本發(fā)明涉及耐火材料、耐火材料的制造方法以及使用該耐火材料的熔窯。

背景技術(shù)：

玻璃熔窯具有：下部構(gòu)造，其收容熔融玻璃并且被稱為溶解槽；上部構(gòu)造，其形成于所述下部構(gòu)造的上部并且具備將天然氣等燃燒火焰導(dǎo)入至窯內(nèi)的排出口。由于該上部構(gòu)造的重量大，因此通常以不使其荷載保持原樣地施加于下部構(gòu)造的方式，在玻璃熔窯設(shè)置有從外部支承上部構(gòu)造的支承構(gòu)造。

具體而言，作為該支承構(gòu)造構(gòu)成為包括：與設(shè)置于上部構(gòu)造的下端的耐火材料的下表面直接或者間接地接觸支承的支承部件、和從外部支承該支承部件的構(gòu)造體。與該支承部件接觸的耐火材料還以在下部構(gòu)造的上方也配置其一部分的方式向玻璃熔窯的內(nèi)部側(cè)突出地設(shè)置。而且，使向該內(nèi)部側(cè)突出的部分與下部構(gòu)造緊密接觸，將內(nèi)部封閉，從而抑制玻璃熔窯內(nèi)的溫度降低，并且能夠從玻璃熔窯內(nèi)部的高溫環(huán)境保護支承部件(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。該耐火材料有時也被稱為掛鉤磚(tuckstone)。在本說明書中，將該耐火材料稱為掛鉤磚。掛鉤磚設(shè)置于支承部件上，主要使用壓縮強度高的電鑄耐火材料，以便能夠充分地支承上部構(gòu)造的荷載。

此外，對于玻璃熔窯，為了抑制向外部散出熱，抑制玻璃熔窯內(nèi)部的溫度降低，而在該上部構(gòu)造以及下部構(gòu)造中在與外部環(huán)境接觸的部分設(shè)置隔熱磚。

專利文獻1：日本特開平08-277119號公報

專利文獻2：美國專利第5727939號說明書

然而，在形成掛鉤磚以及支承部件的部分中，存在因這些部件的形狀等而難以在爐外形成隔熱件的情況。在該情況下，導(dǎo)致設(shè)置有掛鉤磚以及支承部件的位置的散熱性提高，為了維持爐內(nèi)溫度而需要額外的能量。

因此，也考慮通過在掛鉤磚與支承部件之間夾持隔熱件來改善散熱性。然而，在該情況下，由于上部構(gòu)造的較大的荷載保持原樣地加載于隔熱件，因此隔熱件崩潰的可能性提較高。因此，僅憑簡單地夾持隔熱件有意改善散熱性是極其困難的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供能夠優(yōu)選利用于掛鉤磚，并且不變更玻璃熔窯的構(gòu)成要素的配置等而提高隔熱性的耐火材料及其制造方法。另外，其目的在于提供容易維持玻璃熔窯的爐內(nèi)溫度，并且提高了能量效率的玻璃熔窯。

本發(fā)明的耐火材料，在具有下部構(gòu)造、上部構(gòu)造以及支承部件的玻璃熔窯中配置于所述上部構(gòu)造的下端，所述下部構(gòu)造收容熔融玻璃，所述上部構(gòu)造形成于所述下部構(gòu)造的上部，所述支承部件支承所述上部構(gòu)造，所述耐火材料的特征在于，由主體部分和爐內(nèi)側(cè)部分構(gòu)成，所述主體部分支承所述上部構(gòu)造的側(cè)壁，所述爐內(nèi)側(cè)部分形成為比所述主體部分向所述玻璃熔窯的內(nèi)部側(cè)突出并且配置于所述下部構(gòu)造的上方，在所述主體部分的底面的至少一部分具有凹部。

本發(fā)明的耐火材料的制造方法的特征在于，將耐火材料原料熔融，使熔融的所述耐火材料原料流入鑄型，通過冷卻、固化而得到本發(fā)明的耐火材料。

本發(fā)明的玻璃熔窯的特征在于，具有：下部構(gòu)造，其收容熔融玻璃；上部構(gòu)造，其形成于所述下部構(gòu)造的上部；以及支承部件，其支承所述上部構(gòu)造，在所述上部構(gòu)造的下端設(shè)置有本發(fā)明的耐火材料。

本發(fā)明的耐火材料以及耐火材料的制造方法，實現(xiàn)了提供能夠優(yōu)選利用于掛鉤磚并且不變更玻璃熔窯的構(gòu)成要素的配置等，而提高了隔熱性的耐火材料。

本發(fā)明的玻璃熔窯實現(xiàn)了容易維持爐內(nèi)溫度并且提高了能量效率的玻璃熔窯。

附圖說明

圖1是本實施方式的玻璃熔窯的簡要結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2是圖1的玻璃熔窯的掛鉤磚的放大圖。

圖3是圖2的掛鉤磚的部位的說明圖。

圖4a是圖2的掛鉤磚的左側(cè)視圖。

圖4b是圖2的掛鉤磚的后視圖。

圖5是表示在圖2的掛鉤磚的凹部設(shè)置有隔熱件的耐火材料的簡要結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是表示在圖2的掛鉤磚的凹部層疊雙層隔熱件所設(shè)置的耐火材料的簡要結(jié)構(gòu)的圖。

圖7a是表示作為本實施方式的變形例的掛鉤磚的簡要結(jié)構(gòu)的左側(cè)視圖。

圖7b是圖7a的掛鉤磚的后視圖。

圖7c是圖7a的掛鉤磚的右側(cè)視圖。

圖8是整齊排列有多個圖7a的掛鉤磚的圖。

圖9a是用于說明圖2的掛鉤磚的大小的圖。

圖9b是用于說明圖2的掛鉤磚的大小的圖。

附圖標(biāo)記說明：10…玻璃熔窯；11…下部構(gòu)造；12…上部構(gòu)造；13…支承部件；111…底部；112、121…側(cè)壁；121a…耐火磚；121a、121b…隔熱磚；122…頂棚；112a、123…掛鉤磚(耐火材料)；124…隔熱件。

