JPH077320Y2 - バッチ式焼鈍炉のインナーカバー - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、バッチ式焼鈍におけるインナーカバーの雰囲
気ガスシール構造に関するものである。

（従来の技術） 従来から、バッチ式焼鈍炉において水素ガスおよび窒
素、水素ガスの混合ガス等の雰囲気ガスを用いる場合、
雰囲気ガス等の漏洩、外気の侵入を抑制するために、イ
ンナーカバー下部フランジ底面部をシールする方法とし
て、水、油等の液体シール法あるは、砂によるシール、
セラミックファイバー、グラスウール等の断熱材を用い
る弾性体シール法が提案されてきた。

しかしながら、液体シール法においてはインナーカバー
の錆、汚れ等のメンテナンス性および、液体の劣化、入
替え等による作業性の悪化があり、砂によるシールは、
本体移動に伴う粉塵巻き上げ、砂減りによる補給作業等
の環境および作業性の悪化することなどから、弾性体シ
ール法へ徐々に移り変わってきている。

断熱材の弾性体シールはセラミックファイバーを使用す
るものが多数用いられており、特異なシール方法として
第５図（ａ）に示すものは、加圧空気により環状袋体ガ
スケット２を膨脹させ、本体底面部の矩形断面突起物１
との間でシールするものである（実開昭58−56861号公
報）。しかしながらこの方法は、炉本体３据え置きの
際、ずれが生ずると環状体ガスケット２は、同図（ｂ）
に示すように突起物１のどちから一方に偏り、シール不
良を起こし危険である。また、底面部突起物１は高温に
さらされるので、冷却装置なども必要となり設備が大掛
かりとなる。

第６図（ａ）に示すものは、底面部の矩形断面突起物１
により、断熱材４を潰しシールを行うものであるが（特
開昭56−77339号公報）、炉本体３の自重は受け座５で
支えているので、断熱材４が消耗してくると使用中に同
図（ｂ）に示すように、突起物２とこの断熱材４との間
に空間６を生じ、シール不良を起こし危険である。

一方、バッチ式焼鈍においては生産性向上のため、雰囲
気ガスを窒素と水素ガスの混合ガスから、熱伝達率の良
い水素ガス100容量％を使用することもなされてきてい
る。水素ガスは周知の如く密度が窒素ガスの1/14と小さ
いうえ、粘性係数も1/7と小さくしかも可燃性なので、
焼鈍中の雰囲気ガスの漏洩あるいは外気の侵入は爆発の
危険性がある。

水素ガス100容量％を使用する焼鈍においては、機械加
工したインナーカバー下部フランジ底面にＯリングを挿
入し、水冷装置を用いて冷却しつつフランジとベース本
体を機械的にクランプする装置を設置することが考案さ
れているが、熱変形によるフランジ面の歪み、Ｏリング
の劣化、水冷装置の錆発生等メンテナンス性が悪い。

又、従来設備を改造する場合、クランプ装置が大掛かり
となり、インナーカバーと炉本体間隔およびそれに伴な
い、隣接ベース間隔の拡張等大規模な投資が必要とな
る。

（考案が解決しようとする課題） 第２図は上記の問題点から改良した断熱材のセラミック
ファイバーをシール材として使用したインナーカバー下
部のシール構造である。第２図は第３図で示す本考案に
関わるインナーカバー付きバッチ式焼鈍炉のインナーカ
バー下部フランジ部の拡大図である。

第２図において断熱材４のセラミックファイバーにイン
ナーカバー下部フランジ底面部７が載せられ、インナー
カバー８本体の自重で断熱材４（セラミックファイバ
ー）が潰れることにより、雰囲気ガスの漏洩、外気の侵
入が抑制されるものである。

しかしながら、後述するがまだ希望とする抑制シール値
までに達しておらず、さらに改善が要望されている。雰
囲気ガスの漏洩、外気の侵入は主として同図に示す如
く、充填された断熱材４のセラミックファイバー内を流
れる経路Ａと、インナーカバー下部フランジ底面部７
と、断熱材４上面の隙間から流れる経路Ｂとが考えられ
る。

この雰囲気ガスの漏洩、外気の侵入を抑制、いわゆるシ
ール性を向上させるためには、経路Ａのガス流量につい
て、断熱材４の充填密度を大きくすれば良く、また、経
路Ｂにおいてはガスの直進性を妨げ且つできだけ長い経
路を形成させ、経路Ｂ内のガス圧力を減衰させれば良
い。

本考案は上記した経路Ａおよび経路Ｂを通過するガスの
流量を、両方同時に低減し得るインナーカバーのシール
構造を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本考案の要旨は水素ガスまたは水素ガスと窒素の混合ガ
スの雰囲気ガスを用いて、金属帯コイルを焼鈍するイン
ナーカバー付きバッチ式焼鈍炉において、前記インナー
カバーの下部フランジ底面部円周面に円形断面状の突起
物を少なくとも一箇所以上環状に取付け構成し、該下部
フランジ底面部が載置する接触面に弾性を有する断熱材
を敷設して、インナーカバーの自重により該突起物と共
に下部フランジ底面部を、該断熱材へ挿入圧伏する雰囲
気ガスシール構造のバッチ式焼鈍炉のインナーカバーで
ある。

