JPS6333948Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は加熱炉に適用される輻射パネルに関す
る。

高温ガス流により鉄鋼などの被加熱物を加熱す
る加熱炉においては、熱伝達の手段として主に高
温ガスの輻射を利用しているが、ガスは本質的に
輻射能が低いため、炉の熱伝達効率が低い。この
ため、近年、炉内に輻射パネルを設置することに
より、熱の利用効率を向上させることが提案され
ている。そして、かかる輻射パネルとして通気性
ブロツクを用いることも提案されている。

このような輻射パネルを設置した加熱炉の従来
例を説明すると、第１図に示すように、炉天井１
に対して平行に輻射パネル２を設置し、図中白抜
矢印で示すごとく高温ガス流を流通させるように
して、支持面３に支持された被加熱物４を加熱し
ている。そして、輻射パネル２は図中実線矢印で
示すごとく輻射熱を放出する。しかし、かかる従
来技術では、輻射パネル２の下面から放出される
輻射熱は被加熱物４に当たるが、輻射パネル２の
上面から放出される輻射熱は被加熱物４の加熱に
ほとんど寄与しないため、被加熱物４を効果的に
加熱することができなかつた。

このため、第２図に示すように、高温ガス流に
対して輻射パネル２をほぼ直交するように設置し
た加熱炉が提案された。この加熱炉においては、
高温ガス流の大部分が通気性の輻射パネル２を流
通して輻射パネル２に効果的に熱伝達がなされ、
輻射パネル２から放出される輻射熱はその一部が
直接被加熱物４に当たり、かつ、炉天井１に当た
つた輻射熱は反射して被加熱物４に当たるので、
被加熱物４を効果的に加熱することができる。

そして、かかる輻射パネル２としては、ハニカ
ム状などのセラミツクス通気性ブロツクが好適に
用いられる。しかしハニカム状などのセラミツク
ス通気性ブロツクは、例えば12×12cm程度の断面
積のものは比較的容易に得られるが、この数倍の
断面積のものはもはや製造はかなり困難となり、
したがつて鋼材連続加熱炉などに用いる0.5〜数
m²にも及ぶ大面積の輻射パネルを作成するには多
数のこうしたセラミツクス通気性ブロツクを組込
む必要がある。その場合、耐熱性を付与するた
め、材質のほとんどはセラミツクスからなるので
破損しにくい構造としなければならない。また、
製造コストや破損時の修理の容易性等を考慮する
と、できるだけ簡単な構造のものが望ましい。

したがつて、本考案の目的は、加熱炉内におい
て高温ガス流とほぼ直交するように設置される輻
射パネルであつて、破損しにくく、かつ、簡単な
構造を有し、容易に大面積を構成しうるものを提
供することにある。

本考案の輻射パネルは、軸孔を有する耐熱性部
材の下にセラミツクス通気性ブロツクが複数枚縦
方向に結合された短冊状のパネル要素と、このパ
ネル要素の複数組の軸孔に挿通される水平軸と、
この水平軸を炉壁上部より吊下支持する吊下手段
とを備えている。

したがつて、複数組のパネル要素が横方向に一
列に配列されて水平軸および吊下手段によつて炉
壁上部より吊下支持されており、高温ガス流は各
パネル要素に当つて通気性ブロツクの通気孔を流
通し、熱伝達が行なわれる。各パネル要素は相互
に分離しているので、温度分布が仮りに生じても
熱応力が発生しにくく、また長期にわたる使用に
より一部にクラツクが発生しても被害を小さく留
めることが可能である。さらに地震等により炉体
が振動しても通気性ブロツクに力が伝わりにくい
ので破損が生じにくい。そして、通気性ブロツク
の他に必要とされる部材は、軸孔を有する耐熱性
部材と、水平軸と、吊下手段程度であり、全体と
して極めて簡単な構造となつている。

