(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024000075
(43)【公開日】2024-01-05
(54)【発明の名称】断熱保護部材、それを用いた固定構造、および断熱保護部材の製造方法
(51)【国際特許分類】
F27D 1/00 20060101AFI20231225BHJP
F27D 1/14 20060101ALI20231225BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20231225BHJP
【FI】
F27D1/00 G
F27D1/14 F
C21D1/00 116A
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022098604
(22)【出願日】2022-06-20
(71)【出願人】
【識別番号】522123566
【氏名又は名称】マフテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000707
【氏名又は名称】弁理士法人市澤・川田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 光雄
(72)【発明者】
【氏名】木村 祐介
(72)【発明者】
【氏名】秦 雄作
(72)【発明者】
【氏名】小林 友幸
(72)【発明者】
【氏名】田口 昌邦
【テーマコード(参考)】
4K034
4K051
【Fターム(参考)】
4K034AA16
4K034AA19
4K034EB14
4K034EB16
4K051AA03
4K051AB00
4K051BC01
4K051BC06
4K051KA03
(57)【要約】
【課題】従来とは異なる方法でスキッドビームの表面、特にスキッドポスト及びスキッドビームの交差部に固定することができ、施工が容易な断熱保護部材およびそれを用いた固定構造を提供する。
【解決手段】加熱炉のスキッドビーム10とスキッドポスト11との交差部を覆う断熱保護部材1A,1Bの固定構造であって、分割形状を有する無機繊維成形体からなり、スキッドビーム10の少なくとも下面側に固定されるビーム用断熱保護部材1Aと、分割形状を有する無機繊維成形体からなり、スキッドポスト11を挟み込むように固定され、ビーム用保護断熱部材1Aを下方から支えるポスト用断熱保護部材1Bと、を備えることを特徴とする。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱炉のスキッドビームの表面を覆う断熱保護部材であって、無機繊維成形体からなり、該成形体内に、前記スキッドビームに固定するための固定受け具が埋め込まれたことを特徴とする断熱保護部材。
【請求項2】
複数の分割形状である請求項1に記載の断熱保護部材。
【請求項3】
前記スキッドビームとスキッドポストとの交差部に固定するための請求項1又は2に記載の断熱保護部材。
【請求項4】
前記固定受け具は、ねじ部を有する締結部材である請求項1又は2に記載の断熱保護部材。
【請求項5】
加熱炉のスキッドビームとスキッドポストとの交差部を覆う断熱保護部材の固定構造であって、
分割形状を有する無機繊維成形体からなり、該スキッドビームの少なくとも下面側に配して該スキッドビームに固定されるビーム用断熱保護部材と、
分割形状を有する無機繊維成形体からなり、前記スキッドポストを挟み込むように固定され、該ビーム用保護断熱部材を下方から支えるポスト用断熱保護部材と、
を備えた断熱保護部材の固定構造。
【請求項6】
前記ビーム用断熱保護部材は、前記スキッドビームに固定するための固定受け具が埋め込まれた請求項5に記載の断熱保護部材の固定構造。
【請求項7】
前記固定受け具は、ねじ部を有する締結部材である請求項5又は6に記載の断熱保護部材の固定構造。
【請求項8】
前記締結部材に、固定具が締結された請求項7に記載の断熱保護部材の固定構造。
【請求項9】
前記固定具に結合部材の一端部が結合され、その他端部が前記スキッドビームの表面に結合された請求項8に記載の断熱保護部材の固定構造。
【請求項10】
前記スキッドビームと前記ビーム用断熱保護部材との間および前記スキッドポストと前記ポスト用断熱保護部材の間に、無機繊維からなる詰め物が充填された請求項5又は6に記載の断熱保護部材の固定構造。
【請求項11】
内型と外型との間に無機繊維ブランケットを積層しつつ、該無機繊維ブランケットの適宜箇所に切れ込みを入れて固定受け具を埋め込み中空形状成形体を形成する工程と、
該積層された無機繊維ブランケットの中空形状成形体を押圧して押し縮める工程と、
その後に該中空形状成形体を無機バインダー含有液に浸漬する工程と、
該中空形状成形体を無機バインダー含有液から引き上げ、該中空形状成形体の内周面側から外周面側に向かう方向に吸引して無機バインダー含有液を脱液する工程と、
