(57)【要約】【課題】耐火物劣化による脱落等を防止する管構造、口巻き構造及び窯炉を提供する。【解決手段】水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が直線及び／又は曲線の組合せによって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。又は断面が連続して変化する曲率をもつ曲線によって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が直線及び／又は曲線の組合せによって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。
【請求項２】
水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が連続して変化する曲率をもつ曲線によって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。
【請求項３】
前記断面において、最下部の曲率が前記点における曲率より小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の耐火物の脱落しにくい管構造。
【請求項４】
頂点の数が３以上６以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐火物の脱落しにくい管構造。
【請求項５】
耐火物で施工され、平面又は立体形状からなる窯炉の口巻き構造であって、軸方向の垂直面への投射断面が請求項１〜４の何れか１項に記載の管構造の断面からなることを特徴とする耐火物の脱落しにくい口巻き構造。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載の管構造を有する管が請求項５記載の口巻き構造を有する窯炉と連結されていることを特徴とする耐火物の脱落しにくい窯炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉連絡管構造、燃焼炉・ミキシングチャンバー連絡管構造、ミキシングチャンバー・熱風出口管構造等の高温雰囲気窯炉構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉連絡管構造等、及びその窯炉開口部（口巻き構造）は高温環境での長寿命化のため、耐火物構造で保持されている。管構造、開口部の断面形状は部材効率が最も高く、周長／断面積比が最も低くなる円形をしているのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、円形断面の管構造、開口部が高温にさらされ経年劣化してくると、管構造、開口部を構成する耐火煉瓦がクリープ変形や亀裂が発生し、特に最上部付近の耐火煉瓦がやがて脱落して耐火物構造として機能しなくなることがある。
本発明は、このような耐火物劣化による脱落等を防止することができる管構造、口巻き構造及び窯炉を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは
（１）水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が直線及び／又は曲線の組合せによって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。
（２）水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が連続して変化する曲率をもつ曲線によって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造。
（３）前記断面において、最下部の曲率が前記点における曲率より小さいことを特徴とする（１）又は（２）記載の耐火物の脱落しにくい管構造。
（４）頂点の数が３以上６以下であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の耐火物の脱落しにくい管構造。
（５）耐火物で施工され、平面又は立体形状からなる窯炉の口巻き構造であって、軸方向の垂直面への投射断面が（１）〜（４）の何れか１項に記載の管構造の断面からなることを特徴とする耐火物の脱落しにくい口巻き構造。
（６）（１）〜（４）の何れか１項に記載の管構造を有する管が（５）記載の口巻き構造を有する窯炉と連結されていることを特徴とする耐火物の脱落しにくい窯炉。
【０００５】
【発明の実施の形態】
従来の円形開口部構造では、煉瓦内最大応力部発生位置１を煉瓦目地に圧力感応紙を挟んでその変色濃度を調査することにより求めると、図１（ａ）のような線上に存在することがわかった。この場合、最上部においては最大応力発生部が背面（煉瓦上部）に発生し、煉瓦２の大部分がぶら下がることになるので、最上部近傍の煉瓦は脱落しやすい。
【０００６】
一方、この煉瓦内最大応力部発生位置１の線上に煉瓦の中心がくる様に、軸方向に垂直な断面の最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きく、最下部の曲率が前記点における曲率より小さくなるように図１（ｂ）に示すごとく再配置を行い、構造全体としての煉瓦形状を決定することで亀裂等発生による煉瓦脱落等を防止することができることを知見した。また、後述するように、軸方向に垂直な断面の最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きくするだけでも、ある程度最上部の煉瓦の脱落を防止できることもわかった。また、上部煉瓦のセメ合う角度が円状であるときよりも小さければ脱落を防止する効果があることもわかった。
