JP3526779B2 - Method for preventing deformation of muffle for continuous sintering furnace - Google Patents

Method for preventing deformation of muffle for continuous sintering furnace

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JP3526779B2
JP3526779B2 JP10505599A JP10505599A JP3526779B2 JP 3526779 B2 JP3526779 B2 JP 3526779B2 JP 10505599 A JP10505599 A JP 10505599A JP 10505599 A JP10505599 A JP 10505599A JP 3526779 B2 JP3526779 B2 JP 3526779B2
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徹弥 井黒
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、粉末冶金製品等の
焼結を行う連続式焼結炉において用いられるマッフルの
変形防止方法に関する。本明細書でいうマッフルとは、
全体として筒状の耐熱金属製の物体であって、被焼結体
周りの雰囲気と炉の断熱材(耐火物ライニング等)やヒ
ータとの間を隔離するものを指す。 【0002】 【従来の技術】連続式粉末冶金焼結炉では、炉内雰囲気
として水素、窒素、あるいは炭化水素系ガスを原料とし
た変性ガス等が用いられ、通常900℃以上の高温下で
操業を行う。焼結炉内には、雰囲気ガスと耐火物ライニ
ング材料中の成分間との反応を回避して雰囲気を清浄に
保つため、あるいは設備の省エネを図ることを目的とし
て、耐熱鋳鋼製や耐熱鋼板溶接構造製のマッフルが広く
採用されている。 【0003】図2は、連続式粉末冶金焼結炉の断面構成
を示す図である。この焼結炉60には、被焼結体送り方
向(図中の矢印)の上流側から下流側に向かって、予熱
及び脱ロウを行うRBO(Rapid burn Off)装置である
デワキシング部61、高温焼結部63、冷却部65が連
続して設けられている。成形体はメッシュベルト67上
に載置されて挿入口からデワキシング部61に挿入さ
れ、焼結部63と冷却部65を通って搬送され、冷却部
の端部から炉外に搬出される。マッフル71は焼結部6
3内の本焼結炉62に組み込まれている。 【0004】図3は、耐熱鋳鋼製マッフルの1例を示す
断面図である。なお、以下の数値はメッシュベルト幅6
10mmの炉の例である。このマッフル71は、Ni系合
金を用いた鋳鋼製で、厚さは約13mmである。マッフル
の断面は半円形で、中央部の高さは約350mm、底面部
の幅は約700mmである。マッフル71の底部を除く外
表面には、円周方向に延びる波形突起73が設けられて
いる。この波形突起73は、焼結炉運転時の高温下にお
いて、マッフルの変形を低減することを意図して設けら
れている。 【0005】マッフル71の底面部77の上にはメッシ
ュベルト67が長手方向にエンドレスに移動するように
敷設されている。このメッシュベルト67は、ステンレ
ス綱あるいは耐熱合金鋼の線材で作られたもので、幅6
10mm、厚さは約15mmである。底面部77の外表面に
も、高さ約40mmの波形突起75が形成されており、こ
の波形突起75もマッフルの高温耐久性を高めることを
意図したものである。マッフル71の下には、SiCの
炉床板79が一面に敷設されており、さらにその下には
炉床62a(耐火物、図2に示す)が存在する。 【0006】図4は、板溶接構造マッフルの1例を示す
断面図である。このマッフル71’は、Ni合金鋼板を
溶接して作られる。該マッフルの外表面には通常、耐熱
鋳鋼製マッフルの波形突起と同様の効果を意図してリブ
73、75が溶接取付される。 【0007】雰囲気ガスは、高温焼結部63の炉62の
下流側にあるガス導入口81からマッフル71内に供給
される。供給された雰囲気ガスが、マッフル71の上流
端71aの挿入口及び下流端71bの搬出口の双方にそ
れぞれ適宜の割合で流れるよう、メッシュベルト67の
走行面は設備の全長に沿って精度良く水平に保たれてな
ければならない。マッフル71は、下流側(搬出側)の
フランジ85で冷却部65のケーシング87に接続され
ている。冷却部65のケーシング87は架台89に固定
されている。上流側(挿入側)では、マッフル71はデ
ワキシング炉69にフランジ83で接続されている。 【0008】焼結部63が昇温されると、マッフル71
は長手方向に膨張する。マッフル71の下流端71bは
固定されているので、上流端71aが上流方向に伸長す
る。このマッフル71の伸長を吸収するため、デワキシ
ング炉69は長手方向に移動可能とされている。すなわ
ち、デワキシング炉69の底面には回転可能なホイール
91が設けられており、架台93上に水平に設けられた
レール96上に載置されている。したがって、デワキシ
ング炉69はマッフル71の伸長に応じてレール96上
を長手方向に動き、マッフル71の伸長を吸収する。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】図5は、長期間の(例
えば3〜4年)使用時間を経過すると、本焼結炉62の
ほぼ入口部に定位置的に現れるマッフルの変形を模式的
に表した断面図である。図のようにマッフル71の床7
2の部分が上に持ち上がったように変形し、あわせて巾
寸法も狭隘化される。このようになると、メッシュベル
トの走行に支障が生じるために、従来は3、4年毎にマ
ッフルを交換していた。 【0010】上記マッフルの変形の原因について、本発
明者は次のように考察した。上述の焼結炉においては、
長手方向でのマッフルの伸長は吸収される。しかしなが
ら、構造的に架台93上に載置されたデワキシング炉6
9は、運転時においても据付け時点のレベルから変化し
ない。一方、本焼結炉62の断熱材及びマッフル底面の
波形突起75の部分は上方向に膨張し、据付け時点で調
整したレベルよりもわずかに高くなるために、デワキシ
ング炉69の底面とマッフル71の底面に高さのずれが
生じる。 【0011】本発明者らは、このずれにより、マッフル
71の底面が隆起しかつ幅方向に狭隘化するのではない
かと考えた。すなわち、マッフル71の底面が圧縮側と
なる方向に曲げ力が作用して屈曲した変形を生じるもの
と考えるに到った。 【0012】曲げ力が生じる原因と力の大きさを解析す
ると以下のようになる。マッフル71の床部分の熱間強
度をアップする目的で施された波形突起75の高さは4
0mm程度であるが、この床の高さが運転温度下でどの程
度熱膨張によって変化するかに着目した。マッフル材料
は平均熱膨張率≒1.8×10-5である。この波形突起
部分の熱膨張量は、高さが40mmに、この平均熱膨張率
と、運転温度と室内温度との差=(1150−20)℃
の積を求めると0.81mmとなる。また、炉殻底面から
マッフル底面までの耐火物の熱膨張量は、実勢的に1.
