JPH0347912A - 加熱炉用スキッドボタン - 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、加熱炉内の被加熱鋼材支持部イイであるスキ
ッドボタンの改良に関する。

〔従来の技術〕

加熱炉内の被加熱鋼材移送手段であるスキッドビームは
、スキッドパイプ（炭素鋼管等）の周面頂部に、管軸方
向に一定の間隔をおいてスキッドボタンを取付けた構造
を有している。スキントポタンは、円錐台形状ないし角
錐台形状を有するブロックであり、その天面に被加熱鋼
材が当接載置される。

上記スキッドボタンとして従来よりニッケルクロム合金
等の耐熱合金ブロックが使用されてきたが、近時の加熱
炉操業の高温化対策としてセラミック（炭化クロム、ア
ルミナ、窒化けい素等）の焼結体ブロックを使用するこ
とが提案され、その実用化が試みられている。

セラミック焼結体ブロックをスキッドボタンとして使用
する場合、耐熱合金からなる従来のスキッドボタンと異
なって、それ自身の溶接は不可能であり、また靭性に乏
しく機械衝撃による割れ・欠損を生じ易いので、スキッ
ドパイプに取付けるには、溶接可能で、保護部材の役目
を兼ねる筒状金具に抱持させた構造とすることが必要で
ある。

第３図および第４図にその取イ」け構造を示す。（６０
）は耐熱合金で形成された金具、（７０）は金具（６０
）に抱持された焼結体ブロックである。金具（６０）は
、焼結体ブロック（７０）の側周面を被包する筒状部（
６１）と、スキッドパイプ（ｐ）の頂部に着座する台座
部（６２）とからなる。第３図の例では、金具（６０）
の筒状部（６１）と台座部（６２）とを個別に製作し、
筒状部（６１）を焼結体ブロック（７０）に被せて台座
部（６２）に溶接（Ｗｚ）したうえ、溶接（Ｗｌ）によ
りスキッドパイプ（Ｐ）に固定している。第４図では、
鋳包み鋳造あるいは熱間静水圧加圧成形法等を利用して
焼結体ブロック（７０）の表面に密着した筒状部（６１
）と台座部（６２）との一体物として金具（６０）を形
成したうえ、スキッドパイプ（ｐ）に溶接により固定し
ている。

なお、金具（６０）はスキッドパイプ（ｐ）内を流通す
る冷却水による強制冷却が施され、また炉内雰囲気との
直接々触による酸化損傷を防止するために、その表面に
は不定形耐火物層（４０）が塗設される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第３図に示したスキッドボタンの構造では、その頂
面に担持される被加熱鋼材（Ｓ）（その表面は酸化スケ
ールで被覆されている）から剥落するスケール片が、焼
結体ブロック（７０）と金具の筒状部（６０）との隙間
に入り込むため、被加熱鋼材の搬送が繰り返される操炉
過程で筒状部（６１）に著しい変形（拡径変形）が生じ
、比較的短期間の使用で焼結体ブロック（７０）の固定
保持が不可能となる。

他方、第４図の構造においては、焼結体ブロック（７０
）を被包する金具（６０）が焼結体ブロック表面に密着
結合していることにより、安定な固定機能が得られるよ
うにみえるけれども、金具（６０）とセラミックの焼結
体ブロック（７０）との熱膨張係数が大きく異なるため
、高温炉内において両者の界面に生じる剪断応力により
、焼結体ブロック（７０）に剥離、欠け、割れ等を生じ
易く、安定な使用を保証し難い。

本発明は焼結体ブロックを被加熱鋼材支持面部材とする
スキッドボタンに関する上記問題を解決しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明のスキ
ッドボタンは、 スキッドパイプの周面頂部に密着して溶接により固定さ
れる基盤部材と、その基盤部材に保持されて被加熱鋼材
が載置されるボタン頂部材とからなり、 前記基盤部材は、上下に開口する空洞を有する耐熱合金
からなる筒状ブロックと、その空洞の下部空間を満たし
てスキッドバイブ表面に接触する高熱伝導性金属からな
るコアブロックとの複合体であり、 前記ボタン頂部材は、Ｃｒ含有量５０〜９５重量％のＣ
ｒ−Ｆｅ合金の焼結体ブロック、またはそのＣｒＦｅ合
金と８５重量％以下のセラミック粒子とからなる混合組
織を有する焼結体ブロックであって、前記筒状ブロック
の上側開口部に担持されて接合固定され、その突起下面
と前記コアブロックの上面との間に断熱層として間隙が
与えられていることを特徴としている。

