JPH0457727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄等の加熱炉に用いられる加熱鋼
材支持部材に関し、特にセラミツクス・スキツド
ボタンを用いる加熱鋼材支持部材に関する。

〔従来の技術〕

従来、加熱炉における加熱体支持部材として、
耐熱合金製スキツドボタンが用いられたが、この
ボタンは、例えば、1000〜1200℃以上の高温条件
下では強度が顕著に低下し、その劣つた耐熱性の
ために使用条件が著しく制限されている。

鋼材などの加熱炉においては、近年、固定ビー
ムと可動ビームとによる移送能を利用するウオー
キングビーム式のものが多く採用されている。こ
れらのビームには、一体に接合された受け金物に
保持されたスキツドボタンが一定間隔に配置さ
れ、その上に加熱鋼材が支持される。加熱鋼材
は、例えば1200℃以上の高温雰囲気条件で熱処理
されるが、スキツドボタンに用いられる。例えば
50％のコバルトを含んだ耐熱合金等は、そのよう
な高温条件では強度が低下し、ボタンとしての寿
命も短く、従つてスキツドパイプに冷却用水を流
してボタンを下側から冷却することが必要であつ
た。しかし、この冷却は、加熱処理を積極的に妨
害するものであるから、その熱損失は極めて大き
く、炉のエネルギー効率を低下させ、しかもスキ
ツドマーク、すなわち、鋼材下側の焼きむらが形
成されるので、圧延の歩留まりが低下し工業的に
著しく不利であつた。このような不利益を軽減す
るために断熱材を用いたり、スキツドボタンの形
状に工夫を凝らすなど改善提案なされたが、それ
らはいずれも耐熱合金の本来有する高温強度を改
善するものではなく、得られる改善効果とひきか
えに、むしろ高温強度を悪くするので、その改善
性は評価できないものである。

近年、優れた耐熱性、特に例えば、1500℃以上
の高温においても高い強度を有するセラミツクス
類をスキツドボタンの素材とする開発研究が活発
に行われ、炉のエネルギー効率、スキツドマーク
の減少に基づく歩留まりの改善提案が報告されて
いるが、実用的に満足し得るものはまだ提供され
ていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

セラミツクスを材料とするスキツドボタンは、
その材料の形状及び特性に基づく製造における特
殊性と関連して、耐熱性合金を材料とする場合と
は本質的に異なる別の技術上の問題が生ずる。

通常、スキツドボタンは、一般に、例えば底面
の径が90〜100mm、高さが100〜180mm程度の円柱、
截頭円錐状あるいは直方体状の肉厚成形体であつ
て、セラミツクス製ボタンの場合には、通常、微
粉砕されたセラミツクス材料を加圧成形し、仮焼
及び焼結することによつて製造される焼結体であ
るため、溶融成形と異なつて、成形物にクラツク
が発生し易く、製品の歩留まりが低いという欠点
がある。更に、該ボタンは、炉の熱効率や熱加工
鋼材の歩留まり向上のため、できるだけ断熱性に
富んだ構造物として提供されることが望ましいも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、セラミツクス製スキツドボタンの
上記の如き実情に鑑み、断熱性の一層向上した加
熱鋼材支持部材を歩留まり良く、工業的に有利に
提供する手段について試作研究を重ねた結果、実
用的にも極めて望ましい支持部材を見出した。

すなわち、本発明は、スキツドパイプ上の受け
金物に、穴ぐりされた又は貫通孔が形成された非
酸化物系セラミツクス製スキツドボタンを取り付
けて成る加熱炉に用いられる加熱鋼材支持部材を
提供するものである。

本発明において、非酸化物系セラミツクスと
は、例えば1000℃以上の高温において高い強度を
有する物質類であつて、代表的には、金属炭化物
及び金属窒化物類が包含され、特に実用上望まし
いものは炭化けい素及び窒化けい素である。

