JP2020197333A - 台車式加熱炉およびそのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】台車式加熱炉における台車の側面と、台車の上部を覆う炉壁の内面との間のシール性が高いシール構造の提供。【解決手段】レール上を往復する台車を奥壁へ接近させ、前記台車の上部を覆った炉壁の内部を加熱して、前記台車上の被加熱物を加熱する台車式加熱炉における、前記台車の両側面と、前記炉壁の内面との間を閉塞するためのシール構造であって、前記台車の両側面に金属製の丸棒が、その長手方向と前記台車が往復する方向とが略平行となるように配置されており、前記炉壁の一部がセラミックファイバー積層体からなり、前記セラミックファイバー積層体が構成する前記炉壁の一部の内面と、前記丸棒の側面とが接することで、これらの隙間が閉塞されるシール構造。【選択図】図２

Description

本発明は台車式加熱炉およびそのシール構造に関する。

大気下において大型の鋼材等を加熱するために用いられる加熱炉として、台車式加熱炉が知られている。鋼材等を載置した台車は加熱炉内に続くレール（軌道）上を前進移動して加熱炉内に進入する。そして、加熱室の床となって、その上の鋼材等の加熱処理が行われる。加熱処理後は、台車は再びレール上を逆側に後進移動して加熱炉内から外へ出る。その後、鋼材等は次工程等へ搬送される。

ところで、加熱室を形成する加熱炉の炉体の側壁と台車の進行経路との間には、台車の移動と干渉しないように間隙が存在する。このような間隙は、加熱処理時にあっては、炉外からの低温の空気の侵入や、炉外への高温の燃焼ガスの漏洩につながり、加熱室の温度の均一性を低下させる原因となる。また、加熱室から漏れ出た熱流は加熱炉の外部にある炉体金物や導電ケーブル、レールや台車下部の走行装置等に熱ダメージを与えてしまう。その場合、補修に手間やコストがかかる。そこで、加熱室内に台車が進入した後にこれらの間隙を閉塞するシール構造が提案されている。

例えば特許文献１には、被焼成物を搭載して搬送する台車と、進入した台車に搭載された被焼成物を焼成する炉体とを備えた台車炉において、前記炉体には、前記台車と隙間無く当接する耐熱性繊維体が設けられていることを特徴とする台車炉が記載されている。そして、このような台車は熱性繊維体が台車と隙間なく当接しているので、台車の下部への過度な高温ガスの流れを抑止することができるため、台車の下部を保護しつつ、炉内温度への影響を排除することができると記載されている。

また、加熱対象が鋼材ではなくセラミック製品であるが、特許文献２には、上部に被焼成品を支持した焼成台車を下部に設けられた車輪により移動させつつ前記被焼成品を加熱するようにした焼成炉における、前記焼成台車の両側部と前記焼成炉の内壁との間を熱シールするための構造であって、前記焼成台車及び前記焼成炉の内壁のうちの一方に設けられ該焼成台車の進行方向に延びる長尺な箱状をなし内部に耐火繊維からなる断熱部材を収納するファイバー保持ボックスと、前記焼成台車及び前記焼成炉の内壁のうちの他方に設けられ先端縁部が前記ファイバー保持ボックス内に差し込まれた状態で前記断熱部材内を相対的に摺動するシールプレートとを具備することを特徴とする焼成台車の熱シール構造が記載されている。そして、このような熱シール構造によれば、シールプレートと相対的に摺動する断熱部材は軽量な耐火繊維からなり、しかも、その断熱部材はファイバー保持ボックス内に収納されて保持されるので、予めファイバー保持ボックスに断熱部材を収納した形態での工場生産、出荷が可能であり、焼成炉の築造現場での施工を容易に済ませることができ、断熱部材を構成する耐火繊維は、砂のような粉粒体とは異なりシールプレートに持ち去られることはないから、長期間の使用に耐えることができると記載されている。

