JP4690654B2 - 誘導加熱炉の炉壁構造 - Google Patents
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Description
このような炉壁構造を採用することにより炉内の被加熱物から誘導コイルへの輻射伝熱を抑制し、熱による誘導コイルの損傷を防止している。
縦型誘導炉の場合、このような炉壁構造では、圧縮強度、引張強度ともに小さいセラミックファイバー等を原料とした断熱材を支持するために耐火支柱にて支持する方法(特許文献1)や、引張強度が小さい耐火セメントを支持するため縦型構造とし、耐火セメント自体の圧縮強度により炉壁を支持する方法(特許文献2)等が行われていた。
また横型誘導炉の場合、このような炉壁構造では、補強用グラスファイバー等により強度を上げた積層材製の耐火ボードを使用する方法、引張強度が小さい耐火セメントを横型炉にて支持するため円筒構造とし、耐火セメント自体の圧縮強度により炉壁を支持する方法等が行われていた。
しかしながら、補強用グラスファイバー等により強度を上げた積層材製の耐火ボードは耐熱性が400℃程度であり、これを超える温度が必要な場合は使用できない。
耐火セメントでは1300℃以上の耐熱性があるが、横型炉では円筒構造とする必要があるため、被加熱物の形状が薄板の場合、使用できないという問題があった。
また、従来の技術にて横型誘導炉の炉壁を構築する場合、セラミックファイバー等を原料とした断熱材を耐火支柱にて支持する方法と、耐火セメント用いてそれ自身の圧縮強度により炉壁を支持する方法があった。
また、横型誘導炉にて耐火セメントを炉壁に用いる場合、特に薄手鋼板のような被加熱物の熱処理に用いる炉では炉壁構造を維持するための拘束力が不足するため、長期に渡って炉壁を維持することが困難であり、短い周期での炉壁修繕工事が必要になるという欠点があった。
(1)誘導加熱コイルの内側に、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、または無機質系樹脂積層材を基材とし、補強用グラスファイバーにより強度を上げた積層材製の耐火ボードを用いて形成された炉殻を設置し、当該炉殻の内側にセラミックファイバー製の断熱材を設置し、当該断熱材の内側に被加熱物が配置され、当該炉殻を空気または窒素を用いた自然対流または強制空冷、または冷却水の流通により冷却し、誘導加熱コイルの外側に、誘導加熱炉全体を覆うケースを設置し、当該ケースと当該炉殻の間、即ち誘導加熱コイルが設置された空間に空気または不活性ガスを流通させる手段を有することを特徴とする薄手鋼板の横型連続誘導加熱炉の炉壁構造。
また、当該炉殻の内側に耐熱性が比較的高いセラミックファイバー等を原料とした断熱材を配置することにより、耐熱性が比較的低い当該断熱ボードの炉内側表面の温度を400℃以下とすることが可能となる。
以上の効果により、特に薄手鋼板のような被加熱物の熱処理に使用され、しかも400℃を超える比較的高温での熱処理が可能な誘導加熱炉用の炉壁を構築しうると言う効果がある。
上述の補強用グラスファイバー等により強度を上げた積層材の基材としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、または無機質系樹脂等が使用可能である。
なお、上述の補強用グラスファイバー等により強度を上げた積層材製の耐火ボードによる炉殻の外側は、冷却のため、空気または窒素等の気体を用いた自然対流または強制空冷、または冷却水を流通させることが望ましい。
本発明は、薄手鋼板のような被加熱物の400℃を超える比較的高温での熱処理に用いる誘導加熱炉に適し、特に横型誘導加熱炉に最適の形態である。
また、炉内雰囲気を炉外雰囲気から容易に遮断可能であることから、例えば水素等を使用した還元焼成処理を行う誘導加熱炉にも最適な形態である。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
被加熱物1は、本実施例では薄手鋼板であり、図1の左から右へ向かって炉内を通過することによって、熱処理が行われる。この際の炉内温度は、400℃を超える温度(例えば800℃)である。
被加熱物1を誘導加熱するための誘導加熱コイル2が、被加熱物1を取り囲むように設置されている。誘導加熱コイル2には誘導加熱用電源装置3から所定の電力が投入され、これにより被加熱物1が誘導加熱される。
誘導加熱コイル2を被加熱物1および炉内雰囲気ガスの高温から保護するため、被加熱物1と誘導加熱コイル2の間に炉殻4を設置する。炉殻4の外側表面は、自然空冷により冷却されている。
炉殻4を構成する積層材は、耐熱性が400℃程度であり、これを超える温度に曝されると強度低下または耐電圧性劣化が起こる。本実施例の炉内温度は800℃であるため、炉殻4の内側に断熱材5を設置する。断熱材5を構成する材料としては、50mm程度の厚みを持ったセラミックファイバー製ブランケットが適当である。
以上、説明した炉壁構造によって、炉内温度800℃に対して炉殻4の内側表面温度を380℃程度に抑えることが可能であり、炉殻4は長期に渡って必要な強度および耐電圧性を維持することが可能となり、長期に渡って安定して稼動しうる薄手鋼板熱処理用横型誘導加熱炉を構築できた。
図2に示す実施例は、図1に示す実施例を元にして考案されたものであり、誘導加熱コイル2の外側で、かつ誘導加熱の影響を受けない位置にケース6を設置している。このケース6と炉殻4の間の空間には窒素等の不活性なガスを流通させており、炉殻4から漏れ出てきた炉内雰囲気ガスとあわせて安全に処理する。
なお、上記の実施例では炉殻4の外側表面は自然空冷により冷却されているが、冷却用空気を炉殻4の外側表面に吹き付ける方法でも構わない。あるいは、炉殻4の外側表面に接して水冷用ジャケットを設置し、これに冷却水を循環させる方法を採用しても構わない。
また、上記の実施例では炉殻4と誘導加熱コイル2の間に空間を持っているが、これらを密着させ、誘導加熱コイル2内を流通している誘導加熱コイル用冷却水により炉殻4の冷却を兼用させる方法も考えられる。
2 誘導加熱コイル
3 誘導加熱用電源装置
4 炉殻
5 断熱材
6 ケース
7 窒素導入口
8 窒素排出口
Claims (1)
- 誘導加熱コイルの内側に、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、または無機質系樹脂積層材を基材とし、補強用グラスファイバーにより強度を上げた積層材製の耐火ボードを用いて形成された炉殻を設置し、当該炉殻の内側にセラミックファイバー製の断熱材を設置し、当該断熱材の内側に被加熱物が配置され、当該炉殻を空気または窒素を用いた自然対流または強制空冷、または冷却水の流通により冷却し、誘導加熱コイルの外側に、誘導加熱炉全体を覆うケースを設置し、当該ケースと当該炉殻の間、即ち誘導加熱コイルが設置された空間に空気または不活性ガスを流通させる手段を有することを特徴とする薄手鋼板の横型連続誘導加熱炉の炉壁構造。
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