JPH07316672A - 水素ガスを含む雰囲気ガスを使用する竪型熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属帯を加熱帯により所定温度まで加熱した
後にその上方に位置する冷却帯で冷却する構造を有し水
素ガスを含む還元性雰囲気ガスを使用する竪型熱処理炉
において、加熱帯を上下方向に貫通し且つ上部で吊り下
げられているマッフルの構造を改良する。 【構成】 マッフル１が複数のマッフル構成用の円筒形
スリーブ1a，1b，………，1zを互いに順次溶接により接
合されて一体化された構造で、少なくとも最上部近傍の
２個以上のスリーブ1a，1b，……が、上部側の内径がそ
の下部側の内径より大きく且つ上部側の外径もその下部
側の外径より大きく、上部側のスリーブ部材とその下部
側のスリーブ部材とが面接触しない状態に順次肉盛溶接
によって接合されていて、最上部のスリーブ1aの内面に
金属帯幅方向の通過用開口部長さが最下部のスリーブ1z
の内径と等しいか又は大きいバッフル８が装着されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にアップヒート方
式と称され金属帯が炉内の加熱帯により所定温度まで加
熱された後にその上方に位置する冷却帯で冷却される概
略構造を有し、水素ガスを含む還元性の雰囲気ガスを炉
内ガスとして使用して熱処理する竪型熱処理炉内におい
て、この加熱帯を上下方向に貫通して上部で吊り下げら
れて配置されるマッフル及びこのマッフルに装着される
バッフルの構造を改良した水素ガスを含む雰囲気ガスを
使用する竪型熱処理炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼帯や種々の高合金帯の如き
金属帯の表面に酸化皮膜を生成させない状態で焼鈍する
光輝焼鈍炉やひずみ取り焼きなましを行う熱処理炉は、
炉外から水素ガスを含む還元性雰囲気ガス（以下、単に
炉内ガスと言うことがある）が送気されていて炉内へ連
続供給される金属帯を所定温度まで加熱する加熱帯と冷
却用の炉内ガスを噴出するノズル等を有する冷却帯と金
属帯の通路としてのシュート部とから構成されている
が、この加熱帯で連続通板する金属帯を他の物体と接触
させないようにして、金属帯表面に疵等を発生させずし
かも炉自体の設置面積を狭くすることができる竪型炉が
多用されている。

【０００３】このように構成された水素ガスを含む還元
性の雰囲気ガスを炉内ガスとして使用する竪型熱処理炉
においては、炉内ガスの露点の上昇によりガスの還元能
力が低下して炉内で熱処理中の金属帯表面が酸化されて
着色されることがないように露点を少なくとも−４０℃
以下程度に保持することが必要であるから、炉内への外
気の侵入を防止する密封構造にしなければならない。そ
して、このような加熱帯に配置される１実施例としての
煉瓦炉は炉内耐火物として純アルミナ煉瓦を使用するこ
とや、その加熱源として例えばモリブデン等のジュール
熱による発熱体（抵抗体）を使用するなど高価な構成材
料を用いなければならず、その上、熱源として電力を使
用するためにエネルギコストも高価となるという問題点
があるので、ステンレス鋼帯等の金属帯を熱処理しその
生産能力が約１０TON／hr以下（中規模以下）の熱処理
炉としては他にマッフル炉も用いられている。

【０００４】このマッフル炉は、気密に保たれた金属製
の円筒状のマッフルとその外周に加熱室を設置して概略
構成された加熱帯を有し、マッフル内に炉内ガスを送気
しながら電気を用いる発熱体の発熱や各種燃料の燃焼熱
によって、マッフルの外周面を加熱して発生するマッフ
ルの内壁面からの輻射熱によってマッフル内へ連続通板
される金属帯を間接的に加熱する加熱方式の水素ガスを
含む炉内ガスを使用する熱処理炉である。