特開２０１０−１３３６５１号公報 実開平３−１１８４９７号公報

従来から利用されている台車式加熱炉において、台車の側面と台車の上部を覆う炉壁の内面との間のシール性はより高いことが好ましい。

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、台車式加熱炉における台車の側面と、台車の上部を覆う炉壁の内面との間のシール性が高いシール構造およびそれを備える台車式加熱炉を提供することである。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明の鋼材を完成させた。
本発明は下記（１）〜（３）である。
（１）レール上を往復する台車を奥壁へ接近させ、前記台車の上部を覆った炉壁の内部を加熱して、前記台車上の被加熱物を加熱する台車式加熱炉における、前記台車の両側面と、前記炉壁の内面との間を閉塞するためのシール構造であって、
前記台車の両側面に金属製の丸棒が、その長手方向と前記台車が往復する方向とが略平行となるように配置されており、
前記炉壁の一部がセラミックファイバー積層体からなり、
前記セラミックファイバー積層体が構成する前記炉壁の一部の内面と、前記丸棒の側面とが接することで、これらの隙間が閉塞されるシール構造。
（２）複数のブロック状の前記セラミック積層体が前記台車が往復する方向に密着するように並べられて設置されている、上記（１）に記載のシール構造。
（３）上記（１）または（２）に記載のシール構造を備える台車式加熱炉。

本発明によれば、台車式加熱炉における台車の側面と、台車の上部を覆う炉壁の内面との間のシール性が高いシール構造およびそれを備える台車式加熱炉を提供することができる。

本発明の加熱炉における台車の端面と、炉壁の断面とを示す概略図である。 図１におけるＡ−Ａ´線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ´線断面図である。

本発明のシール構造について説明する。
本発明のシール構造は、レール上を往復する台車を奥壁へ接近させ、前記台車の上部を覆った炉壁の内部を加熱して、前記台車上の被加熱物を加熱する台車式加熱炉における、前記台車の両側面と、前記炉壁の内面との間を閉塞するためのシール構造であって、前記台車の両側面に金属製の丸棒が、その長手方向と前記台車が往復する方向とが略平行となるように配置されており、前記炉壁の一部がセラミックファイバー積層体からなり、前記セラミックファイバー積層体が構成する前記炉壁の一部の内面と、前記丸棒の側面とが接することで、これらの隙間が閉塞されるシール構造である。

以下では、このようなシール構造を備える台車式加熱炉を「本発明の加熱炉」ともいう。

本発明のシール構造および本発明の加熱炉の好適態様について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本発明のシール構造１００を備える本発明の加熱炉１における台車５の端面と、炉壁７の断面とを示す概略図である。この図１において台車５は炉壁内に奥壁７３に近接するまで、炉壁内へ進入されている。また、図２は図１におけるＡ−Ａ´線断面図であり、図３は図２におけるＢ−Ｂ´線断面図である。

図１、図２に示すように本発明の加熱炉１は、台車５と、台車５の上部を覆った炉壁７を備える。台車５は図示しない駆動モータを備え、この作用によって床面２のレール３上にて炉壁７内に進入し、または後進する往復移動が可能となるように構成されている。台車５が炉壁７内へ進入する際は、上下方向に移動可能に構成されている扉７１が上へ移動して開き、台車５が奥壁７３に近接するまで進入した後に下へ移動して閉じられる。図１では扉７１が閉じられた状態を示している。

図１、図２において台車５は、フレーム５１と、フレーム５１の下部に設けられた車輪５３と、フレーム５１の上面に設けられた台車耐火物５５と、フレーム５１の両側面に配置されたキャスタブル耐火物５７と、キャスタブル耐火物５７の最も外側に配置された丸棒５９とを備えている。

炉壁７内に台車５を進入させ、台車５を奥壁７３へ接近させて停止位置にて停止させたとき、台車耐火物５５が炉床となって、その上側の加熱室１０の下面を画定する。このような本発明の加熱炉１によって、台車５の上部を覆った炉壁７の内部となる加熱室１０を加熱して台車耐火物５５の上に載置される被加熱物９を加熱処理することができる。

加熱処理する際の加熱室１０内の温度等の操業条件は特に限定されない。例えば加熱室１０の内部温度を１０００〜１３００℃程度とする操業を行うことができる。
また、加熱炉で用いる燃料は特に限定されず、例えば、硫黄やバナジウム化合物の含有率が少ない都市ガスを用いることができる。

