JPH06117775A

JPH06117775A - 竪型誘導加熱装置における炉床金物

Info

Publication number: JPH06117775A
Application number: JP26204692A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 伸治田中; Kiyoshi Takagi; 清高木; Hidenori Sakaguchi; 英徳坂口
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】スラブ加熱温度を上げても熱応力による熱衝撃
を抑えて，割損しにくい炉床金物を目的としている。【構成】炉本体１の下方には、昇降台４が配設されてい
る。その昇降台４は、炉長方向に延びたブロック状に形
成されていて、その下部を炉長方向に並んだ複数のサポ
ートパイプ５によって支持されている。そのサポートパ
イプ５は、図示しない昇降装置によって同期をとって昇
降可能になっている。上記昇降台４の上端部には、炉長
方向に沿って，複数の炉床金物６が相互に所定間隔をあ
けて並列配置されている。各炉床金物６は、昇降台４に
固定される下側ブロック７と、その下側ブロック７の上
に配設されて、スラブ９と直接接触する炉長方向に並ん
だ二つの上側ブロック８の計３つブロックから構成され
て、上下２層構造になっていて、上側ブロック８の厚み
がそれぞれ８０mmになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下側からスラブを炉内
に装入し誘導加熱によって高温且つ均一に加熱する下部
装入式の竪型誘導加熱装置に係り、特に、スラブを載せ
て炉内に装入する炉床金物に関する。

【０００２】

【従来の技術】竪型誘導加熱装置は、予め連続式加熱炉
等によって所定温度まで加熱されたスラブを，さらに高
温かつ均一に加熱するために使用されるものであり、例
えば，特開昭６２−２２４６３０号公報や特開平３−４
５８８５号公報等に記載されたものが知られている。

【０００３】これらの装置は、下部にスラブ装入口を有
する箱型の耐火断熱材からなる炉本体の外周に、誘導加
熱コイルが配設され、その誘導加熱コイルによって、炉
本体内に装入されたスラブを誘導加熱するようになって
いる。そして、加熱するスラブを炉本体内へ装入する昇
降台及び炉床金物は、例えば，複数のサポートパイプに
よって下側から支持されるブロック状の耐火物からなる
昇降台の上端に、スラブを直接，搭載支持する耐熱性金
属からなる複数の炉床金物が、炉長方向へ相互に所定間
隔をあけて並んだ状態で，突出配設されて構成される。
そして、その昇降台及び炉床金物を炉本体に向けて昇降
することによって、複数の炉床金物上に載置したスラブ
を炉内に装入，及び炉内からの取り出しを行っている。

【０００４】上記炉床金物は、特開平４−３６５８７号
公報に記載されているように、従来においては、それぞ
れ一つの煉瓦形状に一体成形されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スラブを炉内に装入し
て加熱すると、スラブを載置している炉床金物の温度も
上昇して熱応力が入力され、また、加熱が終了した後，
スラブ及び炉床金物を炉内から出し放熱状態になると、
上記炉床金物は急激に放冷されて、熱応力変化による熱
衝撃が炉床金物に入力される。

【０００６】このとき、上記従来の炉床金物は、一体成
形されて、上部はスラブからの熱伝導によって加熱さ
れ、下部は金物自体が溶融しないようにサポートパイプ
及び昇降台を介して水冷等で冷却されているので、上下
温度差が大きいために、上記熱応力及び放冷時の熱衝撃
が大きく、スラブ加熱温度設定を高くすると、上記熱衝
撃によって炉床金物に亀裂が発生する恐れがある。

【０００７】特に、方向性珪素鋼等を製造するために
は，スラブを１４００℃以上に高温加熱する必要があ
り、上記のようにスラブ加熱温度を高温にするほど、上
下の温度差が大きくなって、スラブ加熱時からの降温時
に熱衝撃で、炉床金物に亀裂が発生し易くなるという問
題がある。これは、スラブを１４００℃以上に加熱する
ことに対応可能な溶融点の高い、特願平１−３０００９
１号公報等に記載されているような耐熱性合金によって
炉床金物を製造した場合であっても同様である。

【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、スラブ加熱温度を上げても熱応力によ
る熱衝撃を抑えて，割損しにくい炉床金物を目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の竪型誘導加熱装置における炉床金物は、ス
ラブを装入可能な装入口が下部に開設された炉本体と、
その炉本体の装入口に下側から対向しその装入口に向け
て昇降可能な昇降台と、その昇降台の上端部に，炉長方
向へ相互に所定間隔をあけて並列配設され、その上面に
スラブを載置可能な複数の炉床金物とを備えた竪型誘導
加熱装置において、上記各炉床金物を、それぞれ上下方
向へ分割可能に積層された複数のブロックによって形成
したことを特徴としている。

