JPH02138422A - 制御雰囲気における金属リールの焼なまし用ベル型炉 - 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） 本発明は、制御された雰囲気下でシート状金属リールを
焼なまず作業のために、特に利用される改良されたベル
型炉に関するものである。

（従来の技術とその課題） 熱圧延または冷圧延によるシート状金属の生産工程で、
特殊な硬度、延性、弾性限界などの精密な物理特性を得
るために、シートを熱処理する必要があることはよく知
られている。

これらの熱処理は、特に次の焼なまし工程からなる。す
なわち鉄鋼の転位点以上の温度になるまでシートを漸進
的に加熱すること、再結晶および維持温度、温度維持時
間、冷却速度により決まる最終構造を保証するよう徐々
に冷却することである。

金属シートの焼なまし処理は、逐次連続するシート状金
属生産ラインによるか、または類ベース上に１つまたは
それ以上のシートリールを積み重ねたベル型炉を利用し
て非連続的に行われる。

このような焼なまし操業の遂行に利用される既知のベル
型炉では、−船釣に支持プレートをもつ固定ベースがあ
り。その上に１つまたはそれ以上のシート状リールを載
せ、その下にシート状金属の酸化を避けるために、焼な
まし７囲気内を循環させるタービンが置かれている。内
部カバーは内容物を周囲雰囲気および炉雰囲気から絶縁
する。

このカバーは、ベース外周に環状のジヨイントを介在さ
せて固定される。カバー自体はベル型炉で覆われ、そこ
へ、１つまたはそれ以上のシート状金属リールからなる
内容物を再加熱するための熱が供給される。一般にこの
ベル型炉の加熱手段は、電気抵抗かバーナーにより、焼
なまし作業に必要な温度まで内部カバー温度を上昇させ
る。内部カバーと焼なましされるリールとの間の熱伝達
は、輻射かタービンで強制循環される保護雰囲気の対流
により行われる。

焼なまし後、内部カバーをベル型炉から取り去り、内容
物の熱を周囲雰囲気に内部カバーと内容物間の同じ輻射
および対流の熱交換により放出し、内容物の冷却を行う
。もちろん既知の外部冷却手段を利用して冷却を促進す
ることも可能である。

ベル型炉中の焼なまし作業は、低濃度の水素、一般には
１０％以下の水素を含む窒素の保護雰囲気中で行われる
。

また内部カバー内の圧力は、作業中の内容物の酸化を避
けるために、周囲圧力より少し高い値で一定に維持され
る。さらに、ベースとカバー間にシールジヨイントをも
つことにより、保護ガスの実質消費を避け、焼まし作業
中に酸素の浸透を防ぐこともよく知られている。

一般に、シールジヨイントは、通常の砂からなるジヨイ
ントにカバー低部を載せた流動タイプか、望まれれば水
冷される成型ゴムからなっている。この成型ゴムエレメ
ントを、水冷されたベース外周にあるフランジと、同様
に水冷されたカバー低部にあるカウンターフランジとの
間に挿入することも可能である。

このような水冷システムは、ベースと接触する保護カバ
ー下部を循環しているガスの温度上昇によるジヨイント
の熱分解を避け、カバー自体を被覆している炉によって
カバーが高温になり熱損傷を受けることを避けるために
必要である。同様に、水素濃度の低い窒素保護雰囲気を
、水素濃度の高い（３５〜１００％＞２囲気に置き換え
ることによって、処理された金属リールの冶金品質が向
上しベースでの生産性が向上することも知られている。

このような雰囲気では、水素がよく浸透するので、消費
および安全の点で、ベル型炉ベースと雰囲気のシールは
一層重要になる。一連のベル型炉における水素中の焼な
まし技術の発達は、特定の製造業者に上述のカバーとベ
ース間のシール技術を改良させることになった。

このようなシステムで、保護雰囲気が水素リッチの時に
、流動ジヨイントを用いると全く不完全なシールとなる
。反対に、冷却されているフランジとカウンターフラン
ジに依存することは、最初の段階と焼なまし操作の終わ
りごとに、内部カバーの冷却回路を断続する必要がある
ので、焼なまし段階での手動操作回数が増す不利がある
。さらにベル低部にかかる温度勾配のために熱歪みが増
し、短期または中期間の操業でカバー低部の変形を起し
、シールロスになり、冷却不十分でジヨイント破壊も生
じる。

