(57)【要約】【課題】腐食性ガスや灰分等の炉内物質から十分に保護することができる耐火レンガ及びこの耐火レンガを用いた炉を提供する。【解決手段】耐火レンガ１０は、第１〜６の面１〜６を有した直方体状である。炉内に面する第１の面と、第２〜５の面２〜５のうち第１の面１側に保護層７が形成されている。面２〜５における保護層７の厚さは１００〜１０００μｍである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉材として用いられる耐火レンガであって、炉内に露出する第１の面と、該第１の面に隣接する全ての面のうちの少なくとも第１の面側の部分とに保護層が形成されていることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項２】
請求項１において、該第１の面に隣接する全ての面に形成されている保護層の厚さが１００〜１０００μｍであることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項３】
請求項１又は２において、該第１の面に隣接する全ての面のうち、第１の面との角縁から５〜１００ｍｍまでの範囲に該保護層が形成されていることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該保護層は、耐火レンガの焼成工程で耐火レンガに一体化させることにより形成されたものであることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該保護層は、無機酸化物系のセラミックス、炭化物系のセラミックス、窒化物系のセラミックス、硼化物系のセラミックス及び炭素よりなる群から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該保護層は炉内の腐食性ガスによる耐火レンガの浸食を防止する腐食防止特性を有することを特徴とする耐火レンガ。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該保護層は、灰分等の炉内物質の付着防止特性を有することを特徴とする耐火レンガ。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該保護層は、炉内の腐食性ガスによる耐火レンガの浸食を防止する腐食防止特性を有した下層と、灰分等の炉内物質の付着防止特性を有した上層とを有していることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項９】
請求項６又は８において、腐食防止特性を有した層は無機酸化物系セラミックスを主体とするものであることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項１０】
請求項７又は８において、付着防止特性を有した層は、炭化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、硼化物系セラミックス及び炭素よりなる群から選ばれる少なくとも１つを主体とするものであることを特徴とする耐火レンガ。
【請求項１１】
耐火レンガで内張りされた炉において、少なくとも一部の耐火レンガが請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の耐火レンガであることを特徴とする炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火レンガ及び炉に関するものであり、特に保護層を有する耐火レンガと、この耐火レンガが内張りされた炉とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐火レンガの炉内に面する面に保護層を形成することは周知である。例えば、特開平８−１１９７７５号には、ホウ珪酸ナトリウムの表面層を形成し、その後、昇温させてナトリウムを蒸発させることによりシリカ純度の高い保護層を形成することが記載されている。
【０００３】
特開平１０−２６５２８１号には、コロイダルシリカを用いて形成したシリカ系保護層を有するマグネシアースピネル煉瓦が記載されている。
【０００４】
特開平１０−２５９０８０号には、リン酸アルカリにてコーティング層を形成した耐火レンガが記載されている。
【０００５】
特開平１０−３３０７５８号には、ホウ珪酸ナトリウムリチウムにて表面コーティングを形成した耐火レンガが記載されている。
【０００６】
特開２０００−３１９６５９号には、ＢａＯ、ＳｒＯを含むホウ珪酸ナトリウムのコーティング層を形成した耐火レンガが記載されている。同号には、該コーティング層にＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｚｒ、ＳｉＯ４等が添加されてもよい旨の記載がある。
【０００７】
特開平５−１５４６２７号公報には、ジルコニア、カルシア、マグネシア、黒鉛などよりなる表層部を有した耐火レンガが記載されている。
【０００８】
