JP3628858B2 - ラジアントチューブ支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理炉内に設置して輻射熱源として使用するラジアントチューブを炉内で支持するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼その他の熱処理炉において、炉内で燃料を燃焼させることができない場合には、耐熱鋼管からなるラジアントチューブを炉内に設置し、炉外からバーナー等で加熱された高温ガスをラジアントチューブ内に供給することによって、炉内雰囲気を一定に保ちながら、ラジアントチューブ外周からの輻射熱により炉内を加熱することが行われている。
【０００３】
ラジアントチューブには、管の一部を湾曲させて途中に曲管部分を設けたＵ形又はＷ形のほか、直管のみからなるストレート形、直管を２重に配置したシングルエンド形等がある。例えば、Ｗ形のラジアントチューブは、図１に示すように、長短２個づつの直管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを短いものを中にして間隔をおいて平行に配置し、これらに１８０°湾曲した曲管２ａ、２ｂ、２ｃを溶接してＷ形に接続したものである。
【０００４】
また、これらのラジアントチューブを炉内に設置する仕方にも、縦置き式、横置き式、垂直懸垂式などがある。図１に示すようにＷ形のラジアントチューブを炉内に縦置き式に設置する場合、直管１ａ、１ｂの開放端部を鉛直方向に揃えて炉壁５ａに固定し、曲管２ａ、２ｂ、２ｃに溶接した各サポート３ａ、３ｂ、３ｃを炉壁５ａ、５ｂから突出して設けた各受金物４ａ、４ｂ、４ｃで支持する。尚、Ｕ形のラジアントチューブの場合も、またこれらのラジアントチューブを横置き式に設置する場合も、上記と同様にサポートと受金物とでラジアントチューブを支持するようになっている。
【０００５】
かかるラジアントチューブは、熱処理炉内で高温で使用されるため大きな熱負荷がかかり、加熱・冷却や温度勾配による熱応力や、高温下での自重によるクリープ応力等が作用するため、曲がり等の変形や亀裂が発生しやすい。特に、第２直管１ｂの第１曲管２ａとの接続箇所寄りに亀裂が発生しやすく、これがラジアントチューブの寿命を短くする大きな原因になっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラジアントチューブは、上記のごとく過酷な熱的負荷がかかるため変形や亀裂が起こり、特に図１に示す第２直管１ｂの第１曲管２ａとの接続箇所寄りに亀裂が発生しやすく、そのため寿命が短いという欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、ラジアントチューブの変形や亀裂を抑制して、その寿命を大幅に向上させることができるラジアントチューブの支持装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供するラジアントチューブ支持装置は、ラジアントチューブの曲管の端部に設けたサポートと、炉壁より突出して該サポートを支持する受金物と、該サポートと該受金物との間に挟み込まれてその相互間にて転動するローラとを配置し、
前記ローラは、サポート及び受金物のそれぞれに接触するローラ本体と、このローラ本体と一体になり該ローラ本体を支えるシャフトを有し、該サポートはシャフトのサイズよりも大きく開口しローラをサポートと受金物との間で挟み込む前に該シャフトを支える長孔を備えることを特徴とするラジアントチューブ支持装置である。
【０００９】
従来のラジアントチューブの支持装置は、前記のごとくラジアントチューブの曲管に設けたサポートを炉壁から突出して設けた受金物により支持する構造であるため、使用中に凝着（かじり）が発生して、サポートと受金物との摺動が円滑、容易でなくなる。このため、ラジアントチューブの熱膨張や熱収縮が拘束され、この膨張収縮の繰り返しにより曲がり等の変形が生じやすい。しかも、この変形の進行により、特に温度勾配が大きい第２直管の第１曲管よりに亀裂が誘発されやすいものと考えられる。
【００１０】
ラジンアトチューブの湾曲した曲管の端部にサポートを設け、炉壁より突出する受金物との間にローラを介在させると、サポートと受金物との間の接触抵抗が低減されて相互に動き易くなり、熱膨張や熱収縮による拘束がなくなる。前記ローラとしては、とくに回転軸がローラ本体と一体となったものが適合する。ローラは、ラジアントチューブと同様の耐熱鋼か、若しくは炭化ケイ素等のセラミックスで作製することができるが、その表面に溶射あるいは肉盛り処理を施し耐熱性を改善する表面処理層を設けることもできる。
【００１１】
本発明のラジアントチューブの支持装置を、図面により具体的に説明する。
【００１５】
このように、サポートと受金物の間に回転部材を介在させた本発明の支持装置によれば、サポートと受金物との間の接触抵抗が低減されて相対的に動き易くなるので、ラジアントチューブが熱膨張又は熱収縮しても、受金物上をサポートが容易に移動して膨張及び収縮を逃がすことができる。このため、熱応力によるラジアントチューブの変形及び亀裂の発生を効果的に防止し、その寿命を大幅に延長させることができる。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｃ）に示した構成の装置はローラ６の本体部とシャフト部６ａを一体にしサポート３に設けた長孔３ａにワッシャー９を介して回転可能に支持したものである。このような構造のものでは、ローラ６はサポート３、受金物４においてすべりが生じることがない。また、ローラ６のシャフト部６ａは長孔６ａに通してあるので、ラジアントチューブを設置するに際してローラ６が簡単に落下するようなことはない。長孔３ａについてはとくに、ラジアントチューブが伸びるときにローラ６を適切に転動させるためにその開口面に傾斜を設けておき、ローラ６がサポート３と受金物４の相互間に挟み込まれた初期位置でローラ６の移動代を確保することができるようにしておく（図２の例ではサポート３の先端にローラ６がきて初期位置が設定できるように長孔３ａの下側における開口面を先端に向けて低くなるように傾斜させておく）とともに、シャフト６ａが長孔３ａの開口面と接触してその部位で焼き付けが生じないようにシャフト６ａのサイズよりも大きく開口させておくのがよい（ローラ６が初期位置に置かれた際、シャフト６ａは長孔３ａのどこにも接触しない）。長孔３ａの長さはラジアントチューブの移動量の半分以上あればよい。
