JP2728833B2 - 加熱炉用スタッドボルト - Google Patents
加熱炉用スタッドボルトInfo
- Publication number
- JP2728833B2 JP2728833B2 JP25084192A JP25084192A JP2728833B2 JP 2728833 B2 JP2728833 B2 JP 2728833B2 JP 25084192 A JP25084192 A JP 25084192A JP 25084192 A JP25084192 A JP 25084192A JP 2728833 B2 JP2728833 B2 JP 2728833B2
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- Japan
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- tip
- ceramic
- base end
- stud bolt
- component
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加熱炉に於てセラミック
ウール等の耐火材を炉壁上へ保持するスタッドボルトに
関するものである。
ウール等の耐火材を炉壁上へ保持するスタッドボルトに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の圧延に先立って、鋼材を予め約１
３００℃の加熱炉雰囲気中に保持することが行われてい
る。この加熱炉は断熱と炉壁保護を兼ねてセラミックウ
ール等の断熱材によって内張りし、耐熱性スタッドボル
トによって断熱材を炉壁上へ保持している。炉内の雰囲
気は極めて高温であるから、スタッドボルトを構成する
材料は耐熱、耐腐食性が要求されている。
３００℃の加熱炉雰囲気中に保持することが行われてい
る。この加熱炉は断熱と炉壁保護を兼ねてセラミックウ
ール等の断熱材によって内張りし、耐熱性スタッドボル
トによって断熱材を炉壁上へ保持している。炉内の雰囲
気は極めて高温であるから、スタッドボルトを構成する
材料は耐熱、耐腐食性が要求されている。
【０００３】従来、図３に示す如く、スタッドボルト
(３)を基端部(４)と先端部(６)とに分け、基端部(４)は
ＨＫ材等の耐熱合金によって形成し、先端部(６)はＳｉ
マトリックスにＳｉＣを分散したセラミック材によって
形成し、基端部(４)の先端面に形成したねじ穴へ先端部
(６)のねじ軸(61)をねじ込んで基端部(４)と先端部(６)
を接合している。基端部(４)の一端を炉壁(１)へ溶接
(９)して固定し、先端部(６)の炉室側にはねじ軸(７)を
形成して、セラミック製のナット(８)をねじ込み、耐火
材(２)を押さえて炉壁(１)上へ保持するものである。
(３)を基端部(４)と先端部(６)とに分け、基端部(４)は
ＨＫ材等の耐熱合金によって形成し、先端部(６)はＳｉ
マトリックスにＳｉＣを分散したセラミック材によって
形成し、基端部(４)の先端面に形成したねじ穴へ先端部
(６)のねじ軸(61)をねじ込んで基端部(４)と先端部(６)
を接合している。基端部(４)の一端を炉壁(１)へ溶接
(９)して固定し、先端部(６)の炉室側にはねじ軸(７)を
形成して、セラミック製のナット(８)をねじ込み、耐火
材(２)を押さえて炉壁(１)上へ保持するものである。
【０００４】スタッドボルト(３)の他の例として、図４
に示すものが使われている。これは耐熱合金製の基端部
(４)に対し、セラミック製先端部(６)をろう材を用いて
接合(62)したものである。
に示すものが使われている。これは耐熱合金製の基端部
(４)に対し、セラミック製先端部(６)をろう材を用いて
接合(62)したものである。
【０００５】
【解決すべき課題】スタッドボルト基端部(４)は炉壁
(１)に溶接して固定されており、炉運転中の炉壁の温度
は比較的低い（約１００℃）が、先端部(６)は炉内の高
温燃焼ガスにさらされて１３００℃を超える高温度とな
る。そのため、基端部(４)と先端部(６)の温度差は著し
く大きくなる。しかも、基端部(４)を構成する金属材の
線熱膨脹係数は１７×１０-6 １／℃であり、先端部
(６)を構成するセラミック材の線熱膨脹係数は４.５×
１０-6 １／℃であって、線熱膨脹係数に著しい相違が
ある。そのため操業運転中の温度変化に伴う熱変形の違
いに起因して、接合部のねじ軸(61)がねじ穴に対し伸縮
を繰り返すため、螺合が緩み、結合が外れて先端部(６)
が基端部(４)から抜け出る問題があった。
(１)に溶接して固定されており、炉運転中の炉壁の温度
は比較的低い（約１００℃）が、先端部(６)は炉内の高
温燃焼ガスにさらされて１３００℃を超える高温度とな
る。そのため、基端部(４)と先端部(６)の温度差は著し
く大きくなる。しかも、基端部(４)を構成する金属材の
線熱膨脹係数は１７×１０-6 １／℃であり、先端部
