JPH0440631B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温電気炉用マツフル、更に詳しく
は、薄肉炭素質材が材料に用いられていることを
特徴とする高温電気炉用マツフルに関し、またこ
のような高温電気炉用マツフルの特定の構造のも
のにも関する。

（従来の技術と発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1000〜3000℃）においては、
炉心部は挿入材料、原料又は処理材用ルツボ又は
ボツクス、発熱体等を囲繞する断熱材からなり、
これが炉体内に収容されていることは既に知られ
ている。また、たとえば超硬金属、セラミツク
ス、カーボン等の焼結炉では、均熱焼結のため原
料をマツフル内に置き（マツフル炉、セミマツフ
ル炉）、間接加熱を行なつていることも周知の事
実である。

ところで、このマツフルは、通常、黒鉛質材を
機械加工して製作されるが、黒鉛質材の強度から
30mmもの厚みにしなければならないことがしばし
ばである。しかしながら、このようなマツフル
は、黒鉛質材を機械加工するためにコスト高とな
る、重量が大きい、そのために炉体への支持機構
が複雑になり、加熱エネルギーの所要量が大きく
なり、また加熱・冷却に長時間を有する、等の欠
点を免れなかつた。

（問題点を解決するための手段と作用・効果） 本発明者は、高温電気炉用マツフルについての
上記欠点がマツフル材料として黒鉛質炭素材の代
りに薄肉炭素質材を採用するこにより解消できる
ことを見出し、この知見に基いて本発明を完成し
た。

本発明のマツフル材料である薄肉炭素質材とし
ては、例えば、特開昭60−239358に係る方法によ
つて製造できる、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10μｍ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
質マトリツクスとの複合体よりなる炭素質薄板で
あつて、炭素含有量が95重量％以上で、嵩密度が
1.4〜1.9ｇ／cm³の物性を有する炭素質薄板や、特
開昭62−46909に係る方法によつて製造できる、
加熱により軟化した後炭化固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
り製造された炭素質薄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0.1mmであり、
穴明け加工性、熱容量、経済性などの観点から上
限は約１mmであり、これらの観点を総合して好ま
しくは約0.5〜約0.7mmの範囲にある。炭素質薄板
は、１層で使用してもよいが、均熱焼結効果を上
げるためには多層にして使用してもよい。

さて、マツフルは原料の均熱焼結の条件を満た
すようなあるいは高温燃焼ガスが直接処理材に触
れて局部的に材料が過熱されるのを防ぐような形
状、サイズで発熱体又は高温燃焼ガスなどと原料
又は処理材との間におかれる。形状には、円筒状
であつて両端が開放されたままのものやその一方
または双方に端部マツフルが付せられたもの等が
ある。サイズは、例えば円筒状マツフルの場合、
直径10cm前後のものから１ｍまたはそれ以上のも
のまである。

直径10cm前後の小型円筒状マツフルとしては、
例えば、本出願人による特願昭62−154800に係わ
る薄肉炭素質円筒をそのまま用いることができ
る。この薄肉炭素質円筒は、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10μｍ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ツ
クスとの複合体から成り、炭素含有量が95重量％
以上、嵩密度が1.4〜1.9ｇ／cm³で肉厚が約0.1〜約
１mmの多層構造を有する炭素質円筒体であり、こ
のような円筒体は、前記特願昭62−154800によれ
ば、炭素化可能な薄い紙状支持体に炭素化可能な
炭素前駆体を担持させ、得られた担持体を単独で
又は複数枚積層して加圧下に加熱硬化し、得られ
たシート状成形物を多重に捲くか或いは、一重に
捲いた後に端部を接着して円筒形状物を形成し、
次いで炭化焼成することから成る多層構造を有す
る炭素質円筒体の製造方法により製造することが
できる。薄肉炭素質円筒の肉厚は、製造技術上の
制約、強度、熱容量、経済性などの観点から約
0.1〜約１mmの範囲が好ましく、更に好ましくは
約0.5〜約0.7mmである。

サイズ及び／又は形状が上のものと異なるマツ
フルは、例えば前記炭素質薄板を適宜機械加工し
て製作するとよい。

例えば、直径が約１ｍまたはそれ以上にも達す
る大型円筒状マツフルは、例えば、次のようにし
て製作できる。第１図は、このようなマツフルの
１例の見取図である。以下、図面を参照しながら
製作法を説明する。

