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図面 (5)

目的

耐火材断熱ブロックが本来有する作業時間短縮等の利点を発揮すると共に、発熱体支持金具の構造及びその取り付けを簡便化し、炉壁構築時の作業工数経済性に優れた電気炉の発熱体支持構造を提供する。

構成

炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維からなる断熱ブロックを内張りし、その断熱ブロックの内面に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる発熱体支持金具を断熱ブロックの厚み未満の深さに刺し込んでなる電気炉の発熱体支持構造である。また、別の態様として、頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属板を取り付けた発熱体支持金具を用いる。

概要

背景

一般に、金属材料熱処理等に用いる電気炉発熱体は、例えば図4の炉壁内側の正面説明図で示すように、炉壁内面11に配置された発熱体支持用の鍔付き碍子10にニクロム合金等からなるリボン状の電気抵抗発熱体12がジグザグ状架設されている。

発熱体を架設するには種々の構造がある。例えば、特公昭56−8943号公報では、側面概略が図3(同公報第3図の正面図参照)のように、先ず、炉壁外殻8の内側にジョイント6dを取付ナット6aにより固定する。その後、セラミックファイバー無機質耐火材繊維からなる厚み概略6〜50mmの任意厚み断熱材シートを、ジョイント6dを突き通しながら、その先端が覆われない程度にまで順次積層7aする。次に、スタッドボルト6をジョイント6d内に捩じ込んで固定する。ジョイント6dの内部は絶縁碍子を用いた電気絶縁機構になっており、スタッドボルト6と炉壁外殻8とは電気絶縁されている。次いで、さらに断熱材シートを、所定の厚みになるまでスタッドボルト6を突き通しながら積層7bし、頭部6bに両鍔付き碍子6cを取り付けの後、ボルトナットにて固定する。その後、電気抵抗発熱体9を両鍔付き碍子6cに架設する。ここで、ジョイント6dの炉壁外殻8への固定は溶接等他の手段を用いてもよい。

一方、近年は、断熱炉壁に無機質耐火材繊維シートを積層して用いる代わりに、特公平5−79908号公報に示されるような、例えば寸法が400mm×400mm×300mmの無機質耐火材繊維からなる断熱ブロックが用いられるようになってきた。無機質耐火材繊維はセラミックファイバー、アルミナ繊維ムライト繊維ジルコニア繊維から選ばれた一種または二種以上の混合物である。この断熱ブロックを炉壁外殻の内側に直接又は間接的に取り付ける。例えば特公平6−31684号公報では、予め断熱ブロックに設けた金具を炉壁外殻の内側に配置した金具と連結して取り付ける。

概要

耐火材断熱ブロックが本来有する作業時間短縮等の利点を発揮すると共に、発熱体支持金具の構造及びその取り付けを簡便化し、炉壁構築時の作業工数経済性に優れた電気炉の発熱体支持構造を提供する。

炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維からなる断熱ブロックを内張りし、その断熱ブロックの内面に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる発熱体支持金具を断熱ブロックの厚み未満の深さに刺し込んでなる電気炉の発熱体支持構造である。また、別の態様として、頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属板を取り付けた発熱体支持金具を用いる。

目的

しかし、断熱ブロックは発熱体を架設しない場所にしか適用できないという欠点があった。発熱体を架設しようとすると、発熱体支持金具を取り付ける必要がある。仮に、前記0003段落のような、炉壁と間接的に連結した従来の金具を取り付けようとするときは、断熱ブロックに多数の貫通穴をあける必要がある。さらに金具を挿入した後は、金具との間に生じた隙間を耐火材ペースト等で塞ぐ必要がある。このため、大変煩雑な作業となり、折角用いる断熱ブロックの利点が失せて、逆に作業工数と経費が増大する結果となる。本発明は、この問題点を解消し、断熱ブロックを用いて発熱体が架設できる炉壁構築法の提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維からなる断熱ブロック内張りし、前記断熱ブロックの内面に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる発熱体支持金具を前記断熱ブロックの厚み未満の深さに刺し込んでなることを特徴とする電気炉の発熱体支持構造

