JP7486703B2 - 熱処理炉扉の耐火構造および熱処理炉扉 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理炉扉の耐火構造および熱処理炉扉に関する。

鉄鋼業において用いられる、加熱炉などの熱処理炉には、鋼板の出入り口や人の出入り口に、放熱を防止する構造の扉や蓋が設けられている。該扉の構造としては、上下方向または左右方向にスライドさせて開閉する方式、扉自体が折り畳まれて開閉する方式、または、扉自体が炉体から離れるように移動することで開閉する方式等がある。これら扉の炉内側を保護、断熱する部材として、耐火煉瓦やキャスタブル等が用いられてきた。

これらの断熱部材は熱衝撃性が低く、使用を繰り返すうちに、割れてしまう。そのため、水冷式の冷却装置などにより断熱部材を冷却する方法があるが、ランニングコストが非常に高く、また炉内の熱効率を下げる原因にもなっている。

そこで、省エネや耐久性の向上を目的として、セラミックファイバーなどの無機繊維集合体が扉の断熱部材に使用されている。中でもニードリング加工された無機繊維集合体（ニードルブランケット）は、軽量性、易加工性、耐熱衝撃性、耐風食性、低熱伝導率性に優れており、特許文献１や２には、該ニードルブランケットを使用した繊維質断熱材ブロックが記載されている。

近年では、炉内温度や雰囲気を保つためや、バーナー漏れを防ぐために、加熱炉の炉体と加熱炉の扉とは摺合せ構造等にすることで、炉体と扉との密着性を高める構造が求められている。炉体と扉との密着性を高める構造としては、特許文献３や４に扉構造が提案されている。

特開２０１１－２２６７７１ 特開２００３―５５０５６ 特開２０１３－１１２８８３ 特開２００４－１４３３３５

上記の特許文献１や特許文献２に記載の無機繊維質断熱ブロックを扉の内張りに使用した場合、扉を閉じる際に、摺合せや圧縮などで、徐々に無機繊維質断熱ブロックの表面が削れ、徐々に炉体の開口部や扉が接触する部分と扉との間に隙間ができ、炉内の雰囲気が保てなることやフレーム漏れが発生するという問題点があった。

この問題を解決するために、無機繊維質断熱ブロックの厚みを増やし、炉体開口部に圧着させる方法があるが、強く圧縮されることで、繊維が粉化等し、厚みが薄くなり、結局隙間ができるという問題点があった。

また、特許文献３のシール機構では、扉が備える断熱部材については特に記載されていないが、いずれの断熱部材を用いたとしても、構造的に密閉性が不十分であった。さらに、特許文献４の扉構造は、耐熱部材としてセラミック系気密材を使用しており、上記した断熱部材の損耗の問題が解消できておらず、また、ヒンジ開閉式の扉にしか適用できない機構であるので、汎用性に乏しかった。

以上より、本発明は、熱処理炉扉が閉じられたときに、炉体開口部に対して、密閉性を付与することができ、かつ、その密閉性の効果を長期間維持可能である、熱処理炉扉の耐火構造、および、該耐火構造を有する熱処理炉扉を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
・無機繊維集合体のマットを積層してなる断熱ブロックを、熱処理炉扉の炉体開口部側に配置し、該マットの積層面を炉体開口部との接触面に対して垂直に配置することで、炉体開口部との接触に対して強度を付与できる。
・断熱ブロックの裏側（炉体開口部との接触面とは反対側）に、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる弾性構造を配置し、該折りたたみ構造の積層面が前記接触面に対して水平となるように配置することにより、上記断熱ブロックにクッション性を付与することができる。
・加熱炉扉の外殻を構成するケーシングと、上記断熱ブロックとを、所定の接続部材により接離自在に接続することにより、断熱ブロックのクッション性を維持しつつ、断熱ブロックがケーシングから脱離するのを防止できる。

