(57)【要約】【課題】  断熱性能を得ながらも強度の低下を防ぐことができる耐火断熱れんがを提供する。【解決手段】  耐火断熱れんがを製造する耐火断熱れんがの製造方法であって、SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰を耐火断熱れんがの原料に5〜20wt%添加する籾殻灰添加工程と、籾殻灰が添加された原料を混練し、れんがの形状に成形する混練成形工程と、成形されたれんがを所定の温度で焼成する焼成工程とを含み、籾殻灰添加工程において、籾殻灰を10〜20wt%添加したとき、焼成工程において、所定の温度よりも50〜100℃上昇させた焼成温度で焼成することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰が5〜20wt%添加され、焼成してなる
ことを特徴とする耐火断熱れんが。
【請求項２】
SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰が10〜20wt%添加され、
籾殻灰が添加されていない時の耐火断熱れんがの焼成温度よりも50〜100℃上昇させた焼成温度で焼成してなる
ことを特徴とする請求項１記載の耐火断熱れんが。
【請求項３】
耐火断熱れんがを製造する耐火断熱れんがの製造方法であって、
SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰を前記耐火断熱れんがの原料に5〜20wt%添加する籾殻灰添加工程と、
籾殻灰が添加された原料を混練し、れんがの形状に成形する混練成形工程と、
成形されたれんがを所定の温度で焼成する焼成工程とを含む
ことを特徴とする耐火断熱れんがの製造方法。
【請求項４】
前記籾殻灰添加工程において、前記籾殻灰を10〜20wt%添加し、
前記焼成工程において、所定の温度よりも50〜100℃上昇させた焼成温度で焼成する
ことを特徴とする請求項３記載の耐火断熱れんがの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は断熱性を有する耐火断熱れんがに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な耐火断熱れんがは、熱伝導率を低くするために多孔質体で構成される。多孔質体で構成することにより、優れた断熱性を発揮することができる。例えば、特許文献１では、断熱材として好適な材料であり、特に高温域での熱伝導率の温度依存性が小さい多孔質セラミックスが開示されている。
【０００３】
耐火断熱れんがの製造方法としては、珪藻土や中空原料のように原料中に気孔が多数存在する原料を使用して製造する方法、耐火性粉末と可燃物と水とを含むスラリーを成形、乾燥させた後、可燃物を焼失させて気孔を得る製造方法、または、耐火性粉末と水とを含むスラリーに空気やガスを吹き込んだり、スラリーにガス発生物質を混ぜ合わせてスラリー内部でガスを発生させて気孔を得る製造方法等が知られている。
【０００４】
いずれの製造方法によっても、耐火断熱れんがは断熱性には優れるものの、多孔質体とすることにより強度が低下してしまう欠点がある。そのため、強度を必要とする箇所においては耐火断熱れんがのみの使用は不適とされている。
【０００５】
例えば、アンカーれんが、吊りれんがとも称されるハンガーれんがは、各種工業炉の天井や炉壁に使用されるれんがである。ハンガーれんがは、その周辺のキャスタブルやプラスチックなどの不定形材料の構造を保持しなければならないという用途から強度が必要とされ、高強度の性能が求められている。その一方、断熱性能については、求められる性能の優先順位として強度性能よりも低くなることから、ハンガーれんがとして耐火断熱れんがを使用することはなく、優れた断熱性をハンガーれんがに求められることもなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年においては省エネおよび作業環境の改善の観点から、ハンガーれんがにおいても断熱性能が求められるようになっている。上記のとおり、優れた断熱性を発揮させるためには熱伝導率を下げるためにれんがを多孔質体として構成する必要がある。その結果としてれんがの強度低下を招くことになるから、強度を確保するためには断熱性を犠牲にしなければならないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、断熱性能を得ながらも強度の低下を防ぐことができる耐火断熱れんが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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る耐火断熱れんがは、SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰が5〜20wt%添加され、焼成してなることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、添加された籾殻灰は多孔質焼結体で、焼成時に耐火断熱れんがに気孔を付与し熱伝導率を低下させ、優れた断熱性能を得ることができる。これと同時に、籾殻灰に含まれる成分が材料の焼結を促進させ、耐火断熱れんがの強度の低下を抑制し、強度を保持することができる。