2〜1.5mmであり、双方を加算すると、操業温度下で
はマッフルの底面(メッシュベルトの走行面)は組立時
点よりも2mm以上高くなる。 【0013】一方、デワキシング炉69は架台93上に
設置されているので、高温の運転下でもそのレベルは組
立状態から変化しない。したがって、炉温が運転温度に
到達すると、マッフル71および耐火物の熱膨張によっ
て、フランジ接続されているデワキシング炉69の下流
側端は2mm程度持ち上げられてしまい、デワキシング炉
69は進行方向に向かって僅かに上り勾配の状態が構成
されることとなる。もし、マッフルの強度が無限大であ
れば、デワキシング炉全体を引き上げて、架台から2mm
程度浮揚されるはずである。しかし、マッフル強度は有
限値でありこのようなことは起きない。実際に運転下で
状態を観察すると、上記2対のホイール91の内の下流
側(マッフル71側)ホイール91aが引き上げられて
炉架台から浮き上がっている。 【0014】そこで、本発明者はこの問題を構造力学的
に解明することとした。図6は、マッフルの底面隆起を
解析するために、マッフルに作用する荷重を模式的に表
す図である。マッフルは図5に示すように、底面隆起が
発生する点を支点として、張り出しの先端にデワキシン
グ炉が預けられた梁とみなすことができる。この支点位
置(A)の断面二次モーメント、および断面係数は概略
下記のとおりである。 断面二次モーメント: I = 1.27 × 109mm4 断面係数 : Z = 2.66 × 106mm3 また運転温度下におけるマッフル材料の0.2%耐力≒
4kg/mm2 であるから、ヤング率E≒2000kg/mm2
とみなせる。デワキシング炉の前部ホイール位置(C)
における撓み量が2mmであるから、デワキシング炉の重
心点である荷重作用点(B)の撓み量(=δmm)を単純
比例的に算定すると、 δ = 2×1600/2100≒1.5mm となる。 【0015】荷重作用点(B)においてこの撓み量を生
じさせる荷重(=W kg )は、 W = 6・E・I・δ/l1・EXP3(2+3l2/l1) [l1 = 1600mm, l2 = 2800 mm] = 6x2000x1.27x109x1.5/16003x(2+3x2800/1600) =770 kg となる。ちなみにデワキシング炉の総重量は約1800
kgであるので、マッフル71にはデワキシング炉69が
負荷となって、常時図6のように曲げ応力が作用してい
ると考えられる。このことは、デワキシング炉下流側の
ホイール91aが、架台上に浮き上がっていることによ
り証明される。したがって、マッフル隆起点である支点
(A)に作用する曲げモーメント(=M kg-mm)は、 M = W・L1 = 770x1600≒1.23x106 kg-mm となる。故に、最大曲げ応力:σ kg/mm2 は σ = M/Z = 1.23x106/2.66x106 = 0.46 kg/mm2 となる。ここで、マッフルメーカーから公表されている
構造設計上で許容応力の目安として用いられるところ
の、10万時間疲労破断強度は0.11kg/mm2 である
が、上記の算出した応力レベルはこの値をはるかに超え
ている。 【0016】焼結炉の運転温度は、マッフル材料に対し
て焼鈍温度に匹敵する以上の温度レベルであるから、マ
ッフルは微小量の屈曲を受けた状態で焼鈍されて内部応
力は最小になる。つまり、焼鈍されることにより屈曲状
態の変形は固定化される。このように、昇温の度毎に繰
り返し変形は累積され、時間の経過に伴って変形量が増
大して底面の隆起と幅方向の狭隘化を来すものと推定さ
れる。また、処理品を焼結温度にまで昇温する過程にあ
るために、定位置的に変形が現れる点では、運転中でも
処理量(熱負荷)の変動に伴って温度の上下動を頻繁に
繰り返しているので、単に運転準備のための昇温のみに
限らず、稼働運転中でも短い時間サイクルで曲げ応力の
発生と焼鈍が繰り返されているものと推測される。 【0017】断熱材と比較すると、耐熱金属類の熱膨張
係数は約5倍と大きいために、熱間強度アップを意図し
たマッフルの底面の波形突起が高くなるほど、皮肉にも
マッフルの変形による損耗を促進する結果となってい
る。 【0018】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、粉末冶金製品等の焼結を行う連続式焼結炉
において、マッフルの曲がりを防止する方法を提供する
ことを目的とする。 【0019】 【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するため、本発明の連続式焼結炉用のマッ
フル変形防止方法は、 連続式焼結炉の本焼結炉に装着
するマッフルの変形防止方法であって; 該マッフル
を、上記本焼結炉の断熱材上に載置するとともに、長手
方向(被焼結体送り方向)端部でデワキシング炉又は冷
却装置と接続し、 該デワキシング炉又は冷却装置を、
マッフルの長手方向の熱膨張に応じて同方向に移動しう
る構造(フローティング構造)とし、 さらにこの長手
方向の移動に応じて、該デワキシング炉又は冷却装置の
マッフル接続部を、上記マッフルを載置する本焼結炉の
断熱材及びマッフルの上下方向熱膨張に対応する寸法だ
け上下させることにより、焼結炉の運転時の高温によっ
て上記マッフルが熱膨張したときにおいても該デワキシ
ング炉又は冷却装置の底面の高さが上記マッフルの底面
と等しくなるようにしたことを特徴とする。 【0020】マッフルと接続するデワキシング炉又は冷
却装置を、上下方向に、マッフル及びそれを支持する断
熱材の上下方向熱膨張量に対応する高さだけ移動させる
ことで、デワキシング炉又は冷却装置の底面の高さが
膨張後のマッフルの底面と等しくなるようにした。この
ことにより、昇温により生じる炉体の上下方向の熱膨張
は、搬送軸方向に生じるマッフルの伸長に対応したデワ
キシング炉又は冷却装置の上昇で吸収される。その結
果、マッフルの屈曲をなくし、耐久性を向上させること
ができ、経済的に有利となる。 【0021】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図1は、本発明の実施例に係るマッフル型連続式焼