該中空形状成形体を乾燥する工程と、
該乾燥された中空形状成形体を切断又は切削して適宜形状にする工程と、
を有する断熱保護部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱炉におけるスキッドビーム又はスキッドポストを覆い、特にスキッドビームとスキッドポストとの交差部を覆う断熱保護部材、それを用いた固定構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄鋼業における加熱炉、例えばウォーキングビーム式の加熱炉は、その炉内において鋼片を搬送するためにスキッドを備えており、スキッド上に載せた鋼片を搬送するように構成されている。
上記スキッドは、梁に相当するスキッドビームと、スキッドビームを支持するスキッドポストとを有している。
スキッドポスト又はスキッドビームは、高温に耐えられるように断熱保護部材で覆われており、この断熱保護部材としては、スキッドポスト又はスキッドビームの表面を覆うようにセメントを流し込んだキャスタブル構造が多く用いられてきた。
しかし、キャスタブル構造は、セメントを流し込むため施工に時間がかかることや、熱伝導率が高く熱損失が大きい、割れや欠けが発生しやすいなどの問題点があった。
【0003】
そこで、施工時間の短縮を図るため、予めセメントを適宜形状に成形しておき、現場で取り付けるようにしたプレキャスト成形品が用いられることもあった。しかし、プレキャスト成形品を用いることにより施工時間に関しては短縮できるが、熱損失や割れ・欠けなどの問題は未解決であった。
【0004】
そのような中、熱伝導率が低く、割れ・欠けが生じず、施工やメンテナンスも容易な無機繊維ブランケット成形品からなる断熱保護部材が注目されている。
【0005】
例えば、下記特許文献1には、中空円筒形状または中空円筒の分割形状を有する無機繊維成形体よりなる断熱保護部材において、前記無機繊維成形体は、中空に対面する内周面(c)と、外周を構成する外周面(a)を有するものであって、前記無機繊維成形体は、前記外周面(a)側ほど嵩密度が高いことを特徴とする断熱保護部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開2021/014989号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
無機繊維ブランケット成形品からなる断熱保護部材は熱伝導率、施工やメンテナンスの観点からは優れたものである。しかし、加熱炉のスキッドポストとスキッドビームとの交差部には、現在でもキャスタブル構造が多く用いられている。それは、交差部分は構造が複雑であるため、無機繊維ブランケットでは複雑な形状に成形しにくいことが理由の一つである。
そのため、スキッドポストの直線部分には無機繊維ブランケット成形品からなる断熱保護部材を用い、交差部分はキャスタブル構造にするなど併合した施工が行われている。
【0008】
このように、無機繊維ブランケット成形品は、熱伝導率が低く、割れ・欠けが生じず、施工やメンテナンスが容易などの特徴を有し、加熱炉のスキッドポスト及びスキッドビームの断熱保護部材として適したものであるが、交差部分には適用しがたいものであった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、従来とは異なる方法でスキッドビームの表面、特にスキッドポスト及びスキッドビームの交差部に固定することができ、施工が容易な無機繊維成形体からなる断熱保護部材及びそれを用いた固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、以下を要旨とする。
【0011】
[1]加熱炉のスキッドビームの表面を覆う断熱保護部材であって、無機繊維成形体からなり、該成形体内に、前記スキッドビームに固定するための固定受け具が埋め込まれたことを特徴とする断熱保護部材。
【0012】
[2]複数の分割形状である[1]に記載の断熱保護部材。
【0013】
[3]前記スキッドビームと前記スキッドポストとの交差部に固定するための[1]又は[2]に記載の断熱保護部材。
【0014】
[4]前記固定受け具は、ねじ部を有する締結部材である[1]又は[2]に記載の断熱保護部材。
【0015】
[5]加熱炉のスキッドビームとスキッドポストとの交差部を覆う断熱保護部材の固定構造であって、分割形状を有する無機繊維成形体からなり、該スキッドビームの少なくとも下面側に配して該スキッドビームに固定されるビーム用断熱保護部材と、分割形状を有する無機繊維成形体からなり、前記スキッドポストを挟み込むように固定され、該ビーム用保護断熱部材を下方から支えるポスト用断熱保護部材と、を備えた断熱保護部材の固定構造。
【0016】
[6]前記ビーム用断熱保護部材は、前記スキッドビームに固定するための固定受け具が埋め込まれた[5]に記載の断熱保護部材の固定構造。