(６)を構成するセラミック材の線熱膨脹係数は４.５×
１０-6 １／℃であって、線熱膨脹係数に著しい相違が
ある。そのため操業運転中の温度変化に伴う熱変形の違
いに起因して、接合部のねじ軸(61)がねじ穴に対し伸縮
を繰り返すため、螺合が緩み、結合が外れて先端部(６)
が基端部(４)から抜け出る問題があった。
【０００６】図４の例は、炉の操業運転に伴う温度変化
により、接合部(62)が破損し易い問題があった。
により、接合部(62)が破損し易い問題があった。
【０００７】本発明は、スタッドボルトの基端部(４)及
び先端部(６)は夫々従来の通り金属材及びセラミック材
によって形成しても、炉の操業運転の際に分離或いは損
傷を起こすことのないように一体結合したスタッドボル
トを提供するものである。
び先端部(６)は夫々従来の通り金属材及びセラミック材
によって形成しても、炉の操業運転の際に分離或いは損
傷を起こすことのないように一体結合したスタッドボル
トを提供するものである。
【０００８】
（構成）本発明のスタッドボルトは、基端部(４)を耐熱
金属材によって形成し、先端部(６)をセラミック材によ
って形成し、基端部(４)と先端部(６)との間に、セラミ
ック成分と金属成分との混合比を軸方向に制御した傾斜
部(５)を介在させており、該傾斜部（５)は、基端部
(４)側は金属成分１００％、セラミック０％であって基
端部(４)と一体に結合し、軸方向に向ってセラミック成
分の混合比を増し、先端部(６)側は、金属成分０％、セ
ラミック１００％であって先端部と一体に結合したもの
である。
金属材によって形成し、先端部(６)をセラミック材によ
って形成し、基端部(４)と先端部(６)との間に、セラミ
ック成分と金属成分との混合比を軸方向に制御した傾斜
部(５)を介在させており、該傾斜部（５)は、基端部
(４)側は金属成分１００％、セラミック０％であって基
端部(４)と一体に結合し、軸方向に向ってセラミック成
分の混合比を増し、先端部(６)側は、金属成分０％、セ
ラミック１００％であって先端部と一体に結合したもの
である。
【０００９】（作用）スタッドボルト(３)が高温燃焼ガ
スにさらされたとき、熱膨脹による変形は基端部(４)で
は大きく、先端部(６)では小さいが、傾斜部(５)が中間
に介在して明瞭な境界を形成しないから、熱変形の違い
は徐々に吸収される。傾斜部(５)は基端部(４)と先端部
(６)の熱変形の違いに対する緩衝機能を発揮し、基端部
(４)と先端部(６)を強く確実に接合し、信頼性を高める
ことができる。
スにさらされたとき、熱膨脹による変形は基端部(４)で
は大きく、先端部(６)では小さいが、傾斜部(５)が中間
に介在して明瞭な境界を形成しないから、熱変形の違い
は徐々に吸収される。傾斜部(５)は基端部(４)と先端部
(６)の熱変形の違いに対する緩衝機能を発揮し、基端部
(４)と先端部(６)を強く確実に接合し、信頼性を高める
ことができる。
【００１０】
【実施例】図面及び以下の説明は本発明を容易に理解す
るためのものであるから、発明の技術的範囲を狭く解す
るように用いるべきではない。
るためのものであるから、発明の技術的範囲を狭く解す
るように用いるべきではない。
【００１１】スタッドボルト(３)は、長さ約２５０ｍ
ｍ、直径１６ｍｍの丸軸の棒状体であって、基端部(４)
は長さ約１００ｍｍ、ＳＵＳ３１０等の耐熱金属によっ
て形成されている。先端部(６)は長さ約１００ｍｍの棒
状体であって、先端に約１０ｍｍのねじ軸(７)を形成し
ており、９９.９乃至９９.９９％のアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）等のセラミックによって形成されている。基端部
(４)と先端部(６)の間に長さ約４０ｍｍの棒状体の傾斜
部(５)が配設される。
ｍ、直径１６ｍｍの丸軸の棒状体であって、基端部(４)
は長さ約１００ｍｍ、ＳＵＳ３１０等の耐熱金属によっ
て形成されている。先端部(６)は長さ約１００ｍｍの棒
状体であって、先端に約１０ｍｍのねじ軸(７)を形成し
ており、９９.９乃至９９.９９％のアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）等のセラミックによって形成されている。基端部
(４)と先端部(６)の間に長さ約４０ｍｍの棒状体の傾斜
部(５)が配設される。
【００１２】該傾斜部(５)はＳＵＳ３１０等の金属成分
及び９９.９乃至９９.９９％アルミナ等のセラミック成
分を、軸方向に制御された混合比で形成されている。傾
斜部(５)の成分比率は理想的には連続的に変化させるこ
とが望ましいが、実際上８乃至１０段階に区画し、図２
に示す如く基端部側(51a)は金属成分１００％、セラミ
ック成分０％であって、基端部(４)の先端と一体に結合
している。傾斜部(５)は先端部に向けてセラミック成分
の混合比を増やし、先端部側(51b)では金属成分０％、
セラミック成分１００％であって、先端部(６)と一体に