結炉を模式的に示す図である。図1(A)は全体の構成
を示す図であり、図1(B)はデワキシング炉のレベル
を焼結炉耐火物とマッフルの高さ方向の熱膨張量に対応
して調整するための勾配を付したレールを拡大して示す
図である。 【0022】マッフル型連続式焼結炉10は、上流から
順にデワキシング部11、焼結部13、冷却部15が設
けられている。各部は中空で、底部にはメッシュベルト
17が敷設されている。成形体はメッシュベルト17上
に載置されて上流から挿入され、各部内を搬送され、冷
却部の端部から搬出される。マッフル21は焼結部13
内に組み込まれている。レール46は、デワキシング炉
のレベルを、本焼結炉耐火物とマッフル21の高さ方向
の熱膨張量の和に対応して調整するための勾配を付した
ものである。 【0023】デワキシング部11はRBO(Rapid burn
Off)装置とも呼ばれる。ここで挿入された成形体の予
熱を行うとともに、成形体に含有されているワックスを
脱離させる。デワキシング炉19の底面には、長手方向
の二か所にホイール41が設けられている。このホイー
ル41は架台43に長手方向に平行に伸びるよう敷設さ
れたレール46上に回転可能に載置されており、長手方
向に沿って双方向に自在に移動する。架台43には、デ
ワキシング炉19と接続するエアシリンダ47が設けら
れており、デワキシング炉19を上流側に引っ張ってい
る。 【0024】このレール46は、マッフル71の最大伸
長時(長さ例95mm)において2mmだけ、上流方向に向
かって高くなるよう傾斜している。上述のようにマッフ
ル21が高温により膨張したとき、デワキシング炉19
はこの傾斜に沿って、マッフル21の熱膨張量だけ上流
側に移動し、さらにマッフル底面部の熱膨張分だけ上昇
する。詳細な実証運転例については後述する。 【0025】高温焼結部13は、レンガ等の断熱材で形
成された本焼結炉12を主体として構成されており、デ
ワキシング部11の下流に位置して、架台45上に固定
されている。この炉12内にはマッフル21が組み込ま
れている。マッフル21の上流端21aは、デワキシン
グ炉19の下流端とフランジ33で接続している。高温
焼結部13の炉12の底部には、空間49がある間隔で
設けられている。この空間49にはヒータ51が配置さ
れる。ヒータ51はさらに、炉12内のマッフル21の
上部の空間にも配置されている。また、マッフル21の
底面を受けるSiCの炉床板(図3、4参照)が焼結炉
内の全長にわたって敷設されている。 【0026】本焼結炉12の下流部には、マッフル21
を貫通するガス導入口31が設けられている。このガス
導入口31から、通常水素、窒素、あるいは炭化水素系
ガスを原料とした変性ガス等がマッフル21内に導入さ
れる。この高温ガス雰囲気下で、上述のヒータ51によ
り、マッフル21内に搬送された成形体が焼結される。 【0027】冷却部15は焼結部13の下流に位置して
おり、架台39に置かれたウォータージャケット37で
構成されている。ウォータージャケット37は長手方向
に分割製作されており、各部はフランジで固定されてい
る。焼結された成形体は、ここで冷却される。ウォータ
ージャケット37の上流端はマッフル21の下流端21
bにフランジ35で接続している。 【0028】メッシュベルト17は、デワキシング部1
1の上流側に設置された挿入テーブル55と、冷却部1
5の下流に設置された取り出しテーブル57間を、デワ
キシング部11、焼結部13、冷却部15の内部の底面
に沿ってエンドレスに回転するように敷設されている。
このメッシュベルト17はドライブロール59に駆動さ
れて、速度120mm/min 程度で駆動する。 【0029】次に、この焼結炉の運転時の高温によって
マッフル21が膨張したときの各部の動きを説明する。
上述のように、焼結部が高温に保たれると、マッフル2
1は搬送軸方向に膨張する。このとき、マッフル21の
下流端21bはウォータージャケット37に接続されて
固定されているため、上流端21aが長手方向に沿って
上流方向に伸長する。デワキシング炉19の底面には回
転可能なホイール41が設けられているため、レール4
6上をマッフルの膨張分だけ上流側に移動する。 【0030】マッフル21及びそれを支持する本焼結炉
12の断熱材は上方向に膨張するが、デワキシング炉1
9は熱影響を受けない架台43上に載置されているため
に、運転下においてもレベルは変化しない。このために
デワキシング炉19のレベルと本焼結炉のレベルとの間
に高さのずれが生じる。しかしながら、この熱膨張によ
るマッフルの底面レベルの上昇に応じて、マッフル21
に接続したデワキシング炉19は進行方向に向かって僅
かに上り勾配の状態の傾斜レール46上を上流側に移動
しながら上昇する。 【0031】このようにデワキシング炉19を、上方向
に、マッフル21及びそれを支持する断熱材の上下方向
熱膨張量に対応する高さだけ移動させることによって、
マッフル21とデワキシング炉19のレベルギャップを
解消させた。このことにより、高温により生じる炉体の
上下方向の熱膨張は、長手方向に生じるマッフルの伸長
に対応したデワキシング炉の上昇に吸収される。したが
って、マッフルの挿入口から搬出口への底面の水平が保
たれ、マッフルに対する曲げ応力の発生が回避される。 【0032】長さ2100mmのデワキシング炉と長さ約
3700mmの焼結部からなる連続式マッフル型焼結炉を
用いた実証運転結果を示す。デワキシング炉は500〜
900℃、焼結部は1150℃に温度制御されている。
この焼結炉において、高温運転中のマッフルの底面部の
高さ変化は2.2〜2.5mmである。デワキシング炉の
ホイールが載置されるレールを、上記実施例に示すよう
に、上流方向にマッフル最大伸長時に高さが2mm高くな
るように傾斜させて炉架台に設置した。上記の焼結炉を
用い、週1回の降温休止とその後の昇温を繰り返して
3.5年運転した結果、マッフルの屈曲は本対策以前と
比較してはるかに軽微な程度に抑制できることが確認さ
れた。 【0033】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マッフル型連続式焼結炉のマッフルの変形を
防止することができ、炉のメンテナンス費用を低減でき