請求項2

発熱体支持金具の頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属板を取り付けたことを特徴とする請求項1記載の電気炉の発熱体支持構造。

発明の効果

0001

本発明は金属材料熱処理等に用いる電気抵抗発熱体を用いた電気炉発熱体支持構造に関する。

背景技術

0001

本発明の電気炉の発熱体支持構造は、耐火材断熱ブロックが本来有する作業時間短縮等の利点を発揮すると共に、発熱体支持金具の構造及びその取り付けが簡便である。これらの結果、電気炉構築時における作業性の向上及び経費節減、使用したときの耐久性の向上及び電気絶縁性の向上等に効果がある。さらに、炉壁を部分的に補修する作業の容易化、迅速化に効果がある。

0002

一般に、金属材料の熱処理等に用いる電気炉の発熱体は、例えば図4の炉壁内側の正面説明図で示すように、炉壁内面11に配置された発熱体支持用の鍔付き碍子10にニクロム合金等からなるリボン状の電気抵抗発熱体12がジグザグ状架設されている。

0003

発熱体を架設するには種々の構造がある。例えば、特公昭56−8943号公報では、側面概略が図3(同公報第3図の正面図参照)のように、先ず、炉壁外殻8の内側にジョイント6dを取付ナット6aにより固定する。その後、セラミックファイバー無機質耐火材繊維からなる厚み概略6〜50mmの任意厚み断熱材シートを、ジョイント6dを突き通しながら、その先端が覆われない程度にまで順次積層7aする。次に、スタッドボルト6をジョイント6d内に捩じ込んで固定する。ジョイント6dの内部は絶縁碍子を用いた電気絶縁機構になっており、スタッドボルト6と炉壁外殻8とは電気絶縁されている。次いで、さらに断熱材シートを、所定の厚みになるまでスタッドボルト6を突き通しながら積層7bし、頭部6bに両鍔付き碍子6cを取り付けの後、ボルトナットにて固定する。その後、電気抵抗発熱体9を両鍔付き碍子6cに架設する。ここで、ジョイント6dの炉壁外殻8への固定は溶接等他の手段を用いてもよい。

発明が解決しようとする課題

0004

一方、近年は、断熱炉壁に無機質耐火材繊維シートを積層して用いる代わりに、特公平5−79908号公報に示されるような、例えば寸法が400mm×400mm×300mmの無機質耐火材繊維からなる断熱ブロックが用いられるようになってきた。無機質耐火材繊維はセラミックファイバー、アルミナ繊維ムライト繊維ジルコニア繊維から選ばれた一種または二種以上の混合物である。この断熱ブロックを炉壁外殻の内側に直接又は間接的に取り付ける。例えば特公平6−31684号公報では、予め断熱ブロックに設けた金具を炉壁外殻の内側に配置した金具と連結して取り付ける。

0005

上記断熱ブロックを用いると、無機質耐火材繊維シートのように積層しながら構築する手間が省けるので、炉壁構築作業が迅速化される。また、電気炉操業により炉壁が部分的に損傷したときは、損傷部の断熱ブロックのみを取替えるだけで済み、しかも迅速に作業が完了する。したがって、補修に用いる点でも好都合である。

課題を解決するための手段

0006

しかし、断熱ブロックは発熱体を架設しない場所にしか適用できないという欠点があった。発熱体を架設しようとすると、発熱体支持金具を取り付ける必要がある。仮に、前記0003段落のような、炉壁と間接的に連結した従来の金具を取り付けようとするときは、断熱ブロックに多数の貫通穴をあける必要がある。さらに金具を挿入した後は、金具との間に生じた隙間を耐火材ペースト等で塞ぐ必要がある。このため、大変煩雑な作業となり、折角用いる断熱ブロックの利点が失せて、逆に作業工数と経費が増大する結果となる。本発明は、この問題点を解消し、断熱ブロックを用いて発熱体が架設できる炉壁構築法の提供を目的とする。