具體實施方式

以下參照附圖，對本發(fā)明的耐火材料、耐火材料的制造方法以及玻璃熔窯的一個方式進行詳細地說明。

〔玻璃熔窯〕

首先，對本實施方式的玻璃熔窯進行說明。圖1是表示本實施方式的玻璃熔窯的簡要結(jié)構(gòu)的剖視圖。

如圖1所示，本實施方式的玻璃熔窯10的構(gòu)造與以往相同。即，玻璃熔窯10構(gòu)成為具有：收容熔融玻璃50的下部構(gòu)造11、設(shè)置于下部構(gòu)造11的上部的上部構(gòu)造12、以及支承上部構(gòu)造12的支承部件13。

在此，下部構(gòu)造11以能夠收容熔融玻璃50的方式由底部111和相對于該底部111垂直設(shè)置的側(cè)壁112構(gòu)成。該下部構(gòu)造11是玻璃的溶解槽，均與熔融玻璃50直接接觸，因此由耐熱性以及耐腐蝕性優(yōu)異的耐火材料形成。作為在此使用的耐火材料，一般使用耐熱性、耐腐蝕性等的良好的電鑄耐火材料，具體而言可列舉出氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)電鑄耐火材料、氧化鋯質(zhì)電鑄耐火材料。

另外，上部構(gòu)造12是在下部構(gòu)造11的上部形成的構(gòu)造，由從下部構(gòu)造11的側(cè)壁112連續(xù)的側(cè)壁121、和在上部構(gòu)造12的該側(cè)壁121的上部由谷形構(gòu)造(拱形構(gòu)造)形成的頂棚122構(gòu)成。該上部構(gòu)造12均不與熔融玻璃50直接接觸，但由于與熔融玻璃50的蒸氣、高溫的燃燒氣體等接觸，因此依然由耐熱性以及耐腐蝕性優(yōu)異的耐火材料形成。作為在此使用的耐火材料，一般使用耐熱性、耐腐蝕性、壓縮強度優(yōu)異的電鑄耐火材料、燒制耐火材料。具體而言，作為側(cè)壁121用，一般可列舉出氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)、氧化鋁質(zhì)、氧化鋯質(zhì)等的電鑄耐火材料以及鋯石、氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)等的燒制耐火材料。另外，作為頂棚122用，可列舉出二氧化硅質(zhì)燒制耐火材料、氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)、氧化鋁質(zhì)等的電鑄耐火材料。燒制耐火材料是指通過使原料粉末固化并在窯中進行燒制而制成的耐火材料。有時也被稱作燒結(jié)耐火材料、結(jié)合耐火材料。

另外，該上部構(gòu)造12的下端具有以下特征構(gòu)造，即：能夠穩(wěn)定地支承其上部構(gòu)造12，并且能夠抑制玻璃熔窯10的內(nèi)部溫度降低。另外，該構(gòu)造本身在現(xiàn)有的玻璃熔窯中也被采用，并不是本實施方式的特征。以下對該構(gòu)造進行說明。圖2是圖1的玻璃熔窯10的一部分放大圖，是用于說明下部構(gòu)造11與上部構(gòu)造12的連接部分的圖。

在圖2中，示出下部構(gòu)造11的側(cè)壁112由爐內(nèi)側(cè)的耐火磚112a和爐外側(cè)的隔熱磚112b構(gòu)成的例子。另外，示出上部構(gòu)造12的側(cè)壁121由爐內(nèi)側(cè)的耐火磚121a和爐外側(cè)的隔熱磚121b構(gòu)成的例子。這些耐火磚以及隔熱磚均構(gòu)成為：通過將形成為長方體形狀的磚進行堆積并且排列形成厚度，從而發(fā)揮規(guī)定的特性。作為在此使用的耐火磚以及隔熱磚，能夠使用能夠應(yīng)用于玻璃熔窯的公知的耐火磚以及隔熱磚。

而且，在上部構(gòu)造12的下端設(shè)置有掛鉤磚123。該掛鉤磚123配置于后述的支承部件13之上，并且配置于下部構(gòu)造11之上。即，該掛鉤磚123以抑制玻璃熔窯10內(nèi)的溫度降低的方式配置于下部構(gòu)造11之上，并且配置于支承上部構(gòu)造12的支承部件13之上，上部構(gòu)造12的荷載不會保持原樣地加載于下部構(gòu)造11，因此與其他耐火材料不同，成為具有特征的形狀。

掛鉤磚123與下部構(gòu)造11之間優(yōu)選用燒制耐火材料等定形耐火材料、砂漿等不定形耐火材料、陶瓷纖維那樣的隔熱件填充。通過用耐火材料填充，由此在掛鉤磚123與下部構(gòu)造11之間不能形成間隙，從而能夠抑制散熱。

掛鉤磚123優(yōu)選設(shè)置為與支承部件13接觸。通過設(shè)置為與支承部材13接觸，由此提高玻璃熔窯10內(nèi)的溫度降低的抑制效果。

支承部件13是用于支承上部構(gòu)造12的荷載的部件。該支承部件13是上部構(gòu)造12的支承構(gòu)造的一部分(對支承部件13以外的支承構(gòu)造省略圖示)。該支承部件13優(yōu)選設(shè)置為如上述那樣與上部構(gòu)造12(具體而言為設(shè)置于上部構(gòu)造12的下端的掛鉤磚123)接觸。

該支承部件13一般是形成為平板狀的金屬制的支承部件。另外，支持部件13只要能夠穩(wěn)定地支承上部構(gòu)造12即可，能夠使用具有規(guī)定的強度以及耐熱性的公知的支承部件。