（発明のＭ１要） 本発明は、内部カバー低部の設計を簡単にするだけでな
く、ベースと内部カバー間のシール寿命を長くし得る解
決法を提供するものである。さらに本発明による内部カ
バー低部の構造は、炉とカバー低部間、保護雰囲気とカ
バー低部間の熱伝達を減らし、特に温度レベルを下げる
ことができる。一方、カバー金属の熱伝導により伝達さ
れた熱を、シールジヨイントにあるフランジで確実に排
除し得る。

本発明の装置を使用することにより、フランジの全部分
で低い温度レベルを保証し、循環水による冷却を要しな
い。さらに、フランジの温度は通常の熱歪みを起こさな
い程度に十分に均一になる。既知の設備で通常束じる熱
歪みは、フランジを変形し、保護雰囲気を高温にし、ジ
ヨイントを破壊し、洩れを急速に増加する。

最も広い見地から、本発明は金属の焼なまし操業を遂行
するためのベル型炉を含み、炉と内部カバー低部間の熱
伝達を減らすことにより、炉の低部の変形を減少する手
段を含んでいる。

さらに特記すべきことは、出願人は、予期に反して、制
御７囲気内でシート状金属リールを焼なまし操業するた
めのベル型炉を発見したことである。

その炉は、１つまたはそれ以上の金属リールを載せる支
持プレートを具えた固定ベースと環状のジヨイントを中
間配置したベース上にある内容物を周囲雰囲気から絶縁
する内部カバー加熱手段を備え内部カバーを被覆した炉
からなる。

本発明は内部カバーの内面領域と側面環状壁を、ベース
外周および内部カバーから分離する環状空間を使用する
。さらに内部カバー低部には冷却手段を備えているので
熱流を低レベルまで下げ、周囲雰囲気に分散する。

本発明による半密閉バリヤーは、望ましくは、ベースの
側壁にある外周溝に位置する繊維質クッション上に置か
れ、内部カバー低部の円錐カラーに溶接されたスリーブ
に付着したリングメンバーからなっている。さらに、内
部カバーをベースの側面環状壁から分離している環状ス
ペースが、少なくとも部分的に外部金属シートで保護さ
れた一連の絶縁材料で囲まれている。

本発明による冷却手段は、内部カバー下の円錐カラー低
部にあり、内部カバー低端部に接続し、ベース外周にあ
る水ケーシングで冷却される溝キャリアー位置するジヨ
イントに支持されたフランジからなっている。

本発明は、制御雰囲気中でシート状金属リールの焼なま
し操業を遂行するベル型炉を提供するもので、この装置
は、１つまたはそれ以上の金属リールを載せる支持プレ
ートをもつ固定ベースと、該ベース上に環状ジヨイント
を間に介在されて位置し、内容物を周囲雰囲気から絶縁
させる内部カバーおよび内部カバーを被覆し加熱手段を
備えた炉とからなる。

本発明は上記内部カバーの内面と、ベース外周と、上記
内部カバーから側面環状壁を分離する環状スペースとの
間に半密閉バリヤーを使用する。

この方法により本装置は、下部フランジ中で発生した温
度を制限することができる。さらに、ジヨイントに接触
して温度制御することにより、接触面は過熱または早期
エージングのおそれなく、通常の円形または楕円形断面
のジヨイントの代りに、１つまたはそれ以上の接点を持
つ平行六面体断面のジヨイントを利用して非常な改善が
可能になる。

本発明によれば、半密閉バリヤーは内部カバー低部に溶
接されたスリーブまたは円形プレーにより支持されたリ
ングからなり、内部カバーはベースの側壁に装備された
外周溝の中で、望ましくは、繊維質クッションの上に位
置される。

さらに、カバー低部と外部との間に熱伝達を容易にする
ウィング手段がある。望ましくは、これらのウィングは
、カバー低部とベース周辺にある循環水により冷却され
た溝におかれたジヨイント上にあると共に、炉と周囲雰
囲気との間のシールを確実にするジヨイントを支える環
状冠または環状メンバー上のフラットフランジに溶接さ
れた放射状ウィングを形成している。