【0017】
[7]前記固定受け具は、ねじ部を有する締結部材である[5]又は[6]に記載の断熱保護部材の固定構造。
【0018】
[8]前記締結部材に、固定具が締結された[7]に記載の断熱保護部材の固定構造。
【0019】
[9]前記固定具に結合部材の一端部が結合され、その他端部が前記スキッドビームの表面に結合された[8]に記載の断熱保護部材の固定構造。
【0020】
[10]前記スキッドビームと前記ビーム用断熱保護部材との間および前記スキッドポストと前記ポスト用断熱保護部材の間に、無機繊維からなる詰め物が充填された[5]又は[6]に記載の断熱保護部材の固定構造。
【0021】
[11]内型と外型との間に無機繊維ブランケットを積層しつつ、該無機繊維ブランケットの適宜箇所に切れ込みを入れて固定受け具を埋め込み中空形状成形体を形成する工程と、該積層された無機繊維ブランケットの中空形状成形体を押圧して押し縮める工程と、その後に該中空形状成形体を無機バインダー含有液に浸漬する工程と、該中空形状成形体を無機バインダー含有液から引き上げ、該中空形状成形体の内周面側から外周面側に向かう方向に吸引して無機バインダー含有液を脱液する工程と、該中空形状成形体を乾燥する工程と、該乾燥された中空形状成形体を切断又は切削して適宜形状にする工程と、を有する断熱保護部材の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【
図1】本発明の一実施形態の断熱保護部材を固定した加熱炉のスキッドビーム及びスキッドポストの交差部を示した図である。
【
図2】
図1において断熱保護部材をスキッドビームに固定した箇所における部分拡大断面図である。
【
図3】
図1に示したビーム用断熱保護部材及びポスト用断熱保護部材の分解斜視図である。
【
図4】
図1に示したビーム用断熱保護部材の一部を拡大した斜視図である。
【
図5】
図1に示したビーム用断熱保護部材の固定受け具付近の部分拡大断面図である。
【
図6】
図1に示したビーム用断熱保護部材に用いる固定受け具の一例を示した斜視図である。
【
図7】
図3に示されたパッキン材(符号6A)の作製方法の一例を説明するための図である。
【
図8-14】
図1の断熱保護部材の製造方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の断熱保護部材の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
本発明の一実施形態の断熱保護部材1Aは、
図1又は
図2に示すように、加熱炉内に配されたスキッドビーム10の表面を覆うことができる無機繊維成形体からなり、その内部に、
図5に示すように、スキッドビーム10に固定するための固定受け具2が埋め込まれたことを特徴とする。本実施形態では、断熱保護部材1Aをスキッドビーム10に吊り下げて固定するようにしてある。
【0025】
スキッドビーム10は、加熱炉内に水平状に配され、適宜間隔で垂直状に立ち上がる複数本のスキッドポスト11に支えられている。スキッドビーム10及びスキッドポスト11は、円形などの筒形状の耐熱鋼製であり、内部は冷却のための水が流れるようにしてある。
断熱保護部材1Aは、本実施形態では、スキッドビーム10及びスキッドポスト11の交差部付近のスキッドビーム10下面側を覆うように形成してある。スキッドビーム10の断熱保護部材1Aで覆われてない部分は、従来のキャスタブル構造としてある。
【0026】
本実施形態では、断熱保護部材1Aをスキッドビーム10に吊り下げて固定するために、
図2に示すように、スキッドビーム10の表面に、フック部12を適宜位置に設けてある。断熱保護部材1Aの固定受け具2に固定具3を締結し、固定具3とフック部12を結合部材4で結合することによりスキッドビーム10に断熱保護部材1を吊り下げて固定できるようにしてある。フック部12は、本実施形態ではL字型棒材としてあるが、これに限定されるものではなく、結合部材4を結合できるように形成してあればよい。フック部12は溶接、締結などでスキッドビーム10の表面に取り付けることができる。
【0027】
断熱保護部材1Aは、無機繊維のニードルブランケットを成形した無機繊維成形体から形成することができる。なお、無機繊維成形体とは、無機繊維からなる任意形状の成形体であり、例えば、後述する無機繊維にバインダーを含浸させ、それを乾燥又は焼成などして成形したものである。
無機繊維は、特に限定するものではないが、シリカ、アルミナ/シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア及びカルシア等の単独、又は複合繊維を挙げることができ、好ましくは耐熱性、繊維強度(靭性)、安全性の観点で、アルミナ/シリカ系繊維、特に多結晶質アルミナ/シリカ系繊維を挙げることができる。