本考案の実施に際し、パネル要素の通気性ブロ
ツクは上部において厚いものが使用され、下部に
おいて薄いものが使用されることが好ましい。こ
れによつて、上部において通気性ブロツクの結合
面積を大きくして結合力を強化させ、かつ、下方
の重量をできるだけ小さくすることができる。

以下、本考案の実施例を第３図以下を参照して
説明する。

第３図および第４図に示すように、本考案を実
施したパネル要素は、複数組、この実施例では９
組のパネル要素１１を有する。これらのパネル要
素１１は、軸孔１２を有する角柱状の耐熱性部材
１３の下方に多数のハニカム状のセラミツクス通
気性ブロツク１４ａ，１４ｂが縦方向に接着によ
り結合されて短冊状をなしている。

耐熱性部材１３は高温でも所要の強度を有する
材質からなることが望まれ、耐熱合金などの金属
製であつてもよいが、より高温に耐えるセラミツ
クス製であることが好ましく、なかでもムライ
ト、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの
材質からなるものが、高温強度が大きいとともに
セラミツクス通気性ブロツクとの接着がしやすい
点で適している。

通気性ブロツク１４ａ，１４ｂは、例えば一辺
12cmの正方形状断面とされ、５mm角の角孔が0.5
mmの孔壁をもつて多数穿設されたハニカム状をな
している。そして、この実施例では、上方の４個
の通気性ブロツク１４ａの厚さが25mmとされ、下
方の10個の通気性ブロツク１４ｂの厚さが15mmと
されている。したがつて、上方の通気性ブロツク
１４ａの接着面積はより広くなつており、かつ、
下方の通気性ブロツク１４ｂの重量はより軽くさ
れている。接着剤としては、シリカ・アルミナ系
のボンドが好適に使用される。この接着剤は例え
ば1000℃の高温においても200ｇ／cm²の接着強度
を保持する。通気性ブロツク１４ａ，１４ｂの見
かけ比重は例えば0.44程度であるため、最上段の
通気性ブロツク１４ａにかかる荷重はせいぜい60
ｇ／cm²である。したがつて、高温下においても各
通気性ブロツク１４ａ，１４ｂの接着力は充分に
保持される。

各パネル要素１１の軸孔１２には水平軸１５が
挿通される。水平軸１５は、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素等の高強度のセラミツクスで形成されること
が好ましい。水平軸１５の両端部には第５図に示
すように環状溝１５ａが形成されている。

炉壁１６の上部には吊下手段である複数の吊下
棒１７が所定間隔をおいて平行に貫通されてい
る。炉壁１６の上面にはスペーサ１８を介して取
付板１９が設けられており、吊下棒１７の上端部
はこの取付板１９に固定されている。この吊下棒
１７も水平軸１５と同様な高強度のセラミツクス
で形成されることが好ましい。炉壁１６の孔２０
は、吊下棒１７が挿通された後、キヤスタブル耐
火物、煉瓦等の材料が充填され、吊下棒１７をし
つかりと固定するようになつている。

第５図に示すように、吊下棒１７の下端部には
スリツト２１が形成されており、このスリツト２
１には翼形のコツター２２が差し込まれている。
コツター２２は吊下棒１７の両側に突出し、係合
部２２ａ，２２ａを形成している。この係合部２
２ａには、第６図に示すような連結板２３の上方
の孔２３ａが係合するようになつている。また、
連結板２３の下方の孔２３ｂには、水平軸１５の
端部が挿入され、水平軸１５の環状溝１５ａが係
合するようになつている。これらのコツター２２
および連結板２３も高強度のセラミツクスで形成
されることが好ましい。なお、パネル要素１１を
吊下支持する水平軸１５は、横方向に複数組設け
られ、全体として幅広なパネル面を形成するよう
になつている。

