CN103608304A

CN103608304A - 大拱顶棚构造

Info

Publication number: CN103608304A
Application number: CN201280000684.4A
Authority: CN
Inventors: 小野泰史; 北野正巳; 难波正一; 渡边宪; 加藤田一平
Original assignee: Asahi Glass Ceramics Co Ltd
Current assignee: AGC Ceramics Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: EP2857363B1; CN103608304B; WO2013179409A1; JP5851404B2; EP2857363A1; EP2857363A4; JPWO2013179409A1

Abstract

本发明提供一种即使在炉内温度达到1650℃左右的玻璃熔化炉中也能够有效地防止炉内气体泄露的、适用于玻璃熔化炉的大拱顶棚构造。该大拱顶棚构造（1）具有：耐腐蚀层（2），其通过将多个耐火模块（2a）以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；漏气阻断层（3），其具有配置在耐腐蚀层（2）的耐火模块（2a）的上层的多个绝热模块（3a）、以至少覆盖耐火模块（2a）的接缝的方式设置的致密材质不定形耐火材料（3b）、层叠在致密材质不定形耐火材料（3b）之上并以填埋由上述绝热模块与上述致密材质不定形耐火材料形成的空间的方式设置的轻量绝热不定形耐火材料（3c）。

Description

大拱顶棚构造

技术领域

本发明涉及一种玻璃熔化炉等所使用的大拱顶棚构造，特别是涉及一种在耐火模块的上层设置了包含绝热模块的漏气阻断层的、拱顶形状的大拱顶棚构造。

背景技术

玻璃熔化炉由于要熔化玻璃，因此炉内的温度非常高，其炉壁、顶棚等的内表面侧由对炉内温度具有抵抗性的耐火砖构成，另外，通过在该耐火砖的外层设置绝热构造而使炉内的热量不会逸出到外部。

例如，公知有下述玻璃窑的大拱结构（例如，参照专利文献1），即，以锥形形状的致密材质的硅石砖将熔化层的上部构造构筑为大拱形状，为了防止漏气，作为气密性的密封构造在该硅石砖的上部层叠一层至两层的致密材质的硅石砖，并用硅酸盐材质的粘接剂将层叠后的砖连接起来，进而在该硅石砖的上部设置以公知的方法进行施工的绝热层（例如绝热转、陶瓷纤维等）。

另外，近年来，由于期望降低环境负荷，另外，存在有因熔解的玻璃的特殊化而使熔解温度高温化的倾向，从而环境负荷优良的、利用氧燃烧的玻璃熔化炉不断增加。在该利用氧燃烧的玻璃熔化炉中，随着火焰温度上升，玻璃熔化室的上部构造也暴露在更高的温度中。

在此，氧燃烧是指作为燃烧炉的助燃性气体使用了氧气或氧浓度较高的气体的燃烧，与通常的空气燃烧相比，具有燃烧效率提高、火焰温度上升、排气量降低、氮氧化物降低、二氧化碳降低等多个优点。

在对于进行氧燃烧这样的温度非常高的玻璃熔化炉应用上述二氧化硅材质的绝热材质不定形耐火材料的层叠构造的情况下，由于炉内温度成为1650℃左右的高温，因此会引起二氧化硅的蠕变变形、反应损伤，存在有无法获得充足寿命等问题，从而谋求新型的大拱顶棚的绝热炉壁构造。

因此，随着上述作业的苛刻化，也开始研讨取代在耐热性、耐腐蚀性等上存在有问题的硅石材质砖而向使用电铸砖制的模块（以下，省略为电铸砖模块）的大拱构造进行变更。在此，作为电铸砖模块的材质，能够从氧化铝材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化锆材质等具有耐火性的材料中适当地选择，上述电铸砖模块在1650℃左右的高温下也能够稳定使用。另外，在使用了电铸砖模块的大拱构造中，需要在该电铸砖模块的上部层叠耐火砖、绝热砖、陶瓷纤维来提高绝热性，降低辐射热量。

但是，上述电铸砖模块的比重通常比硅石砖的比重大，若只是单纯地替换硅石砖，则大拱顶棚构造的整体质量会增加，需要使用于支承顶棚构造的构造变得牢固。因此，存在有不利于控制成本的问题。而且，若大拱顶棚构造的绝热性不充分，则玻璃熔化炉整体的热能的效率降低，不利于控制成本。因而，作为也能够应对像氧燃烧这样的高温作业的大拱顶棚构造，除了耐热性、耐腐蚀性以外，也需要注重轻量性与绝热性的观点。

专利文献1：国际公开第02／08128号小册子

通常，大拱顶棚构造形成为图4A以及图4B所示的形状，即，形成为所谓的拱顶形状。另外，玻璃熔化炉中的大拱顶棚构造由在该炉内表面侧堆叠耐火模块等而成的耐腐蚀层52和设在该耐腐蚀层52的外表面上的绝热层53构成。在此，图4A是从长度方向观察以往的大拱顶棚构造的主视图，图4B是从上方观察大拱顶棚构造的俯视图。

