JP5575403B2 - 炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイル - Google Patents

Description

本発明は、排熱の有効利用に資する蓄熱体の炉体耐火物からの落下を防止することが可能であるとともに、設備コストおよび施工手間の低減も達成可能な炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイルに関する。

従来より、加熱炉の燃焼排ガス通路に設置した耐熱性の蓄熱体を、流通する燃焼排ガスで高温に加熱し、高温に加熱された蓄熱体から放射される輻射熱を、被加熱物の加熱に利用したり炉内温度分布の調整に利用するようにして、排熱の有効利用による省エネルギ化を図った技術が知られている（特許文献１〜３参照）。

また、支持梁等の支持構造体にアンカータイルを介して連結した炉体耐火物によって炉内空間を区画形成するようにした工業炉構造が知られている（特許文献４〜６参照）。

実開昭６３−１１５０５５号公報 実公昭６３−１９３１３号公報 実公平０２−２３９９６号公報 実開昭６２−１２４９９号公報 特開平０７−３２４８７５号公報 特開２００７−２４００５３号公報

蓄熱体を炉体耐火物に取り付ける場合、炉床に置くか、あるいは当該蓄熱体を炉体耐火物にその表面から埋め込んで固定する必要がある。

蓄熱体を炉床に置く場合、蓄熱体が落下する心配はないが、炉床に置くだけでは、炉内上部の温度調整を十分になし得ない。また、炉内で熱処理を行ったときに生じるダストが炉床に落下してその表面が汚れると、蓄熱体の機能が低下するので、適宜に炉床の清掃が必要となる。

他方、炉内空間に面する炉体耐火物の表面は、炉操業によって長期間高温に晒されるため、その劣化に伴って蓄熱体の固定が緩んでくることが想定される。炉の側壁や天井に埋め込んで固定した蓄熱体では、固定の緩みが生じると、蓄熱体が炉内に落下することとなり、被加熱物の不良品発生や炉操業の停止など、トラブルが発生するおそれがある。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、排熱の有効利用に資する蓄熱体の炉体耐火物からの落下を防止することが可能であるとともに、設備コストおよび施工手間の低減も達成可能な炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイルを提供することを目的とする。

本発明にかかる炉構造は、不定形耐火物で形成され、炉内空間を区画形成する炉体耐火物と、該炉体耐火物の外側に設けられた支持構造体と、該支持構造体に上記炉体耐火物を連結するために、当該支持構造体に一端が係止され他端が上記炉体耐火物に定着されるアンカー部を有するとともに、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部を有する蓄熱体兼用アンカータイルとを備え、前記炉体耐火物は、天井となる天井用耐火物を含み、前記アンカー部には、上記天井用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該天井用耐火物上方に露出される係止部が構成され、該係止部は、前記蓄熱体兼用アンカータイルを上記支持構造体に吊り下げて支承するために、該支持構造体に取り付けられるクリップに係止されることを特徴とする。

本発明にかかる炉構造は、不定形耐火物で形成され、炉内空間を区画形成する炉体耐火物と、該炉体耐火物の外側に設けられた支持構造体と、該支持構造体に上記炉体耐火物を連結するために、当該支持構造体に一端が係止され他端が上記炉体耐火物に定着されるアンカー部を有するとともに、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部を有する蓄熱体兼用アンカータイルとを備え、前記炉体耐火物は、側壁となる左右一対の側壁用耐火物を含み、前記アンカー部には、上記側壁用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該側壁用耐火物側方に露出される係止部が構成され、該係止部には、前記蓄熱体兼用アンカータイルを上記支持構造体に支持するために、該支持構造体に取り付けられた金物が差し入れられて係止される掛け止め穴が形成されることを特徴とする。