結合している。
及び９９.９乃至９９.９９％アルミナ等のセラミック成
分を、軸方向に制御された混合比で形成されている。傾
斜部(５)の成分比率は理想的には連続的に変化させるこ
とが望ましいが、実際上８乃至１０段階に区画し、図２
に示す如く基端部側(51a)は金属成分１００％、セラミ
ック成分０％であって、基端部(４)の先端と一体に結合
している。傾斜部(５)は先端部に向けてセラミック成分
の混合比を増やし、先端部側(51b)では金属成分０％、
セラミック成分１００％であって、先端部(６)と一体に
結合している。
【００１３】基端部(４)の先端は、炉壁(１)へ溶接(９)
して固定されている。先端部端部はねじ軸(７)に形成さ
れ、セラミック材で作られたナット(８)をねじ込み、セ
ラミックウール等の断熱材(２)を炉壁(１)上へ押圧し保
持するものである。ねじ軸(７)及びナット(８)は両方と
も同じセラミック材であって、線熱膨脹係数は同一であ
るから、温度変化によるねじの緩みはない。
して固定されている。先端部端部はねじ軸(７)に形成さ
れ、セラミック材で作られたナット(８)をねじ込み、セ
ラミックウール等の断熱材(２)を炉壁(１)上へ押圧し保
持するものである。ねじ軸(７)及びナット(８)は両方と
も同じセラミック材であって、線熱膨脹係数は同一であ
るから、温度変化によるねじの緩みはない。
【００１４】先端部(６)のセラミック材と基端部(４)の
金属成分は、傾斜部(５)の領域に於て成分比率を徐々に
変え、明確な境界層は形成しないから、炉の運転操業に
よって高温にさらされても基端部(４)の大きな熱変形は
緩和されて先端部(６)に熱応力は殆ど生じない。従って
傾斜部(５)の両端(51a)(51b)に於て、基端部(４)及び先
端部(６)が一体に接合する箇所に無理な力は加わらない
から、確実且つ信頼度の高い接合ができるのである。
金属成分は、傾斜部(５)の領域に於て成分比率を徐々に
変え、明確な境界層は形成しないから、炉の運転操業に
よって高温にさらされても基端部(４)の大きな熱変形は
緩和されて先端部(６)に熱応力は殆ど生じない。従って
傾斜部(５)の両端(51a)(51b)に於て、基端部(４)及び先
端部(６)が一体に接合する箇所に無理な力は加わらない
から、確実且つ信頼度の高い接合ができるのである。
【００１５】傾斜部(５)を構成する層の成分比は、図２
に示す如く基端部側(51a)では金属成分を急激に減ら
し、先端部側(51b)ではセラミック成分を徐々に減ら
す。成分の混合比をこの様に制御することによって、基
端部側(51a)に於ける熱変形を小さくすることが出来、
スタッドボルトの寿命延長の点からも望ましい。
に示す如く基端部側(51a)では金属成分を急激に減ら
し、先端部側(51b)ではセラミック成分を徐々に減ら
す。成分の混合比をこの様に制御することによって、基
端部側(51a)に於ける熱変形を小さくすることが出来、
スタッドボルトの寿命延長の点からも望ましい。
【００１６】本発明のスタッドボルトは各種方法によっ
て製作できる。例えば型空間に先端部(６)形成用のセラ
ミック材粉末、その上へセラミック材と金属材の混合比
を制御した傾斜層を充填し、燃焼成形或いは誘導加熱コ
イルを上方から下方へ向け徐々に移動させることによっ
て溶融させ、先端部(６)及び傾斜部(５)を一体に製作で
きる。また、予め鋳造された基端部(４)に対し、傾斜部
(５)の先端(51a)をろう接して、一体結合できる。
て製作できる。例えば型空間に先端部(６)形成用のセラ
ミック材粉末、その上へセラミック材と金属材の混合比
を制御した傾斜層を充填し、燃焼成形或いは誘導加熱コ
イルを上方から下方へ向け徐々に移動させることによっ
て溶融させ、先端部(６)及び傾斜部(５)を一体に製作で
きる。また、予め鋳造された基端部(４)に対し、傾斜部
(５)の先端(51a)をろう接して、一体結合できる。
【００１７】
【効果】スタッドボルトは、基端部(４)と先端部(６)の
間に金属成分とセラミック成分の混合比を軸方向に沿っ
て制御した傾斜部(５)を配備し、しかも該傾斜部(５)の
両端(51a)(51b)に於て夫々基端部(４)と先端部(６)に夫
々一体に結合しているから、傾斜部(５)は基端部と先端
部との間に明瞭な境界を作らず、しかも熱膨脹の違いを
吸収して変形を緩和し、基端部(４)と先端部(６)とを、
確実に且つ信頼度のある接合ができるのである。
間に金属成分とセラミック成分の混合比を軸方向に沿っ
て制御した傾斜部(５)を配備し、しかも該傾斜部(５)の
両端(51a)(51b)に於て夫々基端部(４)と先端部(６)に夫
々一体に結合しているから、傾斜部(５)は基端部と先端
部との間に明瞭な境界を作らず、しかも熱膨脹の違いを
吸収して変形を緩和し、基端部(４)と先端部(６)とを、
確実に且つ信頼度のある接合ができるのである。
【００１８】本発明は特許請求の範囲の記載に基づい
て、当業者であれば発明の技術的範囲から離れることな
