JPH052600Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば冷延コイル等を焼鈍するバツ
チ式焼鈍炉において、炉内ガス循環フアンを取り
付けるための炉殻開口部周辺の鉄皮を冷却するた
めに使用される水冷フランジに関する。

〔従来の技術〕

一般に、冷延コイル等のバツチ式焼鈍炉では、
炉殻に炉内ガス循環フアン取付け用開口を設け、
該開口に環状の水冷フランジを同心状に配置し、
該水冷フランジに上記循環フアンの取付フランジ
をボルト締め固定するようにしている。

第３図は水冷フランジが使用される一般的なラ
ジアントチユーブ式カバー型焼鈍炉を示す。図に
おいて、この焼鈍炉３１は、内面が断熱材でライ
ニングされた炉床３０の中心に被処理材である薄
板コイルＷをセパレータ３２を介して積み重ね、
これをインナカバー３３で覆い、さらにこれらを
内面が断熱材でライニングされたアウタカバー３
４で覆い、両カバー３３，３４間に配設されたラ
ジアントチユーブバーナ３５で加熱するととも
に、炉内雰囲気ガスを循環フアン４０で攪拌する
ように構成されている。

そして上記炉床３０にフアン取付用開口３０ａ
が形成され、該開口３０ａの周縁に水冷フランジ
１０が取り付けられており、該フランジ１０に循
環フアン４０のフランジ４０ａがボルト締め固着
されている。

第４図は上記水冷フランジ１０の平面図、第５
図は第４図の−線断面図である。図におい
て、この従来の水冷フランジ１０は、ドーナツ形
（環状）の接面板１、外面板２の間に、ロールベ
ンダーによりリング状に成形し、接続部を溶接し
た内輪３及び外輪４を介入して仮付組立し、該接
面板１、及び外面板２と外輪４との上、下当接部
５，６を重ね隅肉溶接し、さらに、該両面板１，
２と内輪３とについても、同様に上、下当接部
７，８を重ね隅肉溶接し、これらを一体化して構
成されている。これにより内部には大きさＡ×Ｂ
の長方形空間部である冷却用水路９が構成されて
いる。またこの両面板１，２には等角度間隔毎
に、例えば24箇所に厚さ方向に貫通孔が形成さ
れ、該貫通孔には、内部にM24、深さ22mmの循環
フアン取付用ねじ穴１３とが形成された丸棒１２
が嵌入され、上下面とも円周溶接にて固定されて
いる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

これら従来使用していた水冷フランジは、重ね
隅肉溶接部に亀裂が入りやすく、又、ねじ穴加工
を施すための丸棒取付け溶接部にも微細な割れが
発生し、水洩れ事故が多発するという欠点があつ
た。このような水洩れ事故が発生すると以下の連
鎖的弊害が生じる。

（） 水漏れが生じると、月１回計画的に生産
をとめて修理する月修日まで通水を止めること
となるが、そうすると炉体鉄皮の冷却ができ
ず、該鉄皮が変形劣化してしまう。

（） また長時間通水を止めておくと、水冷フ
ランジ自身も変形したり、新規の亀裂損傷が発
生し、結局は短期間で新品と取り替え、該損傷
劣化した水冷フランジは廃却するという不経済
なことになる。

（） さらに、水冷フランジの取り替工事で
は、該水冷フランジの炉体鉄皮への取付けを溶
接部を、例えば内側については周長約5300mm、
外周については周長約5900mm、ガウジングで取
り除き、グラインダ仕上後新品を溶接する必要
がある。そしてこの溶接作業は狭い場所で、し
かも上向き等の姿勢で溶接しなければならず、
非常に困難である。勿論この場合、重量物であ
る循環フアンの着脱作業も付帯される。

従つてこの水冷フランジは非常に改善ニーズの
高い設備部品となつている。

本考案はこのような従来の問題点を解消するた
めになされたもので、水洩れ事故の発生を防止で
きる水冷フランジを提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、炉内ガス循環フアン取付け用水冷フ
ランジにおいて、上記炉殻に当該固定される環状
の接面板と、該接面板に重ね合わせて固定される
外面板とで構成し、上記接面板と上記炉殻と当該
しない側に位置する接面板外表面に環状の凹溝を
凹設し、上記外面板の上記接面板外表面に重ね合
わされる外面板内表面に環状の凹溝を凹設し、該
外面板の該凹溝内に所定のピツチでボルト用突部
を一体形成するとともに、該突部に外方に開口す
るねじ穴を形成し、上記接面板と外面板との当該
部の内周及び外周部を気密に溶接し、上記両凹溝
で形成される空間を冷却用水路としたことを特徴
としている。

