JP2002293611A - 誘導加熱炉用耐火チューブ - Google Patents
誘導加熱炉用耐火チューブInfo
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- JP2002293611A JP2002293611A JP2001100256A JP2001100256A JP2002293611A JP 2002293611 A JP2002293611 A JP 2002293611A JP 2001100256 A JP2001100256 A JP 2001100256A JP 2001100256 A JP2001100256 A JP 2001100256A JP 2002293611 A JP2002293611 A JP 2002293611A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ビレットなど、鉄を鍛造する際の加熱温度（１
２５０℃）における被加熱体が耐火材表面を摺動する際
の耐高温摩耗性の外、耐熱衝撃性、酸化鉄との共存性、
耐酸化性、高温絶縁性を満足する素材を使用した誘導加
熱炉用耐火チューブを提供する。 【解決手段】炭化ケイ素と酸化アルミナとを焼成して得
られた円筒状のセラミックス成形体から成り、該セラミ
ックスに対する炭化ケイ素の混入比率を２０〜８０重量
％とした誘導加熱炉用耐火チューブである。
２５０℃）における被加熱体が耐火材表面を摺動する際
の耐高温摩耗性の外、耐熱衝撃性、酸化鉄との共存性、
耐酸化性、高温絶縁性を満足する素材を使用した誘導加
熱炉用耐火チューブを提供する。 【解決手段】炭化ケイ素と酸化アルミナとを焼成して得
られた円筒状のセラミックス成形体から成り、該セラミ
ックスに対する炭化ケイ素の混入比率を２０〜８０重量
％とした誘導加熱炉用耐火チューブである。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は誘導加熱炉用耐火チ
ューブに関し、更に詳細には、ビレットなどの被加熱物
体が直接チューブ内壁に接して移動する場合の諸特性に
優れた誘導加熱炉用耐火チューブに関するものである。
ューブに関し、更に詳細には、ビレットなどの被加熱物
体が直接チューブ内壁に接して移動する場合の諸特性に
優れた誘導加熱炉用耐火チューブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電磁誘導現象を利用した誘導加熱炉は、
急速加熱、設備の小型化、自動化が可能であり、しかも
温度制御精度が高いなどの理由で、比較的小型の部品の
加熱炉として利用が高まっている。
急速加熱、設備の小型化、自動化が可能であり、しかも
温度制御精度が高いなどの理由で、比較的小型の部品の
加熱炉として利用が高まっている。
【０００３】周知のとおり誘導加熱炉は、交流電源に接
続されたコイルの中に鉄などの金属を挿入すると、磁束
が鉄心に収束されて漏れ磁束が極めて少なくなり、コイ
ルと金属とが離れているにもかかわらず金属は表面から
加熱される現象を利用したものであり、一般に誘導加熱
炉には、コイル内を被加熱体の金属を通過させる円筒状
に成形した耐火材（以下耐火チューブという）が使用さ
れている。
続されたコイルの中に鉄などの金属を挿入すると、磁束
が鉄心に収束されて漏れ磁束が極めて少なくなり、コイ
ルと金属とが離れているにもかかわらず金属は表面から
加熱される現象を利用したものであり、一般に誘導加熱
炉には、コイル内を被加熱体の金属を通過させる円筒状
に成形した耐火材（以下耐火チューブという）が使用さ
れている。
【０００４】また、前記コイルは、円筒体軸心方向に通
常複数個配置して加熱制御を容易にすると共に、前記加
熱が当該コイル内の金属のみ加熱するように磁気遮蔽を
施すことが行われている。
常複数個配置して加熱制御を容易にすると共に、前記加
熱が当該コイル内の金属のみ加熱するように磁気遮蔽を
施すことが行われている。
【０００５】耐火チューブを形成する従来使用の非酸化
系材料としては、炭化ケイ素(SiC）、窒化ケイ素(Si
3N4）、サイアロンなどを挙げることができ、また酸化
系材料としては、アルミナ(Al2O3）、酸化ジルコニウム
(ZrO2)、酸化マグネシウムアルミニウム(MgAl2O4）など
が挙げられる。
系材料としては、炭化ケイ素(SiC）、窒化ケイ素(Si
3N4）、サイアロンなどを挙げることができ、また酸化
系材料としては、アルミナ(Al2O3）、酸化ジルコニウム
(ZrO2)、酸化マグネシウムアルミニウム(MgAl2O4）など
が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで誘導加熱技術
においても、通常的コスト削減のためはもとより、地球