前記蓄熱体兼用アンカータイルがセラミック製であることを特徴とする。

前記蓄熱体兼用アンカータイルは、炉内温度分布を調整するために、高温な炉内空間領域よりも相対的に低温な炉内空間領域に、より多く配設されることを特徴とする。

本発明にかかる蓄熱体兼用アンカータイルは、不定形耐火物で形成されて炉内空間を区画形成する、天井となる天井用耐火物を含む炉体耐火物を支持構造体に連結するために、該支持構造体に一端が係止され他端が該炉体耐火物に定着されるアンカー部と、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部とを一体的に形成し、前記アンカー部には、上記天井用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該天井用耐火物上方に露出される係止部が構成され、該係止部が、上記支持構造体に取り付けられるクリップに係止されることで、該支持構造体に吊り下げて支承されることを特徴とする。

本発明にかかる蓄熱体兼用アンカータイルは、不定形耐火物で形成されて炉内空間を区画形成する、側壁となる左右一対の側壁用耐火物を含む炉体耐火物を支持構造体に連結するために、該支持構造体に一端が係止され他端が該炉体耐火物に定着されるアンカー部と、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部とを一体的に形成し、前記アンカー部には、上記側壁用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該側壁用耐火物側方に露出される係止部が構成され、該係止部に形成される掛け止め穴に、上記支持構造体に取り付けられた金物が差し入れられて係止されることで、該支持構造体に支持されることを特徴とする。

本発明にかかる炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイルにあっては、排熱の有効利用に資する蓄熱体の炉体耐火物からの落下を防止することができるとともに、設備コストおよび施工手間の低減も達成することができる。

本実施形態にかかる炉構造の要部正面断面図である。 図１に示した炉構造の天井用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部正面断面図である。 図１に示した炉構造の天井用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部側面断面図である。 図１に示した炉構造の側壁用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部平面断面図である。 図１に示した炉構造の側壁用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部側面断面図である。 図４および図５に示した側壁用耐火物に取り付けられる蓄熱体兼用アンカータイルの係止操作を示す要部斜視図である。

以下に、本発明にかかる炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイルの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態にかかる炉構造の要部正面断面図、図２は天井用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部正面断面図、図３は天井用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部側面断面図、図４は側壁用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部平面断面図、図５は側壁用耐火物に蓄熱体兼用アンカータイルを取り付けた状態の要部側面断面図、図６は、側壁用耐火物に取り付けられる蓄熱体兼用アンカータイルの係止操作を示す要部斜視図である。

本実施形態にかかる炉構造１は基本的には、炉内空間Ｓを区画形成する炉体耐火物２，３と、炉体耐火物２，３の外側に設けられた支持構造体６と、支持構造体６に炉体耐火物２，３を連結するために、当該支持構造体６に一端が係止され他端が炉体耐火物２，３に定着されるアンカー部７，８を有するとともに、アンカー部７，８から一体的に延長されて炉内空間Ｓへ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間Ｓへ放射する蓄熱部９，１０を有する蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２とを備えて構成される。

蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２はセラミック製であることが好ましい。また、蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、炉内温度分布を調整するために、高温な炉内空間領域よりも相対的に低温な炉内空間領域に、より多く配設されることが望ましい。

また、本実施形態にかかる蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、炉内空間Ｓを区画形成する炉体耐火物２，３を支持構造体６に連結するために、支持構造体６に一端が係止され他端が炉体耐火物２，３に定着されるアンカー部７，８と、アンカー部７，８から一体的に延長されて炉内空間Ｓへ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間Ｓへ放射する蓄熱部９，１０とを一体的に形成したものである。

図１に示すように、炉体耐火物２，３は、天井となる天井用耐火物２と、側壁となる左右一対の側壁用耐火物３と、床となる図示しない床用耐火物とからなる。これら耐火物２，３を正面断面四角形状に組むことで、炉体耐火物２，３は、被加熱物の搬送方向に沿って長い角筒状に形成され、その内部に炉内空間Ｓが区画形成される。炉体耐火物２，３の正面断面形状は四角形状に限らず、円形状であっても、多角形状であってもよい。天井用、側壁用の耐火物２，３や床用耐火物には一般に、キャスタブルなどの不定形耐火物が用いられる。

