JP3398534B2 - 工業炉の仕切壁構造及び耐熱ブロック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業炉に設置され
る仕切壁構造及びそれに使用する耐熱ブロックに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工業炉には連続式工業炉とバッ
チ式工業炉があり、中でも鋼材を大量に連続的に熱処理
する連続式熱処理炉等においては、炉内容積が大きくな
るとともに炉長も長くなり、鋼材を予熱、加熱、均熱、
冷却と段階的に熱処理するために、熱風の炉内滞留時間
を長くとって熱効率を高めるためなど、さまざまな目的
で炉内に仕切壁を設置することがある。この仕切壁を構
成する技術としては湿式仕切壁と乾式仕切壁がある。

【０００３】湿式仕切壁は、鉄製Ｕ字パイプを炉殻天井
部に固定して仕切り壁の支持金具とし、その周りに不定
型耐火物を打設して仕切壁を構成し、Ｕ字パイプに冷却
水や冷却空気を送って支持金具の熱による損傷を防止し
ている（実公昭５０−５８８９号公報参照）。

【０００４】この湿式仕切壁は、炉の稼働停止時の熱履
歴による耐火物の損傷、冷却媒体による熱損失、熱容量
が大きいが故の熱応答性の悪さなど種々の欠点がある。

【０００５】また、乾式仕切壁は、炉殻天井部からセラ
ミックチューブをつりさげ、これらセラミックファイバ
ーブランケットを串刺し状に貫通させ、下部にセラミッ
ク板を取り付けて止める。これを炉幅方向に必要個数並
べて仕切壁を構成する。

【０００６】この乾式仕切壁は、熱間に暴露されるセラ
ミック板のスポーリング、セラミックチューブの破損、
セラミックファイバーブランケットの荷重軟化による座
屈など素材面の問題と、セラミックチューブへのセラミ
ックファイバーブランケットの取り付けや天井へ開口部
を設けて外部より支持する構造となるため工事面でも問
題がある。

【０００７】また、乾式仕切壁の別法として、炉幅方向
に金属製ロットを貫通させ、これに圧縮したセラミック
ファイバーブランケットを取り付ける方法がある（実公
昭６０−３２１０３号公報参照）。しかしながら、取付
工事において圧縮したセラミックファイバーブランケッ
トをセットした後、金属製ロットを炉壁、セラミックフ
ァイバーブランケット、炉壁と順次貫通させなければな
らないので、工事が困難であることに加えて金属製ロッ
トの長さに制限があり、炉幅の大きい炉には適用ができ
ないなど実用性に乏しい。

【０００８】さらに、セラミックファイバーブランケッ
トを連続的に折りたたんで積層し、その折り目の数箇所
に炉体への支持金具を取り付けてなる耐熱ブロックが知
られている。この耐熱ブロックは、炉体に設置された受
け部材と該支持金具が係合可能になっているので炉体へ
の取付工事が容易であること、また、支持金具が断熱性
の優れたセラミックファイバーブランケットの最も奥
（被加熱側）に位置するので耐久性が高い（実公昭６１
−４６３９６号公報等参照）。しかしながら、この耐熱
ブロックを乾式仕切壁に使用するには、ブロック高さが
仕切り壁の高さとなるため、底辺に対し高さがある長直
方体形状のブロックとなり、引張強度が弱くて使用に耐
えないという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、工事が容易でかつ長期使用に耐える工業炉の仕
切壁構造を提供することにある。また、本発明の他の目
的は、製造が容易でかつ耐久性の優れた仕切壁用耐熱ブ
ロックを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、セ
ラミックファイバーブランケットと耐熱性クロスの積層
物を、長繊維アルミナファイバー製紐状体で縫い合わせ
てなる成形体の長さ方向の一端に、炉体に取り付けるた
めの支持金具を備えてなる耐熱ブロックを、炉殻天井部
に設けた該支持金具と係合可能な受け部材に取り付けた
ことを特徴とする工業炉の仕切壁構造である。

【００１１】また、本発明は、セラミックファイバーブ
ランケットと耐熱性クロスの積層物を、長繊維アルミナ
ファイバー製紐状体で縫い合わせてなる成形体の長さ方
向の一端に、炉体に取り付けるための支持金具を備えて
なることを特徴とする耐熱ブロックである。