作為支承部件13通常使用一般構(gòu)造用軋制鋼材(jisg3101)，拉伸強度優(yōu)選為330mpa以上。若拉伸強度為330mpa以上，則能夠減少支承部件的使用量。拉伸強度更優(yōu)選為400mpa以上。

支承部件13的耐熱溫度優(yōu)選為350℃以上。在此，耐熱溫度是指滿足由“壓力容器的構(gòu)造—一般事項”(jisb8265)指定的允許拉伸應(yīng)力的溫度，支承部件13的350℃的允許拉伸應(yīng)力優(yōu)選為82mpa以上。

作為這樣的支承部件，能夠例示出由ss330、ss400等形成。

〔掛鉤磚〕

接下來，對本實施方式中具有特征的掛鉤磚進行說明。掛鉤磚123如上述那樣，配置于上部構(gòu)造12的下端來使用，并且設(shè)置為也配置在下部構(gòu)造11之上。另外，掛鉤磚123優(yōu)選設(shè)置為與支承上部構(gòu)造12的支承部件13直接接觸。

另外，如圖3所示，該掛鉤磚123具有：主體部分，其支承上部構(gòu)造12的側(cè)壁并且供其荷載直接作用；爐內(nèi)側(cè)部分，其形成為比上述主體部分更向玻璃熔窯的內(nèi)部側(cè)突出。即，主體部分是指存在于形成上部構(gòu)造12的側(cè)壁121(121a、121b)的鉛直方向下方的區(qū)域，是由側(cè)壁121與支承部件13夾持的上部構(gòu)造12的荷載直接加載的區(qū)域。其中，爐內(nèi)側(cè)部分形成為比主體部分向玻璃熔窯的內(nèi)部側(cè)突出。此外還可以形成為爐內(nèi)側(cè)部分也向下方突出。該構(gòu)造能夠作為支承部件13與下部構(gòu)造11相互不影響而獨立的部件來配置。即，主體部分具有以能夠通過面來穩(wěn)定地進行與支承部件13的接觸的方式平坦地形成的下端面，爐內(nèi)側(cè)部分以從爐內(nèi)環(huán)境保護支承部件13的方式與下部構(gòu)造11接觸。

而且，本實施方式所使用的掛鉤磚123的最具有特征的形狀在于：在其主體部分中且在與支承部件13的接觸面的至少一部分具有凹部這點。這例如如圖4a以及圖4b所示，與現(xiàn)有形狀的掛鉤磚的不同點在于：在與支承部件13的接觸面且在其一部分形成有凹部123a。即，在圖4a中示出掛鉤磚123的左側(cè)視圖，在圖4b中示出其后視圖。另外，在此將從圖1所示的剖視圖的玻璃熔窯10的內(nèi)部側(cè)觀察掛鉤磚的圖作為主視圖。另外在圖7a～7c中也進行同樣的表示。

在圖4a中，凹部123a無法從外部識別，因此用虛線透視地示出。另外在圖4b中，作為凹部123a，將配置于支承部件13之上的面(主體部分的底面)連接的與支承部件13的邊界部分也用虛線示出。即，相對于表示邊界部分的虛線凹陷的部分(由表示邊界部分的虛線和用比該虛線靠上方示出的虛線包圍的部分)是形成于主體部分的凹部123a。另外在圖4b中，從主體部分連接地在爐內(nèi)側(cè)部分也形成有凹部123a。由于該爐內(nèi)側(cè)部分的凹部123a形成為比上述邊界部分朝向下方，因此該凹部123a表示為由比表示邊界部分的虛線靠下方示出的虛線部分(與表示掛鉤磚的輪廓的實線重疊)包圍的部分。

例如使用電鑄耐火材料作為該掛鉤磚123。電鑄耐火材料是在將原料完全熔融之后在鑄型內(nèi)凝固獲得的，獲得的耐火材料呈析出的結(jié)晶糾纏并且矩陣玻璃相埋入其粒間、粒界那樣的微細構(gòu)造，并且以低氣孔率具有致密的組織，因此在高耐熱性、高耐腐蝕性、耐磨損性等方面優(yōu)異。

作為該掛鉤磚123，由于玻璃熔窯10的內(nèi)部一般為1300℃以上的高溫，因此具有其內(nèi)部溫度以上的耐熱性，并且位于上部構(gòu)造12的幾乎全部荷載作用的場所，也要求較高的壓縮強度。掛鉤磚123的耐熱溫度優(yōu)選為1500℃以上，更優(yōu)選為1600℃以上，特別優(yōu)選為1700℃以上。在此，耐火材料的耐熱溫度是由jisr2209規(guī)定的荷載軟化溫度t2(℃)。另外，常溫的壓縮強度優(yōu)選為100mpa以上，更優(yōu)選為200mpa以上，特別優(yōu)選為300mpa以上。

掛鉤磚123優(yōu)選由耐腐蝕性、強度優(yōu)異的內(nèi)部氣孔少的致密的組織構(gòu)成，其體積比重優(yōu)選為2.5～6.5。在此，體積比重是測定的重量除以測量外形尺寸求出的體積所得到的值。體積比重更優(yōu)選為3.0～6.5。

掛鉤磚123由耐熱性、耐腐蝕性、強度優(yōu)異的組成構(gòu)成，因此真比重優(yōu)選為3.0～6.5。其中真比重是根據(jù)各組成的比重與其組成比計算出的值。真比重更優(yōu)選為3.0～5.5。

作為該電鑄耐火材料，若為公知的電鑄耐火材料則能夠使用，可例舉出氧化鋁·二氧化硅質(zhì)、氧化鋁質(zhì)、氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)、氧化鋯質(zhì)、氧化鎂·鉻質(zhì)、鉻·氧化鋁質(zhì)、氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅·鉻質(zhì)等，其中，對于氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)而言耐腐蝕性良好因此是優(yōu)選的。更具體而言，作為該電鑄耐火材料，可舉出zb-1681(agc陶瓷株式會社制、商品名)等。