0007

上記課題を解決するため、本発明の第1発明は、炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維からなる断熱ブロックを内張りし、前記断熱ブロックの内面に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる発熱体支持金具を前記断熱ブロックの厚み未満の深さに刺し込んでなる電気炉の発熱体支持構造である。本発明の発熱体支持金具の構造はきわめて簡単である。また、断熱ブロックに発熱体支持金具用の穴をわざわざあける必要がない。さらに、発熱体支持金具の尖端は炉壁外殻の金属部分に到達していないため、電気的に絶縁されるとともに、熱的にも外部と遮断される。これらにより、炉壁を構築する作業工数と経費が大幅に節減された構造となる。

発明を実施するための最良の形態

0008

第2発明は、第1発明の発熱体支持金具の頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属板を取り付けた電気炉の発熱体支持構造である。電気炉操業中は、発熱体支持金具は高温に上昇した状態にあり、架設された電気抵抗発熱体の重量が大きい場合、発熱体支持金具は発熱体の重量により下方へ曲がりやすくなる。この発熱体支持金具の曲がりを防止するため、金属板を水平方向に取り付ける。金属板の取り付けにより、発熱体支持金具を支えている断熱ブロックへの下方押圧面積が増えるので、発熱体支持金具の曲がりが防止される。金属板を取り付けると、その分だけ第1発明の支持金具より構造が少し複雑になるが、それでもなお、炉壁を構築する際は断熱ブロックに刺し込むだけで済むので、作業工数の大幅増加ということにはならない。

0009

本発明において、断熱ブロックは特定するものでなく、例えば前記特公平5−79908号公報に示されるような、市販の無機質耐火材繊維からなるものを用いる。発熱体支持金具も市販のステンレス鋼耐熱性合金を用い、その材質を特定しない。一方の頭部の発熱体支持部には、セラミックスからなる鍔付き等の碍子を一般的周知構造で装着する。或いは、碍子の装着なしに、例えば支持金具の頭部をL字状に単に曲げただけで、電気抵抗発熱体が支持金具と直接接触するようになっていてもよい。要するに、発熱体支持部は用途に応じて任意の形状、構造、材質にて構成され、電気抵抗発熱体が架設できればよい。他方を尖端とするのは、断熱ブロックに刺し込むためである。刺し込みは、頭部を押圧若しくは叩打して行う。刺し込み深さは、深いほうが安定して固定できるが、断熱ブロックの厚み以上になると炉壁外殻と電気的に短絡するので、断熱ブロックの厚み未満の深さとする。

0010

次に、第2発明において、水平方向に取り付ける金属板は、溶接により取り付けるが、他の手段で取り付けてもよい。金属板の形状は特定しないが、断熱ブロックに刺し込みやすくするため、刺し込み側を尖端状とするのが好ましい。金属板の材質は、市販のステンレス鋼や耐熱性合金とするが、経済性の点からステンレス鋼が好ましい。

0011

実施例1
図1は本発明の第1発明実施例の側面視断面の説明図である。直径8mm、長さ250mmのSUS304ステンレス鋼丸棒からなる発熱体支持金具1の頭部1bには、セラミックス製の両鍔付き碍子1cが装着してある。一方、鉄板製の炉壁外殻3の内側には、縦270mm×横300mm×厚み300mmの断熱ブロック2(商品名:東モノフラックス[株]製Zジュラブロック)が内張りしてある(内張り詳細は図示せず)。断熱ブロック2の内面2aに発熱体支持金具1の尖端1aを押し当て、200mmの深さまで突き刺して、本発明の第1発明の構造とした。碍子1cにリボン状のニクロム線発熱体4を架設して使用に供した。