以上の事項を元に、本発明者は以下の発明を完成させた。
第１の本発明は、積層された無機繊維集合体のマットを備えてなる断熱ブロック、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる弾性構造、および、前記断熱ブロックと扉ケーシングとを接続する接続部材を備えた熱処理炉扉の耐火構造であって、前記断熱ブロックにおける前記無機繊維集合体のマットの積層面が、熱処理炉扉と炉体開口部との接触面に対して垂直となっており、前記弾性構造の無機繊維集合体のマットの積層面が、前記接触面に対して水平となっており、前記断熱ブロックが前記接触面側に配置され、前記弾性構造が前記扉ケーシング側に配置され、断熱ブロックと扉ケーシングとが前記接続部材により接離自在に接続されている、熱処理炉扉の耐火構造である。

第１の本発明において、前記弾性構造の折幅が７０ｍｍ以上であることが好ましい。

第１の本発明において、前記弾性構造を構成する前記無機繊維集合体のマットが、アルミナ含有量が７０～８０ｗｔ％でかつシリカ含有量が２０～３０ｗｔ％のシリカ／アルミナ繊維のマットであることが好ましい。

第１の本発明において、前記断熱ブロックと前記弾性構造との間に金属板を備え、前記金属板と前記断熱ブロックとが固定されており、前記金属板と前記扉ケーシングとが前記接続部材により接離自在に接続されていることが好ましい。

第２の本発明は、扉ケーシング、および、前記扉ケーシング内部に配置された第１の本発明の耐火構造を有する、熱処理炉扉である。

第２の本発明において、前記断熱ブロックの一部が、前記扉ケーシングから接触面側に突出していることが好ましい。

本発明の熱処理炉扉の耐火構造によれば、熱処理炉扉が閉じられたときに、炉体開口部に対して、密閉性を付与することができる。また、その密閉性の効果を長期間に亘って維持することが可能である。このため、長期に渡って優れた断熱性能と密着性を維持することが可能な加熱炉扉を提供することが可能となる。

一般的な熱処理炉を示す斜視図である。 本発明の耐火構造の一実施形態を示す模式図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ弾性構造の折りたたみ状態を示す模式図である。 本発明の耐火構造の一実施形態を示す模式図である。 本発明の加熱炉扉の一実施形態を示す模式図である。 本発明の加熱炉扉の一実施形態を示す模式図である。 本発明の加熱炉扉の一実施形態を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、断熱ブロックと弾性構造との組み合わせを示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の加熱炉扉の一実施形態を示す斜視図である。 断熱ブロックと金属板の接続形態について説明する図である。 （ａ）は実施例１の弾性構造および断熱ブロックの配置を示した図であり、（ｂ）は比較例１の弾性構造および断熱ブロックの配置を示した図であり、（ｃ）は比較例２の弾性構造および断熱ブロックの配置を示した図である。

以下、本発明の実施形態の一例としての熱処理炉扉の耐火構造、および、該耐火構造を有する熱処理炉扉について説明する。ただし、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
なお、数値範囲を示す「ａ～ｂ」の記述は、特にことわらない限り「ａ以上ｂ以下」を意味すると共に、「好ましくはａより大きい」及び「好ましくはｂより小さい」の意を包含するものである。
また、本明細書における数値範囲の上限値及び下限値は、本発明が特定する数値範囲内から僅かに外れる場合であっても、当該数値範囲内と同様の作用効果を備えている限り本発明の均等範囲に包含するものとする。

＜熱処理炉の一般的な構造＞
熱処理炉扉としては、例えば、上下スライド式の扉、左右スライド式の扉、ヒンジ開閉式の扉など種々形態がある。図１にヒンジ開閉式の扉を備えた熱処理炉３００の斜視図を示す。熱処理炉３００は、扉１００および炉体２００を備えている。扉１００は、鉄皮からなる扉ケーシング１５０の内側（炉体の開口部側）に断熱材１３０を備えている。炉体２００は、鉄皮からなる炉殻２５０の内側に断熱材２３０を備えている。

炉の内外を断熱すべく、断熱材は、扉ケーシング１５０の内側全面に取り付けられている。また、開口部のシール性を確保して、断熱性の低下を防ぐべく、炉体開口部に接触する位置にも断熱材は存在しており、このため上記した断熱材が損耗するという課題が発生し得る。

