大拱頂棚構造的制作方法
大拱頂棚構造的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種即使在爐內溫度達到1650℃左右的玻璃熔化爐中也能夠有效地防止爐內氣體泄露的、適用于玻璃熔化爐的大拱頂棚構造。該大拱頂棚構造（1）具有：耐腐蝕層（2），其通過將多個耐火模塊（2a）以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層（3），其具有配置在耐腐蝕層（2）的耐火模塊（2a）的上層的多個絕熱模塊（3a）、以至少覆蓋耐火模塊（2a）的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料（3b）、層疊在致密材質不定形耐火材料（3b）之上并以填埋由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料（3c）。
【專利說明】大拱頂棚構造
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種玻璃熔化爐等所使用的大拱頂棚構造，特別是涉及ー種在耐火模塊的上層設置了包含絕熱模塊的漏氣阻斷層的、拱頂形狀的大拱頂棚構造。
【背景技術】
[0002]玻璃熔化爐由于要熔化玻璃，因此爐內的溫度非常高，其爐壁、頂棚等的內表面側由對爐內溫度具有抵抗性的耐火磚構成，另外，通過在該耐火磚的外層設置絕熱構造而使爐內的熱量不會逸出到外部。
[0003]例如，公知有下述玻璃窯的大拱結構(例如，參照專利文獻1)，即，以錐形形狀的致密材質的硅石磚將熔化層的上部構造構筑為大拱形狀，為了防止漏氣，作為氣密性的密封構造在該硅石磚的上部層疊ー層至兩層的致密材質的硅石磚，并用硅酸鹽材質的粘接劑將層疊后的磚連接起來，進而在該硅石磚的上部設置以公知的方法進行施工的絕熱層(例如絕熱轉、陶瓷纖維等)。
[0004]另外，近年來，由于期望降低環境負荷，另外，存在有因熔解的玻璃的特殊化而使熔解溫度高溫化的傾向，從而環境負荷優良的、利用氧燃燒的玻璃熔化爐不斷増加。在該利用氧燃燒的玻璃熔化爐中，隨著火焰溫度上升，玻璃熔化室的上部構造也暴露在更高的溫度中。
[0005]在此，氧燃燒是指作為燃燒爐的助燃性氣體使用了氧氣或氧濃度較高的氣體的燃燒，與通常的空氣燃燒相比，具有燃燒效率提高、火焰溫度上升、排氣量降低、氮氧化物降低、二氧化碳降低等多個優點。
[0006]在對于進行氧燃燒這樣的溫度非常高的玻璃熔化爐應用上述二氧化硅材質的絕熱材質不定形耐火材料的層疊構造的情況下，由于爐內溫度成為1650°C左右的高溫，因此會引起二氧化硅的蠕變變形、反應損傷，存在有無法獲得充足壽命等問題，從而謀求新型的大拱頂棚的絕熱爐壁構造。
[0007]因此，隨著上述作業的苛刻化，也開始研討取代在耐熱性、耐腐蝕性等上存在有問題的硅石材質磚而向使用電鑄磚制的模塊(以下，省略為電鑄磚模塊)的大拱構造進行變更。在此，作為電鑄磚模塊的材質，能夠從氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯?二氧化硅材質、氧化鋯材質等具有耐火性的材料中適當地選擇，上述電鑄磚模塊在1650°C左右的高溫下也能夠穩定使用。另外，在使用了電鑄磚模塊的大拱構造中，需要在該電鑄磚模塊的上部層疊耐火磚、絕熱磚、陶瓷纖維來提高絕熱性，降低輻射熱量。
[0008]但是，上述電鑄磚模塊的比重通常比硅石磚的比重大，若只是單純地替換硅石磚，則大拱頂棚構造的整體質量會増加，需要使用干支承頂棚構造的構造變得牢固。因此，存在有不利于控制成本的問題。而且，若大拱頂棚構造的絕熱性不充分，則玻璃熔化爐整體的熱能的效率降低，不利于控制成本。因而，作為也能夠應對像氧燃燒這樣的高溫作業的大拱頂棚構造，除了耐熱性、耐腐蝕性以外，也需要注重輕量性與絕熱性的觀點。
[0009]專利文獻1:國際公開第02 / 08128號小冊子[0010]通常，大拱頂棚構造形成為圖4A以及圖4B所示的形狀，即，形成為所謂的拱頂形狀。另外，玻璃熔化爐中的大拱頂棚構造由在該爐內表面側堆疊耐火模塊等而成的耐腐蝕層52和設在該耐腐蝕層52的外表面上的絕熱層53構成。在此，圖4A是從長度方向觀察以往的大拱頂棚構造的主視圖，圖4B是從上方觀察大拱頂棚構造的俯視圖。
[0011]但是，做成大拱頂棚構造的耐火模塊雖然在冷加工堆疊時整齊地排列，但是因加熱時的膨脹而向上部鼓起。即，圖5A以及圖5B是放大表示圖4A的大拱頂棚構造的頂部的圖，圖5A是玻璃熔解爐的作業前(加熱前)的示意圖，圖5B是作業后(加熱后)的示意圖。如這里所示，構成耐腐蝕層52以及絕熱層53的各模塊52a、53a分別在進行作業之后處于被加熱至高溫的狀態，因此發生膨脹，向上部鼓起，從而在耐火模塊52a的接合部處產生間隙。另外，由于耐火模塊52a的鼓起,進而在層疊于耐火模塊52a的上部的絕熱模塊53a等之間出現更大的間隙。
[0012]另外，耐火模塊52a在其兩端具有用于施加負載的金屬件(未圖不)，以使加熱后耐火模塊52a的接縫不會打開的方式進行調整，但是，即使在該情況下，由于耐火模塊52a與絕熱模塊53a —并產生厚度方向的溫度差，因此由厚度方向的熱膨脹量的差、熱膨脹率的不同會導致耐火模塊52a的接縫、特別是絕熱模塊53a的接縫打開。
[0013]這樣，當在各模塊間出現間隙吋，由于熔化爐內通常是正壓，因此源自玻璃的揮發氣體通過模塊 間的間隙向爐外飛散。此時，由于通常設在大拱頂棚構造的最外層的陶瓷纖維層具有通氣性，因此不具有防止氣體向外部飛散的作用。
[0014]這樣，當爐內氣體向爐外泄露時，產生如下問題:因與氣體接觸而使絕熱磚、陶瓷纖維被侵食而壽命縮短；由于輻射熱量增加，因此無法獲得節能效果；増大環境負荷等。
【發明內容】
[0015]在此，本發明的目的在于提供ー種改善了以往的技術，且在玻璃熔化爐中能夠有效地防止爐內氣體泄露的大拱頂棚構造。另外，本發明的目的在于提供一種有效地防止爐內氣體泄露、并且輕量性與絕熱性也優異并也適用于像氧燃燒這樣的高溫作業的大拱頂棚構造。
[0016]本發明的大拱頂棚構造的特征在于，具有:耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層，其具有配置在上述耐腐蝕層的上述耐火模塊的上層處的多個絕熱模塊、以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料、層疊在上述致密材質不定形耐火材料之上并以填理由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料。
[0017]優選的是，漏氣阻斷層的上述絕熱模塊具有比耐火模塊小的平面形狀。更優選的是，絕熱模塊為輕量(例如，視密度為1.2以下)且絕熱性優異(例如，導熱系數為0.7W /(m* k)以下)。
[0018]采用本發明，在玻璃熔化爐中，能夠有效地防止爐內氣體泄露。通過防止爐內氣體泄露，能夠較長地保持大拱頂棚構造的壽命，能夠抑制輻射熱量而實現節能化、頂棚構造的輕量化，另外防止揮發氣體向爐外流出，不會増大環境負荷。
[0019]另外，采用本發明，漏氣阻斷層由絕熱模塊、絕熱不定形耐火材料、承擔阻斷直接漏氣的功能的致密材質不定形耐火材料構成，通過將上述絕熱模塊和上述絕熱不定形耐火材料設為輕量(例如，視密度為1.2以下)且絕熱性優異的(例如，導熱系數為0.7ff / (m -k)以下)材料，能夠提供一種除了耐漏氣性以外輕量性、絕熱性也優異的大拱頂棚構造，利用采用了該大拱頂棚構造的玻璃熔化爐，能夠提供適用于像氧燃燒這樣的高溫作業的玻璃熔化爐。
[0020]另外，由于利用輕量絕熱不定形耐火材料填理由致密材質不定形耐火材料和絕熱模塊形成的空間，即，形成為利用輕量絕熱不定形耐火材料將絕熱模塊之間連結起來，因此能夠一體地構成漏氣阻斷層，使氣密性優異。通過以熱加工的方式對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行現場施工，能夠進ー步提高氣密性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1A是示意性地表示本發明的大拱頂棚構造的主視圖。
[0022]圖1B是示意性地表示圖1A的大拱頂棚構造的俯視圖。
[0023]圖2A是局部地放大表示本發明的ー實施方式的大拱頂棚構造的從長度方向觀察的頂部的剖視圖。
[0024]圖2B是局部地放大表示圖2A的大拱頂棚構造的從圓周方向觀察的頂部的剖視圖。
[0025]圖3A是局部地放大表示本發明的其他實施方式的大拱頂棚構造的從長度方向觀察的頂部的剖視圖。
[0026]圖3B是局部地放大表示圖3A的大拱頂棚構造的從圓周方向觀察的頂部的剖視圖。
[0027]圖4A是示意性地表示以往的大拱頂棚構造的主視圖。
[0028]圖4B是示意性地表示圖4A的大拱頂棚構造的俯視圖。
[0029]圖5A是示意性地表示以往的大拱頂棚構造的加熱前的頂部的局部放大剖視圖。
[0030]圖5B是示意性地表示圖5A的大拱頂棚構造的加熱后的頂部的局部放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的大拱頂棚構造。
[0032]第I實施方式
[0033]如上所述，本發明的大拱頂棚構造具有:耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層，其具有以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設在上述耐腐蝕層的外表面上的致密材質不定形耐火材料。具體來說，如圖1A以及圖1B所示，本發明的大拱頂棚構造I由形成為拱頂形狀的耐腐蝕層2和設在該耐腐蝕層2的外表面上的漏氣阻斷層3構成。
[0034]在此，拱頂形狀是指沿水平方向推擠拱形狀而形成的形狀，即所謂的半圓錐體的形狀。在本說明書中，將該拱頂形狀中的、形成拱(圓弧)的方向稱為圓周方向，將拱形狀沿水平方向延伸的方向稱為長度方向。
