JPH01184387A - 高温電気炉用マッフル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温電気炉用マツフル、更に詳しくは、薄肉
炭素質材が材料に用いられていることを特徴とする高温
電気炉用マツフルに関し、またこのような高温電気炉用
マツフルの特定の構造のものにも関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする問題点）焼結炉
、焼入炉、ろう付炉、炭化炉、熱処理炉、蒸着炉、結晶
成長炉、ＨＩＰ炉等の高温電気炉（使用条件は一般に１
０００〜３０００℃）においては、炉心部は挿入材料、
原料又は処理材用ルツボ又はボックス、発熱体等を囲繞
する断熱材からなり、これが炉体内に収容されているこ
とは既に知られている。また、たとえば超硬金属、セラ
ミックス、カーボン等の焼結炉では、均熱焼結のため原
料をマツフル内に置き（マツフル炉、セミマツフル類）
、間接加熱を行なっていることも周知の事実である。

ところで、このマツフルは、通常、黒鉛質材を機械加工
して製作されるが、黒鉛質材の強度から３０ｍｍもの厚
みにしなければならないことがしばしばである。しかし
ながら、このようなマツフルは、黒鉛質材を機械加工す
るためにコスト高となる、重量が大きい、そのために炉
体への支持Ｉａ構が複雑になり、加熱エネルギーの所要
つが大きくなり、また加熱・冷却に長時間を有する、等
の欠点を免れなかった。

（問題点を解決するだの手段と作用・効果）本発明者は
、高温電気炉用マツフルについての上記欠点がマツフル
材料として黒鉛質炭素材の代りに薄肉炭素質材を採用す
るこにより解消できることを見出し、この知見に基いて
本発明を完成した。

本発明のマツフル材料である薄肉炭素質材としては、例
えば、特開昭６０−２３９３５８に係る方法によって製
造できる、基材として使用された実質的に炭素化された
薄い紙状支持体と、偏光顕微鏡下に異方性を示す粒子の
大きさが１０μｓ以下の微細なモザイク状または等方性
の光学的構造を示す炭素質マトリックスとの複合体より
なる炭素質薄板であって□、炭素含有量が９５重量％以
上で、嵩密度が１．４〜１．９ｇ／ｃｉの物性を有する
炭素質薄板や、特開昭６２−４６９０９に係る方法によ
って製造できる、加熱により軟化した後炭化固化する炭
素原料を加熱プレスにより加圧しながら炭化させ更に焼
成する炭素質薄板の製造に当り、炭素原料と加熱プレス
の加圧面との間に溶融することなく炭化する紙状物質を
配し、加圧しながら炭化させることにより製造された炭
素質薄板を挙げることができる。

炭素質薄板の板厚は、製造上の制約、強度、２次加工性
などの観点から下限は約０．１．であり、穴明は加工性
、熱容量、経済性などの観点から上限は約１＃であり、
これらの観点を総合して好ましくは約０．５〜約０．７
ｍｍの範囲にある。炭素質薄板は、１層で使用してもよ
いが、均熱焼結効果を一ヒげるためには多層にして使用
してもよい。

さて、マツフルは原料の均熱焼結の条件を満たすような
あるいは高温燃焼ガスが直接処理材に触れて局部的に材
料が過熱されるのを防ぐような形状、サイズで発熱体又
は高温燃焼ガスなどと原料又は処理材との間におかれる
。形状には、円筒状であって両端が開放されたままのも
のやその一方または双方に端部マツフルが付せられたも
の等がある。サイズは、例えば円筒状マツフルの場合、
直径１０ｃｍ前後のちのから１′ｒｒＬまたはそれ以上
のものまである。

直径ｉｏｃｍ前後の小型円筒状マツフルとしては、例え
ば、本出願人による特願昭６２−１５４８００に係わる
薄肉炭素質円筒を゛そのまま用いることができる。

この薄肉炭素質円筒は、実質的に炭素化された薄い紙状
支持体と、偏光顕微鏡下に異方性を示す粒子の大きさが
１０−以下の微細なモザイク状または等方性の光学的構
造を示す炭素質マトリックスとの複合体から成り、炭素
含有量が９５重量％以上、嵩密度が１．４〜１．９ｇ／
Ｃｆｆ１で肉厚が約０．１〜約１Ｍの多層構造を有する
炭素質円筒体であり、このような円筒体は、前記特願昭
６２−１５４８００によれば、炭素化可能な薄い紙状支
持体に炭素化可能な炭素前駆体を担持させ、得られた担
持体を単独で又は複数枚積層して加圧下に加熱硬化し、
得られたシート状成形物を多重に捲くか或いは、−４に
捲いた後に端部を接着して円筒形状物を形成し、次いで
炭化焼成することから成る多層構造を有する炭素質円筒
体の製造方法により製造することができる。薄肉炭素質
円筒の肉厚は、製造技術上の制約、強度、熱容量、経済
性などの観点から約０．１〜約１＃ＩＩＩ＋の範囲が好
ましく、更に好ましくは約０．５〜約ｏ、ｙｓである。