另外，如圖5所示，優(yōu)選在該掛鉤磚123的凹部123a設(shè)置隔熱件124而成為提高隔熱性能的掛鉤磚。作為在此使用的隔熱件，只要是為用于掛鉤磚而具有充分的耐熱性的隔熱件，則能夠不限定地使用公知的隔熱件。靈外，作為耐熱性，只要具有使用時的掛鉤磚的溫度以上的耐熱性即可，優(yōu)選為玻璃熔窯10的內(nèi)部溫度以上，例如能夠耐1300℃以上的熱。另外，為了發(fā)揮良好的隔熱性能，隔熱件的1000℃的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為2.0[w/m·k]以下，更優(yōu)選為1.0[w/m·k]以下，特別優(yōu)選為0.6[w/m·k]以下。

另外，作為在此使用的隔熱件，優(yōu)選隔熱澆注料。通過使用隔熱澆注料，能夠與掛鉤磚123的凹部123a的形狀一致，使隔熱件與掛鉤磚123一體化地設(shè)置而不會產(chǎn)生無用的間隙。通過一體化，能夠提高玻璃熔窯施工時的操作性，并且能夠有效地抑制玻璃熔窯內(nèi)部的散熱，能夠獲得隔熱性良好的掛鉤磚。

另外，作為隔熱件，能夠使用隔熱性能不同的兩種以上隔熱件。在使用兩種隔熱件的情況下，如圖6所示，將第一隔熱件124a和第二隔熱件124b層疊來形成即可。由于能夠通過第一隔熱件124a抑制來自爐內(nèi)的散熱，因此第二隔熱件124b即使是比第一隔熱件124a的耐熱性差的耐熱溫度低的隔熱件，也能夠使用。一般情況下，隔熱件若想要提高耐熱溫度，則隔熱性降低、即熱傳導(dǎo)率提高，但對于第二隔熱件124b而言，能夠使用隔熱性高的材料、即熱傳導(dǎo)率低的材料。

第一隔熱件124a的1000℃的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為0.2～2.0[w/m·k]。第二隔熱件124b的1000℃的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為0.02～0.5[w/m·k]。

第一隔熱件124a的1000℃的熱傳導(dǎo)率a與第二隔熱件124b的1000℃的熱傳導(dǎo)率b之比a/b優(yōu)選為4～100。若a/b為20～100，則容易抑制來自爐內(nèi)的散熱。

第一隔熱件124a的耐熱溫度優(yōu)選為1300℃以上，更優(yōu)選為1400℃以上。第二隔熱件124b的耐熱溫度優(yōu)選為800℃以上，更優(yōu)選為900℃以上。

通過成為這樣的雙層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒗玫谝桓魺峒?24a降低的熱，通過第二隔熱件124b有效地隔熱，從而能夠抑制玻璃熔窯10向外部散熱。另外由于成為這樣的雙層結(jié)構(gòu)，通過該組合能夠提高作為總體的隔熱件的隔熱性能。

在此作為能夠使用的隔熱件，也能夠使用隔熱澆注料等不定形耐火材料、陶瓷纖維、隔熱板、隔熱磚等任一個。另外，作為該隔熱件，優(yōu)選隔熱澆注料。隔熱澆注料通過澆注進行施工，因此能夠無間隙地填充掛鉤磚123的凹部123a，這是為了比較良好地保持耐熱性，并且具有較高的隔熱性。

在此，隔熱澆注料是將耐火性骨料與水硬性水泥或者化學(xué)結(jié)合劑混合而成的耐火材料，是通過混合水并澆注而能夠成形的不定形耐火材料。在此為了提高隔熱性，能夠通過使用中空的骨料作為耐火性骨料來實現(xiàn)。另外，作為耐火性骨料，可列舉出氧化鋁質(zhì)、氧化鋯質(zhì)、氧化鋁·氧化鋯質(zhì)、氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)等，其中在耐熱性方面，優(yōu)選氧化鋁·氧化鋯質(zhì)。

在此作為能夠使用的隔熱澆注料，更具體地可列舉出tmt-1600(agc陶瓷株式會社制、商品名)等。

陶瓷纖維通過將二氧化硅、氧化鋁等作為原料，并且將原料熔融或使原料與高分子溶解，使得到的液體纖維化來制造。陶瓷纖維也被產(chǎn)品化為氈、塊、后述的板等各種成形品。作為陶瓷纖維可列舉出1600bulk(バルク)(isolite工業(yè)株式會社制、商品名)等。

隔熱板是指由使用無機粘合劑或者用耐熱纖維被膜而成形為板狀的陶瓷纖維、無機粒子等形成的耐火隔熱件。

作為隔熱板可列舉出tmt-mp(agc陶瓷株式會社制、商品名)等。

隔熱磚是在耐火材料中添加有很多小汽泡的耐火磚，一般是與燒制耐火材料同樣，對原料粉末進行燒制來制造。

作為隔熱磚，可列舉出a-7(isolite工業(yè)株式會社制、商品名)等。

另外，隔熱板、隔熱磚等的定形耐火材料，為了無間隙地填充凹部123a，需要進行形狀加工、使用耐熱粘合材料等，由于與不定形耐火材料相比增加麻煩，因此存在成本增大的傾向。

另外，在成為雙層結(jié)構(gòu)的情況下，能夠適當(dāng)?shù)亟M合上述隔熱件來使用，但優(yōu)選將耐爐內(nèi)溫度的耐熱溫度高的隔熱澆注料作為第一隔熱件124a使用，作為第二隔熱件124b，使用比第一隔熱件124a的隔熱性優(yōu)異的熱傳導(dǎo)率低的隔熱板等。以第二隔熱件124b的溫度不超過第二隔熱件124b的耐熱溫度的方式設(shè)計第一隔熱件124a的厚度。為了保護第二隔熱件124b，提高隔熱效果，第一隔熱件124a的厚度優(yōu)選為30mm以上，更優(yōu)選為40mm以上，進一步優(yōu)選為50mm以上。另一方面，若考慮掛鉤磚123的強度以及第一隔熱件124a的溫度的上升，則第一的隔熱件124a的厚度優(yōu)選為100mm以下，更優(yōu)選為90mm以下，進一步優(yōu)選為80mm以下。