【０００７】
本発明は係る知見に基づくものであり、前記（１）に係る発明は水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が直線及び／又は曲線の組合せによって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造である。
【０００８】
この構造の例として、図２（ａ）〜（ｇ）を示す。
図２（ａ）は管断面が楕円の例であり、図２（ｂ）は曲線の組合せの例であり、図２（ｃ）〜（ｆ）は直線の組合せからなり、図２（ｇ）は懸垂曲線と円の組合せからなる。管構造はこの例に限定されるものではなく、曲線と直線の組合せも本発明の範囲に入るものである。
前記断面において、最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きければ、断面構造の上部煉瓦の最大応力発生部位を煉瓦背面側より稼働面側にずらすことになり、亀裂が入っても脱落する分を減少させる効果を得ることができる。
【０００９】
前記（２）に係る発明は、水平又は水平に対し斜めに施工され、耐火物からなる管構造であって、軸方向に垂直な断面が連続して変化する曲率をもつ曲線によって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きいことを特徴とする耐火物の脱落しにくい管構造である。図２（ａ）（ｂ）が前記（２）の発明にも該当する。
断面が連続して変化する曲率をもつ曲線によって構成され、前記断面において最上部の曲率が前記最上部と直角方向の点における曲率より大きければ、断面構造の上部煉瓦の最大応力発生部位を煉瓦背面側より稼働面側にずらすことになり亀裂が入っても脱落する分を減少させる効果を得ることができる。
【００１０】
前記（３）に係る発明は前記断面において、最下部の曲率が前記点における曲率より小さいことを特徴とする（１）又は（２）記載の耐火物の脱落しにくい管構造である。図２において、（ｂ）がこれにも該当する。
最下部の曲率が前記点における曲率より小さいので、断面構造の上部煉瓦の最大応力発生部位を前記（１）の発明に比べ更に煉瓦背面側より稼働面側にずらすことになり、亀裂が入っても脱落する分を減少させる効果を増加させることができる。
【００１１】
前記（４）に係る発明は頂点の数が３以上６以下であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の耐火物の脱落しにくい管構造である。図２において、（ｃ）〜（ｆ）がこれにも該当する。
頂点の数が３より小さければ多角形として存在しえず、６より多いと円形に近くなり、上部煉瓦の脱落部位を減少させるという効果を得ることができにくくなるから上記の範囲とすることが好ましい。
【００１２】
前記（５）に係る発明は耐火物で施工され、平面又は立体形状からなる窯炉の口巻き構造であって、軸方向の垂直面への投射断面が（１）〜（４）の何れか１項に記載の管構造の断面からなることを特徴とする耐火物の脱落しにくい口巻き構造である。図２において、口巻き構造の軸方向の垂直面への投射断面が図２の（ａ）〜（ｇ）の何れかであれば本発明例に該当する。
口巻き構造がこのような構造であれば、断面構造の上部煉瓦の最大応力発生部位を煉瓦背面側より稼働面側にずらすことになり亀裂が入っても脱落する分を減少させる効果を得ることができる。
【００１３】
前記（６）に係る発明は前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の管構造を有する管が前記（５）記載の口巻き構造を有する窯炉と連結されていることを特徴とする耐火物の脱落しにくい窯炉である。
例えば、熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の連絡管がこのような断面構造を有するものであれば、断面構造の上部煉瓦の最大応力発生部位を煉瓦背面側より稼働面側にずらすことになり亀裂が入っても脱落する分を減少させる効果を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
［実施例１］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ａ）に示す長半径１６５０ｍｍ、短半径１３５０ｍｍの楕円形状をもつ様に配置した。最上部及び最下部の曲率は７．４１×１０−４（＝１／１３５０）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は６．０６×１０−４（＝１／１６５０）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００１５】
［実施例２］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｂ）に示す連続した曲率をもつ様に配置した。最上部を含め、中心が正三角形の頂点にあたる部分の曲率半径を４００ｍｍとし、それぞれが半径１５００ｍｍの円に内接する形状に配置した。最上部の曲率は２．５０×１０−３（＝１／４００ｍｍ）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は３．３３×１０−４（＝１／３０００ｍｍ［ｍｍ−１］、最下部の曲率は３．３３×１０−４（＝１／３０００ｍｍ）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００１６】