まず、円筒２であるが、これは接合して該円筒
としたときに所定の直径となるように炭素質薄板
を適当な曲率に曲げ加工したもの１を複数枚接合
して製作する。接合は、適宜の方法で行なつてよ
く、例えば、２枚の曲げ加工した炭素質薄板１の
各接合辺部を一部重ね合わせて黒鉛質ボルト締め
するとか、適当なカーボンセメントを使用して貼
り合せるとか、あるいはラツプ法がある。接合部
を５で示す。

マツフルの長さを円筒２の長さよりも長くした
いときは、該円筒を複数個適当な連結部材を使用
して連結するとよい。これには、１個以上の黒鉛
質リングを介するとよい。より詳しくは、黒鉛質
リング３の両横断面に溝加工により溝６を設け、
これに円筒２を２個それぞれ嵌合させる。第２図
を参照。このようにして複数の円筒２を連結して
所望の長さのマツフルを製作する。このような連
結法により、該円筒の固定ボルト数を減少させる
ことができると同時にマツフル全体の形状をシン
プルにできる。なおこの際、両端の円筒２の機械
的強度を増大させるために黒鉛質リング３を保護
リング７として転用するとよい。

最後に、このようにして組立てた円筒２と黒鉛
質リング３とが相互に離脱しないようにしてマツ
フル全体の強度を増大させるために黒鉛質支持棒
４複数本をもつて該黒鉛質リングを固定する。こ
れには、黒鉛質ボルト締め８、黒鉛質ビス締め等
適宜の方法によるとよい。

いずれのマツフルも、その炉体への取り付けは
適宜の方法でよい。

以下、実施例により、本発明の構成、作用・効
果を更に説明する。

（実施例） 第１図に示すような構造を有するマツフルを次
のようにして製作した。

炭素質薄板（特開昭60−239358号、実施例２に
より製造したもので、肉厚0.6mm、巾75mm、長さ
543mmの長方形）に曲率半径が550mmとなるように
曲げ加工を施したもの１を15枚用意した。これら
を５枚ずつ接合して、円筒２を３個製作した。な
お、接着は黒鉛質ボルト締めして行なつた。

一方、黒鉛質リング（外径1160mm、厚さ30mm、
巾50mm）を４個用意し、うち２個はそれぞれ両端
面に中心半径565mm、巾２mm、深さ15mmの溝６を
設けて連結用の黒鉛質リング３とし、残余の２個
はそれぞれ一方の端面に同様の溝を設けて保護リ
ング７とした。

黒鉛質角柱（巾30mm、厚さ25mm、長さ1770mm）
を３本用意し、それぞれの該黒鉛質リング及び該
保護リングに当接すべき部分には曲率半径580mm
となるように僅かに面加工を施したもの（黒鉛質
支持棒４）を製作し、ついでこれらを該円筒、該
黒鉛質リング及び該保護リングを相互に嵌合した
ものに同間隔で当接させ、該黒鉛質リング又は該
保護リングと該黒鉛質支持棒の各当接部分は黒鉛
質ボルト締め８した。

このようにして製作した本発明のマツフルを、
従来黒鉛質材のマツフルを使用していた電気炉で
該黒鉛質材マツフルの代りに炉体を取付けて加
熱、冷却テストを行なつた結果は次の通りであつ
た。

まず、製作コストが半減した；第２に、マツフ
ル本体の重量は437Kg（従来品）から113Kg（本発
明品）へと実に約1/4強までに減少した；第３に、
１サイクル（室温→2300℃→室温）当り運転時間
が20％短縮できたが、これは極めて大きな生産性
の向上につながるものである。第４に、消費電力
は実に30％も削減ができた、等の作用・効果を得
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマツフルの１例の見取り図
であり、第２図は、マツフル部材の連結法の１例
を示す。 １……薄肉炭素質材、２……円筒、３……黒鉛
質リング、４……黒鉛質支持棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄肉炭素質材が材料に用いられていることを
   特徴とする高温電気炉用マツフル。 ２ 所定の曲率に曲げ加工された炭素質薄板１が
   複数枚接合されて形成されている円筒２複数個が
   黒鉛質リング３１個以上を介して円筒の中心軸方
   向に伸長されておりかつ該黒鉛質リングが黒鉛質
   支持棒４によつて固定されてなる構造を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高
   温電気炉用マツフル。