但是，做成大拱顶棚构造的耐火模块虽然在冷加工堆叠时整齐地排列，但是因加热时的膨胀而向上部鼓起。即，图5A以及图5B是放大表示图4A的大拱顶棚构造的顶部的图，图5A是玻璃熔解炉的作业前（加热前）的示意图，图5B是作业后（加热后）的示意图。如这里所示，构成耐腐蚀层52以及绝热层53的各模块52a、53a分别在进行作业之后处于被加热至高温的状态，因此发生膨胀，向上部鼓起，从而在耐火模块52a的接合部处产生间隙。另外，由于耐火模块52a的鼓起，进而在层叠于耐火模块52a的上部的绝热模块53a等之间出现更大的间隙。

另外，耐火模块52a在其两端具有用于施加负载的金属件（未图示），以使加热后耐火模块52a的接缝不会打开的方式进行调整，但是，即使在该情况下，由于耐火模块52a与绝热模块53a一并产生厚度方向的温度差，因此由厚度方向的热膨胀量的差、热膨胀率的不同会导致耐火模块52a的接缝、特别是绝热模块53a的接缝打开。

这样，当在各模块间出现间隙时，由于熔化炉内通常是正压，因此源自玻璃的挥发气体通过模块间的间隙向炉外飞散。此时，由于通常设在大拱顶棚构造的最外层的陶瓷纤维层具有通气性，因此不具有防止气体向外部飞散的作用。

这样，当炉内气体向炉外泄露时，产生如下问题：因与气体接触而使绝热砖、陶瓷纤维被侵食而寿命缩短；由于辐射热量增加，因此无法获得节能效果；增大环境负荷等。

发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种改善了以往的技术，且在玻璃熔化炉中能够有效地防止炉内气体泄露的大拱顶棚构造。另外，本发明的目的在于提供一种有效地防止炉内气体泄露、并且轻量性与绝热性也优异并也适用于像氧燃烧这样的高温作业的大拱顶棚构造。

本发明的大拱顶棚构造的特征在于，具有：耐腐蚀层，其通过将多个耐火模块以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；漏气阻断层，其具有配置在上述耐腐蚀层的上述耐火模块的上层处的多个绝热模块、以至少覆盖上述耐火模块的接缝的方式设置的致密材质不定形耐火材料、层叠在上述致密材质不定形耐火材料之上并以填埋由上述绝热模块与上述致密材质不定形耐火材料形成的空间的方式设置的轻量绝热不定形耐火材料。

优选的是，漏气阻断层的上述绝热模块具有比耐火模块小的平面形状。更优选的是，绝热模块为轻量（例如，视密度为1.2以下）且绝热性优异（例如，导热系数为0.7W／（m·k）以下）。

采用本发明，在玻璃熔化炉中，能够有效地防止炉内气体泄露。通过防止炉内气体泄露，能够较长地保持大拱顶棚构造的寿命，能够抑制辐射热量而实现节能化、顶棚构造的轻量化，另外防止挥发气体向炉外流出，不会增大环境负荷。

另外，采用本发明，漏气阻断层由绝热模块、绝热不定形耐火材料、承担阻断直接漏气的功能的致密材质不定形耐火材料构成，通过将上述绝热模块和上述绝热不定形耐火材料设为轻量（例如，视密度为1.2以下）且绝热性优异的（例如，导热系数为0.7W／（m·k）以下）材料，能够提供一种除了耐漏气性以外轻量性、绝热性也优异的大拱顶棚构造，利用采用了该大拱顶棚构造的玻璃熔化炉，能够提供适用于像氧燃烧这样的高温作业的玻璃熔化炉。

另外，由于利用轻量绝热不定形耐火材料填埋由致密材质不定形耐火材料和绝热模块形成的空间，即，形成为利用轻量绝热不定形耐火材料将绝热模块之间连结起来，因此能够一体地构成漏气阻断层，使气密性优异。通过以热加工的方式对上述轻量绝热不定形耐火材料进行现场施工，能够进一步提高气密性。

附图说明

图1A是示意性地表示本发明的大拱顶棚构造的主视图。

图1B是示意性地表示图1A的大拱顶棚构造的俯视图。

图2A是局部地放大表示本发明的一实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图2B是局部地放大表示图2A的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图3A是局部地放大表示本发明的其他实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图3B是局部地放大表示图3A的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图4A是示意性地表示以往的大拱顶棚构造的主视图。

图4B是示意性地表示图4A的大拱顶棚构造的俯视图。

图5A是示意性地表示以往的大拱顶棚构造的加热前的顶部的局部放大剖视图。

图5B是示意性地表示图5A的大拱顶棚构造的加热后的顶部的局部放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的大拱顶棚构造。

第1实施方式

如上所述，本发明的大拱顶棚构造具有：耐腐蚀层，其通过将多个耐火模块以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；漏气阻断层，其具有以至少覆盖上述耐火模块的接缝的方式设在上述耐腐蚀层的外表面上的致密材质不定形耐火材料。具体来说，如图1A以及图1B所示，本发明的大拱顶棚构造1由形成为拱顶形状的耐腐蚀层2和设在该耐腐蚀层2的外表面上的漏气阻断层3构成。