[0035]在此，耐腐蝕層2是通過將耐火模塊2a形成為拱頂形狀而構成的。作為所使用的耐火模塊2a，可舉出具有耐火性以及相對于玻璃蒸氣的耐腐蝕性的公知的耐火模塊，例如，舉出由二氧化硅材質、富鋁紅柱石材質、氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質、氧化鋯材質等材質構成的耐火模塊。另外，在本說明書中，二氧化硅材質是以如下意思來使用的，即，以SiO2作為主要成分，富鋁紅柱石材質等也是以相同意思來使用的。其中，主要成分是指在該成分與總成分進行比較時，含有量(在氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質這樣的情況下為Al2OpZrO2及SiO2的總和)為50質量％以上的成分。另外，在本說明書中，耐火材料中的化學成分的含有量全部以該成分與總成分的比值來表示。
[0036]此處所用的耐火模塊2a根據應用的玻璃熔化爐的作業條件適當選擇即可，在【背景技術】所記載那樣的利用氧燃燒的玻璃熔化爐的情況下，優選耐火溫度、耐腐蝕性較高的電鑄磚模塊，特別是優選氧化鋁?氧化鋯材質的電鑄磚模塊。
[0037]由于耐腐蝕層2是拱頂形狀，因此其利用重力獨立地構成為一體。此時，可以不用特意地在模塊的間隙設置任何東西，但是為了不使間隙變大，可以使模塊相互間的接觸部分變得光滑且使鄰接的模塊相互間形成為對應的形狀。
[0038]另外，漏氣阻斷層3設在耐腐蝕層2的外表面上，具有以至少覆蓋耐火模塊2a的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料。在此，由于致密材質不定形耐火材料設置為覆蓋耐火模塊的接縫部分，因此能夠抑制爐內氣體自接縫的間隙泄露。另外，若利用該致密材質不定形耐火材料在耐腐蝕層2的外表面上一體且氣密地形成漏氣阻斷層，則即使耐火模塊因膨脹而向上方鼓起，也不會像以往的絕熱層那樣，發生像使絕熱模塊間的間隙變大那樣的情況。因而，能夠有效地防止漏氣，并且能夠防止爐內的熱量、氣體成分向外部泄露。因此，能夠降低能量成本，并且也能夠抑制環境負荷的増大。
[0039]本發明的特征之一是將漏氣阻斷層的功能分為漏氣阻斷功能和絕熱功能，基本上將漏氣阻斷層設為在接縫部分處承擔漏氣阻斷功能、在除接縫部分以外的部分處承擔絕熱功能的結構這一點。即，上述致密材質不定形耐火材料的部分是承擔漏氣阻斷功能的部分，上述耐熱模塊等以絕熱材料構成的部分是承擔絕熱功能的部分。以下，以具體的技術方案來說明這一點。
[0040]在圖2A以及圖2B中表示了漏氣阻斷層3的具體結構的一例。圖2A以及圖2B均是局部地放大表示了圖1的大拱頂棚構造I的頂部的剖視圖。在此，圖2A是從長度方向觀察的剖視圖，圖2B是從圓周方向觀察的剖視圖。
[0041]該漏氣阻斷層3由配置在耐火模塊2a的各外表面上的、具有比耐火模塊2a小的平面形狀的絕熱模塊3a、設在絕熱模塊3a間的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b以及設在絕熱模塊3a間的間隙內并層疊在致密材質不定形耐火材料3b的上部處的輕量絕熱不定形耐火材料3c構成。在此，以利用致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c使絕熱模塊3a相互間結合的方式設置絕熱模塊3a，從而形成漏氣阻斷層3。這樣形成的漏氣阻斷層3整體形成為一體，因此氣密性優異。
[0042]在此使用的絕熱模塊3a是由輕量絕熱不定形耐火材料形成的。優選該輕量絕熱不定形耐火材料在110°C時的視密度為1.2以下，更優選為1.1以下。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料在1000°c時的導熱系數為0.7W / (m *k)以下,更優選為0.6W / (m *k)以下。另外，在本說明書中，不定形耐火材料是指對不定形耐火材料用粉體組成物進行施工而獲得的材料。并不對不定形耐火材料用粉體組成物進行特別限制，作為基本材料，可舉出包含骨料、 結合材料、耐火性微粉的材料。[0043]作為這樣的輕量絕熱不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等，但是在耐熱性和相對玻璃的耐腐蝕性的點上，優選氧化鋁?氧化鋯材質，作為氧化鋁?氧化鋯材質，更優選如下耐火材料，即，優選Al2O3和ZrO2的合計含有量占耐火材料總量的80質量％以上，更優選占耐火材料總量的85質量％以上。
[0044]作為該輕量絕熱不定形耐火材料的骨料，能夠添加氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的空心顆粒，從而進一歩獲得輕量性，特別是能夠適當地使用氧化鋁?氧化鋯材質的、在耐火材料中含有35質量％以下的ZrO2的空心顆粒。另外,作為輕量絕熱不定形耐火材料的結合材料，能夠適當地使用公知的氧化鋁水泥等。
[0045]絕熱模塊3a提高了大拱頂棚構造的絕熱效果，由此，使爐內的熱量不會逸出到外部，因此能夠降低能量損失。另外，該絕熱模塊3a的質量即使在絕熱材料中也是較為輕量的，對于耐火模塊的除接縫以外的部分(發生漏氣的可能性較低的部分)，能夠在其大部分上設置該絕熱模塊3a。若在漏氣阻斷層3中使用像該絕熱模塊3a那樣的視密度較小、導熱系數較低的材料，則能夠使頂棚自身的質量輕量化，由于在構筑爐子時，減輕了支承質量，因此能夠降低爐子的制造成本。
[0046]在該實施方式中，絕熱模塊3a如上所述地設在耐火模塊的除了接縫以外的部分上即可，只要滿足該配置關系，并不對制造方法、配置方法進行特別限定。即，優選絕熱模塊3a由不定形耐火材料形成，可以預先將絕熱模塊3a成形為塊狀(預制)并進行干燥，然后，將其載置在形成為拱頂形狀的耐火模塊之上并進行固定，也可以在形成為拱頂形狀的耐火模塊上，利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等以處于期望位置且構成期望形狀的方式之后形成絕熱模塊3a。
[0047]在此使用的 絕熱模塊3a能夠根據所使用的耐火模塊的大小、以何種方式將絕熱模塊3a配置在該耐火模塊的外表面上等條件，適當地被設為期望的大小。另外，在圖2A以及圖2B中將絕熱模塊3a記述為ー個整體，但是也可以將絕熱模塊3a分割為多個模塊來進行配置，將上述多個模塊整體作為ー塊絕熱模塊3a。
[0048]另外，致密材質不定形耐火材料3b是由構筑有致密的組織且可靠地阻斷漏氣的不定形耐火材料來形成的。優選該致密材質不定形耐火材料3b的視密度在110°C時為3.0以上，更優選為3.1以上。
[0049]作為上述致密材質不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等。作為該耐火材料，為了完全阻斷漏氣，期望該耐火材料變得更加致密，通過將氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的、公知的低水泥澆注料作為上述耐火材料，優選添加的水量為相對于低水泥澆注料的比例為6質量％以下，更優選為5.5質量％以下，從而能夠形成高比重且致密的漏氣阻斷層。而且，作為該耐火材料，優選也不怎么與玻璃蒸氣進行反應的成分，在該情況下，采用氧化鋁材質，使Al2O3含有量在耐火材料中為85質量％以上，更優選含有90質量％以上。
[0050]另外，作為輕量絕熱不定形耐火材料3c，優選110°C時的視密度為1.2以下，更優選為1.1以下。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料的1000°c時的導熱系數為0.7W /Cm ? k)以下，更優選為0.6W / Cm ? k)以下。
[0051]作為輕量絕熱不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等，但是在耐熱性與相對玻璃的耐腐蝕性的點上，優選為氧化鋁?氧化鋯材質，作為氧化鋁?氧化鋯材質，優選采用如下耐火物，即，Al2O3和ZrO2的合計含有量與耐火物總量的比值為80質量％以上，更優選與耐火物總量的比值為85質量％以上。
[0052]作為該輕量絕熱不定形耐火材料的骨料，通過添加氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的空心顆粒，能夠進一歩獲得輕量性，特別是能夠適當地使用氧化鋁?氧化鋯材質的、在耐火材料中含有35質量％以下的ZrO2的空心顆粒。另外,作為輕量絕熱不定形耐火材料的結合材料，能夠適當地使用公知的氧化鋁水泥等。
[0053]輕量絕熱不定形耐火材料3c與構成上述絕熱模塊3a的輕量絕熱不定形耐火材料可以具有不同組成，但若具有相同組成，則根據熱特性一致、變得易于制造等觀點而更優選具有相同組成的情況。
[0054]在此，利用輕量絕熱不定形耐火材料填埋在致密材質不定形耐火材料3b與由其固定的絕熱模塊3a之間形成的空間，從而使絕熱模塊3a相互間進ー步結合，確保漏氣阻斷層3的氣密化、一體化。另外，根據現場的施工條件，特別是在熱加工以及冷加工的修補、涂抹施工中減少水量時，與絕熱模塊3a相比，輕量絕熱不定形耐火材料3c的密度、導熱系數稍微上升，但是不會成為問題。
[0055]在此形成的致密材質不定形耐火材料3b的厚度優選為3~8cm。若厚度為3cm以上，則能夠確保充分的漏氣阻斷性能，若在8cm以下，則不會使頂棚構造自身的質量不必要地增重而實現輕量化。
[0056]另外，大拱頂棚構造I具有耐火模塊2a利用重力獨立形成為拱構造的基本構造，雖未圖示，但是該大拱頂棚構造I構成為利用設在大拱頂棚構造I的端部處的模塊支承構造來支承大拱頂棚構造的整體。
[0057]接著，說明第I實施方式的大拱頂棚構造的制造方法。首先，如圖1A所示，將耐火模塊2a堆積為拱頂形狀而構筑作為大拱頂棚構造的基礎的耐腐蝕層2。
[0058]接著，將絕熱模塊3a以不涉及耐火模塊2a的接縫的方式配置在耐火模塊2a的外表面上。此時，可以利用灰漿等將絕熱模塊3a固定在耐火模塊2a的表面上，雖未圖示，但是也可以使用由具有絕熱模塊3a間的間隙量大小的耐火磚等構成的隔離塊，以在傾斜部分上也能夠確定配置位置的方式從下方向上方依次堆積絕熱模塊3a。
[0059]另外，在利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等形成絕熱模塊3a的情況下，在耐火模塊2a的表面上以在期望的位置上配置絕熱模塊3a的方式形成絕熱模塊3a即可。