これらの原料セラミツクは、可及的高純度のも
のを可及的微粉砕して成形に供せられる。微粉末
原料の成形は、要すれば、若干のバインダーを均
質混合したのち、穴ぐり又は貫通孔が形成される
雄雌金型を用いて、まず加圧成形される。その加
圧成形法としては、金型プレス、ラバープレス、
スリツプキヤスト、射出成形等、通常セラミツク
スの成形に用いられている方法が有利に採用でき
る。しかし、むく状の成形物を造り、仮焼の前又
は後に、これに穴ぐりや貫通孔を形成してもよ
い。成形物は、次いで700〜1000℃の温度で２〜
10時間かけて仮焼され、次いで、更に高い温度で
焼結される。

本発明の支持部材においては、スキツドボタン
を穴ぐり状又は貫通孔状に形成させることが重要
であり、特徴的である。スキツドボタンは前記し
たように、通常、円柱状、角柱状又は截頭円錐状
であつて、それらの底面中央部をえぐるようにく
り抜いた穴ぐりあるいは底面から上面への貫通孔
を形成させた筒状体に調製されるが、それらの穴
の形状や大きさ、穴ぐり程度等は、その使用の実
体に照らして適宜選択することができる。

その形状の例を添付図面により説明する。

第１図及び第２図は、本発明の支持部材、特に
スキツドボタンの形状の異なる例の断面図で、第
１図は截頭円錐−穴ぐりスキツドボタン、第２図
は円柱−貫通孔スキツドボタンを示している。図
において、スキツドボタン１，１′は、断熱材２
を介して受け金物３にそれぞれ取り付けられてお
り、受け金物３はスキツドパイプ４に一体に結合
されている。第１図のボタン１には穴ぐり５が形
成され、第２図のボタン１′には貫通孔６が形成
されている。

このようなスキツドボタンは、これまでのもの
と全く同様にしてスキツドパイプに取り付けられ
るが、エネルギー効率を高めるためには、図面に
描かれるように、スキツドボタンとスキツドパイ
プの間に断熱材層を設けることが極めて重要であ
り、またスキツドボタンの穴ぐりや貫通孔に断熱
材を充填すると炉の熱効率及び鋼材の歩留まりを
向上させることができるので一層有利である。か
かる断熱材層には、例えばアルミナ系及びシリカ
系の耐熱性断熱材が有利に用いられる。

〔作用〕

従来、熱損失を軽減するためにスキツドボタン
を中空化する試みはあつたが、耐熱合金や耐熱鋳
鋼等の素材は、1000℃以上の高温に加熱されると
強度が急激に低下するので、穴ぐりや貫通孔の形
成は著しく制限され、実質的に採用できなかつ
た。

本発明は、セラミツクスの高温特性、特に、例
えば炭化けい素の場合は、1350℃の高温において
常温と実質的に同程度の強度を有し、また曲げ強
度も数10Kg／mm²程度の充分な強度を有するという
高温特性の利用に基づくもので、本発明の加熱鋼
材支持部材は、工業的に極めて望ましい、優れた
実用性を有するものである。

〔実施例〕

次に、実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説
明する。

実施例 １ 炭化けい素を微粉砕した粉末に若干のバインダ
ーと焼結助剤を均質混合した原料粉末をラバープ
レスして、径120mm，長さ150mmのブロツクをそれ
ぞれ1.0Ton／cm²の成形圧力で截頭円錐体20個を
成形した。続いて、該成形体を窒素ガス雰囲気中
で５時間かけて800℃で昇温させ仮焼した。該仮
焼体を旋盤を用いて上面径90mm、下面径110mm、
高さ100mmの截頭円錐体に加工した。

このようにして得られた截頭円錐体10個の底
に、径50mmの穴ぐり加工を施した。

該仮焼体を焼結炉で焼結したところ、クラツク
が発生したのは僅かに１個であつた。これに対し
穴ぐり加工をしなかつたむく形状のものは、10個
の中６個にクラツクがはいり、合格品は４個に過
ぎなかつた。

