JP2000319721A - セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉 - Google Patents
セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉心管材料として充分な熱特性を有し、耐食
性、耐衝撃性が高いセラミックチューブ、及び加熱初期
に不良が発生し難く、エネルギーのロスが少ない誘導加
熱炉を提供する。 【解決手段】 誘導加熱炉の炉心管１１を、比熱が２ｋ
Ｊ／ｋｇ・Ｋ以下、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、見
掛け気孔率が２％以下、ヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以
上であるセラミックからなるセラミックチューブにより
構成する。
性、耐衝撃性が高いセラミックチューブ、及び加熱初期
に不良が発生し難く、エネルギーのロスが少ない誘導加
熱炉を提供する。 【解決手段】 誘導加熱炉の炉心管１１を、比熱が２ｋ
Ｊ／ｋｇ・Ｋ以下、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、見
掛け気孔率が２％以下、ヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以
上であるセラミックからなるセラミックチューブにより
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、自動車、建設機
械、電機製品、農業機械等の各種部品を、例えば鍛造
（塑性）加工によって製造する際に、被加熱材であるビ
レット材等の鋼材を加熱するために使用される誘導加熱
炉に関する。
械、電機製品、農業機械等の各種部品を、例えば鍛造
（塑性）加工によって製造する際に、被加熱材であるビ
レット材等の鋼材を加熱するために使用される誘導加熱
炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】 各種機械部品を温熱間鍛造加工によっ
て製造する際には、被加熱材であるビレット材が、予
め、加熱炉によって加熱された後に、鍛造加工されるよ
うになっている。このような鍛造加工用加熱炉として
は、燃焼式加熱炉に替わって、誘導加熱炉が普及してい
る。誘導加熱炉は、ビレット材が搬送される炉心管にコ
イルを巻回した構造をとり、当該コイルに通電すること
によって、炉心管内を搬送されるビレット材が電磁誘導
加熱される仕組みとなっている。
て製造する際には、被加熱材であるビレット材が、予
め、加熱炉によって加熱された後に、鍛造加工されるよ
うになっている。このような鍛造加工用加熱炉として
は、燃焼式加熱炉に替わって、誘導加熱炉が普及してい
る。誘導加熱炉は、ビレット材が搬送される炉心管にコ
イルを巻回した構造をとり、当該コイルに通電すること
によって、炉心管内を搬送されるビレット材が電磁誘導
加熱される仕組みとなっている。
【０００３】 誘導加熱炉の炉心管は、目的に応じて、
実公平2-4120号公報、実公昭62-13722号公報に開示され
たような単管構造、特開平10-272534号公報に開示され
たような二重管構造等、種々の形状のものが用いられる
が、これらの炉心管を構成する材質としては、熱効率を
向上させ、強度を確保する観点から、高熱伝導率、高強
度、高輻射率を有し、アルカリ、アルミニウム、炭酸ガ
ス、酸化雰囲気等に対する耐磨耗性に優れる、炭化珪素
質の耐火セラミックを使用することが好ましいとされて
いる（特開平10-272534号公報）。
実公平2-4120号公報、実公昭62-13722号公報に開示され
たような単管構造、特開平10-272534号公報に開示され
たような二重管構造等、種々の形状のものが用いられる
が、これらの炉心管を構成する材質としては、熱効率を
向上させ、強度を確保する観点から、高熱伝導率、高強
度、高輻射率を有し、アルカリ、アルミニウム、炭酸ガ
ス、酸化雰囲気等に対する耐磨耗性に優れる、炭化珪素
質の耐火セラミックを使用することが好ましいとされて
いる（特開平10-272534号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、炉心
管材料として炭化珪素質の耐火セラミックを用いた場合
でも、炉心管の熱特性が充分でないことに起因して加
熱初期に不良が発生したり、炉心管の耐食性、対衝撃
性が不足しているために炉心管が腐食し、或いは破損す
る等の問題が生じる場合があり、未だ炉心管を構成する
材料としての必要条件を充分に満足しているとは言えな
かった。
管材料として炭化珪素質の耐火セラミックを用いた場合
でも、炉心管の熱特性が充分でないことに起因して加
熱初期に不良が発生したり、炉心管の耐食性、対衝撃
性が不足しているために炉心管が腐食し、或いは破損す
る等の問題が生じる場合があり、未だ炉心管を構成する
材料としての必要条件を充分に満足しているとは言えな
かった。
【０００５】 本発明は、このような従来技術の問題を