[0060]接著，在絕熱模塊3a間的間隙內，按照致密材質不定形耐火材料3b、輕量絕熱不定形耐火材料3c的順序層疊致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c,使絕熱模塊3a相互結合。此時，無論何種不定形耐火材料，只要形成為利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等將形成該不定形耐火材料的粉體組成物填埋在絕熱模塊3a間的間隙內即可。對于上述不定形耐火材料，首先，對作為下層的致密材質不定形耐火材料3b進行施工，在致密材質不定形耐火材料3b固化之后，形成接下來的輕量絕熱不定形耐火材料3c。
[0061]在此，既可以用冷 施工也可以用熱施工來形成致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，但是為了減少因加熱耐火模塊等而造成的膨脹的影響，優選熱施工。由于熱施工是在使耐火模塊2a充分地熱膨脹而打開了絕熱模塊3a的間隙的狀態下進行施工，因此在玻璃熔化爐的運轉中，在漏氣阻斷層3上難以產生熱應力、龜裂，因此是優選的。另外，在進行熱施工的情況下，與冷施工相比，比重、導熱系數產生變化，因此要充分地考慮特性變化來進行設計。
[0062]但是，由于在實際中，致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c的形成是通過手工來進行的，因此，若全部作業均以熱加工來進行，則在作業效率、安全性的點上較差，因此也可以將作業的一部分設為冷施工，將剩余部分設為熱施工。
[0063]例如，對于(圖2A所示的)形成在圓周方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，利用冷加工進行各個不定形耐火材料的注入施工或涂抹施工，對于(圖2B所示的)形成在長度方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，在加熱玻璃熔化爐之后進行施工。
[0064]由于爐壁為高溫且耐腐蝕層的外表面也達到大約500°C，加熱后的施工成為高熱作業，因此優選注入施工，當從頂部進行填充時，不定形耐火材料利用傾斜以自重迅速地擴張填充，在形成預定厚度時是優選的。由于在達到預定厚度之后進行加熱，因此自然地進行由溫度上升引起的固化。
[0065]另外，在圓周方向上，由于在加熱玻璃熔化爐時，因耐火模塊2a的膨脹而造成的影響較大，因此，優選對致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c中的、特別是位于頂部附近的絕熱模塊3a的兩端的間隙、例如圓周方向的最上部的絕熱模塊的兩端的間隙的部分，進行加熱后的施工。當在加熱該部分之后利用注入施工、涂抹施工、修補施工等進行施工吋，能夠有效地緩和耐火模塊2a的膨脹。
[0066]另外，在長度方向上，由于在加熱玻璃熔化爐時，緩和了因耐火模塊2a的膨脹而造成的影響，因此更優選在加熱后對絕熱模塊3a的長度方向上的所有間隙進行施工。
[0067]第2實施方式
[0068]接著，說明本發明的第2實施方式。整體的結構與圖1A及圖1B所說明的結構相同。在此，參照圖3A及圖3B說明具有不同于圖2A及圖2B所示的漏氣阻斷層3的結構的漏氣阻斷層13的實施方式。在此，圖3A及圖3B均是局部地放大表示圖1A及圖1B的大拱頂棚構造I的頂部的剖視圖。在此，圖3A是從長度方向觀察的剖視圖，圖3B是從圓周方向觀察的剖視圖。
[0069]在該實施方式中，在耐火模塊2a的整個外表面上形成有由致密材質不定形耐火材料13b構成的層這點與第I實施方式不同。這樣，若利用致密材質不定形耐火材料13b覆蓋整面，則該致密材質不定形耐火材料13b層自身形成為一體，能夠以簡單的作業可靠地獲得防止漏氣的功能。在此，形成致密材質不定形耐火材料13b、輕量絕熱不定形耐火材料13c的施工與第I實施方式相同，既可以是冷施工也可以是熱施工。
[0070]特別是在形成(圖3A所示的)圓周方向的間隙的情況下，對于頂部附近的絕熱模塊13a的間隙，優選加熱后的施工。另外，絕熱模塊13a的熱施工部分的下部的致密材質不定形耐火材料13b也能夠通過進行熱施工來有效地緩和膨脹。
[0071]另外，在形成(圖3B所示的)長度方向的間隙的情況下，優選對絕熱模塊13a的所有間隙進行加熱后的施工。而且，絕熱模塊13a的熱施工部分的下部的致密材質不定形耐火材料13b也能夠通過進行熱施工來有效地緩和膨脹。
[0072]在此，從能夠可靠地阻斷漏氣，并且不便頂棚構造的質量不必要地増大的觀點出發，優選致密材質不定形耐火材料13b層的厚度通常為3cm~8cm左右。
[0073]然后，在該實施方式中，與第I實施方式相同，在致密材質不定形耐火材料13b的外表面上以分別隔開間隔的方式配置絕熱模塊13a。另外，利用輕量絕熱不定形耐火材料13c填埋絕熱模塊13a間的間隙，使絕熱模塊13a形成為一體。
[0074]此時，與第I實施方式相比，可以使絕熱模塊13a變薄。其原因在于，作為漏氣阻斷層13，由于已經設置有致密材質不定形耐火材料13b層，因此為了不便漏氣阻斷層13超出所需厚度，使絕熱模塊13a變薄。
[0075]如上述第I實施方式以及第2實施方式所示，作為漏氣阻斷層3、13，由于利用致密材質不定形耐火材料3b以及致密材質不定形耐火材料13b來密封耐火模塊2a的接縫部分，因此能夠有效且可靠地防止漏氣，并且通過盡可能地利用輕量絕熱不定形耐火材料3c以及輕量絕熱不定形耐火材料13c來形成其他的部分，在確保絕熱性的同時能夠使頂棚構造的質量與以往相比輕量化。采用上述結構，減少了能量損失，也不會増大環境負荷，還能夠降低由輕量化決定的設備施工成本。
[0076]另外，也可以進一歩在如上所述地形成的漏氣阻斷層3以及漏氣阻斷層13的外周、即漏氣阻斷層之上使用輕量絕熱不定形耐火材料來形成絕熱層。在此，若利用輕量絕熱不定形耐火材料來形成絕熱層，則不僅進ー步提高絕熱效果，也能夠更可靠地防止漏氣。
[0077]作為形成該絕熱層的輕量絕熱不定形耐火材料，可以使用第I實施方式以及第2實施方式所使用的輕量絕熱不定形耐火材料3c以及輕量絕熱不定形耐火材料13c，但由于利用漏氣阻斷層3能夠獲得絕熱效果，因此也可以利用耐熱性、導熱系數更低的輕量絕熱不定形耐火材料來形成該絕熱層。作為在此使用的輕量絕熱不定形耐火材料，例如舉出氧化鋁? 二氧化硅材質的、優選110°C時的視密度為0.6以下，更優選為0.45以下，并且優選500°C時的導熱系數為0.2W / (m*k)以下，更優選為0.16W / (m *k)以下的輕量絕熱不定形耐火材料等。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料的110°C干燥的壓縮強度為0.2MPa以上，更優選為0.3MPa以上。
[0078]另外，絕熱層也可以由在以往的大拱頂棚構造中使用的絕熱磚、陶瓷纖維等構成。
[0079]實施例
[0080]以下，利用實施例(例1、例3)以及比較例(例2)說明本發明的大拱頂棚構造。另外，本發明并不限定于上述實施例。
[0081]例 I
[0082]首先，由以下的大小來實施玻璃熔化爐的爐形狀、大拱頂棚構造。
[0083]爐長度大約IOm`[0084]爐寬度大約6m
[0085]大拱半徑大約6m
[0086]大拱角度60度
[0087]如圖1A及圖1B所示，首先，在爐內表面側，以將氧化鋁材質的電鑄磚模塊(Al20395質量％ )作為耐火模塊2a在圓周方向上設置21個、在長度方向上設置16個的方式將耐腐蝕層2構筑為上述條件的拱頂形狀。在此，作為電鑄磚模塊，使用了從上方觀察其外表面的平面形狀是長度方向長度大約600mm、圓周方向長度大約320mm的長方形且厚度是250mm的模塊。另外，由于該電鑄磚模塊用于構筑拱頂形狀，因此，對于該電鑄磚模塊的爐內表面側的形狀(底面形狀)，其圓周方向長度短于上述說明的平面形狀中的圓周方向長度。
[0088]接著，以形成具有比電鑄磚模塊小一圈的平面形狀的絕熱模塊3a的方式注入輕量絕熱不定形耐火材料而使其成形，以110°c進行干燥，獲得了長度方向長度大約450mm、圓周方向長度大約206mm且高度163mm的絕熱模塊3a。另外,在此使用的輕量絕熱不定形耐火材料是氧化鋁?氧化鋯材質(Al20383質量％，Zr026質量％)的、視密度在110°C時為
1.0，并且1000°C的導熱系數為0.54W / Cm ? k)的材料。
[0089]在室溫的狀態下，以不涉及電鑄磚模塊的接縫的方式將獲得的絕熱模塊3a配置在電鑄磚模塊的外表面上。即，以在長度方向上形成大約150mm的間隙以及在圓周方向上形成大約114_的間隙的方式配置該絕熱模塊3a。
[0090]此時，為了形成上述配置，在拱頂形狀的電鑄磚模塊的圓周方向上，從下方向上方一邊在絕熱模塊3a之間夾入隔離塊ー邊堆積絕熱模塊3a。利用爐外的構造支承最下部的絕熱模塊3a。另外，在加熱前除去隔離塊。
[0091]接著，對于絕熱模塊3a間的間隙，利用以下作業填埋間隙，形成漏氣阻斷層3。另外，在此使用的材料如下所述。
[0092]作為輕量絕熱不定形耐火材料3c使用了氧化鋁?氧化鋯材質(Al20383質量％，Zr026質量％)的、視密度在110°C時為1.0，并且1000°C的導熱系數為0.54W / Cm ? k)的材料。
[0093]作為致密材質不定形耐火材料使用了氧化鋁? 二氧化硅材質(Al20391質量％，Si027質量％)的水泥含有量較低的不定形耐火材料(低水泥澆注料)。通過相對于該低水泥澆注料用粉體組成物添加 占該低水泥澆注料用粉體組成物的比例為5質量％左右的水量，能夠形成視密度為3.19的致密的耐火材料。
[0094]首先，利用冷加工(25°C)如下所述地進行了(圖2A所示的)圓周方向的接縫部的施工。以在圓周方向上的絕熱模塊3a間的間隙中形成為高度40mm的方式進行致密材質不定形耐火材料的注入施工。另外，在致密材質不定形耐火材料獲得了形狀保持性之后，以形成為高度123mm的方式將輕量絕熱不定形耐火材料注入成形，在圓周方向的絕熱模塊間的間隙中進行不定形耐火材料的施工，使絕熱模塊3a在圓周方向上一體化。另外，在爐子加熱后對最上部的絕熱模塊3a的兩端的間隙進行了施工。