特開平５−３０６１８１号には耐火レンガの表面にカーボン層を設けることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１１９７７５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６５２８１号公報
【特許文献３】
特開平１０−２５９０８０号公報
【特許文献４】
特開平１０−３３０７５８号公報
【特許文献５】
特開２０００−３１９６５９号公報
【特許文献６】
特開平５−１５４６２７号公報
【特許文献７】
特開平５−３０６１８１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐火レンガの炉内に露出する第１の面だけでなく、この第１面の近傍の面も保護することができる保護層を有した耐火レンガと、この耐火レンガを備えた炉とを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐火レンガは、炉材として用いられる耐火レンガであって、炉内に露出する第１の面と、該第１の面に隣接する全ての面のうちの少なくとも第１の面側の部分とに保護層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
かかる本発明の耐火レンガ及び炉にあっては、耐火レンガの第１の面だけでなく、この第１の面に隣接する全ての面の炉内近傍領域においても耐火レンガが腐食性ガスや灰分等の炉内物質から保護されるようになる。
【００１３】
即ち、保護層が耐火物腐食防止特性を有する場合には、腐食性ガス、例えば塩素ガス、硫黄酸化物ガス、各種のアルカリ成分を含むガスなどによる耐火物の表層の浸食が防止される。また、この保護層を緻密なセラミックス膜とした場合には、炉材用耐火物の耐磨耗性が高まる。
【００１４】
保護層が灰分等の炉内物質の付着防止特性を有する場合には、灰分等の炉内物質が耐火レンガ表面に付着しにくくなり、また、仮に付着した場合でも自然に剥がれ易くなる。
【００１５】
本発明では、保護層は、下層が腐食防止特性を有し、上層が灰分等の付着防止特性を有するものであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は実施の形態に係る耐火レンガの斜視図である。この耐火レンガ１０は、直方体形状であり、炉内に露出する第１の面１と、この第１の面に隣接する第２、第３、第４及び第５の面２〜５と、第１の面と反対側の第６の面６とを有している。
【００１８】
この第１の面１の全体に保護層７が形成されている。また、第２〜５の面２〜５のうち、第１の面１に近い側にも保護層７が形成されている。
【００１９】
なお、第２〜５の面２〜５に保護層７を設ける範囲は、第１の面１との角縁から５〜１００ｍｍ特に１０〜７０ｍｍ程度が好ましい。この範囲が過度に小さいと、第２〜５の面２〜５の保護が不十分になるおそれがある。また、この範囲が過大であるとコスト高になる。
【００２０】
第２〜５の面２〜５においては、保護層７の厚みは１００〜１０００μｍ特に２００〜８００μｍ程度が好適である。この厚さが過度に小さいと、保護が不十分であり、過度に厚いときにはレンガ積みに支障が生じるおそれがある。また、保護層が過度に厚いとコスト高になったり、材質によっては耐火レンガとの熱膨張差等に起因して剥離が生じ易くなるおそれがある。
【００２１】
第１の面１に設けられる保護層の厚さはこれよりも厚くてもよい。ただし、過度に厚くなると剥れ易くなるので２０００μｍ以下程度であることが好ましい。
【００２２】
この耐火レンガ１０は、第１の面１が炉内を向くように炉に内張りされる。
【００２３】
このように保護層７を形成したことにより、炉内の腐食性ガスと接することにより耐火レンガの腐食損傷が防止される。また、保護層７が灰分等の炉内物質が付着しにくい特性を有するものである場合には、この灰分の付着が防止され、付着灰分による耐火レンガの損傷が防止される。
【００２４】
保護層７が、腐食防止特性を有した下層と、灰分等の付着防止特性を有した上層との積層構造よりなる場合には、耐火レンガ保護特性が著しく良好なものとなる。
【００２５】
なお、耐火レンガ基材と保護層７との界面には、両者の成分を含む移行層が形成されてもよい。通常の場合、この移行層にあっては、保護層７側に近づくほど保護層７の成分に富むものとなる。
【００２６】
保護層７が腐食防止層と灰分等の付着防止層の積層構造を有する場合にも、両層の界面に移行層が形成されてもよい。
【００２７】
本発明において、耐火レンガの基材としては、アルミナ系耐火物、マグネシア系耐火物（マグクロ系・マグカーボン系を含む）、シリカ系耐火物（粘土質耐火物）、アルミナ質耐火物などがあり、安価な、耐火度（ＳＫ）−３２〜３７のシャモット質の煉瓦が多く用いられているが、これらに限定されない。
【００２８】
保護層７としては、該保護層７に耐食性を具備させるときには安価な無機酸化物系のセラミックスが好適であり、具体的にはＳｉＯ２、ＺｒＳｉＯ４、２ＳｉＯ２・３Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｂ２Ｏ３などを採用することができる。
【００２９】