解決するためのものであって、その目的とするところ
は、炉心管材料として充分な熱特性を有し、耐食性、耐
衝撃性が高いセラミックチューブ、及び加熱初期に不良
が発生し難く、エネルギーのロスが少ない誘導加熱炉を
提供することにある。
解決するためのものであって、その目的とするところ
は、炉心管材料として充分な熱特性を有し、耐食性、耐
衝撃性が高いセラミックチューブ、及び加熱初期に不良
が発生し難く、エネルギーのロスが少ない誘導加熱炉を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 本発明者らが上記従来
技術の問題点について鋭意検討した結果、比熱、熱伝導
率、見掛け気孔率、ヤング率の４特性が特定の範囲内に
あるセラミックが炉心管材料としての必要条件を十分満
足することを見出して本発明を完成した。
技術の問題点について鋭意検討した結果、比熱、熱伝導
率、見掛け気孔率、ヤング率の４特性が特定の範囲内に
あるセラミックが炉心管材料としての必要条件を十分満
足することを見出して本発明を完成した。
【０００７】 即ち、本発明によれば、誘導加熱炉の炉
心管を構成するためのセラミックチューブであって、比
熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ
以上、見掛け気孔率が２％以下、ヤング率が１５０ＧＮ
／ｍ2以上であるセラミックからなることを特徴とする
セラミックチューブが提供される。本発明のセラミック
チューブは、金属Ｓｉ含有量が２〜３５重量％のＳｉ−
ＳｉＣからなるものであることが好ましい。
心管を構成するためのセラミックチューブであって、比
熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ
以上、見掛け気孔率が２％以下、ヤング率が１５０ＧＮ
／ｍ2以上であるセラミックからなることを特徴とする
セラミックチューブが提供される。本発明のセラミック
チューブは、金属Ｓｉ含有量が２〜３５重量％のＳｉ−
ＳｉＣからなるものであることが好ましい。
【０００８】 更に、本発明によれば上記のセラミック
チューブにより炉心管を構成したことを特徴とする誘導
加熱炉が提供される。
チューブにより炉心管を構成したことを特徴とする誘導
加熱炉が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】 以下、誘導加熱炉の一般的な構
成について図面を参照しながら概説した上で、本発明の
セラミックチューブについて詳細に説明する。但し、本
発明は図示の実施例に限定されるものではない。
成について図面を参照しながら概説した上で、本発明の
セラミックチューブについて詳細に説明する。但し、本
発明は図示の実施例に限定されるものではない。
【００１０】 図１は、誘導加熱炉の一般的な構成を示
す縦断面図である。誘導加熱炉は、炉心管内部を電磁誘
導により加熱する加熱炉であって、例えば円筒状のビレ
ット材等を鍛造加工するために用いられるものである。
す縦断面図である。誘導加熱炉は、炉心管内部を電磁誘
導により加熱する加熱炉であって、例えば円筒状のビレ
ット材等を鍛造加工するために用いられるものである。
【００１１】 図示の誘導加熱炉は、炉心管１１を外殻
１４で固定してなる複数の加熱ブロック１０からなり、
各加熱ブロック１０は、ビレット材２０を所定温度に加
熱するために必要な長さになるように、所定の個数が並
列されている。また、各加熱ブロック１０は、ビレット
材２０を連続的に送り込めるように炉心管１１開口部が
一致するように、水平方向に並列されている。
１４で固定してなる複数の加熱ブロック１０からなり、
各加熱ブロック１０は、ビレット材２０を所定温度に加
熱するために必要な長さになるように、所定の個数が並
列されている。また、各加熱ブロック１０は、ビレット
材２０を連続的に送り込めるように炉心管１１開口部が
一致するように、水平方向に並列されている。
【００１２】 炉心管１１は、図示の如くビレット材２
０が送り込まれる側の開口端にフランジ部１１ｃが設け
られる場合もあるが、フランジ部１１ｃ以外は一定の厚
さを有する管状構造になっている。また、炉心管１１の
外周面は、全体にわたって、断熱材１２によって覆われ
ている。
０が送り込まれる側の開口端にフランジ部１１ｃが設け
られる場合もあるが、フランジ部１１ｃ以外は一定の厚
さを有する管状構造になっている。また、炉心管１１の
外周面は、全体にわたって、断熱材１２によって覆われ
ている。
【００１３】 炉心管１１には、断熱材１２を介して銅
製のコイル導管１３が巻回されている。このコイル導管
１３は、断面四角形の中空パイプ状になっており、その
外周面は絶縁材によって被覆されている。更に、コイル
導管１３の内部には、冷却水が通流されるようになって
いる。
製のコイル導管１３が巻回されている。このコイル導管
１３は、断面四角形の中空パイプ状になっており、その
外周面は絶縁材によって被覆されている。更に、コイル
導管１３の内部には、冷却水が通流されるようになって
いる。
【００１４】 炉心管１１は、ノンアスベスト等の耐熱