為了提高隔熱效果，第二隔熱件124b的厚度優(yōu)選為10mm以上，更優(yōu)選為20mm以上，進一步優(yōu)選為30mm以上。另一方面，為了防止超過第二隔熱件124b的耐熱溫度，第二隔熱件124b的厚度優(yōu)選為60mm以下，更優(yōu)選為50mm以下，進一步優(yōu)選為40mm以下。

另外，圖4a～4b是表示本實施方式的掛鉤磚的一個例子的圖，也能夠成為圖7a～7c所示的形狀的掛鉤磚。另外，圖7a是作為本實施方式的變形例的掛鉤磚的左側(cè)視圖，圖7b是后視圖，圖7c是右側(cè)視圖。

圖7a～7c表示的掛鉤磚223，在與支承部件接觸的接觸面(主體部分的底面)具有凹部223a，該凹部223a設(shè)置為比掛鉤磚123的凹部123a寬。即，相對于掛鉤磚123為在左右兩端(參照圖4b)進行與支承部件13接觸的兩腿型，掛鉤磚223是僅左端(參照圖7b)一端進行與支承部件13接觸的單腿型。與上述同樣，能夠在該凹部223a設(shè)置隔熱件。

由于使與支承部件13的接觸面僅為單側(cè)，因此該掛鉤磚223能夠擴大凹部223a的空間，能夠使隔熱性更高。另外由于該單腿型無法自立，因此在形成有延伸至底面的腿的側(cè)部的上部，具有相鄰的掛鉤磚能夠契合的高低差。即，具有：支承于相鄰的掛鉤磚的突出部223b、和成為能夠與該突出部223b契合的高低差的切口部223c，以便在排列有多個掛鉤磚223時能夠穩(wěn)定。

如圖8所示，該掛鉤磚223在排列有多個時，其突出部223b和切口部223c能夠與分別相鄰的掛鉤磚223的切口部223c、突出部223b契合，從而穩(wěn)定地排列。另外，在圖8中示出在凹部223a設(shè)置有隔熱件124的例子。

在此，一邊參照圖9a以及圖9b、一邊對掛鉤磚的大小進行說明。圖9a表示掛鉤磚123的左側(cè)視圖，圖9b表示后視圖，分別對各部分的大小標(biāo)注附圖標(biāo)記來表示。在此對于掛鉤磚123，將厚度設(shè)為ta，將高度設(shè)為ha，將寬度設(shè)為wa。

掛鉤磚123的厚度ta不做特殊限定，而是能夠根據(jù)其用途等適當(dāng)?shù)刈兏?。作為玻璃熔窯的掛鉤磚，其大小典型的是300～700mm，若考慮耐腐蝕性和隔熱性、它們的成本-效果，則更優(yōu)選為450～600mm。如圖9a所示，該厚度ta是將t1、t2、t3與t4合計的厚度。

t1是掛鉤磚123的與支承部件13接觸的部分的厚度。即，上部構(gòu)造12的作用大部分(構(gòu)成堆積于掛鉤磚之上的側(cè)壁的耐火磚121a、隔熱磚121b與頂棚122)荷載的部位，是能夠充分穩(wěn)定地支承的厚度。該t1部分與支承部件13的形狀一致，平坦地形成。另外，t1也是形成隔熱件124且對隔熱性帶來影響的重要部分。

因此，該t1能夠充分地確保與支承部件13的接觸區(qū)域，并且只要能夠充分地確保隔熱性的厚度即可，例如優(yōu)選為100～600mm，更優(yōu)選為225～420mm。

t2是從其平坦部分向成為與下部構(gòu)造12接合的接合部的爐內(nèi)側(cè)部分連接的中間部分。t2與t1相加成為主體部分的厚度。該t2從平坦部分向爐內(nèi)側(cè)部分平滑地連接即可，例如優(yōu)選為0～150mm，更優(yōu)選為25～150mm。另外，由于在該t2部分與t1同樣是形成隔熱件124的區(qū)域，因此也是對隔熱性能帶來影響的部分。

t3是指掛鉤磚123的爐內(nèi)側(cè)部分中的、上述凹部123a從主體部分連續(xù)形成的部分，是形成隔熱件的厚度。t3部分與t1以及t2組合表示形成隔熱件124的區(qū)域，并且是對隔熱性能帶來影響的重要部分。考慮爐內(nèi)側(cè)部分的隔熱性能與耐腐蝕性的平衡，例如在重視隔熱性的情況下，該t3優(yōu)選為20～250mm，更優(yōu)選為50～300mm。例如在重視耐腐蝕性的情況下，該t3優(yōu)選為0～150mm，更優(yōu)選為0～50mm。

t4是掛鉤磚123的爐內(nèi)側(cè)部分的電鑄耐火材料的厚度，與t3相加而成為爐內(nèi)側(cè)部分的厚度。由于爐內(nèi)側(cè)部分與玻璃熔窯10的爐內(nèi)環(huán)境接觸而始終被侵蝕，因此t4的厚度是對掛鉤磚123的耐腐蝕性帶來影響的重要部分。即，成為能夠充分耐受在玻璃熔窯10的預(yù)定運轉(zhuǎn)年數(shù)例如10年間的運轉(zhuǎn)中受到的侵蝕的厚度。因此該t4的厚度也受掛鉤磚123的其他形狀、生產(chǎn)的玻璃、生產(chǎn)溫度等影響，但例如在重視耐腐蝕性的情況下，優(yōu)選為100～350mm，更優(yōu)選為175～350mm。例如在重視隔熱性的情況下，優(yōu)選為50～200mm，更優(yōu)選為50～100mm。

t3與t4之比t3/t4優(yōu)選為0.0～2.5。為了與下部構(gòu)造的尺寸配合，在增大t3的情況下，優(yōu)選縮小t4。在重視隔熱性的情況下，t3/t4優(yōu)選為0.2以上，更優(yōu)選t3/t4為0.1以上。另一方面，在重視耐腐蝕性的情況下，t3/t4優(yōu)選為0.1以下，t3/t4更優(yōu)選為0.05。