実施例 ２ 炭化けい素原料粉末を用いてラバープレスによ
り1.0Ton／cm²の圧力で、２種の形状のボタンを
それぞれ10個づつ成形した。成形においては専用
のゴム型を用い、10個は上径105mm、下径120mm、
高さ110mmの截頭円錐に成形し、残りの10個は軸
位に35mmの径の貫通孔をあけた形状のボタンに成
形した。

貫通孔を有するものの重量は1.24Kgであるのに
対し、他方のものは1.40Kgであつて、160ｇ（約
11％）の材料が節約されたばかりでなく、実施例
１と同様な仮焼、焼結の結果、前者は全くクラツ
クの発生したものがなかつたのに対し、むくのも
のは10個の中５個にクラツクが発生した。

実施例 ３ 窒化けい素原料粉末を用い、ラバープレスによ
り実施例２と同様にして20個のスキツドボタンを
成形した。10個はむく状、残りの10個は軸線を貫
通した穴（径35mm）を有する筒状体である。比較
のために耐熱性のよいサイアロン（SiAlON）を
用い、それぞれ10個の同様のボタンを成形した。
続いて、それらを実施例１と同様にして仮焼、焼
結した。

焼結後、全焼結体を調べたところ、むく状のも
のは、窒化けい素もサイアロンもいずれも10個の
うち４個にクラツクが発生していた。かれに対
し、貫通孔を形成させたものは、窒化けい素で
は、クラツクの発生が全く見られず、これに対し
サイアロンでは、10個のうち１個にクラツクが発
生した。

〔発明の効果〕

セラミツクス・スキツドボタンを前記のように
形成させた本発明の支持部材は、従来のような肉
厚に基づく不都合が大幅に低減し、クラツク発生
低下による歩留まりの顕著な向上が得られる。

更に、スキツドボタンの重量も数％から20％程
度軽量化されるため、原料を節約することがで
き、製造コストを下げることもできる。特にセラ
ミツクスの場合には、高純度且つ超微粉状粉末が
要求されるため、原材料費が高価となり、従つ
て、製品に占めるコストの割合が大きいので、原
材料の節約は工業的に極めて有利である。

また、本発明のスキツドボタンは、下面の実面
積が少なく、従つて、スキツドボタンからスキツ
ドパイプへの熱移動が小さいばかりでなく、更に
その空隙に断熱材が介在するので、一層断熱効果
が高められ、高い省エネ効果が得られる。また、
キツドマークも減少するので、極めて望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の支持部材の異な
る例の断面図である。 図中の符合：１，１′……スキツドボタン、２
……断熱材、３……受け金具、４……スキツドパ
イプ、５……穴ぐり、６……貫通孔。

【特許請求の範囲】

１ 軸回転する部材の周面所定巾を当該所定巾に
対向する加熱コイルで所定焼入れ温度まで加熱し
たのち急冷するワンシヨツト焼入れにおいて、上
記部材の回転状態にある被加熱全周面を周方向で
分割された交互に逆方向へ噴流する複数の流体で
急冷するようにしたことを特徴とする部材周面の
ワンシヨツト焼入れ冷却方法。 ２ 軸回転する部材の周面所定巾に対向して当該
周面所定巾を加熱可能な加熱コイルおよび部材に
対して軸方向相対移動することなく被加熱周面を
急冷可能な冷却機構を備えたワンシヨツト焼入れ
装置において、上記冷却機構が加熱コイルを両端
面方向から挟んで配設され、それぞれの冷却機構
に孔設する焼入れ用冷却流体噴射孔を周方向同一
角度で複数に分割して間欠的な孔設範囲かつ同一
角度範囲では互いに逆の間欠的な孔設範囲に孔設
するとともに、それぞれの冷却機構の冷却流体噴
射孔の穿孔角度が互いに巾方向から被加熱面を指
向するように構成してなることを特徴とする部材
周面のワンシヨツト焼入れ冷却装置。