【０００５】この水素ガスを含む炉内ガスを使用し炉内
へ連続通板される金属帯を熱処理する竪型熱処理炉の主
要構造は、図５に示すように、基台９上に固定された支
持台により吊り下げられていてその内径が図９に詳細に
示すように全長に亘って同一径の長い円筒状のマッフル
１と、或る程度の間隔を保ってマッフル１が上下方向に
貫通して配置されるようにマッフル１の外周面を囲む炉
体２で形成されている加熱室３とから成る加熱帯Ｈと、
この加熱帯Ｈの上方に伸縮管４を介して冷却用の炉内ガ
スを噴出するノズル等を備えて設けられている冷却帯Ｃ
と、マッフル１の下部に設けられた炉入口のシール装置
５（炉出口にもシール装置５が設けられている）と、加
熱帯Ｈのマッフル１内及び冷却帯Ｃ内を連続通板される
金属帯Ｓを案内するためにシール装置５の下方に設置さ
れているボトムロール６及び冷却帯Ｃの上方に設置され
ているトップロール７等から構成されている。また、加
熱帯Ｈの加熱室３の上部貫通部からマッフル１の最上部
位置までの内面に亘って、冷却帯Ｃ側と加熱帯Ｈとの断
熱と、マッフル１の最上部における急激な温度勾配によ
る座屈を防止するための緩衝材としての役目とを果たす
ように、金属帯Ｓの通過用開口部を有するバッフル８が
設けられている。そして、炉体２は基礎Ｇ上に起立して
設置されており、加熱室３には供給された各種燃料をバ
ーナ（図示せず）によって燃焼させるか、又は炉体２の
内側に通電により発熱する発熱体（図示せず）が設けら
れていて、これらの熱源によりマッフル１の外周面を加
熱する構造を成している。

【０００６】このような構成の水素ガスを含む炉内ガス
を使用する竪型熱処理炉において、金属帯Ｓがボトムロ
ール６で垂直方向に変向され、シール装置５を経て炉内
へ進入して加熱帯Ｈにより所定温度まで加熱された後に
その上方に位置する冷却帯Ｃで冷却されてトップロール
７に至るまでの距離は、例えばステンレス鋼帯熱処理用
の水素ガスを含む炉内ガスを使用する竪型熱処理炉では
５０ｍ以上もあるものがあり非常に長い。このようなボ
トムロール６とトップロール７との長い距離間におい
て、金属帯Ｓを他の物体に接触させないように通板しな
ければならないのであるが、金属帯Ｓに内部応力の偏分
布やキャンバー等があると、金属帯Ｓは加熱による応力
除去の過程で不規則なひねりや湾曲を起こしそれらが原
因となって蛇行したり振動したりするし、しかもこの加
熱体Ｈの直ぐ上方の冷却帯Ｃでは金属帯Ｓに冷却用の炉
内ガスが吹き付けられているのでひねりや湾曲が発生す
ると恰もヨットの帆が風を受ける如くこの蛇行や振動が
より一層助長されて、マッフル１の上部のバッフル８の
部分では、図６(Ａ)，(Ｂ)及び図１０に破線で詳細に示
すような状態となる傾向にあるため金属帯Ｓの幅方向だ
けでなくその表裏にも接触する危険性が生じる。更に、
この金属帯Ｓの通板速度を大きくすればする程、炉長や
冷却帯Ｃの長さを長くする必要性が増してトップロール
７までの高さを高くせねばならなくなり、金属帯Ｓはそ
の両端部及び表裏面がマッフル１や加熱帯Ｈの加熱室上
部貫通部からマッフル１の最上部までの内面に亘って設
けられているバッフル８と接触する危険性が一層高まる
のである。

【０００７】このように連続通板される金属帯が同一径
の長い円筒状のマッフルや加熱帯の加熱室上部貫通部か
らマッフルの最上部位置までの内面に亘って設けられて
いるバッフルと接触することを防止するためには、図９
及び図１０に対して図１１に示す如くマッフルの内径及
びマッフルの上部に設けられているバッフルの金属帯幅
方向の通過用開口部長さを金属帯の幅に対して充分大き
くすれば良い。つまり、バッフルの金属帯通過用開口部
の面積を金属帯の横断面における寸法に対して充分大き
くすればよいのである。しかしながら、マッフルは例え
ばその板厚が通常４mm以上であり厚いものは約２０mmも
ある厚板であってＮｉを８０％程度も含む高級耐熱鋼で
構成されていて高価であるから、マッフルの内径を大き
くすることは、その耐用寿命を考慮した交換頻度をも考
え合わせるとマッフルを構成する部材の使用量が多くな
って不経済であるばかりか、このマッフルの外周面のみ
ならず加熱室の外周面及び容量を大きくすることになっ
て加熱室からの放散熱量も増して熱効率を低下させてし
まうので、マッフルの内径及びマッフルの上部に設けら
れているバッフルの金属帯通過用開口部の面積を連続通
板する金属帯の横断面における寸法に対して充分大きく
することは必ずしも得策とは言えない。また、このよう
にマッフルの内径を大きくすることはマッフルの自重も
大きくなることを意味するため、必然的に高温に常時加
熱され続けるマッフル自体の構造やその肉厚にも配慮し
なければならないし、炉内マッフルをその上部で吊り下
げている支持台の強度が大なることも必要となるので、
好ましい手段とはなり得ない。