[0095]這樣，在耐腐蝕層2的上部成形厚度163mm的漏氣阻斷層而獲得大拱頂棚的絕熱爐壁構造，并且，在該漏氣阻斷層的上部，以將絕熱磚(耐熱溫度:1400°C )設為厚度65mm以及將陶瓷纖維(耐熱溫度:1260°C)設為厚度IOOmm的順序層疊絕熱磚和陶瓷纖維，將合計厚度設為165mm而進行了絕熱施工。
[0096]接著，ー邊利用絕熱纖維等來保護長度方向的絕熱模塊間的間隙，一邊將爐內溫度加熱至1600°C，使耐腐蝕層的電鑄磚模塊產生熱膨脹位移。在使電鑄磚模塊充分地熱膨脹之后，保持該溫度對(圖2B所示的)長度方向的絕熱模塊間的間隙進行熱施工。
[0097]以在被加熱至大約500°C的高溫的耐腐蝕層2的外表面上厚度形成為大約40mm的方式利用熱加工進行致密材質不定形耐火材料的注入施工。致密材質不定形耐火材料ー邊使水蒸氣沸騰，一邊在長度方向的間隙內從上部向下部方向(圓周方向)緩慢地流動，能夠精度優良地成形致密的不定形耐火材料3b的厚度。
[0098]接著，以在通過熱加工形成的致密材質不定形耐火材料3b之上厚度形成為123mm的方式，利用熱加工進行了輕量絕熱不定形耐火材料的沖壓施工。該輕量絕熱不定形耐火材料也與上述的致密材質不定形耐火材料3b相同，能夠精度優良地成形輕量且絕熱性優異的不定形耐火材料3c的厚度。
[0099]這樣，在耐腐蝕層2的上部成形厚度163mm的漏氣阻斷層，獲得大拱頂棚的絕熱爐壁構造，最后，在該漏氣阻斷層之上，以將絕熱磚(耐熱溫度:1400°C)設為厚度65mm以及將陶瓷纖維(耐熱溫度:1260°C)設為厚度IOOmm的順序層疊絕熱磚和陶瓷纖維，將合計厚度設為165_而進行了絕熱施工。
[0100]如上所述，之后形成絕熱模塊3a間的不定形耐火材料3b、3c的層而使絕熱模塊3a相互結合，能夠形成氣密且一體化的漏氣阻斷層3。
[0101]例 2
[0102]作為以往的相同厚度的爐壁構造，在厚度250mm的電鑄磚模塊之上，將耐熱溫度1580°C的氧化鋁? 二氧化硅材質磚(Al20377質量％，Si0218質量％)設為厚度114mm，將耐熱溫度1500°C的JIS — A7絕熱磚設為厚度114mm，將1260°C耐熱的陶瓷纖維毛氈設為厚度100mm,形成了以該順序層疊的爐壁。
[0103]特件評價
[0104]利用一維穩態熱計算求得了例I的絕熱性能(將爐內溫度設為1600°C，將爐外溫度設為25°C，將表面的輻射率設為0.9來進行計算。)。輻射熱量在絕熱模塊部形成為1167W / m2，表面溫度形成為大約94°C，輻射熱量在絕熱模塊間隙部形成為1256W / m2，表面溫度形成為大約98°C，與通過同樣的計算獲得的以往的相同厚度的爐壁構造(例2)的輻射熱量1418W / m2、表面溫度105°C相比，大幅地獲得了節能效果。
[0105]當以單位面積進行比較時，例I的漏氣阻斷層的質量在絕熱模塊部為218kg / m2，在絕熱模塊間隙部為306kg / m2，與以往的相同厚度的爐壁構造(例2的對應絕熱層)的質量374kg / m2相比，大幅地實現了輕量化。
[0106]另外，在例2的爐壁上，在層疊有以往的耐火磚、絕熱磚、陶瓷纖維的爐壁構造中，由于未使用灰衆而通過層疊標準型磚形狀(65mmX 114mmX 230mm)尺寸的磚來進行筑爐，因此當熔化爐在高溫的狀態產生膨脹時，能夠通過一定程度的移動來緩和熱膨脹，但是另一方面，由于在多層中產生如圖5B所示的一層狀態下的間隙，因此該間隙形成為漏氣的通路。另ー方面，利用耐腐蝕性優異的致密材質不定形耐火材料與絕熱性優異的輕量絕熱不定形耐火材料使本發明的、例I的漏氣阻斷層一體化，阻斷了來自電鑄磚模塊的接縫的漏氣，從而能夠阻斷爐內的漏氣，從而具有優異的節能性能，并且針對由漏氣造成的腐蝕的對策也優異。
[0107]例 3
[0108]取代例I中設在漏氣阻斷層3上的其他絕熱磚以及陶瓷纖維，制造出形成有1200°C耐熱的輕量絕熱不定形耐火材料的大拱頂棚構造。具體來說是按以下順序來進行制造的。
[0109]直至堆積電鑄磚模塊、配置絕熱模塊3a以及利用冷加工來進行(圖2A所示的)圓周方向的間隙的致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c的施工為止，實施了與例I相同的作業。但是，將絕熱模塊高度設為195_，將致密材質不定形耐火材料變更為厚度40mm，將輕量絕熱不定形耐火材料變更為厚度155mm。[0110]接著，在形成為一體的圓周方向的絕熱模塊3a之上，以使1200°C耐熱的輕量絕熱不定形耐火材料形成為厚度133mm的層的方式進行涂抹施工。在此，作為輕量絕熱不定形耐火材料，使用了氧化鋁? 二氧化硅材質(Al20334質量％，Si0245質量％)的、視密度為大約0.4、500°C的導熱系數為0.15W / Cm ? k)的材料。
[0111]另外，在將爐內溫度加熱至1600°C之后，按照例I的順序，利用熱加工使長度方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c成形之后，最后，進行在沿長度方向形成的輕量絕熱不定形耐火材料3c上涂抹133mm的1200°C耐熱的超輕量絕熱材料的施工。
[0112]在該例子中，形成由超絕熱材料構成的漏氣阻斷層，并且在該漏氣阻斷層之上，形成有將1200°C耐熱的超輕量絕熱材料一體化而得的絕熱層。通過形成多層這樣的一體化的層，能夠進ー步獲得絕熱性能和漏氣阻斷性能。
[0113]在此，超輕量絕熱材料的導熱系數具有與例I的陶瓷纖維相匹敵的較低值，從而在獲得優異的絕熱性能的同時，由于不含有陶瓷纖維，因此，具有能夠消除近來由非晶質陶瓷纖維產生致癌性的擔憂以及能夠利用非纖維成分來構筑大拱頂棚的整個絕熱爐壁構造的優異特征。
[0114]對于由該例3獲得的大拱頂棚構造的絕熱性能，輻射熱量在絕熱模塊部處為1337W / m2，表面溫度為大約101.5°C，能夠獲得優異的絕熱性能。
[0115]產業卜.的可利用件
[0116]本發明的大拱頂棚構造適合作為像玻璃熔化爐那樣進行高溫處理時的上部爐壁構造。另外，并不限定于玻璃熔化爐，也能夠廣泛地應用于作為相對低溫處理的爐子的上部爐壁構造。
`[0117]附圖標記說明
[0118]1、大拱頂棚構造；2、耐腐蝕層；3、漏氣阻斷層；2a、耐火模塊；3a、絕熱模塊；3b、致密材質不定形耐火材料；3c、輕量絕熱不定形耐火材料。
【權利要求】
1.一種大拱頂棚構造，其特征在干， 該大拱頂棚構造具有: 耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成； 漏氣阻斷層，其具有配置在上述耐腐蝕層的上述耐火模塊的上層處的多個絕熱模塊、以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料、層疊在上述致密材質不定形耐火材料之上并以填埋由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料。
2.根據權利要求1所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊的平面形狀小于上述耐火模塊的平面形狀，并且該絕熱模塊配置在上述耐火模塊的各外表面上，上述致密材質耐火材料是以將該絕熱模塊之間連接起來的方式形成的。
3.根據權利要求1所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述致密材質不定形耐火材料形成于上述耐火模塊的整個外表面，上述多個絕熱模塊以相互之間設有間隙的方 式配置在上述致密材質不定形耐火材料層之上。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述耐火模塊是電鑄磚模塊。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是通過對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行預先成形而獲得的絕熱模塊。
6.根據權利要求1~4中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是將上述輕量絕熱不定形耐火材料涂抹在上述耐火模塊或上述致密材質不定形耐火材料層的表面上而形成的絕熱模塊。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是由氧化鋁?氧化鋯材質的輕量絕熱不定形耐火材料來形成的。
8.根據權利要求7所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊的110°C中的視密度為1.2以下，并且1000°C時的導熱系數為0.7W /Cm ? K)以下。
9.根據權利要求1~8中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述致密材質不定形耐火材料是含有85質量％以上的Al2O3的氧化鋁材質，110°C時的視密度為3.0以上。
10.根據權利要求1~9中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 在上述漏氣阻斷層的上層具有絕熱層，該絕熱層是由氧化鋁? 二氧化硅材質的、110°c時的視密度為0.6以下并且500°C時的導熱系數為0.2ff / (m.K)以下的輕量絕熱不定形耐火材料來形成的。
11.根據權利要求1~10中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 在上述輕量絕熱不定形耐火材料中的、上述絕熱模塊的長度方向的間隙部和/或圓周方向的最上部的絕熱模塊的兩端的間隙部的輕量絕熱不定形耐火材料是以如下方式進行施工的，即，在將上述絕熱模塊配置在上述耐火模塊或上述致密材質不定形耐火材料的表面上并加熱玻璃熔化爐而使大拱頂棚構造熱膨脹之后，對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行施工，即熱施工。`
【文檔編號】C03B5/42GK103608304SQ201280000684
