(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ複数の耐火ブロックどうしを組み合わせたプレライニングブロックの施工方法であって、
プレライニングブロックは、表面に開口し水平目地を含みしかも複数の耐火ブロックと共有する接合用孔を有し、この接合用孔は水平目地への投影面積が水平目地における断面積よりも大きい形状、又は水平方向にくびれを有する形状をし、この接合用孔に整合する形状の接合部材が、この接合用孔に挿入されたことにより、炉内に移送する際に水平目地の開きを防止されており、
このプレライニングブロックを炉内へ搬送後に接合部材を外して接合用孔に耐火物を挿入するプレライニングブロックの施工方法。
【請求項２】
接合部材が耐火物のブロック材である請求項１に記載のプレライニングブロックの施工方法。
【請求項３】
接合部材が金属材である請求項１に記載のプレライニングブロックの施工方法。
【請求項４】
プレライニングブロックは、その表面において目地を含むように有機系のコーティング層が形成されている請求項１から３のいずれかに記載のプレライニングブロックの施工方法。
【請求項５】
コークス炉で実施される請求項１から請求項４のいずれかに記載のプレライニングブロックの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉、加熱炉、高炉、熱風炉、転炉、電気炉、取鍋、あるいは２次精錬炉などの鉄の製造工程で使用される工業炉のライニングに使用され、耐火ブロックどうしを組み合わせたプレライニングブロックの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄の製造工程で使用される工業炉では、れんが等の耐火物をライニングする際に、作業能率向上のためにあらかじめ複数の耐火ブロックをモルタル目地で接合したプレライニングブロックが使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多数の耐火ブロックをその長さ方向が炉壁厚みの方向に配向するように積み重ねて接着一体化したプレライニングブロックを炉内に搬入し、このプレライニングブロックを円筒型溶融金属炉の炉内の周方向及び高さ方向に順次積み付ける炉内内張り施工方法が開示されている。そして、この特許文献１の施工方法では、プレライニングブロックを炉内に搬入するために、クレーンの先に専用のＬ字型フックを取り付け、このＬ字型フックで耐火物ブロックの中央部の下面を保持して吊り上げるようにしている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の施工方法では、Ｌ字型フックでプレライニングブロックを吊り上げて移送する際に、Ｌ字型フックがプレライニングブロックの中央部の下面しか保持していないため、その移送の際にプレライニングブロックの両側部の耐火ブロックのモルタル目地に亀裂が発生することがある。モルタル目地に亀裂が生じると、耐火ブロックが溶鋼やスラグと接触する場合にはモルタル目地に溶鋼やスラグが侵入し局部的な損傷を生じる可能性があり、耐火ブロックがガスと接している場合にはモルタル目地の亀裂からガスがリークする場合がある。さらに、大きな亀裂が発生した場合には、使用中に耐火ブロックがずれて耐火物ブロックに大きな亀裂が発生し、耐火ブロックが剥落する可能性もある。
【０００５】
また、特許文献２には、補修すべき壁体を複数の積層部分に分け、各積層部分と一致する形状に複数の耐火ブロックを組み合わせたプレライニングブロックを炉外で形成し、コークス炉の壁体補修部を解体除去した後、前記プレライニングブロックで壁体を築造する補修方法が開示さている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２のプレライニングブロックは、コークス炉内に搬入して施工する際、その下面を、下側に配置される耐火物とモルタルを介して接合しなければならないため、吊り上げるときに下面全体を保持することが不可能である。一方、このプレライニングブロックを例えば側面にフックを設けて吊り上げる場合には、複数の小形状の耐火ブロックが組み合わせられているため、耐火ブロック間のモルタル目地が開いてしまい、プレライニングブロックが変形したり、耐火ブロックが脱落したりする可能性もある。
【０００７】