以下、本発明のスキッドボタンについて実施例を示す図
面を参照して説明する。

第１図において、（１０）は基盤部材、（２０）は、該
基盤部材（１０）に保持されたボタン頂部材である。

第２図は、基盤部材（１０）にボタン頂部材（２０）が
取付けられる前の状態を示している。

基盤部材（１０）は、上下に開口する空洞（１２）を有
する耐熱合金製筒状ブロック（１１）と、その空洞（１
２）内の下部空間を満たす高熱伝導性金属のコアブロッ
ク（１４）とからなり、その着座部（１８）の底面（１
９）は、スキッドパイプψ）の表面に一致する円弧面を
有している。また、筒状ブロック（１１）の外側表面は
、炉内高温酸化雰囲気との接触による酸化損傷を防止す
るために必要に応じて不定形耐火物層（４０）が塗設さ
れる。

基盤部材（１０）の筒状ブロック（１１）は、スキッド
パイプ（ｐ）内の冷却水の冷却作用により被加熱鋼材（
Ｓ）の負荷ムこ耐える強度を保持する適宜の耐熱合金（
例えば、５Ｃ１１１２等のニッケルクロム合金）で形成
されている。その空洞（１２）の下部空間を充填するコ
アブロック（１４）は、例えば銅、またはアルミニウム
、あるいはそれらの合金である。

基盤部材（１０）を、耐熱合金からなる筒状ブロック（
１１）と高熱伝導性金属からなるコアブロック（１４）
との複合構造としたのは、基盤部材（１０）に対するス
キッドバイブ内の冷却水の強制冷却効果を強めるためで
ある。すなわち、筒状ブロック（１１）を形成している
ニッケルクロム合金等の耐熱合金の熱伝導率（に）が約
２５〜３０ＫＣａｌ／ｍｈ’ｃであるのに対し、コアブ
ロック（１４）を形成している金属、例えば銅は約３５
６ＫＣａ　ｌ　／　ｍｈ　’Ｃ、アルミニウムは約１７
５ＫＣａ　］　／　ｍｈ　′Ｃと極めて大きく、この高
熱伝導性により、複合体である基盤部材（１０）の十分
な冷却がおこなわれ、結果としてボタン頂部′ＪＡ（２
０）の保持固定部材としての安定性が高められる。なお
、そのコアブロック（１４）は、炉内雰囲気と接触しな
いので、筒状ブロック（１１）と異なって耐酸化性を必
要としない。

」−記基盤部材（１０）は、筒状ブロック（１１）の空
洞（１２）内に別途準備したコアブロック（１４）を嵌
合密着さ・Ｕることにより、あるいは筒状ゾロツク（１
１）の空洞（１２）内に、コアブロック（１４）の金属
溶湯を与えて凝固させたうえ、所要形状に機械加工する
方法等により製作すればよい。

被加熱鋼材が載置されるボタン頂部材（２０）は、Ｃｒ
含有量５０〜９５重量％のＣ「−ドｅ合金からなる焼結
体、またはそのＣｒ−Ｆｅ合金とセラミック粒子とから
なる混合組織を有する焼結体のブロックである。従来の
スキ・ンドボタン材料である耐熱合金、例えば５ＣＨＬ
２（０，３Ｃ１ＯＮｉ−２０Ｃｒ−Ｆｅ、融点：　１３
５０″Ｃ）に比べて、上記Ｃｒ−Ｆｅ合金焼結体は高融
点（融点：　１６００°Ｃ以上）を有し、１３００°Ｃ
を越える高温酸化雰囲気炉中において、被加熱鋼材の荷
重に耐える十分な圧縮強度・クリープ変形抵抗性を示し
、また耐酸化性にもずくれている。このため、炉中での
実使用においては強制冷却を特に必要としない。しかも
、その焼結体ブロックは、セラミック焼結体に比し、著
しく高靭性で、機械衝撃に対してずくれた抵抗性を有し
、割れ、欠損等を生しにくい。なお、セラミック焼結体
と異なって切削加工により所要形状に仕」二げることか
でき、製作上の有利性をも備えている。

上記焼結体ブロックのＣｒ−Ｆｅ合金のＣｒ含有量を５
０重量％以上としているのは、高温酸化雰囲気炉中での
十分な強度および耐酸化性を確保するためである。Ｃｒ
含有量を高める程、高融点化し、強度および耐酸化性が
向上するが、９５重量％をこえると、焼結性が悪く、焼
結の不足による強度低下をきたすので、９５重量％を上
限としている。