此外，在將t1與t2合計的厚度t1+t2設(shè)為主體部分的厚度tb，并且將t3與t4合計的厚度t3+t4設(shè)為爐內(nèi)側(cè)部分的厚度ti時，tb優(yōu)選為150～600mm，ti優(yōu)選為100～350mm。另外，這些主體部分的厚度tb與爐內(nèi)側(cè)部分的厚度ti之比tb/ti優(yōu)選為1.0～6.0。若該tb/ti之比較小，則爐內(nèi)側(cè)部分厚，耐腐蝕性良好。若該tb/ti之比較大，則存在由支承部件支承的面積增大使穩(wěn)定性變好的傾向。

掛鉤磚123的高度ha不做特殊限定，能夠根據(jù)其用途等適當(dāng)?shù)刈兏?。作為玻璃熔窯的掛鉤磚，其大小典型的是200～400mm左右，若考慮耐腐蝕性和隔熱性以及強度、它們的成本-效果，則優(yōu)選為300～350mm。

h1是從掛鉤磚123的主體部的高度將凹部的高度t3除外的高度。即，是上部構(gòu)造12的作用大部分的荷載的部位，成為能夠充分穩(wěn)定地支承的高度(厚度)。雖然該h1的高度也受所使用的材料的強度等影響，但例如優(yōu)選為60～280mm，更優(yōu)選為100～220mm。

h2是比掛鉤磚123的主體部向下方突出的部分的高度。即，是從與支承部件13接觸的接觸面到為了與下部構(gòu)造11接合而形成的爐內(nèi)側(cè)部分的下端面的高度。該h2也是用于確保支承部件13的插入空間的高度，并且不受支承部件13的存在的影響，具有爐內(nèi)側(cè)部分的下端面能夠可靠地與下部構(gòu)造11緊密接觸的高度。該h2的高度根據(jù)所使用的支持部件13的厚度設(shè)定即可，例如優(yōu)選為20～120mm，更優(yōu)選為40～90mm。

h3是掛鉤磚123的主體部分的凹部123a的高度。即，也成為所形成的隔熱件的高度，是對掛鉤磚123所附帶的隔熱性能帶來較大影響的重要部分。該h3的厚度也受所使用的材料的熱傳導(dǎo)率等影響，但例如優(yōu)選為30～130mm，更優(yōu)選為50～100mm。

掛鉤磚123的寬度wa不做特殊限定，能夠根據(jù)其用途等適當(dāng)?shù)刈兏?。作為玻璃熔窯的掛鉤磚，其大小典型的是200～700mm，若考慮隔熱件124的體積、施加于每一個掛鉤磚123的荷載，則優(yōu)選為300～550mm。

w1以及w2是掛鉤磚123的成為與支承部件13接觸的接觸部分的腿的寬度。w1和w2分別表示腿的寬度，與支承部件13的接觸部分的寬度成為w1+w2。這也是上部構(gòu)造12的大部分的荷載作用的部位，成為能夠充分地穩(wěn)定地支承的寬度。該w1以及w2的寬度也受所使用的材料的強度等影響，但例如分別優(yōu)選為15～100mm，更優(yōu)選為40～100mm。此外為了使作用的荷載均衡，該w1以及w2的寬度優(yōu)選為相同寬度。

w3是掛鉤磚123的凹部123a的寬度。即，也成為所形成的隔熱件的寬度，是對掛鉤磚123所附帶的隔熱性能帶來較大影響的重要部分。該w3的寬度也受所使用的材料的熱傳導(dǎo)率等影響，但例如優(yōu)選為150～500mm，更優(yōu)選為270～670mm。

wa與w3之比wa/w3優(yōu)選為1.05～2.3。在重視耐荷載性的情況下，wa/w3優(yōu)選為1.1以上，wa/w3更優(yōu)選為1.13以上。另一方面，在重視隔熱性的情況下，wa/w3優(yōu)選為1.5以下，wa/w3更優(yōu)選為1.3以下。

另外，掛鉤磚123的凹部的容量優(yōu)選為2.0～20.0l。若凹部的容量為2.0l以上，則能夠設(shè)置足夠量的隔熱件，能夠有效地抑制玻璃熔窯內(nèi)部的散熱。凹部的容量更優(yōu)選為5.0l以上，進一步優(yōu)選為7.0l以上。另一方面，若凹部的容量為20l以下，則增加掛鉤磚123的圖9a所示的t4的厚度，提高耐腐蝕性，并且增加圖9b所示的h1的厚度，提高耐荷載性。凹部的容量更優(yōu)選為16.0l以下，進一步優(yōu)選為10.0l以下。

對于上述掛鉤磚的大小而言，對兩腿型的情況進行了說明，在單腿型的情況下，能夠根據(jù)其形狀的不同而適當(dāng)?shù)刈兏?。例如，在掛鉤磚的寬度中，成為與支承部件13接觸的接觸部分的腿的寬度為一個，因此優(yōu)選為與上述說明的w1或w2相比使寬度為1.0～2.0倍左右，更優(yōu)選為1.0～1.9倍左右。這樣，能夠切實地承受上部構(gòu)造12的荷載并且將凹部形成為比兩腿型大，其結(jié)果，由于能夠擴寬隔熱件的形成區(qū)域，因此能夠提高掛鉤磚的隔熱性能。