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for preventing deformation of a muffle used in a continuous sintering furnace for sintering powder metallurgy products and the like. The muffle referred to in this specification is
It refers to an overall cylindrical heat-resistant metal object that separates the atmosphere around the sintered body from the heat insulating material (such as a refractory lining) and the heater of the furnace. 2. Description of the Related Art In a continuous powder metallurgy sintering furnace, hydrogen, nitrogen or a modified gas derived from a hydrocarbon-based gas is used as an atmosphere in the furnace, and the furnace is usually operated at a high temperature of 900 ° C. or higher. I do. In the sintering furnace, heat-resistant cast steel or heat-resistant steel plate welding is used to keep the atmosphere clean by avoiding the reaction between the atmosphere gas and the components in the refractory lining material, or to save energy in the equipment. Structured muffles are widely used. FIG. 2 is a diagram showing a sectional configuration of a continuous powder metallurgy sintering furnace. The sintering furnace 60 includes a dewaxing unit 61 which is an RBO (Rapid burn Off) device for performing preheating and dewaxing from an upstream side to a downstream side in a sintering body feeding direction (arrow in the figure). The sintering section 63 and the cooling section 65 are provided continuously. The compact is placed on the mesh belt 67, inserted into the dewaxing unit 61 from the insertion opening, conveyed through the sintering unit 63 and the cooling unit 65, and carried out of the furnace from the end of the cooling unit. The muffle 71 is the sintered part 6
3 is incorporated in the main sintering furnace 62. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a heat-resistant cast steel muffle. The following values are for the mesh belt width 6
This is an example of a 10 mm furnace. The muffle 71 is made of cast steel using a Ni-based alloy and has a thickness of about 13 mm. The cross section of the muffle is semicircular, the height at the center is about 350 mm, and the width at the bottom is about 700 mm. On the outer surface except the bottom of the muffle 71, a corrugated projection 73 extending in the circumferential direction is provided. The corrugated projections 73 are provided for the purpose of reducing the deformation of the muffle at a high temperature during operation of the sintering furnace. A mesh belt 67 is laid on the bottom surface 77 of the muffle 71 so as to move endlessly in the longitudinal direction. The mesh belt 67 is made of stainless steel wire or heat-resistant alloy steel wire and has a width of 6 mm.