【０００８】本発明者らは、マッフル上部がボトムロー
ルとトップロールとの間の中央部に近い位置に位置して
おり、前述した如く金属帯の蛇行や振動を助長する要因
となる冷却用の炉内ガスを吹き付ける冷却帯がその上方
に存在するので、マッフルの最上部近傍で金属帯の幅方
向の振れ及びこの振れによるその表裏方向への振れの振
幅が最も大きくなることを究明し、図１１に示し且つ前
述した如くマッフルの内径をその全長に亘って大きくす
るのではなく、図１２に示すようにマッフルの少なくと
も最上部近傍のみをラッパ状に拡げた構造とし、その最
上部のラッパ状に拡げた部分の内面に金属帯幅方向の通
過用開口部長さがマッフル最下部の内径と等しいか又は
大きいバッフルが装着されている構造、つまりこのよう
にマッフルの最上部近傍を拡げることによってバッフル
の金属帯通過用開口部の面積を適度に大きく拡げられ得
る構造とすることによって解決できることを究明した。

【０００９】しかしながら、このように少なくとも加熱
帯の加熱室上部貫通部からマッフルの最上部までの内面
に亘ってマッフルの最上部近傍のみをラッパ状に拡げた
構造とするのは、マッフルが高級耐熱鋼製の複数の円筒
形スリーブを溶接接合して長い円筒状に構成されてい
て、しかもその寸法が大きく且つ板厚が厚いので、ラッ
パ状に加工溶接して円筒状に製作することが施工製作面
や経済面で非常に困難なのである。このマッフルの製作
は、概略的に切板を各段毎の所定寸法形状に切断しそれ
ぞれ開先加工して曲げ加工後に溶接するか、切板を各段
毎の所定寸法形状に切断してそれぞれ曲げ加工後に開先
加工して溶接する等の方法によってラッパ状の各スリー
ブ部材を含めて各段のスリーブを作成し、これらをラッ
パ状に拡げた形状に仕上げているが、マッフル寸法とし
て一般的な円筒直径が1500〜1800mmで全長が２０〜３０
ｍのものを１mm以下の精度で突き合わせて溶接すること
は、元来板厚が厚いことや大型構造物であること等の理
由でその取扱いも含めて容易ではない。加えて、このマ
ッフルのラッパ形状を図７に示す如くトランペットの朝
顔部分のように曲面形状に精度良く構成することは、製
作時の取扱いは勿論のこと、その曲げ加工並びに溶接加
工が複雑で容易ではない。従って、このラッパ形状を図
８に示す如く截頭円錐状として截頭円錐状のスリーブを
継ぎ合わせる構成とすると曲げ加工は比較的容易になる
が、いずれにしてもそれぞれ寸法の異なる切板から図１
４に白抜きで示す如く扇型のスリーブ部材を裁断する必
要があるため多寸法の切板を準備せねばならず、裁断屑
が多量発生して高価な材料の無駄が多いばかりか、各ス
リーブ部材の開先を切板で行う場合はそれぞれ曲線状に
開先加工を精度良く行う必要が生じて莫大な手間が掛か
ると共に大幅にコストも上がる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
連続通板される金属帯がマッフルやマッフルの上部に設
けられているバッフルと接触して金属帯の両端部やその
表裏面に疵が付いたり、極端な場合には金属帯が破断し
たりするような現象が発生しないようにするために、こ
のマッフルの最上部近傍のみを拡げた構造に構成するこ
とによって、この部分に設けられるバッフルの金属帯通
過用開口部の面積を適度に大きく拡げ得るように構成す
ることが必要であるが、これを具体的に実現するために
マッフル自体の構造が簡単であり、その加工性並びに溶
接性も簡単且つ良好に実施でき、従ってマッフルの製作
が簡単で且つ高価な高級耐熱鋼材を無駄なく使用するこ
とができて安価に、しかも全体として確実な密封性や長
耐用寿命を確保できるなど信頼性の高い状態に、水素ガ
スを含む炉内ガスを使用して熱処理する竪型熱処理炉を
構成することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を達成すべく種々検討した結果、加熱帯のマッフル内に
水素ガスを含む還元性の炉内ガスを充満させて、その外
周面を囲む加熱室内の酸素を含む気体がこのマッフル内
に流入することを確実に防止できる密封構造にする必要
があるので、マッフル全体として、複数のマッフル構成
用の円筒形スリーブ（以下、スリーブ部材又は単にスリ
ーブと言うことがある）を互いに順次溶接により接合し
て略ラッパ状に一体化された構造に構成するのである
が、具体的には、その最上部近傍の２個以上のスリーブ
はそれぞれ上部側のスリーブの内径がその下部側のスリ
ーブの内径より大きく且つ上部側のスリーブの外径もそ
の下部側のスリーブの外径より大きく、上部側のスリー
ブ部材とその下部側のスリーブ部材とが面接触しない状
態に順次上下段に肉盛溶接によって接合していって、こ
の最上部近傍のみを略ラッパ状に拡げた構造に構成する
ことによって、加熱室上部貫通部から最上部のスリーブ
の最上部位置までのマッフル内面に亘って金属帯幅方向
の通過用開口部長さが最下部のスリーブの内径と等しい
か又は大きいバッフルを装着できるようにすれば良いこ
と、より詳しく換言すれば加熱帯と冷却帯との間の断熱
やマッフルの最上部における急激な温度勾配による座屈
を防止するための緩衝材としてのバッフル本来の機能が
果たせるように配慮しつつ通板される金属帯の最大幅寸
法に対して金属帯通過用開口部の面積を望ましい大き
さ、好適な寸法に拡大形成されたバッフルを装着できる
ようにすれば良いことを究明したのである。