本発明によるその他の特性と利点は、添付の図面とこれ
に基づく以下の説明から明らかになるが、本発明はこれ
のみに限定されないことはもちろんである。

第１図と第２図を参照すると、本発明によるベル型炉は
、ベル型炉１４と、下にタービン８、上に例えば、冷圧
延または熱圧延されたシート状金属９の１つまたはそれ
以上のリールで構成された内容物が置かれる支持プレー
ト１２から構成される。

内容物は、内部カバー１０により周囲τ囲気から絶縁さ
れ、内部カバー１０は、固定ベース１１の上にあり、第
２図の下に描かれたシーリング手段が介在されている。

内部カバー１０は、円筒型カラー１６からなり、その端
部１８で上部を限定し、これはフラットでも凸面でもよ
く、その下部に円錐台型カラー１９をもつ。

内部カバー１０は、ベル型炉１４で覆われている。

ベル型炉には通常の加熱手段があり（示されていない）
、内容物例えばリールに対して、内部カバー１０内部に
形成された保護雰囲気の強制循環により、輻射または対
流で熱伝達を行う構造である。

この強制循環を実施する手段は、よく知られており、こ
こでは説明されない。

本発明によれば、半密閉バリヤーは、内部カバー１０の
領域Ｃと、固定ベース１１の円筒状側壁２８と内部カバ
ーｌＯとを分離する環状空間Ａとの間に形成される（第
２図参照）。この態様で、半密閉バリヤーは、円筒内部
スリーブ２０の低部に溶接された、望ましくはアングル
またはチューブによるリング２２で形成される。円筒内
部スリーブ２０自体は、内部カバー１０の低部に溶接さ
れる。図に見られるように、内部カバー１０は円筒型カ
ラー１６を含み、円筒型カラーの上部は端部１８で示さ
れ、フラットまたは凸面であり、下部は先を切り取った
円錐カラー１９、すなわち円錐台でもよい。この円錐カ
ラー１９は、リング２２を支持する溶接された円筒内部
スリーブ２０上にあるのが望ましい。ベースの円筒状側
壁２８の内面に溶接された外周溝２６は、リング２２を
載せている繊維質で作られたクッション２４で囲まれる
。リング２２とクッション２４からなるシステムは、領
域Ｃと環状空間Ａの半密閉ジヨイントを構成する。内部
カバーに接続する、円錐カラー１９の下端部に、円筒状
結合リング３６が溶接され、その上部に環状メンバー３
８があり、外側に向かって曲げられ、その上に外部に向
かって環状溝４０が溶接される。環状溝４０は、強化セ
ラミックファイバーなどでできたジヨイント４２を載せ
ている。ベル型炉１４のベース低部４４は、部分的にジ
ヨイント４２の上に載せられ、炉の高温雰囲気と外部雰
囲気との間のシールを変形している。

内部カバーの低部、すなわち円錐カラー１ｇの外部は、
少なくとも部分的に断熱材３４と５６が充填されている
。さらに、内部カバーｌＯを、ベースの円筒状側壁２８
から分離する環状空間Ａには、少なくとも部分的に断熱
材３０が詰められ、金属シート３２により外部に向かっ
て保護さねている。この配置によって、タービン８によ
り循環されるガスと、ベース低部および内部カバーのよ
り低温領域との間の対流による熱伝達は避けられる。さ
らに内部カバー低部にある繊維質断熱材３４．５６のク
ッションは、炉１４と内部カバー１０の低部との間の輻
射熱交換を減少させると共に、炉の低部領域と内部カバ
ーＩＯの低部の間の、炉から出る熱ガス対流を制限する
。こうして、上に述べた態様は、カバー低部に受は取る
熱流を単一熱エネルギーすなわちカバー構成金属の伝導
率による熱流で減少するのに寄与している。この熱流の
大部分は、内部カバー１０下の円錐カラー１９の低部に
位置するウィング５４により、大気中に分散または伝達
される。