耐腐食性を有する保護層７の見かけ気孔率は１０％以下、好ましくは５％以下である。１０％を超えると、腐食性ガスの浸食を効果的に防止することができないという不都合が生じる。
【００３０】
保護層７に灰分等の付着防止性を具備させる場合には、炭化物系のセラミックス、窒化物系のセラミックス、硼化物系のセラミックス、炭素などが好適である。炭化物系のセラミックスとしては、例えば安価なＳｉＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣ、Ｂ４Ｃ、Ｗ２Ｃ、ＷＣなどの１種又は２種以上を採用することができる。また、窒化物系のセラミックスとしては、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの１種又は２種以上などを採用することができる。硼化物系のセラミックスとしては、Ｂ４Ｃ、ＢＮ、ＴｉＢ２、ＣｒＢ２、ＺｒＢ２、ＳｉＢ２の１種又は２種以上などを用いることができる。炭素としては、コークス、黒鉛などを用いることができる。
【００３１】
この保護層を形成するには、保護層形成用の粉状、液状ないしスラリー状材料を耐火レンガに付着させた後、耐火レンガの焼成工程で耐火レンガに一体化させるのが好ましい。
【００３２】
例えば、耐火レンガのプレス成形工程において、耐火レンガ基材表面に保護層用粉体材料の層を形成し、この層を耐火レンガ基材と共に焼結一体化させてもよい。
【００３３】
また、成形後に液状ないしスラリー状材料をスプレー、刷毛陰り、ディッピング等により付着させ、必要に応じ乾燥させ、その後、焼成工程で保護層７を耐火レンガ基材と一体化させてもよい。
【００３４】
保護層形成材料をフィルム化させておき、このフィルムを耐火レンガ成形体表面に貼着し、その後、焼成工程で保護層７を耐火レンガ基材と一体化させてもよい。
【００３５】
焼成工程により保護層と耐火レンガ基材とを強固に一体化させるために、保護層形成用材料中に焼結促進剤を含有させてもよい。
【００３６】
焼結促進剤としては、例えばＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｒＯ２系の焼結促進剤、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系の焼結促進剤などを採用することができる。そのほか、多くの低融点ガラス、微細粉末のガラスなどでもよい。もちろん、これら以外のものを用いてもよい。
【００３７】
焼結促進剤の添加量は１０重量％以下、好ましくは２重量％以下である。１０重量％を超えると、耐腐食膜自体の高熱に対する強度が悪くなり、寿命が短くなるという不都合が生じる。
【００３８】
保護層が炭化物系セラミックス、窒化物系のセラミックス、硼化物系のセラミックス、炭素の少なくとも１つである場合、保護層中に酸化防止剤が添加されてもよい。
【００３９】
酸化防止剤としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２系の酸化防止剤などを採用することができる。そのほか、ジルコニア系ガラス、硼化物を含んだガラスなどでもよい。もちろん、これ以外のものであってもよい。
【００４０】
酸化防止剤の添加量は１０重量％以下、好ましくは５重量％以下である。１０重量％を超えると、保護層にクリンカーが付着しやすくなるおそれがある。
【００４１】
なお、本発明実施の形態の耐火レンガの形状は直方体であるが、これに限定されず、炉内に面する第１の面は曲面を有するものでもよいし、第１の面に隣接する全ての面の数も４つ以下でもそれ以上でもよい。
【００４２】
本発明の耐火レンガが適用される炉としては、例えば、ごみ焼却炉、セメント焼成炉、その他の窯炉、焼鈍炉、加熱炉、製鋼炉などの各種の工業炉が挙げられる。製鋼炉としては、例えば高炉、転炉、電気炉、出鋼樋、取鍋、タンディッシュ、ＲＨ（製鋼用真空脱ガス装置）、ＤＨなどが挙げられる。炉はこれらに限定されるものではない。また、炉体だけでなく、その周辺設備にも、本発明の耐火物は適用される。
【００４３】
本発明の耐火レンガは新規に炉を設置する際に適用する他、既設の炉においては耐火レンガの更新時に既存の耐火レンガと交換する際にも適用できる。
【００４４】
耐火レンガに付着するおそれのある灰分等の炉内物質としては、ごみ焼却炉では焼却される各種のごみ又はその焼却灰、セメント焼却炉では焼成される石灰石、粘土、珪砂などの各種のセメント原料、クリンカー、製鋼炉では鉄鉱石、コークス、石灰石、マンガン鉱などの各種の原料、スラグ、溶鋼などが例示される。
【００４５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると耐火レンガを腐食性ガスや灰分等の炉内物質から十分に保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る耐火レンガの斜視図である。
【符号の説明】
１  第１の面
２  第２の面
３  第３の面
４  第４の面
５  第５の面
６  第６の面
７  保護層
１０  耐火レンガ
【図１】
2004315309.tif 000003