天井用耐火物２は図示しないけれども、型枠となる容器に蓄熱体兼用アンカータイル１１を立てて設置した後、当該容器内に不定形耐火物を充填固化して型取りすることで作成される。従って、蓄熱体兼用アンカータイル１１は、型取りする際に、天井用耐火物２に定着される。

この際、天井用耐火物２には、蓄熱体兼用アンカータイル１１が当該天井用耐火物２を厚さ方向に貫通して、すなわち上下方向に貫通して、炉内空間Ｓに向けて連通される複数の縦向き貫通部４が形成される。

側壁用耐火物３も、天井用耐火物２と同様に形成され、蓄熱体兼用アンカータイル１２が当該側壁用耐火物３を厚さ方向に貫通して、すなわち横向きに貫通して、炉内空間Ｓに向けて連通される複数の横向き貫通部５が形成される。

蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２の表面にはその長さ方向に複数の凹凸が形成されるので、貫通部４，５の内面には、対応する凹凸が形成される。蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２の表面は、雄ねじ条であっても良く、この場合、貫通部４，５の内面には雌ねじ条が形成される。ねじ形態を利用して、炉体耐火物２，３に予め雌ねじ条を形成しておき、この雌ねじ条に蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２の雄ねじ条をねじ込んで定着させるようにしても良い。

炉体耐火物２，３の外側には、左右一対のポスト１３と、これらポスト１３間に掛け渡されるビーム１４とからなる支持構造体６が設けられる。支持構造体６は、角筒状の炉体耐火物２，３の長さ方向に間隔を隔てて複数配設される。これら支持構造体６は、鋼材などを用いて、炉体耐火物２，３を支持し得る強度で構成される。左右一対のポスト１３は、横向き貫通部５に面して設置される。ビーム１４は、縦向き貫通部４に面して設置される。

蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、全体的に中実のシャフト状で、炉体耐火物２，３の厚さよりも長く形成される。これら蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、耐熱性および蓄熱性を備える金属製など、好ましくはセラミック製で形成される。

図２および図３に示すように、天井用耐火物２に定着される天井用の蓄熱体兼用アンカータイル１１は、上半部のアンカー部７と、下半部の蓄熱部９とから構成される。これらアンカー部７と蓄熱部９とは一体成形される。

アンカー部７は、凹凸が形成されて天井用耐火物２の縦向き貫通部４に定着される定着部７ａと、定着部７ａよりも上方で、天井用耐火物２上方に露出される係止部７ｂとから構成される。

係止部７ｂは、蓄熱体兼用アンカータイル１１上端の鍔部で形成される。支持構造体６のビーム１４にはパイプ材１５が吊り下げられ、このパイプ材１５にはクリップ１６が取り付けられる。蓄熱体兼用アンカータイル１１は、クリップ１６を係止部７ｂに係止することにより、ビーム１４に吊り下げて支承される。

従って、天井用の蓄熱体兼用アンカータイル１１は、定着部７ａが天井用耐火物２の縦向き貫通部４に定着される一方、係止部７ｂがパイプ材１５およびクリップ１６を介してビーム１４に支持され、これにより、天井用耐火物２はビーム１４に連結されて支持される。アンカー部７から一体的に延長される蓄熱部９は、天井用耐火物２から炉内区間Ｓへ突出される。炉内空間Ｓへ突出された蓄熱部９は、炉内雰囲気で加熱されて蓄熱し、蓄熱分を輻射熱の形で炉内空間Ｓへ放射する。図示例にあっては、蓄熱部９は表面が無垢に形成されているが、定着部７ａと同様の凹凸で形成するなどして、受熱面積を増大させるようにしてもよい。

図４および図５に示すように、側壁用耐火物３に定着される側壁用の蓄熱体兼用アンカータイル１２も、左右方向一方のアンカー部８と、他方の蓄熱部１０とから構成される。これらアンカー部８と蓄熱部１０も一体成形される。