円錐カラー１９の低部に溶接された円筒状結合リング３
６の低部に、フランジ４６がある。このフランジ４６は
、望ましくはフラットでジヨイント４８に支持される。

次に、ジヨイント４８は溝キャリアー５０中に位置し、
それはベース外周にあるケーシング５２に含まれる水で
冷却される。ジヨイント４８は円筒形フランジでもよい
が、望ましくは接触面積の大きい平行六面体型断面をも
つジヨイントを利用した方がよい、それによりフランジ
４６と溝キャリアー５０との機械的損失、および過熱に
よるジヨイントの弾性損失の危険なしで、機械的許容を
増すことができる。さらにジヨイント４８はフランジ４
６との接触面に、多少複雑な形の形跡をもつ。この形成
を変形して内部カバー１０の重さによる圧力の完全な分
布を確認できる。この配置は構成メンバー間の適当なシ
ーリングを可能にしている。カバーの重みによりフラン
ジ４６にかかる圧力は、ベースの周りにおかれたジヤツ
キにより軽減され、フランジ４６の最終圧力となること
を認識すべきである。

上述したように、ウィング５４は、熱エネルギーまたは
内部カバー下の円錐カラー１９の伝導による熱流を分散
させるためにある。第２図に示された制限されない態様
では、ウィング５４は放射状に位置し、低部円筒状結合
リング３６．フランジ４６環状メンバーまたは冠３８に
溶接される。

上述の配置は、フランジ４Ｂに到達する熱エネルギーま
たは熱流を減少させ、周囲雰囲気への熱エネルギーまた
は熱流を分散させる。これにより種々の温度範囲におけ
る焼なましを可能にし、その中でフランジ４６の温度は
、ジヨイント４８を構成する材料の温度限界より遥かに
低くなる。この配置は、二つのフランジまたは水冷ケー
シング間にジヨイントを介在させないで、フランジ４６
と接触して、弾性材料（ゴムまたはプラスチック材料）
でできたジヨイント４８を利用することを可能にする。

さらに、フランジ４６に到達する熱エネルギー４゜ または熱流の非常な減少は、小半径と大半径フランジ４
６間の熱ストレスを制限し、重大な温度勾配を避けるこ
とができ、結果として短期、中期間のフランジ４６の変
形の危険を避けている。