＜熱処理炉扉の耐火構造＞
本発明の熱処理炉扉の耐火構造は、積層された無機繊維集合体のマットを備えてなる断熱ブロック、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる弾性構造、および、前記断熱ブロックと扉ケーシングとを接続する接続部材を備えた熱処理炉扉の耐火構造であって、前記断熱ブロックにおける前記無機繊維集合体のマットの積層面が、熱処理炉扉と炉体開口部との接触面に対して垂直となっており、前記弾性構造の無機繊維集合体のマットの積層面が、前記接触面に対して水平となっており、前記断熱ブロックが前記接触面側に配置され、前記弾性構造が前記扉ケーシング側に配置され、前記接続部材が、断熱ブロックと扉ケーシングとを接離自在に接続している。

図２に本発明の熱処理炉扉の耐火構造の概念図を示す。図２は、熱処理炉扉の炉体開口部側を紙面上方向に向けて配置した状態における、熱処理炉扉の断面図である。本発明の熱処理扉の耐火構造は、断熱ブロック１０、弾性構造２０、および、接続部材３０を備えている。図中において、炉体開口物と断熱ブロック１０との接触面をＰ１で示した。
断熱ブロック１０は、無機繊維集合体のマットの積層面が、熱処理炉扉と炉体開口部との接触面Ｐ１に対して垂直となるように配置されている。また、弾性構造２０は、無機繊維集合体のマットの積層面が、接触面Ｐ１に対して水平となるように配置されている。

断熱ブロック１０は接触面Ｐ１側に配置されており、弾性構造２０は、該接触面Ｐ１とは反対側、つまり、扉ケーシング４０側に配置されている。
接続部材３０は、断熱ブロック１０と扉ケーシング４０とを、例えばボルトおよびナットにより、接離自在に接続している。「接離自在」とは、近接または離隔することが自在に可能であるという意味である。
図２の形態では、断熱ブロック１０に一端が接続された棒状部材の他端にネジが切られており、この他端を扉ケーシング４０に形成した孔から扉ケーシング４０の外側に出して、該他端にナットが締結されている。これにより、断熱ブロック１０は、弾性部材２０が圧縮されることにより、図示下方向に移動可能となり、扉ケーシング４０に接近することが可能となっている。また、ナットで締結されているので、弾性部材１０が扉ケーシング４０から脱落することが防止されている。

（断熱ブロック１０）
断熱ブロック１０は、積層された無機繊維集合体のマットを備えており、無機繊維集合体のマットの積層面が、熱処理炉扉と炉体開口部との接触面Ｐ１に対して垂直となっている。
もし、断熱ブロック１０の無機繊維集合体のマットの積層面が、炉体開口部との接触面Ｐ１に対して水平方向に配向している場合、炉内雰囲気やバーナーの炎にさらされると、継時的に劣化したり、風食作用により飛散しやすい。これに対して、本願発明では、断熱ブロック１０の無機繊維集合体のマットの積層面が、炉体開口部との接触面Ｐ１に対して垂直方向に配向している。このため、耐熱性や耐熱耐久性に優れており、熱処理炉扉の内貼り構造に非常に適した構造になっている。

ここで、「接触面に対して垂直」とは、上記効果を奏すればよく、厳密な意味での垂直を意味するものではない。前記接触面Ｐ１と断熱ブロック１０の無機繊維集合体のマットの積層面とがなす角度（交角の小さい方）は、６０～９０°が好ましく、７０～９０°がより好ましく、８０～９０°がさらに好ましい。略垂直（８５～９０°）が特に好ましい。

断熱ブロック１０における無機繊維集合体のマットの積層形態に関しては、特に制限されないが、図２に示したような葛折構造であることが好ましい。断熱ブロック１０の嵩密度に関して特に制限はないが、１１０ｋｇ／ｍ^３以上が好ましい。断熱ブロック１０に使用する無機繊維集合体は、圧縮されていてもよい。

無機繊維集合体のマットや断熱ブロック１０は、アルミナロープなどで縫製して、これらを圧縮したり、構造を保持したりすることができる。また、無機繊維集合体のマットを積層し、圧縮面の両側をべニア板や金属板で抑えて圧縮し、プラスチックバンドなどで固定することで、断熱ブロック１０の嵩密度を高めることもできる。そうすることで施工後にバンドを切断することによって、圧縮を開放し、ブロックを密着させることができる。

