融物と接する可能性があることから、耐火度の高いろう石やアルミナ質などが一般的である。
また、ウェア耐火物１２は、常温で水と共に混練して得られる流し込み不定形耐火物（以下、単に不定形耐火物ともいう）である。
この不定形耐火物の成分系には、例えば、マグネシア−ライム質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−シリカ質、シリカ質、アルミナ−炭化ケイ素質、粘土質等があるが、特に限定されるものではない。また、不定形耐火物の硬化法も、アルミナセメントのように水和反応を用いる水硬性に限らず、例えば、化学硬化性、熱硬化性、気硬性のいずれでもよく、特に限定されるものではない。
【００１５】
前記した従来技術においては、確かに、各種工業窯炉の断熱化や鉄皮温度の低減、更には乾燥時間の短縮が可能となる。しかしながら、従来技術を適用するにあたって、以下に示す改善すべき問題点が新たに判明した。
乾燥時における流し込み不定形耐火物からなるウェア耐火物の爆裂は、ウェア耐火物の施工厚み内を水蒸気が通過する際の蒸気圧の変化によって発生する。特に、水蒸気がウェア耐火物の低温（背面）側から高温（稼動面又は表面）側に通過する際に、その温度勾配に沿って、温度上昇と共に蒸気圧が上昇していき、その蒸気圧がウェア耐火物の強度を上回ることにより、爆裂が発生する。なお、乾燥前（施工時）の流し込み不定形耐火物の水分量は、流し込み不定形耐火物を構成する耐火材に対し、外掛けで、例えば、４質量％以上９質量％以下（更には、下限が６質量％、上限が７質量％）程度である（以下同様）。
従って、乾燥時のウェア耐火物の爆裂を防止するためには、ウェア耐火物の温度勾配を小さくすることが望ましい。
【００１６】
所望するウェア耐火物の温度勾配を得るためには、ウェア耐火物１２と第１のパーマネント耐火物１３の厚みや、断熱材１６の配置位置とその熱通過率（熱透過率ともいう）の選定が重要になる。
そこで、まず、ウェア耐火物１２の厚みを１９０ｍｍ以下にする。
ここで、ウェア耐火物の厚みが１９０ｍｍを超える場合、厚みが厚くなり過ぎて、ウェア耐火物を構成する不定形耐火物では、ウェア耐火物の厚み方向の温度勾配が大きくなり、爆裂防止を可能とする温度勾配（例えば、０．５℃／ｍｍ以下）を超過する。一方、ウェア耐火物の厚みが薄いほど、ウェア耐火物の温度勾配が小さくなり、爆裂防止の効果が増大するため、下限値を設けていないが、溶湯容器の耐火物寿命を鑑みると、１００ｍｍ超が一般的である（有効残厚：４０〜５０ｍｍ）。
従って、ウェア耐火物１２の厚みを１９０ｍｍ以下としたが、１８０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
なお、前記したように、ウェア耐火物を構成する不定形耐火物の成分系は、特に限定されるものではないが、ウェア耐火物に、炭素を含有する不定形耐火物を使用する場合、本発明の効果、即ちウェア耐火物の爆裂を防止する効果が薄れる。この炭素を含有する不定形耐火物は、不定形耐火物そのものの熱伝導率が高いため、不定形耐火物内の温度勾配が小さくなることによる。
また、ウェア耐火物の爆裂を防止する効果は、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の不定形耐火物を使用する際に顕著に得られる。なお、不定形耐火物の熱伝導率の下限値は、世の中に存在する不定形耐火物の熱伝導率を考慮すれば、例えば、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。
【００１８】
また、第１のパーマネント耐火物１３の厚みを、３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下にする。
ここで、パーマネント耐火物の厚みが３０ｍｍ未満の場合、厚みが薄くなり過ぎて、耐火物としての機能を損なう恐れや、また耐火物の製造が困難となる問題がある。一方、パーマネント耐火物の厚みが６５ｍｍを超える場合、厚みが厚くなり過ぎて、断熱材の機能を阻害し、ウェア耐火物の温度勾配が爆裂防止を可能とする温度勾配を超過する。
従って、機能維持が可能な耐火物を製造可能な範囲内で、ウェア耐火物１２背面から断熱材１６表面までの距離を短く、即ち第１のパーマネント耐火物１３の厚みを薄くし、爆裂防止を可能とする温度勾配を担保するため、第１のパーマネント耐火物１３の厚みを３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下にした。しかし、パーマネント耐火物の厚みを、爆裂が発生し易い厚み、例えば、４０ｍｍ以上、更には４５ｍｍ以上とすることで、耐火物の爆裂防止の効果が、より顕著に得られる。