【００１２】また前述したように、操業中、常時高温度
に加熱されているマッフルは支持台により上部で吊り下
げられているので、最上部のスリーブにその下方の各ス
リーブの全重量が作用するため、そのクリープを含めた
強度上から最上部のスリーブの板厚が各スリーブの板厚
の中で最大であることが好ましく、特に前述した如くそ
れぞれ上部側のスリーブの内径がその下部側のスリーブ
の内径より大きく且つ上部側のスリーブの外径もその下
部側のスリーブの外径より大きく、上部側のスリーブ部
材とその下部側のスリーブ部材とが面接触しない状態で
相互に順次肉盛溶接によって接合されている少なくとも
最上部近傍の２個以上の各スリーブ部材において、それ
ぞれ上部側のスリーブ部材の板厚がその下部側のスリー
ブ部材の板厚より大きいことがより好ましいことを究明
したのである。

【００１３】そして、このような少なくとも最上部近傍
の２個以上の各スリーブの合計長さがマッフル全長の５
／１０〜１／１０の範囲内にあれば、例えば図１３にお
いて実線で示す金属帯Ｓに破線で示す如き幅方向の振れ
及びこの振れによる表裏方向への振れが生じても、マッ
フルやこのマッフルの最上部近傍に装着されるバッフル
に金属帯が接触することもなく、且つそれぞれ上部側の
スリーブの板厚がその下部側のスリーブの板厚より大き
い構造を成している場合には更に強度上の問題が無いこ
とも究明したのである。

【００１４】以下、本発明に係る水素ガスを含む雰囲気
ガスを使用する竪型熱処理炉について図面により詳細に
説明する。図１は本発明に係る水素ガスを含む雰囲気ガ
スを使用する竪型熱処理炉のマッフルの構造の１実施例
を示す断面図、図２は図１におけるＡ部拡大断面説明
図、図３は図２に相当する部分の他の実施例を示す拡大
断面説明図、図４は図２に相当する部分の更に他の実施
例を示す拡大断面説明図である。本発明に係る水素ガス
を含む雰囲気ガスを使用する竪型熱処理炉において、マ
ッフル１と、加熱帯Ｈの加熱室３の上部貫通部からマッ
フル１の最上部までの内面に亘って設けられており冷却
帯Ｃ側と加熱帯Ｈとの断熱材としての役目（機能）とマ
ッフル１の加熱帯Ｈの加熱室３の上部貫通部から最上部
までの急激な温度勾配による座屈を防止するための緩衝
材としての役目（機能）とを果たすように金属帯Ｓの通
過用開口部を有するバッフル８以外は、図５に示した従
来の水素ガスを含む雰囲気ガスを使用する竪型熱処理炉
と同様であるので説明は省略する。