温暖化防止の観点からも省エネルギー対策が迫られてい
る。例えば、自動車部品用部材（ビレット）の鍛造前の
加熱には１２５０℃という高温が必要であるため、耐火
チューブの厳しい耐熱性が要求され、従来から一般にア
ルミナ（酸化アルミニウム）が使用されている。
においても、通常的コスト削減のためはもとより、地球
温暖化防止の観点からも省エネルギー対策が迫られてい
る。例えば、自動車部品用部材（ビレット）の鍛造前の
加熱には１２５０℃という高温が必要であるため、耐火
チューブの厳しい耐熱性が要求され、従来から一般にア
ルミナ（酸化アルミニウム）が使用されている。
【０００７】例えば、ビレットなどの被加熱体は、耐火
チューブ内を順次連続して移動させながら加熱するた
め、前記移動を容易にし、炉壁を損傷させないために水
冷レールを取り付けることが従来から行われている。し
かしながら、１２５０℃のような高温の場合水冷レール
から失われる熱に対して更なる省エネルギーの必要があ
り、水冷レールの使用を止め（以下レールレス耐火チュ
ーブという）、ビレットを直接チューブ内壁に接して移
動させれることが検討されるに至っている。
チューブ内を順次連続して移動させながら加熱するた
め、前記移動を容易にし、炉壁を損傷させないために水
冷レールを取り付けることが従来から行われている。し
かしながら、１２５０℃のような高温の場合水冷レール
から失われる熱に対して更なる省エネルギーの必要があ
り、水冷レールの使用を止め（以下レールレス耐火チュ
ーブという）、ビレットを直接チューブ内壁に接して移
動させれることが検討されるに至っている。
【０００８】そこで本発明者らは、耐火チューブをレー
ルレスチューブとした場合の寿命及び寿命に至る経過
を、従来から使用される耐火材について調べたところ、
以下に示す知見を得た。 従来の耐火チューブの寿命は、いずれも２０日〜
３．５カ月であった。 寿命に至る過程は、 イ．被加熱体が空気で酸化されて生じたスケール（酸化
鉄など）の堆積が起こり、高温では耐火材とスケールと
が反応を起こし、寿命が短縮される。
ルレスチューブとした場合の寿命及び寿命に至る経過
を、従来から使用される耐火材について調べたところ、
以下に示す知見を得た。 従来の耐火チューブの寿命は、いずれも２０日〜
３．５カ月であった。 寿命に至る過程は、 イ．被加熱体が空気で酸化されて生じたスケール（酸化
鉄など）の堆積が起こり、高温では耐火材とスケールと
が反応を起こし、寿命が短縮される。
【０００９】ロ．加熱・冷却の繰り返しにより亀裂が発
生し、表面から剥落し寿命が短縮される。亀裂発生に
は、加熱・冷却の繰り返しによる表面と内部との熱膨張
の差による応力による亀裂・剥離が発生する熱的スポー
リングによるものと、ビレットの酸化スケールが侵入し
たために起こる変質層と母層との境界が加熱・冷却によ
り割れる構造的スポーリングによるものとの二つの原因
がある。
生し、表面から剥落し寿命が短縮される。亀裂発生に
は、加熱・冷却の繰り返しによる表面と内部との熱膨張
の差による応力による亀裂・剥離が発生する熱的スポー
リングによるものと、ビレットの酸化スケールが侵入し
たために起こる変質層と母層との境界が加熱・冷却によ
り割れる構造的スポーリングによるものとの二つの原因
がある。
【００１０】一般に、アルミナなどの酸化物系耐火物
は、スケールと反応し、融点が１２８０〜１３１０℃の
安定で、且つ、断熱性が高い反応生成物を作るが、機械
的強度や熱衝撃性に劣るという性質があることが分かっ
た。
は、スケールと反応し、融点が１２８０〜１３１０℃の
安定で、且つ、断熱性が高い反応生成物を作るが、機械
的強度や熱衝撃性に劣るという性質があることが分かっ
た。
【００１１】そこで、炭化ケイ素（SiC)や窒化ケイ素(S
i3N4）などの非酸化系耐火物の熱特性を調べたところ、
熱衝撃に強いが、高温での使用中に酸化され、生成した
酸化ケイ素（SiO2）がスケールと反応し、前記操作温度
（１２５０℃）より低い融点（１１４０〜１１８０℃）
の反応物が生成することが分かった。したがって、制御
温度１２５０℃で使用できるレールレス耐火チューブに
使用できる耐火材は、見当たらなかった。
i3N4）などの非酸化系耐火物の熱特性を調べたところ、
熱衝撃に強いが、高温での使用中に酸化され、生成した
酸化ケイ素（SiO2）がスケールと反応し、前記操作温度
（１２５０℃）より低い融点（１１４０〜１１８０℃）
の反応物が生成することが分かった。したがって、制御
温度１２５０℃で使用できるレールレス耐火チューブに
使用できる耐火材は、見当たらなかった。
【００１２】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、ビレットなどの加熱温度（１２５０℃）に
おける被加熱体が耐火材表面を摺動する際の耐高温摩耗
性の外、耐熱衝撃性、酸化鉄（以下鉄スケールという）