材によって構成された外殻１４の中心部に、水平状態に
架設されて、各端部がアルミナセメント１５によって、
外殻１４に固定されている。
材によって構成された外殻１４の中心部に、水平状態に
架設されて、各端部がアルミナセメント１５によって、
外殻１４に固定されている。
【００１５】 誘導加熱炉においては、コイル導管１３
への通電による電磁誘導によって炉心管１１内部が加熱
される。従って、誘導加熱炉入口側の炉心管１１開口部
からプッシャー、ピンチローラー等によって炉心管１１
内にビレット材２０を連続的に送り込むことにより、ビ
レット材２０が、各加熱ブロック１０の炉心管１１内を
順番に通過し、順次加熱され、最後の加熱ブロック１０
における炉心管１１内では、１２００℃程度の高温に加
熱される。
への通電による電磁誘導によって炉心管１１内部が加熱
される。従って、誘導加熱炉入口側の炉心管１１開口部
からプッシャー、ピンチローラー等によって炉心管１１
内にビレット材２０を連続的に送り込むことにより、ビ
レット材２０が、各加熱ブロック１０の炉心管１１内を
順番に通過し、順次加熱され、最後の加熱ブロック１０
における炉心管１１内では、１２００℃程度の高温に加
熱される。
【００１６】 本発明のセラミックチューブは、比熱、
熱伝導率、見掛け気孔率、ヤング率の４特性が特定の範
囲内にあるセラミックからなることを特徴とする。本発
明のセラミックチューブは、炉心管材料として充分な熱
特性を有し、耐食性、耐衝撃性も高いため、上述のよう
な誘導加熱炉の炉心管として好適に用いることができ
る。また、本発明のセラミックチューブを炉心管として
用いた誘導加熱炉は、加熱初期に不良が発生し難く、エ
ネルギーのロスも少なくすることができる。以下、詳細
に説明する。
熱伝導率、見掛け気孔率、ヤング率の４特性が特定の範
囲内にあるセラミックからなることを特徴とする。本発
明のセラミックチューブは、炉心管材料として充分な熱
特性を有し、耐食性、耐衝撃性も高いため、上述のよう
な誘導加熱炉の炉心管として好適に用いることができ
る。また、本発明のセラミックチューブを炉心管として
用いた誘導加熱炉は、加熱初期に不良が発生し難く、エ
ネルギーのロスも少なくすることができる。以下、詳細
に説明する。
【００１７】 本発明のセラミックチューブを構成する
セラミックは以下に掲げる４つの特性を備えていること
が必要である。第１には、比熱が低いセラミック、具体
的には比熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下のセラミックである
ことが必要である。このようなセラミックは、炉心管の
初期加熱が早めることができ、加熱初期に発生する不良
を防止できるとともにエネルギーのロスを減少させるこ
とができるからである。
セラミックは以下に掲げる４つの特性を備えていること
が必要である。第１には、比熱が低いセラミック、具体
的には比熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下のセラミックである
ことが必要である。このようなセラミックは、炉心管の
初期加熱が早めることができ、加熱初期に発生する不良
を防止できるとともにエネルギーのロスを減少させるこ
とができるからである。
【００１８】 第２には、熱伝導率が高いセラミック、
具体的には熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のセラミック
であることが必要である。このようなセラミックはチュ
ーブ内で熱が拡散し易いため、加熱開始時やビレット入
口側等の温度差がつきやすい部分におけるチューブのス
ポーリングによる破損を防止できるとともに、局部的な
オーバーヒート状態を生じても速やかに均熱状態に戻る
ことからチューブ表面の劣化を防止することができるか
らである。
具体的には熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のセラミック
であることが必要である。このようなセラミックはチュ
ーブ内で熱が拡散し易いため、加熱開始時やビレット入
口側等の温度差がつきやすい部分におけるチューブのス
ポーリングによる破損を防止できるとともに、局部的な
オーバーヒート状態を生じても速やかに均熱状態に戻る
ことからチューブ表面の劣化を防止することができるか
らである。
【００１９】 第３には、見掛け気孔率が低いセラミッ
ク、具体的には見掛け気孔率が２％以下のセラミックで
あることが必要である。このようなセラミックは、炉内
雰囲気、或いはビレット材から発生するスラグ等が炉心
管内部に浸透し難くなるため、高い耐食性を得ることが
できるからである。
ク、具体的には見掛け気孔率が２％以下のセラミックで
あることが必要である。このようなセラミックは、炉内
雰囲気、或いはビレット材から発生するスラグ等が炉心
管内部に浸透し難くなるため、高い耐食性を得ることが
できるからである。
【００２０】 第４には、ヤング率が高いセラミック、
具体的にはヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以上のセラミッ