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月30日 優先權日:2012年5月30日
【發明者】小野泰史, 北野正巳, 難波正一, 渡邊憲, 加藤田一平 申請人:旭硝子陶瓷株式會社
【專利摘要】本發明提供一種即使在爐內溫度達到1650℃左右的玻璃熔化爐中也能夠有效地防止爐內氣體泄露的、適用于玻璃熔化爐的大拱頂棚構造。該大拱頂棚構造（1）具有：耐腐蝕層（2），其通過將多個耐火模塊（2a）以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層（3），其具有配置在耐腐蝕層（2）的耐火模塊（2a）的上層的多個絕熱模塊（3a）、以至少覆蓋耐火模塊（2a）的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料（3b）、層疊在致密材質不定形耐火材料（3b）之上并以填埋由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料（3c）。
【專利說明】大拱頂棚構造
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種玻璃熔化爐等所使用的大拱頂棚構造，特別是涉及ー種在耐火模塊的上層設置了包含絕熱模塊的漏氣阻斷層的、拱頂形狀的大拱頂棚構造。
【背景技術】
[0002]玻璃熔化爐由于要熔化玻璃，因此爐內的溫度非常高，其爐壁、頂棚等的內表面側由對爐內溫度具有抵抗性的耐火磚構成，另外，通過在該耐火磚的外層設置絕熱構造而使爐內的熱量不會逸出到外部。
[0003]例如，公知有下述玻璃窯的大拱結構(例如，參照專利文獻1)，即，以錐形形狀的致密材質的硅石磚將熔化層的上部構造構筑為大拱形狀，為了防止漏氣，作為氣密性的密封構造在該硅石磚的上部層疊ー層至兩層的致密材質的硅石磚，并用硅酸鹽材質的粘接劑將層疊后的磚連接起來，進而在該硅石磚的上部設置以公知的方法進行施工的絕熱層(例如絕熱轉、陶瓷纖維等)。
[0004]另外，近年來，由于期望降低環境負荷，另外，存在有因熔解的玻璃的特殊化而使熔解溫度高溫化的傾向，從而環境負荷優良的、利用氧燃燒的玻璃熔化爐不斷増加。在該利用氧燃燒的玻璃熔化爐中，隨著火焰溫度上升，玻璃熔化室的上部構造也暴露在更高的溫度中。
[0005]在此，氧燃燒是指作為燃燒爐的助燃性氣體使用了氧氣或氧濃度較高的氣體的燃燒，與通常的空氣燃燒相比，具有燃燒效率提高、火焰溫度上升、排氣量降低、氮氧化物降低、二氧化碳降低等多個優點。
[0006]在對于進行氧燃燒這樣的溫度非常高的玻璃熔化爐應用上述二氧化硅材質的絕熱材質不定形耐火材料的層疊構造的情況下，由于爐內溫度成為1650°C左右的高溫，因此會引起二氧化硅的蠕變變形、反應損傷，存在有無法獲得充足壽命等問題，從而謀求新型的大拱頂棚的絕熱爐壁構造。
[0007]因此，隨著上述作業的苛刻化，也開始研討取代在耐熱性、耐腐蝕性等上存在有問題的硅石材質磚而向使用電鑄磚制的模塊(以下，省略為電鑄磚模塊)的大拱構造進行變更。在此，作為電鑄磚模塊的材質，能夠從氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯?二氧化硅材質、氧化鋯材質等具有耐火性的材料中適當地選擇，上述電鑄磚模塊在1650°C左右的高溫下也能夠穩定使用。另外，在使用了電鑄磚模塊的大拱構造中，需要在該電鑄磚模塊的上部層疊耐火磚、絕熱磚、陶瓷纖維來提高絕熱性，降低輻射熱量。
[0008]但是，上述電鑄磚模塊的比重通常比硅石磚的比重大，若只是單純地替換硅石磚，則大拱頂棚構造的整體質量會増加，需要使用干支承頂棚構造的構造變得牢固。因此，存在有不利于控制成本的問題。而且，若大拱頂棚構造的絕熱性不充分，則玻璃熔化爐整體的熱能的效率降低，不利于控制成本。因而，作為也能夠應對像氧燃燒這樣的高溫作業的大拱頂棚構造，除了耐熱性、耐腐蝕性以外，也需要注重輕量性與絕熱性的觀點。
[0009]專利文獻1:國際公開第02 / 08128號小冊子[0010]通常，大拱頂棚構造形成為圖4A以及圖4B所示的形狀，即，形成為所謂的拱頂形狀。另外，玻璃熔化爐中的大拱頂棚構造由在該爐內表面側堆疊耐火模塊等而成的耐腐蝕層52和設在該耐腐蝕層52的外表面上的絕熱層53構成。在此，圖4A是從長度方向觀察以往的大拱頂棚構造的主視圖，圖4B是從上方觀察大拱頂棚構造的俯視圖。
[0011]但是，做成大拱頂棚構造的耐火模塊雖然在冷加工堆疊時整齊地排列，但是因加熱時的膨脹而向上部鼓起。即，圖5A以及圖5B是放大表示圖4A的大拱頂棚構造的頂部的圖，圖5A是玻璃熔解爐的作業前(加熱前)的示意圖，圖5B是作業后(加熱后)的示意圖。如這里所示，構成耐腐蝕層52以及絕熱層53的各模塊52a、53a分別在進行作業之后處于被加熱至高溫的狀態，因此發生膨脹，向上部鼓起，從而在耐火模塊52a的接合部處產生間隙。另外，由于耐火模塊52a的鼓起,進而在層疊于耐火模塊52a的上部的絕熱模塊53a等之間出現更大的間隙。
[0012]另外，耐火模塊52a在其兩端具有用于施加負載的金屬件(未圖不)，以使加熱后耐火模塊52a的接縫不會打開的方式進行調整，但是，即使在該情況下，由于耐火模塊52a與絕熱模塊53a —并產生厚度方向的溫度差，因此由厚度方向的熱膨脹量的差、熱膨脹率的不同會導致耐火模塊52a的接縫、特別是絕熱模塊53a的接縫打開。
[0013]這樣，當在各模塊間出現間隙吋，由于熔化爐內通常是正壓，因此源自玻璃的揮發氣體通過模塊 間的間隙向爐外飛散。此時，由于通常設在大拱頂棚構造的最外層的陶瓷纖維層具有通氣性，因此不具有防止氣體向外部飛散的作用。
[0014]這樣，當爐內氣體向爐外泄露時，產生如下問題:因與氣體接觸而使絕熱磚、陶瓷纖維被侵食而壽命縮短；由于輻射熱量增加，因此無法獲得節能效果；増大環境負荷等。
【發明內容】
[0015]在此，本發明的目的在于提供ー種改善了以往的技術，且在玻璃熔化爐中能夠有效地防止爐內氣體泄露的大拱頂棚構造。另外，本發明的目的在于提供一種有效地防止爐內氣體泄露、并且輕量性與絕熱性也優異并也適用于像氧燃燒這樣的高溫作業的大拱頂棚構造。
[0016]本發明的大拱頂棚構造的特征在于，具有:耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層，其具有配置在上述耐腐蝕層的上述耐火模塊的上層處的多個絕熱模塊、以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料、層疊在上述致密材質不定形耐火材料之上并以填理由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料。
[0017]優選的是，漏氣阻斷層的上述絕熱模塊具有比耐火模塊小的平面形狀。更優選的是，絕熱模塊為輕量(例如，視密度為1.2以下)且絕熱性優異(例如，導熱系數為0.7W /(m* k)以下)。
[0018]采用本發明，在玻璃熔化爐中，能夠有效地防止爐內氣體泄露。通過防止爐內氣體泄露，能夠較長地保持大拱頂棚構造的壽命，能夠抑制輻射熱量而實現節能化、頂棚構造的輕量化，另外防止揮發氣體向爐外流出，不會増大環境負荷。
[0019]另外，采用本發明，漏氣阻斷層由絕熱模塊、絕熱不定形耐火材料、承擔阻斷直接漏氣的功能的致密材質不定形耐火材料構成，通過將上述絕熱模塊和上述絕熱不定形耐火材料設為輕量(例如，視密度為1.2以下)且絕熱性優異的(例如，導熱系數為0.7ff / (m -k)以下)材料，能夠提供一種除了耐漏氣性以外輕量性、絕熱性也優異的大拱頂棚構造，利用采用了該大拱頂棚構造的玻璃熔化爐，能夠提供適用于像氧燃燒這樣的高溫作業的玻璃熔化爐。
[0020]另外，由于利用輕量絕熱不定形耐火材料填理由致密材質不定形耐火材料和絕熱模塊形成的空間，即，形成為利用輕量絕熱不定形耐火材料將絕熱模塊之間連結起來，因此能夠一體地構成漏氣阻斷層，使氣密性優異。通過以熱加工的方式對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行現場施工，能夠進ー步提高氣密性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1A是示意性地表示本發明的大拱頂棚構造的主視圖。
[0022]圖1B是示意性地表示圖1A的大拱頂棚構造的俯視圖。
[0023]圖2A是局部地放大表示本發明的ー實施方式的大拱頂棚構造的從長度方向觀察的頂部的剖視圖。
[0024]圖2B是局部地放大表示圖2A的大拱頂棚構造的從圓周方向觀察的頂部的剖視圖。
[0025]圖3A是局部地放大表示本發明的其他實施方式的大拱頂棚構造的從長度方向觀察的頂部的剖視圖。
[0026]圖3B是局部地放大表示圖3A的大拱頂棚構造的從圓周方向觀察的頂部的剖視圖。
[0027]圖4A是示意性地表示以往的大拱頂棚構造的主視圖。
[0028]圖4B是示意性地表示圖4A的大拱頂棚構造的俯視圖。
[0029]圖5A是示意性地表示以往的大拱頂棚構造的加熱前的頂部的局部放大剖視圖。
[0030]圖5B是示意性地表示圖5A的大拱頂棚構造的加熱后的頂部的局部放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的大拱頂棚構造。
[0032]第I實施方式
[0033]如上所述，本發明的大拱頂棚構造具有:耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成；漏氣阻斷層，其具有以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設在上述耐腐蝕層的外表面上的致密材質不定形耐火材料。具體來說，如圖1A以及圖1B所示，本發明的大拱頂棚構造I由形成為拱頂形狀的耐腐蝕層2和設在該耐腐蝕層2的外表面上的漏氣阻斷層3構成。
[0034]在此，拱頂形狀是指沿水平方向推擠拱形狀而形成的形狀，即所謂的半圓錐體的形狀。在本說明書中，將該拱頂形狀中的、形成拱(圓弧)的方向稱為圓周方向，將拱形狀沿水平方向延伸的方向稱為長度方向。