台車５においてフレーム５１はＨ型鋼等からなる。例えばいくつかのＨ型鋼を溶接してつなぎ合わせ、フレーム５１を得ることができる。

図１、図２に示すように、フレーム５１の下面には、車輪５３を支持する支持部５２が設けられ、これによって車輪５３はフレーム５１の下面に固定されている。
車輪５３は床面２の上面に配置されたレール３上を移動可能に構成されている。
車輪５３および支持部５２は金属からなることが好ましく、鋼からなることがより好ましい。

台車耐火物５５はフレーム５１の上面に設けられている。台車耐火物５５の上に被加熱物９を載置することができる。
台車耐火物５５は、従来のキャスタブル及び耐火煉瓦等から構成される。

台車耐火物５５の形状は特に限定されないが、図２に示すように、炉壁７の内面の形状に合わせて、これとの隙間ができるだけ小さくなるように、かつ、台車５の出し入れの際に衝突しない程度の隙間となる形状とする。また、図２に示すように、台車耐火物５５の上部と下部とでは、下部の方が横幅が広い断面形状とすることが好ましい。台車５を移動させたときの安定性に優れ、また、台車５の側面と炉壁７の内面との間のシール性が高まるからである。

台車耐火物５５は、例えばフレーム５１上に耐火煉瓦を積んだ後、これを削ることで任意の形状にすることができる。また、耐火物用の材料が流動性を備える場合、これを任意の形状の型枠に流し込んで成形することができる。

ここで被加熱物９は特に限定されず、例えば調質処理が必要な鋼塊が挙げられる。

また、図１、図２に示すように、キャスタブル耐火物５７はフレーム５１の両側面に配置される。
キャスタブル耐火物５７は従来公知の流し込み施工する耐火物であってよい。例えば、粘土等からなる骨材にアルミナセメントを配合してなる耐火コンクリートを用い、これを任意の形状の型枠に流し込み成形することができる。
図２に示すように、炉壁７の内面の形状に合わせて、これとの隙間ができるだけ小さく、かつ、台車５の出し入れの際に衝突しない程度の隙間となるように構成する。図２に示すように、上方よりも下方の方が横幅が広い断面形状とすることが好ましい。台車５を移動させたときの安定性に優れ、また、台車５の側面と炉壁７の内面との間のシール性が高まるからである。また、キャスタブル耐火物５７の最下方に丸棒５９を配置することが好ましい。

キャスタブル耐火物５７は流し込みによって形成され、キャスタブル耐火物５７はフレーム５１の両側面に固定される。

丸棒５９は、キャスタブル耐火物５７の最も外側に、その長手方向と台車５が往復する方向とが略平行となるように配置されている。この丸棒５９の側面Ｓ１が、炉壁７の一部を構成するセラミックファイバー積層体７５の内面Ｓ２と接することで、これらの隙間が閉塞される。

なお、本発明においては、丸棒５９の側面Ｓ１の全てがセラミックファイバー積層体７５の内面Ｓ２に接することを要しない。丸棒５９の側面Ｓ１の全てがセラミックファイバー積層体７５の内面Ｓ２と接していなくても、本発明の範囲内とする。

丸棒５９は断面直径が５０ｍｍである従来公知の金属製の丸棒であってよい。例えばステンレス製の丸棒を好ましく用いることができる。

なお、丸棒５９の長手方向と台車５が往復する方向とが略平行となるように配置されるが、ここでいう略平行とは、完全な平行でなくてもよく、この丸棒５９の側面が炉壁の一部を構成するセラミックファイバー積層体の内面と接することで、これらの隙間を閉塞することができ、また、台車５の炉壁７内への進入等が遮られない程度の平行であれば良いことを意味している。概ね、丸棒５９の長手方向と台車５が往復する方向とがなす角度が２度以下（好ましくは１度以下）であれば、これらは略平行であるものとする。

本発明の加熱炉１において、炉壁７の一部がセラミックファイバー積層体７５からなる。なお、炉壁７におけるセラミックファイバー積層体７５以外の部分は、従来公知の耐火物から構成することができる。
図２に示すようにセラミックファイバー積層体７５は、台車５におけるキャスタブル耐火物５７の外側に存在し、セラミックファイバー積層体７５の内面Ｓ２と、丸棒５９の側面Ｓ１とが接するように構成されている。セラミックファイバー積層体７５はある程度の弾性および耐熱性を備えるため、丸棒５９が接することで、これらの隙間が閉塞される。