〔作用〕

本考案に係る水冷フランジでは、炉殻に固着さ
れた場合、炉殻側が外側より高温となるため熱膨
張量の差に基づいて接面板に引張応力が、外面板
に圧縮応力が生じるが、接面板と外面板との溶接
部はこの熱応力の生じない中立面に位置している
ことから、亀裂の発生が抑制される。

また、接面板と外面板とを突合わせ継手により
直接溶接したので、従来のような内、外輪を介し
て重ね隅肉継手により溶接した場合に比べて、溶
接長さが略1/2となつて溶接熱による残留応力が
半減するとともに、継手効率が向上し、この点か
らも亀裂の発生が抑制される。

さらにまた、外面板にボルト穴用突部を一体形
成し、これに直接ねじ加工を施すようにしたの
で、従来のような丸棒を挿入し、これを溶接固定
するようなものに比べて、加工工数が低減すると
ともに、溶接熱による残留応力が低減される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本考案の一実施例による水
冷フランジを示す。図において、水冷フランジ２
０は全体として見てリング状（環状）のものであ
り、使用時炉床３０と当接する接面板２１と、循
環フアン４０が取り付けられる外面板２２とから
構成されている。上記接面板２１は、鋼板を環状
に形成してなり、これの炉殻と当接しない側に位
置する接面板外表面２１ａにはこれも環状の凹溝
２１ｂが凹設されており、該凹溝２１ｂの底面の
左、右コーナ部２１ｃは滑らかなアール形状にな
つている。

また、上記外面板２２は銅板を上記接面板２１
と同一の内、外径の環状に形成してなり、また接
面板２１は同一厚さになつている。この外面板２
２の上記接面板外表面２１ａに重ね合わされる外
面板内表面２２ａには、これも環状の凹溝２２ｂ
が凹設されており、該凹溝２２ｂの底面の左、右
コーナ部は滑らかなアール形状になつている。さ
らにこの凹溝２２ｂには、等角度間隔毎に24個の
ボルト穴用突部２２ｄが一体に突設されており、
この突部２２ｄには炉外側面２２ｆに開口するね
じ穴２２ｅが形成されている。

そして、この接面板２１の上記接面板外表面２
１ａと外面板２２の上記外面板内表面２２ａとは
相互に重ね合わされ、上記突部２２ｄの上面が上
記接面板２１の凹溝２１ｂの底面に当接するとと
もに、所定の溶接開先２３が確保され、この状態
で上記両面板２１，２２は両者の当接部の外周部
２５ａ及び内周部２５ｂが突合わせ溶接により気
密に溶接されている。そしてこれにより上記両凹
溝２１ｂ，２２ｂにより囲まれた環状の空間
（A′×B′）が、冷却用水路２４となつている。

ここで、上記接面板２１、及び外面板２２の材
質としては、高熱伝導性の低炭素Alギルド鋼、
望ましくは微細組織のT1処理鋼、低Ｓ（サルフア
ー）あるいはCa処理などによりＺ方向の性能改
善をしたＳを含有する球状化鋼、あるいはLC方
向の強度やダクテイリテイー差のない通称ザブト
ン（座布とん）圧延鋼がよい。又、圧延後、ノル
マ処理をしたものはさらによい。

また、耐熱耐食性をもたす必要があるときは、
HC材や、低合金鋼、高合金鋼、鋳鋼材なども使
用できる。また、表面にシリコン、Al、ホウ化
物、アルミナ、ジルコニア、マグネシアなどを容
射したり、これらを含むペイントを塗布したり、
あるいはCuやNi−Cr等をメツキしたり、リン酸
鉄皮膜を形成する等により耐熱性等を一層向上で
きる。

本水冷フランジ２０は、炉床３０の循環フアン
取付開口３０ａにその接面板２１が鉄皮に当接す
るよう、かつ同心状に配設され、該接面板２１の
内、外周部が鉄皮に溶接固着される。そしてこの
水冷フランジ２０に循環フアン４０を挿入し、該
フアン４０を接合フランジ４０ａが上記外面板２
２のねじ穴２２ｅを利用してボルト締め固着され
る。

次に作用効果について説明する。

本実施例の水冷フランジ２０においても、従来
のものと同様に、炉内からの熱伝導により接面板
２１側が外面板２２側より高温になつて接面板２
１が外面板２２より大きく膨張し、その熱膨張量
の差により、第２図ｂに示すように、接面板２１
側には引張応力＋σが、外面板２２側には圧縮応
力−σが生じることとなる。従来の水冷フランジ
では、この応力の大きい位置でもつて溶接してい
たので、亀裂が発生し易いという問題があつた
が、本実施例では、上記応力が零となる中立面Ｚ
の位置において溶接しているので、亀裂の発生は
大幅に低減される。