サイズ及び／又は形状が上のものと異なるマツフルは、
例えば前記炭素質薄板を適宜機械加工して製作するとよ
い。

例えば、直径が約１ＴｒＬまたはそれ以上にも達する大
型円筒状マツフルは、例えば、次のようにして製作でき
る。第１図は、このようなマツフルの１例の見取図であ
る。以下、図面を参照しながら製作法を説明する。

まず、円筒（２）であるが、これは接合して該円筒とし
たときに所定の直径となるように炭素質薄板を適当な曲
率に曲げ加工したもの（１）を複数枚接合して製作する
。接合は、適宜の方法で行なってよく、例えば、２枚の
曲げ加工した炭素質薄板（１）の各接合辺部を一部重ね
合わせて黒鉛質ボルト締めするとか、適当なカーボンセ
メントを使用して貼り合せるとか、あるいはラップ法が
ある。

接合部を（５）で示す。

マツフルの長さを円筒（２）の長さよりも長くしたいと
きは、該円筒を複数個適当な連結部材を使用して連結す
るとよい。これには、１個以上の黒鉛質リングを介する
とよい。より詳しくは、黒鉛質リング（３）の両横断面
に溝加工により？ｌＩ　（６）を設け、これに円筒（２
）を２個それぞれ嵌合させる。

第２図を参照。このようにして複数の円筒（２）を連結
して所望の長さのマツフルを製作する。このような連結
法により、該円筒の固定ボルト数を減少させることがで
きると同時にマツフル全体の形状をシンプルにできる。

なお、この際、両端の円筒（２）の機械的強度を増大さ
せるために黒鉛質リング（３）を保護リング（７）とし
て転用するとよい。

最後に、このようにして組立てた円筒（２）と黒鉛質リ
ング（３）とが相互に離脱しないようにしてマツフル全
体の強度を増大させるために黒鉛質支持棒（４）複数本
をもって該黒鉛質リングを固定する。これには、黒鉛質
ボルト締め（８）、黒鉛質ビス締め等適宜の方法による
とよい。

いずれのマツフルも、その炉体への取り付けは適宜の方
法でよい。

以下、実施例により、本発明の構成、作用・効果を更に
説明する。

（実施例） 第１図に示すような構造を有するマツフルを次のように
して製作した。

炭素質薄板（特開昭６０−２３９３５８号、実施例２に
より製造したもので、肉厚ｏ、６ｍｍ５巾７５Ｍ１長さ
５４３　ｔｔａの長方形）に曲率半径が５５０＃ＩＩＩ
＋となるように曲げ加工を施したもの（１）を１５枚用
意した。これらを５枚ずつ接合して、円筒（２）を３個
装作した。なお、接着は黒鉛質ボルト締めして行なった
。

一方、黒鉛質リング（外径１１６０ＩＮｎ、厚さ３０＃
１１１゜巾５０＃Ｉ）を４個用意し、うち２個はそれぞ
れ両端面に中心半径５６５ｒｎＩＲ，巾２ｍｍ５深さ１
５間の溝（６）を設けて連結用の黒鉛質リング（３）と
し、残余の２個はそれぞれ一方の端面に同様の溝を設け
て保護リング（７）とした。

黒鉛質角柱（中３０Ｍ、厚さ２５Ｍ、長さ１７７０．　
）を３本用意し、それぞれの該黒鉛質リング及び該保護
リングに当接すべき部分には曲率半径５８０　ｍｍとな
るように僅かに面加工を施したちのく黒鉛質支持棒（４
））を製作し、ついでこれらを該円筒、該黒鉛質リング
及び該保護リングを相互に嵌合したものに同間隔で当接
させ、該黒鉛質リング又は該保護リングと該黒鉛質支持
棒の各当接部分は黒鉛質ボルト締め（８）シた。

このようにして製作した本発明のマツフルを、従来黒鉛
質材のマツフルを使用していた電気炉で該黒鉛質材マツ
フルの代りに炉体に取付けて加熱、冷却テストを行なっ
た結果は次の通りであった。