クであることが必要である。ビレット材が炉心管内を通
過する際には、炉心管に対して強い衝撃が加わるが、ヤ
ング率が高いセラミックであれば高い耐衝撃性を得るこ
とができるからである。
具体的にはヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以上のセラミッ
クであることが必要である。ビレット材が炉心管内を通
過する際には、炉心管に対して強い衝撃が加わるが、ヤ
ング率が高いセラミックであれば高い耐衝撃性を得るこ
とができるからである。
【００２１】 上述の通り、本発明のセラミックチュー
ブを構成するセラミックは、上記の４特性を満たすセラ
ミックである限りにおいて、従来用いていたＳｉＣに限
定されない。一方、上記の４特性を満たさないものにつ
いては、たとえＳｉＣであっても本発明の効果を得るこ
とができない。以下、上記４特性を満たすセラミックの
具体例を挙げる。
ブを構成するセラミックは、上記の４特性を満たすセラ
ミックである限りにおいて、従来用いていたＳｉＣに限
定されない。一方、上記の４特性を満たさないものにつ
いては、たとえＳｉＣであっても本発明の効果を得るこ
とができない。以下、上記４特性を満たすセラミックの
具体例を挙げる。
【００２２】Ｓｉ−ＳｉＣ 一般にＳｉ−ＳｉＣとは金属ＳｉとＳｉＣを構成成分と
して含む焼結体を総称するが、上記４特性を満たすＳｉ
−ＳｉＣとしては、本出願人が特開平5-270917号公報で
開示した、ＳｉＣ粉体、黒煙粉、有機質バインダー及
び、水分又は有機溶剤を含有してなる成形用原料を成形
し、当該成形体を金属Ｓｉ雰囲気で、かつ減圧の不活性
ガス雰囲気又は真空中において、１３５０〜２５００℃
で焼成する方法により製造してなるＳｉ−ＳｉＣ焼結体
が挙げられる。
して含む焼結体を総称するが、上記４特性を満たすＳｉ
−ＳｉＣとしては、本出願人が特開平5-270917号公報で
開示した、ＳｉＣ粉体、黒煙粉、有機質バインダー及
び、水分又は有機溶剤を含有してなる成形用原料を成形
し、当該成形体を金属Ｓｉ雰囲気で、かつ減圧の不活性
ガス雰囲気又は真空中において、１３５０〜２５００℃
で焼成する方法により製造してなるＳｉ−ＳｉＣ焼結体
が挙げられる。
【００２３】 上記のＳｉ−ＳｉＣ中でも、金属Ｓｉ含
有量が２〜３５重量％のＳｉ−ＳｉＣであることが好ま
しい。金属Ｓｉが２重量％未満では見掛け気孔率が本発
明の範囲より高くなったり、或いはヤング率が本発明の
範囲より低下する場合があり、３５重量％超では比熱が
本発明の範囲より大きくなるおそれがあるからである。
有量が２〜３５重量％のＳｉ−ＳｉＣであることが好ま
しい。金属Ｓｉが２重量％未満では見掛け気孔率が本発
明の範囲より高くなったり、或いはヤング率が本発明の
範囲より低下する場合があり、３５重量％超では比熱が
本発明の範囲より大きくなるおそれがあるからである。
【００２４】Ｓｉ3Ｎ4 上記４特性を満たすＳｉ3Ｎ4としては、例えばＳｉ3Ｎ4
原料粉末に、イットリア等の焼結助剤を添加混合して成
形後、焼成して得られるＳｉ3Ｎ4焼結体が挙げられる。
原料粉末に、イットリア等の焼結助剤を添加混合して成
形後、焼成して得られるＳｉ3Ｎ4焼結体が挙げられる。
【００２５】 以上説明したように、上記４特性を満た
すセラミックで構成されたセラミックチューブは、炉心
管材料として充分な熱特性を有し、耐食性、耐衝撃性も
高いため、上述のような誘導加熱炉の炉心管として好適
に用いることができる。また、本発明のセラミックチュ
ーブを炉心管として用いた誘導加熱炉は、加熱初期に不
良が発生し難く、エネルギーのロスも少なくすることが
できる。
すセラミックで構成されたセラミックチューブは、炉心
管材料として充分な熱特性を有し、耐食性、耐衝撃性も
高いため、上述のような誘導加熱炉の炉心管として好適
に用いることができる。また、本発明のセラミックチュ
ーブを炉心管として用いた誘導加熱炉は、加熱初期に不
良が発生し難く、エネルギーのロスも少なくすることが
できる。
【００２６】 なお、本発明の誘導加熱炉は、上記４特
性を満たすセラミックで構成されたセラミックチューブ
で炉心管を構成している限りにおいて、炉心管の構造は
特に限定されない。即ち、本発明のセラミックチューブ
は、実公平2-4120号公報、実公昭62-13722号公報に開示
されたような単管構造、特開平10-272534号公報に開示
されたような二重管構造等、種々の形状の炉心管の材料
として好適に用いることができる。
性を満たすセラミックで構成されたセラミックチューブ
で炉心管を構成している限りにおいて、炉心管の構造は
特に限定されない。即ち、本発明のセラミックチューブ
は、実公平2-4120号公報、実公昭62-13722号公報に開示
されたような単管構造、特開平10-272534号公報に開示
されたような二重管構造等、種々の形状の炉心管の材料
として好適に用いることができる。
【００２７】
【実施例】 以下、本発明のセラミックチューブについ
て、種々の特性を有するセラミックからなるセラミック
チューブを、図１に示す誘導加熱炉の炉心管とした実施