上掲図２（ａ）〜（ｃ）に示した構成においては、ローラ６はサポート３の先端部にセットされることになり、サポート３がラジアントチューブの熱膨張によって先端に向かって移動した場合、ローラ６はサポート３と受金物４間で転動し徐々にサポートの取付け部へ移動し、その際、シャフト６ａは長孔３ａの開口面に接触することなくチューブがスムーズに伸縮することになる。とくに、図２（ｃ）に示すように受金物４にローラ６が転動する面を囲うような溝Ｍを設ければラジアントチューブが熱膨張や収縮による変形してもサポート３が受金物４から脱落するようなおそれはない。
【００１８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、ローラ６の胴部に湾曲をもたせるとともに、この湾曲に適合する溝Ｍをもつ受金物４を組み合わせた例を示したものであり、既設の受金物が湾曲しているものにも受金物を改造することなく適用できる。
【００２１】
【実施例】
本発明のラジアントチューブ支持装置の実施例について図１〜３を例にして説明する。ラジアントチューブは、図１に示すように、厚さが約１０mmで長さが約２５１０mmの長い第１直管１ａと第４直管１ｄの間に、長さが約１４９５mmの短い第２直管１ｂと第３直管１ｃを互いに間隔をおいて平行に配置し、これらに中心の曲率半径が約１５０mmで１８０°湾曲した曲管２ａ、２ｂ、２ｃを溶接してＷ形に接続したものである。
【００２２】
なお、曲管２ａ、２ｂ、２ｃの厚さは、直管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄよりも若干厚くなっている。また、各直管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの内径は、約１７５〜１９５ｍｍの範囲であって、この順で徐々に第４直管１ｄに至るほど小さく形成されている。
【００２３】
上記の各曲管２ａ、２ｂ、２ｃの端部には、耐熱鋼製のサポート３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ溶接してある。各サポート３ａ、３ｂ、３ｃは、図２、図３に図示するように、サポート３の先端部にローラ６をそれぞれ備えている。
【００２５】
このようにしてサポート３に保持されたローラ６を、図２、図３に示すように炉壁から突設された受金物４の上面に載置することにより、ラジアントチューブを熱処理炉内で支持した。支持方法は図１と同様に、各直管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを鉛直方向に沿って配置する縦置き式とした。
【００２６】
このラジアントチューブを備えた熱処理炉で、鋼板の連続熱処理を行なった。即ち、炉内温度９５０°ｃ（ラジアントチューブの最高温度１１００°ｃ）で３６０時間の熱処理を行い、次に４８時間停止する（炉内は常温となる）繰返しを行なったところ、図２、図３の何れの構成の装置についても何ら支障なく使用することができ、１２カ月経過後もなおラジアントチューブに曲がりや亀裂の発生は認められなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアントチューブのサポートと受金物との相互の移動が容易かつ円滑になるので、ラジアントチューブに熱膨張や熱収縮が起こってもサポートが受金物上を容易に移動して、熱膨張や熱収縮を吸収することができる。従って、ラジアントチューブの変形や亀裂を抑制でき、その寿命を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦置き式のＷ形ラジアントチューブの正面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明のラジアントチューブ支持装置の具体例を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明のラジアントチューブ支持装置の他の具体例を示す図である。

Claims (2)

1. ラジアントチューブの曲管の端部に設けたサポートと、炉壁より突出して該サポートを支持する受金物と、該サポートと該受金物との間に挟み込まれてその相互間にて転動するローラとを配置し、
   前記ローラは、サポート及び受金物のそれぞれに接触するローラ本体と、このローラ本体と一体になり該ローラ本体を支えるシャフトを有し、該サポートはシャフトのサイズよりも大きく開口しローラをサポートと受金物との間で挟み込む前に該シャフトを支える長孔を備えることを特徴とするラジアントチューブ支持装置。
2. 前記ローラは、焼付き防止のために表面処理層を有するものである、請求項１記載のラジアントチューブ支持装置。

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