【0028】
アルミナ/シリカ系繊維のアルミナ/シリカの組成比(質量比)は65~98/35~2のムライト組成又はハイアルミナ組成と呼ばれる範囲にあることが好ましい。より好ましくは70~95/30~5、特に好ましくは70~74/30~26の範囲である。
【0029】
無機繊維は、80質量%以上が上記ムライト組成の多結晶アルミナ/シリカ系繊維であることが好ましい。より好ましくは90質量%以上、特に好ましくはその全量(100質量%)である。
また、無機繊維中のAlに対するCaのモル比率(Ca/Al)は0.03以下であることが好ましく、特に無機繊維はCaを含まないことが好ましい。
【0030】
無機繊維は、繊維径3μm以下の繊維を実質的に含まないのが好ましい。繊維径3μm以下の繊維を実質的に含まないとは、繊維径3μm以下の繊維が全繊維重量の0.1質量%以下であることを示す。
【0031】
無機繊維の平均繊維径は5μm~7μmであることが好ましい。無機繊維の平均繊維径が太すぎると繊維集合体の反発力、靭性が失われ、細すぎると空気中に浮遊する発塵量が多くなり、繊維径3μm以下の繊維が含有される確率が高くなる。
なお、繊維径は、例えば、光学顕微鏡で測定することができ、平均繊維径は、例えば、単繊維300本の平均値で算出する。
【0032】
断熱保護部材1Aは、スキッドビーム10の表面を覆う形状としてあり、少なくともスキッドビーム10の下面(下半分)を覆う形状、特にスキッドポスト11との交差部付近のスキッドビーム10の下面(下半分)を覆う形状にするのが好ましい。
断熱保護部材1Aは、本実施形態では、
図2又は
図3に示すように、断面円弧形状とした適宜長さの板状部材を、幅中間部付近で長さ方向に切断して左右に二つに分割した形状としてあり、切断部を接合部1aとしてそれぞれを合わせて左右一対で使用することができる。スキッドビーム10及びスキッドポスト11の交差部を覆うことができるように、接合部1aの長さ方向の中間部付近に半円状の切欠き部1bをそれぞれに設け、スキッドポスト11を挟み込んで納めることができるようにしてある。
本実施形態では2つに分けた分割形状としてあるが、これに限定するものではなく、4つから8つなど適宜数の分割形状にすることができる。なお、断熱保護部材1Aをスキッドビーム10に取り付けた際には、
図2に示すように、断熱保護部材1Aとスキッドビーム10の表面との間に隙間ができるため、この隙間には詰め物5をして塞ぐようにしてある。
【0033】
断熱保護部材1Aの厚みは、特に限定するものではないが、20mm以上あることがこのましく、30mm以上がより好ましく、35mm以上が特に好ましい。厚みが薄いと成型体の強度が低くなり、固定受け具2が熱を受けやすく変形などが発生しやすくなる。また最大厚みは100mm以下が好ましく、さらに90mm以下が好ましく、80mm以下が特に好ましい。厚みが厚くなると成形品が重くなり、ビーム部分で支えられなくなり、また成形品のコストが上がるといった問題がある。
【0034】
断熱保護部材1Aは、
図5に示すように、適宜箇所に固定受け具2を埋設してある。
固定受け具2は、耐熱性を有する材質、セラミックスやステンレスなどの耐熱性の金属などから形成することができ、スキッドビーム10に断熱保護部材1Aを吊り下げて固定するために設けてあり、内面側に固定具3を固定できるようにしてある。例えば、ねじ部を有する締結部材にすることができる。より具体的には、ねじ部を有する締結部材であるナットを用いることができる。本実施形態では、
図6に示すように、ロング六角ナット2aの片側端面部に円形板状の鍔2bを設けたものとしてある。この鍔2bを備えることにより、固定受け具2が成型体の中で支えられ、また固定受け具2のねじ部の向きを調整しやすくなる。
【0035】
固定受け具2は、断熱保護部材1Aの厚さにもよるが、長さは5mm以上にするのが好ましく、10mm以上にするのがより好ましい。長さが短くなると固定具3を固定するのが難しくなる。また長さは最大80mm以下が好ましく、75mm以下がより好ましい。長さが長いと固定具3を安定して固定できるが、長すぎると受け具が1Aの炉内側に配置されてしまい、固定受け具2が熱で変形するといった問題が発生するおそれがある。
鍔2bを備える場合は、特段の制限はないが、鍔2bを円形状にするのが好ましく、その厚みは最低0.2mm以上が好ましく、さらに0.5mm以上が好ましい。また最大3mmが好ましく、2.5mm以下が好ましい。鍔2bの厚みが薄すぎると強度が足りず支えることが出来なくなり、一方で厚すぎると、断熱保護部材の成型性の悪化やコストが高くなる。その直径は最低10mm以上が好ましく、特に50mm以上が好ましい。最大は200mm以下が好ましく、特に150mm以下が好ましい。 また、鍔2bは、断熱保護部材の成型加工性をよくするために、孔あけ加工や曲げ加工などを施すこともできる。
