JPH01167586A - 高温電気炉断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本ブを明は、高温電気炉断熱材、更に詳しくは、炉心側
表面に輻射熱反射用炭素質薄板を設置した高温電気炉断
熱ｌに関する。

（従来の技術と光明が解決しようとする問題点）焼結炉
、焼入炉、ろう付炉、炭化炉、熱処理炉、蒸着炉、結晶
成長炉、ＨＩＰ炉等の高温電気炉（使用条件は一般に１
０００〜３０００℃）においては、炉心部は装入材料、
ルツボ、光熱体等を囲繞する断熱材からなることは既に
知られている。

そして、断熱材として考直すべき点は、（１）炉内の加
熱効果をあげるため輻射熱を完全に反射させる材料であ
ること、■水分の吸湿性が少ないこと、■熱容量が小さ
いこと、（４）軽量で安価であること、などが挙げられ
ている（杉山他「金属材料」、１１、［８］　、ｐ、８
１　（昭４７））。

ところで、そのような要求を満足すべき断熱材として炭
素繊維系断熱材が最近おしもおされもせぬ高温炉断熱材
としての地位を築きつつある（野崎他「工業加熱」２３
、［３］、３３（昭６１））。因みに、炭素繊維系断熱
材には、炭素繊維を二一ドルバンヂして作られたフェル
ト、このフェルトを基材とし、これに炭化率の高いレジ
ンを用いて任意の形状に含浸成形し、硬化させたのち、
その成形体を炭化処理して作られた、かさ高な炭素ｍ組
成形体などがある。この炭素繊維成形体は、黒鉛質バイ
ンダーで圧縮成形されているので、平滑な表面と十分な
強度をもち、しかも自立性があるので、炉内ガスの排気
、導入などの際、ガスが高速度で流出、流入しても粉じ
んやフェルト単糸の飛散が少なく、また、自立性がある
ため断熱材を炉に装填、交換する際、組立てるだけでよ
く、フェルトのような巻きつけも不要であり作業性及び
作業環境の改善に適した材料といえる（前掲誌ｐ、３５
及びそこに引用の特公昭５Ｏ−３５９３０）。その他成
形断熱材にはフェルト単糸の飛散を一層よく防止しある
いは表面強化のために、この成形体表面に黒鉛シートを
積層したものおよび炭素ｌ！雑フェルトと黒鉛シートと
が交互に積層された構造を有するもの（前掲誌ｐ、３６
及びそこに引用の実開昭５４−９２４７１）または特殊
なカーボンセメントをコーティングしたもの（前掲誌ｐ
、３８）などがある。

しかしながら、このような炭素繊維系断熱材であっても
、これをそのま）高温電気炉断熱材として用いたのでは
炉内の加熱効果を上げる点などでなお断熱材としての性
能が十分であるとは云い難い。また、例えば、セラミッ
クス焼結炉、シリコン１９１結晶生成炉では気化した金
属やＳ；０２などのＲ１ガスのため断熱材表面が劣化し
寿命が短かくなり、断熱材からの粉じん飛散により処理
物の純度が低下する。また、断熱材表面に黒鉛シートを
貼ったもの（実開昭５４−９２４７１　）は黒鉛シート
が剥離し易く、高純度化処哩が出来ず製品純度が悪化し
易いので、特に高純度が要求される場合は不適である、
などの欠点があり、炭素繊維系断熱材についてこれらの
点に関するさらなる改良が望まれている。

因みに、輻射熱反射用炭素質薄板が炉心側表面に設置さ
れるべき高温電気炉断熱材は、上記のような炭素４１維
系断熱材に限られるわけではなく、本発明の輻射熱反射
用炭素質薄板が炉心側表面に設置された結果、炉内の加
熱効果があがり、前述のような欠点が解消されるなど、
そのような設置の効果が得られる断熱材であればいかな
る材料のものでもよいことはもちろんである。

そして、輻射熱反射による炉内の加熱効果をあげること
を主たる目的とした方法としては、耐熱熱（前掲工業加
熱、ｐ、　３９　）などが提案されてはいる。さらに、
黒鉛シート多層反射板（実開昭５４−９２４７１　＞の
使用も提案されているが、前者の場合は耐熱限界は１５
００℃に過ぎず、後者の場合は耐熱限界は高いが強度が
弱いために壊れ易く自立性がないのでセット方法が複雑
になる、などの欠点を有している。

（問題点を解決するための手段と作用・効果）本発明者
は、高温電気炉断熱材についての上記欠点がこのような
断熱材の炉心側表面に輻射熱反（ト）用炭素質薄板を設
置することにより解消できることを見出し、この知見に
基いて本発明を完成した。

このような欠点のｗＩ演は、炭素質薄板が輻射熱反射能
、耐熱性において優れ、緻密で、耐食性を有しているこ
と、などによる。本発明によれば、また炭′ｆ４質薄板
を交換することで断熱材の寿命を大巾に延長することも
可能である。なお、炭素質薄板は、博いのでその熱容量
が小ざく、炉の冷却、加熱にはなんらの支障もなく、ま
た、黒鉛シートに較べて自立性に優れ、任意の形状に取
イ」けることができる。