[0035]在此，耐腐蝕層2是通過將耐火模塊2a形成為拱頂形狀而構成的。作為所使用的耐火模塊2a，可舉出具有耐火性以及相對于玻璃蒸氣的耐腐蝕性的公知的耐火模塊，例如，舉出由二氧化硅材質、富鋁紅柱石材質、氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質、氧化鋯材質等材質構成的耐火模塊。另外，在本說明書中，二氧化硅材質是以如下意思來使用的，即，以SiO2作為主要成分，富鋁紅柱石材質等也是以相同意思來使用的。其中，主要成分是指在該成分與總成分進行比較時，含有量(在氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質這樣的情況下為Al2OpZrO2及SiO2的總和)為50質量％以上的成分。另外，在本說明書中，耐火材料中的化學成分的含有量全部以該成分與總成分的比值來表示。
[0036]此處所用的耐火模塊2a根據應用的玻璃熔化爐的作業條件適當選擇即可，在【背景技術】所記載那樣的利用氧燃燒的玻璃熔化爐的情況下，優選耐火溫度、耐腐蝕性較高的電鑄磚模塊，特別是優選氧化鋁?氧化鋯材質的電鑄磚模塊。
[0037]由于耐腐蝕層2是拱頂形狀，因此其利用重力獨立地構成為一體。此時，可以不用特意地在模塊的間隙設置任何東西，但是為了不使間隙變大，可以使模塊相互間的接觸部分變得光滑且使鄰接的模塊相互間形成為對應的形狀。
[0038]另外，漏氣阻斷層3設在耐腐蝕層2的外表面上，具有以至少覆蓋耐火模塊2a的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料。在此，由于致密材質不定形耐火材料設置為覆蓋耐火模塊的接縫部分，因此能夠抑制爐內氣體自接縫的間隙泄露。另外，若利用該致密材質不定形耐火材料在耐腐蝕層2的外表面上一體且氣密地形成漏氣阻斷層，則即使耐火模塊因膨脹而向上方鼓起，也不會像以往的絕熱層那樣，發生像使絕熱模塊間的間隙變大那樣的情況。因而，能夠有效地防止漏氣，并且能夠防止爐內的熱量、氣體成分向外部泄露。因此，能夠降低能量成本，并且也能夠抑制環境負荷的増大。
[0039]本發明的特征之一是將漏氣阻斷層的功能分為漏氣阻斷功能和絕熱功能，基本上將漏氣阻斷層設為在接縫部分處承擔漏氣阻斷功能、在除接縫部分以外的部分處承擔絕熱功能的結構這一點。即，上述致密材質不定形耐火材料的部分是承擔漏氣阻斷功能的部分，上述耐熱模塊等以絕熱材料構成的部分是承擔絕熱功能的部分。以下，以具體的技術方案來說明這一點。
[0040]在圖2A以及圖2B中表示了漏氣阻斷層3的具體結構的一例。圖2A以及圖2B均是局部地放大表示了圖1的大拱頂棚構造I的頂部的剖視圖。在此，圖2A是從長度方向觀察的剖視圖，圖2B是從圓周方向觀察的剖視圖。
[0041]該漏氣阻斷層3由配置在耐火模塊2a的各外表面上的、具有比耐火模塊2a小的平面形狀的絕熱模塊3a、設在絕熱模塊3a間的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b以及設在絕熱模塊3a間的間隙內并層疊在致密材質不定形耐火材料3b的上部處的輕量絕熱不定形耐火材料3c構成。在此，以利用致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c使絕熱模塊3a相互間結合的方式設置絕熱模塊3a，從而形成漏氣阻斷層3。這樣形成的漏氣阻斷層3整體形成為一體，因此氣密性優異。
[0042]在此使用的絕熱模塊3a是由輕量絕熱不定形耐火材料形成的。優選該輕量絕熱不定形耐火材料在110°C時的視密度為1.2以下，更優選為1.1以下。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料在1000°c時的導熱系數為0.7W / (m *k)以下,更優選為0.6W / (m *k)以下。另外，在本說明書中，不定形耐火材料是指對不定形耐火材料用粉體組成物進行施工而獲得的材料。并不對不定形耐火材料用粉體組成物進行特別限制，作為基本材料，可舉出包含骨料、 結合材料、耐火性微粉的材料。[0043]作為這樣的輕量絕熱不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等，但是在耐熱性和相對玻璃的耐腐蝕性的點上，優選氧化鋁?氧化鋯材質，作為氧化鋁?氧化鋯材質，更優選如下耐火材料，即，優選Al2O3和ZrO2的合計含有量占耐火材料總量的80質量％以上，更優選占耐火材料總量的85質量％以上。
[0044]作為該輕量絕熱不定形耐火材料的骨料，能夠添加氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的空心顆粒，從而進一歩獲得輕量性，特別是能夠適當地使用氧化鋁?氧化鋯材質的、在耐火材料中含有35質量％以下的ZrO2的空心顆粒。另外,作為輕量絕熱不定形耐火材料的結合材料，能夠適當地使用公知的氧化鋁水泥等。
[0045]絕熱模塊3a提高了大拱頂棚構造的絕熱效果，由此，使爐內的熱量不會逸出到外部，因此能夠降低能量損失。另外，該絕熱模塊3a的質量即使在絕熱材料中也是較為輕量的，對于耐火模塊的除接縫以外的部分(發生漏氣的可能性較低的部分)，能夠在其大部分上設置該絕熱模塊3a。若在漏氣阻斷層3中使用像該絕熱模塊3a那樣的視密度較小、導熱系數較低的材料，則能夠使頂棚自身的質量輕量化，由于在構筑爐子時，減輕了支承質量，因此能夠降低爐子的制造成本。
[0046]在該實施方式中，絕熱模塊3a如上所述地設在耐火模塊的除了接縫以外的部分上即可，只要滿足該配置關系，并不對制造方法、配置方法進行特別限定。即，優選絕熱模塊3a由不定形耐火材料形成，可以預先將絕熱模塊3a成形為塊狀(預制)并進行干燥，然后，將其載置在形成為拱頂形狀的耐火模塊之上并進行固定，也可以在形成為拱頂形狀的耐火模塊上，利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等以處于期望位置且構成期望形狀的方式之后形成絕熱模塊3a。
[0047]在此使用的 絕熱模塊3a能夠根據所使用的耐火模塊的大小、以何種方式將絕熱模塊3a配置在該耐火模塊的外表面上等條件，適當地被設為期望的大小。另外，在圖2A以及圖2B中將絕熱模塊3a記述為ー個整體，但是也可以將絕熱模塊3a分割為多個模塊來進行配置，將上述多個模塊整體作為ー塊絕熱模塊3a。
[0048]另外，致密材質不定形耐火材料3b是由構筑有致密的組織且可靠地阻斷漏氣的不定形耐火材料來形成的。優選該致密材質不定形耐火材料3b的視密度在110°C時為3.0以上，更優選為3.1以上。
[0049]作為上述致密材質不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等。作為該耐火材料，為了完全阻斷漏氣，期望該耐火材料變得更加致密，通過將氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的、公知的低水泥澆注料作為上述耐火材料，優選添加的水量為相對于低水泥澆注料的比例為6質量％以下，更優選為5.5質量％以下，從而能夠形成高比重且致密的漏氣阻斷層。而且，作為該耐火材料，優選也不怎么與玻璃蒸氣進行反應的成分，在該情況下，采用氧化鋁材質，使Al2O3含有量在耐火材料中為85質量％以上，更優選含有90質量％以上。
[0050]另外，作為輕量絕熱不定形耐火材料3c，優選110°C時的視密度為1.2以下，更優選為1.1以下。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料的1000°c時的導熱系數為0.7W /Cm ? k)以下，更優選為0.6W / Cm ? k)以下。
[0051]作為輕量絕熱不定形耐火材料，能夠使用氧化鋁材質、氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯材質、氧化鋁?氧化鋯? 二氧化硅材質等，但是在耐熱性與相對玻璃的耐腐蝕性的點上，優選為氧化鋁?氧化鋯材質，作為氧化鋁?氧化鋯材質，優選采用如下耐火物，即，Al2O3和ZrO2的合計含有量與耐火物總量的比值為80質量％以上，更優選與耐火物總量的比值為85質量％以上。
[0052]作為該輕量絕熱不定形耐火材料的骨料，通過添加氧化鋁材質、氧化鋁?氧化鋯材質的空心顆粒，能夠進一歩獲得輕量性，特別是能夠適當地使用氧化鋁?氧化鋯材質的、在耐火材料中含有35質量％以下的ZrO2的空心顆粒。另外,作為輕量絕熱不定形耐火材料的結合材料，能夠適當地使用公知的氧化鋁水泥等。
[0053]輕量絕熱不定形耐火材料3c與構成上述絕熱模塊3a的輕量絕熱不定形耐火材料可以具有不同組成，但若具有相同組成，則根據熱特性一致、變得易于制造等觀點而更優選具有相同組成的情況。
[0054]在此，利用輕量絕熱不定形耐火材料填埋在致密材質不定形耐火材料3b與由其固定的絕熱模塊3a之間形成的空間，從而使絕熱模塊3a相互間進ー步結合，確保漏氣阻斷層3的氣密化、一體化。另外，根據現場的施工條件，特別是在熱加工以及冷加工的修補、涂抹施工中減少水量時，與絕熱模塊3a相比，輕量絕熱不定形耐火材料3c的密度、導熱系數稍微上升，但是不會成為問題。
[0055]在此形成的致密材質不定形耐火材料3b的厚度優選為3~8cm。若厚度為3cm以上，則能夠確保充分的漏氣阻斷性能，若在8cm以下，則不會使頂棚構造自身的質量不必要地增重而實現輕量化。
[0056]另外，大拱頂棚構造I具有耐火模塊2a利用重力獨立形成為拱構造的基本構造，雖未圖示，但是該大拱頂棚構造I構成為利用設在大拱頂棚構造I的端部處的模塊支承構造來支承大拱頂棚構造的整體。
[0057]接著，說明第I實施方式的大拱頂棚構造的制造方法。首先，如圖1A所示，將耐火模塊2a堆積為拱頂形狀而構筑作為大拱頂棚構造的基礎的耐腐蝕層2。
[0058]接著，將絕熱模塊3a以不涉及耐火模塊2a的接縫的方式配置在耐火模塊2a的外表面上。此時，可以利用灰漿等將絕熱模塊3a固定在耐火模塊2a的表面上，雖未圖示，但是也可以使用由具有絕熱模塊3a間的間隙量大小的耐火磚等構成的隔離塊，以在傾斜部分上也能夠確定配置位置的方式從下方向上方依次堆積絕熱模塊3a。