との共存性、耐酸化性、高温絶縁性を満足する素材を使
用した誘導加熱炉用耐火チューブを提供することを目的
としている。
ものであり、ビレットなどの加熱温度（１２５０℃）に
おける被加熱体が耐火材表面を摺動する際の耐高温摩耗
性の外、耐熱衝撃性、酸化鉄（以下鉄スケールという）
との共存性、耐酸化性、高温絶縁性を満足する素材を使
用した誘導加熱炉用耐火チューブを提供することを目的
としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の誘導加熱炉用耐火チューブは、炭化ケイ素
とアルミナとを焼成して得られた円筒状のセラミックス
成形体から成り、該セラミックスに対する炭化ケイ素の
混入比率を炭化ケイ素及びアルミナの合計量に対し２０
〜８０重量％としたものである。
めの本発明の誘導加熱炉用耐火チューブは、炭化ケイ素
とアルミナとを焼成して得られた円筒状のセラミックス
成形体から成り、該セラミックスに対する炭化ケイ素の
混入比率を炭化ケイ素及びアルミナの合計量に対し２０
〜８０重量％としたものである。
【００１４】前記セラミックスに対する炭化ケイ素の混
入比率が２０重量％未満となると、耐高温摩耗性、鉄ス
ケールとの共存性が劣るようになるので好ましくない。
また、前記比率が８０重量％を越えると、耐酸化性、高
温絶縁性が劣るようになるので好ましくない。
入比率が２０重量％未満となると、耐高温摩耗性、鉄ス
ケールとの共存性が劣るようになるので好ましくない。
また、前記比率が８０重量％を越えると、耐酸化性、高
温絶縁性が劣るようになるので好ましくない。
【００１５】前記セラミックスを焼成する際の焼成温
度、焼成時間などの諸条件は、特に限定はなく、従来の
耐火チューブ製造条件を適宜適用することができる。
度、焼成時間などの諸条件は、特に限定はなく、従来の
耐火チューブ製造条件を適宜適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照し、本発明
の実施の形態によって本発明を更に具体的に説明する。
の実施の形態によって本発明を更に具体的に説明する。
【００１７】本実施の形態は、外径が９０mm、内径が７
０mm、長さが６５０mmの耐火チューブとしたものであ
り、表１に示す組成のものを焼成したものである。
０mm、長さが６５０mmの耐火チューブとしたものであ
り、表１に示す組成のものを焼成したものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記各耐火チューブを順次誘導加熱装置に
装着し、熱衝撃性特性、耐高温摩耗性特性、Ｆｅスケー
ルとの共存（反応性）性、耐酸化性、高温絶縁性によっ
て耐火チューブ特性を試験した。
装着し、熱衝撃性特性、耐高温摩耗性特性、Ｆｅスケー
ルとの共存（反応性）性、耐酸化性、高温絶縁性によっ
て耐火チューブ特性を試験した。
【００２０】前記熱衝撃性試験は、６５℃／分という急
速な温度上昇速度で１００℃から１２５０℃まで加熱し
た後自然放冷により１００℃まで冷却する試験を、３０
回の繰返しに耐えられる組成のものを合格とした。比較
例のアルミナ耐火チューブは５回試験したが、いずれも
１０回のサイクルにより全て破損した。
速な温度上昇速度で１００℃から１２５０℃まで加熱し
た後自然放冷により１００℃まで冷却する試験を、３０
回の繰返しに耐えられる組成のものを合格とした。比較
例のアルミナ耐火チューブは５回試験したが、いずれも
１０回のサイクルにより全て破損した。
【００２１】また、耐高温摩耗試験は、前記形状の耐火
チューブ内を、直径４５mm、長さ７０mmのビレットを１
２５ 0℃の条件下で２００時間摺動させた。比較例の耐
火チューブは、前記試験で減肉による破損が確認され
た。
チューブ内を、直径４５mm、長さ７０mmのビレットを１
２５ 0℃の条件下で２００時間摺動させた。比較例の耐
火チューブは、前記試験で減肉による破損が確認され
た。
【００２２】前記Ｆｅスケールとの共存性試験は、表１
に示した組成のセラミックスでるつぼ（サイズ：直径７
０mm、高さ６５mm）と、市販の高純度酸化鉄粉末５３ｇ
を使用し、短時間加熱試験とするため、温度１３５０℃
で、反応時間：２４時間、雰囲気：大気中で加熱した。
加熱終了後、るつぼを軸を含む面で２分割し、反応界面
の様相を観察した。
に示した組成のセラミックスでるつぼ（サイズ：直径７
０mm、高さ６５mm）と、市販の高純度酸化鉄粉末５３ｇ
を使用し、短時間加熱試験とするため、温度１３５０℃
で、反応時間：２４時間、雰囲気：大気中で加熱した。
加熱終了後、るつぼを軸を含む面で２分割し、反応界面
の様相を観察した。
【００２３】前記耐酸化試験は、前記耐熱衝撃試験によ
る亀裂発生後、又は、亀裂発生が３０回の繰り返しで起
きなかったものについては、最終回のものについて、外