【0036】
図6に示すような鍔2bを備えた固定受け具2を用いる場合、固定受け具2は、特に限定するものではないが、断熱保護部材1Aの厚み1(
図5の寸法X)に対して鍔2bの内面からの深さ(
図5の寸法Y)が、0.80以下、特に0.7以下、さらに0.6以下の範囲内に位置させるのが好ましい。このような位置にすることによりスキッドポスト11からの熱の影響を受けにくくなり、変形することを防ぐことができる。一方で0.05以上、特に0.1以上、さらに0.2以上の範囲内に配置させるのが好ましい。このような位置にすることでビーム用断熱保護部材を破壊することなく固定することが可能となる。
【0037】
断熱保護部材1Aには、
図3に示すように、左右の断熱保護部材1Aそれぞれに2か所ずつ計4か所に固定受け具2を設けてあるが、これに限定されるものではなく、各分割パーツをスキッドビーム10に吊り下げて固定することができる適宜位置に設ければよく、断熱保護部材1の大きさにもよるが、2か所から10か所程度設けるのが好ましい。
【0038】
固定具3は、
図4又は
図5に示すように、一端部を固定受け具2に固定し、他端部を結合部材4に結合できるものであり、例えば、固定受け具2を締結部材にした場合は、一端部を、固定具3に締結する構造とするとともに他端部を、結合部材4を連結する構造とすることができる。結合部材4を連結する構造としては、例えば、フック形状や線材を挿し通せる孔を設けた形状などにすることができる。より具体的にはおねじ部を有する締結部材であるアイボルトを用いることができる。アイボルトは、一端部をおねじ部とし、他端部を環状としてあり、その他端部に結合部材4を結合することができる。耐熱被覆されているのが好ましい。
【0039】
結合部材4は、
図2又は
図3に示すように、断熱保護部材1に固定した固定具3とスキッドビーム10のフック部12とを連結できるものであり、耐熱性を有する線材や棒材、例えば、金属線材(ワイヤ)、セラミックロープやアルミナロープ、金属棒材、セラミック棒材などを用いることができ、耐熱被覆された金属線材(ワイヤ)、セラミックロープやアルミナロープ、金属棒材、セラミック棒材などを用いるのが好ましい。
【0040】
なお、固定受け具2、固定具3及び結合部材4の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、固定受け具2及び固定具3を一体的に形成することや、固定受け具2、固定具3及び結合部材4を一体的に形成することもでき、溶接などでこれらを一体的にすればよい。
固定受け具2、固定具3及び結合部材4を一体的にする例としては、金属線材又は金属棒材の一端部に円形板状の鍔部を直接に固定し、他端部をフック部12に連結できるような構成を挙げることができる。
また、結合部材4を設けずに固定具3を長尺状とし、フック部12に直接に連結できるような構成としてもよい。
【0041】
以下に、断熱保護部材1Aを用いた、スキッドビーム10及びスキッドポスト11の交差部における固定構造を説明する。
断熱保護部材1A(以下、ビーム用断熱保護部材1Aともいう。)を交差部のスキッドビーム10の下面側に配する。このときには、
図1又は
図3に示すように、ポスト用断熱保護部材1Bを設けるのが好ましく、これにより、スキッドポスト11の上端部を断熱保護するだけでなくビーム用断熱保護部材1Aを下側から支えることができる。
なお、本実施形態では、スキッドポスト11の直線部分の表面には無機繊維成形体が装着してある。
【0042】
ポスト用断熱保護部材1Bは、上記した無機繊維成形体からなり、スキッドポスト20の上端部を挟み込んで覆い、この部分を断熱保護するだけでなく、ビーム用断熱保護部材1Aを下側から支えるようにしてある。
ポスト用断熱保護部材1Bは、本実施形態では、
図1又は
図3に示すように、立方体を左右に二分割した形状とし、切断部を接合部1cとしてそれぞれを合わせて左右一対で使用することができる。上面に断面半円状の凹溝部1dを設けてビーム用断熱保護部材1Aが納まるようにしてあり、また、上下方向に貫通する円形孔部1eを設けてスキッドポスト11を挟み込んで納めることができるようにしてある。
【0043】
ビーム用断熱保護部材1A及びポスト用断熱保護部材1Bを固定する方法の一例を説明せる。
まず、ビーム用断熱保護部材1Aに埋設した各固定受け具2に固定具3を固定する。本実施形態では、固定受け具2をナット、固定具3をアイボルトとしてあり、アイボルト3をビーム用断熱保護部材1Aに埋め込まれたナット2に締結して固定し、アイボルト3の環状の端部がビーム用断熱保護部材1Aの内面側に配されるようにする。
【0044】
ビーム用断熱保護部材1Aに固定した各固定具3に、結合部材4の一端部を結合する。