It is 10 mm and the thickness is about 15 mm. A corrugated projection 75 having a height of about 40 mm is also formed on the outer surface of the bottom portion 77, and this corrugated projection 75 is also intended to increase the high-temperature durability of the muffle. Below the muffle 71, a hearth plate 79 made of SiC is laid on one side, and further below that there is a hearth 62a (refractory, shown in FIG. 2). FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a plate welding structure muffle. The muffle 71 'is made by welding a Ni alloy steel plate. Ribs 73 and 75 are usually welded to the outer surface of the muffle for the same effect as the corrugated projection of the heat-resistant cast steel muffle. The atmosphere gas is supplied into the muffle 71 from a gas inlet 81 on the downstream side of the furnace 62 of the high-temperature sintering section 63. The running surface of the mesh belt 67 is accurately leveled along the entire length of the equipment so that the supplied atmospheric gas flows at an appropriate ratio to both the inlet at the upstream end 71a and the outlet at the downstream end 71b of the muffle 71. Must be kept. The muffle 71 is connected to a casing 87 of the cooling unit 65 by a flange 85 on the downstream side (unloading side). The casing 87 of the cooling unit 65 is fixed to a gantry 89. On the upstream side (insertion side), the muffle 71 is connected to the dewaxing furnace 69 by a flange 83. When the temperature of the sintering section 63 is increased, the muffle 71
Expands in the longitudinal direction. Since the downstream end 71b of the muffle 71 is fixed, the upstream end 71a extends in the upstream direction. In order to absorb the extension of the muffle 71, the dewaxing furnace 69 is movable in the longitudinal direction. That is, a rotatable wheel 91 is provided on the bottom surface of the dewaxing furnace 69, and is mounted on a rail 96 provided horizontally on a gantry 93. Therefore, the dewaxing furnace 69 moves in the longitudinal direction on the rail 96 in accordance with the extension of the muffle 71, and absorbs the extension of the muffle 71. FIG. 5 shows the deformation of the muffle which appears in a fixed position substantially at the entrance of the sintering furnace 62 after a long use time (for example, 3 to 4 years). FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing Floor 7 of muffle 71 as shown
The part 2 is deformed as if it were lifted up, and the width dimension is narrowed accordingly. In such a case, the running of the mesh belt is hindered, so conventionally, the muffle was replaced every three or four years. The present inventors have considered the cause of the deformation of the muffle as follows. In the sintering furnace described above,
The elongation of the muffle in the longitudinal direction is absorbed. However, the dewaxing furnace 6 structurally mounted on the gantry 93
9 does not change from the level at the time of installation even during operation. On the other hand, the insulating material of the main sintering furnace 62 and the portion of the corrugated protrusion 75 on the bottom of the muffle 71 expand upward and become slightly higher than the level adjusted at the time of installation, so that the bottom of the dewaxing furnace 69 and the muffle 71 Height shift occurs on the bottom. The present inventors have thought that this displacement may cause the bottom surface of the muffle 71 to be raised and narrowed in the width direction. In other words, it has been considered that a bending force acts in a direction in which the bottom surface of the muffle 71 is on the compression side to cause bending deformation. An analysis of the cause of the bending force and the magnitude of the force is as follows. The height of the corrugated protrusion 75 provided for the purpose of increasing the hot strength of the floor portion of the muffle 71 is 4
Although it is about 0 mm, attention was paid to how much the height of this floor changes due to thermal expansion at the operating temperature. The muffle material has an average coefficient of thermal expansion ≒ 1.8 × 10 -5 . The amount of thermal expansion of the corrugated protrusion is 40 mm in height, the average thermal expansion coefficient and the difference between the operating temperature and the room temperature = (1150-20) ° C.
Is 0.81 mm. The thermal expansion of the refractory from the bottom of the furnace shell to the bottom of the muffle is actually 1.
When the two are added, the bottom surface of the muffle (the running surface of the mesh belt) becomes 2 mm or more higher than the time of assembly at the operating temperature. On the other hand, since the dewaxing furnace 69 is installed on the gantry 93, its level does not change from the assembled state even under high-temperature operation. Therefore, when the furnace temperature reaches the operating temperature, the downstream end of the flange-connected dewaxing furnace 69 is raised by about 2 mm due to the thermal expansion of the muffle 71 and the refractory, and the dewaxing furnace 69 moves in the traveling direction. A slightly uphill condition is formed. If the strength of the muffle is infinite, raise the entire dewaxing furnace to 2 mm from the gantry.
