JP3196427B2 - 炉の扉シール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば焼鈍炉等の各種
の炉に適用する扉シール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、焼鈍炉の炉本体には、ワークを
搬入または搬出するための開口部が設けられ、この開口
部を開閉するための扉が炉本体の外側に設けられてい
る。炉本体内部には、加熱装置、冷却装置等が設けら
れ、焼鈍処理を行うときには、炉本体内部の空気は水素
ガス、窒素ガスあるいはこれらの混合ガス等の雰囲気ガ
スに置換される。そして、炉本体の開口部の周囲に扉シ
ール装置を設けて、扉を閉じたときに、扉と炉本体との
間に気密構造が形成されて炉本体内部が密閉されるよう
になっている。従来、焼鈍炉に使用されている扉シール
装置は図５および図６に示すようなものであり、図５に
示すように、炉本体の開口部を形成する壁部ａの周囲に
水冷枠ｂが設けられ、この水冷枠ｂの周囲にホルダｃが
設けられ、このホルダｃに内圧膨張式弾性体のシールラ
バーｄが取り付けられている。ホルダｃには孔ｅが形成
され、この孔ｅにはシールラバーｄ内に窒素ガス等を供
給するガス供給管ｆが取り付けられ、孔ｅを通してシー
ルラバーｄ内に窒素ガス等を供給すると、図示を略した
他の孔からシールラバーｄ内のガス（空気）が排出され
るようになっている。また、壁部ａの扉が当接する面に
はシール断熱材ｇが貼着されている。一方、扉は、図６
に示すように、扉本体ｈの周囲に水冷枠ｉが設けられ、
この水冷枠ｉの周囲には取付部材ｊを介してシールプレ
ートｋが設けられ、このシールプレートｋに上記のシー
ルラバーｄが圧着されるようになっている。また、水冷
枠ｉの壁部ａと当接する面にはシール断熱材ｍが貼着さ
れている。

【０００３】上記構成の扉シール機能により炉本体の内
部を密閉する場合は、炉本体の開口部を扉で閉じた後、
シールラバーｄ内にガス供給管ｆから窒素ガスを供給し
てシールラバーｄを膨張させる。これにより、図６に示
すようにシールラバーｄがシールプレートｋに対して圧
着されて扉と炉本体との間に気密構造が形成されるとと
もに、壁部ａのシール断熱材ｇと扉のシール断熱材ｍと
が密着することによりシールラバーｄが炉本体内部の雰
囲気ガスにさらされることが防止されるようになってい
る。また、炉本体の水冷枠ｂの内部、および扉の水冷枠
ｉの内部に冷却水が供給されることにより、焼鈍処理時
における炉本体からの熱伝導によりホルダーｃ、シール
プレートｋ、シールラバーｄおよびその周辺の温度上昇
を抑えて熱変形等の発生が防止されるようになってい
る。なお、これら水冷枠ｂ、ｉは炉本体および扉の補強
フレームを兼ねるものとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の扉シール装置で
は、単独のシールラバーｄのみによりシールする構成の
ものであるので、必ずしも十分なシール機能が得られる
ものではなく、炉本体内部から雰囲気ガスが漏洩した
り、外部から炉本体内部に空気が混入してワークに酸化
被膜が生じてしまうという虞れがある。また、万一シー
ルラバーｄが破損した場合には、炉本体内部の雰囲気ガ
スが吹き出したり、内部に空気が侵入することにより危
険な事態を招く可能性もないとはいえず、特に雰囲気ガ
スとして高水素ガスを使用して焼鈍処理を行うような場
合には非常に危険であり、安全性確保の観点から改善が
要求されていた。本発明は、上記事情に鑑みてなされた
もので優れたシール性能を有し、より信頼性、安全性の
高い炉の扉シール装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明の炉の扉シール装置は、炉本体に設けられた
開口部を開閉する扉に適用されるシール装置であって、
前記開口部の周縁部もしくは前記扉の周縁部に、ガスが
加圧供給されることで膨張する内圧膨張式の弾性体から
なる第１のシールラバーを全周にわたって取り付けると
ともに、同じくガスが加圧供給されることで膨張する内
圧膨張式の弾性体からなる第２のシールラバーを前記第
１のシールラバーの外周側に所定間隔をおいて全周にわ
たって取り付けて、前記扉を閉じた状態でそれら第１、
第２のシールラバーを膨張させることによりそれらの間
に密閉された空間部が形成されるようになし、かつ、そ
の空間部に窒素ガス等の非酸化性ガスを供給するととも
に空間部内のガス圧を所定圧力に保持するためのガス供
給制御装置を具備している。