断熱ブロック１０の背面には特許文献２に記載されているような、チャネルを取り付けることができる。こうすることにより、後で説明する金属板５０と断熱ブロック１０とをチャネルを介して固定することができる。またチャネルに接続部材３０を取り付けることによって、ケーシング４０と断熱ブロック１０とを接離自在に接続することができる。

・無機繊維集合体
上記断熱ブロック１０を構成する無機繊維集合体のマットを形成する無機繊維は、特に制限されないが、例えば、シリカ、アルミナ／シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア及びカルシアの単独、または複合繊維が挙げられる。中でも、特に好ましいのは、耐熱性、繊維強度（靱性）、安全性の点で、アルミナ／シリカ系繊維、特に多結晶質アルミナ／シリカ系繊維である。特に、アルミナ比が７０～８０質量％でシリカ比が３０～２０質量％のアルミナ/シリカ繊維が好ましい。

無機繊維集合体のマットとしては、実質的に繊維径３μｍ以下を含まない無機繊維の集合体にニードリング処理が施されたマット（ニードルブランケット）が好ましい。このようなニードルブランケットを用いることにより、耐熱性や耐久性を高めることができる。
無機繊維集合体の嵩密度は特に限定されないが、形成される断熱ブロック１０の耐熱性および強度の点から、５０ｋｇ／ｍ^３～２００ｋｇ／ｍ^３が好ましく、８０ｋｇ／ｍ^３～１６０ｋｇ／ｍ^３がさらに好ましい。
無機繊維集合体のマットの厚みは適宜選択されるが、施工性や強度の点から５～３０ｍｍが好ましく、１０～２７ｍｍがより好ましい。厚みが薄くなりすぎると、施工に手間がかかり、厚みが厚すぎると折りたたんだ時に、構造体を維持しずらいという問題点がある。

（弾性構造２０）
弾性構造２０は、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる。弾性構造２０を構成する無機繊維集合体のマットの積層面は、接触面Ｐ１に対して水平となっている。また、弾性構造２０は、断熱ブロック１０よりも扉ケーシング４０側に配置されている。
上記したように、断熱ブロック１０における無機繊維集合体のマットの積層面は、接触面Ｐ１に対して垂直となっている。この場合、耐熱性や耐熱耐久性に優れているが、その反面、外部からの荷重に対しての厚みの変化量は小さい。そのため圧縮された際に粉化などをおこし、熱処理炉扉と炉体開口部との密着性を下げる原因になっていた。

弾性構造２０を構成する無機繊維集合体のマットの積層面は、接触面Ｐ１に対して水平となっているが、この場合、外部からの圧縮に対して吸収および反発を期待できる。このため、弾性構造２０を断熱ブロック１０の背面に（断熱ブロック１０よりも扉ケーシング４０側に）配置することで、断熱ブロック１０に加重がかかった場合、この弾性構造２０が該荷重による圧力を吸収し縮みかつ反発することで、扉と炉体開口部との密着性を高めることができる。また弾性構造２０は耐熱性に優れる無機繊維集合体のマットなので、熱がかかる環境下でも繰り返し使用することができる。

ここで、「接触面に対して水平」とは、上記効果を奏すればよいのであって、厳密な意味での水平を意味するものではない。前記接触面Ｐ１と弾性構造２０の無機繊維集合体のマットの積層面とがなす角度（交角の小さい方）は、０～３０°が好ましく、０～２０°がより好ましく、０～１０°がさらに好ましい。略水平（０～５°）が特に好ましい。

弾性構造２０に用いられる無機繊維集合体のマットは、アルミナ比が７０～８０質量％でシリカ比が３０～２０質量％のアルミナ/シリカ繊維のニードルブランケットが好ましい。当該ニードルブランケットの密度は適宜選択されるが、５０ｋｇ／ｍ^３～２００ｋｇ／ｍ^３が好ましく、８０ｋｇ／ｍ^３～１６０ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。嵩密度が低すぎると反発力や耐久性が得られず、高すぎると折りたたむことが難しくなる。