【００１５】本発明に係る水素ガスを含む雰囲気ガスを
使用する竪型熱処理炉の特徴は、図５に示す従来の竪型
熱処理炉と同様にシール装置５を経て金属帯Ｓが加熱帯
Ｈに進入し、この加熱帯Ｈにより所定温度まで加熱され
た後にその上方に位置する冷却帯Ｃで冷却される構造を
有する竪型熱処理炉において、加熱帯Ｈを上下方向に貫
通し且つ上部で基台９により吊り下げられているマッフ
ル１が、複数のマッフル構成用の円筒形の各スリーブ1
a，1b，………，1zを互いに順次溶接により接合して略
円筒状に一体化された構造に構成され、少なくともその
最上部近傍の２個以上のスリーブ1a，1b，……がそれぞ
れ上部側のスリーブの内径がその下部側のスリーブの内
径より大きく且つ上部側のスリーブの外径もその下部側
のスリーブの外径より大きく、上部側のスリーブ部材と
その下部側のスリーブ部材とが面接触しない状態に、順
次上下段に肉盛溶接によって接合されていて、この最上
部近傍のみを略ラッパ状に拡げた構造に構成することに
よって、加熱帯Ｈの加熱室３の上部貫通部から最上部の
スリーブ1aの最上部位置までの内面に亘って金属帯幅方
向の通過用開口部長さが最下部のマッフル構成用の円筒
形スリーブ1zの内径と等しいか又は大きいバッフル８が
装着されていることにある。換言すれば、このマッフル
１の最上部近傍を略ラッパ状に拡げた構造に構成するこ
とによって、炉内に通板される金属帯Ｓの最大幅寸法に
対して、金属帯通過用開口部の面積を望ましい大きさ、
好適な寸法に拡大形成し得るバッフル８が装着されるこ
とにある。このように好適な面積を有するバッフル８を
装着することによって、通板する金属帯Ｓに疵や破断を
生じさせず且つバッフル８の本来の役目（機能）を果た
させることが可能となる。

【００１６】

【実施例】図２に示す実施例は、少なくとも最上部近傍
の２個以上のスリーブ1a，1b，……が、それぞれ上部側
のスリーブの内径がその下部側のスリーブの外径と略同
一で、上部側のスリーブ部材の内周下端とその下部側の
スリーブ部材の外周上端とが線接触している状態で、順
次上下段に肉盛溶接によって接合されているマッフル構
造を示すものである。

【００１７】図３に示す実施例は、少なくとも最上部近
傍の２個以上のスリーブ1a，1b，……が、それぞれ上部
側のスリーブの内径がその下部側のスリーブの外径と略
同一で、上部側のスリーブ部材の内周下端とその下部側
のスリーブ部材の外周上端とが切り欠かれて（開先加工
されて）、上部側のスリーブの下端より上方の内周角と
その下部側のスリーブの上端より下方の外周角とが線接
触している状態で、順次上下段に肉盛溶接によって接合
されているマッフル構造を示すものである。

【００１８】図４に示す実施例は、少なくとも最上部近
傍の２個以上のスリーブ1a，1b，……が、それぞれ上部
側のスリーブの内径がその下部側のスリーブの内径より
大きいけれどその下部側のスリーブの外径よりも小さ
く、且つ上部側のスリーブの外径がその下部側のスリー
ブの外径より大きく、上部側のスリーブ部材の内周下端
とその下部側のスリーブ部材の外周上端とが切り欠かれ
て（開先加工されて）、上部側のスリーブの下端とその
下部側のスリーブの上端とが線接触している状態で、順
次上下段に肉盛溶接によって接合されているマッフル構
造を示すものである。

【００１９】このようにマッフルの少なくとも最上部近
傍の２個以上のスリーブ1a，1b，……が、それぞれ上部
側のスリーブの内径がその下部側のスリーブの内径より
大きく且つ上部側のスリーブの外径もその下部側のスリ
ーブの外径より大きく、しかも上部側のスリーブ部材と
その下部側のスリーブ部材とが線接触している状態で、
適宜開先加工処理されながら順次上下段に肉盛溶接によ
って接合されていると、面接触部分における熱膨張の差
等に起因するヒートクラックが生じてマッフル１の気密
性が低下することがなく、マッフル自体の密封構造を保
持できるのである。また、このようにマッフル１を接合
して製作することは、図７及び図８に示し前述した如く
トランペットの朝顔部分や截頭円錐状の如きほぼ曲面形
状状態に接合して製作するのに比べて、多種寸法の切板
手配面，各切板からの各スリーブ部材の裁断歩留面，各
スリーブ部材の曲げ加工面や開先加工面や溶接加工面，
この裁断や各加工や各溶接など製作時の取扱い面，そし
て精度良く安定して長耐用寿命を有する略ラッパ状のマ
ッフル１に仕上げる面等々において、簡単且つ容易に、
手間がかからず能率的に、低コストで製作することが可
能となるのである。具体的に、このうちの開先加工面の
みを取り上げてみても、開先加工をしないか又は僅かな
開先加工の実施によって、大きな開先加工を実施したの
と同様な効果があり、充分な肉盛溶接が可能であり、開
先加工の大幅な手間が省けるのである。