在此，拱顶形状是指沿水平方向推挤拱形状而形成的形状，即所谓的半圆锥体的形状。在本说明书中，将该拱顶形状中的、形成拱（圆弧）的方向称为圆周方向，将拱形状沿水平方向延伸的方向称为长度方向。

在此，耐腐蚀层2是通过将耐火模块2a形成为拱顶形状而构成的。作为所使用的耐火模块2a，可举出具有耐火性以及相对于玻璃蒸气的耐腐蚀性的公知的耐火模块，例如，举出由二氧化硅材质、富铝红柱石材质、氧化铝材质、氧化铝·氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化锆材质等材质构成的耐火模块。另外，在本说明书中，二氧化硅材质是以如下意思来使用的，即，以SiO₂作为主要成分，富铝红柱石材质等也是以相同意思来使用的。其中，主要成分是指在该成分与总成分进行比较时，含有量（在氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质这样的情况下为Al₂O₃、ZrO₂及SiO₂的总和）为50质量％以上的成分。另外，在本说明书中，耐火材料中的化学成分的含有量全部以该成分与总成分的比值来表示。

此处所用的耐火模块2a根据应用的玻璃熔化炉的作业条件适当选择即可，在背景技术所记载那样的利用氧燃烧的玻璃熔化炉的情况下，优选耐火温度、耐腐蚀性较高的电铸砖模块，特别是优选氧化铝·氧化锆材质的电铸砖模块。

由于耐腐蚀层2是拱顶形状，因此其利用重力独立地构成为一体。此时，可以不用特意地在模块的间隙设置任何东西，但是为了不使间隙变大，可以使模块相互间的接触部分变得光滑且使邻接的模块相互间形成为对应的形状。

另外，漏气阻断层3设在耐腐蚀层2的外表面上，具有以至少覆盖耐火模块2a的接缝的方式设置的致密材质不定形耐火材料。在此，由于致密材质不定形耐火材料设置为覆盖耐火模块的接缝部分，因此能够抑制炉内气体自接缝的间隙泄露。另外，若利用该致密材质不定形耐火材料在耐腐蚀层2的外表面上一体且气密地形成漏气阻断层，则即使耐火模块因膨胀而向上方鼓起，也不会像以往的绝热层那样，发生像使绝热模块间的间隙变大那样的情况。因而，能够有效地防止漏气，并且能够防止炉内的热量、气体成分向外部泄露。因此，能够降低能量成本，并且也能够抑制环境负荷的增大。

本发明的特征之一是将漏气阻断层的功能分为漏气阻断功能和绝热功能，基本上将漏气阻断层设为在接缝部分处承担漏气阻断功能、在除接缝部分以外的部分处承担绝热功能的结构这一点。即，上述致密材质不定形耐火材料的部分是承担漏气阻断功能的部分，上述耐热模块等以绝热材料构成的部分是承担绝热功能的部分。以下，以具体的技术方案来说明这一点。

在图2A以及图2B中表示了漏气阻断层3的具体结构的一例。图2A以及图2B均是局部地放大表示了图1的大拱顶棚构造1的顶部的剖视图。在此，图2A是从长度方向观察的剖视图，图2B是从圆周方向观察的剖视图。

该漏气阻断层3由配置在耐火模块2a的各外表面上的、具有比耐火模块2a小的平面形状的绝热模块3a、设在绝热模块3a间的间隙内的致密材质不定形耐火材料3b以及设在绝热模块3a间的间隙内并层叠在致密材质不定形耐火材料3b的上部处的轻量绝热不定形耐火材料3c构成。在此，以利用致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c使绝热模块3a相互间结合的方式设置绝热模块3a，从而形成漏气阻断层3。这样形成的漏气阻断层3整体形成为一体，因此气密性优异。

在此使用的绝热模块3a是由轻量绝热不定形耐火材料形成的。优选该轻量绝热不定形耐火材料在110℃时的视密度为1.2以下，更优选为1.1以下。另外，优选该轻量绝热不定形耐火材料在1000℃时的导热系数为0.7W／（m·k）以下，更优选为0.6W／（m·k）以下。另外，在本说明书中，不定形耐火材料是指对不定形耐火材料用粉体组成物进行施工而获得的材料。并不对不定形耐火材料用粉体组成物进行特别限制，作为基本材料，可举出包含骨料、结合材料、耐火性微粉的材料。

作为这样的轻量绝热不定形耐火材料，能够使用氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质等，但是在耐热性和相对玻璃的耐腐蚀性的点上，优选氧化铝·氧化锆材质，作为氧化铝·氧化锆材质，更优选如下耐火材料，即，优选Al₂O₃和ZrO₂的合计含有量占耐火材料总量的80质量％以上，更优选占耐火材料总量的85质量％以上。

作为该轻量绝热不定形耐火材料的骨料，能够添加氧化铝材质、氧化铝·氧化锆材质的空心颗粒，从而进一步获得轻量性，特别是能够适当地使用氧化铝·氧化锆材质的、在耐火材料中含有35质量％以下的ZrO₂的空心颗粒。另外，作为轻量绝热不定形耐火材料的结合材料，能够适当地使用公知的氧化铝水泥等。