結合部材4の他端部を環状にしておき、スキッドビーム10の表面に設けたフック部12に掛けて、ビーム用断熱保護部材1Aがスキッドビーム10に吊り下がるようにする。ビーム用断熱保護部材1Aの切欠き部1bにスキッドポスト11を納め、左右のビーム用断熱保護部材1Aの接合部1aを合わせた後に左右を留めて、ビーム用断熱保護部材1Aをスキッドビーム10に吊り下げて固定することができる。左右のビーム用断熱保護部材1Aを留めるには、ペースト状の耐熱接着組成物やピンなどで留めることができる。耐熱接着組成物としては、例えば、無機繊維の粉砕物とカオリナイト等の耐火粘土とを水で混錬したものなどを用いることができる。
【0045】
スキッドビーム10の表面とビーム用断熱保護部材1Aとの隙間に詰め物5を充填して詰めていく。詰め物5は、上記した無機繊維のニードルブランケットからなるものが好ましく、温度が高い断熱保護部材1Aに近いところは多結晶アルミナ/シリカ系繊維、温度の低いスキッドビームに近いところは熱伝導率の低いセラミック繊維やマイクロポーラス材などにするのがより好ましい。
【0046】
ビーム用断熱保護部材1Aとキャスタブル構造との隙間には、
図1又は
図3に示すように、パッキン材6A,6Bを詰めて埋めることができる。
ビーム用断熱保護部材1Aの幅方向の両端面に配するパッキン部材6Aは、細長長方形状の無機繊維のニードルブランケットを用い、長手縁部を合わせるように二つ折りにして形成することができる。
ビーム用断熱保護部材1Aの長さ方向の両端面に配するパッキン材6Bは、
図7に示すように、金属線材(ワイヤ)8を挟み込みながら無機繊維のニードルブランケットを二つ折りとし、折り目側の縁部に適宜間隔でV字状の切れ込みを入れ、挟み込んだ金属線材(ワイヤ)8を円弧状に曲げる(
図7の矢印方向)ことにより、端面形状に合わせた形状とすることができる。
パッキン材6A,6Bを詰めた状態で、金属線材の端部をスキッドビーム10に設けたフック部12などに結合して固定することができる。
【0047】
このようにビーム用断熱保護部材1Aを配置し、その後に、ポスト用断熱保護部材1Bを配置する。
左右のポスト用断熱保護部材1Bを、スキッドポスト11を挟み込むようにして円形孔部1eにスキッドポスト11を納め、さらに、凹溝部1dにビーム用断熱保護部材1Bを納め、接合部1cを合わせて左右のポスト用断熱保護部材1Bを留める。左右を留めるには、ペースト状の耐熱接着組成物やピンなどで留めることができる。本実施形態では、
図3に示すように、棒材をコの字状に折り曲げたピン9を用い、凹溝部1dに設けた穴部に挿し込んでピン留めしてある。
また、ポスト用断熱保護部材1Bを配置する際に、
図3に示すように、ポスト用断熱保護部材1Bとビーム用断熱保護部材1Aとの間に、中心に円形孔を設けたシート状のパッキン材6Cを差し込んでおくと、これらの間に隙間ができにくくなる。パッキン材6Cは、上記した無機繊維のニードルブランケットから形成することができる。
【0048】
スキッドポスト11の表面は、公知の断熱保護部材、例えば、キャスタブル構造や国際公開2021/014989号公報に記載の断熱保護部材などで覆うことができる。ポスト用断熱保護部材1Bの下側は、このような断熱保護部材で支えられているので安定して配置される。
【0049】
以下、ビーム用断熱保護部材1A及びポスト用断熱保護部材1Bの製造方法の一例を説明する。
【0050】
上記無機繊維を用いてニードルブランケットを製造する。
上記した好適な平均繊維径を有し、かつ、繊維径3μm以下の繊維を実質的に含まない無機繊維集合体は、ゾル-ゲル法による無機繊維集合体の製造において、紡糸液粘度の制御、紡糸ノズルに用いる空気流の制御、延伸糸の乾燥の制御及びニードリングの制御等により得ることができる。
【0051】
ニードルブランケットは、従来公知の方法、例えば特開2007-332531号公報に記載があるように、ゾル-ゲル法により無機繊維前駆体の集合体を得る工程と、得られた無機繊維前駆体の集合体に、ニードリング処理を施す工程と、ニードリング処理された無機繊維前駆体の集合体を焼成して無機繊維集合体とする焼成工程とを経て製造される。
【0052】
ニードルブランケットのニードル痕密度については、2~200打/cm2、特に2~150打/cm2、とりわけ2~100打/cm2、中でも2~50打/cm2であることが好ましい。このニードル痕密度が低過ぎると、ニードルブランケットの厚みの均一性が低下し、かつ耐熱衝撃性が低下する等の問題があり、高過ぎると、繊維を傷め、焼成後に飛散し易くなる恐れがある。
【0053】
ニードルブランケットの嵩密度は、50~200kg/m3(0.05~0.2g/cm3)であることが好ましく、80~150kg/m3(0.08~0.15g/cm3)であることがより好ましい。嵩密度が低すぎると脆弱な無機繊維成形体となり、また、嵩密度が高すぎると無機繊維成形体の質量が増大するとともに反発力が失われ、靭性の低い成形体となる。
【0054】
