JPH0530143U - 加熱炉用スキツドボタン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加熱鋼材のスキツドマークの軽減、炉の熱
経済性の改善等のために、スキツドボタンの高温使用を
可能にする。また、スキツドボタンの取替作業を容易に
する。 【構成】 スキツドボタンを、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金
（Ｃｒ：７０〜８０％，Ｎｉ：１０〜１５％，残部Ｆ
ｅ）からなる上部ブロツク２０と、耐熱合金（従来のス
キツドボタン材料でよい）からなる下部ブロツク３０が
ねじ嵌合２１・３１等で着脱可能に連結された積層体と
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、加熱炉内の被加熱鋼材支持部材であるスキツドボタンの改良に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

加熱炉内の被加熱鋼材移送手段であるスキツドビームは、スキツドパイプ（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ツドボタンを取付 けた構造を有している。図３において、Ｐはスキツドパイプ、１０はパイプＰに 溶接Ｗ１により取付けられているスキツドボタンである。スキツドボタン１０は ニツケル・クロム系合金鋼（ＳＣＨ １２，ＳＣＨ ２２等）に代表される耐熱 合金鋼からなる円柱・円錐台形状ないし角柱・角錐台形状を有するブロツクであ り、その頂面に被加熱鋼材Ｓが接触載置される。 スキツドパイプＰ内には冷却水が流送され、その冷却作用によりスキツドボタ ン１０に対する炉内高温酸化性雰囲気の熱影響を緩和し、被加熱鋼材の荷重に耐 える強度を保持させると共に、その表面の酸化損傷を防止するようにしている。 また、スキツドボタン１０の側周面には、炉内高温酸化雰囲気との接触を遮断す るための不定形耐火物層Ｒが塗設されるのが通常である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

近時は加熱炉操業効率の向上等を目的として、１３００℃ないしはそれを越え る高温操業が一般化しつつある。これに伴つてスキツドボタンは、被加熱鋼材の 荷重による圧縮変形や、表面の酸化損傷が加速され、耐用寿命の低下、メンテナ ンス負担の増大等が著しくなつている。 この高温操業下のスキツドボタンの強度低下や酸化損傷は、スキツドパイプ内 の冷却水による強制冷却作用を強化することによつてある程度抑制緩和すること も可能ではあるが、強制冷却を強化することは、それだけ冷却水により炉外に持 出される炉内熱量の損失増大を余儀なくされることであり、また被加熱鋼材の加 熱ムラ（スキツドボタンとの接触面に生じる局所的低温部である所謂スキツドマ ーク）の発生が助長され、その後の鋼材の圧延品質の低下を免れない。

【０００４】 その対策として、セラミツクの焼結体ブロツクをスキツドボタンとして使用す る試みもなされている。しかし、セラミツクは脆性材料であるので、被加熱鋼材 の搬送操作過程で繰返し衝撃が加わることによる割れや欠損を生じ易く、未だ実 用化の例は見当らない。 本考案は上記問題点を解決するための改良されたスキツドボタンを提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、頂面を被加熱鋼材支持面としてスキツドパイプに取付けられるスキ ツドボタンにおいて、 頂面側の上部ブロツクと、これを担持してスキツドパイプに固定される下部ブ ロツクとからなり、 上部ブロツクは、Ｃｒ ７０〜８０％，Ｎｉ １０〜１５％，残部実質的にＦ ｅおよび不純分であるＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金からなるブロツクであり、 下部ブロツクは、耐熱合金からなるブロツクであつて、 上部ブロツクと下部ブロツクとは、ねじ嵌合等により着脱可能に連結されてい ることを特徴としている。

【０００６】 以下、本考案について詳しく説明する。 本考案のスキツドボタンは、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる上部ブロツクと、 耐熱合金からなる下部ブロツクとの積層構造を有している。 図１において、２０は上部ブロツク、３０は下部ブロツクである。上部ブロツ ク２０の頂面は被加熱鋼材が接触載置される載荷面であり、下部ブロツク３０は スキツドパイプＰにあてがわれ溶接Ｗにより固定されている。

【０００７】 上部ブロツク２０を構成するＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金は、Ｃｒ：７０〜８０％， Ｎｉ：１０〜１５％，残部Ｆｅおよび不純分からなる。その上部ブロツクは、高 周波溶解等による所定組成のＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金溶湯を鋳型に注入し凝固させ て得られる鋳造体のブロツク、あるいは所定組成のＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉末を 焼結原料とし、熱間静水等方圧加圧焼結法等により製造される焼結体のブロツク であつてよい。