绝热模块3a提高了大拱顶棚构造的绝热效果，由此，使炉内的热量不会逸出到外部，因此能够降低能量损失。另外，该绝热模块3a的质量即使在绝热材料中也是较为轻量的，对于耐火模块的除接缝以外的部分（发生漏气的可能性较低的部分），能够在其大部分上设置该绝热模块3a。若在漏气阻断层3中使用像该绝热模块3a那样的视密度较小、导热系数较低的材料，则能够使顶棚自身的质量轻量化，由于在构筑炉子时，减轻了支承质量，因此能够降低炉子的制造成本。

在该实施方式中，绝热模块3a如上所述地设在耐火模块的除了接缝以外的部分上即可，只要满足该配置关系，并不对制造方法、配置方法进行特别限定。即，优选绝热模块3a由不定形耐火材料形成，可以预先将绝热模块3a成形为块状（预制）并进行干燥，然后，将其载置在形成为拱顶形状的耐火模块之上并进行固定，也可以在形成为拱顶形状的耐火模块上，利用喷涂、注入、涂抹、冲压等以处于期望位置且构成期望形状的方式之后形成绝热模块3a。

在此使用的绝热模块3a能够根据所使用的耐火模块的大小、以何种方式将绝热模块3a配置在该耐火模块的外表面上等条件，适当地被设为期望的大小。另外，在图2A以及图2B中将绝热模块3a记述为一个整体，但是也可以将绝热模块3a分割为多个模块来进行配置，将上述多个模块整体作为一块绝热模块3a。

另外，致密材质不定形耐火材料3b是由构筑有致密的组织且可靠地阻断漏气的不定形耐火材料来形成的。优选该致密材质不定形耐火材料3b的视密度在110℃时为3.0以上，更优选为3.1以上。

作为上述致密材质不定形耐火材料，能够使用氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质等。作为该耐火材料，为了完全阻断漏气，期望该耐火材料变得更加致密，通过将氧化铝材质、氧化铝·氧化锆材质的、公知的低水泥浇注料作为上述耐火材料，优选添加的水量为相对于低水泥浇注料的比例为6质量％以下，更优选为5.5质量％以下，从而能够形成高比重且致密的漏气阻断层。而且，作为该耐火材料，优选也不怎么与玻璃蒸气进行反应的成分，在该情况下，采用氧化铝材质，使Al₂O₃含有量在耐火材料中为85质量％以上，更优选含有90质量％以上。

另外，作为轻量绝热不定形耐火材料3c，优选110℃时的视密度为1.2以下，更优选为1.1以下。另外，优选该轻量绝热不定形耐火材料的1000℃时的导热系数为0.7W／（m·k）以下，更优选为0.6W／（m·k）以下。

作为轻量绝热不定形耐火材料，能够使用氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质等，但是在耐热性与相对玻璃的耐腐蚀性的点上，优选为氧化铝·氧化锆材质，作为氧化铝·氧化锆材质，优选采用如下耐火物，即，Al₂O₃和ZrO₂的合计含有量与耐火物总量的比值为80质量％以上，更优选与耐火物总量的比值为85质量％以上。

作为该轻量绝热不定形耐火材料的骨料，通过添加氧化铝材质、氧化铝·氧化锆材质的空心颗粒，能够进一步获得轻量性，特别是能够适当地使用氧化铝·氧化锆材质的、在耐火材料中含有35质量％以下的ZrO₂的空心颗粒。另外，作为轻量绝热不定形耐火材料的结合材料，能够适当地使用公知的氧化铝水泥等。

轻量绝热不定形耐火材料3c与构成上述绝热模块3a的轻量绝热不定形耐火材料可以具有不同组成，但若具有相同组成，则根据热特性一致、变得易于制造等观点而更优选具有相同组成的情况。

在此，利用轻量绝热不定形耐火材料填埋在致密材质不定形耐火材料3b与由其固定的绝热模块3a之间形成的空间，从而使绝热模块3a相互间进一步结合，确保漏气阻断层3的气密化、一体化。另外，根据现场的施工条件，特别是在热加工以及冷加工的修补、涂抹施工中减少水量时，与绝热模块3a相比，轻量绝热不定形耐火材料3c的密度、导热系数稍微上升，但是不会成为问题。

在此形成的致密材质不定形耐火材料3b的厚度优选为3～8cm。若厚度为3cm以上，则能够确保充分的漏气阻断性能，若在8cm以下，则不会使顶棚构造自身的质量不必要地增重而实现轻量化。

另外，大拱顶棚构造1具有耐火模块2a利用重力独立形成为拱构造的基本构造，虽未图示，但是该大拱顶棚构造1构成为利用设在大拱顶棚构造1的端部处的模块支承构造来支承大拱顶棚构造的整体。