【発明の実施形態】

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明の耐熱ブロックで仕切壁を構成した工業炉について
説明する。図１において、炉殻１の天井部２に受け部材
として耐熱鋼製スタッドボルト（図示せず）を溶接し、
耐熱ブロック３Ａが、該ボルトと係合可能な支持金具４
を介して、天井部２に懸垂状態で取り付けられている。
耐熱ブロック３Ａの隣に耐熱ブロック３Ｂ、そのまた隣
に耐熱ブロック３Ｃというように、炉の全幅にわたり直
線状に耐熱ブロック３が連続して取り付けられて仕切壁
５を構成している。

【００１３】耐熱ブロック３は、セラミックファイバー
ブランケットと耐熱性クロスの積層物を長繊維アルミナ
ファイバー製紐状体で縫い合わせてなる成形体で構成さ
れ、底辺に対し高さがある長直方体形状（炉設置状態）
を有し、その頂部に取り付け用の支持金具を備えてい
る。各耐熱ブロックは、製造時にその積層方向に圧縮し
プラスチックバンド等で結束されているので、天井部２
に取り付けた後結束が解かれると、反発力で互いに密着
して、堅固な仕切り壁５を構成する。

【００１４】また、セラミックファイバーブランケット
と耐熱性クロスの積層物を長繊維アルミナファイバー製
紐状体で縫い合わせてなる成形体を使用しているので、
炉内の高温や温度履歴、さらに風圧にも耐える仕切壁と
なっている。図１で示すように、天井部２に耐熱ブロッ
ク３を直線状に配置すると、燃焼ガス等のガスはこの仕
切壁５の下を通り抜ける。耐熱ブロック３Ａ、３Ｂ、３
Ｃ等の高さを変えることによって、アーチ状等の仕切壁
を天井部に構成することもできる。

【００１５】図２は、炉殻の天井部に受け部材として耐
熱鋼製スタッドボルト（図示せず）が千鳥状に設けられ
ており、耐熱ブロック３Ａが、該ボルトと係合可能な支
持金具４を介して、天井部２に懸垂状態で取り付ける構
成を示している。耐熱ブロック３Ａの斜め隣に耐熱ブロ
ック３Ｂ、そのまた斜め隣に耐熱ブロック３Ｃというよ
うに、炉の全幅にわたり耐熱ブロック３が千鳥状に取り
付けられている。なお耐熱ブロック３は図１の３等と同
じであるが、２図に示すように、ブロックの一部を切り
欠くことによって、ブロック内にガス流路を形成してい
る。耐熱ブロック３Ａ等の配列を千鳥状にし、耐熱ブロ
ックの高さ方向の切欠き長さと幅を調整することによっ
て、ガス流れを炉高間の任意の領域で変えることができ
る。また、前記したように、耐熱ブロック３Ａ、３Ｂ、
３Ｃ等の高さを変えることもできる。

【００１６】なお、図１及び図２において、炉殻を高熱
から保護するための断熱材が図示されていないが、本発
明の耐熱ブロックが取り付けられていない部分には、通
常の断熱材、好ましくは前記実公昭６１−４６３９６号
公報に示されるようなセラミックファイバ−製の耐熱ブ
ロックが取り付けられる。炉の下部は、熱処理される材
料や高温ガスが通過するための空間が設けられるが、炉
の構造によっては、炉の底部にも本発明の耐熱ブロック
を一部又は全部に配列させることもできる。

【００１７】次に、本発明の仕切壁構造に使用する耐熱
ブロックについて説明する。図３と図４は本発明の耐熱
ブロックの一例を示す図面であり、図３に示す耐熱ブロ
ックは加熱側にも折り目のある耐熱ブロックであり、図
４に示す耐熱ブロックは支持金具側のみに折り目のある
耐熱ブロックである。図３において、耐熱ブロックは、
連続して折りたたんで積層したセラミックファイバーブ
ランケット積層物１１とその層間に挟み込まれたセラミ
ックファイバークロス等の耐熱性クロス１２とをアルミ
ナファイバー製紐状体１３で縫い合わせて一体化した成
形体１４、これに取り付けられた支持金具１５を備えて
いる。

【００１８】図４において、耐熱ブロックは、セラミッ
クファイバ−ブランケットを２層に折りたたみ、この内
側に耐熱性クロス１２を挟み込んだ層を複数積層してな
る積層物を、アルミナファイバー製紐状体１３で縫い合
わせて一体化した成形体１４、これに取り付けられた支
持金具１５を備えている。

【００１９】本発明のセラミックファイバーブランケッ
トに使用されるセラミックファイバーとしては、例えば
シリカ−アルミナ繊維、シリカ−アルミナ−ジルコニア
繊維、シリカ−アルミナ−クロミア繊維、アルミナ繊維
等のセラミックファイバーがあげられ、特に高温に耐え
るアルミナを主成分とするものがよい。セラミックファ
イバーブランケットは、かかるセラミックファイバーを
ニードリングして長尺にしたものである。