弾性構造２０のニードルブランケットは、繊維径３μｍ以下を含まない無機繊維の集合体にニードリング処理が施されたものが好ましい。このようなニードルブランケットを用いることにより、耐久性を高めることができる。
弾性構造２０のニードルブランケットの平均繊維径は、５～７μｍであることが好ましい。無機繊維の平均繊維径が太すぎると繊維集合体の反発力、靱性が失われ、細すぎると、繊維径３μｍ以下の繊維が含有される確率が高くなる。

弾性構造２０のニードルブランケットの厚みは、加熱炉扉の大きさ、必要な反発力に応じて、適宜選択されるが、厚み５ｍｍ～３５ｍｍが好ましく、８ｍｍ～２７ｍｍ程度がより好ましく、２０～２７ｍｍ程度がさらに好ましい。

弾性構造２０は、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる。図３（ａ）～（ｃ）に弾性構造２０の折りたたんだ状態の側面図を示す。弾性部材２０は、少なくとも１か所折りたたまれていることが必要であり、図３（ｃ）に示すように、複数個所において折りたたまれていてもよい。
また、図３（ｂ）に示すように観音開き状に折りたたまれていてもよい。折りたたまれることで、圧縮反発に対してより強い耐久力を示す。また、折りたたむ場合は無機繊維集合体のマットの厚みＴ１に対して、折幅Ｗ１を３倍以上とすることが好ましい（Ｗ１≧３Ｔ１）。図３（ｂ）のように、折りたたみ構造が長片と短片とを有する場合は、前記折幅Ｗ１は短片の幅をいう。無機繊維集合体のマットの厚みＴ１に対して、折幅Ｗ１を３倍以上とすることにより、無機繊維集合体の端部がめくれてマットの端面が断熱ブロック１０と接触してクッション不良となることを防止できる。
なお、具体的には、弾性構造２０の折幅Ｗ１は、７０ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、端部のめくれを防止することができる。

弾性構造２０に用いられる無機繊維集合体のマットは、折りたたんだ状態で、アルミナロープなどで縫製されていてもよい。縫製することで、弾性構造２０の初期厚みを均一にすることが容易になる。
弾性構造２０の大きさは適宜選択することができるが、弾性構造２０の有効面積の合計は、前記断熱ブロック１０の底面積の合計よりも小さい方が好ましい。面積比で７０～１００％が好ましく、８５～９９％がより好ましい。
ここで、「有効面積」とは断熱材ブロック１０と接触する面積のことを表す。有効面積をこのように設定することで、十分なクッション性と耐久性をえることができる。

（接続部材３０）
本発明の熱処理炉扉の耐火構造は、断熱ブロック１０と扉ケーシング４０とを接続する接続部材３０を備えている。接続部材３０により、断熱ブロック１０と扉ケーシング４０とが接離自在に接続されている。
接続部材３０の一例を図２に示す。図２においては、接続部材３０の一端は、断熱ブロック１０に接続されており、他端は扉ケーシング４０に形成された孔から扉ケーシング４０の外部に出され、該他端にはネジが切られており、ナットが締結される。これにより、断熱ブロック１０は、図示上方向への移動が制限され、扉ケーシング４０からの脱落が防止される。また、弾性構造２０が圧縮されることにより、断熱ブロック１０は一定の距離において下方向に移動することができる。これにより、断熱ブロック１０にクッション性を付与することができる。

また、接続部材３０により、本発明の断熱ブロック１０の高さを調整することができる。図２に示した接続部材３０では、ナットを締めることにより、弾性構造２０を圧縮させて、断熱ブロック１０の高さを低くすることができる。
また、本発明の耐火構造が備える複数の断熱ブロック１０において、互いの高さを異なるものとすることもできるし、一つの断熱ブロック１０が備える複数の接続部材３０の長さを異なる長さに調整することにより、接触面Ｐ１を適切な角度に調整することができ、炉体開口部との密着性をより高めることができる。
また、このように、断熱ブロック１０は扉ケーシング４０と接離自在に接続されており、脱落が防止されているので、本発明の耐火構造は、熱処理炉の側面側の扉として使用可能であるし、熱処理炉の上面側の扉としても使用可能である。