く実施変更ができることは当然である。
て、当業者であれば発明の技術的範囲から離れることな
く実施変更ができることは当然である。
【図１】本発明の使用状況を示す正面図である。
【図２】傾斜部の混合比を示す成分図面である。
【図３】従来例の断面図である。
【図４】他の従来例の正面図である。
(１) 炉壁 (２) 耐火材 (４) 基端部 (５) 傾斜部 (６) 先端部 (７) ねじ軸 (８) セラミック製ナット (９) 溶接
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 徹 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 篠崎 斌 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株式会社クボタ枚方製造所内 (56)参考文献 特開 昭61−228111（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−45758（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−8298（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−8299（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 基端を炉壁(１)に溶接固定(９)し、炉壁
上の耐火材(２)を貫通して、先端にセラミック製ナット
(８)を螺合し、断熱材を炉壁上へ保持するスタッドボル
ト(３)に於て、該スタッドボルトは、基端部(４)を耐熱
金属材によって形成し、先端部(６)をセラミック材によ
って形成し、基端部(４)と先端部(６)との間に、セラミ
ック成分と金属成分との混合比を軸方向に制御した傾斜
部(５)を介在させており、該傾斜部（５)は、基端部
(４)側は金属成分１００％、セラミック０％であって基
端部(４)と一体に結合し、軸方向に向ってセラミック成
分の混合比を増し、先端部(６)側は、金属成分０％、セ
ラミック１００％であって先端部(６)と一体に結合して
いる加熱炉用スタッドボルト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25084192A JP2728833B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 加熱炉用スタッドボルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25084192A JP2728833B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 加熱炉用スタッドボルト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06101976A JPH06101976A (ja) | 1994-04-12 |
| JP2728833B2 true JP2728833B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=17213813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25084192A Expired - Lifetime JP2728833B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 加熱炉用スタッドボルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728833B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150143270A (ko) | 2013-06-03 | 2015-12-23 | 쥬가이로 고교 가부시키가이샤 | 스터드 볼트 접속 부재 및 공업로의 내면 개수 방법 |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP25084192A patent/JP2728833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150143270A (ko) | 2013-06-03 | 2015-12-23 | 쥬가이로 고교 가부시키가이샤 | 스터드 볼트 접속 부재 및 공업로의 내면 개수 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06101976A (ja) | 1994-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971202 |