(57)【要約】【課題】低強度のキャスタブル耐火物を用いた場合にも、炉壁の脱落や倒壊を防止することができるロータリーキルンの炉壁構造を提供する。【解決手段】ロータリーキルンの金属外皮１０の内面に、多数のＸ型スタッド１１を溶接し、これらのＸ型スタッド１１により低強度キャスタブルからなる耐火物層１２を保持させる。またＸ型スタッド１１に代えて、金属板を折り曲げ成形した板状スタッドを周方向に傾斜させて溶接し、これらの板状スタッドにより低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させることができる。もちろん両者を併用することもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンの金属外皮の内面に多数のＸ型スタッドを溶接し、これらのＸ型スタッドにより低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させたことを特徴とするロータリーキルンの炉壁構造。
【請求項２】
ロータリーキルンの金属外皮の内面に、金属板を折り曲げ成形した多数の板状スタッドを周方向に傾斜させて溶接し、これらの板状スタッドにより低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させたことを特徴とするロータリーキルンの炉壁構造。
【請求項３】
板状スタッド間にＸ型スタッドを配置した請求項２記載のロータリーキルンの炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属外皮の内面にキャスタブル耐火物を内張りしたロータリーキルンの炉壁構造に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平４−６４８８７号公報
【０００３】
【従来の技術】
ロータリーキルンの炉壁は、鋼板などからなる金属外皮の内面にキャスタブルからなる耐火物層を内張りした構造が一般的である。特許文献１及び図８に示すように、この耐火物層１は金属外皮２の内面に脚部を溶接されたＹ型スタッド３により保持されていた。従来のキャスタブルからなる耐火物層１は、例えば気孔率が１０％、１０００℃における曲げ強度が１２ＭＰａの比較的高強度のものであり、このようなＹ型スタッド３により強固に保持できるものである。
【０００４】
ところが近年、省エネルギーの観点から炉壁からの放散熱量を低減することが必要になり、キャスタブルからなる耐火物層１を断熱性能に優れた材料に変更することが求められている。このためには気孔率を大きくして断熱性能を高めたキャスタブル耐火物を選定することになり、耐火物層１は必然的に低強度となる。例えばキャスタブル耐火物の気孔率を２０％とすると、１０００℃における曲げ強度は従来品の半分以下の５ＭＰａ程度まで低下する。
【０００５】
その結果、図８に示すように運転中にキャスタブル耐火物層１に次第に亀裂が進行し、この亀裂部分が上方に回転したときに亀裂に挟まれたキャスタブル耐火物の中間部４が単一のＹ型スタッド３に吊り下げられた状態となることがある。この状態ではキャスタブル耐火物の中間部４の全重量がＹ型スタッド３の溶接部に作用し、溶接強度よりも中間部４の重量が重いと溶接部が破断してＹ型スタッド３とともに炉内に落下する。その結果、この部分で「せり」がなくなり、炉壁全体が倒壊する可能性があった。なお、耐火物が鉄皮に均一に施工されている場合には、炉温上昇に伴い耐火物が熱膨張し、その膨張によって鉄皮に耐火物が保持される。この保持力を「せり」という。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、断熱性を高めるために気孔率が大きく比較的低強度のキャスタブル耐火物を用いた場合にも、炉壁の脱落や倒壊を防止することができるロータリーキルンの炉壁構造を提供するためになされたものである。なお、本明細書において低強度キャスタブル耐火物とは、１０００℃における曲げ強度が１０ＭＰａ以下のものを意味するものとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、ロータリーキルンの金属外皮の内面に多数のＸ型スタッドを溶接し、これらのＸ型スタッドにより低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させたことを特徴とするものである。また、同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、ロータリーキルンの金属外皮の内面に、金属板を折り曲げ成形した多数の板状スタッドを周方向に傾斜させて溶接し、これらの板状スタッドにより低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させたことを特徴とするものである。なお、これらの発明を組み合わせて、板状スタッド間にＸ型スタッドを配置した構造とすることもできる。
【０００８】
これらの発明によれば、従来の１本足のＹ型スタッドに代えて２本足のＸ型スタッドあるいは金属板を折り曲げ成形した板状スタッドを金属外皮の内面に溶接し、低強度キャスタブルからなる耐火物層を保持させたので、金属外皮とスタッドとの溶接強度が強くなり、仮に耐火物層に亀裂が発生してもスタッドの溶接部が金属外皮から破断することがない。このため、スタッドとともに耐火物層の一部が落下するおそれがなくなり、炉壁の脱落や倒壊を確実に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