例により更に詳細に説明する。但し、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
て、種々の特性を有するセラミックからなるセラミック
チューブを、図１に示す誘導加熱炉の炉心管とした実施
例により更に詳細に説明する。但し、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【００２８】（１）セラミックチューブの材質 セラミックチューブの材質としては、ムライト、Ｓｉ3
Ｎ4結合ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ−ＳｉＣのいずれかを
使用した。これらの材質を使用した場合の製造方法を以
下に示すとともに、製造されたセラミックチューブ（以
下、「評価試験体」という。）の特性評価結果を表１に
示す。
Ｎ4結合ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ−ＳｉＣのいずれかを
使用した。これらの材質を使用した場合の製造方法を以
下に示すとともに、製造されたセラミックチューブ（以
下、「評価試験体」という。）の特性評価結果を表１に
示す。
【００２９】ムライト：最大粒径１５０μｍの骨材と
なるアンダルサイト６０重量％、微粉の粘土１５重量％
及びアルミナ２５重量％からなる混合物１００重量％に
対し、３０重量％の水を添加しポットミルで８時間混合
後、更に０．５重量％のバインダを添加してスラリーを
作製し、鋳込み成形により成形体を得た。当該成形体は
乾燥後、大気雰囲気下、１４５０℃で３時間焼成して評
価試験体とした。
なるアンダルサイト６０重量％、微粉の粘土１５重量％
及びアルミナ２５重量％からなる混合物１００重量％に
対し、３０重量％の水を添加しポットミルで８時間混合
後、更に０．５重量％のバインダを添加してスラリーを
作製し、鋳込み成形により成形体を得た。当該成形体は
乾燥後、大気雰囲気下、１４５０℃で３時間焼成して評
価試験体とした。
【００３０】Ｓｉ3Ｎ4結合ＳｉＣ：最大粒径１５０μ
ｍの骨材となるＳｉＣ４５重量％、粒径４４μｍ以下の
微粉のＳｉＣ４０重量％及び金属Ｓｉ１５重量％からな
る混合物１００重量％に対し、２０重量％の水を添加し
ポットミルで８時間混合後、更に０．５重量％のバイン
ダを添加してスラリーを作製し、鋳込み成形により成形
体を得た。当該成形体は乾燥後、窒素雰囲気下、１４０
０℃で５時間焼成して評価試験体とした。
ｍの骨材となるＳｉＣ４５重量％、粒径４４μｍ以下の
微粉のＳｉＣ４０重量％及び金属Ｓｉ１５重量％からな
る混合物１００重量％に対し、２０重量％の水を添加し
ポットミルで８時間混合後、更に０．５重量％のバイン
ダを添加してスラリーを作製し、鋳込み成形により成形
体を得た。当該成形体は乾燥後、窒素雰囲気下、１４０
０℃で５時間焼成して評価試験体とした。
【００３１】Ｓｉ3Ｎ4：平均粒径１０μｍのＳｉ3Ｎ4
９５重量％、焼結助剤のＹ2Ｏ3５重量％からなる混合物
１００重量％に対し、３０重量％の水を添加しポットミ
ルで８時間混合してスラリーを作製した。当該スラリー
は鋳込み成形、ＣＩＰ処理を施すことにより成形体と
し、窒素雰囲気下、１９００℃で焼成して評価試験体と
した。
９５重量％、焼結助剤のＹ2Ｏ3５重量％からなる混合物
１００重量％に対し、３０重量％の水を添加しポットミ
ルで８時間混合してスラリーを作製した。当該スラリー
は鋳込み成形、ＣＩＰ処理を施すことにより成形体と
し、窒素雰囲気下、１９００℃で焼成して評価試験体と
した。
【００３２】Ｓｉ−ＳｉＣ：最大粒径１５０μｍの骨
材となるＳｉＣ６５重量％、平均粒径１０μｍの微粉の
ＳｉＣ３０重量％からなる混合物９５重量％に対し、平
均粒径１２μｍの黒鉛粉、有機バインダ、平均粒径５０
０μｍの増孔材、水を添加し混合した後、鋳込み成形に
より成形体を得た。当該成形体は乾燥後、金属Ｓｉ雰囲
気で、かつ、真空中において、１６５０℃で焼成するこ
とにより金属Ｓｉを含浸させ、評価試験体とした。な
お、金属Ｓｉ含有量は金属Ｓｉ、黒鉛粉、増孔剤の添加
量により制御した。
材となるＳｉＣ６５重量％、平均粒径１０μｍの微粉の
ＳｉＣ３０重量％からなる混合物９５重量％に対し、平
均粒径１２μｍの黒鉛粉、有機バインダ、平均粒径５０
０μｍの増孔材、水を添加し混合した後、鋳込み成形に
より成形体を得た。当該成形体は乾燥後、金属Ｓｉ雰囲
気で、かつ、真空中において、１６５０℃で焼成するこ
とにより金属Ｓｉを含浸させ、評価試験体とした。な
お、金属Ｓｉ含有量は金属Ｓｉ、黒鉛粉、増孔剤の添加
量により制御した。
【００３３】
【表１】
【００３４】（２）炉心管構造 実施例、比較例においては、前記の評価試験体を図２に
示す構造の炉心管に構成した。炉心管１１は、内部管体
１１ｂと外部管体１１ａとからなる二重管構造とした。
内部管体１１ｂは断面六角形の筒状体を二等分した形状
の下部半体と、断面正十二角形の筒状体を二等分した形
状の上部半体とを当接してなる長さ７００ｍｍの中空管
状に構成した。
示す構造の炉心管に構成した。炉心管１１は、内部管体