【００２０】このような上部側のスリーブの内径がその
下部側のスリーブの内径より大きく且つ上部側のスリー
ブの外径もその下部側のスリーブの外径より大きく、上
部側のスリーブ部材とその下部側のスリーブ部材とが線
接触している状態で、順次上下段に肉盛溶接によって接
合されている少なくとも最上部近傍の２個以上の各スリ
ーブ1a，1b，……の長さは、図１などに図示した実施例
では同一長さとしてあるが、適用する金属帯Ｓの振れ等
により適宜その長さを選定すれば良い。また、下方のス
リーブ部材あるいは最下部のスリーブ部材1zの長さに対
して適宜その長さを選定しても良い。

【００２１】そして、マッフル１が上部で吊り下げられ
ているので最上部のスリーブ1aにその下方の各スリーブ
1b，………，1zの全重量が作用するため、クリープを含
めた強度上から少なくとも最上部のスリーブ1aの板厚が
各スリーブ1a，1b，………，1zの板厚の中で最大である
ことが好ましく、特に前述した上部側のスリーブの内径
がその下部側のスリーブの内径より大きく且つ上部側の
スリーブの外径もその下部側のスリーブの外径より大き
く、上部側のスリーブ部材とその下部側のスリーブ部材
とが面接触しない状態に、順次上下段に肉盛溶接によっ
て接合されている少なくとも最上部近傍の２個以上のス
リーブ1a，1b，……において、それぞれ上部側のスリー
ブの板厚がその下部側のスリーブの板厚より大きいこと
がクリープを含めた強度上からより好ましいのである。

【００２２】また、前述した上部側のスリーブの内径が
その下部側のスリーブの内径より大きく且つ上部側のス
リーブの外径もその下部側のスリーブの外径より大き
く、上部側のスリーブ部材とその下部側のスリーブ部材
とが面接触しない状態に、順次上下段に肉盛溶接によっ
て接合されている少なくとも最上部近傍の２個以上の各
スリーブ1a，1b，……の合計長さが、マッフル全長の５
／１０〜１／１０の範囲内にあれば、より好ましくはマ
ッフル全長の３／１０〜１／１０の範囲内にあれば、製
作上やコスト上で好ましいだけでなく、金属帯Ｓに幅方
向やその表裏方向への振れが生じてもマッフル１やこの
マッフル１に装着されるバッフル８に金属帯Ｓが接触せ
ず、従って通常通板する金属帯Ｓに疵などを発生させず
に済むだけでなく、上部側のスリーブの板厚がその下部
側のスリーブの板厚より大きい構造を成している場合に
は更にクリープを含めた強度上の問題も無いのである。

【００２３】そして、このような最上部近傍の２個以上
のスリーブ1a，1b，……よりも下方に位置するマッフル
１は、従来のものと同様に一本の円筒状に構成されてい
れば良く、複数の各スリーブを順次接合して一体化され
た構造を成していても、複数の同一寸法形状のマッフル
構成用の円筒形スリーブの上端と下端とを順次肉盛溶接
によって接合して一体化された構造に構成されていても
良いのである。

【００２４】このようないずれの構造によるマッフル１
においても、加熱帯Ｈの加熱室３の上部貫通部から最上
部のスリーブ1aの最上部位置までの内面に亘って金属帯
幅方向の通過用開口部長さが最下部のスリーブ1zの内径
と等しいか又は大きいバッフル８が装着されていること
が必要である。これは、もし最上部のスリーブ1aの内面
に装着されているバッフル８の金属帯幅方向の通過用開
口部長さが最下部のスリーブ1zの内径より小さいと、金
属帯Ｓの幅方向の振れに対処するためにマッフル１の最
上部をラッパ状に拡げたことによる効果が消滅してしま
うからである。