Should be levitated. However, the muffle strength is a finite value and this does not occur. When the state is actually observed during operation, the downstream side (muffle 71 side) wheel 91a of the two pairs of wheels 91 is lifted and floats from the furnace gantry. Therefore, the present inventor decided to solve this problem structurally mechanically. FIG. 6 is a diagram schematically showing a load acting on the muffle in order to analyze the bottom elevation of the muffle. As shown in FIG. 5, the muffle can be regarded as a beam in which the dewaxing furnace is deposited at the tip of the overhang with the point where the bottom surface bulge occurs as a fulcrum. The secondary moment of area and the section modulus at the fulcrum position (A) are roughly as follows. Moment of inertia of: I = 1.27 × 10 9 mm 4 section modulus: 0.2% proof stress of Z = 2.66 × 10 6 mm 3 The muffle material under operating temperature ≒
Since it is 4 kg / mm 2 , Young's modulus E ≒ 2000 kg / mm 2
Can be considered Front wheel position of dewaxing furnace (C)
Is 2 mm, the bending amount (= δ mm) of the load application point (B), which is the center of gravity of the dewaxing furnace, is calculated in a simple proportion as follows: δ = 2 × 1600/2100 ≒ 1.5 mm. At the load application point (B), the load (= W kg) that causes this amount of deflection is W = 6 · E · I · δ / l 1 · EXP3 (2 + 3l 2 / l 1 ) [l 1 = 1600mm, l 2 = 2800 mm] = 6x2000x1.27x10 9 x1.5 / 1600 3 x (2 + 3x2800 / 1600) = 770 kg. By the way, the total weight of the dewaxing furnace is about 1800
Since the weight is kg, the dewaxing furnace 69 acts as a load on the muffle 71, and it is considered that a bending stress always acts as shown in FIG. This is proved by the fact that the wheel 91a on the downstream side of the dewaxing furnace floats on the gantry. Therefore, the bending moment (= M kg-mm) acting on the fulcrum (A), which is the muffle ridge, is M = W · L 1 = 770 × 1600 ≒ 1.23 × 10 6 kg-mm. Therefore, the maximum bending stress: σ kg / mm 2 becomes σ = M / Z = 1.23 × 10 6 /2.66×10 6 = 0.46 kg / mm 2 . Here, the 100,000-hour fatigue rupture strength, which is used as a measure of allowable stress in the structural design published by the muffle maker, is 0.11 kg / mm 2. Is far beyond. Since the operating temperature of the sintering furnace is at a temperature level higher than or equal to the annealing temperature for the muffle material, the muffle is annealed with a small amount of bending to minimize the internal stress. That is, the deformation in the bent state is fixed by annealing. In this way, it is estimated that the deformation is repeatedly accumulated every time the temperature rises, and that the amount of deformation increases with the elapse of time, causing the bottom to be raised and the width to be narrowed. In addition, because the processed product is in the process of raising its temperature to the sintering temperature, deformation occurs in a fixed position, and the temperature often fluctuates up and down with the fluctuation of the processing amount (heat load) even during operation. Therefore, it is presumed that the generation of bending stress and the annealing are repeated in a short time cycle even during the operation operation, not limited to merely raising the temperature for operation preparation. Compared with the heat insulating material, the thermal expansion coefficient of the heat-resistant metal is about 5 times larger, so that the higher the wavy projection on the bottom surface of the muffle intended to increase the hot strength, the more ironically the wear due to the deformation of the muffle is increased. The result is to promote. The present invention has been made in view of such problems, and has as its object to provide a method for preventing bending of a muffle in a continuous sintering furnace for sintering powder metallurgy products and the like. I do. Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention In order to solve the above-mentioned problems, a method for preventing muffle deformation for a continuous sintering furnace according to the present invention comprises the steps of: A method for preventing deformation of a muffle mounted on a furnace, wherein the muffle is placed on a heat insulating material of the main sintering furnace, and a dewaxing furnace or a cooling device is provided at an end in a longitudinal direction (a feeding direction of a sintered body). Connected to the dewaxing furnace or cooling device,
A structure (floating structure) that can move in the same direction in accordance with the thermal expansion in the longitudinal direction of the muffle, and further, the muffle connection part of the dewaxing furnace or the cooling device is placed on the muffle in accordance with the movement in the longitudinal direction. by vertically by a dimension corresponding to the vertical direction thermal expansion of the heat insulating material and muffle the sintering furnace for, by the high temperature during operation of the sintering furnace
Even when the muffle is thermally expanded, the dewax
The height of the bottom of the cooling furnace or cooling device is the bottom of the above muffle.
It is characterized by being made equal to. [0020] Dewaxing furnace connected to muffle or cold
By moving the cooling device in the vertical direction by a height corresponding to the vertical thermal expansion of the muffle and the heat insulating material supporting the muffle, the height of the bottom surface of the dewaxing furnace or the cooling device becomes heat.