接続部材３０の材質は、特に限定されないが、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１０Ｓなどの耐熱ステンレスを使用することが好ましい。
接続部材３０の太さは、特に限定されないが、５ｍｍ以上１６ｍｍ以下が好ましい。太さが細すぎると加重がかかった際に折れる問題があり、逆に太すぎると強度が過大となり高重量となる。

図２に示した形態は、接続部材３０の他端がねじ状になっており、扉ケーシング４０の外でナットが締結されているが、接続部材３０の形態はこれに限定されず、例えば、ミニジャッキ等を挙げることができる。

接続部材３０と断熱ブロック１０との固定方法は特に限定されないが、例えば、断熱ブロック１０に固定したチャネルに接続部材３０を取り付ける方法を挙げることができる。

（金属板５０）
本発明の熱処理炉扉の耐火構造は、断熱ブロック１０と弾性構造２０との間に金属板５０を備えていてもよい。図４に金属板５０を備えた形態を示す。該形態においては、金属板５０と断熱ブロック１０とが固定されており、金属板５０と扉ケーシング４０とが接続部材３０により接離自在に接続されている。
この形態では、接続部材３０は金属板４０に固定されている。固定方法は特に限定されないが、例えば、溶接により固定することができる。

金属板５０の厚みは、特に限定されないが、０.５ｍｍ～３．０ｍｍが好ましい。厚みが薄すぎると強度が保てず、厚みが厚すぎると構造体の重量が重たくなり施工が難しくなったり、弾性構造２０が金属板５０の重量で潰れすぎるという問題がある。
金属板５０の材質は、特に限定されないが、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１０Ｓなどの耐熱ステンレスを使用することが好ましい。

金属板５０の大きさは、特に限定されないが、金属板５０の面積の合計は、断熱ブロック１０の底面積の合計よりも小さい方が好ましい。面積比で７０～１００％が好ましく、８５～９９％がより好ましい。金属板５０の面積の合計は、弾性構造２０の有効面積の合計よりも大きい方が好ましい。

断熱ブロック１０と金属板５０とは固定されており、固定の方法は特に限定されないが、図１０に示すように、金属板５０からスタッド５２を立設させ、断熱ブロック１０にチャネル１２を取り付け、該チャネルに設けた穴１４にスタッド５２を挿入して、断熱ブロック１０内部からナットで固定する方法等が挙げられる。

また、金属板５０と断熱ブロック１０との間には、無機繊維集合体のマットを挿入してもよい。そうすることで金属板５０をより炉内の熱から守る効果がある。

＜加熱炉扉＞
本発明の加熱炉扉は、扉ケーシング４０、および、扉ケーシング４０内部に配置された上記の耐火構造を有する。

（扉ケーシング４０）
扉ケーシング４０の材質は、特に限定されないが、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１０Ｓなどの耐熱ステンレスを使用することが好ましい。
扉ケーシング４０の厚みは、特に限定されないが、１ｍｍ以上が好ましく、３ｍｍ以上がより好ましい。薄すぎると強度が低くなるという問題がある。上限は特に限定されないが、高重量となる点から６ｍｍ以下が好ましい。扉ケーシングの形状は特に限定されないが、例えば、図２、４に示したような、炉体開口部側に開口を有する直方体の筐体を挙げることができる。

また、図２、図４に示したように、断熱ブロック１０の一部が、扉ケーシング４０から接触面Ｐ１側に突出していることが好ましい。これにより、炉体開口部に対して、断熱ブロックのクッション性を発揮しやすくなる。

（耐火構造の配置形態）
本発明の加熱炉扉は、複数の本発明の耐火構造を備えていてもよい。図５に、複数の耐火構造を備える本発明の加熱炉扉の一実施形態の断面図を示す。また、図６に断面図、図７に斜視図を示すように、本発明の耐火構造を加熱炉扉の一部の耐火構造として使用してもよい。図６、図７では、炉体開口部と接触する部分に本発明の耐火構造を配置している。つまり、本発明の耐火構造を、扉の外周部の耐火構造として使用している。このように、加熱炉扉と炉体開口部とを密着させたい箇所に対して、本発明の耐火構造を配置することが好ましい。