【００１０】このとき、上記炉床金物が、Ｃｒ６０％以
上を含有し、Ｃは０．８％以下、Ｓｉは５％以下の混在
が許容され、残部は実質的にＦｅである化学組成を有
し、融点１６００℃以上、平均結晶粒径５０μｍ以上で
ある耐熱合金からなる場合には、その炉床金物を分割構
成する複数のブロックのうち，スラブと直接接触する最
上層のブロックの高さを５０mm以上，１１０mm以下，好
ましくは８０mm以下にするとよい。

【００１１】

【作用】炉床金物は、スラブを搭載支持し炉内に装入さ
れた状態で、スラブと共に加熱されて熱応力が増加し、
スラブの加熱が終了すると炉外に出されて急激に放冷さ
れて、急激な熱応力変化によって，所定の熱衝撃が炉床
金物に入力される。このとき、一般に、炉床金物の高さ
方向の温度差をみてみると、炉床金物上面はスラブから
の熱伝動によって下面に比べて高くなって高さ方向に連
続した温度差が生じていることが知られている。

【００１２】今、炉床金物を高さＨとし、加熱された状
態で、上面の温度がＴ₁，下面の温度がＴ₂となるよう
な高さ方向に連続した温度分布が炉床金物に発生してい
るとすると、その炉床金物には、次に示すような熱応力
σが発生する。ここで、αは炉床金物を構成する金属の熱膨張係数を、
Ｅはヤング率を、νはポアソン比をそれぞれ示してい
る。

【００１３】そして、放冷時に上記熱応力の急激な減少
によって熱衝撃が炉床金物に入力されるが、上記（１）
式から分かるように、上下温度差が大きいほど熱応力が
大きくなって熱衝撃が大きくなる。よって、本発明で
は、炉床金物を高さ方向に複数の層に分割成形すること
で、各層単位の上下の温度差を小さくして、炉床金物全
体に入力される熱衝撃を小さくする。

【００１４】さらに、炉床金物を構成する金属の破壊強
度をＳとすると、炉床金物表面に亀裂が生じる上下面の
温度差は、上記式をもとに次のように表される。また、非定常熱伝導の微分方程式は、次式で表される。

【００１５】ここで、ｋは炉床金物を構成する熱伝導率を，ｃは比熱
を，ρは密度を夫々示し、また、Ｘは、下面をゼロとし
た高さ方向への変位を示している。

【００１６】これを解くと、Ｔ（Ｘ）＝Ｃ₁・Ｘ² ＋
Ｃ₂・Ｘ＋Ｔ₂と表され、、Ｘ＝ＨでＴ＝Ｔ₁、
Ｘ＝０で（∂Ｔ／∂ｔ）＝０の境界条件で解くと、となり、温度関数Ｔ（Ｘ）は、と表される。

【００１７】これから、となり、これを，上記（３）式に代入することで、温度
変化速度（∂Ｔ／∂ｔ）が、次のように求められる。

【００１８】上記（２）式と（４）式をもとにして、表面温度が一定
速度で変化し、且つ、厚さＨをパラメータとした時の上
面温度Ｔにおける，亀裂発生の臨界温度変化速度を求め
ると、次式で表される。

【００１９】ここで、ｎは補正係数を示している。そして、炉床金物
の材質として請求項２で記載したような、高温強度性に
優れた耐熱合金を使用した炉床金物に対して、炉床金物
の高さが１１０mm及び１５０mmの場合における上記式か
ら算出した結果と、実際の装置で測定した炉床金物の温
度変化とを比較して見ると、炉床金物の昇温時には、図
７に示されるように、温度が高くなるほど炉床金物の温
度速度が遅くなって、高さが１５０mmの炉床金物（図７
中，Ａ）であっても、実際に測定した測温値が、臨界昇
温速度を常に下回っているので、昇温時に熱衝撃によっ
て破損が発生することがないことが確認できる。図７
中，Ｂは、高さが１１０mmの炉床金物を示している。