It was made equal to the bottom surface of the muffle after expansion . Thus, the vertical thermal expansion of the furnace body caused by the temperature rise is absorbed by the rise of the dewaxing furnace or the cooling device corresponding to the elongation of the muffle generated in the transport axis direction. As a result, the bending of the muffle can be eliminated and the durability can be improved, which is economically advantageous. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a muffle type continuous sintering furnace according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a view showing the entire configuration, and FIG. 1 (B) is a gradient for adjusting the level of the dewaxing furnace in accordance with the amount of thermal expansion in the height direction of the sintering furnace refractory and the muffle. It is a figure which expands and shows the rail attached with. The muffle type continuous sintering furnace 10 is provided with a dewaxing section 11, a sintering section 13, and a cooling section 15 in this order from the upstream. Each part is hollow, and a mesh belt 17 is laid at the bottom. The formed body is placed on the mesh belt 17 and inserted from the upstream, conveyed in each part, and carried out from the end of the cooling unit. The muffle 21 is the sintered part 13
Is built in. The rail 46 is provided with a gradient for adjusting the level of the dewaxing furnace in accordance with the sum of the thermal expansion amount of the refractory of the present sintering furnace and the muffle 21 in the height direction. The dewaxing unit 11 is provided with an RBO (Rapid burn).
Off) Also called a device. Here, the inserted molded body is preheated, and the wax contained in the molded body is removed. On the bottom surface of the dewaxing furnace 19, wheels 41 are provided at two places in the longitudinal direction. The wheel 41 is rotatably mounted on a rail 46 laid on the gantry 43 so as to extend in parallel with the longitudinal direction, and freely moves bidirectionally along the longitudinal direction. The gantry 43 is provided with an air cylinder 47 connected to the dewaxing furnace 19, and pulls the dewaxing furnace 19 upstream. The rail 46 is inclined so as to become higher toward the upstream by 2 mm when the muffle 71 is maximally extended (95 mm in length). As described above, when the muffle 21 expands due to high temperature, the dewaxing furnace 19
Moves upstream along the slope by the amount of thermal expansion of the muffle 21 and further rises by the amount of thermal expansion at the bottom of the muffle. A detailed demonstration operation example will be described later. The high-temperature sintering section 13 is mainly composed of a main sintering furnace 12 formed of a heat insulating material such as a brick, and is located downstream of the dewaxing section 11 and fixed on a gantry 45. . A muffle 21 is incorporated in the furnace 12. The upstream end 21a of the muffle 21 is connected to the downstream end of the dewaxing furnace 19 by a flange 33. At the bottom of the furnace 12 of the high-temperature sintering section 13, spaces 49 are provided at intervals. In this space 49, a heater 51 is arranged. The heater 51 is further arranged in a space above the muffle 21 in the furnace 12. Further, a hearth plate made of SiC for receiving the bottom surface of the muffle 21 (see FIGS. 3 and 4) is laid over the entire length in the sintering furnace. A muffle 21 is provided downstream of the sintering furnace 12.
Is provided. From the gas inlet 31, a modified gas or the like usually made of hydrogen, nitrogen, or a hydrocarbon-based gas is introduced into the muffle 21. In this high-temperature gas atmosphere, the compact conveyed into the muffle 21 is sintered by the heater 51 described above. The cooling section 15 is located downstream of the sintering section 13 and is composed of a water jacket 37 placed on a pedestal 39. The water jacket 37 is divided and manufactured in the longitudinal direction, and each part is fixed by a flange. The sintered compact is cooled here. The upstream end of the water jacket 37 is the downstream end 21 of the muffle 21.
b is connected by a flange 35. The mesh belt 17 is connected to the dewaxing unit 1.
Insertion table 55 installed on the upstream side of
5 is laid so as to rotate endlessly along the bottom surfaces inside the dewaxing unit 11, the sintering unit 13, and the cooling unit 15 between the take-out tables 57 installed downstream of the unit 5.
The mesh belt 17 is driven by a drive roll 59 and driven at a speed of about 120 mm / min. Next, the operation of each part when the muffle 21 expands due to the high temperature during operation of the sintering furnace will be described.
As described above, when the sintered part is kept at a high temperature, the muffle 2
1 expands in the transport axis direction. At this time, since the downstream end 21b of the muffle 21 is connected and fixed to the water jacket 37, the upstream end 21a extends in the upstream direction along the longitudinal direction. Since a rotatable wheel 41 is provided on the bottom surface of the dewaxing furnace 19, the rail 4
6 on the upstream side by the amount of expansion of the muffle. The heat insulating material of the muffle 21 and the main sintering furnace 12 which supports the muffle 21 expands upward, but the dewaxing furnace 1
9 is mounted on the gantry 43 which is not affected by heat, so that the level does not change even during operation. For this reason, a height difference occurs between the level of the dewaxing furnace 19 and the level of the main sintering furnace. However, as the bottom level of the muffle rises due to this thermal expansion, the muffle 21
The dewaxing furnace 19 connected to the ascending rail moves upward on the inclined rail 46 having a slightly upward slope in the traveling direction. As described above, by moving the dewaxing furnace 19 upward by a height corresponding to the vertical thermal expansion amount of the muffle 21 and the heat insulating material supporting the muffle 21,
The level gap between the muffle 21 and the dewaxing furnace 19 has been eliminated. As a result, the vertical thermal expansion of the furnace body caused by the high temperature is absorbed by the rise of the dewaxing furnace corresponding to the elongation of the muffle generated in the longitudinal direction. Therefore, the bottom surface of the muffle from the insertion port to the carry-out port is kept horizontal, and generation of bending stress on the muffle is avoided. The results of a demonstration operation using a continuous muffle type sintering furnace having a dewaxing furnace having a length of 2100 mm and a sintering section having a length of about 3700 mm are shown. Dewaxing furnace is 500 ~
The temperature of the sintering section is controlled at 1150 ° C. at 900 ° C.