【０００６】

【作用】本発明の炉の扉シール装置では、二重に設けた
第１、第２のシールラバーを膨張させることにより、こ
れら二つのシールラバーにより扉と炉本体との間に信頼
性の高い気密構造が形成され、優れたシール性能が得ら
れる。また、二つのシールラバーと、扉と、炉本体との
間に形成される空間部にガス供給制御装置により非酸化
性ガスを供給するとともにこの空間部内のガス圧を炉内
圧力より高く保持することによって、第１のシールラバ
ーが破損したような場合でも、空間部内の非酸化性ガス
が炉本体内部に流出して炉内の高温雰囲気ガスから第２
のシールラバーを保護し、従って、炉内雰囲気ガスが炉
外に漏出したり、空気が炉内に流入することが防止さ
れ、安全性が確保される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図４は、本発明の炉の扉シール装置を焼鈍
炉に適用した場合の一実施例である。図４は焼鈍炉を示
すもので、符号１は炉本体であり、この炉本体１にはワ
ークを炉本体内部に搬入または搬出する開口部２が設け
られ、この開口部２を開閉する扉３が炉本体１の外側に
設けられている。炉本体１の内部には、ワーク４を載置
する架台５と、ワーク４を加熱する輻射管６と、ワーク
４を冷却するクーラー７と、焼鈍処理時における雰囲気
ガスを炉本体１内部において循環させるファン８とが設
けられている。

【０００８】炉本体１の開口部２が形成されている壁部
９の周囲には、図１に示すように水冷枠１０が設けら
れ、この水冷枠１０の周囲にホルダ１１が設けられ、こ
のホルダ１１には、水冷枠１０側に内圧膨張式の弾性体
からなる第１のシールラバー１２が取り付けられ、さら
に、その第１のシールラバー１２の外周側に、該シール
ラバー１２から一定間隔をあけて同じく内圧膨張式の弾
性体からなる第２のシールラバー１３が取り付けられて
いる。ホルダ１１には各シールラバー１２、１３が取り
付けられている部分にそれぞれ図２に示すように、孔１
１ａ、１１ｂが形成され、これら孔１１ａ、１１ｂには
シールラバー用窒素ガス供給源（図示略）からシールラ
バー１２、１３内に窒素ガスを供給するガス供給管１
４、１５が取り付けられている。また、ホルダ１１に
は、シールラバー１２、１３内の空気および窒素ガスを
放出するための他の孔（図示略）も形成されており、そ
れらの孔には図１に示すようにガス排出管１６、１７が
取り付けられている。また、ホルダ１１にはシールラバ
ー１２、１３間に、図２に示すように、複数の孔１８
が、例えば１００〜１０００ｍｍピッチで形成されてい
る。これらの孔１８には、後述する窒素ガス供給制御装
置Ａの噴流管１９が取り付けられるとともに、前記の複
数の孔１８のいずれかには、図１に示すように、後述す
る空間部内の空気および窒素ガスを放出する圧力放出管
２０が取り付けられている。また、炉本体１の壁部９の
扉３に当接する面９ａには、図１に示すように、シール
断熱材２１が貼着されている。扉３は、図１に示すよう
に扉本体２２の周囲に水冷枠２３が設けられ、この水冷
枠２３の周囲には取付部材２４を介してシールプレート
２５が設けられ、このシールプレート２５に、扉３を閉
じたときに上記シールラバー１２、１３が圧着されるよ
うになっている。また、水冷枠２３の壁部９と当接する
面２３ａにはシール断熱材２６が貼着されている。

【０００９】扉３で開口部２を閉じてシールラバー１
２、１３内に窒素ガスを封入して膨張させた場合には、
図３に示すように、シールラバー１２、１３がシールプ
レート２５およびホルダ１１に圧着されて、扉３と炉本
体１との間に気密構造が形成され、これらシールラバー
１２、１３、シールプレート２５、ホルダ１１によって
密閉状態の空間部２７が形成され、この空間部２７内に
窒素ガスを供給するための窒素ガス供給制御装置Ａが備
えられている。この窒素ガス供給制御装置Ａは、図１に
示すように、窒素ガス源２８と、窒素ガス源２８に接続
された配管２９と、この配管２９に接続された主ヘッダ
３０と、主ヘッダ３０から分岐された複数の分岐管３１
と、これら分岐管３１にそれぞれ接続された扉前ヘッダ
３２と、各扉前ヘッダ３２から分岐されてホルダ１１の
複数の孔１８に接続される複数の噴流管１９と、ホルダ
１１のいずれかの孔１８に接続された圧力放出管２０と
から概略構成される。そして、配管２９には開閉弁３３
と、窒素ガスの供給圧力を一定に保つ圧力調整弁３４と
が設けられ、圧力放出管２０には空間部２７内の圧力を
一定に保つ圧力調節弁３５が設けられている。