本考案について図を基にして詳細に説明する。

第１図は本考案の主要構造部である第３図のインナーカ
バー下部の拡大図であり、第１図（ａ）はインナーカバ
ー８の下部フランジ底面部７円周面に、円形断面状の突
起物９を１箇所、同図（ｂ）は同じく突起物９を２箇
所、それぞれ取付け配置した例を示した。突起物９は鋼
製であり、また断熱材４は弾性を有するセラミックファ
イバーあるいはグラスウール等である。

この図より、円形断面状の突起物９をインナーカバー下
部フランジ底面部７の円周面に連続して配置することに
より、同図中に示す経路Ａにおいてはインナーカバー８
の自重が集中して突起物９にかかるので、断熱材４の充
填密度が向上しガスの流通が抑制可能であり、経路Ｂに
おいては障害物があるので、ガスの直進性を妨げられ且
つ流通経路が長くなるので、雰囲気ガスの漏洩、外気の
侵入が低減できる。

このインナーカバーの自重を集中させるために、インナ
ーカバー下部フランジ底面部７に、円周面の突起物９を
連続して有するインナーカバーを用いることが、本考案
の特徴である。

突起物９は、円周面に連続していることが必要であり、
１箇所ないし数箇所必要に応じて有する。

第１図（ｂ）に示すような２箇所以上突起物を有するこ
とは、経路Ａでは充填密度の大きい部分が重なっている
ので、第１図（ａ）の１箇所の場合より流通ガス量を低
減可能であり、また経路Ｂでは障害物が多くなり、流通
経路も長くなることから１箇所の場合より流通ガス量を
さらに低減可能である。

しかしながら突起物の設置箇所が多いほどインナーカバ
ーの自重が分散される（単位面積当たりの圧力が下が
る）ので、断熱材４の充填密度と流通ガス流量低減効果
に応じて、適宜設置箇所数を決定するとよい。

突起物の形状は、断熱材４の寿命と流通ガス流量低減効
果とのバランスで決定させる。生産ラインでの実用上の
セラミックファイバーとした断熱材の寿命は、最低３回
（同一セラミックファイバー材で３回焼鈍が可能なこ
と）程度であり、実験ではセラミックファイバー材は嵩
密度160mg/cm³、厚み25mmのものを使用し、突起物とし
て直径16mm丸鋼をインナーカバー下部フランジ底面に溶
接した。

これ以上突起物の高さの高いものではセラミックファイ
バー材の寿命が落ちること、あるいは突起物の無い面が
セラミックファイバー材と接触しない可能性があり、か
えってシール性が悪くなる。又低いものではセラミック
ファイバー材の充填密度が従来と変わらなくなり、シー
ル性が向上せず、また幅の広い突起物では断熱材の充填
密度が従来と変わらなくなり、幅の狭い突起物では断熱
材の寿命が落ちる。

更に突起物が断熱材と接触する面は、第６図で示すよう
矩形断面を有するような鋭利なままでは断熱材の寿命が
落ちるので、Ｒ面となる円形断面状にすることが長い経
路を形成させる点からも有利である。

２箇所以上突起物を有する場合は、突起物間の距離は突
起物の存在しない面が充分断熱材にあたるように設定す
ることが必要であり、また相互の突起物の高さは同一で
も異なっていてもどちらでもよい。

この方法は、インナーカバー下部フランジ底面部に機械
加工等の特別な加工を施さずに行えるので、大きな設備
投資も必要なく、有効である。

さらに、本体位置の据え置きの際、位置ずれが生じて
も、２箇所以上突起を取りつければ、少なくても１箇所
は、シールに寄与するので安全である。

（実施例） 第３図は本考案に関わるインナーカバー付きバッチ式焼
鈍炉の設備構成を示す図であるが、実施調査は該焼鈍炉
を用いて行った。

インナーカバーのシール調査水準として、本考案の突起
物をインナーカバー下部フランジ底面部に１箇所のもの
（第１図（ａ））と２箇所のもの（第１図（ｂ））の２
水準と、比較して第２図で示す従来型の突起物のないイ
ンナーカバーの合計３水準で行った。

突起物16mm丸鋼として溶接で取付け、また、下部フラン
ジ底面部の載置に敷設する断熱材には、160mg/cm³の嵩
密度のセラミックファイバーを用い、各々のインナーカ
バーの水準に合わせて一度ずつ使用した。雰囲気ガスと
して、水素100％ガスを用いた。

第３図において、12の帯鋼コイル３コイルを積層し、積
層コイル10にインナーカバー８を掛けた後、インナーカ
バー８内へ雰囲気ガスを封じ込め、加熱カバー11を被せ
加熱するが、雰囲気ガスはバルブ12を介して供給され、
ファン13によって循環された後バルブ14を通して排出口
15から屋外に排出される。