【００２５】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明に係る水
素ガスを含む雰囲気ガスを使用する竪型熱処理炉は、以
下に列挙するような効果を有しており、その工業的価値
の非常に大きなものである。 マッフルの最上部が略ラッパ状に広がっていて且つ
加熱帯の加熱室上部貫通部から最上部のマッフル構成用
の円筒形スリーブの最上部位置までの内面に亘って装着
されているバッフルの金属帯幅方向の通過用開口部長さ
が最下部のマッフル構成用の円筒形スリーブの内径と等
しいか又は大きいので、金属帯が図１３に破線で示す如
くその幅方向に振れてもマッフルやバッフルと接触する
ことがないため、熱処理する金属帯に疵を生じさせてそ
の品質を低下させたり金属帯が破断したりする現象の発
生が無い。 マッフルを構成する複数のマッフル構成用の各円筒
形スリーブにおいて少なくとも最上部近傍の２個以上の
マッフル構成用の円筒形スリーブが、上部側のマッフル
構成用の円筒形スリーブの内径がその下部側のマッフル
構成用の円筒形スリーブの内径より大きく且つ上部側の
マッフル構成用の円筒形スリーブの外径もその下部側の
マッフル構成用の円筒形スリーブの外径より大きく、上
部側のマッフル構成用の円筒形スリーブ部材とその下部
側のマッフル構成用の円筒形スリーブ部材とが面接触し
ない状態に、順次上下段に肉盛溶接によって接合されて
成る構造であるから、マッフル構成用の各円筒形スリー
ブに開先加工を容易にすることが可能となるばかりでな
く、その各スリーブに肉盛溶接用の開先を必要としない
か又は開先を設ける量が少ないから、容易に製作するこ
とができる。 請求項２や３の構造とすれば、金属帯の振れや蛇行
による接触を防止するために図１１に示す如く全体を大
径にしたマッフルと比較して、マッフルの下方に行くに
従って小径となっている分だけマッフル全体の重量を小
さくできるし、上部のマッフル構成用の円筒形スリーブ
にかかる重量も下部が小径となっている分だけ小さくな
り、クリープによる破断等の心配も殆んどない。 マッフルの上部を略ラッパ状に広げた構造にしたに
も拘らず、加熱帯の加熱室の外周面は従来型の加熱室の
外周面とほぼ同程度であるので、放散熱量も殆んど変わ
らず熱効率も低下しない。 マッフルの上部を略ラッパ状に広げた構造にしたに
も拘らず、マッフルを構成するマッフル構成用の円筒形
スリーブ部材同士が面接触しない状態に肉盛溶接によっ
て接合されているため、面接触部分における熱膨張の差
等に起因するヒートクラックが生じてマッフルの気密性
が低下することがない。 略ラッパ状に広げたマッフル最上部近傍の２個以上
のマッフル構成用の円筒形スリーブの合計長さがマッフ
ル全長の５／１０〜１／１０の範囲内にある場合には、
金属帯に幅方向及び表裏面方向の振れが生じてもマッフ
ルやバッフルに金属帯が接せず、且つ上部側のマッフル
構成用の円筒形スリーブの板厚がその下部側のマッフル
構成用の円筒形スリーブの板厚より大きい構造を成して
いる場合には更にクリープを含めた強度上の問題も無
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水素ガスを含む雰囲気ガスを使用
する竪型熱処理炉のマッフルの構造の１実施例を示す断
面図である。

【図２】図１におけるＡ部拡大断面説明図である。

【図３】図２に相当する部分の他の実施例を示す拡大断
面説明図である。

【図４】図２に相当する部分の更に他の実施例を示す拡
大断面説明図である。

【図５】従来の水素ガスを含む雰囲気ガスを使用する竪
型熱処理炉の主要部の構造を示す概略断面図である。

【図６】(Ａ)はマッフルの上部のバッフルの部分での金
属帯の正常状態と蛇行状態とを示す断面説明図であって
図(Ｂ)のＸ−Ｘ線断面図、(Ｂ)は図(Ａ)のＹ−Ｙ線断面
説明図である。

