JPH05322455A - 誘導加熱炉の炉壁構造 - Google Patents
誘導加熱炉の炉壁構造Info
- Publication number
- JPH05322455A JPH05322455A JP13705692A JP13705692A JPH05322455A JP H05322455 A JPH05322455 A JP H05322455A JP 13705692 A JP13705692 A JP 13705692A JP 13705692 A JP13705692 A JP 13705692A JP H05322455 A JPH05322455 A JP H05322455A
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- JP
- Japan
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- furnace wall
- heat insulating
- furnace
- induction heating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被加熱物の均一加熱に有効でしかも丈夫な炉
壁の構築に効果のある炉壁構造を提案すること。 【構成】 炉壁中に、誘導加熱によって発熱する金属材
料；例えば、金属板, 金属線, 金属粒子, 金属ファイバ
ーおよび金属フレークを、炉壁断熱材中に挿入し、また
は分散混合した埋設構造にする。
壁の構築に効果のある炉壁構造を提案すること。 【構成】 炉壁中に、誘導加熱によって発熱する金属材
料；例えば、金属板, 金属線, 金属粒子, 金属ファイバ
ーおよび金属フレークを、炉壁断熱材中に挿入し、また
は分散混合した埋設構造にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導加熱炉の炉壁構造
に関し、とくに鋼片のような被加熱物の均一加熱に有効
で、しかも丈夫て寿命の永い炉壁の構築に有効な炉壁構
造についての提案である。
に関し、とくに鋼片のような被加熱物の均一加熱に有効
で、しかも丈夫て寿命の永い炉壁の構築に有効な炉壁構
造についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】誘導加熱炉（装置）の炉壁構造（断熱
層）は、耐火断熱材中に補強用セラミックファイバーな
どを分散含有させた低熱伝導率の断熱材にて構築したも
の、あるいは内壁面側をセラミックファイバーで構築し
たものが一般的である。このような炉壁構造を採用する
ことにより、炉壁の強度を上げ且つ抜熱の防止に具えて
いるのである。このような炉壁構造では、とくに熱伝導
率の小さい断熱材ほど一般には強度が小さいために、従
来、その強度確保のためにこの断熱材を耐火支柱にて支
持する方法で対処していた（実公昭53−39686 号公報参
照) 。なお、このような従来技術については、補強材の
高温化による強度劣化を防止するために前記支柱を水冷
することさえもある。
層）は、耐火断熱材中に補強用セラミックファイバーな
どを分散含有させた低熱伝導率の断熱材にて構築したも
の、あるいは内壁面側をセラミックファイバーで構築し
たものが一般的である。このような炉壁構造を採用する
ことにより、炉壁の強度を上げ且つ抜熱の防止に具えて
いるのである。このような炉壁構造では、とくに熱伝導
率の小さい断熱材ほど一般には強度が小さいために、従
来、その強度確保のためにこの断熱材を耐火支柱にて支
持する方法で対処していた（実公昭53−39686 号公報参
照) 。なお、このような従来技術については、補強材の
高温化による強度劣化を防止するために前記支柱を水冷
することさえもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、誘導加熱炉につ
いては、炉壁による抜熱をコントロールして炉内被加熱
物を均一加熱する従来技術も提案（特開昭49−61733 号
公報参照) されている。この提案の背景というのは、従
来既知の断熱材を使用する限り、炉壁からの抜熱が不可
避に起こり、しかもその抜熱の程度が被加熱物の大き
さ, その形状あるいは該加熱炉の操業履歴などによっ
て、どうしても不均一加熱になり易く、そのために被加
熱物の加熱ムラを招いて品質劣化を発生するという問題
に対処することにあった。
いては、炉壁による抜熱をコントロールして炉内被加熱
物を均一加熱する従来技術も提案（特開昭49−61733 号