【０００８】 上部ブロツク２０の材種を前記Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金としたのは、このものが １３００℃を越える高温度の酸化性雰囲気において、被加熱鋼材の高荷重の反復 作用下にも殆んど変形を生じない高い圧縮変形強度と、長期に亘り殆んど酸化損 傷をうけない耐酸化性を有しているからである。 その化学組成について、Ｃｒ含有量を７０％以上としているのは、約１６００ ℃以上の高融点が得られ、１３００℃を越えるような高温酸化性雰囲気炉中での 使用において従来の耐熱合金を大きく凌ぐ高温強度、および卓抜した耐酸化性が 確保されるからである。Ｃｒ含有量が多い程、上記材料特性が高められるが、反 面鋳造性、焼結性等が悪くなり、鋳造体または焼結体としてのブロツクの合金品 質の確保が困難となることを避けるため、８０％を上限としている。 また、Ｎｉを１０％以上含有しているのは、それによつて合金ブロツクの高温 域におけるラプチヤー強度および耐酸化性がより高いものとなり、また７０〜８ ０％のＣｒとの共存下に圧縮変形抵抗性が強化されるからであり、その含有量の 上限を１５％としているのは、それをこえると、圧縮変形抵抗性やラプチヤー強 度が却つて低下するためである。 なお、上記Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金の原料に由来する不純分（代表的にはＣ，Ｓ ｉ等）については、合金の高融点（約１６００℃以上）が保持される範囲内で混 在して差支えなく、例えば０．８％以下のＣや、１％以下のＳｉの混在によつて 本考案の趣旨が損なわれることはない。

【０００９】 また、上部ブロツク２０は、粗粒結晶組織（平均結晶粒径 約５０μｍ以上） を有するものであるのが好ましい。組織が粗粒である程、高温圧縮強度やラプチ ヤー強度がより高いものとなるからである。 上部ブロツク２０に粗粒組織をもたせることに困難はなく、鋳造体のブロツク では、その鋳造に砂型鋳型を使用し、比較的緩慢な冷却凝固を行わせるか、また は鋳造合金塊に加熱処理（例えば、１３００〜１６００℃に５〜２０Ｈｒ保持） を施すことにより粗粒組織とすることができる。 また焼結体のブロツクの場合は、合金粉末として粗粒粉末（平均粒径 約２０ ０μｍ以上）を使用するか、または焼結後、前記と同様の加熱処理を施すことに より粗粒組織をもたせることができる。

【００１０】 上記Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金ブロツク２０の高温特性を、従来の代表的なスキツ ドボタン材料である高ＣｏのＣｒ−Ｎｉ合金鋼（４０Ｃｏ−２７Ｃｒ−１７Ｎｉ −Ｆｅ）と比較すると、例えば高温圧縮試験（温度：１３５０℃，垂直荷重：０ ．５ｋｇｆ／ｍｍ² ，時間：５０Ｈｒ）における変形速度Ｄ％／Ｈｒ〔変形量Ｄ ％＝（Ｌ₀ −Ｌ）／Ｌ₀ ×１００（％），Ｌ₀ ：試験前の試片の高さ寸法，Ｌ： 試験後の試片の高さ寸法〕は、従来材の約０．５〜０．６％／Ｈｒに対し、約０ ．０４〜０．０７％／Ｈｒと著しく高い圧縮変形抵抗性を有し、また高温酸化試 験（温度：１３５０℃，時間：１００Ｈｒ，雰囲気：大気）における酸化減量（ ｇ／ｍ² ｈｒ）は、従来材の約７０ｇ／ｍ² ｈｒに対し、約２ｇ／ｍ² ｈｒと、 卓抜した酸化抵抗性を示す。

【００１１】 上部ブロツク２０を担持する下部ブロツク３０の材種は特別のものではなく、 従来よりスキツドボタン材料として使用されている耐熱合金、例えばＳＣＨ１２ （０．２〜０．４Ｃ−８〜１２Ｎｉ−１８〜２３Ｃｒ−Ｆｅ）、ＳＣＨ２２（０ ．３５〜０．４５Ｃ−１９〜２２Ｎｉ−２３〜２７Ｃｒ−Ｆｅ）、あるいは０． ０７〜０．１５Ｃ−１５〜１９Ｎｉ−２５〜２９Ｃｒ−３８〜４２Ｃｏ−Ｆｅ合 金鋼等からなる鋳造体ブロツクを使用すれば十分である。

【００１２】 上部ブロツク２０と下部ブロツク３０とは、ねじ嵌合等の着脱可能な結合形式 により連結される。図１に示した例において、上部ブロツク２０は、その下面中 央に下方に突出する雄ねじ２１を有し、これに対応して下部ブロツク３０に雌ね じ３１が形設され、両者はそのねじ嵌合により安定に連結固定されている。 上部ブロツク２０と下部ブロツク３０に形成される雄ねじと雌ねじは、その凹 凸関係を上下反転してもむろん構わない。