ニードルブランケットの面密度は、500~4000g/m2、特に600~3800g/m2、とりわけ1000~3500g/m2であることが好ましい。このニードルブランケットの面密度が小さ過ぎると、繊維量が少なく、極薄い成形体しか得られず、断熱用無機繊維成形体としての有用性が低くなり、面密度が大き過ぎると繊維量が多すぎることにより、ニードリング処理による厚み制御が困難となる。
【0055】
ニードルブランケットの厚さは3~35mm、特に5~30mm程度が好ましく、幅は20~100mm、特に30~80mm程度が好ましい。
【0056】
まず、ビーム用断熱保護部材1Aの製造方法について説明する。より詳しくは、国際公開2021/014989号公報の段落[0045]~[0058]を参酌することができる。
【0057】
ビーム用断熱保護部材1Aの製造方法の一例は、内型と外型との間に無機繊維ブランケットを積層しつつ、該無機繊維ブランケットの適宜箇所に切れ込みを入れて固定受け具を埋め込み中空形状成形体を形成する工程と、該積層された無機繊維ブランケットの中空形状成形体を押圧して押し縮める工程と、該押圧された無機繊維ブランケットの中空形状成形体に切れ込みを入れて固定受け具を埋め込む工程と、その後に該中空形状成形体を無機バインダー含有液に浸漬する工程と、該中空形状成形体を無機バインダー含有液から引き上げ、該中空形状成形体の内周面側から外周面側に向かう方向に吸引して無機バインダー含有液を脱液する工程と、該中空形状成形体を乾燥する工程と、該乾燥された中空形状成形体を切断又は切削して適宜形状に加工する工程と、を有するものとすることができる。
【0058】
より具体的には、
図8又は
図9に示すように、底面部21と側周部22とを有した有底中空円筒形状の内型20を用意する。側周部22には多数の孔23が設けられている。
【0059】
この内型20の外周面に、ガラス繊維シートなどよりなる離型シートを巻き付けた後、ニードルブランケット30を内型20と外型40の間に積層し、充填する。
【0060】
外型40は、底面部41と側周部42とを有した有底中空円筒形状である。底面部21を底面部41に重ねるようにして内型20を外型40内に同軸状に配置する。側周部42には、貫通する多数の孔43が設けてある。側周部42の上端にフランジ44が設けてある。
【0061】
図9に示すように、内型20を取り巻く第1の外型40を配置しておき、外型40の側周部42と内型20の側周部22との間にニードルブランケット30を押し込むようにして、ニードルブランケット30を充填する。
ニードルブランケット30を充填する際に、
図10の上方から視た図に示すように、適宜位置に刃物などで切れ込み31を入れて固定受け具2をニードルブランケット30内に埋め込んでおく。本実施形態では上面視においてT字型に切れ込み31を入れて
図6に示した形状の固定受け具2を埋め込んである。なお、固定受け具2のねじ部の開口は、クラフトテープなどで塞いでおくのが好ましい。後述する無機バインダー含有液に浸漬させ際に該含有液の浸入を防ぐことができる。
【0062】
外型40は内型20よりも高さが低いことが好ましい。この実施の形態では、外型40の高さは内型20の約半分である。外型40の上端付近まで複数のニードルブランケット30を内型と外型の間に充填した後、外型40の上側に第2の外型50を配置する。第2の外型50は中空円筒形状であり、外型40と同径である。外型50にも多数の孔53が設けてある。外型50には、下端と上端にそれぞれフランジ54,55が設けてある。
【0063】
外型40,50はそれらのフランジ44,54を重ね合わせ、ボルトによって連結されて一体化される。
【0064】
図11に示すように、第2外型50と内型20との間においても同様にしてニードルブランケット30を内型20と外型50の間に充填し、適宜位置に切れ込み31を設けて固定受け具2を埋設する。
図11に示すように、ニードルブランケット30を最上部まで充填した後、
図12に示すように、押し込み用治具60のリングプレート61を内型20と第2外型50との間に押し込み、内型20と外型40,50間に巻回されたニードルブランケット30を圧縮し、ニードルブランケット30が一連一体となった中空円筒形状成形体30Aとする。なお、この圧縮は、次に説明するボルト62の螺進によって行ってもよい。
【0065】
治具60は、リングプレート61と、蓋板63とを有している。蓋板63の中央部には開口64が存在する。蓋板63と、第2外型50の上フランジ55とをボルト等で連結し、ボルト62でリングプレート61を押圧して中空円筒形状成形体30Aの圧縮状態を維持する。
【0066】
その後、
図13に示すように、内型20、中空円筒形状成形体30A、外型40、50及び治具60の一体物80の全体を槽81内の無機バインダー含有液L中に浸漬し、無機バインダー含有液を中空円筒形状成形体30Aに十分に含浸させる。
【0067】