観観察及びチューブ表面の酸化膜厚を測定し、耐酸化評
価とした。
る亀裂発生後、又は、亀裂発生が３０回の繰り返しで起
きなかったものについては、最終回のものについて、外
観観察及びチューブ表面の酸化膜厚を測定し、耐酸化評
価とした。
【００２４】高温絶縁性試験は、次のような事情で行わ
れるものである。即ち、誘導加熱炉の炉体は、加熱炉が
後工程のプレスの都合で停止した場合に加熱された被加
熱体の温度が低下するなどして、加熱再開時に無駄焼き
によるエネルギー損が発生することを防止するため、耐
火チューブの周囲に保温用の発熱腺を巻き付け、加熱コ
イルはその外側に配置することが従来から行われてい
る。そのため、耐火チューブの高温電気絶縁性が悪い
と、発熱腺と電気的に接触した場合発熱体の電源が接地
されるおそれがあり、測定されるものである。
れるものである。即ち、誘導加熱炉の炉体は、加熱炉が
後工程のプレスの都合で停止した場合に加熱された被加
熱体の温度が低下するなどして、加熱再開時に無駄焼き
によるエネルギー損が発生することを防止するため、耐
火チューブの周囲に保温用の発熱腺を巻き付け、加熱コ
イルはその外側に配置することが従来から行われてい
る。そのため、耐火チューブの高温電気絶縁性が悪い
と、発熱腺と電気的に接触した場合発熱体の電源が接地
されるおそれがあり、測定されるものである。
【００２５】その結果を表２及び図１に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】表２及び図１から理解されるように、本発
明の前記組成の耐火チューブは、耐熱衝撃性及び耐摩耗
特性、並びに、スケールとの共存（反応性）性、耐酸化
性、高温絶縁性についても総合的に優れた特性を示した
のに対し、アルミナ又は炭化ケイ素単独では、耐火チュ
ーブ内面を直接被加熱体が摺動する用途には、総合的成
績を得ることができなかった。
明の前記組成の耐火チューブは、耐熱衝撃性及び耐摩耗
特性、並びに、スケールとの共存（反応性）性、耐酸化
性、高温絶縁性についても総合的に優れた特性を示した
のに対し、アルミナ又は炭化ケイ素単独では、耐火チュ
ーブ内面を直接被加熱体が摺動する用途には、総合的成
績を得ることができなかった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の誘導加熱炉
用耐火チューブは、ビレットなどの被加熱体が直接耐火
チューブ内に直接接触しながら摺動的に移動する条件に
おいて耐火チューブとしての総合的性能を満足させるこ
とができるので、従来、被加熱体を移動させるために取
り付けていた水冷レールを取り除くことが可能となり、
従来より消費エネルギーをより低下させることができる
ため、省資源、省エネルギーを実現した誘導加熱炉を提
供することができる。
用耐火チューブは、ビレットなどの被加熱体が直接耐火
チューブ内に直接接触しながら摺動的に移動する条件に
おいて耐火チューブとしての総合的性能を満足させるこ
とができるので、従来、被加熱体を移動させるために取
り付けていた水冷レールを取り除くことが可能となり、
従来より消費エネルギーをより低下させることができる
ため、省資源、省エネルギーを実現した誘導加熱炉を提
供することができる。
【図１】本発明の耐火チューブの性能を説明するための
グラフ図である。
グラフ図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/10 ３４１ Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｃ (72)発明者 難波 政雄 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 Ｆターム(参考） 3K059 AB25 AD07 AD25 CD44 4G001 BA03 BA22 BB03 BB22 BD04 BD07 BD37 BE31 4G030 AA36 AA47 BA23 BA25 BA33 CA07 4K050 AA01 BA02 CB08 CD07 4K055 AA05 HA07 HA27
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化ケイ素とアルミナとを焼成して得ら
れた円筒状のセラミックス成形体から成り、該セラミッ
クスに対する炭化ケイ素の混入比率を炭化ケイ素及びア
ルミナの合計量に対し２０〜８０重量％とした誘導加熱