[0059]另外，在利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等形成絕熱模塊3a的情況下，在耐火模塊2a的表面上以在期望的位置上配置絕熱模塊3a的方式形成絕熱模塊3a即可。
[0060]接著，在絕熱模塊3a間的間隙內，按照致密材質不定形耐火材料3b、輕量絕熱不定形耐火材料3c的順序層疊致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c,使絕熱模塊3a相互結合。此時，無論何種不定形耐火材料，只要形成為利用噴涂、注入、涂抹、沖壓等將形成該不定形耐火材料的粉體組成物填埋在絕熱模塊3a間的間隙內即可。對于上述不定形耐火材料，首先，對作為下層的致密材質不定形耐火材料3b進行施工，在致密材質不定形耐火材料3b固化之后，形成接下來的輕量絕熱不定形耐火材料3c。
[0061]在此，既可以用冷 施工也可以用熱施工來形成致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，但是為了減少因加熱耐火模塊等而造成的膨脹的影響，優選熱施工。由于熱施工是在使耐火模塊2a充分地熱膨脹而打開了絕熱模塊3a的間隙的狀態下進行施工，因此在玻璃熔化爐的運轉中，在漏氣阻斷層3上難以產生熱應力、龜裂，因此是優選的。另外，在進行熱施工的情況下，與冷施工相比，比重、導熱系數產生變化，因此要充分地考慮特性變化來進行設計。
[0062]但是，由于在實際中，致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c的形成是通過手工來進行的，因此，若全部作業均以熱加工來進行，則在作業效率、安全性的點上較差，因此也可以將作業的一部分設為冷施工，將剩余部分設為熱施工。
[0063]例如，對于(圖2A所示的)形成在圓周方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，利用冷加工進行各個不定形耐火材料的注入施工或涂抹施工，對于(圖2B所示的)形成在長度方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b與輕量絕熱不定形耐火材料3c，在加熱玻璃熔化爐之后進行施工。
[0064]由于爐壁為高溫且耐腐蝕層的外表面也達到大約500°C，加熱后的施工成為高熱作業，因此優選注入施工，當從頂部進行填充時，不定形耐火材料利用傾斜以自重迅速地擴張填充，在形成預定厚度時是優選的。由于在達到預定厚度之后進行加熱，因此自然地進行由溫度上升引起的固化。
[0065]另外，在圓周方向上，由于在加熱玻璃熔化爐時，因耐火模塊2a的膨脹而造成的影響較大，因此，優選對致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c中的、特別是位于頂部附近的絕熱模塊3a的兩端的間隙、例如圓周方向的最上部的絕熱模塊的兩端的間隙的部分，進行加熱后的施工。當在加熱該部分之后利用注入施工、涂抹施工、修補施工等進行施工吋，能夠有效地緩和耐火模塊2a的膨脹。
[0066]另外，在長度方向上，由于在加熱玻璃熔化爐時，緩和了因耐火模塊2a的膨脹而造成的影響，因此更優選在加熱后對絕熱模塊3a的長度方向上的所有間隙進行施工。
[0067]第2實施方式
[0068]接著，說明本發明的第2實施方式。整體的結構與圖1A及圖1B所說明的結構相同。在此，參照圖3A及圖3B說明具有不同于圖2A及圖2B所示的漏氣阻斷層3的結構的漏氣阻斷層13的實施方式。在此，圖3A及圖3B均是局部地放大表示圖1A及圖1B的大拱頂棚構造I的頂部的剖視圖。在此，圖3A是從長度方向觀察的剖視圖，圖3B是從圓周方向觀察的剖視圖。
[0069]在該實施方式中，在耐火模塊2a的整個外表面上形成有由致密材質不定形耐火材料13b構成的層這點與第I實施方式不同。這樣，若利用致密材質不定形耐火材料13b覆蓋整面，則該致密材質不定形耐火材料13b層自身形成為一體，能夠以簡單的作業可靠地獲得防止漏氣的功能。在此，形成致密材質不定形耐火材料13b、輕量絕熱不定形耐火材料13c的施工與第I實施方式相同，既可以是冷施工也可以是熱施工。
[0070]特別是在形成(圖3A所示的)圓周方向的間隙的情況下，對于頂部附近的絕熱模塊13a的間隙，優選加熱后的施工。另外，絕熱模塊13a的熱施工部分的下部的致密材質不定形耐火材料13b也能夠通過進行熱施工來有效地緩和膨脹。
[0071]另外，在形成(圖3B所示的)長度方向的間隙的情況下，優選對絕熱模塊13a的所有間隙進行加熱后的施工。而且，絕熱模塊13a的熱施工部分的下部的致密材質不定形耐火材料13b也能夠通過進行熱施工來有效地緩和膨脹。
[0072]在此，從能夠可靠地阻斷漏氣，并且不便頂棚構造的質量不必要地増大的觀點出發，優選致密材質不定形耐火材料13b層的厚度通常為3cm~8cm左右。
[0073]然后，在該實施方式中，與第I實施方式相同，在致密材質不定形耐火材料13b的外表面上以分別隔開間隔的方式配置絕熱模塊13a。另外，利用輕量絕熱不定形耐火材料13c填埋絕熱模塊13a間的間隙，使絕熱模塊13a形成為一體。
[0074]此時，與第I實施方式相比，可以使絕熱模塊13a變薄。其原因在于，作為漏氣阻斷層13，由于已經設置有致密材質不定形耐火材料13b層，因此為了不便漏氣阻斷層13超出所需厚度，使絕熱模塊13a變薄。
[0075]如上述第I實施方式以及第2實施方式所示，作為漏氣阻斷層3、13，由于利用致密材質不定形耐火材料3b以及致密材質不定形耐火材料13b來密封耐火模塊2a的接縫部分，因此能夠有效且可靠地防止漏氣，并且通過盡可能地利用輕量絕熱不定形耐火材料3c以及輕量絕熱不定形耐火材料13c來形成其他的部分，在確保絕熱性的同時能夠使頂棚構造的質量與以往相比輕量化。采用上述結構，減少了能量損失，也不會増大環境負荷，還能夠降低由輕量化決定的設備施工成本。
[0076]另外，也可以進一歩在如上所述地形成的漏氣阻斷層3以及漏氣阻斷層13的外周、即漏氣阻斷層之上使用輕量絕熱不定形耐火材料來形成絕熱層。在此，若利用輕量絕熱不定形耐火材料來形成絕熱層，則不僅進ー步提高絕熱效果，也能夠更可靠地防止漏氣。
[0077]作為形成該絕熱層的輕量絕熱不定形耐火材料，可以使用第I實施方式以及第2實施方式所使用的輕量絕熱不定形耐火材料3c以及輕量絕熱不定形耐火材料13c，但由于利用漏氣阻斷層3能夠獲得絕熱效果，因此也可以利用耐熱性、導熱系數更低的輕量絕熱不定形耐火材料來形成該絕熱層。作為在此使用的輕量絕熱不定形耐火材料，例如舉出氧化鋁? 二氧化硅材質的、優選110°C時的視密度為0.6以下，更優選為0.45以下，并且優選500°C時的導熱系數為0.2W / (m*k)以下，更優選為0.16W / (m *k)以下的輕量絕熱不定形耐火材料等。另外，優選該輕量絕熱不定形耐火材料的110°C干燥的壓縮強度為0.2MPa以上，更優選為0.3MPa以上。
[0078]另外，絕熱層也可以由在以往的大拱頂棚構造中使用的絕熱磚、陶瓷纖維等構成。
[0079]實施例
[0080]以下，利用實施例(例1、例3)以及比較例(例2)說明本發明的大拱頂棚構造。另外，本發明并不限定于上述實施例。
[0081]例 I
[0082]首先，由以下的大小來實施玻璃熔化爐的爐形狀、大拱頂棚構造。
[0083]爐長度大約IOm`[0084]爐寬度大約6m
[0085]大拱半徑大約6m
[0086]大拱角度60度
[0087]如圖1A及圖1B所示，首先，在爐內表面側，以將氧化鋁材質的電鑄磚模塊(Al20395質量％ )作為耐火模塊2a在圓周方向上設置21個、在長度方向上設置16個的方式將耐腐蝕層2構筑為上述條件的拱頂形狀。在此，作為電鑄磚模塊，使用了從上方觀察其外表面的平面形狀是長度方向長度大約600mm、圓周方向長度大約320mm的長方形且厚度是250mm的模塊。另外，由于該電鑄磚模塊用于構筑拱頂形狀，因此，對于該電鑄磚模塊的爐內表面側的形狀(底面形狀)，其圓周方向長度短于上述說明的平面形狀中的圓周方向長度。
[0088]接著，以形成具有比電鑄磚模塊小一圈的平面形狀的絕熱模塊3a的方式注入輕量絕熱不定形耐火材料而使其成形，以110°c進行干燥，獲得了長度方向長度大約450mm、圓周方向長度大約206mm且高度163mm的絕熱模塊3a。另外,在此使用的輕量絕熱不定形耐火材料是氧化鋁?氧化鋯材質(Al20383質量％，Zr026質量％)的、視密度在110°C時為
1.0，并且1000°C的導熱系數為0.54W / Cm ? k)的材料。
[0089]在室溫的狀態下，以不涉及電鑄磚模塊的接縫的方式將獲得的絕熱模塊3a配置在電鑄磚模塊的外表面上。即，以在長度方向上形成大約150mm的間隙以及在圓周方向上形成大約114_的間隙的方式配置該絕熱模塊3a。
[0090]此時，為了形成上述配置，在拱頂形狀的電鑄磚模塊的圓周方向上，從下方向上方一邊在絕熱模塊3a之間夾入隔離塊ー邊堆積絕熱模塊3a。利用爐外的構造支承最下部的絕熱模塊3a。另外，在加熱前除去隔離塊。
[0091]接著，對于絕熱模塊3a間的間隙，利用以下作業填埋間隙，形成漏氣阻斷層3。另外，在此使用的材料如下所述。
[0092]作為輕量絕熱不定形耐火材料3c使用了氧化鋁?氧化鋯材質(Al20383質量％，Zr026質量％)的、視密度在110°C時為1.0，并且1000°C的導熱系數為0.54W / Cm ? k)的材料。
[0093]作為致密材質不定形耐火材料使用了氧化鋁? 二氧化硅材質(Al20391質量％，Si027質量％)的水泥含有量較低的不定形耐火材料(低水泥澆注料)。通過相對于該低水泥澆注料用粉體組成物添加 占該低水泥澆注料用粉體組成物的比例為5質量％左右的水量，能夠形成視密度為3.19的致密的耐火材料。
[0094]首先，利用冷加工(25°C)如下所述地進行了(圖2A所示的)圓周方向的接縫部的施工。以在圓周方向上的絕熱模塊3a間的間隙中形成為高度40mm的方式進行致密材質不定形耐火材料的注入施工。另外，在致密材質不定形耐火材料獲得了形狀保持性之后，以形成為高度123mm的方式將輕量絕熱不定形耐火材料注入成形，在圓周方向的絕熱模塊間的間隙中進行不定形耐火材料的施工，使絕熱模塊3a在圓周方向上一體化。另外，在爐子加熱后對最上部的絕熱模塊3a的兩端的間隙進行了施工。