接着，说明第1实施方式的大拱顶棚构造的制造方法。首先，如图1A所示，将耐火模块2a堆积为拱顶形状而构筑作为大拱顶棚构造的基础的耐腐蚀层2。

接着，将绝热模块3a以不涉及耐火模块2a的接缝的方式配置在耐火模块2a的外表面上。此时，可以利用灰浆等将绝热模块3a固定在耐火模块2a的表面上，虽未图示，但是也可以使用由具有绝热模块3a间的间隙量大小的耐火砖等构成的隔离块，以在倾斜部分上也能够确定配置位置的方式从下方向上方依次堆积绝热模块3a。

另外，在利用喷涂、注入、涂抹、冲压等形成绝热模块3a的情况下，在耐火模块2a的表面上以在期望的位置上配置绝热模块3a的方式形成绝热模块3a即可。

接着，在绝热模块3a间的间隙内，按照致密材质不定形耐火材料3b、轻量绝热不定形耐火材料3c的顺序层叠致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c，使绝热模块3a相互结合。此时，无论何种不定形耐火材料，只要形成为利用喷涂、注入、涂抹、冲压等将形成该不定形耐火材料的粉体组成物填埋在绝热模块3a间的间隙内即可。对于上述不定形耐火材料，首先，对作为下层的致密材质不定形耐火材料3b进行施工，在致密材质不定形耐火材料3b固化之后，形成接下来的轻量绝热不定形耐火材料3c。

在此，既可以用冷施工也可以用热施工来形成致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c，但是为了减少因加热耐火模块等而造成的膨胀的影响，优选热施工。由于热施工是在使耐火模块2a充分地热膨胀而打开了绝热模块3a的间隙的状态下进行施工，因此在玻璃熔化炉的运转中，在漏气阻断层3上难以产生热应力、龟裂，因此是优选的。另外，在进行热施工的情况下，与冷施工相比，比重、导热系数产生变化，因此要充分地考虑特性变化来进行设计。

但是，由于在实际中，致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c的形成是通过手工来进行的，因此，若全部作业均以热加工来进行，则在作业效率、安全性的点上较差，因此也可以将作业的一部分设为冷施工，将剩余部分设为热施工。

例如，对于（图2A所示的）形成在圆周方向的间隙内的致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c，利用冷加工进行各个不定形耐火材料的注入施工或涂抹施工，对于（图2B所示的）形成在长度方向的间隙内的致密材质不定形耐火材料3b与轻量绝热不定形耐火材料3c，在加热玻璃熔化炉之后进行施工。

由于炉壁为高温且耐腐蚀层的外表面也达到大约500℃，加热后的施工成为高热作业，因此优选注入施工，当从顶部进行填充时，不定形耐火材料利用倾斜以自重迅速地扩张填充，在形成预定厚度时是优选的。由于在达到预定厚度之后进行加热，因此自然地进行由温度上升引起的固化。

另外，在圆周方向上，由于在加热玻璃熔化炉时，因耐火模块2a的膨胀而造成的影响较大，因此，优选对致密材质不定形耐火材料3b以及轻量绝热不定形耐火材料3c中的、特别是位于顶部附近的绝热模块3a的两端的间隙、例如圆周方向的最上部的绝热模块的两端的间隙的部分，进行加热后的施工。当在加热该部分之后利用注入施工、涂抹施工、修补施工等进行施工时，能够有效地缓和耐火模块2a的膨胀。

另外，在长度方向上，由于在加热玻璃熔化炉时，缓和了因耐火模块2a的膨胀而造成的影响，因此更优选在加热后对绝热模块3a的长度方向上的所有间隙进行施工。

第2实施方式

接着，说明本发明的第2实施方式。整体的结构与图1A及图1B所说明的结构相同。在此，参照图3A及图3B说明具有不同于图2A及图2B所示的漏气阻断层3的结构的漏气阻断层13的实施方式。在此，图3A及图3B均是局部地放大表示图1A及图1B的大拱顶棚构造1的顶部的剖视图。在此，图3A是从长度方向观察的剖视图，图3B是从圆周方向观察的剖视图。

在该实施方式中，在耐火模块2a的整个外表面上形成有由致密材质不定形耐火材料13b构成的层这点与第1实施方式不同。这样，若利用致密材质不定形耐火材料13b覆盖整面，则该致密材质不定形耐火材料13b层自身形成为一体，能够以简单的作业可靠地获得防止漏气的功能。在此，形成致密材质不定形耐火材料13b、轻量绝热不定形耐火材料13c的施工与第1实施方式相同，既可以是冷施工也可以是热施工。

特别是在形成（图3A所示的）圆周方向的间隙的情况下，对于顶部附近的绝热模块13a的间隙，优选加热后的施工。另外，绝热模块13a的热施工部分的下部的致密材质不定形耐火材料13b也能够通过进行热施工来有效地缓和膨胀。

另外，在形成（图3B所示的）长度方向的间隙的情况下，优选对绝热模块13a的所有间隙进行加热后的施工。而且，绝热模块13a的热施工部分的下部的致密材质不定形耐火材料13b也能够通过进行热施工来有效地缓和膨胀。

在此，从能够可靠地阻断漏气，并且不使顶棚构造的质量不必要地增大的观点出发，优选致密材质不定形耐火材料13b层的厚度通常为3cm～8cm左右。

然后，在该实施方式中，与第1实施方式相同，在致密材质不定形耐火材料13b的外表面上以分别隔开间隔的方式配置绝热模块13a。另外，利用轻量绝热不定形耐火材料13c填埋绝热模块13a间的间隙，使绝热模块13a形成为一体。