炉用耐火チューブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001100256A JP2002293611A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 誘導加熱炉用耐火チューブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001100256A JP2002293611A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 誘導加熱炉用耐火チューブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002293611A true JP2002293611A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18953715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001100256A Pending JP2002293611A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 誘導加熱炉用耐火チューブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002293611A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007524759A (ja) * | 2004-01-21 | 2007-08-30 | インダクトサーム・コーポレイション | 誘導加熱のためのビレット支持システム |
| WO2018226326A1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Inductoheat, Inc. | Railless support of billets within electric induction heating coils |
| CN105948819B (zh) * | 2016-04-29 | 2019-02-15 | 航天材料及工艺研究所 | 一种修补涂层及其在碳化硅基复合材料涂层修补中的应用 |
| CN112573909A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 中国京冶工程技术有限公司 | 基于纳米硅溶胶的陶瓷耐磨料及其制备方法 |
| TWI766031B (zh) * | 2017-06-07 | 2022-06-01 | 美商感應熱公司 | 黏土石墨坯料滑件，包含其之無軌坯料電感應加熱系統及熱加工程序系統，形成該加熱系統之方法，及對坯料進行熱加工之方法 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001100256A patent/JP2002293611A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007524759A (ja) * | 2004-01-21 | 2007-08-30 | インダクトサーム・コーポレイション | 誘導加熱のためのビレット支持システム |
| CN105948819B (zh) * | 2016-04-29 | 2019-02-15 | 航天材料及工艺研究所 | 一种修补涂层及其在碳化硅基复合材料涂层修补中的应用 |
| WO2018226326A1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Inductoheat, Inc. | Railless support of billets within electric induction heating coils |
| US10904954B2 (en) | 2017-06-07 | 2021-01-26 | Inductoheat, Inc. | Railless support of billets within electric induction heating coils |
| TWI766031B (zh) * | 2017-06-07 | 2022-06-01 | 美商感應熱公司 | 黏土石墨坯料滑件，包含其之無軌坯料電感應加熱系統及熱加工程序系統，形成該加熱系統之方法，及對坯料進行熱加工之方法 |
| CN112573909A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 中国京冶工程技术有限公司 | 基于纳米硅溶胶的陶瓷耐磨料及其制备方法 |
| CN112573909B (zh) * | 2020-12-10 | 2022-10-21 | 中国京冶工程技术有限公司 | 基于纳米硅溶胶的陶瓷耐磨料及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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