【００２０】長尺のセラミックファイバーブランケット
を連続的に折り畳み、積層して、又は、２層に折り畳む
などして、これを複数積層して、所定寸法の積層物を形
成する。

【００２１】本発明の耐熱ブロックは、炉殻天井に取り
付けられて仕切壁を構成するため、工業炉の断熱材に使
用される従来の耐熱ブロックよりも高さのある長直方体
形状としている。すなわち、支持金具４を備える側の底
辺に対し、高さが２〜１０倍程度と任意の高さにするこ
とができる。例えば、底辺が３０〜６０センチメートル
角であれば、その２倍ないし６倍程度の１〜３メートル
の高さの耐熱ブロックとすることもできる。本発明の耐
熱ブロックは仕切壁の高さに合わせて任意の高さにする
ことができ、しかも極めて高い断熱性を有する。耐火ブ
ロックの高さは前記のブランケットの折りたたみ長さに
よって決めることができるが、設計高さの２倍の長さに
折り畳み、これを真ん中で裁断すると、図４に示すよう
に、支持金具側のみに折り目のある２個の耐熱ブロック
を製造することができる。

【００２２】従来品のような短尺物であれば耐熱ブロッ
クの強度は問題ないが、このような長尺物では耐熱ブロ
ックの引張強度が不足し、工業炉に設置したとき該ブロ
ックの自重を支えきれず、破損するおそれがある。本発
明の耐熱ブロックはブランケット積層物と耐熱性クロス
１２を長繊維アルミナファイバー製紐状体１３で縫い合
わせて一体化した成形品にすることによって、引張強度
を高めるとともに長期間の使用に耐えるようにしてい
る。

【００２３】耐熱性クロス１２としては、例えばセラミ
ックファイバー製クロスがあげられる。特に、芯線とし
て例えばガラスファイバー、シリカファアイバー、カー
ボンファイバー等の無機質長繊維又は例えばＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３１０Ｓ、インコネル等の耐熱性金属線等を
用い、これにセラミックファイバーを撚り合わせたセラ
ミックファイバーヤーンを紡織してなるセラミックファ
イバー製クロスが好ましい。

【００２４】耐熱性クロス１２は成形体に強度を付与す
るためのものであるから、セラミックファイバーブラン
ケットの任意の箇所に設置することができる。例えば、
ブランケットの折りたたみの際、図４に示すように、セ
ラミックファイバーブランケットを２層となるように折
りたたみ、この内側に耐熱性クロスを挟み込んだ層を複
数積層した積層物としてもよい。また、図３に示すよう
に、セラミックファイバーブランケットを３層以上の多
層になるように折りたたみ、この内側に耐熱性クロスを
挟み込んだ層を複数積層した積層物としてもよい。な
お、耐熱性クロスの層はセラミックファイバ−ブランケ
ットの層と交互に存在する必要はなく、１層おき、２層
おき等でもよく、これは強度の観点から決められる。ま
た、耐熱クロスは引張強度を有するので、成形体の最外
層に使用してもよいが、成形体の最大荷重のかかる支持
腕１６部分に使用するのがよい。

【００２５】ついで、セラミックファイバーブランケッ
ト１１と耐熱性クロス１２との積層物を長繊維アルミナ
ファイバー製紐状体１３で縫い合わせて、一体化された
成形体１４を製造する。長繊維アルミナファイバー製紐
状体１３は、セラミックファイバーブランケット１１と
略同等の耐熱性と強度を有し、長期間の使用に耐える。
この縫い合わせは積層物の形状を保持し、強度を付与す
るためのものであり、縫い合わせ箇所は図示するように
数箇所でよい。

【００２６】耐熱ブロックを炉体に取り付けるための支
持金具１５を成形体１４に締結するには、従来の耐熱ブ
ロックの締結技術を使用することができる。例えば、ブ
ランケットの折り目に支持腕１６を適宜挟み込み、これ
と支持金具１５を締結金具（図示せず）で締結すること
でよい。支持金具１５は炉殻天井部に溶接された耐熱鋼
性スタッドボルト等の受け部材と係合可能に構成されて
おり、支持金具１５を該ボルトに取り付けることによっ
て、本発明の耐熱ブロックが天井部２から懸垂される。
なお、本発明では受け部材として耐熱鋼性スタッドボル
トを使用する内止方式の例を説明したが、内止方式に代
わる公知の取付機構、例えば、支持金具側からボルトを
通し炉殻２の外側でナット締めする外止方式、炉殻にボ
タン型デスクを溶接し、これに支持金具をスライドさせ
て取り付けるデスク方式などを採用できる。