此时，与第1实施方式相比，可以使绝热模块13a变薄。其原因在于，作为漏气阻断层13，由于已经设置有致密材质不定形耐火材料13b层，因此为了不使漏气阻断层13超出所需厚度，使绝热模块13a变薄。

如上述第1实施方式以及第2实施方式所示，作为漏气阻断层3、13，由于利用致密材质不定形耐火材料3b以及致密材质不定形耐火材料13b来密封耐火模块2a的接缝部分，因此能够有效且可靠地防止漏气，并且通过尽可能地利用轻量绝热不定形耐火材料3c以及轻量绝热不定形耐火材料13c来形成其他的部分，在确保绝热性的同时能够使顶棚构造的质量与以往相比轻量化。采用上述结构，减少了能量损失，也不会增大环境负荷，还能够降低由轻量化决定的设备施工成本。

另外，也可以进一步在如上所述地形成的漏气阻断层3以及漏气阻断层13的外周、即漏气阻断层之上使用轻量绝热不定形耐火材料来形成绝热层。在此，若利用轻量绝热不定形耐火材料来形成绝热层，则不仅进一步提高绝热效果，也能够更可靠地防止漏气。

作为形成该绝热层的轻量绝热不定形耐火材料，可以使用第1实施方式以及第2实施方式所使用的轻量绝热不定形耐火材料3c以及轻量绝热不定形耐火材料13c，但由于利用漏气阻断层3能够获得绝热效果，因此也可以利用耐热性、导热系数更低的轻量绝热不定形耐火材料来形成该绝热层。作为在此使用的轻量绝热不定形耐火材料，例如举出氧化铝·二氧化硅材质的、优选110℃时的视密度为0.6以下，更优选为0.45以下，并且优选500℃时的导热系数为0.2W／（m·k）以下，更优选为0.16W／（m·k）以下的轻量绝热不定形耐火材料等。另外，优选该轻量绝热不定形耐火材料的110℃干燥的压缩强度为0.2MPa以上，更优选为0.3MPa以上。

另外，绝热层也可以由在以往的大拱顶棚构造中使用的绝热砖、陶瓷纤维等构成。

实施例

以下，利用实施例（例1、例3）以及比较例（例2）说明本发明的大拱顶棚构造。另外，本发明并不限定于上述实施例。

例1

首先，由以下的大小来实施玻璃熔化炉的炉形状、大拱顶棚构造。

炉长度大约10m

炉宽度大约6m

大拱半径大约6m

大拱角度60度

如图1A及图1B所示，首先，在炉内表面侧，以将氧化铝材质的电铸砖模块（Al₂O₃95质量％）作为耐火模块2a在圆周方向上设置21个、在长度方向上设置16个的方式将耐腐蚀层2构筑为上述条件的拱顶形状。在此，作为电铸砖模块，使用了从上方观察其外表面的平面形状是长度方向长度大约600mm、圆周方向长度大约320mm的长方形且厚度是250mm的模块。另外，由于该电铸砖模块用于构筑拱顶形状，因此，对于该电铸砖模块的炉内表面侧的形状（底面形状），其圆周方向长度短于上述说明的平面形状中的圆周方向长度。

接着，以形成具有比电铸砖模块小一圈的平面形状的绝热模块3a的方式注入轻量绝热不定形耐火材料而使其成形，以110℃进行干燥，获得了长度方向长度大约450mm、圆周方向长度大约206mm且高度163mm的绝热模块3a。另外，在此使用的轻量绝热不定形耐火材料是氧化铝·氧化锆材质（Al₂O₃83质量％，ZrO₂6质量％）的、视密度在110℃时为1.0，并且1000℃的导热系数为0.54W／（m·k）的材料。

在室温的状态下，以不涉及电铸砖模块的接缝的方式将获得的绝热模块3a配置在电铸砖模块的外表面上。即，以在长度方向上形成大约150mm的间隙以及在圆周方向上形成大约114mm的间隙的方式配置该绝热模块3a。

此时，为了形成上述配置，在拱顶形状的电铸砖模块的圆周方向上，从下方向上方一边在绝热模块3a之间夹入隔离块一边堆积绝热模块3a。利用炉外的构造支承最下部的绝热模块3a。另外，在加热前除去隔离块。

接着，对于绝热模块3a间的间隙，利用以下作业填埋间隙，形成漏气阻断层3。另外，在此使用的材料如下所述。

作为轻量绝热不定形耐火材料3c使用了氧化铝·氧化锆材质（Al₂O₃83质量％，ZrO₂6质量％）的、视密度在110℃时为1.0，并且1000℃的导热系数为0.54W／（m·k）的材料。

作为致密材质不定形耐火材料使用了氧化铝·二氧化硅材质（Al₂O₃91质量％，SiO₂7质量％）的水泥含有量较低的不定形耐火材料（低水泥浇注料）。通过相对于该低水泥浇注料用粉体组成物添加占该低水泥浇注料用粉体组成物的比例为5质量％左右的水量，能够形成视密度为3.19的致密的耐火材料。