【００２０】なお、図７，及び図８において、破線で示
した曲線は、上記耐熱合金を鋳造で製造した炉床金物の
場合であり、また、実線の曲線は、上記耐熱合金をＨＩ
Ｐ焼結法で製造した炉床金物の場合である。また、丸印
は、炉床金物における表面温度の実測値である。さら
に、炉床金物の降温時には、図８に示すような結果が得
られて、高さが１５０mmの炉床金物（図８中，Ｃ）で
は、９３０℃以上で実測値が臨界温度を越えるので、９
３０℃以上の領域では炉床金物の降温速度を９．６℃以
上に遅くなるように制御する必要があるが、高さが１１
０mmの炉床金物（図８中，Ｄ，Ｅ）では、１０２０℃以
内では臨界温度を越えないので、通常のスラブ加熱時に
炉床金物の降温温度制御を必要としないことが分かる。
さらに、高さを８０mm（図８中，Ｆ）にすると、１１０
０℃になっても臨界温度を越えないことが分かり、ま
た、高さが８０mmの炉床金物であっても図示していない
がＨＩＰ焼結法で炉床金物を製造した場合であれば、さ
らに高温であっても臨界温度を越えないことが予測され
る。

【００２１】このため、本発明においては、方向性珪素
鋼などを製造するために、スラブを従来よりも高温加熱
する際に採用される上記耐熱合金からなる炉床金物にお
ける、スラブと直接接触する最上層のブロックの厚みを
１１０mm以下，望ましくは８０mm以下に設定した。ま
た、分割した各ブロックの厚みを５０mmより小さくする
とブロック間の固定が困難になると共に、上記高温に加
熱させる際，若しくは急冷時に割れてしまうので下限値
を５０mmにした。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず構成を説明すると、図４に示すように、下方にスラ
ブ装入口１ａが形成されている箱型の炉本体１の外周
を、上下に分割された誘導加熱コイル２が巻回されてい
る。その誘導加熱コイル２は誘導電源３に接続されて、
その誘導電源３から投入される電力によって誘導加熱可
能になっている。

【００２３】上記炉本体１の下方には、昇降台４が配設
されている。その昇降台４は、図１に示すように、耐火
物から構成され，炉長方向に延びたブロック状に形成さ
れていて、その下部を炉長方向に並んだ複数のサポート
パイプ５によって支持されている。そのサポートパイプ
５は、それぞれ水冷管構造となっていると共に耐火断熱
材でライニングされて、図示しない昇降装置によって同
期をとって昇降可能になっている。

【００２４】また、上記昇降台４の上端部には、炉長方
向に沿って，複数の炉床金物６が相互に所定間隔をあけ
て並列配置されている。その炉床金物６は、Ｃｒ６０％
を以上を含有し、Ｗ１０％以下，Ｍｏ１０％以下，Ｎｂ
１０％以下，Ｔａ１０％以下，Ｈｆ１０％以下，Ｃｏ１
０％以下，Ｎｉ１０％以下，Ｔｉ１０％以下，希土類元
素１０％以下，Ａｌ１０％以下，Ｖ１０％以下，及びＭ
ｎ１０％以下の群より選ばれる１種ないし２種以上の元
素を含有し、さらに、Ｃが０．８％以下，Ｓｉが５％以
下となる混在が許容され、残部は実質的にＦｅである化
学組成を有し、融点１６００℃以上，且つ平均結晶粒径
が５０μｍ以上となる耐熱合金から形成されて、図３に
示すように、それぞれが高さＨ２８５mm，炉幅方向Ｂ２
００mm，炉長方向Ｌ３００mmの煉瓦形状になっている。

【００２５】また、各炉床金物６は、図１〜図３に示す
ように、昇降台４に固定される下側ブロック７と、その
下側ブロック７の上に配設されて、スラブ９と直接接触
する炉長方向に並んだ二つの上側ブロック８の計３つブ
ロックから構成されて、上下２層構造になっていて、上
側ブロック８の厚みＨ₁がそれぞれ８０mmになってい
る。

【００２６】上記下側ブロック７は、昇降台４上部に形
成された凸部４ａに係合可能な凹部７ａが下面に形成さ
れて、その凹部７ａを昇降台４の凸部４ａに係合すると
共に、炉幅方向に貫通する２本のピン１０によって昇降
台４に固定されている。その下側ブロック７の上面に
は、炉幅方向に延びた２本の突出部７ｂが形成され、そ
の各突出部７ｂの左右両側に係止溝部７ｃ及び係止切り
欠き部７ｄが形成されている。