另外，在單腿型中，如圖7a～7c所示，其特征在于具有突出部223b和切口部223c，但該突出部223b的突出寬度以及切口部223c的切口寬度均優(yōu)選為20～60mm左右。若為20mm以上，則如圖8所示容易穩(wěn)定地整齊排列。若為60mm以下，則能夠抑制升溫時膨脹所帶來的突出部223b與切口部223c的干擾，并且能夠較寬地獲得隔熱件的寬度w3。另外，該突出部223b的高度以及切口部223c的高度均優(yōu)選為80～200mm左右。若為80mm以上，則如圖8所示容易穩(wěn)定地整齊排列。若為200mm以上，則切口部223c與凹部223a過度接近，從而掛鉤磚223的厚度變薄，強度不足，因此不優(yōu)選。

如上述那樣，通過成為本實施方式的結(jié)構(gòu)，能夠獲得良好地保持耐荷載并且能夠提高隔熱性的掛鉤磚。在該掛鉤磚具有隔熱件的情況下，由于不會對該隔熱件施加無用的荷載，因此能夠不考慮強度等來選定具有所希望的隔熱性能的材料。

〔耐火材料的制造方法〕

本實施方式的耐火材料的制造方法，將按照成為規(guī)定的耐火材料組成的比例調(diào)合的耐火材料原料熔融，使熔融的耐火材料原料流入鑄型，進行冷卻、固化，來制造上述說明的掛鉤磚。在該制造方法中，通過公知的方法制造耐火材料即可。以下對各工序進行詳細地說明。

首先，以成為目標(biāo)的耐火材料組成的方式，將氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、碳酸鈉等各原料按照規(guī)定的比例混合，對耐火材料原料進行調(diào)合。接著，將獲得的耐火材料原料用電爐等進行加熱熔融。在此，電爐中的耐火材料原料的加熱溫度優(yōu)選為1700℃以上，更優(yōu)選為1800～2100℃。電爐優(yōu)選為電弧爐。電爐的電極能夠使用石墨電極。

接下來，使熔融的耐火材料原料流入鑄型，慢慢冷卻使其固化。在此，鑄型形成為能夠獲得目標(biāo)的耐火材料形狀。另外，在耐火材料制造過程中，有時通過對獲得的耐火材料的鑄塊的表面切削、研磨等進行加工而成為產(chǎn)品形狀，在該情況下，考慮該點鑄型形成為比實際產(chǎn)品的大小大。

另外，慢慢冷卻是指在使熔融耐火材料流入鑄型之后，自然冷卻至處理耐火材料的溫度。作為處理的溫度，優(yōu)選為50℃以下。為了降低龜裂的產(chǎn)生率，慢慢冷卻的時間優(yōu)選為7天以上，更優(yōu)選為15天以上。

在本實施方式中，成為目標(biāo)的耐火材料形狀在規(guī)定的位置具有凹部，因此作為鑄型，預(yù)先形成凹部即可。另外，保持原樣地利用用于制造不具有以往的凹部的掛鉤磚的鑄型，在成為凹部的部分配置之后能夠去除的型芯，也能夠通過熔融鑄造來制造。在該情況下，通過暫時將鑄塊與型芯一體地形成，之后去除型芯，從而能夠制造具有規(guī)定的形狀的凹部的掛鉤磚。

通過在具有這樣獲得的凹部的掛鉤磚的凹部形成隔熱件，從而能夠獲得提高隔熱性的掛鉤磚。在此作為隔熱件，能夠使用在對上述掛鉤磚的說明中記載的那樣的隔熱件。

另外，對上述在形成有凹部之后，在之后形成隔熱件的情況進行了說明，但若取代型芯而預(yù)先保持原樣地配置作為產(chǎn)品能夠使用的隔熱件，則通過鑄造獲得的鑄塊與隔熱件一體化地獲得。在該情況下，能夠保持原樣地作為提高隔熱性能的掛鉤磚使用，能夠省略去除型芯以及形成隔熱件之類的工序。根據(jù)該制造方法，能夠簡化掛鉤磚的制造工序，降低制造成本。

〔玻璃熔窯〕

本實施方式的玻璃熔窯具有：收容熔融玻璃的下部構(gòu)造、與下部構(gòu)造的上部緊密接觸地形成的上部構(gòu)造、以及支承上部構(gòu)造的支承部件，在上部構(gòu)造的下端設(shè)置有掛鉤磚。在此作為掛鉤磚，其特征在于使用上述本實施方式的掛鉤磚。對于除此以外的結(jié)構(gòu)，采用公知的玻璃熔窯的結(jié)構(gòu)即可。作為該玻璃熔窯，可列舉出圖1例示的玻璃熔窯。

實施例

以下表示本發(fā)明的實施例以及比較例。

實施例1

將氧化鋁、氧化鋯、硅、碳酸鈉等耐火材料原料，按照成為規(guī)定的比例的方式混合而成為耐火材料組成物。將該耐火材料組成物，裝入具備三個石墨電極的3000kva的單相交流電弧爐，通過通電加熱而在1800～2000℃的溫度下完全熱熔融。接下來，作為用于形成凹部的型芯，將預(yù)先成為規(guī)定形狀的隔熱澆注料配置于規(guī)定的位置，使熔液流入埋入到作為慢冷劑的硅砂中的鑄型，在鑄造后，使鑄型脫模并自然冷卻至室溫附近的溫度。

將與鑄塊一體形成的隔熱澆注料粉碎去除，進行切削、研磨，獲得具有圖1所示的凹部的兩腿型的掛鉤磚。對于獲得的掛鉤磚的大小而言，ta為491mm(t1為316mm，t2為50mm，t3為25mm，t4為100mm)，ha為300mm(h1為162mm，h2為66mm，h3為72mm)，wa為450mm(w1為55mm，w2為55mm，w3為340mm)。另外，此時凹部的容量為10.0l。