ここに、輻射熱反射用炭素質薄板としては、例えば、特
開昭６０−２３９３５８に係る方法によって￥Ｊ造でき
る、基材として使用された実質的に炭素化された薄い紙
状支持体と、偏光顕微鏡下に異方性を示す粒子の大きさ
が１０ｐ以下の微細なモザイク状または等方性の光学的
構造を示す炭素質マトリックスとの複合体よりなる炭素
質薄板であって、炭素含有量が９５重量％以上で、嵩密
度が１．４〜１．９！Ｊ／ｃｊの物性を有する炭素質薄
板や、特開昭６２−４６９０９に係る方法によって製造
できる、加熱により軟化した後炭化囚化する炭素原料を
加熱プレスにより加圧しながら炭化させ更に焼成する炭
素質薄板の製造に当り、炭素原料と加熱プレスの加圧面
との間に溶融することなく炭化する紙状物質を配し、加
圧しながら炭化させることにより￥Ｊ還された炭素質ａ
板を挙げることができる。

炭素質薄板の板厚は、製造上の制約、強度、２次加工性
などの観点から下限は約０．１ａであり、穴明は加工性
、熱容量、続演性などの観点から上限は約１闇であり、
これらの観点を総合して好ましくは約０．５〜約０．７
闇の範囲にある。

炭素質薄板は、１層で使用してもよいが、輻射熱の反射
による断熱効果を上げるためには例えば１０〜３０層と
して使用してもよい。

多層に構成した場合の１例の切欠図を第１図に示す。こ
の例では、炭素質薄板（１）が１０〜３０枚、スペーサ
ー■を介在させて重ね合わされ、これら全体をボルト／
ナツト締転）締めされている。スペーサー並びにボルト
及びナツトはいずれも炭素１１１１ｆｔ強化炭素材製の
ものを使用するとよい。層間距離（相隣る炭ｗａｎ板の
相対する２つの表面間の距１ｉ１ｆｔ）は、通常、０．
１〜３ｍ＃Ｉ好ましくは０，５〜１麿である。

輻射熱反射用炭素質薄板が設置されるべき高温電気炉断
熱材の炉心側表面とこの表面に最も近い炭素質薄板の表
面の距離（炭素質薄板／断熱材距離）は、断熱材が前述
の炭素繊維系断熱材である場合は、通常０．１〜３ｍｍ
好ましくは０．５〜１ｍ１ｌＩであり、断熱材の材料が
その他のものである場合はその断熱材に関して炭素質薄
板の断熱効果ができるだけよく発揮されるような距離を
実験的に容易に定めることができる。

炭素質薄板を炉心部を構成する断熱材の炉心側表面の全
面に設置してもよく、高温局部に限定して設置してもよ
い。例えば、炉心が直方体の角型炉の場合は、全６面に
設置してもよいし、そのなかの特定の面のみに設置して
もよく、更にはある面の特に高温な局部に設置してもよ
い。

炭素質薄板の電気炉断熱材の炉心側への設置固定は、即
ち、通常のボルト／ナツト締め固定、たとえば炭素質薄
板及び断熱材層の両者をｎ通する孔に炭素質ボルトを炉
心側より通し、これを断熱材層の外側で炭素質ナツト締
めすることで行なえる。炭素質薄板／断熱材距離を所望
の範囲に保つには、炭素質薄板を多層にして使用する場
合のスペーサーと同材質のスペーサーを適宜使用すると
よい。

（実　施　例） フェルトを基材としてかさ高な構造の炭素Ｍ＆維元系断
熱材使用し、１００市の厚さで囲繞して形成した６５０
／ＩＩｍ　Ｘ　１０１００Ｏ底面ａ　）　Ｘ　１０００
ｍ、　（高さ）の体積の炉心部を有し発熱体が黒鉛であ
る角形高温電気炉によりセラミックスの焼結処理を行な
うために、本発明による炉内の加熱効果ないしは断熱効
果の試験を行なった。

すなわち、上記角型高温電気炉の断熱材の炉心側表面全
面に厚さ０．６ｆｆｉｌの炭素質薄板（特開昭６０−２
３９３５８号公報実施例２により製造したもの）１１枚
を肋間距離を０．７ｍｒｎとなるようにスペー１ナーを
介在させて炭素質ボルト／ナツト締めで多層に構成した
輻射熱反射板を設置した。炭素質薄板／１ＩＪｉ熱材距
離は０．７ｆｆｉｆｉであった。

この電気炉では黒鉛発熱体により炉内温度２８００℃を
達成することができた（所要時間６時間）。

一方、反射板を設置しない以外は全く同一の条件で加熱
を行なったところ、炉内温度は２４００℃にしか達しな
かった（所要時間６時間）。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る多層に構成した炭素質薄板輻射
熱反射板の１例の切欠図である。 １・・・炭素質薄板、　２・・・スペーサー。 イ：：理人弁に上船　　山　　　　武

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心側表面に輻射熱反射用炭素質薄板を設置した高温電
   気炉断熱材。