そこで、特許文献３には、このようなプレライニングブロックをコークス炉内に搬入して取り込むための装置として、プレライニングブロックの両側面を圧着する圧着板と、圧着板を開閉する腕と、腕の開閉中心となるピンと、腕の延長部の先端部を拡縮する拡縮装置とを備えたレンガ取り込み装置が開示されている。しかしながら、このレンガ取り込み装置を使用すると、プレライニングブロックの両側面に大きな圧力が加わるので、その圧力により耐火ブロックがずれてモルタル目地に亀裂が発生する場合がある。
【０００８】
一方、耐火ブロックやコンクリートブロックを施工する際に、接合面にキーれんがや金属製の接合キーを使用して脱落を防止することが知られている（例えば、特許文献４及び特許文献５）。しかしながら、これらの公知の方法では耐火ブロックどうしを組み合わせたプレライニングブロックを移送するときに、特に水平目地の開きを防止することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６３４４７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９９６８号公報
【特許文献３】特開２００１−１９９６９号公報
【特許文献４】特開平８−１８４２９６号公報
【特許文献５】特開平１０−２３１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、耐火ブロックどうしを組み合わせたプレライニングブロックを移送する際の目地の開きによる耐火ブロックのずれや崩落を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、プレライニングブロックを移送する際、このプレライニングブロックを吊り上げるときに水平目地の開きを防止するために、水平目地を介して接する耐火ブロックどうしに上下方向のずれを防止するための接合部材を設けることに着目して、その接合部分の構造について検討した。
【００１２】
すなわち、本発明の一観点によれば、以下のプレライニングブロックの施工方法が提供される。
「あらかじめ複数の耐火ブロックどうしを組み合わせたプレライニングブロックの施工方法であって、
プレライニングブロックは、表面に開口し水平目地を含みしかも複数の耐火ブロックと共有する接合用孔を有し、この接合用孔は水平目地への投影面積が水平目地における断面積よりも大きい形状、又は水平方向にくびれを有する形状をし、この接合用孔に整合する形状の接合部材が、この接合用孔に挿入されたことにより、炉内に移送する際に水平目地の開きを防止されており、
このプレライニングブロックを炉内へ搬送後に接合部材を外して接合用孔に耐火物を挿入するプレライニングブロックの施工方法。」
【００１３】
このように本発明のプレライニングブロックは、表面に開口し水平目地を含みしかも複数の耐火ブロックと共有する接合用孔を有し、この接合用孔は水平目地への投影面積が水平目地における断面積よりも大きい形状、又は水平方向にくびれを有する形状とする。このため、プレライニングブロックを吊り上げたときに、水平目地への投影面積の大きな部分あるいはくびれによって接合部材と耐火ブロックとの上下方向のずれを防止することができる。
【００１４】
ここで接合用孔の水平目地への投影面積とは、水平目地で切断される接合用孔を中実体とみなし、接合用孔以外の存在を考慮せず、水平目地と平行な平面に対して垂直な光で投影される投影面積である。
【００１５】
つまり、この投影面積が接合用孔の水平目地における断面積よりも大きいことで、例えば傾斜面を有することになり、この傾斜面によってプレライニングブロックを吊り上げたときに接合用孔に挿入（嵌合）される接合部材と耐火ブロックのずれを防止することができる。
【００１６】
接合部材としては、セラミックス、耐火物などのブロック材を使用することで、吊り上げたときにかかる荷重に対して十分な強度を確保でき、しかも高温で使用されても十分な耐熱性を確保できる。
【００１８】
接合部材は金属材とすることもでき、この場合、金属は強度が極めて高いため接合部材及び接合用孔を小さくしても十分なずれ防止効果が得られる。すなわち、接合部材として強度の高い金属板等の金属材を使用することで、接合用孔の深さを小さくすることができる。
【００１９】
接合部材が耐火物のブロック材や金属材であるときは、プレライニングブロックを炉内に設置後にこれを取り外し、代わりに耐用性の高いあるいは低コストな耐火物を挿入しても良い。また、このように接合部材として耐火物のブロック材や金属材を用いると、接合用孔に挿入するのみで接着等は不要となるので簡便な作業となるメリットがある。
【００２０】