公報参照) されている。この提案の背景というのは、従
来既知の断熱材を使用する限り、炉壁からの抜熱が不可
避に起こり、しかもその抜熱の程度が被加熱物の大き
さ, その形状あるいは該加熱炉の操業履歴などによっ
て、どうしても不均一加熱になり易く、そのために被加
熱物の加熱ムラを招いて品質劣化を発生するという問題
に対処することにあった。
【０００４】そして、上述した炉壁からの抜熱を低減す
るためには、セラミックファイバーの如き低熱伝導特性
を有する断熱材を用いることが有効ではあるが、上述し
たようにこの材料は炉壁強度の低下を招くという欠点が
あった。そして、この欠点を除去するために、補強用断
熱支柱を介装させると、断熱材の一部脱落時などに著し
く被加熱物の局部冷却が起こり、とくに該支柱が水冷さ
れていたりすると、この傾向は一層顕著なものとなり、
製品の品質特性上好ましくない結果を招く。
るためには、セラミックファイバーの如き低熱伝導特性
を有する断熱材を用いることが有効ではあるが、上述し
たようにこの材料は炉壁強度の低下を招くという欠点が
あった。そして、この欠点を除去するために、補強用断
熱支柱を介装させると、断熱材の一部脱落時などに著し
く被加熱物の局部冷却が起こり、とくに該支柱が水冷さ
れていたりすると、この傾向は一層顕著なものとなり、
製品の品質特性上好ましくない結果を招く。
【０００５】本発明の目的は、従来技術が抱えている上
述した問題点を克服し、とくに被加熱物の均一加熱に有
効でしかも丈夫な炉壁の構築に効果のある炉壁構造を提
案することにあり、これによって製品の製造歩留り, 炉
壁の長寿命化とランニングコストの低減化を同時に達成
する技術を確立することができる。
述した問題点を克服し、とくに被加熱物の均一加熱に有
効でしかも丈夫な炉壁の構築に効果のある炉壁構造を提
案することにあり、これによって製品の製造歩留り, 炉
壁の長寿命化とランニングコストの低減化を同時に達成
する技術を確立することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上掲の目的実現に向けて
鋭意研究した結果、発明者は、炉壁中に、誘導加熱によ
って発熱する金属材料を内装した誘導加熱炉の炉壁構造
が有効であることが判った。そして、この炉壁構造にお
いて、前記炉壁中への金属材料の内装形態は、金属板,
金属線, 金属粒子, 金属ファイバーおよび金属フレーク
のうちのいずれか少なくとも１種以上を、炉壁断熱材中
に直接もしくは間接に挿入し、または分散混合した埋設
構造にすることが有効であるとの知見も得た。なお、金
属板を断熱材中に装入して用いるときは、熱膨張を吸収
するための空間を設けることが好ましい。
鋭意研究した結果、発明者は、炉壁中に、誘導加熱によ
って発熱する金属材料を内装した誘導加熱炉の炉壁構造
が有効であることが判った。そして、この炉壁構造にお
いて、前記炉壁中への金属材料の内装形態は、金属板,
金属線, 金属粒子, 金属ファイバーおよび金属フレーク
のうちのいずれか少なくとも１種以上を、炉壁断熱材中
に直接もしくは間接に挿入し、または分散混合した埋設
構造にすることが有効であるとの知見も得た。なお、金
属板を断熱材中に装入して用いるときは、熱膨張を吸収
するための空間を設けることが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明の特徴は、炉壁を構成している断熱材中
に、高周波誘導加熱によって発熱する金属材料を挿入も
しくは分散混合して埋設することにより、断熱材層それ
自体を誘導加熱時の発熱体として機能させ、しかも放熱
を和らげて長時間に亘る均熱保持（被加熱物の温度と同
等かそれ以上の高温度に維持）することにあり、このこ
とにより被加熱物から炉壁への抜熱を効果的に防止する
ことにある。
に、高周波誘導加熱によって発熱する金属材料を挿入も
しくは分散混合して埋設することにより、断熱材層それ
自体を誘導加熱時の発熱体として機能させ、しかも放熱
を和らげて長時間に亘る均熱保持（被加熱物の温度と同
等かそれ以上の高温度に維持）することにあり、このこ
とにより被加熱物から炉壁への抜熱を効果的に防止する
ことにある。
【０００８】また、本発明の他の特徴は、発熱する金属
体が断熱材中に内在しているために、炉壁材料として、
従来のようなセラミックファイバーに代表される強度の
小さい断熱材料に制約されないから、いわゆる強度の大
きい、例えば、断熱れんが,断熱材料の成形体の如きを
使用することができる点の構成にある。このことによ