シール性評価の実験条件として、常温（22℃）のもとで
従来型のインナーカバーと本考案のインナーカバーを用
い、ともに雰囲気ガスが100％となった時点で排出側バ
ルブ14を全閉とする。インナーカバー内圧が所定の圧力
となるように、雰囲気ガス供給バルブ12を調整し、イン
ナーカバー内圧が安定したところで雰囲気ガスの供給量
を読み取り、漏洩量とした。

第４図にその雰囲気ガスのシール性を比較した結果を示
すが、図中の曲線16は比較の従来型インナーカバー、曲
線17は本考案の突起物１箇所のもの、曲線18は本考案の
突起物２箇所取付けたものである。

図の如く、インナーカバー内圧が高くなるにつれ漏洩量
は多くなっているが、本考案のインナーカバーを使用し
た突起物１箇所の曲線17では、従来型のインナーカバー
曲線16に比べ約60％以上大幅に低減しており、その雰囲
気ガスの漏洩量は突起物２箇所を取付けた曲線18のもの
がさらに低くなることがわかる。

実験時、インナーカバー内圧を80mmAqに保ち、インナー
カバー下部フランジ底面部回りの水素濃度を測定した
が、検出は不可能であった。これは、水素ガスの密度が
低いため漏洩後、即時に拡散するからである。したがっ
て、この程度の水素ガスが大気中に漏洩しても爆発限界
を超えることは考えられず、安全上問題となるレベルで
は無い。

（考案の効果） 本考案のインナーカバー下部のフランジ底面部に、円形
断面状の突起物を取付けたインナーカバーを、敷設した
弾性を有する断熱材に挿入圧伏して載置する雰囲気ガス
シール構造により、焼鈍炉雰囲気ガスの漏洩を大幅に減
ずることができ、特に生産性の良い水素ガス雰囲気での
金属帯コイルの焼鈍作業中における該ガスの漏洩あるい
は外気の侵入による爆発の危険性は全くなくなり、安全
問題に大きく寄与するものである。

なお、該シール構造は従来設備の大きな改造は必要はな
く、突起物を取付けるだけの廉価な設備費ですむもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のインナーカバーの下部のシール構造を
示し、同図（ａ）はインナーカバー下部底面部へ突起物
を１箇所取付けた例、同図（ｂ）は同じく突起物を２箇
所取付けた例、同図（ｂ）は同じく突起物を２箇所取付
けた例であり、それぞれ第３図で示すインナーカバーの
下部の拡大図、第２図は従来型インナーカバー下部を示
す拡大図、第３図は本考案に関わるインナーカバー付き
バッチ式焼鈍炉の設備構成を示す概略断面図、第４図は
水素ガス雰囲気焼鈍におけるインナーカバー内圧と漏洩
量の関係図、第５図は環状袋体ガスケットをシール材と
するバッチ焼鈍のシール部を示す鈍のシール部を示す従
来例で、同図（ａ）は炉本体が正常位置に載置されたと
きの環状袋体ガスケットの状態を示す図で、同図（ｂ）
は炉本体がずれて載置された場合の環状袋体ガスケット
の状態を示す説明図、第６図は炉本体シール部の下部底
面部に矩形断面の突起物を有して炉本体を受け座で支
え、断熱材をシール材とするバッチ焼鈍のシール従来例
で、同図（ａ）はそのシール材である断熱材が新しい時
期でのシール状態を示す説明図、同図（ｂ）はその断熱
材が使用され消耗してきた時のシール状態を示す説明図
である。 １……矩形断面突起物 ２……環状袋体ガスケット、３……炉本体 ４……断熱材、５……炉本体受け座 ６……空間 ７……インナーカバー下部フランジ底面部 ８……インナーカバー ９……円形断面状突起物、10……積層コイル 11……加熱カバー 12……雰囲気ガス供給バルブ 13……循環ファン、14……排出バルブ 15……排出口 16……従来型インナーカバー使用時の漏洩量 17……本考案のインナーカバー使用時の漏洩量（突起物
１箇所の例） 18……本考案のインナーカバー使用時の漏洩量（突起物
２箇所の例） 19……架台、20……ベース

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水素ガスまたは水素ガスと窒素の混合ガス
   の雰囲気ガスを用いて、金属帯コイルを焼鈍するインナ
   ーカバー付きバッチ式焼鈍炉において、前記インナーカ
   バーの下部フランジ底面部円周面に、円形断面状の突起
   物を少なくとも一箇所以上環状に取付け構成し、該下部
   フランジ底面部が載置する接触面に弾性を有する断熱材
   を敷設して、インナーカバーの自重により該突起物と共
   に下部フランジ底面部を該断熱材へ挿入圧伏する雰囲気
   ガスシール構造のバッチ式焼鈍炉のインナーカバー。