接合用孔の深さは、プレライニングブロック（耐火ブロック）あるいは接合部材の強度などによって任意の深さにすることが可能である。また、接合用孔の数は、プレライニングブロックの大きさ、これを構成する耐火ブロックの数、ライニング構造等によって適宜決めることができる。さらに、接合用孔は水平目地のほか、垂直目地を含むこともできる。垂直目地を含むことで垂直目地の開きも防止することが可能となる。
【００２１】
なお、接合用孔とは、有底の孔のほか貫通した孔も含む概念である。
【００２２】
また、本発明において、プレライニングブロックの目地の強度をさらに補強するために、その目地部分に有機系のコーティング層を形成することもできる。有機系のコーティング層は加熱により分解するので、使用時にはプレライニングブロックの性能に悪影響を与えることはない。
【００２３】
このコーティング層は、目地に発生する応力に応じて任意の部位の目地を含む面に形成することができる。すなわち、一部の面にコーティング層を形成しても良いし、全面に形成しても良い。なお、本発明でいう目地とは、前述のモルタルを使用したモルタル目地のほか、モルタルを使用しない空目地を含むものである。
【００２４】
本発明においてコーティング層は、ポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂で形成することが好ましい。ポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂は、他のコーティング用樹脂と比較して引張強度が非常に高い特徴がある。このため、他のコーティング用樹脂と比較してコーティング厚みが薄くてもあるいはコーティング面積が小さくてもプレライニングブロックを移送するときに目地に生じる引張応力に十分対応できる。また、ポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂はスプレーで施工することができ、しかも直ぐに硬化し強度が発現することから、プレライニングブロックの目地を素早くコーティングすることができ、作業能率に優れている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、プレライニングブロックを移送する際の目地の開きによる耐火ブロックのずれや崩落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例によるプレライニングブロックを示す斜視図である。
【図２】図１における接合用孔と接合部材（耐火物のブロック材）の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例であり、接合用孔と接合部材（鉄製キー）の説明図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例であり、接合用孔と接合部材（耐火物のブロック材）の説明図である。
【図５ａ】本発明のさらに他の実施例による接合用孔の説明図である。
【図５ｂ】本発明のさらに他の実施例による接合用孔の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のプレライニングブロックは、複数の耐火ブロックどうしをモルタルを使用せず空目地で組み合わせた耐火ブロックの集合体、あるいは複数の耐火ブロックどうしをモルタルを使用してモルタル目地で接合して組み合わせた耐火ブロックの集合体のいずれにも適用することができる。そして、耐火ブロックとしては、鉄の製造工程で使用される工業炉に一般的に使用されているものを使用することができる。例えば、不焼成れんが、焼成れんが、あるいはプレキャストブロックなどである。これらの耐火ブロックを接合するモルタルにも制約はなく、一般的なモルタルが使用可能である。また、プレライニングブロックの大きささや形状についても特に制約はない。
【００２８】
接合部材としては、耐火物のブロック材、耐火物の充填材、セラミックス材、金属材、木材、合成樹脂材等を使用することができる。これらのうち耐熱性の高い、耐火物のブロック材、耐火物の充填材及びセラミックス材については、プレライニングブロックを炉内などに施工後もそのまま使用することができる。
【００２９】
一方、金属材、木材及び合成樹脂材は、低コストで加工しやすいため作業コストを下げることができる点で有利である。ただし、これらは耐熱性（耐用性）に劣るため、プレライニングブロックを炉内などに施工後に取り外して、その後、耐火物のブロック材、耐火物の充填材、あるいはセラミックス材等を接合用孔に挿入（充填）することが好ましい。さらに、接合部材として耐火物やセラミックスも、より耐用性の高い材料に交換することも可能である。
【００３０】