アンカー部８は、凹凸が形成されて側壁用耐火物３の横向き貫通部５に定着される定着部８ａと、定着部８ａの側方で、側壁用耐火物３側方に露出される係止部８ｂとから構成される。

係止部８ｂには、蓄熱体兼用アンカータイル１２端部の掛け止め穴が形成される。支持構造体６のポスト１３にはＬ字状金物１７が取り付けられる。蓄熱体兼用アンカータイル１２は図６に示すように、Ｌ字状金物１７を係止部８ｂの掛け止め穴に差し入れて係止することにより、ポスト１３に支持される。

従って、側壁用の蓄熱体兼用アンカータイル１２は、定着部８ａが側壁用耐火物３の横向き貫通部５に定着される一方、係止部８ｂがＬ字状金物１７を介してポスト１３に支持され、これにより、側壁用耐火物３はポスト１３に連結されて支持される。アンカー部８から一体的に延長される蓄熱部１０は、天井用の蓄熱体兼用アンカータイル１１と同様に、側壁用耐火物３から炉内区間Ｓへ突出される。炉内空間Ｓへ突出された蓄熱部１０は、炉内雰囲気で加熱されて蓄熱し、蓄熱分を輻射熱の形で炉内空間Ｓへ放射する。図示例にあっては、蓄熱部１０も表面が無垢に形成されているが、定着部８ａと同様の凹凸で形成するなどして、受熱面積を増大させるようにしてもよい。

蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、炉体耐火物２，３に適宜に配設することができるが、蓄熱部９，１０から輻射熱を放射するので、排熱利用による省エネルギ化を図るために、高温な炉内空間領域よりも相対的に低温な炉内空間領域に、より多く配設することが好ましい。

次に、本実施形態にかかる炉構造１およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２の作用について説明する。蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２は、例えばセラミック製であれば、アンカー部７，８から蓄熱部９，１０にわたって一体的に焼成して生産する。金属製の場合も、冷間加工などによって、一体品として生産することができる。生産過程で、定着部７ａ，８ａや係止部７ｂ，８ｂとなる鍔部や掛け止め穴を形成すればよい。

炉を構築する際には、不定形耐火物で天井用耐火物２および側壁用耐火物３を製作する際に、蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２を定着させる。支持構造体６を構築した後、天井用の蓄熱体兼用アンカータイル１１は、クリップ１６に係止し、また、側壁用の蓄熱体兼用アンカータイル１２は、Ｌ字状金物１７に係止する。これにより、炉体耐火物２，３の支持構造物６への連結を完了する。

炉操業では、蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２の蓄熱部９，１０が炉内雰囲気で加熱され、加熱された蓄熱部９，１０は、蓄熱分に応じて輻射熱を炉内空間Ｓへ放射する。

以上説明した本実施形態にあっては、支持構造体６に不定形耐火物で形成された炉体耐火物２，３を連結するために、当該支持構造体６に一端が係止され他端が炉体耐火物２，３に定着されるアンカー部７，８を有するとともに、アンカー部７，８から一体的に延長されて炉内空間Ｓへ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間Ｓへ放射する蓄熱部９，１０を有する蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２であるとともに、これを備えた炉構造１であるので、蓄熱部９，１０とアンカー部７，８が一体的であることにより、アンカー部７，８が支持構造体６に係止されるため、不定形耐火物で形成された炉体耐火物２，３の表面が劣化したとしても、排熱の有効利用に資する蓄熱部９，１０が炉体耐火物２，３から脱落して炉内空間Ｓに落下することを確実に防止することができる。

従って、蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２が落下することによる被加熱物の不良品発生や炉操業の停止などのトラブル発生を防止することができる。