【００１０】次に、上記構成の扉シール装置により炉本
体１の内部を密閉して、ワーク４に焼鈍処理を行う手順
について説明する。炉本体１内部にワーク４を搬入した
後、図３に示すように、扉３で開口部２を閉じて、シー
ルラバー１２、１３内にガス供給管１４、１５より窒素
ガスを供給するとともにガス排出管１６、１７より空気
を排出する。このようしてシールラバー１２、１３を膨
張させてそれらシールラバー１２、１３をシールプレー
ト２５に圧着させ、扉３と炉本体１との間に気密構造を
形成するとともに、シールラバー１２、１３と、シール
プレート２５と、ホルダ１１とによって形成される空間
部２７も密閉状態とする。この場合、壁部９のシール断
熱材２１と扉３のシール断熱材２６とが当接して、炉本
体１内部の雰囲気ガスがシールラバー１２に直接接触し
ないようになっている。

【００１１】次に、窒素ガス供給制御装置Ａの開閉弁３
３を開いて、図１に示すように、噴流管１９から前記空
間部２７内に窒素ガスを供給し、空間部２７内を窒素ガ
スで置換する。この場合、空間部２７内の空気は圧力放
出管２０から排出される。また、空間部２７内の圧力は
圧力調節弁３４，３５の設定圧力により決定されるが、
その設定圧力は炉本体１内部の雰囲気ガスの圧力よりも
高い圧力になるように設定する。また、炉本体１の水冷
枠１０の内部、および扉３の水冷枠２３の内部には、冷
却水を供給し、循環させる。

【００１２】この状態において、炉本体１内部の空気を
水素ガス、窒素ガスあるいはその混合ガス等の雰囲気ガ
スに置換し、輻射管６により雰囲気ガスを加熱するとと
もにワーク４を加熱し、ファン８により雰囲気ガスを循
環させながら加熱処理および、均熱処理を行う。加熱処
理および均熱処理時において、炉本体１内部の雰囲気ガ
スの温度が上昇して、熱伝導によりシールラバー１２、
１３間の空間部２７内の窒素ガスの温度も若干上昇して
圧力が上昇するが、このときは圧力調節弁３５が作動し
て圧力放出管２０から窒素ガスが放出され、空間部２７
内の圧力が所定圧力に保持される。冷却期においてはク
ーラー７によりワークを冷却する冷却処理を行う。この
場合、炉本体１内部の雰囲気ガスの温度が下がり、空間
部２７内の窒素ガスの温度が下がって圧力が下がれば、
窒素ガスが噴流管１９から供給されて空間部２７内の圧
力が所定圧力に保持される。このように、空間部２７内
の圧力は圧力調整弁３４，３５により常に一定に制御さ
れている。冷却サイクルが終了後、炉本体１内部の雰囲
気ガスを窒素ガスに置換し、窒素ガス供給制御装置Ａの
開閉弁３３を閉じるとともに、シールラバー１２、１３
内に封入された窒素ガスをガス排出管１６、１７から放
出してシールラバー１２、１３を収縮させる。この後、
扉３を開けて開口部２からワーク４を取り出して焼鈍操
業作業が終了する。

【００１３】上記扉シール装置を使用した焼鈍炉では、
シールラバー１２、１３が二重に設けられて炉本体１と
扉３との間に高い気密構造が形成されること、および、
空間部２７内を常に炉本体１内部の圧力より高い圧力に
設定しておくことにより、優れたシール性能が得られる
ものであり、炉本体１内部の雰囲気ガスが外部に漏洩す
る虞れがないとともに、外部の空気が炉本体１内部に侵
入する虞れがない。また、仮に、焼鈍処理を行っている
ときに、シール断熱材２１、２６が脱落したり、または
隙間が生じて炉本体１内部の高温雰囲気ガスがシールラ
バー１２の周辺に漏出してシールラバー１２が焼損した
り、シールラバー１２が劣化して破損したとしても、シ
ールラバー１２、１３間の空間部２７内に供給されてい
る窒素ガスの圧力を炉本体１内部の高温雰囲気ガスの圧
力より高く設定しておくことにより、空間部２７から窒
素ガスが炉内に流入して炉本体１内部の高温雰囲気ガス
の漏出を防止できるとともに、高温雰囲気ガスと外側シ
ールラバー１３との間に窒素ガス層が形成されるためシ
ールラバー１３が高温雰囲気ガスにさらされて焼損する
ことが防止でき、従って、上記のシール装置では優れた
信頼性と安全性を確保できるものとなっている。