【００１９】
断熱材１６は、上記したように、第１のパーマネント耐火物１３と第２のパーマネント耐火物１４の間に配置されている。
断熱材は一般的に、水との接触で断熱特性が低下するため、水を含む不定形耐火物と直接接触する位置、即ちウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の間に配置することは避けるべきである。また、断熱材を、鉄皮と第２のパーマネント耐火物との間に配置しても、ウェア耐火物の爆裂防止効果が得られない。
以上のことから、断熱材１６を上記した位置に配置した。
なお、断熱材を構成する材料は、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ等を主成分とする繊維状の材料や、微孔構造を有する無機物質等である。また、断熱材の形状は、厚みが均一なシート状（板状）のものであり、その熱伝導率は常温で０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものが望ましい。このような断熱材には、例えば、Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ Ｄａｍｍｓｔｏｆｆｅ Ｇｍｂｈ社製の「Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ ＷＤＳ（登録商標）」がある。その材質は、ヒュームドシリカを主材とした微孔性成形体であり、熱伝導率は０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００２０】
この断熱材１６の熱通過率は、３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である。なお、熱通過率は、熱伝導率を厚みで除した値（＝熱伝導率／厚み）である。
ここで、断熱材の熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）を超える場合、熱通過率が大きくなり過ぎて、ウェア耐火物の温度勾配が、爆裂防止を可能とする温度勾配を超過する。
一方、断熱材の熱通過率が小さいほど、ウェア耐火物の温度勾配が小さくなり、爆裂防止の効果が増大するため、下限値を設けていないが、一般的には、２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）程度が実現可能な限界と考える。熱伝導率が小さい断熱材を厚く施工していけば、熱通過率は限りなくゼロに近づくが、例えば、溶湯容器の内容積や構造の安定性の観点から、｛熱伝導率０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）｝／｛厚み０．０１ｍ（１０ｍｍ）｝＝２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）程度を下限と想定している。
従って、断熱材１６の熱通過率を３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下としたが、２５Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下、更には２０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下とすることが好ましい。
【００２１】
以上に示したライニング構造の適用箇所は、特に限定されるものではないが、溶湯容器の炉壁（側壁）に適用することが望ましい。これは、断熱材より炉内側に施工する耐火物、即ちウェア耐火物１２と第１のパーマネント耐火物１３の自重により、断熱材が断熱性能の劣化を受けることなく、所望する効果が得られることによる。
一方、ライニング構造を炉底（敷部）に適用する場合、断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重が、断熱材の圧縮強度を上回り、断熱材の気孔構造が破壊され、断熱性能の低下を招き、所望する効果が減少する。しかし、爆裂防止の効果はあるため、ライニング構造を炉底部に使用してもよい。
また、ライニング構造は、溶湯容器の炉壁及び／又は炉底の全体にわたって適用することが好ましいが、特に爆裂防止の効果が得られる部分のみに、部分的に設置してもよい。
【００２２】
続いて、本発明の一実施の形態に係るライニングの乾燥方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、鉄皮１１の炉内側表面に、例えば、直方体の第２のパーマネント耐火物１４を、目地を介して隙間なく多数内張りする。