り、炉壁の強度は本質的に向上することになる。しか
も、使用する金属材料が、粒子, ファイバーあるいはフ
レークなどを断熱材中に分散埋設する場合では、これら
の埋設材料によって断熱材が補強強化される。従って、
被加熱物の衝突などの外的要因による断熱材の崩壊や脱
落がなく、それ故に、脱落時などによく見られる被加熱
物の局部冷却などによる弊害をも効果的に阻止すること
ができる。
体が断熱材中に内在しているために、炉壁材料として、
従来のようなセラミックファイバーに代表される強度の
小さい断熱材料に制約されないから、いわゆる強度の大
きい、例えば、断熱れんが,断熱材料の成形体の如きを
使用することができる点の構成にある。このことによ
り、炉壁の強度は本質的に向上することになる。しか
も、使用する金属材料が、粒子, ファイバーあるいはフ
レークなどを断熱材中に分散埋設する場合では、これら
の埋設材料によって断熱材が補強強化される。従って、
被加熱物の衝突などの外的要因による断熱材の崩壊や脱
落がなく、それ故に、脱落時などによく見られる被加熱
物の局部冷却などによる弊害をも効果的に阻止すること
ができる。
【０００９】なお、本発明の炉壁に用いる断熱材は、成
形体として提供される場合には、炉壁ライニングの構築
も容易である。
形体として提供される場合には、炉壁ライニングの構築
も容易である。
【００１０】断熱材中へ埋設し、または膨張空間中へ内
装する金属材料としては、高温酸化に対して抵抗力のあ
る材料で誘導加熱によって発熱するものであれば何でも
よいが、例えばステンレス鋼や耐酸化鋼は有用である。
装する金属材料としては、高温酸化に対して抵抗力のあ
る材料で誘導加熱によって発熱するものであれば何でも
よいが、例えばステンレス鋼や耐酸化鋼は有用である。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の断熱材構造の好適例を示す
図、図２は炉壁構造の具体例を示しており、断熱材中に
入れる各種形状の金属材料について、それを成形断熱材
中に内在させたものの断面図である。この図中の(a)
は、断熱れんが１中に膨張空間２を設けると共にこの膨
張空間２内に金属板３を内装固定してなり、同図中(b)
は金属線４を横架支持したもの、(c) は中心部にファイ
バー５やフレークを分散混合した例、(d) は膨張空間２
内に金属網６を内装固定した例を示している。なお、図
１(c) の他の実施例として、断熱れんが１全体にファイ
バー等を均等に分散させたものを用いてもよい。また、
図１(a) のように金属が板状のときは、熱膨張による断
熱材の破損を防止するために、上記膨張しろとして空間
を設けるが、粒子やファイバーのような他の形状のもの
では、それ自身がある程度、熱膨張を吸収できる形状と
なっているので、前記“膨張しろ”は必ずしも設ける必
要はない。
図、図２は炉壁構造の具体例を示しており、断熱材中に
入れる各種形状の金属材料について、それを成形断熱材
中に内在させたものの断面図である。この図中の(a)
は、断熱れんが１中に膨張空間２を設けると共にこの膨
張空間２内に金属板３を内装固定してなり、同図中(b)
は金属線４を横架支持したもの、(c) は中心部にファイ
バー５やフレークを分散混合した例、(d) は膨張空間２
内に金属網６を内装固定した例を示している。なお、図
１(c) の他の実施例として、断熱れんが１全体にファイ
バー等を均等に分散させたものを用いてもよい。また、
図１(a) のように金属が板状のときは、熱膨張による断
熱材の破損を防止するために、上記膨張しろとして空間
を設けるが、粒子やファイバーのような他の形状のもの
では、それ自身がある程度、熱膨張を吸収できる形状と
なっているので、前記“膨張しろ”は必ずしも設ける必
要はない。
【００１２】図３は、本発明にかかる誘導加熱炉の炉壁
構造の一例を示すものであり、図示の７は被加熱物, ８
は誘導加熱コイル, ９が炉壁であり、この炉壁９は、複
数層の断熱層9a, 9b, 9c内に膨張空間２を介して金属板
３を内装した構造となっている。
構造の一例を示すものであり、図示の７は被加熱物, ８
は誘導加熱コイル, ９が炉壁であり、この炉壁９は、複
数層の断熱層9a, 9b, 9c内に膨張空間２を介して金属板
３を内装した構造となっている。
【００１３】図４は、炉壁９中に金属を内装した場合と
しない場合とについての炉壁内温度分布を示したグラフ
である。この図から判るように、本発明に従う炉壁構造
にすれば、炉壁内表面温度が被加熱物温度と同等以上に