接合用孔は、水平目地を跨いで２以上の耐火ブロックを含むように設ける。接合用孔の深さや大きさは接合部分に必要と考えられる強度に応じて決定することができ、任意の深さや大きさとすることができる。また、プレライニングブロックに対する接合用孔の数は、プレライニングブロックの形状と大きさ、さらにはこれを構成する耐火ブロックの数に応じて任意の数とすることができる。
【００３１】
耐火物のブロック材等の定形の接合部材を接合用孔に挿入する際には、モルタルなどを使用して隙間発生を防止することができる。一方、耐火物の充填材を使用すれば、モルタルなどを使用することなく、隙間発生を防止することができる。耐火物の充填材としては、モルタル、圧入材、スタンプ材、キャスタブルなどを使用することができる。硬化剤の使用により充填後は硬化し強度が発現するものが好ましい。
【００３２】
本発明のプレライニングブロックの表面において目地を含むように形成する有機系のコーティング層は、前述のとおりポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂で形成することが好ましいが、これには限定されず、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を使用することもできる。
【００３３】
本発明において好適に使用可能なポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂は、構造体の表面にコーティングするためなどに一般に市販されているもの使用することができる。また使用条件によって、目地に高い強度が要求される場合には、引張強度が１５ＭＰａ以上のものを使用することができる。このような引張強度の条件を満足するポリウレア樹脂又はポリウレタン−ウレア複合樹脂も、コーティング材として一般に市販されているものを使用することができ、例えばポリウレア樹脂として株式会社ジャパンホームランドセキュリティのＬＩＮＥ−Ｘによる吹き付け、ステラキューブ株式会社のフォスロックニューコート、イーエナージ株式会社  ＳＯＵＰＬＥＴＨＡＮＥによる刷毛塗り等を使用することができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例によるプレライニングブロックを示す斜視図である。このプレライニングブロック１は、コークス炉の燃焼室を高さ方向と炉長方向に分割し、炉長方向に長い略直方体に分割した形状を有し、耐火ブロックとして珪石れんが２を１段当たり１０個使用し、高さ方向に４段配置して組み合わせたものである。また、上面に埋め込んだ４つのリング３によって吊り具を引っ掛けてこのプレライニングブロック１を吊り上げて搬送することができる。
【００３５】
珪石れんが２どうしの目地（水平目地４及び垂直目地７）には、接着強度が０．９ＭＰａの珪酸ソーダを結合剤とする硅石材質のモルタルを目地の厚みが平均４ｍｍとなるように使用している。なお、図１のプレライニングブロック１では、垂直目地７が連続しないように珪石れんが２が配置されている。このプレライニングブロック１の各段は、長辺側が１１９２ｍｍ、短辺側が８８６ｍｍ、高さが１２０ｍｍで全体の重量は約３３６ｋｇである。珪石れんが２は、かさ比重が１．８７、見掛け気孔率が１８．５、ＳｉＯ２含有量が９５．５質量％のものを使用した。
【００３６】
このプレライニングブロック１の水平目地４部分に、表面に開口する接合用孔５を設け、この接合用孔５に接合部材として耐火物のブロック材６を挿入（嵌合）している。接合用孔５は長辺側側面の水平目地に片面に６個、短辺側側面の水平目地に片面に３個それぞれ設け、プレライニングブロック１の全体では４つの側面で合計１８個設けている。そしてこれらの接合用孔５に耐火物のブロック材６が嵌合している。これらの接合用孔５は、あらかじめそれぞれの珪石れんが２に切削加工することで設けている。
【００３７】
接合用孔５は図２の説明図に示すように、上側の珪石れんが２には水平目地４側に向かって孔の幅が減少する傾斜面５１を、下側の珪石れんが２にも水平目地４側に向かって孔の幅が減少する傾斜面５２を有している。すなわち、この接合用孔５は、水平目地４への投影面積Ｓ１が水平目地４における断面積Ｓ２よりも大きい形状をしている。また、この接合用孔５は、水平方向にくびれを有する形状でもある。
【００３８】
耐火物のブロック材６は、この接合用孔５に整合する形状をしており、必要に応じモルタルを使用してこの接合用孔５と嵌合している。すなわち、耐火物のブロック材６は直接あるいはモルタルを介して珪石れんが２と接している。また、耐火物のブロック材６は図２に示すように、直接あるいはモルタルを介して接合用孔５の傾斜面５１，５２に接触する傾斜面６１，６２を有している。なお、接合用孔５の深さは３０ｍｍ、耐火物のブロック材６の厚みは２８ｍｍである。