１１ｂと外部管体１１ａとからなる二重管構造とした。
内部管体１１ｂは断面六角形の筒状体を二等分した形状
の下部半体と、断面正十二角形の筒状体を二等分した形
状の上部半体とを当接してなる長さ７００ｍｍの中空管
状に構成した。
【００３５】 上部半体の厚さは４ｍｍ、下部半体の厚
さは６ｍｍとし、下部半体よりも上部半体を薄く構成し
た。外部管体１１ａは外径１２０ｍｍ、内径１００ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍの中空円筒状に構成した。
さは６ｍｍとし、下部半体よりも上部半体を薄く構成し
た。外部管体１１ａは外径１２０ｍｍ、内径１００ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍの中空円筒状に構成した。
【００３６】（３）評価方法 初期加熱効率については、実施例、比較例の炉心管を図
１の誘導加熱炉に配設し、常温から運転温度の１２５０
℃まで昇温する際に、ビレット材−炉心管接触部Ａ点が
運転温度に達するまでの時間ｔ1（秒）と、前記Ａ点が
運転温度に達した後、前記Ａ点、上部管体と下部管体と
の接触部Ｂ点、上部管体最上部Ｃ点の温度差Δｔが５℃
以内となるまでの時間ｔ2（秒）とによって評価した。
１の誘導加熱炉に配設し、常温から運転温度の１２５０
℃まで昇温する際に、ビレット材−炉心管接触部Ａ点が
運転温度に達するまでの時間ｔ1（秒）と、前記Ａ点が
運転温度に達した後、前記Ａ点、上部管体と下部管体と
の接触部Ｂ点、上部管体最上部Ｃ点の温度差Δｔが５℃
以内となるまでの時間ｔ2（秒）とによって評価した。
【００３７】 耐食性については、５０ｍｍ角×厚さ１
０ｍｍのテストピース上に１ｇのスラグを載せた状態
で、１２５０℃で５０時間保持した後、図３に示す如く
スラグ載置面を厚さ方向に切断し、侵食層とスラグ浸透
層の厚みを測定することにより評価した。
０ｍｍのテストピース上に１ｇのスラグを載せた状態
で、１２５０℃で５０時間保持した後、図３に示す如く
スラグ載置面を厚さ方向に切断し、侵食層とスラグ浸透
層の厚みを測定することにより評価した。
【００３８】 耐衝撃性については、衝撃試験器を用い
て、縦１４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ６ｍｍのテストピ
ースに対してビレット材通過時の衝撃の１０倍の衝撃を
加え、テストピースが破壊されるまでの回数を測定する
ことにより評価した。
て、縦１４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ６ｍｍのテストピ
ースに対してビレット材通過時の衝撃の１０倍の衝撃を
加え、テストピースが破壊されるまでの回数を測定する
ことにより評価した。
【００３９】（４）評価結果 初期加熱効率 セラミックチューブの比熱と、ビレット材−炉心管接触
部Ａ点が運転温度に達するまでの時間ｔ1（秒）との相
関について検証した。その結果を表２に示す。
部Ａ点が運転温度に達するまでの時間ｔ1（秒）との相
関について検証した。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】 表２に示すように、比熱が本発明の範囲
外である比較例３〜比較例５はｔ1が４２０秒以上かか
ったのに対し、比熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下である、実
施例１〜実施例８についてはｔ1が３６０秒以下に短縮
され、初期加熱を早めることができた。即ち、加熱初期
に発生する不良の防止、エネルギーロスの減少を期待で
きる。
外である比較例３〜比較例５はｔ1が４２０秒以上かか
ったのに対し、比熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下である、実
施例１〜実施例８についてはｔ1が３６０秒以下に短縮
され、初期加熱を早めることができた。即ち、加熱初期
に発生する不良の防止、エネルギーロスの減少を期待で
きる。
【００４２】 次に、セラミックチューブの熱伝導率
と、ビレット材−炉心管接触部Ａ点が運転温度に達した
後、前記Ａ点、上部管体と下部管体との接触部Ｂ点、上
部管体最上部Ｃ点の温度差Δｔが５℃以内となるまでの
時間ｔ2（秒）との相関について検証した。その結果を
表２に示す。
と、ビレット材−炉心管接触部Ａ点が運転温度に達した
後、前記Ａ点、上部管体と下部管体との接触部Ｂ点、上
部管体最上部Ｃ点の温度差Δｔが５℃以内となるまでの
時間ｔ2（秒）との相関について検証した。その結果を
表２に示す。
【００４３】 表２に示すように、熱伝導率が本発明の
範囲外である比較例４〜比較例５はｔ2が７０秒以上か
かったのに対し、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であ
る、実施例１〜実施例８についてはｔ2が６５秒以下に
短縮された。即ち、ビレット材等の被加熱体と非接触の
部分の加熱速度、及び加熱初期の炉心管からの熱放射率
を高めることが期待できる。