特別な手段、材料、態様に関して本発明が記されてきた
が、本発明は開示された特殊なものに限定されることな
く、特許請求の範囲で全ての同等事項に拡大されると理
解すべぎである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焼なまし用ベル型炉を説明した構
成図である。第２図は本発明によるベル型炉の内部カバ
ー下部を示す拡大垂直部分断面図である。 ８・・・タービン、　　９・・・シート状金属、１０・
・・内部カバー　１１・・・固定ベース、１４・・・ベ
ル型炉、　　１６・・・円筒型カラー１８・・・端部、
　　　　１９・・・円錐カラー２０・・・円筒内部スリ
ーブ、２２・・・リング、２４・・・クッション、２６
・・・外周溝、２７・・・外周溝、　　　２８・・・円
筒状側壁、３０　・ ３４　・ ３８　・ ４２　・ ４６　・ ５０　・ ５４　・ 断熱材、　　　３ 断熱材、　３６ 環状メンバー、 ジヨイント、 フランジ、 溝キャリヤー ウィング、 ２　φ ・金属シート、 円筒状結合リング、 ・・環状溝、 ・・低部、 ・・ジヨイント、 ・・ケーシング、 ・・断熱材。 手 糸売 ン甫 正 書ｃ方式） 事件の表示 平成　１年特許願第２０２２６４号 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　シュタイン　ウールティー ４、代理人 住所 〒１０３東京都中央区日本橋本町４丁目４番１１号永井
ビル　［電話　東京（２７０）　０８５８　］補正命令
の日付 「発送日」 平成 １年１１月２８日 ７、補正の内容 別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）１つまたはそれ以上の金属リールを載せる支持プレ
   ートを具えた固定ベース、該ベース上に環状のジョイン
   トを介して位置し、内容物を周囲の雰囲気から絶縁する
   内部カバーおよび該カバーを被覆し、加熱手段を具えた
   炉とからなり、前記内部カバーの内部領域と円筒状側壁
   を固定ベースの外周および内部カバーから分離する環状
   空間領域との間に、半密閉バリヤーが形成され、内部カ
   バーが下部への熱流を減少させ、熱流を周囲雰囲気へ分
   散させる冷却手段が内部カバーの低部に設けられている
   ことを特徴とする制御雰囲気における金属リールの焼な
   まし用ベル型炉。 ２）内部カバーをベースの円筒状側壁から分離している
   環状空間の少なくとも一部が、外部金属シートにより保
   護された一連の絶縁材料により囲まれている請求項１に
   記載のベル型炉。 ３）半密閉バリヤーが、内部カバーのより低い円カラー
   に溶接されたスリーブに付着したリングメンバーからな
   り、その内部カバーがベースの上記側壁に設置された外
   周溝中に位置する繊維質材料のクッション上に置かれて
   いる請求項１に記載のベル型炉。 ４）半密閉バリヤーが、内部カバーの低部円錐カラーに
   溶接されたスリーブに付着したリングメンバーからなり
   、その内部カバーが、ベースの側壁に設置された外周溝
   中に位置する繊維質材料のクッション上に置かれている
   請求項２に記載のベル型炉。 ５）内部カバーの低い円錐カラーの低部に設けられた冷
   却手段が、内部カバーの低い端部に付属し、溝キャリア
   ー中に位置するジョイント上に支持されたフランジから
   なり、その溝キャリアーが、ベース外周上に設置された
   水ケーシングにより冷却される請求項１に記載のベル型
   炉。 ６）ジョイントが、表面積の大きい平行六面体断面をも
   ち、内部カバーの重さによる圧力の完全な分布を変形で
   保証するような方法で、上記フランジの形跡を囲む請求
   項１に記載のベル型炉。 ７）内部カバーの外壁が、内部カバーの低部に付着した
   ウィングをもつ請求項１に記載のベル型炉。 ８）内部カバーの低部に絶縁材料が供給される請求項１
   に記載のベル型炉。 ９）絶縁材料が繊維質物質からなる請求項２に記載のベ
   ル型炉。 １０）内部カバーの低部に繊維買物質が供給される請求
   項８に記載のベル型炉。 １１）ジョイントが弾性物質からなる請求項６に記載の
   ベル型炉。 １２）金属焼なましを実施するベル型炉において、炉と
   内部カバー低部との間の熱伝達を減らして、炉低部の変
   形を減少させる手段を含むベル型炉。 １３）前記手段がフランジからなる請求項１２に記載の
   ベル型炉。 １４）フランジが内部カバー低部に付着している請求項
   １３に記載のベル型炉。 １５）フランジが内部カバー低部に付着し、水冷ケーシ
   ング中に据え付けられる溝キャリアー中にあるジョイン
   トに支持される請求項１３に記載のベル型炉。 １６）ジョイントが弾性物質からなる請求項１２に記載
   のベル型炉。 １７）炉が冷却手段をもつ請求項１２に記載のベル型炉
   。 １８）内部カバーの外壁が内部カバーの低部に付着した
   ウィングを含む請求項１２に記載のベル型炉。 １９）内部カバーが絶縁材料で供給される請求項１２に
   記載のベル型炉。 ２０）絶縁材料が繊維質物質である請求項１９に記載の
   ベル型炉。 ２１）半密閉バリヤーが、炉壁面を内部カバー壁から分
   離する請求項１２に記載のベル型炉。 ２２）半密閉バリヤーが、内部カバーの低部に接続いる
   スリーブに付着したリングメンバーからなる請求項２１
   に記載のベル型炉。 ２３）半ばシールされるバリヤーが、クッション上に位
   置する請求項２１に記載のベル型炉。 ２４）クッションが繊維質物質からなる請求項２２に記
   載のベル型炉。 ２５）１つまたはそれ以上の金属リールを載せる支持プ
   レートを具えた固定ベースと、該ベース上に環状のジョ
   イントを介して位置し、内容物を周囲雰囲気から絶縁す
   る内部カバーおよび内部カバーを被覆し加熱手段を具え
   た炉とからなり、上記内部カバーの内部領域と円筒状側
   壁をベースの外周および内部カバーから分離する環状空
   間領域との間に、半密閉バリヤーが形成されるベル型炉
   。 ２６）１つまたはそれ以上の金属リールを載せる支持プ
   レートを具えた固定ベース、該ベース上に環状のジョイ
   ントを介して位置し、内容物を周囲雰囲気から絶縁する
   内部カバーおよび内部カバーを被覆する加熱手段を具え
   た炉とからなり、内部カバー低部への熱流を減少させ、
   周囲雰囲気へ熱流を分散させる冷却手段を、内部カバー
   低部に装備していることを特徴とする制御雰囲気下シー
   ト状金属リールの焼なまし用ベル型炉。