説明

管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法

【課題】ライニング後の断熱耐火材端部に耐火材収縮に起因する隙間が発生することなく、かつ、断熱材自体に特別な加工を施す工程を必要としない、管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法を提供する。
【解決手段】半割形状セラミックファイバー製耐火材8の上下面にプレス用固定板10を配置してプレス用固定板10の外側から外圧を加えて40〜60%圧縮させる工程と、前記圧縮状態の半割形状セラミックファイバー製耐火材8を管3の外周にライニングされた断熱耐火材5の端部に重ねてライニングする工程と圧縮をといて半割形状セラミックファイバー製耐火材8を復元させる工程とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
スラブやビレット等の鋼片など金属材料を熱間圧延する際、あるいは熱処理する際の加熱装置として、被加熱材をつぎつぎに通過させて所定温度に加熱する連続加熱装置が使用される。連続加熱装置は、例えば図1に示す構造を有している。加熱源には一般的にバーナ1による燃焼火炎が採用され、被加熱材通過ラインに沿って、両側壁に多数本のサイドバーナが設置されている。これらのバーナ口が側壁の上下に並べて配設され、予熱帯、加熱帯、均熱帯等からなる多帯式連続加熱装置を構成している。連続加熱装置内に導入された被加熱材2は、炉内でサポートパイプ3により支持されたスキッドビーム4上を図の左から右へと移送される間に所定温度に加熱される。
【0003】
サポートパイプ3は水冷されており、燃焼ガスなどの燃料原単位の低減の観点から、加熱炉内のサポートパイプ3には断熱耐火材がライニングされている。従来の耐火材ライニング方法は、図1に示すように、例えば、50mm厚の嵌合構造を持つ半割形状定型セラミックファイバ(以下、VFリング、VFはVacuum Formig(真空成形)の略)5をサポートパイプ3の外周に重ねてセットする方法が一般的であった。しかし、図2に示すように、サポートパイプ3の上端部にはリブ6が設けられているため嵌合ができず、当該リブ下端には定型の前記VFリング5を施工することができない。また、ライニングしたVFリング5の最上端部には、通常50mmに満たない隙間7が生じる。この隙間へのVFリング5を嵌合あるいは装入は困難で、当該隙間には50mm厚のVFリング5を施工することができない。従って、当該隙間7部分にはセラミック・ファイバ製リング(以下、CFリング)を手詰めしていたが、当該手法では隙間7への充填密度が不十分であり、時間の経過と共にセラミックファイバが収縮し、サポートパイプ3の上端部に再び隙間が生じる現象が観察される。
【0004】
当該サポートパイプ3の上端部の隙間発生により、燃料原単位が年々悪化している問題があった。また、加熱炉内でスラグが移動する際、サポートパイプ3にはスラブやビレットの荷重が負荷されるが、当該隙間のある状態で荷重が負荷されると、当該隙間近傍のサポートパイプ3の表面温度上昇による材料強度低下に伴い、その変形が発生し、当該隙間を起点としてサポートパイプにライニングした断熱耐火材に緩みや破損が発生し、当該部分から炉内の高温の熱風と共に浮遊スケールが侵入し、サポートパイプ3を損傷(高温腐食)させ、サポートパイプ3からの炉内への水漏れや損傷事故に繋がる危険性の問題もあった。
【0005】
管の断熱施工に関し、例えば特許文献1は、断熱材をジャバラ構造とする技術が開示されているが、断熱材自体に特殊なジャバラ加工を施す工程が必要となる問題があった。
【特許文献1】特開2002−61793号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は前記問題を解決し、ライニング後の断熱耐火材端部に耐火材収縮に起因する隙間が発生することなく、かつ、断熱材自体に特別な加工を施す工程を必要としない、管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するためになされた本発明に係る管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法は、半割形状セラミックファイバー製耐火材の上下面にプレス用固定板を配置してプレス用固定板の外側から外圧を加えて40〜60%圧縮させる工程と、前記圧縮状態の半割形状セラミックファイバー製耐火材を管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部に重ねてライニングする工程と、圧縮を解いて半割形状セラミックファイバー製耐火材を復元させる工程とを有することを特徴とするものである。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の断熱耐火材の端部養生方法において、プレス用固定板が、円盤の半径方向にバンド挿入用のスリットを形成したプレス用固定板であって、半割形状セラミックファイバー製耐火材とプレス用固定板の間に半割形状セラミックファイバー製耐火材と同一形状の拘束板を配置して圧縮を行い、40〜60%圧縮された半割形状セラミックファイバー製耐火材と拘束板をまとめて保持手段で保持した状態で、管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部に重ねてライニングし、ライニング後に前記保持手段の保持状態を解放して拘束板を引き抜くことを特徴とするものである。