次に、この内張りした第２のパーマネント耐火物１４の炉内側表面に、シート状の断熱材１６を、隣り合う断熱材１６の間に隙間が生じないように貼り合わせる。この断熱材１６は、熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下となるように、熱伝導率及び厚みのいずれか一方又は双方が調整されたものである。
【００２３】
そして、第１のパーマネント耐火物１３を、第２のパーマネント耐火物１４の表面に貼り合わせた断熱材１６の炉内側表面に、隙間なく多数内張りする。なお、第１のパーマネント耐火物１３は、厚みが３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲内に調整されたものである。
更に、この内張りした第１のパーマネント耐火物１３の炉内側表面に、ウェア耐火物１２を配置する。なお、ウェア耐火物１２は、水で混練した流し込み不定形耐火物（水分量：４質量％以上９質量％以下程度）であり、施工に際しては、厚みを１９０ｍｍ以下に調整する。
このように、鉄皮１１の炉内側表面に、炉内側から炉外側へ向けて、ウェア耐火物１２、第１のパーマネント耐火物１３、断熱材１６、第２のパーマネント耐火物１４の順に配置した後、このライニング１５を、炉内側（ウェア耐火物１２側）から加熱して乾燥させる。
【００２４】
ここで、乾燥を行うに際し、使用可能な加熱方法としては、例えば、バーナー加熱、温風加熱、熱風加熱、放射加熱（ラジアントチューブ）など、一方向あるいは同心円状に熱源を投入する方法があるが、その方法を特に規定するものではない。なお、加熱を行うに際しては、所定の昇温パターンに対して精度よく追従でき、しかも溶湯容器の上面開放部分を覆うことができる蓋を用いる方法が一般的である。
これらの加熱方法により達成できる昇温速度、具体的には、不定形耐火物であるウェア耐火物の乾燥面を１００℃から２００℃へ加熱する際に、この乾燥面を均一に加熱できる昇温速度は、例えば、ウェア耐火物の乾燥面温度が１時間あたり４０℃以下、即ち４０（℃／時間）以下（更には３５（℃／時間）以下）となる速度である。一方、昇温速度の下限値は、特に限定されるものではないが、より短時間で乾燥を行うことを考慮すれば、５（℃／時間）、更には１０（℃／時間）である。
以上のように、形成したライニング１５を加熱し乾燥することで、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物１２の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、円筒容器の内張りとして、耐火物をライニングした。
このライニングは、円筒容器の鉄皮の炉内側表面に、炉内側から炉外側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、断熱材、第２のパーマネント耐火物の順に配置して行った。ここで、ウェア耐火物にはアルミナ−マグネシア質の流し込み不定形耐火物（水分量：４質量％以上９質量％以下）を、第１のパーマネント耐火物には高アルミナ質の定形耐火物を、第２のパーマネント耐火物にはろう石質の定形耐火物を、それぞれ使用した。
【００２６】
なお、上記したライニングを行うに際しては、ライニングの適用場所、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の各厚み、断熱材の配置位置とその熱通過率を、種々変更した。
そして、ウェア耐火物の稼動面温度が４０（℃／時間）で等速昇温するように、ライニングをバーナーを用いて常温から乾燥し、水を含むウェア耐火物の背面温度が１１０℃に達して脱水が完了（水蒸気が発生しない）したタイミングにおいて、ウェア耐火物内（ウェア耐火物の厚み方向）の温度勾配（℃／ｍｍ）と、爆裂トラブル発生の有無の調査を行った。なお、上記したウェア耐火物の稼動面温度を４０（℃／時間）とする昇温は、前記したバーナー等の加熱において、乾燥面を１００℃から２００℃へ加熱する際に均一に加熱することができる最速クラスの昇温速度である。
表１に、試験条件と、得られたウェア耐火物の温度勾配、及び爆裂トラブル発生の有無の結果を、それぞれ示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１に示す断熱材の施工位置の欄において、「Ａ」とは、断熱材を第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物との間に配置した場合を、「Ｂ」とは、断熱材を鉄皮と第２のパーマネント耐火物との間に配置した場合を、それぞれ意味する。