セラミックファイバー積層体７５は、図２に示すように、その断面における丸棒５９と接する面が凹んでいることが好ましい。また、セラミックファイバー積層体７５におけるキャスタブル耐火物５７に対向する面が２面からなり、この２面の境界部に丸棒５９が接し、２面共が丸棒５９に接するように構成されることが好ましい。このような場合、セラミックファイバー積層体７５と丸棒５９とが接する部分の面積が大きくなるため、これらの隙間がより閉塞されるからである。

セラミックファイバー積層体７５は、例えば図２に示す態様のように、断面がＬ字型の金物７７によって炉壁７の下部に固定される。金物７７からセラミックファイバー積層体７５へスタッドピンを打ち込むことで固定することができる。

セラミックファイバー積層体７５は、セラミックファイバーからなる厚さが３０ｍｍ程度の板状物を積層したものであることが好ましい。
例えば、セラミックファイバーは、Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂を主成分とするものやリフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）を用いることが好ましい。具体的には成分がＡｌ₂Ｏ₃：３１質量％、ＳｉＯ₂：５３％、ＺｒＯ₂：１６質量％であるセラミックファイバーを積層してニードル加工し、嵩密度を１００〜２００ｋｇ／ｍ³（好ましくは１６０〜１８０ｋｇ／ｍ³）とし、耐熱温度が１０００〜１７００℃程度（好ましくは１４５０℃程度）とされた積層体を好ましく用いることができる。このようなセラミックファイバーとして、ＩＴＭ社製、ＦＸＬ−Ｚブランケットが例示できる。
なお、ＩＴＭ社製、ＦＸＬ−Ｚブランケット等のセラミックファイバーの嵩密度は１３０ｋｇ／ｍ³程度であるが、１６０〜１８０ｋｇ／ｍ³となるように圧密化して設置することが好ましい。操業中に熱収縮し難くなり、また、熱による劣化を抑制することができるからである。具体的には圧縮率（圧密化後の嵩密度／圧密化前の嵩密度×１００）を２０％以上とすることが好ましい。

セラミックファイバー積層体７５は２７５ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ程度のブロック状の形状であるがことが好ましい。そして、図３に示すように、それらを台車５が往復する方向に、密着するように並べて設置されることが好ましい。
このような構成の場合、仮にセラミックファイバー積層体７５の一部が損傷しても、損傷した部分のみを補修することができる。つまり、損傷したブロックのセラミックファイバー積層体７５を取り外して、新しいものを設置する補修を行うことができるので、補修時間が短縮され、材料費等のコストも低減することができる。

１ 加熱炉
２ 床面
３ レール
５ 台車
５１ フレーム
５２ 支持部
５３ 車輪
５５ 台車耐火物
５７ キャスタブル耐火物
５９ 丸棒
７ 炉壁
７１ 扉
７３ 奥壁
７５ セラミックファイバー積層体
７７ 金物
９ 被加熱物
１０ 加熱室
１００ シール構造
Ｓ１ 丸棒の側面
Ｓ２ セラミックファイバー積層体の内面

Claims (3)

1. レール上を往復する台車を奥壁へ接近させ、前記台車の上部を覆った炉壁の内部を加熱して、前記台車上の被加熱物を加熱する台車式加熱炉における、前記台車の両側面と、前記炉壁の内面との間を閉塞するためのシール構造であって、
   前記台車の両側面に金属製の丸棒が、その長手方向と前記台車が往復する方向とが略平行となるように配置されており、
   前記炉壁の一部がセラミックファイバー積層体からなり、
   前記セラミックファイバー積層体が構成する前記炉壁の一部の内面と、前記丸棒の側面とが接することで、これらの隙間が閉塞されるシール構造。
2. 複数のブロック状の前記セラミック積層体が前記台車が往復する方向に密着するように並べられて設置されている、請求項１に記載のシール構造。
3. 請求項１または２に記載のシール構造を備える台車式加熱炉。

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