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の断熱耐火材の端部養生方法において、半割形状セラミックファイバー製耐火材と拘束板をまとめて保持する保持手段が結束バンドであって、ライニング後に結束バンドを切断して保持状態を解放することを特徴とするものである。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項2または3記載の断熱耐火材の端部養生方法において、拘束板に取っ手が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、半割形状セラミックファイバー製耐火材の上下面にプレス用固定板を配置してプレス用固定板の外側から外圧を加えて40〜60%に圧縮させた状態で、管の外周にライニングされた断熱耐火材の上端部に生じる間隙の充填を行う。このように、予め40〜60%に圧縮させた状態で隙間に充填することにより、その後に自然にセラミックファイバー製耐火材を膨張・復元させることができ、ライニング後の断熱耐火材端部に耐火材収縮に起因する隙間が発生する問題を回避可能とした。また、本発明に用いる半割形状セラミックファイバー製耐火材は、圧縮状態で間隙の養生に用いるものであり、断熱材自体に特別な加工を施すことなく前記問題を解決可能としている。
【0012】
請求項2記載の発明によれば、拘束板に挟まれた上で保持手段で圧縮状態を安定的に維持した半割形状セラミックファイバー製耐火材を用いて間隙への施工を行うことができるため、作業効率が上昇し、間隙補修の工期を短縮することができる。なお、請求項3記載の発明のように、保持手段を結束バンドとし、該結束バンドを切断して保持状態を解放することで、より作業効率が上昇し、間隙補修の工期を短縮することができる。
【0013】
請求項4記載の発明によれば、拘束板の引き抜き作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図3には、本発明の断熱耐火材の端部養生方法に用いる半割形状セラミックファイバー製耐火材の圧縮工程の説明図を示している。本実施形態例では、厚さが25mmの半割形状セラミックファイバー製耐火材8を4層重ねて用いている。また上下の拘束板9には、1mm厚程度の鋼板やステンレス板を、プレス用固定板10にはダンボールやベニヤ板などの軟質材を使用する。半割形状セラミックファイバー製耐火材8は、サポートパイプを中心にして両側面から嵌め込む形状を有するものである。本実施形態では、半割形状セラミックファイバー製耐火材8は中心に空洞があるドーナツの半割形状を有している。圧縮時には、図3に示すように、該半割形状を合わせたドーナツ形状として圧縮工程の作業効率を上げることが好ましい。上下の拘束板9の片方又は両方を切断し開放しておく。これにより開放部を押し広げて容易にドーナツ形状の半割形状セラミックファイバー製耐火材8をサポートパイプ3へ施工できるようになる。また必要に応じてプレス用固定板10も同様の処理を行うものとする。さらに最初からドーナツ半割形状に合わせて、上下の拘束板9やプレス用固定板10も半割にした形状のものを使用しても構わない。
【0015】
図3に示す圧縮工程では、25mm厚のドーナツ半割形状半割形状セラミックファイバー製耐火材8を4層重ねて100mm厚のドーナツ型半割形状セラミックファイバー製耐火材8として用いている。当該ドーナツ型半割形状セラミックファイバー製耐火材8の上下面には、ドーナツ半割形状を合わせてドーナツ形状とした拘束板9が配置される。次に拘束板9の上下に更にプレス用固定板10が配置された後、プレス用固定板10の上からプレス圧が加えられ、100mm厚の半割形状セラミックファイバー製耐火材が50mm厚まで50%圧縮される。プレス用固定板10は、円盤の半径方向にバンド挿入用のスリットを形成した構造を有しており、図6に示すように、加圧状態で該スリット部分に結束バンド11を挿入して半割形状セラミックファイバー製耐火材と拘束板をまとめて保持することができる。
【0016】
半割形状セラミックファイバー製耐火材の最適な圧縮率に関し検討した結果を図4に示している。圧縮率の検討は、セラミックファイバーの熱伝導率(at1300℃)の観点と、使用中のセラミックファイバーの収縮率の観点から行った。尚、圧縮率と素材の密度の関係を図5に示す。一般に、素材密度が高くなると熱伝導率が上昇するが、セラミックファイバーの場合も同様で熱伝導率の上昇は断熱効率の観点から好ましくない。さらに低圧縮率(例えば40%未満)でも、使用中の収縮率が大きくなり、熱伝導率が上昇する。省エネの経済効果を考えた場合には0.5kcal/m・hr/℃未満が好ましく、急激に熱伝導率が上昇しない範囲の60%の圧縮率を上限とする。また、発明者らの観察から、60%超の圧縮率で製作した場合には、圧縮されたセラミックファイバーの復元力により拘束板9が結束バンド11を起点に波打ったような変形が発生し、実用使用が困難となる。この理由からも圧縮率の上限を60%としている。