［実施例３］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｃ）に示す断面形状が正三角形である様に煉瓦を配置した。一辺の長さを４０４０ｍｍとすることで断面積を確保した。最上部の曲率は０．０５（＝１／２０）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］、最下部の曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］であった。直線の曲率は上記のように０（＝１／∞）［ｍｍ−１］として計算した。又、最上部は曲率半径が２０ｍｍとなるように左右の煉瓦の競り合いを調整した。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００１７】
［実施例４］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｄ）に示す断面形状が正方形である様に煉瓦を配置した。一辺の長さを２６５９ｍｍとした。最上部の曲率は５×１０−２（＝１／２０）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］、最下部の曲率は５×１０−２（＝１／２０）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００１８】
［実施例５］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｅ）に示す断面形状が正五角形である様に煉瓦を配置した。一辺の長さを２０２７ｍｍとした。最上部の曲率は５×１０−２（＝１／２０）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］、最下部の曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００１９】
［実施例６］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｆ）に示す断面形状が正六角形である様に煉瓦を配置した。一辺の長さを１６４９ｍｍとした。最上部の曲率は５×１０−２（＝１／２０）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は０（＝１／∞）［ｍｍ−１］、最下部の曲率は５×１０−２（＝１／２０）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００２０】
［実施例７］
熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状を図２（ｇ）に示す状半面が懸垂曲線となる様に煉瓦を配置した。懸垂曲線は高さが１５００ｍｍとし、最上部が半径１５００ｍｍの円に内接する形状とした。最上部の曲率は６．６７×１０−４（＝１／１５００）［ｍｍ−１］、前記最上部と直角方向の点における曲率は３．３３×１０−４（＝１／３０００）［ｍｍ−１］、最下部の曲率は６．６７×１０−４（＝１／１５００）［ｍｍ−１］であった。前記最上部と直角方向の点において、曲率半径が３０００ｍｍとなるように上下の煉瓦の競り合いを調整した。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００２１】
［比較例］
比較例として、熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉の口巻き構造と連絡管の断面形状が円形である煉瓦を配置した。直径３０００ｍｍの円形である。いずれの点においても曲率は６．６７×１０−４（＝１５００ｍｍ）［ｍｍ−１］であった。材質は珪石質（ＳｉＯ２が９０％以上）とした。
【００２２】
実施例１〜７及び比較例を、熱風炉の燃焼炉・蓄熱炉として用いて、高炉操業を行った。当該形状部分に１４００℃と１２００℃の温度差のある熱風を１０時間毎に交互に送風し、１ヶ月後のタイミングで外観を調査した。
その結果、比較例は上部煉瓦が脱落したのに対し、実施例１〜７は全く損傷なく形状もほぼ原型のままであり、上部煉瓦のセリが健全であり耐火物の脱落を防止することができた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、耐火物劣化による脱落等を防止する管構造、口巻き構造及び窯炉を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）従来の円形開口部構造における煉瓦内最大応力部発生位置を示す。
（ｂ）本発明に係る開口部構造における煉瓦内最大応力部発生位置を示す。
【図２】（ａ）本発明例に係る断面が曲線の組合せからなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｂ）本発明例に係る断面が別の曲線の組合せからなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｃ）本発明例に係る断面が三角形からなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｄ）本発明例に係る断面が四角形からなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｅ）本発明例に係る断面が五角形からなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｆ）本発明例に係る断面が六角形からなる管構造、口巻き構造を示す。
（ｇ）本発明例に係る断面が懸垂曲線と他の曲線の組合せからなる管構造、口巻き構造を示す。
【符号の説明】
１　　煉瓦内最大応力部発生位置
２　　煉瓦
【図１】
2004125294.tif 000003
【図２】
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