【００３９】
このプレライニングブロック１によれば、クレーンで吊り上げても耐火物のブロック材６によって目地（水平目地４及び垂直目地７）の開きが防止され、耐火ブロック（珪石れんが２）の崩壊も防止される。また、本実施例において耐火物のブロック材６は珪石れんが２と同じ珪石材質であり耐用性に問題はない。さらに、本実施例において接合用孔５及び耐火物のブロック材６は、それぞれ水平目地４に対して上下対称の形状としているので、これらによる珪石れんが２どうしの接合が安定する。
【００４０】
（実施例２）
図１において接合用孔５と接合部材としての鉄製キー８を図３に示す構造とした。図３において、上側の珪石れんが２には水平目地４側に向かって接合用孔５の幅が小さくなるように段差面５３を設け、下側の珪石れんが２にも水平目地４側に向かって接合用孔５の幅が小さくなるように段差面５４を設けている。すなわち、この接合用孔５も先の実施例１のものと同様に、水平目地４への投影面積が水平目地４における断面積よりも大きい形状をしており、また、水平方向にくびれを有する形状でもある。
【００４１】
本実施例において接合用孔５の深さは１０ｍｍとし、鉄製キー８の厚みも１０ｍｍとした。そして、モルタルを使用せずに接合用孔５に鉄製キー８を挿入し、水平目地４に隙間が生じる場合には金属板を挿入して鉄製キー８の上下方向のずれをなくした。鉄製キー８は、接合用孔５に整合する形状をしており、接合用孔５の段差面５３，５４と対応する段差面８１，８２を有する。
【００４２】
このプレライニングブロック１においては、炉内へ搬入し所定の位置に施工した後、鉄製キー８を外して、代わりに珪石材質の充填材を接合用孔５に充填する。
【００４３】
このように金属製の接合部材は小さくても十分な強度が得られ、しかも金属製のスペーサーやコッターなどと併用することで接着材を使用しなくても垂直方向の隙間を無くすことができるため、着脱作業が簡単である。また、接合用孔も浅くできるため使用条件によっては接合用孔に充填材を不要とすることもできる。
【００４４】
（実施例３）
図１において接合用孔５に、珪酸ボンドの珪石系の充填材を充填した。このプレライニングブロック１は、充填材の硬化後に吊り上げることができる。
【００４５】
（実施例４）
図４に示すようにコの字型の耐火物のブロック材６をモルタルを介して接合用孔５に嵌合した。本実施例の接合用孔５も先の実施例１のものと同様に、水平目地４への投影面積が水平目地４における断面積よりも大きい形状をしており、また、水平方向にくびれを有する形状でもある。
【００４６】
（実施例５）
図５ａに示すように、垂直断面が平行四辺形の接合用孔５を設けて、垂直断面が平行四辺形の接合部材６を嵌合した。本実施例の接合用孔５は、水平目地４への投影面積が水平目地４における断面積よりも大きい形状をしている。
【００４７】
（実施例６）
図５ｂに示すように、水平目地４を介して接触する２つの珪石れんが２にそれぞれくびれ５５，５６を有する接合用孔５を設け、これと同じ（整合する）形状の接合部材６をこの接合用孔５に挿入した。くびれ５５，５６の存在により、目地（水平目地４及び垂直目地７）の開きが防止され、耐火ブロック（珪石れんが２）の崩壊も防止される。
【００４８】
（実施例７）
図１のプレライニングブロックにおいて、接合用孔５に耐火物のブロック材６を嵌合した後、両方の長辺側側面と両方の短辺側側面の合計４面をポリウレア樹脂でコーティングしコーティング層を形成した。具体的にはポリウレア樹脂として株式会社ジャパンホームランドセキュリティのＬＩＮＥ−Ｘ（引張強度２３ＭＰａ、伸長率１６０％）を使用し、これをスプレーで吹き付けることで約１ｍｍの厚みのコーティング層を形成した。
【符号の説明】
【００４９】
１  プレライニングブロック
２  珪石れんが（耐火ブロック）
３  リング
４  水平目地
５  接合用孔
５１，５２  傾斜面
５３，５４  段差面
５５，５６  くびれ
６  耐火物のブロック材（接合部材）
６１  傾斜面
６２  傾斜面
７  垂直目地
８  鉄製キー（接合部材）
８１  段差面
８２  段差面
【図１】
0006712850.tif 000002
【図２】
0006712850.tif 000003
【図３】
0006712850.tif 000004
【図４】
0006712850.tif 000005
【図５ａ】
0006712850.tif 000006
【図５ｂ】
0006712850.tif 000007