上記ニードルブランケットに含浸させる無機バインダーは、特に限定するものではないが、無機質ゾルおよび金属塩、またはその混合物など焼成後に酸化物を形成するものであればよい。以下、具体例を挙げて記述するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0068】
無機質ゾルとしては、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル又はマグネシアゾル、カルシアゾルなどが挙げられる。また、金属塩としては上記金属種の蟻酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、リンゴ酸などの有機酸塩、また、硝酸などの鉱酸塩が挙げることができる。なかでも、アルミナゾルは熱膨張係数値が無機繊維集合体と近い点で好ましい。無機バインダーとして複数の無機質ゾルを用いてもよい。
【0069】
無機バインダー含有液の濃度は、固形分として6~14重量%、中でも8~11重量%であることが好ましい。また、無機バインダー含有液の粘度を5~200cpに調製することが好ましい。
【0070】
その後、一体物80を無機バインダー含有液Lから引き上げ、
図14に示すように、吸引脱水用ケース70内に配置する。ケース70の上端のフランジ上にパッキン74を介して蓋板63の周縁部を載せる。
【0071】
ケース70下部の吸引口75を介してケース70内を吸収する。これにより、内型20内に溜っていた無機バインダー含有液Lが内型20の孔23、中空円筒形状成形体30A、及び外型40,50の孔43,53を通って外型40,50外に吸い出され、吸引口75を介して排出される。この際、開口64を通って空気が内型20内に流入する。
【0072】
所定時間吸引を行った後、開口64を温風源に接続して吸引を継続する。これにより、温風が中空円筒形状成形体30Aを通り抜けて中空円筒形状成形体30Aが乾燥される。
【0073】
中空円筒形状成形体30Aが乾燥した後、内型20、中空円筒形状成形体30A、外型40,50及び治具60の一体物80をケース70から取り出し、治具60、外型40,50を取り外し、次いで内型20を脱型して中空円筒形状の無機繊維成形体を得ることができる。
【0074】
次いで、この中空円筒形状成形体を筒軸心線と平行方向に切断して4等分に分割し、2つの断熱保護部材1を形成することができる。
【0075】
この中空円筒形状成形体は、特に限定するものではないが、円筒の軸線方向長さは100~600mm、特に150~400mm、厚さは20~100mm、特に30~80mm程度が好ましい。
【0076】
この製造方法によると、無機バインダーが断熱保護部材1Aの全体に含浸される。このように、無機バインダーを断熱保護部材1Aの全体に含浸させることによって、断熱保護部材1Aの一体結合性、すなわち層間剥離が起こりづらい無機繊維成形体とすることができる。
【0077】
次に、ポスト用断熱保護部材1Bの製造方法を説明する。
ポスト用断熱保護部材1Bは、例えば、上記したニードルブランケットを重ねて立方体などのブロック体にし、無機バインダーを含浸させたもの乾燥して固め、それを切削等することにより製造することができる。
【0078】
立方体状に成形したブロック体に、上下方向に貫通した円形孔を設け、上面を切削等して断面半円状の凹溝部を形成し、切断部で切断して分割形状とすることにより、ポスト用断熱保護部材1Bを製造することができる。
【0079】
無機繊維のニードルブランケットからなる断熱保護部材1Aは、スキッドビーム10に吊り下げて固定するため施工を容易に行うことができる。特に従来では困難であったスキッドポスト11との交差部を覆うように固定することができる。
ビーム用断熱保護部材1Aとポスト用断熱保護部材1Bを組み合わせた断熱保護部材の固定構造は、スキッドビーム10とスキッドポスト11との交差部に容易に施工できるだけでなく断熱保護部材が長期間に渡り割れや欠けを発生することなく使用することができる。
【符号の説明】
【0080】
1A ビーム用断熱保護部材
1a 接合部
1b 切欠き部
1B ポスト用断熱保護部材
1c 接合部
1d 凹溝部
1e 円形孔部
2 固定受け部
2a ロング六角ナット
2b 鍔部
3 固定具
4 結合部材
5 詰め物
6A,6B,6C パッキン材
7,8 金属線材
9 ピン
10 スキッドビーム
11 スキッドポスト
12 フック部
20 内型
21 底面部
22 側周部
23 孔
30 ニードルブランケット
30A 中空円筒形状成形体
31 切れ込み
40 外型
41 底面部
42 側周部
43 孔
44 フランジ
50 第2外型
52 側周部
53 孔
54 フランジ
55 上フランジ
60 治具
61 リングプレート
62 ボルト
63 蓋板
64 開口
70 吸引脱水用ケース
74 パッキン
75 吸引口
80 一体物