また、蓄熱部９，１０とアンカー部７，８が一体なので、これらを別々に用意して施工する場合に比べて、炉構造１への設備コストおよび施工手間を低減することができる。

さらに、高温な炉内空間領域よりも相対的に低温な炉内空間領域に、より多くの蓄熱体兼用アンカータイル１１，１２を配設するようにしたので、低温な炉内空間領域の昇温に対し、蓄熱部９，１０の輻射熱を利用することができ、炉内温度分布の調整を適切に行うことができる。

本発明にかかる炉構造およびこれに用いる蓄熱体兼用アンカータイルは、工業炉全般に適用することができる。

１ 炉構造
２ 天井用耐火物
３ 側壁用耐火物
６ 支持構造体
７，８ アンカー部
９，１０ 蓄熱部
１１，１２ 蓄熱体兼用アンカータイル
Ｓ 炉内空間

Claims (6)

1. 不定形耐火物で形成され、炉内空間を区画形成する炉体耐火物と、該炉体耐火物の外側に設けられた支持構造体と、該支持構造体に上記炉体耐火物を連結するために、当該支持構造体に一端が係止され他端が上記炉体耐火物に定着されるアンカー部を有するとともに、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部を有する蓄熱体兼用アンカータイルとを備え、
   前記炉体耐火物は、天井となる天井用耐火物を含み、前記アンカー部には、上記天井用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該天井用耐火物上方に露出される係止部が構成され、該係止部は、前記蓄熱体兼用アンカータイルを上記支持構造体に吊り下げて支承するために、該支持構造体に取り付けられるクリップに係止されることを特徴とする炉構造。
2. 不定形耐火物で形成され、炉内空間を区画形成する炉体耐火物と、該炉体耐火物の外側に設けられた支持構造体と、該支持構造体に上記炉体耐火物を連結するために、当該支持構造体に一端が係止され他端が上記炉体耐火物に定着されるアンカー部を有するとともに、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部を有する蓄熱体兼用アンカータイルとを備え、
   前記炉体耐火物は、側壁となる左右一対の側壁用耐火物を含み、前記アンカー部には、上記側壁用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該側壁用耐火物側方に露出される係止部が構成され、該係止部には、前記蓄熱体兼用アンカータイルを上記支持構造体に支持するために、該支持構造体に取り付けられた金物が差し入れられて係止される掛け止め穴が形成されることを特徴とする炉構造。
3. 前記蓄熱体兼用アンカータイルがセラミック製であることを特徴とする請求項１または２に記載の炉構造。
4. 前記蓄熱体兼用アンカータイルは、炉内温度分布を調整するために、高温な炉内空間領域よりも相対的に低温な炉内空間領域に、より多く配設されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の炉構造。
5. 不定形耐火物で形成されて炉内空間を区画形成する、天井となる天井用耐火物を含む炉体耐火物を支持構造体に連結するために、該支持構造体に一端が係止され他端が該炉体耐火物に定着されるアンカー部と、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部とを一体的に形成し、
   前記アンカー部には、上記天井用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該天井用耐火物上方に露出される係止部が構成され、該係止部が、上記支持構造体に取り付けられるクリップに係止されることで、該支持構造体に吊り下げて支承されることを特徴とする炉構造に用いる蓄熱体兼用アンカータイル。
6. 不定形耐火物で形成されて炉内空間を区画形成する、側壁となる左右一対の側壁用耐火物を含む炉体耐火物を支持構造体に連結するために、該支持構造体に一端が係止され他端が該炉体耐火物に定着されるアンカー部と、該アンカー部から一体的に延長されて炉内空間へ突出され、蓄熱して輻射熱を炉内空間へ放射する蓄熱部とを一体的に形成し、
   前記アンカー部には、上記側壁用耐火物に定着される他端に定着部が構成されると共に、前記支持構造体に係止される一端に該側壁用耐火物側方に露出される係止部が構成され、該係止部に形成される掛け止め穴に、上記支持構造体に取り付けられた金物が差し入れられて係止されることで、該支持構造体に支持されることを特徴とする炉構造に用いる蓄熱体兼用アンカータイル。

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