【００２７】また、本発明の耐熱ブロックはその積層方
向に圧縮した状態で使用すると、復元性のよいものとな
る。例えば、プレス機等で圧縮したものをプラスチック
製結束材やカード紙等で結束し、これを炉殻に直線状に
取り付けたのち、結束を開放すれば、相互に密着した構
造となり、仕切壁としての耐久性も向上する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した本発明は、従来の乾式仕切
壁と比較して、施工や保守が極めて容易である。すなわ
ち、従来の乾式仕切壁で使用するセラミックチューブ、
セラミック板等のセラミック製支持材が不要であるた
め、割れ等による支持材の脱落がなく、工事に多大な手
間のかかるセラミックチューブの脱着がない。長直方体
形状の耐熱ブロックは仕切壁に合わせて任意の高さに製
造することができ、しかも極めて高い断熱性を有する。
耐熱性クロス１２を長繊維アルミナファイバー製紐状体
で縫い合わせて成形体とした耐熱ブロックは耐久性があ
り、相当の長期にわたって補修しなくてよい。また、本
発明の耐熱ブロックは支持部材を備えており、取り付け
や取り替え等の工事が極めて簡便である。炉殻に受け部
材を設置するだけでよいので、炉殻の任意の箇所に仕切
壁を設けることができ、炉殻工事費用も軽減できる。さ
らに、直列のみならず千鳥配列等任意の箇所に耐熱ブロ
ックを取り付けることができるので、炉内ガスの流速
を、炉天井部から炉底部間すなわち炉高間の任意の領域
で制御することができ、炉の熱効率を高くすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕切壁を直線状に設置した工業炉の一部を切り
欠いて示す概念図

【図２】仕切壁を千鳥状に設置した工業炉の平面図

【図３】耐熱ブロックの一例を示す斜視図

【図４】耐熱ブロックの一例を示す斜視図

【符号の説明】

１ 炉殻 ２ 天井部 ３ 耐熱ブロック ４ 支持金具 ５ 仕切壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 昌邦 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59、 新日本製鐵株式会社 機械・プラント事 業部内 (72)発明者 柴田 智明 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59、 新日本製鐵株式会社 機械・プラント事 業部内 (72)発明者 吉田 正弘 福岡県北九州市八幡東区昭和２−１−21 (56)参考文献 特開 平９−4982（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−164472（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−108996（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27D 1/06 F27D 7/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックファイバーブランケットと耐
   熱性クロスの積層物を、長繊維アルミナファイバー製紐
   状体で縫い合わせてなる成形体の長さ方向の一端に、炉
   体に取り付けるための支持金具を備えてなる耐熱ブロッ
   クを、炉殻天井部に設けた該支持金具と係合可能な受け
   部材に取り付けたことを特徴とする工業炉の仕切壁構
   造。
2. 【請求項２】 セラミックファイバーブランケットと耐
   熱性クロスの積層物を、長繊維アルミナファイバー製紐
   状体で縫い合わせてなる成形体の長さ方向の一端に、炉
   体に取り付けるための支持金具を備えてなることを特徴
   とする耐熱ブロック。
3. 【請求項３】 耐熱性クロスが芯線として無機質長繊維
   又は耐熱性金属線を有するセラミックファイバーヤーン
   を織布して得られたものである請求項２に記載の耐熱ブ
   ロック。
4. 【請求項４】 セラミックファイバーブランケットを２
   層となるように折りたたみ、この内側に耐熱性クロスを
   挟み込んだ層を複数積層してなる積層体の折り曲げ部
   に、支持金具を備えてなる請求項２に記載の耐熱ブロッ
   ク。
5. 【請求項５】 セラミックファイバーブランケットを３
   層以上の多層に折りたたみ、この内側に耐熱性クロスを
   挟み込んだ層を複数積層してなる成形体の一方の折り曲
   げ部に、支持金具を備えてなる請求項２に記載の耐熱ブ
   ロック。
6. 【請求項６】 複数の耐熱ブロックを、炉殻天井部に設
   けた該支持金具と係合可能な受け部材を介して、直線状
   に取り付ける請求項１記載の工業炉の仕切壁構造。
7. 【請求項７】 複数の耐熱ブロックを、炉殻天井部に設
   けた該支持金具と係合可能な受け部材を介して、千鳥状
   に取り付ける請求項１記載の工業炉の仕切壁構造。