JPH0632185Y2 - 高温反応容器の支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、例えば、電気炉内に上端を突出させた状態
で装入される高温反応容器を、電気炉の炉体に該炉体内
部を気密に保って固定し支持する高温反応容器の支持構
造に関する。

［従来の技術］ 四塩化チタンを金属マグネシウムで還元し、スポンジ状
の金属チタンを得るいわゆるクロール法においては、還
元反応の終了後、スポンジチタン中に残留する金属マグ
ネシウム及び塩化マグネシウムを真空蒸留してスポンジ
チタンを精製する。この工程は、第２図に示すように、
スポンジチタンを生成した還元反応容器１を電気炉の炉
体２に移し替えて、反応容器１を加熱しつつ内部を真空
ポンプで吸引して行われる。電気炉の炉体２には上部の
開口部にフランジ３が形成され、一方、反応容器１の外
面には中空円板状の張り出し板４が溶接して固着され、
上記フランジ３に張り出し板４をボルトで接合して反応
容器１を支持している。このとき、反応容器１内の圧力
は真空ポンプの稼動や蒸留反応の進行に伴い変化するの
で、反応容器を保護するために炉体２内の圧力を反応容
器１の圧力と連動して変化させる必要がある。従って、
張り出し板４とフランジ３との間にはガスケット５が挾
着されて炉体２内を気密に保ち、また、このガスケット
５が高温により劣化するのを防ぐために、張り出し板４
の上面に水冷ジャケット６を設備し、また炉体２の開口
部にアスベスト等の断熱材７を配している。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような反応容器１においては、張
り出し板４は、その付け根部分4aが反応容器１の該当部
とほぼ同温（蒸留処理時において、５００〜６００℃に
なる）となり、一方、水冷ジャケット６に接する部分で
はほぼ常温となるため、急激な温度勾配が生じて熱歪み
が生じるとともに、付け根部分4aにおいて反応容器１に
対して圧縮応力を及ぼす。そして、この反応容器１は、
蒸留工程が終了すると炉体２から取り出されて常温まで
冷却され、この加熱と冷却の過程を、金属チタンの製造
におけるバッチ操作に伴って数日のインターバルで繰り
返すことになる。このため、いわゆる熱応力ラチェット
効果により、反応容器１は張り出し板４の付け根部4aに
おいて直径の収縮によるくびれを上記バッチ操作のたび
ごとに進行させることになる。また、張り出し板４が炉
体２のフランジ３にボルト接合されて拘束されているの
で、炉体２と反応容器１との温度差に起因する膨張量の
差による圧縮応力が上記の収縮を一層進行させることに
なり、一方、張り出し板４の付け根部4aあるいはフラン
ジ３のボルト穴８周囲に亀裂を生じさせる。

このような現象を回避するために、炉体２と反応容器１
との間隔を広げることが考えられるが、そのためには炉
体２の径を拡大しなければならず、設備上、あるいは運
転上の経済性が悪くなり難しい。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような問題点を解決するために、この考案は、円
筒状の容器本体を有底円筒状の炉体の上縁部において支
持する高温反応容器の支持構造において、上記容器本体
の外周面に、該外周面に固着された張り出し板と、この
張り出し板の縁部より垂下して上記外周面との間に空間
を形成する筒状部と、この筒状部の下端に形成されて上
記炉体の上縁部に気密的に接合されるフランジ部とから
なる支持部材を設けたものである。

［作用］ このような高温反応容器の支持構造においては、張り出
し板自体には、接合用フランジが形成されておらず、張
り出し板の縁部より垂下する筒状部の下端にフランジが
形成されている。そして、張り出し板は気密構造（ガス
ケットなど）の保護のために水冷など強制冷却を行わ
ず、張り出し板の周方向の温度勾配が緩やかになり、高
温処理時に張り出し板が周方向において均一に熱変形
し、また反応容器との間にも熱応力が働くことが少な
い。フランジ部は筒状部の下端に形成されているので、
炉体と反応容器の温度差による歪みは筒状部の弾性変形
により吸収され、直接フランジ部や張り出し板の付け根
に作用することが少ない。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、従来例と同一の部分は符号を同じくする。