また、加熱炉扉において、断熱ブロック１０と弾性構造２０とは、必ずしも１対１で対応している必要はない。図８（ａ）に示すように、断熱ブロック１０に対して、弾性構造２０の数が少なくてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、断熱ブロック１０に対して、弾性構造２０の数が多くてもよい。なお、図８（ａ）、（ｂ）においては、接続部材３０を省略している。

断熱ブロック１０の底面積の合計に対し、弾性構造２０、または、金属板５０の有効面性は小さい方が好ましく、面積比で７０～１００％が好ましく、８５～９９％がより好ましい。ここで、「断熱ブロックの底面積」とは、断熱ブロックの弾性構造２０側の面の面積をいう。また、「弾性構造２０、または、金属板５０の有効面積」とは、弾性構造２０または金属板５０と断熱ブロックとが接触する面の面積をいう。
加熱炉扉における、断熱ブロック１０の圧縮方向は特に制限されないが、加熱炉扉の長手側に圧縮させる方が好ましい。これにより、非圧縮方向の断熱ブロック１０の間に使用することがある無機繊維マット（ホールブランケット）の使用量を削減できる。

加熱炉扉における、金属板５０や接続部材３０の数は特に限定されず、該扉の大きさなどに応じて、適宜選択することができるが、施工性の観点から断熱ブロック１０の数よりも少ないことが好ましい。つまり、一つの金属板５０に対して、複数の断熱ブロック１０を配置することが好ましい。

加熱炉扉は、図７に示したように、炉体開口部との接触位置に本発明の耐火構造を備えている形態が、好ましい形態として挙げられるが、それ以外にも、図９（ａ）に示すように、加熱炉扉の炉体開口部側の全面に、本発明の耐火構造を配置してもよい。また、加熱炉扉の形状は、炉体の開口部の形状に応じて、種々の形状であってもよく、図７、図９（ａ）に示したように、平面視で矩形であってもよいし、図９（ｂ）に示したように、平面視で円または楕円であってもよい。

また、加熱炉扉の形態は、上下スライド式の扉であっても、並行移動式の扉であってもよく、いずれの形態の扉であっても、本発明の加熱炉扉を採用すれば、扉が閉じられた際に、弾性構造２０が圧縮されることによって、加熱炉扉と炉体とがより密着されるようになる。また、たとえ、断熱ブロック１０が熱劣化等で摩耗し、厚みが薄くなった場合でも、弾性構造２０があることにより、長期間に亘って、加熱炉扉を使用しても、加熱炉扉と炉体との密着を維持することができる。

以下、実施例を用いて、本発明の耐火構造の効果について説明するが、該実施例は本発明の一実施形態を示すに過ぎない。

＜実施例１＞
三菱ケミカル社製 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳ ６ｐｃｆ（９６ｋｇ／ｍ^３) ２５ｍｍｔ（２５ｍｍ厚）を、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさで２枚切り出し、折幅（Ｗ１）がそれぞれ１５０ｍｍ幅となるように２つ折りして弾性構造２０とし、図１１（ａ）に示すように２つを並べた。
その上に、上記同様の三菱ケミカル社製、ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳ ６ｐｃｆ（９６ｋｇ／ｍ^３) ２５ｍｍｔ（２５ｍｍ厚）を３００ｍｍ×４８００ｍｍの大きさで切り出し、これを３００ｍｍ幅で葛折構造に折りたたみ、両面を６ｍｍのベニア板で挟みＰＰバンドで固定して、重さ４．８ｋｇ、サイズ３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍの断熱ブロック１０として、これを、上記の弾性構造の上に、図１１（ａ）に示すように、配置した。

上記の状態にて、弾性構造の高さを３点において測定し、その平均値を初期厚みとした。その後、断熱ブロックに７．７ｋＰａ（７０ｋｇ）の重みをかけ、加重時の弾性構造の厚みを３点にて測定し、その平均値を圧縮時（１）の弾性構造の厚みとした。その後、加重をとり、弾性構造の高さを３点にて測定し、その平均値を解放時（１）の弾性構造の厚みとした。圧縮時（１）と解放時（１）との弾性構造の厚みの差を記録した。以上を１０回繰り返した。