また、本実施例では、接面板２１と外面板２２
とを直接、つまり従来のような内、外輪３，４を
介することなく溶接したので、溶接長さはこの従
来の場合の略1/2となり、その分溶接熱による残
留応力を低減でき、しかも従来のような継手効率
の低い重ね隅肉溶接ではなく、継手効率の高い突
合わせ溶接としたので、この点からも亀裂の発生
を抑制できる。

さらにまた、本実施例の水冷フランジは凹溝を
設けただけの鋼板に凹溝及びボルト穴用突部を設
けただけの鋼板を重ね合わせて溶接するだけであ
り、従来のような内、外輪を介装するとともにボ
ルト穴用丸棒を挿入するようにしたものと比べ
て、構造が非常に簡単であり、その分作業工数が
少なくて済む。また構造が簡単なことから平面度
を容易に向上させることができ、炉殻に均一に接
触させて応力を均一化させることが可能となる。

なお、上記実施例では、接面板２１、外面板２
２とも同一材質の鋼板を使用したが、これらは異
なる材質のものにしてもよい。例えば、高温側の
接面板２１に低熱膨張材、例えば熱膨張係数が10
〜12×10^-6程度のSM−41CNK材を、低温側の外
面板２２に高熱膨張材、例えば15〜17×10^-6程度
のSUS304を配する複合金属構造にすれば、使用
時の熱変形や熱応力は著しく小さくなり亀裂の発
生をさらによく防止できる。

また接面板２１と、外面板２２とは第２図の如
く異なる厚さのものでもよいが、同一板厚にして
同一加工を施すようにしてもよく、この場合にね
じ穴を貫通させたときはシールパソキンを用いる
必要がある。また、上記実施例では凹溝の底面が
平坦な場合について説明したが、変形例として、
内部の水路に凹凸加工、例えば溝付き、ノツチ付
き、イボ付き、フイン付き等の表面積増加手段を
加味したり、あるいは裏波溶接を施したり、さら
には表面に物性改善肉盛、例えば銅合金、ステン
レス系の肉盛溶接などを施すこともでき、このよ
うにすれば、冷却効果を向上できる。

また上記実施例では、炉殻の下面に取り付ける
水冷フランジについて説明したが、本考案の水冷
フランジは勿論炉殻の上面、側面に使用すること
もでき、この場合も勿論、接面板２１が炉殻側
で、外面板２２が外側に位置するよう配設する。

〔考案の効果〕

以上のように本考案に係る水冷フランジでは、
環状の凹溝が凹設された接面板に、同じく環状の
凹溝を有し、かつボルト穴用突部が一体形成され
た外面板を重ね合わせ、両者の当接部の内、外周
部を気密に溶接したので、溶接部に生じる応力を
大きく低減して亀裂の発生を抑制でき、水洩れ事
故の発生を防止できる効果があり、また構造が簡
単で、作業工数を削減でき、コストを低減できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による水冷フランジ
の断面図、第２図ａはその要部接大図、第２図ｂ
はその作用効果を説明するための応力分布図、第
３図は一般的なバツチ式焼鈍炉の断面側面図、第
４図は従来の水冷フランジの平面図、第５図は第
４図の−線断面図である。 図において、２０は水冷フランジ、２１は接面
板、２１ａは接面板外表面、２１ｂは凹溝、２２
は外面板、２２ａは外面板内表面、２２ｂは凹
溝、２２ｄはボルト穴用突部、２２ｅはねじ穴、
２２ｆは炉外側面、２４は冷却用水路、３０は炉
床（炉殻）、３０ａは開口、４０は循環フアンで
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱処理炉の炉殻に形成された循環フアン用開口
   部の周縁に溶接固着され、上記開口部の鉄皮を冷
   却するとともに、上記循環フアンがボルト締め固
   定される水冷フランジにおいて、上記炉殻に当該
   固定される環状の接面板と、該接面板に重ね合わ
   せて固定される外面板とで構成し、上記接面板の
   上記炉殻と当接しない側に位置する接面板外表面
   に環状の凹溝を凹設し、上記外面板の上記接面板
   外表面に重ね合わされる外面板内表面に環状の凹
   溝を凹設し、該外面板の凹溝内に所定ピツチでボ
   ルト用突部を一体形成するとともに、該突部に外
   方に開口するねじ穴を形成し、上記接面板と外面
   板との当接部の内周及び外周部を気密に溶接し、
   上記両凹溝で形成される空間を冷却用水路とした
   ことを特徴とする水冷フランジ。