首先，利用冷加工（25℃）如下所述地进行了（图2A所示的）圆周方向的接缝部的施工。以在圆周方向上的绝热模块3a间的间隙中形成为高度40mm的方式进行致密材质不定形耐火材料的注入施工。另外，在致密材质不定形耐火材料获得了形状保持性之后，以形成为高度123mm的方式将轻量绝热不定形耐火材料注入成形，在圆周方向的绝热模块间的间隙中进行不定形耐火材料的施工，使绝热模块3a在圆周方向上一体化。另外，在炉子加热后对最上部的绝热模块3a的两端的间隙进行了施工。

这样，在耐腐蚀层2的上部成形厚度163mm的漏气阻断层而获得大拱顶棚的绝热炉壁构造，并且，在该漏气阻断层的上部，以将绝热砖（耐热温度：1400℃）设为厚度65mm以及将陶瓷纤维（耐热温度：1260℃）设为厚度100mm的顺序层叠绝热砖和陶瓷纤维，将合计厚度设为165mm而进行了绝热施工。

接着，一边利用绝热纤维等来保护长度方向的绝热模块间的间隙，一边将炉内温度加热至1600℃，使耐腐蚀层的电铸砖模块产生热膨胀位移。在使电铸砖模块充分地热膨胀之后，保持该温度对（图2B所示的）长度方向的绝热模块间的间隙进行热施工。

以在被加热至大约500℃的高温的耐腐蚀层2的外表面上厚度形成为大约40mm的方式利用热加工进行致密材质不定形耐火材料的注入施工。致密材质不定形耐火材料一边使水蒸气沸腾，一边在长度方向的间隙内从上部向下部方向（圆周方向）缓慢地流动，能够精度优良地成形致密的不定形耐火材料3b的厚度。

接着，以在通过热加工形成的致密材质不定形耐火材料3b之上厚度形成为123mm的方式，利用热加工进行了轻量绝热不定形耐火材料的冲压施工。该轻量绝热不定形耐火材料也与上述的致密材质不定形耐火材料3b相同，能够精度优良地成形轻量且绝热性优异的不定形耐火材料3c的厚度。

这样，在耐腐蚀层2的上部成形厚度163mm的漏气阻断层，获得大拱顶棚的绝热炉壁构造，最后，在该漏气阻断层之上，以将绝热砖（耐热温度：1400℃）设为厚度65mm以及将陶瓷纤维（耐热温度：1260℃）设为厚度100mm的顺序层叠绝热砖和陶瓷纤维，将合计厚度设为165mm而进行了绝热施工。

如上所述，之后形成绝热模块3a间的不定形耐火材料3b、3c的层而使绝热模块3a相互结合，能够形成气密且一体化的漏气阻断层3。

例2

作为以往的相同厚度的炉壁构造，在厚度250mm的电铸砖模块之上，将耐热温度1580℃的氧化铝·二氧化硅材质砖（Al₂O₃77质量％，SiO₂18质量％）设为厚度114mm，将耐热温度1500℃的JIS－A7绝热砖设为厚度114mm，将1260℃耐热的陶瓷纤维毛毡设为厚度100mm，形成了以该顺序层叠的炉壁。

特性评价

利用一维稳态热计算求得了例1的绝热性能（将炉内温度设为1600℃，将炉外温度设为25℃，将表面的辐射率设为0.9来进行计算。）。辐射热量在绝热模块部形成为1167W／m²，表面温度形成为大约94℃，辐射热量在绝热模块间隙部形成为1256W／m²，表面温度形成为大约98℃，与通过同样的计算获得的以往的相同厚度的炉壁构造（例2）的辐射热量1418W／m2、表面温度105℃相比，大幅地获得了节能效果。

当以单位面积进行比较时，例1的漏气阻断层的质量在绝热模块部为218kg／m²，在绝热模块间隙部为306kg／m²，与以往的相同厚度的炉壁构造（例2的对应绝热层）的质量374kg／m²相比，大幅地实现了轻量化。

另外，在例2的炉壁上，在层叠有以往的耐火砖、绝热砖、陶瓷纤维的炉壁构造中，由于未使用灰浆而通过层叠标准型砖形状（65mm×114mm×230mm）尺寸的砖来进行筑炉，因此当熔化炉在高温的状态产生膨胀时，能够通过一定程度的移动来缓和热膨胀，但是另一方面，由于在多层中产生如图5B所示的一层状态下的间隙，因此该间隙形成为漏气的通路。另一方面，利用耐腐蚀性优异的致密材质不定形耐火材料与绝热性优异的轻量绝热不定形耐火材料使本发明的、例1的漏气阻断层一体化，阻断了来自电铸砖模块的接缝的漏气，从而能够阻断炉内的漏气，从而具有优异的节能性能，并且针对由漏气造成的腐蚀的对策也优异。