また、ウェア耐火物の温度勾配は、ウェア耐火物の背面温度が１１０℃に達して脱水が完了（水蒸気が発生しない）したタイミングにおいて、ウェア耐火物の稼動面温度から背面温度を引いた値を、ウェア耐火物の厚みで割った値、即ち以下の式で求めた値である。
｛（ウェア耐火物の稼動面温度）−（ウェア耐火物の背面温度）｝／（ウェア耐火物の厚み）
なお、ウェア耐火物の稼動面温度と背面温度は、ライニングの形成時に、ウェア耐火物の稼動面と第１のパーマネント耐火物の炉内側表面にそれぞれ熱電対を設置して得た。この熱電対は、ほぼ同じ高さ位置に設置している。
そして、爆裂トラブル発生の有無の欄において、「○」印は爆裂トラブルの発生なしを、「×」印は爆裂トラブルの発生ありを、それぞれ意味する。
【００２９】
表１において、実施例１〜５は、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の厚みを、それぞれ適正範囲（ウェア耐火物：１９０ｍｍ以下、第１のパーマネント耐火物：３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下）内に設定し、熱通過率を適正範囲（３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下）内に設定した断熱材を、第１のパーマネント耐火物と第２のパーマネント耐火物の間に配置した結果である。
一方、比較例１〜５は、上記した条件の一部が欠落した結果である。即ち、比較例１は、断熱材を使用しなかった結果、比較例２は、断熱材を鉄皮と第２のパーマネント耐火物の間に配置した結果、比較例３は、断熱材の熱通過率を適正範囲外に設定した結果、比較例４は、ウェア耐火物の厚みを適正範囲外に設定した結果、比較例５は、第１のパーマネント耐火物の厚みを適正範囲外に設定した結果、である。
【００３０】
まず、断熱材の施工部位を変更した結果について、実施例１、５を用いて説明する。
実施例１は、ライニングを壁部に施工した結果であるため、ライニング内の断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重によって、断熱材の断熱性能が劣化することを防止できた。一方、実施例５は、ライニングを底部に施工した結果であるため、ライニング内の断熱材より炉内側に施工する耐火物の自重によって、断熱材の断熱性能が劣化した。
このため、実施例５は、実施例１と比較して、ウェア耐火物内の温度勾配を小さく保つことができなかったと考えられるが、所望するウェア耐火物の温度勾配が得られた（０．５℃／ｍｍ以下）ため、爆裂防止の効果が得られた。しかし、実施例１のように、断熱材を壁部に施工する方が、温度勾配を小さく保つ効果は大きいことを確認できた。
【００３１】
次に、断熱材の施工位置を変更した結果について、実施例１と比較例１、２を用いて説明する。
実施例１と比較例１、２の結果から、熱源に近い、即ちウェア耐火物に近い位置に断熱材を施工することで、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、断熱材を、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の間に配置する場合については、断熱材とウェア耐火物に含まれる水分との接触により、断熱材の断熱性能の低下が容易に想定されるため、実施していない。
【００３２】
続いて、断熱材の熱通過率を変更した結果について、実施例１、２と比較例３を用いて説明する。
実施例１、２と比較例３の結果から、断熱材の熱通過率が小さい（熱伝導率が低い、あるいは断熱材の施工厚さが厚い）ほど、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、断熱材の熱通過率が大きいほど、ウェア耐火物内の温度勾配は大きくなり、爆裂トラブルが発生するリスクが増加することは、容易に想像できる。
【００３３】
次に、ウェア耐火物の厚みを変更した結果について、実施例１、４と比較例４を用いて説明する。
実施例１、４と比較例４の結果から、ウェア耐火物の厚みは、ウェア耐火物内の温度勾配を律速する大きな要因と考えられる。特に、実施例１と比較例４から、ウェア耐火物の厚みが１９０ｍｍと２００ｍｍの１０ｍｍの差でも、不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の爆裂防止に有効な温度勾配の差が得られることが分かった。
また、実施例１、４と比較例４の結果から、ウェア耐火物の厚みが増加するほど、ウェア耐火物内の温度勾配が大きくなり、ウェア耐火物に爆裂トラブルが発生するリスクが増加することが容易に想像できる。
【００３４】
最後に、第１のパーマネント耐火物の厚みを変更した結果について、実施例１、３と比較例５を用いて説明する。