範囲外である比較例４〜比較例５はｔ2が７０秒以上か
かったのに対し、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であ
る、実施例１〜実施例８についてはｔ2が６５秒以下に
短縮された。即ち、ビレット材等の被加熱体と非接触の
部分の加熱速度、及び加熱初期の炉心管からの熱放射率
を高めることが期待できる。
【００４４】耐食性 セラミックチューブの見掛け気孔率と、耐食性との相関
について検証した。その結果を表２に示す。
について検証した。その結果を表２に示す。
【００４５】 表２に示すように、見掛け気孔率が本発
明の範囲外である比較例１，比較例２，比較例５はスラ
グによる侵食が認められ、侵食層も含めるとテストピー
ス厚みの１．８ｍｍ以上までスラグが浸透した。
明の範囲外である比較例１，比較例２，比較例５はスラ
グによる侵食が認められ、侵食層も含めるとテストピー
ス厚みの１．８ｍｍ以上までスラグが浸透した。
【００４６】 一方、見掛け気孔率が２％以下である、
実施例１〜実施例８についてはスラグによる侵食は殆ど
認められず、スラグの浸透も最大でも０．５ｍｍに止ま
り、高い耐食性が確認された。特に見掛け気孔率が０％
のＳｉ−ＳｉＣについては、極めて高い耐食性が確認さ
れた。
実施例１〜実施例８についてはスラグによる侵食は殆ど
認められず、スラグの浸透も最大でも０．５ｍｍに止ま
り、高い耐食性が確認された。特に見掛け気孔率が０％
のＳｉ−ＳｉＣについては、極めて高い耐食性が確認さ
れた。
【００４７】耐衝撃性 セラミックチューブのヤング率と、耐衝撃性との相関に
ついて検証した。その結果を表４に示す。
ついて検証した。その結果を表４に示す。
【００４８】 表２に示すように、ヤング率が本発明の
範囲外である比較例１，比較例２，比較例４，比較例５
は衝撃を加える回数が１００回未満でもテストピースが
破損したのに対し、ヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以上で
ある、実施例１〜実施例８については３５０回以上衝撃
を加えてもテストピースは破壊されず、高い耐衝撃性が
確認された。即ち、ビレット材が炉心管内を通過する際
に強い衝撃が加わっても破損することがない炉心管を構
成することが期待できる。
範囲外である比較例１，比較例２，比較例４，比較例５
は衝撃を加える回数が１００回未満でもテストピースが
破損したのに対し、ヤング率が１５０ＧＮ／ｍ2以上で
ある、実施例１〜実施例８については３５０回以上衝撃
を加えてもテストピースは破壊されず、高い耐衝撃性が
確認された。即ち、ビレット材が炉心管内を通過する際
に強い衝撃が加わっても破損することがない炉心管を構
成することが期待できる。
【００４９】
【発明の効果】 以上説明した通り、本発明のセラミッ
クチューブは、炉心管材料として充分な熱特性を有し、
耐食性、耐衝撃性も高いため、誘導加熱炉の炉心管とし
て好適に用いることができる。また、本発明のセラミッ
クチューブを炉心管として用いた誘導加熱炉は、加熱初
期に不良が発生し難く、エネルギーのロスも少なくする
ことができる。
クチューブは、炉心管材料として充分な熱特性を有し、
耐食性、耐衝撃性も高いため、誘導加熱炉の炉心管とし
て好適に用いることができる。また、本発明のセラミッ
クチューブを炉心管として用いた誘導加熱炉は、加熱初
期に不良が発生し難く、エネルギーのロスも少なくする
ことができる。
【図１】 誘導加熱炉の一の実施形態を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図２】 炉心管の一の実施形態を示す横断面図であ
る。
る。
【図３】 耐食性試験の方法を示す概略説明図であっ
て、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
て、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
１０…加熱ブロック、１１…炉心管、１１ａ…外部管
体、１１ｂ…内部管体、１１ｃ…フランジ部、１２…断
熱材、１３…コイル導管、１４…外殻、２０…ビレット
材、３０…テストピース、３１…スラグ、３２…侵食
層、３３…浸透層。
体、１１ｂ…内部管体、１１ｃ…フランジ部、１２…断
熱材、１３…コイル導管、１４…外殻、２０…ビレット
材、３０…テストピース、３１…スラグ、３２…侵食
層、３３…浸透層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡元 優 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 二本松 浩明 岐阜県可児郡御嵩町美佐野3040番地 エヌ ジーケイ・アドレック株式会社内 (72)発明者 黒松 節夫 兵庫県姫路市勝原区山戸166番地２ 株式 会社黒松電機製作所内 Ｆターム(参考） 4E087 AA03 AA10 BA14 CA11 CA31 CB01 FB05 FB06 FB08 GB01 4G001 BA09 BA22 BA32 BA60 BA62 BB09 BB22 BB32 BB62 BC13 BC25 BC33 BC46 BC47 BD03 BD13 BD37 BE31 BE33 4K063 AA08 AA12 AA19 BA02 BA03 FA32 FA36