【００２７】また、各上側ブロック８の下面中央部に
は、炉幅方向に延びる溝８ａが形成され、その溝８ａの
左右の足部８ｂが相対的に上記下側ブロック７の係止溝
部７ｃ及び係止切り欠き部７ｄへ係合可能に形成され
て、その足部８ｂを上記下側ブロック７の係止溝部７ｃ
及び係止切り欠き部７ｄに夫々係合させると共に、炉幅
方向に貫通するピン１１によって、２つの上側ブロック
８が炉長方向に並んで下側ブロック７の上に固定されて
いる。

【００２８】そして、上記のように構成された複数の炉
床金物６の上に、幅方向を上下にしたスラブ９が載置さ
れ、図示しない昇降装置の作動によってサポートパイプ
５及び昇降台４を介して炉床金物６及びスラブ９が装入
されて加熱され、そのスラブ９に対する加熱が終了した
ら、炉床金物６及びスラブ９が炉内から取りだされて炉
床金物６が放冷される。

【００２９】このとき、急激な温度変化によって、炉床
金物６に熱衝撃が入力されるわけであるが、各炉床金物
６の上下面の温度差が大きくても、本実施例において
は、各炉床金物６が２つの層に分割形成されて、各ブロ
ックの上下温度差は炉床金物全体の上下温度差よりも小
さくなるので、それぞれのブロックにかかる熱応力及び
その熱応力変化による熱衝撃が小さくなって、該熱衝撃
による亀裂発生が防止できる。

【００３０】なお、上記実施例においては、２つの上側
ブロック８を炉長方向に並べて配置しているが、炉幅方
向に並べて配置しても構わないし、さらには、２つの上
側ブロック８間の接合面も平面状である必要もなく、互
いに係合可能な形状であれば他の公知の形状になってい
てもよいし、また、上下ブロック間の接合面も上記実施
例のような形状に限定されるものではない。

【００３１】また、上記実施例では、各ブロック６，７
をピンで固定しているが、ピン結合に限定されるもので
はなく、キー結合など他の公知の結合手段によって各ブ
ロック間を固定しても構わない。また、上記実施例にお
いては、上下２層に分割しているが、図５に示すよう
に、３層以上に上下に分割可能にして積層・固定しても
構わない。

【００３２】また、上記実施例では、昇降台４は一体物
で形成されているが、図６に示すように、各炉床金物
６，若しくはサポートパイプ５単位に分割されて分離状
態になっていてもよい。また、各炉床金物の材質は、上
記実施例に示した材質に限定されるものではなく、特願
平１−３００９１号公報に記載されているような，他の
組成及び製造方法の耐熱合金であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の竪型
誘導加熱装置における炉床金物では、従来に比べて熱応
力変化による熱衝撃に強いために、従来よりもスラブ加
熱時の温度が大きくなるような方向性珪素鋼等のスラブ
を加熱する際にも適用でき、炉床金物の強度を向上させ
て，寿命を延ばすという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の竪型誘導加熱装置におけ
る炉床金物及び昇降台を示す側面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る実施例の炉床金物を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明に係る実施例の竪型誘導加熱装置を示す
概略構成図である。

【図５】本発明に係る第２実施例の炉床金物を示す斜視
図である。

【図６】本発明に係る第２実施例の竪型誘導加熱装置に
おける炉床金物及び昇降台を示す側面図である。

【図７】炉床金物昇温時の臨界温度速度を示す図であ
る。

【図８】炉床金物降温時の臨界温度速度を示す図であ
る。

【符号の説明】

４昇降台６炉床金物７下側ブロック８上側ブロック９スラブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スラブを装入可能な装入口が下部に開設
された炉本体と、その炉本体の装入口に下側から対向し
その装入口に向けて昇降可能な昇降台と、その昇降台の
上端部に，炉長方向へ相互に所定間隔をあけて並列配設
され、その上面にスラブを載置可能な複数の炉床金物と
を備えた竪型誘導加熱装置において、上記各炉床金物
を、それぞれ上下方向へ分割可能に積層された複数のブ
ロックによって形成したことを特徴とする竪型誘導加熱
装置における炉床金物。
【請求項２】Ｃｒ６０％以上を含有し、Ｃは０．８％
以下、Ｓｉは５％以下の混在が許容され、残部は実質的
にＦｅである化学組成を有し、融点１６００℃以上、平
均結晶粒径５０μｍ以上である耐熱合金からなる上記炉
床金物に対して、その炉床金物を構成する複数のブロッ
クのうち，スラブと直接接触する最上層のブロックの厚
みを５０mm以上，１１０mm以下にしたことを特徴とする
請求項１記載の竪型誘導加熱装置における炉床金物。