上記の構成において、パネル要素１１は高温ガ
ス流にほぼ直交するように吊下支持され、高温ガ
ス流は各パネル要素１１の通気性ブロツク１４
ａ，１４ｂを流通し、熱伝達を行なう。この場
合、通気性ブロツク１４ａ，１４ｂはハニカム状
をなすので、熱伝達が良好になされ、かつ、輻射
性能もよい。通気性ブロツク１４ａ，１４ｂは接
着剤によつて接合されているが、前述したように
重量が軽いため高温下においても充分な接着強度
が保持される。高温ガス流の変動や、地震等によ
る衝撃に対しては、パネル要素１１が水平軸１５
を中心に回動し、曲げ応力の発生が防止されるの
で破損しにくくなつている。

水平軸１５、吊下棒１７、コツター２２および
連結板２３からなる支持部材は極めて簡単なもの
であり、製造コストは安価である。また、全体と
して軽量なため、取付けが簡単であり、設置コス
トも安価である。さらに、パネル要素１１に万一
破損が生じたとしても、最小単位に留まり被害が
少なくてすみ、修理がしやすい。さらに各パネル
要素は通気性ブロツク以外には実質的に何の付属
物も要しないで軽量であり、したがつてその長さ
をかなり長くとることが可能であり、かつ、複数
のパネル要素を所要数並べて吊下げることも容易
で、大面積の輻射パネルが容易に構成できる。

なお、上記実施例において、水平軸１５および
吊下棒１７を中空の耐熱性金属パイプで一体に形
成し、それらの内部に冷却水を通すようにしても
よい。また、本考案によるパネル要素を実際の加
熱炉に適用する際には、高温ガスの流れ方向にほ
ぼ直交して複数の輻射パネルを平行に所定間隔を
おいて設置するようにしてもよい。

さらにセラミツクス通気性ブロツクとしてはハ
ニカム状のものが軽量であり、低通気抵抗性であ
るなどの点で好ましく、なかでもコージエライ
ト、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミ
ナなどからなるものは高輻射能を有していてより
好ましい。しかしセラミツクス通気性ブロツクは
ハニカム状のものに限定されず、例えば三次元網
目状通気孔を有するものなどであつてもよい。

またセラミツクス通気性ブロツク同士、または
セラミツクス通気性ブロツクと耐熱性部材１３と
を結合するには接着剤による接合が簡便で好まし
いが、例えば、ありみぞ係合など他の結合方法も
適宜採用できる。

以上説明したように、本考案によれば、簡単な
構成で破損しにくいパネル要素を形成することが
できる。また、高温ガス流の熱伝達が良好になさ
れ、輻射性能もよい。さらに、構成部品が少なく
てすむので軽量となり、取付けが容易であり、低
コストで製造できる。加えて、万一破損が生じて
も、破損箇所が最小単位ですみ、修理が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱炉を示す説明図、第２図は
本考案が適用される加熱炉を示す説明図、第３図
は本考案の一実施例を示す正面図、第４図は第３
図におけるＢ−Ｂ線に沿つた断面図、第５図は第
４図におけるＡ部詳細図、第６図は第５図におけ
るＣ−Ｃ線に沿つた断面図である。 １１：パネル要素、１２：軸孔、１３：耐熱性
部材、１４ａ，１４ｂ：セラミツクス通気性ブロ
ツク、１５：水平軸、１６：炉壁、１７：吊下
棒。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 加熱炉内において高温ガス流とほぼ直交する
   ように設置される輻射パネルであつて、軸孔を
   有する耐熱性部材の下にセラミツクス通気性ブ
   ロツクが複数枚縦方向に結合された短冊状のパ
   ネル要素と、このパネル要素の複数組の軸孔に
   挿通される水平軸と、この水平軸を炉壁上部よ
   り吊下支持する吊下手段とを備えていることを
   特徴とする輻射パネル。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記パネル要素の前記通気性ブロツクは上部にお
   いて厚いものが使用され、下部において薄いも
   のが使用されている輻射パネル。