In this sintering furnace, the change in height of the bottom of the muffle during high-temperature operation is 2.2 to 2.5 mm. The rails on which the wheels of the dewaxing furnace were mounted were placed on the furnace gantry in such a manner that the rails were inclined in the upstream direction so that the height was increased by 2 mm when the muffle was fully extended, as shown in the above example. Using the above-mentioned sintering furnace, the temperature was suspended once a week and the temperature was raised repeatedly, and the system was operated for 3.5 years. As a result, it was found that the bending of the muffle could be suppressed to a much smaller extent than before this measure. confirmed. As is apparent from the above description, according to the present invention, the muffle of the muffle type continuous sintering furnace can be prevented from being deformed, and the maintenance cost of the furnace can be reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例に係るマッフル型連続式焼結炉
を模式的に示す図である。図1(A)は、全体の構成を
示す図であり、図1(B)はデワキシング炉のレールを
拡大して示す図である。 【図2】連続式粉末冶金焼結炉の断面構成を示す図であ
る。 【図3】耐熱鋳鋼製マッフルの1例を示す断面図であ
る。 【図4】耐熱鋼板溶接構造マッフルの1例を示す断面図
である。 【図5】長期間(例えば3〜4年)使用したマッフルの
変形を模式化した断面図である。 【図6】マッフルの底面隆起を解析するために、マッフ
ルに作用する荷重を模式的に表す図である。 【符号の説明】 10 マッフル型連続式焼結炉 11 デワキ
シング部(予熱部) 12 本焼結炉 13 高温焼
結部 15 冷却部 17 メッシ
ュベルト 19 デワキシング炉 21 マッフ
ル 31 ガス導入口 33、35
フランジ 37 ウォータージャケット 39、43、
45 架台 41 ホイール 46 レール 47 エアシリンダ 49 空間 51 ヒータ 55 挿入テ
ーブル 57 取り出しテーブル 59 ドライ
ブロール 71 マッフル 72 床 73、75 波形突起、リブ 77 底面部 79 炉床板
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a muffle type continuous sintering furnace according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram showing the entire configuration, and FIG. 1B is an enlarged diagram showing rails of a dewaxing furnace. FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a continuous powder metallurgy sintering furnace. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a heat-resistant cast steel muffle. FIG. 4 is a sectional view showing an example of a heat-resistant steel plate welded structure muffle. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating deformation of a muffle used for a long period (for example, 3 to 4 years). FIG. 6 is a view schematically showing a load acting on the muffle in order to analyze a bottom elevation of the muffle. [Description of Signs] 10 Muffle type continuous sintering furnace 11 Dewaxing part (preheating part) 12 Main sintering furnace 13 High temperature sintering part 15 Cooling part 17 Mesh belt 19 Dewaxing furnace 21 Muffle 31 Gas inlet 33, 35
Flange 37 Water jacket 39, 43,
45 Mount 41 Wheel 46 Rail 47 Air cylinder 49 Space 51 Heater 55 Insertion table 57 Removal table 59 Drive roll 71 Muffle 72 Floors 73 and 75 Corrugated projections and ribs 77 Bottom part 79 Hearth plate

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 連続式焼結炉の本焼結炉に装備するマッ
フルの変形防止方法であって; 該マッフルを、上記本焼結炉の断熱材上に載置するとと
もに、長手方向(被焼結体送り方向)端部でデワキシン
グ炉又は冷却装置と接続し、 該デワキシング炉又は冷却装置を、マッフルの長手方向
の熱膨張に応じて同方向に移動しうる構造(フローティ
ング構造)とし、 さらにこの長手方向の移動に応じて、該デワキシング炉
又は冷却装置のマッフル接続部を、上記マッフルを載置
する本焼結炉の断熱材及びマッフルの上下方向熱膨張に
対応する寸法だけ上下させることにより、焼結炉の運転
時の高温によって上記マッフルが熱膨張したときにおい
ても該デワキシング炉又は冷却装置の底面の高さが上記
マッフルの底面と等しくなるようにしたことを特徴とす
る連続式焼結炉用のマッフルの変形防止方法。
(57) [Claims 1] A method for preventing deformation of a muffle provided in a main sintering furnace of a continuous sintering furnace; placing the muffle on a heat insulating material of the main sintering furnace. It is mounted and connected to a dewaxing furnace or a cooling device at an end in the longitudinal direction (sending direction of the sintered body). In accordance with the movement in the longitudinal direction, the muffle connection part of the dewaxing furnace or the cooling device is connected to the heat insulating material of the main sintering furnace on which the muffle is placed and the vertical thermal expansion of the muffle. Operation of the sintering furnace by raising and lowering by the dimension corresponding to
When the above muffle is thermally expanded due to high temperature,
Even if the height of the bottom of the dewaxing furnace or cooling device is above
A method for preventing deformation of a muffle for a continuous sintering furnace, wherein the muffle is made equal to a bottom surface of the muffle.
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