[0095]這樣，在耐腐蝕層2的上部成形厚度163mm的漏氣阻斷層而獲得大拱頂棚的絕熱爐壁構造，并且，在該漏氣阻斷層的上部，以將絕熱磚(耐熱溫度:1400°C )設為厚度65mm以及將陶瓷纖維(耐熱溫度:1260°C)設為厚度IOOmm的順序層疊絕熱磚和陶瓷纖維，將合計厚度設為165mm而進行了絕熱施工。
[0096]接著，ー邊利用絕熱纖維等來保護長度方向的絕熱模塊間的間隙，一邊將爐內溫度加熱至1600°C，使耐腐蝕層的電鑄磚模塊產生熱膨脹位移。在使電鑄磚模塊充分地熱膨脹之后，保持該溫度對(圖2B所示的)長度方向的絕熱模塊間的間隙進行熱施工。
[0097]以在被加熱至大約500°C的高溫的耐腐蝕層2的外表面上厚度形成為大約40mm的方式利用熱加工進行致密材質不定形耐火材料的注入施工。致密材質不定形耐火材料ー邊使水蒸氣沸騰，一邊在長度方向的間隙內從上部向下部方向(圓周方向)緩慢地流動，能夠精度優良地成形致密的不定形耐火材料3b的厚度。
[0098]接著，以在通過熱加工形成的致密材質不定形耐火材料3b之上厚度形成為123mm的方式，利用熱加工進行了輕量絕熱不定形耐火材料的沖壓施工。該輕量絕熱不定形耐火材料也與上述的致密材質不定形耐火材料3b相同，能夠精度優良地成形輕量且絕熱性優異的不定形耐火材料3c的厚度。
[0099]這樣，在耐腐蝕層2的上部成形厚度163mm的漏氣阻斷層，獲得大拱頂棚的絕熱爐壁構造，最后，在該漏氣阻斷層之上，以將絕熱磚(耐熱溫度:1400°C)設為厚度65mm以及將陶瓷纖維(耐熱溫度:1260°C)設為厚度IOOmm的順序層疊絕熱磚和陶瓷纖維，將合計厚度設為165_而進行了絕熱施工。
[0100]如上所述，之后形成絕熱模塊3a間的不定形耐火材料3b、3c的層而使絕熱模塊3a相互結合，能夠形成氣密且一體化的漏氣阻斷層3。
[0101]例 2
[0102]作為以往的相同厚度的爐壁構造，在厚度250mm的電鑄磚模塊之上，將耐熱溫度1580°C的氧化鋁? 二氧化硅材質磚(Al20377質量％，Si0218質量％)設為厚度114mm，將耐熱溫度1500°C的JIS — A7絕熱磚設為厚度114mm，將1260°C耐熱的陶瓷纖維毛氈設為厚度100mm,形成了以該順序層疊的爐壁。
[0103]特件評價
[0104]利用一維穩態熱計算求得了例I的絕熱性能(將爐內溫度設為1600°C，將爐外溫度設為25°C，將表面的輻射率設為0.9來進行計算。)。輻射熱量在絕熱模塊部形成為1167W / m2，表面溫度形成為大約94°C，輻射熱量在絕熱模塊間隙部形成為1256W / m2，表面溫度形成為大約98°C，與通過同樣的計算獲得的以往的相同厚度的爐壁構造(例2)的輻射熱量1418W / m2、表面溫度105°C相比，大幅地獲得了節能效果。
[0105]當以單位面積進行比較時，例I的漏氣阻斷層的質量在絕熱模塊部為218kg / m2，在絕熱模塊間隙部為306kg / m2，與以往的相同厚度的爐壁構造(例2的對應絕熱層)的質量374kg / m2相比，大幅地實現了輕量化。
[0106]另外，在例2的爐壁上，在層疊有以往的耐火磚、絕熱磚、陶瓷纖維的爐壁構造中，由于未使用灰衆而通過層疊標準型磚形狀(65mmX 114mmX 230mm)尺寸的磚來進行筑爐，因此當熔化爐在高溫的狀態產生膨脹時，能夠通過一定程度的移動來緩和熱膨脹，但是另一方面，由于在多層中產生如圖5B所示的一層狀態下的間隙，因此該間隙形成為漏氣的通路。另ー方面，利用耐腐蝕性優異的致密材質不定形耐火材料與絕熱性優異的輕量絕熱不定形耐火材料使本發明的、例I的漏氣阻斷層一體化，阻斷了來自電鑄磚模塊的接縫的漏氣，從而能夠阻斷爐內的漏氣，從而具有優異的節能性能，并且針對由漏氣造成的腐蝕的對策也優異。
[0107]例 3
[0108]取代例I中設在漏氣阻斷層3上的其他絕熱磚以及陶瓷纖維，制造出形成有1200°C耐熱的輕量絕熱不定形耐火材料的大拱頂棚構造。具體來說是按以下順序來進行制造的。
[0109]直至堆積電鑄磚模塊、配置絕熱模塊3a以及利用冷加工來進行(圖2A所示的)圓周方向的間隙的致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c的施工為止，實施了與例I相同的作業。但是，將絕熱模塊高度設為195_，將致密材質不定形耐火材料變更為厚度40mm，將輕量絕熱不定形耐火材料變更為厚度155mm。[0110]接著，在形成為一體的圓周方向的絕熱模塊3a之上，以使1200°C耐熱的輕量絕熱不定形耐火材料形成為厚度133mm的層的方式進行涂抹施工。在此，作為輕量絕熱不定形耐火材料，使用了氧化鋁? 二氧化硅材質(Al20334質量％，Si0245質量％)的、視密度為大約0.4、500°C的導熱系數為0.15W / Cm ? k)的材料。
[0111]另外，在將爐內溫度加熱至1600°C之后，按照例I的順序，利用熱加工使長度方向的間隙內的致密材質不定形耐火材料3b以及輕量絕熱不定形耐火材料3c成形之后，最后，進行在沿長度方向形成的輕量絕熱不定形耐火材料3c上涂抹133mm的1200°C耐熱的超輕量絕熱材料的施工。
[0112]在該例子中，形成由超絕熱材料構成的漏氣阻斷層，并且在該漏氣阻斷層之上，形成有將1200°C耐熱的超輕量絕熱材料一體化而得的絕熱層。通過形成多層這樣的一體化的層，能夠進ー步獲得絕熱性能和漏氣阻斷性能。
[0113]在此，超輕量絕熱材料的導熱系數具有與例I的陶瓷纖維相匹敵的較低值，從而在獲得優異的絕熱性能的同時，由于不含有陶瓷纖維，因此，具有能夠消除近來由非晶質陶瓷纖維產生致癌性的擔憂以及能夠利用非纖維成分來構筑大拱頂棚的整個絕熱爐壁構造的優異特征。
[0114]對于由該例3獲得的大拱頂棚構造的絕熱性能，輻射熱量在絕熱模塊部處為1337W / m2，表面溫度為大約101.5°C，能夠獲得優異的絕熱性能。
[0115]產業卜.的可利用件
[0116]本發明的大拱頂棚構造適合作為像玻璃熔化爐那樣進行高溫處理時的上部爐壁構造。另外，并不限定于玻璃熔化爐，也能夠廣泛地應用于作為相對低溫處理的爐子的上部爐壁構造。
`[0117]附圖標記說明
[0118]1、大拱頂棚構造；2、耐腐蝕層；3、漏氣阻斷層；2a、耐火模塊；3a、絕熱模塊；3b、致密材質不定形耐火材料；3c、輕量絕熱不定形耐火材料。
【權利要求】
1.一種大拱頂棚構造，其特征在干， 該大拱頂棚構造具有: 耐腐蝕層，其通過將多個耐火模塊以呈拱頂形狀的方式排列配置在玻璃熔化爐的爐內側而成； 漏氣阻斷層，其具有配置在上述耐腐蝕層的上述耐火模塊的上層處的多個絕熱模塊、以至少覆蓋上述耐火模塊的接縫的方式設置的致密材質不定形耐火材料、層疊在上述致密材質不定形耐火材料之上并以填埋由上述絕熱模塊與上述致密材質不定形耐火材料形成的空間的方式設置的輕量絕熱不定形耐火材料。
2.根據權利要求1所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊的平面形狀小于上述耐火模塊的平面形狀，并且該絕熱模塊配置在上述耐火模塊的各外表面上，上述致密材質耐火材料是以將該絕熱模塊之間連接起來的方式形成的。
3.根據權利要求1所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述致密材質不定形耐火材料形成于上述耐火模塊的整個外表面，上述多個絕熱模塊以相互之間設有間隙的方 式配置在上述致密材質不定形耐火材料層之上。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述耐火模塊是電鑄磚模塊。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是通過對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行預先成形而獲得的絕熱模塊。
6.根據權利要求1~4中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是將上述輕量絕熱不定形耐火材料涂抹在上述耐火模塊或上述致密材質不定形耐火材料層的表面上而形成的絕熱模塊。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊是由氧化鋁?氧化鋯材質的輕量絕熱不定形耐火材料來形成的。
8.根據權利要求7所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述絕熱模塊的110°C中的視密度為1.2以下，并且1000°C時的導熱系數為0.7W /Cm ? K)以下。
9.根據權利要求1~8中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 上述致密材質不定形耐火材料是含有85質量％以上的Al2O3的氧化鋁材質，110°C時的視密度為3.0以上。
10.根據權利要求1~9中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 在上述漏氣阻斷層的上層具有絕熱層，該絕熱層是由氧化鋁? 二氧化硅材質的、110°c時的視密度為0.6以下并且500°C時的導熱系數為0.2ff / (m.K)以下的輕量絕熱不定形耐火材料來形成的。
11.根據權利要求1~10中任一項所述的大拱頂棚構造，其特征在干， 在上述輕量絕熱不定形耐火材料中的、上述絕熱模塊的長度方向的間隙部和/或圓周方向的最上部的絕熱模塊的兩端的間隙部的輕量絕熱不定形耐火材料是以如下方式進行施工的，即，在將上述絕熱模塊配置在上述耐火模塊或上述致密材質不定形耐火材料的表面上并加熱玻璃熔化爐而使大拱頂棚構造熱膨脹之后，對上述輕量絕熱不定形耐火材料進行施工，即熱施工。`
【文檔編號】C03B5/42GK103608304SQ201280000684
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月30日 優先權日:2012年5月30日
【發明者】小野泰史, 北野正巳, 難波正一, 渡邊憲, 加藤田一平 申請人:旭硝子陶瓷株式會社
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