【００１４】なお、上記したように空間部２７内の圧力
Ｐ２は、炉本体１内部の雰囲気ガスの圧力Ｐ１よりやや
高く設定するのであるが、例えば、炉本体１内部の雰囲
気ガスの圧力Ｐ１が１５０ｍｍＡｑの場合、空間部２７
内の圧力Ｐ２は１０ｍｍＡｑ程度高い１６０ｍｍＡｑ程
度に設定すれば良い。そして、このときの窒素ガスの噴
出流量による配管圧力損失ΔＰが例えば４０ｍｍＡｑで
あれば、窒素ガス供給制御装置Ａの圧力調整弁３４の二
次圧力Ｐ３は圧力損失を見込んで２００ｍｍＡｑ程度に
設定すれば良い。この場合、焼鈍処理時には空間部２７
内の圧力Ｐ２は２００ｍｍＡｑに保持されることにな
る。以上で本発明の一実施例を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されることなく、各部の形状や寸法およ
び圧力設定等は適宜変更可能である。また、上記実施例
では、第１、第２のシールラバーを炉本体側に取り付け
たのであるが、それらを扉の内面側の外周縁部に取り付
け、炉本体側にシールプレートを取り付けるようにして
も同様の効果が得られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の炉の扉シール構造は、それぞれ
ガスが加圧供給されることで膨張する内圧膨張式の第
１、第２のシールラバーを二重に設け、かつ、双方のシ
ールラバーの間に形成される空間部に非酸化性ガスを供
給するとともに、この空間部内の圧力を所定圧力に保持
するガス供給制御装置を具備した構成であるので、優れ
たシール性能が得られるという効果を奏し、炉本体内部
の雰囲気ガスの漏出を有効に防止し得て効率的にワーク
の処理が行なえるとともに、外部の空気が混入すること
もないので品質の高い製品が得られる。また、内側の第
１のシールラバーが破損した場合でも、この空間部内に
供給された非酸化性ガスが炉内に流入することによって
炉内雰囲気ガスが炉外に流出することがなく、しかも、
外側の第２のシールラバーが非酸化性ガスにより保護さ
れるので信頼性、安全性を十分に確保できるという効果
を奏する。さらには、本発明は既設の炉にも容易にかつ
安価に改造して適用することができ、既設炉を高付加価
値のある炉に改造することを可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である炉の扉シール装置の系
統図である。

【図２】同装置の扉を開けた状態を示す要部断面図であ
る。

【図３】同装置の扉を閉じた状態を示す要部断面図であ
る。

【図４】同装置を適用した焼鈍炉の正断面図である。

【図５】従来の扉シール装置の扉を開けた状態を示す要
部断面図である。

【図６】同装置の扉を閉じた状態を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 炉本体 ２ 開口部 ３ 扉 １２ 第１のシールラバー １３ 第２のシールラバー ２７ 空間部 Ａ 窒素ガス供給制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井浦 透 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 伊藤 重晴 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 森 謙一 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 井宮 敬悟 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 長山 展 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (56)参考文献 特開 平６−117772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27D 7/06 C21D 1/00 112 F27D 1/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉本体に設けられた開口部を開閉する扉
   に適用されるシール装置であって、前記開口部の周縁部
   もしくは前記扉の周縁部に、ガスが加圧供給されること
   で膨張する内圧膨張式の弾性体からなる第１のシールラ
   バーを全周にわたって取り付けるとともに、同じくガス
   が加圧供給されることで膨張する内圧膨張式の弾性体か
   らなる第２のシールラバーを前記第１のシールラバーの
   外周側に所定間隔をおいて全周にわたって取り付けて、
   前記扉を閉じた状態でそれら第１、第２のシールラバー
   を膨張させることによりそれらの間に密閉された空間部
   が形成されるようになし、かつ、その空間部に窒素ガス
   等の非酸化性ガスを供給するとともに空間部内のガス圧
   を所定圧力に保持するためのガス供給制御装置を具備し
   てなることを特徴とする炉の扉シール装置。