図１は請求項１の発明の実施形態を示すもので、ロータリーキルン本体を形成する円筒形の金属外皮１０の内面に、多数のＸ型スタッド１１を溶接し、これらのＸ型スタッド１１により低強度キャスタブルからなる耐火物層１２を保持させたものである。
【００１０】
Ｘ型スタッド１１はステンレス等の耐熱金属線材を２本組み合わせてＸ字型に成形したものであって、２本の脚部１３、１３の開いた方向がロータリーキルン本体の円周方向になるように、脚部１３、１３を金属外皮１０の内面に溶接してある。Ｘ型スタッド１１の設置数やピッチは従来のＹ型スタッド３に準じて適宜設定することができる。
【００１１】
低強度キャスタブルとしては、例えばアルミナ４８％、シリカ４２％を主成分とし、気孔率２０％、熱伝導度が５００℃で０．６５ｋｃａｌ／ｍ／ｈｒ／℃、１０００℃で０．８０ｋｃａｌ／ｍ／ｈｒ／℃、曲げ強度が１１０℃で８．５ＭＰａ、１０００℃で５．０ＭＰａのものが用いられる。このような低強度キャスタブルはＸ型スタッド１１が溶接された金属外皮１０に吹き付けられ、Ｘ型スタッド１１により保持された耐火物層１２が形成される。
【００１２】
このようにＸ型スタッド１１により保持された耐火物層１２は、低強度キャスタブルからなるものであるために、図２に示すように使用中に亀裂１４が発生することがある。しかし、Ｘ型スタッド１１は２本の脚部１３、１３により金属外皮１０に溶接されているため、炉体の回転により亀裂１４、１４の中間部分１５が単一のＸ型スタッド１１により吊り下げられた状態となっても、Ｘ型スタッド１１が金属外皮１０から破断して落下することがない。このため従来のように炉壁のせりが失われることがなく、耐火物層１２の倒壊を防止できる。
【００１３】
なお、図３（Ａ）に示したようにＸ型スタッド１１の脚部１３とは反対側の腕部１６の方向を全て一定とすると、それらを含む平面に沿って亀裂が伝播し易くなる。このため図３（Ｂ）に示すようにＸ型スタッド１１の腕部１６の方向を適宜に変更し、亀裂の伝播を抑制することが好ましい。
【００１４】
また、従来のＹ型スタッド３は図４（Ａ）に示すように炉壁の自重と熱膨張との影響によって下向きに変形し、炉壁の倒壊を招く可能性があったが、本発明では図４（Ｂ）に示すように脚部１３、１３の開いた方向が円周方向になるようにＸ型スタッド１１を金属外皮１０に溶接することにより、下向きの変形を防止することができる。
【００１５】
図５は請求項２の発明の実施形態を示すもので、金属外皮１０の内面に金属板を折り曲げ成形した多数の板状スタッド２０を溶接し、これらの板状スタッド２０により低強度キャスタブルからなる耐火物層１２を保持させたものである。板状スタッド２０は例えば図６に示すように金属板をコ字型やＳ字型に曲げて形成したものであるが、その形状は特に限定されるものではない。これらの板状スタッド２０は面の方向を炉体の周方向に向けて互いに反対向きに傾斜させ、基部を金属外皮１０の内面に溶接してある。
【００１６】
このような板状スタッド２０は、金属外皮１０に対する溶接長さを十分に取れるので、強度に優れたものである。しかも図５に示すように板状スタッド２０を周方向に傾斜させたので、隣接する板状スタッド２０、２０間に低強度キャスタブルからなる耐火物層１２が抱きかかえられた状態となり、耐火物層１２の脱落を確実に防止できる。
【００１７】
ただし図７に示すように隣接する部分の耐火物層１２については、両側の板状スタッド２０、２０が外側に開いた状態となって落下防止効果が失われる。このためこの部分にはＸ型スタッド１１を配置して耐火物層１２の脱落を防止することが好ましい。もちろんこの部分のみならず、他の部分にもＸ型スタッド１１を配置し、板状スタッド２０とＸ型スタッド１１との相乗効果を狙うことも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、従来のＹ型スタッドに代えてＸ型スタッドや板状スタッドを使用し、金属外皮に対する十分な溶接強度を確保するようにしたものである。このため、断熱効果の高い低強度のキャスタブル耐火物を内張りし、耐火物層に亀裂が生じた場合にもスタッドが落下することがなく、炉壁の脱落や倒壊を防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】作用効果の説明図である。
【図３】請求項１の発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】スタッドの下向き変形を示す断面図である。
【図５】請求項２の発明の実施形態を示す断面図である。
【図６】板状スタッドの斜視図である。
【図７】板状スタッドとＸ型スタッドとの併用例を示す断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  従来の耐火物層
２  金属外皮
３  従来のＹ型スタッド
４  亀裂の中間部
１０  本発明の金属外皮
１１  Ｘ型スタッド
１２  低強度キャスタブルからなる耐火物層
１３  Ｘ型スタッドの脚部
１４  亀裂
１５  亀裂の中間部分
１６  Ｘ型スタッドの腕部
２０  板状スタッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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