第１図において、１は反応容器であり、クロール法にお
けるチタン還元容器をそのまま使用しているが、還元処
理のための付属装置は図示していない。この反応容器１
はステンレス製の容器本体1aとステンレス製の蓋1bとが
ガスケット１１を挟んで密封接合されており、ガスケッ
ト１１を挟む部分には水冷ジャケット１２が設けられて
ガスケット１１を保護している。容器本体1aの首部分の
外周面には、円板状の張り出し板１３が溶接により固着
され、この張り出し板１３の縁部13bの下面には筒状部
１４がやはり溶接により固着されており、この筒状部１
４と上記外周面との間に空間Ｒが形成されている。この
筒状部１４の下端には、電気炉の炉体２のフランジ３に
ガスケット５を挟んでボルト15aにより接合される接合
フランジ１５が形成され、この接合フランジ１５の上面
及び筒状部１４の外面には水冷ジャケット16,17が設置
されている。この張り出し板１３と筒状部１４及び接合
フランジ１５とが支持部材１８を構成しており、これら
は炉体２と同じ一般構造用鋼材からなっている。上記炉
体２は、有底円筒状に形成され、首部2aが縮径され、上
縁部にフランジ３が形成されている。内面はアスベスト
等の断熱材１９で覆われ、その内側にヒータ２０が環状
に配置されている。また、首部2aの容器本体1aとの間に
は断熱材７が配されているが、筒状部１４の内側の空間
Ｒには断熱材を配置せず、容器本体1aからのふく射で筒
状部１４に適宜伝熱されるようにしている。

このような反応容器の支持構造において、例えばスポン
ジチタンの蒸留を行うときには、ヒータ２０からの熱に
より容器本体1aの下側は９００〜１０００℃に昇温し、
断熱材７に接する筒状部１４の下部は５００〜６００
℃、張り出し板１３が溶接されている上部は２５０〜３
００℃に昇温する。支持部材１８においては、接合フラ
ンジ１５に設置された水冷ジャケット１６に接する部分
は５０℃、張り出し板１３は容器本体1aからの熱伝導に
よりその縁部13bが約１００℃になる。容器本体1aの、
支持部材１８に対向する部分が比較的低温（２５０〜３
００℃）になるのは、上記の熱伝導の他に、容器本体1a
から筒状部１４へ空間Ｒを介してふく射による熱の移動
があるためで、このふく射は、容器本体1aが高温で筒状
部１４が低温である下側部分で強く行われる。従って、
この部分の容器本体1aと支持部材１８の間には大きな温
度差が生じることがなく、熱歪みが起きにくい。また、
張り出し板１３の縁部13bは直接水冷されておらず、前
述した従来の場合より高温であり、従って、前述のよう
な張り出し板４から容器本体1aへかかる応力も小さく、
熱サイクルにおいてラチェット効果によるくびれ変形も
起きにくい。さらに、張り出し板１３は筒状部１４を介
して炉体２にフランジ接合されているので、張り出し板
１３の膨張に伴って接合部分にかかる拘束応力が筒状部
１４の広がり変形によって緩和される。従って、ボルト
穴８や、張り出し板１３の付け根部分13aの溶接部での
亀裂などの発生が防がれる。

［考案の効果］ 以上詳述したように、この考案は、円筒状の容器本体を
有底円筒状の炉体の上縁部において支持する高温反応容
器の支持構造において、上記容器本体の外周面に、該外
周面に固着された張り出し板と、この張り出し板の縁部
より垂下して上記外周面との間に空間を形成する筒状部
と、この筒状部の下端に形成されて上記炉体の上縁部に
気密的に接合されるフランジ部とからなる支持部材を設
けたものであり、支持部材とこれに対向する容器本体と
の温度差が小さくなり、熱歪みによる容器本体のくびれ
変形が起きにくく、また、張り出し板の熱変形が筒状部
に吸収されるので、張り出し板の付け根やボルト穴など
での亀裂の発生が防がれるという優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す断面図、第２図は従
来例を示す断面図である。 1a……容器本体、２……炉体、 ４……張り出し板、１４……筒状部、 １５……接合フランジ、１８……支持部材、 Ｒ……空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 保科 孝治 東京都港区芝大門２丁目10番12号 昭和電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−126936（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の容器本体を有底円筒状の炉体の上
   縁部において支持する高温反応容器の支持構造におい
   て、上記容器本体の外周面には、該外周面に固着された
   張り出し板と、この張り出し板の縁部より垂下して上記
   外周面との間に空間を形成する筒状部と、この筒状部の
   下端に形成されて上記炉体の上縁部に気密的に接合され
   るフランジ部とからなる支持部材が設けられていること
   を特徴とする高温反応容器の支持構造。