なることがわかる。一般に、このような加熱炉における
ヒートバランスは、被加熱物から炉壁への抜熱：Ｑ、被
加熱物の温度：Ｔ1(℃) 、炉壁内表面の温度：Ｔ2(℃)
とした場合、 Ｑ＝ε×σ×｛（Ｔ1 ＋273)4 −（Ｔ2 ＋273)4 ｝ （ε：ステファンボルツマン定数 σ：放射率 ） で表わすことができる。従って、本発明のような炉壁構
造とした場合、図４の結果を考慮すると、炉壁への抜熱
はＱ≦０となり、炉壁はむしろ被加熱物の加熱に寄与す
るものに変わっている。
しない場合とについての炉壁内温度分布を示したグラフ
である。この図から判るように、本発明に従う炉壁構造
にすれば、炉壁内表面温度が被加熱物温度と同等以上に
なることがわかる。一般に、このような加熱炉における
ヒートバランスは、被加熱物から炉壁への抜熱：Ｑ、被
加熱物の温度：Ｔ1(℃) 、炉壁内表面の温度：Ｔ2(℃)
とした場合、 Ｑ＝ε×σ×｛（Ｔ1 ＋273)4 −（Ｔ2 ＋273)4 ｝ （ε：ステファンボルツマン定数 σ：放射率 ） で表わすことができる。従って、本発明のような炉壁構
造とした場合、図４の結果を考慮すると、炉壁への抜熱
はＱ≦０となり、炉壁はむしろ被加熱物の加熱に寄与す
るものに変わっている。
【００１４】図５は、被加熱物の中心部と表面層との温
度履歴を示したものである。すなわち、炉壁中に金属を
内装した場合、中心部および表面層ともに目標温度を達
成しており、しかも、均一に加熱されているが、金属の
内装がない炉壁では中心部と表面層とでは著しい温度差
が発生している。
度履歴を示したものである。すなわち、炉壁中に金属を
内装した場合、中心部および表面層ともに目標温度を達
成しており、しかも、均一に加熱されているが、金属の
内装がない炉壁では中心部と表面層とでは著しい温度差
が発生している。
【００１５】次に、図６は、本発明にかかる炉壁構造を
採用した場合と採用しない場合の炉壁の寿命およびラン
ニングコストの関係を示した。この図に示すとおり、本
発明炉壁構造を採用することにより、炉壁の寿命は約50
％向上し、これにより炉壁のランニングコストは25％の
削減が期待できる。
採用した場合と採用しない場合の炉壁の寿命およびラン
ニングコストの関係を示した。この図に示すとおり、本
発明炉壁構造を採用することにより、炉壁の寿命は約50
％向上し、これにより炉壁のランニングコストは25％の
削減が期待できる。
【００１６】なお、上述した説明では、金属材料を断熱
材中に内装した例についてのみ説明したが、本発明はこ
れに限るものではなく、炉壁断熱材相互間に、誘導加熱
により発熱する金属体を介装させる方法であってもよ
い。また、断熱材の表面にこの金属体を貼着しても効果
がある。
材中に内装した例についてのみ説明したが、本発明はこ
れに限るものではなく、炉壁断熱材相互間に、誘導加熱
により発熱する金属体を介装させる方法であってもよ
い。また、断熱材の表面にこの金属体を貼着しても効果
がある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、主として
炉壁断熱材中に誘導加熱炉により発熱する金属材料を内
装させた炉壁構造を採用したことから、炉壁への抜熱を
無くすことができると共に、被加熱物の均一加熱ができ
る。しかも、強度の大きい耐火材を断熱材として使うこ
とができる上に、金属材料を埋設することにより、断熱
材の強度が向上し、それ故に炉壁寿命の延長およびラン
ニングコストの低減化という効果も得られる。
炉壁断熱材中に誘導加熱炉により発熱する金属材料を内
装させた炉壁構造を採用したことから、炉壁への抜熱を
無くすことができると共に、被加熱物の均一加熱ができ
る。しかも、強度の大きい耐火材を断熱材として使うこ
とができる上に、金属材料を埋設することにより、断熱
材の強度が向上し、それ故に炉壁寿命の延長およびラン
ニングコストの低減化という効果も得られる。
【図１】本発明の炉壁構造にかかる断熱材の１例を示す
図。
図。
【図２】(a) 〜(d) は、本発明で使用する各種発熱生金
属材料に応じた断熱れんがの断面図。
属材料に応じた断熱れんがの断面図。
【図３】本発明にかかる炉壁構造の断面図。
【図４】炉壁中への金属材料の使用の有無による炉壁内
温度分布の図。
温度分布の図。
【図５】炉壁中への金属材料の使用の有無による被加熱
物の温度履歴の図。
物の温度履歴の図。
【図６】炉壁中への金属材料の使用の有無による炉壁寿
命とランニングコストの関係を示す図。
命とランニングコストの関係を示す図。