【００１３】 上部ブロツク２０とこれを担持する下部ブロツク３０の重ね合せ面は、水平面 であつても構わないが、図示のように周縁部から中心に向つて斜降する略擂鉢状 の斜面とすることにより、下部ブロツク３０に対する上部ブロツク２０の着座姿 勢の安定性が増し、上部ブロツク２０に水平方向の荷重が作用した場合における 上部ブロツク２０の水平方向のずれ・連結部の破損防止等に有効である。重ね合 せ面の傾斜方向を図示のそれとは逆に、中心から周縁部に向つて斜降する略傘状 斜面としても同様である。

【００１４】 本考案のスキツドボタンは、所望により図２に示すように、上部ブロツク２０ と下部ブロツク３０との重ね合せ面に、ブロツク間の熱伝達を抑制するための断 熱材層４０が介装される。断熱材層４０は、例えばセラミツク繊維フエルト、石 綿フエルト等で形成することができ、その層厚は約２〜５ｍｍ程度であつてよい 。

【００１５】 上部ブロツク２０と下部ブロツク３０とからなり、所望によりその重ね合せ面 間に断熱材層４０が介装される本考案のスキツドボタンの高さ寸法は、従来のス キツドボタンと同様、概ね１００〜２００ｍｍであればよい。上部ブロツク２０ と下部ブロツク３０の高さ方向の肉厚の比は、約３：７〜７：３としてよい。

【００１６】 本考案のスキツドボタンは、前記積層構造を有している点を除き、例えばその 外観形態は、従来と同様の円柱ないし円錐台形状、あるいは角柱ないし角錐台形 状であり、また溶接によりスキツドパイプＰに固定されて側周面に不定形耐火物 層５０が塗設される態様も従来のそれと異ならない。

【００１７】

【作用】

本考案のスキツドボタンは、その頂面側がＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金ブロツク２０ で形成されているので、１３００℃をこえる高温酸化性雰囲気においても、頂面 側に対して従来のような強い強制冷却を加える必要がなく、使用温度が約１３５ ０℃程度までゞあれば、頂面側に対する強制冷却を省略してもさしつかえない。 下部ブロツク３０は、スキツドパイプからの強制冷却作用と、不定形耐火物層 ５０とにより炉内の高温酸化性雰囲気から保護されるので、従来の耐熱合金から なるブロツクであつても、上部ブロツク２０を安定に担持する。 上部ブロツク２０と下部ブロツク３０との界面に断熱材層４０を介装すること により、下部ブロツク３０に十分な強制冷却を加えながら、上部ブロツク２０を 高温保持することが容易となる。 また、上部ブロツク２０と下部ブロツク３０との積層構造を有しているので、 スキツドボタンの取替えに際しては、上部ブロツク２０だけを取替えればよい。

【００１８】

【考案の効果】

本考案のスキツドボタンは、高温酸化性雰囲気炉中において従来のスキツドボ タンを凌ぐ安定な使用が可能であり、そのボタン頂部側に対する強制冷却を抑制 緩和することができるので、被加熱鋼材のスキツドマークが軽減し、より均一な 加熱を達成することができ、被加熱鋼材の品質が高められる。また、強制冷却緩 和効果として、冷却水により炉外に持ち出される熱損失量が減少し、熱経済性の 改善等の効果が得られる。 更に、本考案のスキツドボタンは、上部ブロツクと下部ブロツクの着脱可能な 積層構造を有しているので、スキツドボタンの取替は、上部ブロツクのみの取替 えで済み、材料の無駄が少く経済的であり、かつ取替作業も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す縦断面図である。

【図２】本考案の実施例を示す縦断面図である。

【図３】従来のスキツドボタンを示す縦断面図である。

【符号の説明】

２０：上部ブロツク，２１：雄ねじ，３０：下部ブロツ
ク，３１：雌ねじ，４０：断熱材層，５０：不定形耐火
物層，Ｐ：スキツドパイプ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂面を被加熱鋼材支持面としてスキツド
   パイプに取付けられるスキツドボタンにおいて、 頂面側の上部ブロツクと、これを担持してスキツドパイ
   プに固定される下部ブロツクとからなり、 上部ブロツクは、Ｃｒ ７０〜８０％，Ｎｉ １０〜１
   ５％，残部Ｆｅおよび不純分であるＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合
   金からなるブロツクであり、 下部ブロツクは、耐熱合金からなるブロツクであつて、 上部ブロツクと下部ブロツクとは、ねじ嵌合等により着
   脱可能に連結されていることを特徴とする加熱炉用スキ
   ツドボタン。
2. 【請求項２】 上部ブロツクと、下部ブロツクとの重ね
   合せ面間に断熱材層が介装されていることを特徴とする
   請求項１に記載の加熱炉用スキツドボタン。