Claims (3)
- 【請求項１】 誘導加熱炉の炉心管を構成するためのセ
ラミックチューブであって、 比熱が２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以下、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上、見掛け気孔率が２％以下、ヤング率が１５０Ｇ
Ｎ／ｍ2以上であるセラミックからなることを特徴とす
るセラミックチューブ。 - 【請求項２】 金属Ｓｉ含有量が２〜３５重量％のＳｉ
−ＳｉＣからなる請求項１に記載のセラミックチュー
ブ。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のセラミックチュ
ーブにより炉心管を構成したことを特徴とする誘導加熱
炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12687099A JP3943282B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12687099A JP3943282B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000319721A true JP2000319721A (ja) | 2000-11-21 |
| JP3943282B2 JP3943282B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=14945887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12687099A Expired - Lifetime JP3943282B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3943282B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002080622A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Jfe Steel Corporation | Heat insulating board of induction heating apparatus |
| JP2008094661A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Ngk Insulators Ltd | 窯炉用構造部材 |
| WO2012014835A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 日本碍子株式会社 | 焼成用ラック |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102527909B (zh) * | 2012-01-16 | 2014-04-30 | 彭亦楚 | 连续锻造加热炉 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP12687099A patent/JP3943282B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002080622A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Jfe Steel Corporation | Heat insulating board of induction heating apparatus |
| CN1328931C (zh) * | 2001-03-30 | 2007-07-25 | 杰富意钢铁株式会社 | 感应加热装置及其挡热板以及热轧生产线 |
| JP2008094661A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Ngk Insulators Ltd | 窯炉用構造部材 |
| WO2012014835A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 日本碍子株式会社 | 焼成用ラック |
| JPWO2012014835A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2013-09-12 | 日本碍子株式会社 | 焼成用ラック |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3943282B2 (ja) | 2007-07-11 |
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