【0017】
また使用中の収縮率については、圧縮率40%未満では収縮率が大きく、[背景技術]に記載したように収縮して隙間が発生した部分にスケール等の異物が入り込み、サポートパイプ3を劣化させたり、前述のように熱伝導率を上昇させたりすることから、40%の圧縮率を下限とする。
【0018】
図6にはプレス加工時の前面説明図を示し、図7には図4のA−A矢視図を示している。本実施形態では、45%圧縮された半割形状セラミックファイバー製耐火材8と拘束板9をまとめて、結束バンド11で簡易に保持している。このように圧縮保持された半割形状セラミックファイバー製耐火材8を用いて間隙への施工を行い、施工後結束バンド11を切断することにより、作業効率が上昇し、間隙補修の工期を短縮することができる。拘束板9に取っ手12を形成しておくことにより、拘束板の引き抜き作業が容易になり、更に作業性の向上が図られる。
【0019】
図8には、加熱炉の熱量原単位の経年変化を示している。加熱炉の熱量原単位が50Mcal/tに悪化した年に大補修を行い熱量原単位が30Mcal/tに改善したが、大補修から5年経過後から、熱量原単位が再び悪化し、従来技術(セラミックファイバイの手詰め)により端部養生の小補修を行っても効果が見られず年々悪化していた。大補修から7年経過後には熱量原単位が70Mcal/tにまで悪化していたが、ここで、本発明による端部養生を行ったところ、熱量原単位が38Mcal/tに改善された。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】連続加熱装置の説明図である。
【図2】従来のサポートパイプへの耐火材ライニング方法の説明図である。
【図3】本発明の半割形状セラミックファイバー製耐火材の圧縮工程の説明図である。
【図4】半割形状セラミックファイバー製耐火材の圧縮率と使用中の収縮率、熱伝導率の関係を表すグラフである。
【図5】半割形状セラミックファイバー製耐火材の圧縮率と密度の関係を表すグラフである。
【図6】プレス加工時の前面説明図である。
【図7】図4のA−A矢視図である。
【図8】加熱炉の熱量原単位の経年変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【0021】
1 バーナ
2 被加熱材
3 サポートパイプ
4 スキッドビーム
5 VFリング
6 リブ
7 隙間
8 半割形状セラミックファイバー製耐火材
9 拘束板
10 プレス用固定板
11 結束バンド
12 取っ手



【特許請求の範囲】
【請求項1】
半割形状セラミックファイバー製耐火材の上下面にプレス用固定板を配置してプレス用固定板の外側から外圧を加えて40〜60%圧縮させる工程と、
前記圧縮状態の半割形状セラミックファイバー製耐火材を管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部に重ねてライニングする工程と
圧縮を解いて半割形状セラミックファイバー製耐火材を復元させる工程とを有することを特徴とする管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部養生方法。
【請求項2】
プレス用固定板が、円盤の半径方向にバンド挿入用のスリットを形成したプレス用固定板であって、
半割形状セラミックファイバー製耐火材とプレス用固定板の間に半割形状セラミックファイバー製耐火材と同一形状の拘束板を配置して圧縮を行い、40〜60%圧縮された半割形状セラミックファイバー製耐火材と拘束板をまとめて保持手段で保持した状態で、 管の外周にライニングされた断熱耐火材の端部に重ねてライニングし、ライニング後に前記保持手段の保持状態を解放して拘束板を引き抜くことを特徴とする請求項1記載の断熱耐火材の端部養生方法。
【請求項3】
半割形状セラミックファイバー製耐火材と拘束板をまとめて保持する保持手段が結束バンドであって、ライニング後に結束バンドを切断して保持状態を解放することを特徴とする請求項2記載の断熱耐火材の端部養生方法。
【請求項4】
拘束板に取っ手が形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の断熱耐火材の端部養生方法。


【図4】
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【図5】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−151284(P2010−151284A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−332487(P2008−332487)
【出願日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【出願人】(000006655)新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Fターム(参考)】