＜比較例１＞
実施例１において、弾性構造を形成する三菱ケミカル社製 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳ ６ｐｃｆ（９６ｋｇ／ｍ^３） ２５ｍｍｔを、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさで２枚切り出したものを、図１１（ｂ）に示すように折らずに重ねて配置し、同様の試験を実施した。

＜比較例２＞
実施例1において、弾性構造を形成する三菱ケミカル社製 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳ ６ｐｃｆ（９６ｋｇ／ｍ^３） ２５ｍｍｔを、５０ｍｍ×３００ｍｍの短冊状に１２枚カットし、図１１（ｃ）に示すように、積層面を接触面に対して垂直方向にして、１２枚並べ、同様の試験を行った。

なお、クッション性の維持率は、以下の式（１）により求めた。
１０回目の圧縮時および解放時の差／１回目の圧縮時および解放時の差×１００（％） （１）
実施例１では、１回目の圧縮時および解放時の差は１４．７ｍｍであり、１０回目の圧縮時および開放時の差は１３．３ｍｍであった。クッション性の維持率は、９１％であった。
これに対して、比較例１では、１回目の圧縮時および解放時の差は１０．０ｍｍであり、１０回目の圧縮時および開放時の差は８．７ｍｍであった。クッション性の維持率は、８７％であった。比較例２では、１回目の圧縮時および解放時の差は２．１ｍｍであり、１０回目の圧縮時および開放時の差は１．８ｍｍであった。クッション性の維持率は８６％であった。

比較例２においては、短冊状の弾性構造が圧縮される際に、横向きに圧がかかる。この場合、扉ケーシングに圧がかかるため扉ケーシングがゆがむ可能性がある。また、上記の２５ｍｍｔのＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳ ６ｐｃｆを５０ｍｍ幅に切り揃え、敷き詰める必要がある。そのため、製作に手間がかかり、正確に切りそろえないと、段差ができてしまうという問題がある。
以上より、本願発明の耐火構造においては、炉体開口部に対する高い密閉性とその長期間における維持が可能であることが示された。

本発明の熱処理炉扉の耐火構造は、種々の形態の熱処理炉扉の耐火構造として使用可能であり、炉体開口部との密着性を向上させ、かつ、その効果を長期間にわたって持続可能とすることができる。

３００：熱処理炉
２００：炉体
１００；扉
１０：断熱ブロック
２０：弾性構造
３０：接続部材
４０：扉ケーシング
５０：金属板

Claims (6)

1. 積層された無機繊維集合体のマットを備えてなる断熱ブロック、折りたたまれた無機繊維集合体のマットからなる弾性構造、および、前記断熱ブロックと扉ケーシングとを接続する接続部材を備えた熱処理炉扉の耐火構造であって、
   前記断熱ブロックにおける前記無機繊維集合体のマットの積層面が、熱処理炉扉と炉体開口部との接触面に対して垂直となっており、
   前記弾性構造の無機繊維集合体のマットの積層面が、前記接触面に対して水平となっており、
   前記断熱ブロックが前記接触面側に配置され、前記弾性構造が前記扉ケーシング側に配置され、
   断熱ブロックと扉ケーシングとが前記接続部材により接離自在に接続されている、熱処理炉扉の耐火構造。
2. 前記弾性構造の折幅が７０ｍｍ以上である、請求項１に記載の熱処理炉扉の耐火構造。
3. 前記弾性構造を構成する前記無機繊維集合体のマットが、アルミナ含有量が７０～８０ｗｔ％でかつシリカ含有量が２０～３０ｗｔ％のシリカ／アルミナ繊維のマットである、請求項１または２に記載の熱処理炉扉の耐火構造。
4. 前記断熱ブロックと前記弾性構造との間に金属板を備え、前記金属板と前記断熱ブロックとが固定されており、前記金属板と前記扉ケーシングとが前記接続部材により接離自在に接続されている、請求項１～３のいずれかに記載の熱処理炉扉の耐火構造。
5. 扉ケーシング、および、
   前記扉ケーシング内部に配置された請求項１～４のいずれかに記載の耐火構造を有する、熱処理炉扉。
6. 前記断熱ブロックの一部が、前記扉ケーシングから接触面側に突出している、請求項５に記載の熱処理炉扉。