【図７】マッフルの上部をトランペットの朝顔部分のよ
うに曲面で形成した状態を溶接部分を付して示す説明用
斜視図である。

【図８】マッフルの上部を截頭円錐状のスリーブを継ぎ
合わせる構成とした状態を溶接部分を付して示す説明用
斜視図である。

【図９】図５に示す従来型の竪型熱処理炉に使われるマ
ッフルの１実施例を示す断面説明図である。

【図１０】(Ａ)は図５に示す従来型の竪型熱処理炉に使
われるマッフルの一実施例を示す断面説明図、(Ｂ)は図
(Ａ)のＡ部の拡大詳細断面説明図を示す。

【図１１】金属帯の振れや蛇行による接触を防止するた
め、図１０に示すマッフルの内径全体を大径にしたマッ
フルの断面説明図である。

【図１２】金属帯の振れや蛇行による接触を防止するた
め、図５に示すマッフルの上部のみを略ラッパ状に拡げ
たマッフルの断面説明図である。

【図１３】図１１と同様にマッフル上部のみを拡大した
マッフル内で、金属帯がその幅方向に振れてもマッフル
やバッフルと接触することが無い状態を金属帯の振れた
位置を破線で示した断面説明図である。

【図１４】図７，図８に示すマッフル上部をラッパ状に
拡大したマッフルのラッパ形状部分の材料を切板から裁
断する際の板取図の１例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ マッフル 1a，1b，………，1z マッフル構成用の各円筒形スリー
ブ ２ 炉体 ３ 加熱室 ４ 伸縮管 ５ シール装置 ６ ボトムロール ７ トップロール ８ バッフル ９ 基台 Ｃ 冷却帯 Ｈ 加熱帯 Ｓ 金属帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 真人 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯を加熱帯により所定温度まで加熱
   した後にその上方に位置する冷却帯で冷却する構造を有
   し水素ガスを含む雰囲気ガスを炉内ガスとして使用する
   竪型熱処理炉において、前記加熱帯を上下方向に貫通し
   且つ上部で吊り下げられているマッフルが、複数のマッ
   フル構成用の円筒形スリーブを互いに順次溶接により接
   合されて一体化された構造に構成され、その少なくとも
   最上部近傍の２個以上のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブが、上部側のマッフル構成用の円筒形スリーブの内径
   がその下部側のマッフル構成用の円筒形スリーブの内径
   より大きく且つ上部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの外径もその下部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの外径より大きく、上部側のマッフル構成用の円筒形
   スリーブ部材とその下部側のマッフル構成用の円筒形ス
   リーブ部材とが面接触しない状態に、順次上下段に肉盛
   溶接によって接合されていて、前記加熱帯の加熱室上部
   貫通部から最上部のマッフル構成用の円筒形スリーブの
   最上部位置までの内面に亘って金属帯幅方向の通過用開
   口部長さが最下部のマッフル構成用の円筒形スリーブの
   内径と等しいか又は大きいバッフルが装着されているこ
   とを特徴とする水素ガスを含む雰囲気ガスを使用する竪
   型熱処理炉。
2. 【請求項２】 最上部のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの板厚が各マッフル構成用の円筒形スリーブの板厚の
   中で最大である請求項１に記載の水素ガスを含む雰囲気
   ガスを使用する竪型熱処理炉。
3. 【請求項３】 上部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの内径がその下部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの内径より大きく且つ上部側のマッフル構成用の円筒
   形スリーブの外径もその下部側のマッフル構成用の円筒
   形スリーブの外径より大きく、上部側のマッフル構成用
   の円筒形スリーブ部材とその下部側のマッフル構成用の
   円筒形スリーブ部材とが面接触しない状態に、順次上下
   段に肉盛溶接によって接合されている少なくとも最上部
   近傍の２個以上のマッフル構成用の各円筒形スリーブ
   が、それぞれ上部側のマッフル構成用の円筒形スリーブ
   の板厚がその下部側のマッフル構成用の円筒形スリーブ
   の板厚より大きい請求項１に記載の水素ガスを含む雰囲
   気ガスを使用する竪型熱処理炉。
4. 【請求項４】 上部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの内径がその下部側のマッフル構成用の円筒形スリー
   ブの内径より大きく且つ上部側のマッフル構成用の円筒
   形スリーブの外径もその下部側のマッフル構成用の円筒
   形スリーブの外径より大きく、上部側のマッフル構成用
   の円筒形スリーブ部材とその下部側のマッフル構成用の
   円筒形スリーブ部材とが面接触しない状態に、順次上下
   段に肉盛溶接によって接合されている少なくとも最上部
   近傍の２個以上のマッフル構成用の円筒形スリーブの合
   計長さが、マッフル全長の５／１０〜１／１０の範囲内
   にある請求項２又は３に記載の水素ガスを含む雰囲気ガ
   スを使用する竪型熱処理炉。