0012

実施例2
図2は本発明の第2発明実施例の平面視断面の説明図である。直径8mm、長さ250mmの耐熱性合金(材質名:インコネル丸棒からなる発熱体支持金具5の頭部5bには、セラミックス製の両鍔付き碍子1cが装着してある。頭部5bと尖端5aとの間の棒状部には、棒状部の下側に1枚の金属板5cが水平方向に取り付けてある。金属板5cはSUS310Sステンレス鋼の薄板からなる。幅30mm×長手方向全長110mm×厚み2mmで、尖端5a側にった五角形状をしており、幅方向中央部が棒状部の下側と4箇所の点溶接により固定してある。鉄板製の炉壁外殻3に内張りした断熱ブロック2は上記実施例1と同一である。断熱ブロック2の内面2aに発熱体支持金具5の尖端5aを当て、頭部5bを叩打し、200mmの深さまで突き刺して、本発明の第2発明の構造とした。金属板5cは1枚の板としたが、片側づつ作成して、それぞれを棒状部の左右に取り付けてもよい。実施例1と同様、碍子1cにリボン状のニクロム線発熱体4を架設して使用に供した。

0013

実施例3
幅25mm×厚み2mmのリボン状ニクロム線発熱体を用いた間口縦2m×間口横2.5m×奥行6mの内容積の電気炉の、一方の奥行方中央部側壁の縦600mm×横900mmの範囲を実施例1の構造とし、他方の奥行方向中央部側壁の縦600mm×横900mmの範囲を実施例2の構造とした。その他の部分はセラミックファイバーシートを用いた前記0003段落の参考例と類似の積層構造とした。各構造とも、発熱体支持金具1又は5、又はスタッドボルト6の左右の間隔は80mm、上列と下列の間隔は200mmである。この電気炉を最高加熱温度1150℃の熱処理に10回、試験的に使用した。各回の熱処理サイクル時間に長短はあるが、期間的に約1.5か月の試験使用である。実施例1及び実施例2構造部分の、支持金具の抜け、曲がり、脱落、及び断熱ブロックの痛みは殆どなく、使用による痛み程度は周囲のセラミックファイバーシート積層構造部分よりも軽微であった。これにより、本発明の電気炉の発熱体支持構造は実用に供せられること、並びに部分的な補修に適していることが明らかとなった。

図面の簡単な説明

0014

実施例4
実施例3と同じ炉内容積寸法の電気炉の炉壁全部を実施例2の構造で構築した。用いたリボン状ニクロム線発熱体及びその架設仕様も実施例3と同じである。この電気炉を最高加熱温度1150℃の熱処理に50回、期間的に約6か月使用したが、支持金具の抜け、曲がり、脱落が殆どなく、さらに断熱ブロックの著しい痛みもなく、健全であった。この結果により、本発明の電気炉の発熱体支持構造は、十分実用性及び耐久性のあることが明らかである。

--

0015

図1本発明の第1発明実施例の側面視断面の説明図である。
図2本発明の第2発明実施例の平面視断面の説明図である。
図3断熱材シート積層の従来の電気炉の発熱体支持構造の参考例側面図である。
図4電気抵抗発熱体を架設した一般的電気炉の炉壁内側正面の説明図である。

0016

1 ;発熱体支持金具1a;尖端1b;頭部
1c;両鍔付き碍子2 ;断熱ブロック2a;内面
3 ;炉壁外殻4 ;ニクロム線発熱体 5 ;発熱体支持金具
5a;尖端 5b;頭部 5c;金属板
6 ;スタッドボルト6a;取付ナット6b;頭部
6c;両鍔付き碍子 6d;ジョイント7a;積層断熱材
7b;積層断熱材 8 ;炉壁外殻 9 ;電気抵抗発熱体
10;鍔付き碍子 11;炉壁内面12;電気抵抗発熱体

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