まず、製作コストが半減した：第２に、マツフル本体の
重量は４３７Ｎｇ（従来品）から１１３Ｋｇ（本発明品
）へと実に約１７４強までに減少した；第３に、１サイ
クル（室温→２３００℃→室温）当り運転時間が２０％
短縮できたが、これは極めて大きな生産性の向上につな
がるものである。第４に、消費電力は実に３０％も削減
ができた、等の作用・効果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマツフルの１例の見取り図であり、 第２図は、マツフル部材の連結法の１例を示す。 １・・・・・・薄肉炭素質材、　　２・・・・・・円　
　筒、３・・・・・・黒鉛質リング、　　４・・・・・
・黒鉛質支持棒。 代理人弁理士　船　　山　　　武 第１図 第２図 手続？１１１正書 特許庁長官　古　１）文　毅　殿 １、事件の表示　　　昭和６３年特許願第１０１０３号
２、発明の名称　　　高温電気炉用マツフル３、補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　　（１１（１）　＠羽化学工業株式会社４
、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号
　山田ビル８、補正の内容 （１）　　明細書中、特許請求の範囲を別紙２の通りに
補正する。 ■　同書第２頁第８行の「挿入材料、原料又は処理材用
ルツボ」を「被処理材料、被処理材料用ルツボ」と補正
する。 （３）　　同占第３頁において、第２行の「しかしなが
ら」を「しかも」に、第４行の「大きい、その」を「重
い」に、そして第５行末尾の「す、」を「る、」にそれ
ぞれ補正する。 （４）　　同書第４頁第４行の「嵩密度」の前に「ガス
透過係数が１０−５〜１０−７．、＋？／Ｓ、」を加入
する。 ６）　同ｍ第５頁において、第４行の「処理材」の前に
「被」を加入し、そして第６〜７行の「原料又は」を「
被」と補正する。 （６）同宿第６頁において、第３行の末尾「以上、」の
後に「ガス透過係数が１０−５〜１０’、Ｊ／ｓ、」を
加入し、そして第５行及び第１２行の「多層構造を有す
る」をいずれも削除する。 （７＞同書第８頁第６行の「それぞれ」を「両側から」
と補正する。 （８）　　同書第９頁第１０〜１２行の「炭素質薄板・
・・・・・の長方形）」を別紙１の通りに補正する。 粒子１０ミクロン以下が９０ｆｆｉ　ｍ％以上になるよ
うに粉砕した微粉ピッチ（軟化点２８５℃、９００℃焼
成での炭化収率７２重量％）１２重量部、粒径１０ミク
ロン以下のグラファイト粉８重帛部、メチルセルロース
０．５重量部、水８０ｆＪ　ｆｉ部を均一に混合してス
ラリーを調製した。 このスラリーをピッチ系低弾性率炭素１１紺を抄造して
製造した目付３０９／−のカーボンペーパーに均一に塗
布した後乾燥して、目付２３０ｓ／−のグリーンシート
を製造した。 このグリーンシート４枚を積層して金型に充填し、３０
０℃／ｈｒの速度で３７０℃まで昇温し、ｉ　ｓ　Ｋｇ
・［／、ＪＧの圧力で３０分間プレスした後圧力を１　
Ｋｇ−ｆ／、ＪＧとし、５０℃／ｈｒの速度で６００℃
まで昇温した侵冷却して薄板を製造した。 この薄板を不活性ガス雰囲気中で２０００℃で焼成して
厚さ０．６．の炭素質薄板を製造した。 ＼」法を７５０ｍ　Ｘ　５４３　ｒｔｎに調整した該炭
素質薄板２、特許請求の範囲 （１）　　炭素質薄板が材料に用いられていることを特
徴とする高温電気炉用マツフル。 ■　炭素質薄板が炭素化可能な繊維を抄紙復炭化して得
られた薄い紙状支持体と偏光顕微鏡下に異方性を示す粒
子の大きさが１０μｓ以下の微細なモザイク状又は等方
性の光学的構造を示す炭素質マトリックスとの複合体か
らなり、炭素含右昂が９５重量％以上、ガス透過係数が
１０’　〜１０−７．．Ｉ／ｓ、嵩密度が１．４〜１．
９ｇ１０１であることを特徴とする請求項１の高温電気
炉用マツフル。 （Ｊ　所定の曲率に曲げ加工された炭素質薄板（１）が
複数枚接合されて形成されている円筒（２）複数個が黒
鉛質リング（３）１個以上を介して円筒の中心軸方向に
伸長されておりかつ該黒鉛質リングが黒鉛質支持棒（４
）によって固定されてなる構造を有することを特徴とす
る請求項１の高温電気炉用マツフル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄肉炭素質材が材料に用いられていることを特徴
   とする高温電気炉用マッフル。
2. （２）所定の曲率に曲げ加工された炭素質薄板（１）が
   複数枚接合されて形成されている円筒（２）複数個が黒
   鉛質リング（３）１個以上を介して円筒の中心軸方向に
   伸長されておりかつ該黒鉛質リングが黒鉛質支持棒（４
   ）によつて固定されてなる構造を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の高温電気炉用マッフル
   。