１ 断熱れんが ２ 膨張空間 ３ 金属板 ４ 金属線 ５ ファイバー ６ 金属網 ７ 被加熱物 ８ 誘導加熱コイル ９ 断熱材
Claims (3)
- 【請求項１】 炉壁中に、誘導加熱によって発熱する金
属材料を内装したことを特徴とする誘導加熱炉の炉壁構
造。 - 【請求項２】 炉壁中への金属材料の内装形態が、金属
板, 金属線, 金属粒子, 金属ファイバーおよび金属フレ
ークのうちのいずれか少なくとも１種以上を、炉壁断熱
材中に直接もしくは間接に挿入し、または分散混合させ
た埋設構造を有する請求項１に記載の炉壁構造。 - 【請求項３】 炉壁断熱材中に内装する金属材料のまわ
りに、熱膨張を吸収する空間を設けたことを特徴とする
請求項１または２に記載の炉壁構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705692A JPH05322455A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 誘導加熱炉の炉壁構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705692A JPH05322455A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 誘導加熱炉の炉壁構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322455A true JPH05322455A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15189857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13705692A Pending JPH05322455A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 誘導加熱炉の炉壁構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05322455A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047874A1 (de) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Wandsegment für einen brennraum sowie brennraum |
| CN109896737A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-18 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置及方法 |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP13705692A patent/JPH05322455A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047874A1 (de) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Wandsegment für einen brennraum sowie brennraum |
| US6397765B1 (en) | 1998-03-19 | 2002-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Wall segment for a combustion chamber and a combustion chamber |
| US6612248B2 (en) | 1998-03-19 | 2003-09-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Wall segment for a combustion area, and a combustion area |
| CN109896737A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-18 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置及方法 |
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