実施例１、３と比較例５の結果から、第１のパーマネント耐火物の厚みが薄いほど、ウェア耐火物内の温度勾配を小さくすることができ、ウェア耐火物の爆裂トラブルを防止できることを確認できた。
なお、第１のパーマネント耐火物の厚みを薄くし過ぎると、パーマネント耐火物としての機能（漏鋼防止）を著しく損なう恐れがあるため、好ましくない。
【００３５】
ここで、以上に示したウェア耐火物（ウェア不定形耐火物）内の温度勾配と爆裂トラブル発生の有無との関係を、図２に示す。
図２に示すように、ウェア耐火物の爆裂トラブルは、ウェア耐火物内の温度勾配０．５（℃／ｍｍ）を境界として、発生の有無が明確にわかれており、爆裂トラブルの発生に、ウェア耐火物内の温度勾配が大きく寄与していることが確認された。
以上の結果から、実施例１〜５に示すように、ウェア耐火物と第１のパーマネント耐火物の厚み、及び断熱材の配置位置とその熱通過率を適正にすることで、所望するウェア耐火物の温度勾配が得られ、ウェア耐火物の乾燥時における爆裂を抑制、更には防止できる。
従って、本発明のライニングの乾燥方法を用いることで、流し込み不定形耐火物で構成されるウェア耐火物の乾燥時における爆裂を防止できることを確認できた。
【００３６】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のライニングの乾燥方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、本発明のライニングの乾燥方法を溶湯容器に適用した場合について説明したが、ライニングを実施する対象であれば、これに限定されるものではなく、例えば、樋でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０：溶湯容器、１１：鉄皮、１２：ウェア耐火物、１３：第１のパーマネント耐火物、１４：第２のパーマネント耐火物、１５：ライニング、１６：断熱材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄皮の表面に配置され、溶湯と接触する側から該鉄皮側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、第２のパーマネント耐火物の順に形成されたライニングの乾燥方法において、
前記ウェア耐火物を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、前記第１のパーマネント耐火物を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に前記第１のパーマネント耐火物と前記第２のパーマネント耐火物の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材を配置して、前記ライニングを前記ウェア耐火物側から加熱し乾燥させることを特徴とするライニングの乾燥方法。
【請求項２】
請求項１記載のライニングの乾燥方法において、溶湯容器の炉壁に適用したことを特徴とするライニングの乾燥方法。
【請求項１】
鉄皮の表面に配置され、溶湯と接触する側から該鉄皮側へ向けて、ウェア耐火物、第１のパーマネント耐火物、第２のパーマネント耐火物の順に形成されたライニングの乾燥方法において、
前記ウェア耐火物を、水で混練して得られる厚み１９０ｍｍ以下の流し込み不定形耐火物で構成し、前記第１のパーマネント耐火物を、厚み３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の定形耐火物で構成し、更に前記第１のパーマネント耐火物と前記第２のパーマネント耐火物の間に、熱伝導率を厚みで除した熱通過率が３０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）以下である断熱材を配置して、前記ライニングを前記ウェア耐火物側から加熱し乾燥させることを特徴とするライニングの乾燥方法。
【請求項２】
請求項１記載のライニングの乾燥方法において、溶湯容器の炉壁に適用したことを特徴とするライニングの乾燥方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−４０７２１（Ｐ２０１３−４０７２１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８４３６（Ｐ２０１１−１７８４３６）
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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