【００１１】
また、SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰が10〜20wt%添加され、籾殻灰が添加されていない時の耐火断熱れんがの焼成温度よりも50〜100℃上昇させた焼成温度で焼成してなる耐火断熱れんがとしてもよい。
【００１２】
また、本発明は、耐火断熱れんがを製造する耐火断熱れんがの製造方法であって、SiO2を主成分とする多孔質焼結体である籾殻灰を前記耐火断熱れんがの原料に5〜20wt%添加する籾殻灰添加工程と、籾殻灰が添加された原料を混練し、れんがの形状に成形する混練成形工程と、成形されたれんがを所定の温度で焼成する焼成工程とを含む耐火断熱れんがの製造方法として構成することもできる。
【００１３】
このとき、前記籾殻灰添加工程において、前記籾殻灰を10〜20wt%添加し、前記焼成工程において、所定の温度よりも50〜100℃上昇させた焼成温度で焼成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上述のように、本発明に係る耐火断熱れんがによれば、多孔質焼結体の籾殻灰を添加することで、焼成時に耐火断熱れんがに気孔が付与され熱伝導率が低下し、優れた断熱性能が実現されるとともに、籾殻灰に含まれる成分が材料の焼結を促進させて、耐火断熱れんがの強度の低下を抑制し、強度を保持するので、断熱性能を得ながらも強度の低下を防ぐことができる耐火断熱れんがが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る耐火断熱れんがの製造手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る耐火断熱れんがにつき、以下詳細に説明する。
【００１７】
本発明の実施形態に係る耐火断熱れんがは、籾殻灰を従来の耐火性原料（例えば、高アルミナ質耐火れんが）に添加し、混練・成形した後、焼成させることにより製造されるれんがである。籾殻を燃焼させた後に残る籾殻灰（籾殻の15〜20%が籾殻灰となる）は、籾殻の可燃部分が燃焼により抜けた後に残る抜け殻であり、SiO2を主成分とした多孔質焼結体となる。この籾殻灰と籾殻灰以外の無機材料とを混練・成形し焼成してなる耐火断熱れんがは、籾殻灰を添加しない耐火断熱れんがより強度が著しく低下することがない。これは籾殻灰が耐火性能を大きく低下させない程度のSiO2やAl2O3等のその他の成分を保持していること、および、籾殻灰が多孔質体であることで耐火断熱れんがに気孔を付与する一方、籾殻灰に含まれる成分が材料の焼結を促進させることで強度を保持するからである。
【００１８】
下記の表１は、添加される籾殻灰の化学成分の一例を示すものである。
【００１９】
【表１】
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このように、添加される籾殻灰は、SiO2を90wt%前後含み、K2Oを1〜2.5wt％前後含むものである。なお、地上に生育している植物の焼成灰ということから、種々の草木灰を検討したところ、K2Oを6〜7wt%含むものや、P2O5を1〜3wt%含むものでは、耐火性能を著しく低下させることになった。また、木灰ではCaOを15〜30wt%含み、草灰でもCaOを1〜2wt%含んでおり、これらも耐火性能を著しく低下させていた。このような観点から、籾殻灰を添加することが最適という結論が導かれるわけであるが、籾殻灰以外の草木灰を除外する趣旨ではなく、籾殻灰と近似する値の化学成分を備えるものであれば、そちらを用いても差し支えない。
【００２０】