例3

取代例1中设在漏气阻断层3上的其他绝热砖以及陶瓷纤维，制造出形成有1200℃耐热的轻量绝热不定形耐火材料的大拱顶棚构造。具体来说是按以下顺序来进行制造的。

直至堆积电铸砖模块、配置绝热模块3a以及利用冷加工来进行（图2A所示的）圆周方向的间隙的致密材质不定形耐火材料3b以及轻量绝热不定形耐火材料3c的施工为止，实施了与例1相同的作业。但是，将绝热模块高度设为195mm，将致密材质不定形耐火材料变更为厚度40mm，将轻量绝热不定形耐火材料变更为厚度155mm。

接着，在形成为一体的圆周方向的绝热模块3a之上，以使1200℃耐热的轻量绝热不定形耐火材料形成为厚度133mm的层的方式进行涂抹施工。在此，作为轻量绝热不定形耐火材料，使用了氧化铝·二氧化硅材质（Al₂O₃34质量％，SiO₂45质量％）的、视密度为大约0.4、500℃的导热系数为0.15W／（m·k）的材料。

另外，在将炉内温度加热至1600℃之后，按照例1的顺序，利用热加工使长度方向的间隙内的致密材质不定形耐火材料3b以及轻量绝热不定形耐火材料3c成形之后，最后，进行在沿长度方向形成的轻量绝热不定形耐火材料3c上涂抹133mm的1200℃耐热的超轻量绝热材料的施工。

在该例子中，形成由超绝热材料构成的漏气阻断层，并且在该漏气阻断层之上，形成有将1200℃耐热的超轻量绝热材料一体化而得的绝热层。通过形成多层这样的一体化的层，能够进一步获得绝热性能和漏气阻断性能。

在此，超轻量绝热材料的导热系数具有与例1的陶瓷纤维相匹敌的较低值，从而在获得优异的绝热性能的同时，由于不含有陶瓷纤维，因此，具有能够消除近来由非晶质陶瓷纤维产生致癌性的担忧以及能够利用非纤维成分来构筑大拱顶棚的整个绝热炉壁构造的优异特征。

对于由该例3获得的大拱顶棚构造的绝热性能，辐射热量在绝热模块部处为1337W／m²，表面温度为大约101.5℃，能够获得优异的绝热性能。

产业上的可利用性

本发明的大拱顶棚构造适合作为像玻璃熔化炉那样进行高温处理时的上部炉壁构造。另外，并不限定于玻璃熔化炉，也能够广泛地应用于作为相对低温处理的炉子的上部炉壁构造。

附图标记说明

1、大拱顶棚构造；2、耐腐蚀层；3、漏气阻断层；2a、耐火模块；3a、绝热模块；3b、致密材质不定形耐火材料；3c、轻量绝热不定形耐火材料。

Claims

1.一种大拱顶棚构造，其特征在于，

该大拱顶棚构造具有：

耐腐蚀层，其通过将多个耐火模块以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；

漏气阻断层，其具有配置在上述耐腐蚀层的上述耐火模块的上层处的多个绝热模块、以至少覆盖上述耐火模块的接缝的方式设置的致密材质不定形耐火材料、层叠在上述致密材质不定形耐火材料之上并以填埋由上述绝热模块与上述致密材质不定形耐火材料形成的空间的方式设置的轻量绝热不定形耐火材料。

2.根据权利要求1所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述绝热模块的平面形状小于上述耐火模块的平面形状，并且该绝热模块配置在上述耐火模块的各外表面上，上述致密材质耐火材料是以将该绝热模块之间连接起来的方式形成的。

3.根据权利要求1所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述致密材质不定形耐火材料形成于上述耐火模块的整个外表面，上述多个绝热模块以相互之间设有间隙的方式配置在上述致密材质不定形耐火材料层之上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述耐火模块是电铸砖模块。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述绝热模块是通过对上述轻量绝热不定形耐火材料进行预先成形而获得的绝热模块。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述绝热模块是将上述轻量绝热不定形耐火材料涂抹在上述耐火模块或上述致密材质不定形耐火材料层的表面上而形成的绝热模块。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述绝热模块是由氧化铝·氧化锆材质的轻量绝热不定形耐火材料来形成的。

8.根据权利要求7所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述绝热模块的110℃中的视密度为1.2以下，并且1000℃时的导热系数为0.7W／（m·K）以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

上述致密材质不定形耐火材料是含有85质量％以上的Al₂O₃的氧化铝材质，110℃时的视密度为3.0以上。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

在上述漏气阻断层的上层具有绝热层，该绝热层是由氧化铝·二氧化硅材质的、110℃时的视密度为0.6以下并且500℃时的导热系数为0.2W／（m·K）以下的轻量绝热不定形耐火材料来形成的。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的大拱顶棚构造，其特征在于，

在上述轻量绝热不定形耐火材料中的、上述绝热模块的长度方向的间隙部和/或圆周方向的最上部的绝热模块的两端的间隙部的轻量绝热不定形耐火材料是以如下方式进行施工的，即，在将上述绝热模块配置在上述耐火模块或上述致密材质不定形耐火材料的表面上并加热玻璃熔化炉而使大拱顶棚构造热膨胀之后，对上述轻量绝热不定形耐火材料进行施工，即热施工。