」二記Ｃｒ−Ｆｅ合金とセラミック粒子との混合組織を
有する焼結体は、セラミック粒子の分散強化作用により
、Ｃｒ−Ｆｅ合金単相焼結体を凌く高温強度を示す。そ
の分散強化作用を十分ならしめるための好ましい混合量
は５重量％以上であり、その増量に伴って効果は増すが
、反面靭性の低下を伴うので、８５重量％を」二限とず
べきである。なお、セラミック粒子の材質は、例えば炭
化クロム、炭化けい素、アルミナ、窒化けい素等であっ
てよく、粒径は約５〜４０μｍであってよい。

上記ボタン頂部材（２０）は、基盤部材（１０）の天部
、すなわち筒状ブロック（１１）の上（！１．！Ｉ閉１
コ部に担持された状態で接合固定される。従って、前記
第３図や第４図に示した従来の組み立て構造におけるよ
うな両者の当接界面の酸化スケールの差込みとそれに起
因する焼結体ブロックの脱落等を生しることがなく、基
盤部材（１０）との安定な保合関係が維持される。

基盤部材（１０）に担持固定されたボタン頂部材（２０
）の下面と、高熱伝導性金属であるコアブロック（１４
）の上面との間に間隙（Ｇ）を設けたのは、コアブロッ
ク（Ｉ４）との接触により生しるボタン頂部材（２０）
の冷却降温を避けるためである。前述のようにボタン頂
部材（２０）は、それを保持する基盤部材（１０）に対
するような強制冷却を必要としないので、ボタン頂部材
（２０）に対する強制冷却の抑制緩和により、その上面
に当接載置される被加熱鋼＋Ａ（ｓ）の】　Ｏ 局部冷却（スキッドマーク）が軽減され、加熱の均一性
が高められる。

また、ボタン頂部材（２０）は、その下面側に、筒状ブ
ロック（１１）の上側開口内に嵌め合わされる突起（２
１）を有する形状とするのが好ましい。これにより、被
加熱鋼材（Ｓ）の接触による水平方向の力が作用した場
合の安定性が高められる。

なお、図示の例では、基盤部材（１０）の筒状ブロック
（１１）とボタン頂部材（２０）とを溶接（Ｗ３）　（
Ｗ４）により接合一体化しているが、両者の接合関係の
形成はそれに限定されず、例えば熱間静水圧加圧焼結法
によるボタン頂部材（２０）の焼結プロセスにおいてボ
タン頂部材（２０）と筒状ブロック（１０）とをその当
接界面で融着結合させた一体物として製作することもで
きる。また、基盤部材（１０）およびボタン頂部材（２
０）は図示の矩形断面形状に限定されず、円形断面を有
する形状であってよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来のスキッドボタンにおけるような
金具の変形による焼結体ブロックの脱落を生じず、かつ
、その焼結体ブロックを保持する基盤部材に十分な冷却
効果が加わることにより、長期に亘って安定な固定状態
が維持され、そのメンテナンスの軽減、操炉効率の向上
等に大きな効果が得られる。また、ボタン頂部材に対す
る冷却水の冷却作用が抑制緩和されることにより被加熱
鋼材の加熱ムラが改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は本発明
のスキッドボタン組立て説明図、第３図、第４図は従来
例を示す一部切欠正面図である。 ＩＯ＝基盤部材、１１：筒状ブロック、１４：コアブロ
ック、２０：ボタン頂部材、４０：不定形耐火物塗設層
、Ｐニスキッドパイプ、Ｓ：被加熱鋼材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スキッドパイプの周面頂部に密着して溶接により固
   定される基盤部材（１０）と、その基盤部材に保持され
   て被加熱鋼材が載置されるボタン頂部材（２０）とから
   なり、 前記基盤部材（１０）は、上下に開口する空洞（１２）
   を有する耐熱合金からなる筒状ブロック（１１）と、そ
   の空洞の下部空間を満たしてスキッドパイプ表面に接触
   する高熱伝導性金属からなるコアブロック（１４）との
   複合体であり、 前記ボタン頂部材（２０）は、Ｃｒ含有量５０〜９５重
   量％のＣｒ−Ｆｅ合金の焼結体ブロック、またはそのＣ
   ｒ−Ｆｅ合金と８５重量％以下のセラミック粒子とから
   なる混合組織を有する焼結体ブロックであって、前記筒
   状ブロック（１１）の上側開口部に担持されて接合固定
   され、その下面と前記コアブロック（１４）の上面との
   間に断熱層として間隙が与えられていることを特徴とす
   る加熱炉用スキッドボタン。