籾殻灰は多孔質であるため、籾殻灰の添加量が増えるにつれて強度低下の傾向が発現する。特に籾殻灰の添加量が25wt%を超えると、耐火断熱れんがを焼成したときに、れんがとしての形態を維持することができなくなる。したがって、籾殻灰は多くとも20wt%程度に留める必要がある。20wt%以下でも強度低下の傾向は徐々に発現するため、強度維持のために焼成時の焼成温度を通常の適正温度よりも上昇させるのが好ましい。ただし、焼成温度を適正温度よりも上昇させすぎると、原料中の不純物がれんが表面への吹き出すことが多くなるとともに、れんがの変形を生じさせるので、上昇させる温度は100℃程度に留めるのが好ましい。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る耐火断熱れんがの製造手順を示すフロー図である。
【００２２】
まず、籾殻灰を耐火性原料に添加する（籾殻灰添加工程）。耐火性原料としては、従来の高アルミナ質耐火れんがを用いることができる。より好ましいのは、Al2O3を50〜70wt%含むAl2O3-SiO2系の耐火れんがを用いることである。
【００２３】
籾殻灰を添加した後、混練し所定のれんがの形状に成形する（混練成形工程）。
【００２４】
籾殻灰の添加量が10wt%未満であれば、通常の適正温度（1,000℃）にて焼成を行う（焼成工程）。籾殻灰の添加量が10wt%以上であれば、通常の適正温度よりも高い焼成温度に設定してから焼成を行う。
【００２５】
添加された細孔構造をもつ籾殻灰は焼成時に耐火断熱れんがに気孔を付与して熱伝導率を低下させ、優れた断熱性能を発揮させる。同時に、籾殻灰に含まれる成分は材料の焼結を促進させ、耐火断熱れんがの強度の低下を抑制し、強度を保持する。
【００２６】
このような手順で、本実施の形態に係る耐火断熱れんがは製造される。
【実施例】
【００２７】
次に本発明に係る耐火断熱れんがについて、実施例および比較例を挙げてより詳細に説明する。以下の表２にある実施例および比較例は、上記表１の籾殻灰Ａの添加量がれんがの特性に及ぼす影響を示すものである。
【００２８】
【表２】
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なお、耐火性原料には、SK37高アルミナ質耐火れんがに使用されている一般的な原料を用いた。また、熱伝導率は使用時の温度を想定した1,000℃における熱伝導率を測定した。
【００２９】
籾殻灰を5wt%添加した実施例１では、断熱性能に10%程度の向上が見られ、曲げ強さ（強度）が低下せずに上昇する結果となっている。
【００３０】
籾殻灰を10wt%添加した実施例２では、通常の焼成温度では断熱性能はより向上するものの、強度が10%近く低下する傾向が見られる。通常の焼成温度よりも50℃上昇させて焼成した場合は、断熱性能の向上が抑えられるものの、強度は上昇する結果となっている。
【００３１】
籾殻灰を15wt%添加した実施例３では、通常の焼成温度では実施例２よりも断熱性能が向上するものの、実施例２よりも強度低下の度合いが進行していることがわかる。通常の焼成温度よりも50℃上昇させて焼成した場合は、断熱性能の向上が抑制される一方、強度の低下も改善され、比較例と遜色ない強度が保たれていることがわかる。さらに、通常の焼成温度よりも100℃まで上昇させて焼成した場合は、断熱性能の向上がより抑制されることになるが、比較例よりも20%を超える強度向上が得られる結果となっている。
【００３２】
籾殻灰を20wt%添加した実施例４では、通常の焼成温度では20%を超える断熱性能の向上が得られるものの、強度は半分近くにまで低下していることがわかる。通常の焼成温度よりも50℃上昇させて焼成した場合は、優れた断熱性能を維持できる一方、強度低下の改善度合いはあまり大きくない。通常の焼成温度よりも100℃まで上昇させて焼成した場合は、断熱性能を高いレベルで維持するとともに、比較例よりも強度が低下せずに上昇する結果となっている。
【００３３】
この実施例からは、籾殻灰の添加量が10〜20wt％の場合は、焼成温度を50〜100℃上昇させて焼成することが好ましいことがわかる。
【００３４】
以上、本発明に係る耐火断熱れんがについて、実施の形態および実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。
【００３５】
例えば、上記実施の形態および実施例では、高アルミナ質耐火れんがに籾殻灰を添加する例を説明したが、シャモット質耐火れんがに籾殻灰を添加するとしてもよい。この場合に、焼成時の焼成温度をシャモット質耐火れんがに適した適正温度とすることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る耐火断熱れんがは、断熱性能と高強度の性能の両方が求められるれんがとして利用することができ、各種工業炉の天井や炉壁に使用されるハンガーれんが等に好適である。
【図１】
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