另外，對于獲得的掛鉤磚，將其組成、真比重、壓縮強度在表1中示出。在此真比重是根據(jù)各組成的比重與其組成比計算出的值。壓縮強度是以jisr2206為基準(zhǔn)測定的值。另外，該掛鉤磚是相當(dāng)于zb-1681(agc陶瓷株式會社、商品名)的電鑄耐火材料。

【表1】

接下來，使用隔熱澆注料(agc陶瓷株式會社制、商品名：tmt-1600)作為隔熱件，在凹部的側(cè)面設(shè)置木材以及泡沫聚苯乙烯的板，使與水混勻的隔熱澆注料流入凹部，放置大約1天使其固化，從而形成了高度57mm(h3的一部分)的隔熱件1。

進而，在固化的隔熱澆注料的表面涂覆氣硬性砂漿(agc陶瓷株式會社制、商品名：tma)，粘貼形成為與支承部件接觸的接觸面的厚度為15mm的板狀的隔熱件2(agc陶瓷株式會社制、商品名：tmt-mp10rhy；熱傳導(dǎo)率(400℃)0.026w/m·k)，從而獲得在凹部具有雙層隔熱件的掛鉤磚。另外，此時爐內(nèi)側(cè)部分的隔熱件僅由隔熱澆注料形成。

在此使用的隔熱件1是使用具有在表2中示出的化學(xué)組成的隔熱澆注料形成的隔熱件。在表2中一并示出所得到的隔熱件的特性。在此，比重是體積比重，通過測定隔熱件的重量，并用測量外部尺寸計算出的體積除從而獲得。最高使用溫度用以下方法求得。首先，準(zhǔn)備多個隔熱件。并以50℃刻度的不同的溫度加熱該隔熱件的方式，分別以恒定溫度加熱處理3個小時，對隔熱件熔融且是否隔熱件的邊緣變形進行了觀察。此時，將隔熱件的邊緣未變形的最高溫度設(shè)為最高使用溫度。

在此，熱傳導(dǎo)率是以jisr2251-1為基準(zhǔn)并用熱線法測定出的值。

【表2】

在此使用的隔熱件2主要由二氧化硅粒子構(gòu)成，是用玻璃纖維布覆蓋、成形的隔熱板。在表3中示出隔熱板的特性。在此，比重是體積比重，通過測定隔熱件的重量并且用測量外部尺寸計算出的體積除而求得。熱傳導(dǎo)率是用iso8320、astmcl77ghp法測定出的值。

【表3】

實施例2

通過與實施例1同樣的操作，制造出圖7a～7c所示的單腿型的掛鉤磚。獲得的掛鉤磚的大小，若在圖9a～9b中進行說明，則ta為491mm(t1為291mm，t2為50mm，t3為25mm，t4為125mm)，ha為300mm(h1為162mm，h2為66mm，h3為72mm)，wa為450mm(w1為60mm，w2為0mm，w3為390mm)。另外，該單腿型的掛鉤磚以突出部與切口部分別為寬度30mm、高度100mm的大小設(shè)置。即，掛鉤磚的包含至突出部的寬度為480mm。另外，此時的凹部的容量為9.8l。

此外，在獲得的掛鉤磚上與實施例1同樣地層疊隔熱件1和隔熱件2，獲得在凹部具有雙層隔熱件的掛鉤磚。

(模擬隔熱)

另外，為了對本發(fā)明的耐火材料的一個方式預(yù)估隔熱效果，使用基于有限體積法的三維傳熱計算程序，實施計算機模擬。

在此，作為用于玻璃熔窯的掛鉤磚，計算使用不具有以往例的凹部的掛鉤磚的情況、與使用具有凹部的掛鉤磚的情況下各自的玻璃熔窯向外部散熱的散熱量，并求出其差。此時，掛鉤磚以外的條件為相同條件，玻璃熔窯內(nèi)部(爐內(nèi)表面)的溫度為加熱到1600℃的條件。

另外，作為該掛鉤磚的材料，假定氧化鋁·氧化鋯·二氧化硅質(zhì)的電鑄耐火材料，其熱傳導(dǎo)率(30℃)為5.813[w/m·k]。另外，掛鉤磚的尺寸在圖9a以及9b中分別如下所示。

作為以往例的耐火材料(掛鉤磚)，ta為500mm，t1+t2為375mm，t3為0mm，t4為150mm，ha為305mm，h1為239mm，h2為66mm，wa為450mm，未設(shè)置隔熱件。

作為在凹部具有隔熱件的耐火材料(掛鉤磚)，ta為515mm，t1+t2為375mm，t3為25mm，t4為125mm，ha為305mm，h1為165mm，h2為66mm，h3為74mm，wa為450mm，w1(w2)為30mm，w3為390mm，在凹部從耐火材料(掛鉤磚)側(cè)形成有：高度59mm、熱傳導(dǎo)率(30℃)0.480[w/m·k]的隔熱澆注料、和高度15mm、熱傳導(dǎo)率(30℃)0.050[w/m·k]的隔熱板。

其結(jié)果，在將本發(fā)明的一個方式的耐火材料作為掛鉤磚使用的情況下，成為與以往相比較，窯的外周lm長度附近減少2.8kw/m散熱量的結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，例如在大小15m×10m的熔窯的整周50m使用了掛鉤磚的情況下，預(yù)計140kw的節(jié)能效果。

如上所述，本實施方式的掛鉤磚保持具有耐熱性、耐腐蝕性等耐火材料的特性，并且通過設(shè)置凹部，從而能夠提高隔熱性。實際上通過在凹部內(nèi)設(shè)置隔熱件，能夠獲得提高隔熱性的、適于在玻璃熔窯中使用的掛鉤磚。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的耐火材料能夠作為要求耐熱性、耐腐蝕性、隔熱性等耐火材料廣泛地使用，特別是能夠適合作為玻璃熔窯的掛鉤磚來使用。