JPH11325419A

JPH11325419A - ラジアント式加熱炉

Info

Publication number: JPH11325419A
Application number: JP13030798A
Authority: JP
Inventors: Masao Hattori; 雅夫服部; Toshiharu Shimizu; 敏春清水; Kiyobumi Kurita; 清文栗太; Yasuhiro Kajiura; 靖博梶浦
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Nippon Furnace Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Nippon Furnace Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: JP3845200B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック製ラジアントチューブにおけるバ
ーナー本体との接続端部の加工を必要とせず，セラミッ
ク製ラジアントチューブとバーナー本体との接続圧力が
大きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張
の影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供すること。【解決手段】加熱炉の炉壁９１に挿入したセラミック
製ラジアントチューブ１と，その内部にバーナーノズル
５１を挿入したバーナー本体５とよりなる。上記セラミ
ック製ラジアントチューブ１の端部１１は，該端部１１
の外周面に配設したリング状パッキン４と，該リング状
パッキン４の外周面に配設したバーナー取付フランジ２
とを介して上記バーナー本体５に接続されている。上記
リング状パッキン４は，軸方向に圧縮された状態にあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，鋼材の熱処理等に用いるラジア
ント式加熱炉，特にセラミック製ラジアントチューブと
バーナー本体との接続構造に関する。

【０００２】

【従来技術】鋼材等の熱処理においては，ＣＯ_２削減，
省エネルギー化のために，電気加熱炉の代替技術として
ガス加熱方式が注目されている。かかるガス加熱方式と
しては，ラジアントチューブを用いたラジアント式加熱
炉がある。

【０００３】ここで，図５を用いて，ラジアントチュー
ブを用いた加熱炉について説明すると，加熱炉９は，炉
壁９１によって加熱室９０を形成しており，該加熱炉９
０には，被熱処理材９８を載置搬送する搬送台９２が設
けてある。そして，その上にはラジアントチューブ７が
炉壁９１を貫通して配設してある。

【０００４】即ち，上記ラジアントチューブ７の両端に
は，蓄熱式ラジアントバーナーであるバーナー本体８
４，８５がそれぞれ接続してある。該バーナー本体８
４，８５には，それぞれ燃料ガス用パイプ８６，空気用
パイプ８７，排ガスパイプ８８が接続してある。このバ
ーナーにおいては，例えば右方のバーナー本体８５を作
動させてラジアントチューブ７内に火炎８５９を送る。

【０００５】そのときの排ガスは，左方のバーナー本体
８４の排ガスパイプ８８から排出する。この際，排ガス
中の残熱は左方のバーナー本体８４の蓄熱部に蓄熱され
る。そして，上記右方のバーナー本体８５と左方のバー
ナー本体８４とを，例えば３０秒毎に交互に作動させ
る。このとき，他方のバーナー本体の蓄熱部に蓄熱され
ていた熱を利用して，燃焼用の燃料ガスと空気を予熱し
て省エネルギーを図る。

【０００６】一方，従来のラジアント式加熱炉を用いた
間接加熱は，最高使用温度が９５０℃位である。これ
は，ラジアントチューブとして耐熱鋼を用いたものであ
る。そのため，それより高温の間接ガス加熱方式が所望
されている。

【０００７】そこで，ラジアントチューブとしてセラミ
ック製のラジアントチューブを用いることが提案されて
いる。しかしながら，セラミックは，加工性が悪いため
に，ラジアントチューブの端部にフランジ加工を施した
り，フランジを溶接することが困難である。また，セラ
ミックは靱性がないため，脆いという問題もある。その
ため，仮にフランジを設けても取付ボルトを強く締め付
けることができない。

【０００８】そこで，セラミック製ラジアントチューブ
とバーナー本体との接続構造について，図６に示す方法
が考えられる。即ち，セラミック製ラジアントチューブ
とバーナー本体との従来の接続構造は，図６に示すごと
く，まずセラミック製ラジアントチューブ７の端部に傘
状突起７１を設けておく。一方，バーナー本体８５は，
ボルト９７を挿通するボルト穴を設けたフランジ８５１
を有する。また，セラミック製ラジアントチューブ７に
は，上記傘状突起７１の背面側（ラジアントチューブ
側）から，段部９５１を設けた金属環９５を配設する。

【０００９】そして，セラミック製ラジアントチューブ
７とバーナー本体８５とを接続するに当っては，上記セ
ラミック製ラジアントチューブ７の傘状突起７１の背面
側と上記金属環９５の段部９５１との間，及び傘状突起
７１とバーナー本体８５のフランジ８５１との間にパッ
キン８０を配置する。そして，バーナー本体８５のフラ
ンジ８５１と上記金属環９５とをボルト９７，ナット９
７１により固定する。

【００１０】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の接
続構造には，次の問題がある。即ち，上記従来のセラミ
ック製ラジアントチューブ７においては，その端部に上
記傘状突起７１を加工する必要がある。この加工は，脆
くて硬いセラミックに対して行なうので，加工が困難で
ある。また，セラミックは靱性に劣るため，ボルトを強
く締めることができず，チューブ内圧が十数Ｐａ（２０
〜３０ｍｍ水柱）程度までしか使用できない。そのた
め，セラミック製ラジアントチューブの加熱能力に限界
がある。一方，シール性能を向上させるためには，上記
パッキン８０が接触するセラミックの表面を鏡面加工す
る必要がある。

【００１１】また，上記従来の接続構造は，セラミック
製ラジアントチューブ７の端面にバーナー本体８５のフ
ランジ８５１の端面を当接させている。そのため，セラ
ミック製ラジアントチューブ７の軸方向の熱膨張を吸収
できない。そのため，上記図５に示した左右にバーナー
本体を設けたラジアント式加熱炉を構成することが困難
となり，左右いずれかのみにバーナー本体を設けたシン
グルエンド型のラジアント式加熱炉を採用せざるを得な
い場合がある。

【００１２】このように，従来のラジアント式加熱炉に
おいては，セラミック製ラジアントチューブを用いた場
合に，バーナー本体のフランジとの接続端部の加工が困
難である。また，セラミック製ラジアントチューブとバ
ーナー本体との接合部の締付け圧力が低いためにチュー
ブ内圧が低い。更には，セラミック製ラジアントチュー
ブの熱膨張を吸収することができず，その影響が大き
い。

【００１３】本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，セ
ラミック製ラジアントチューブにおけるバーナー本体と
の接続端部の加工を必要とせず，セラミック製ラジアン
トチューブとバーナー本体との接合部の締付け圧力が大
きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張の
影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供しようとする
ものである。

【００１４】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，加熱炉と，該加
熱炉の炉壁に挿入したセラミック製ラジアントチューブ
と，該セラミック製ラジアントチューブの内部にバーナ
ーノズルを挿入したバーナー本体とよりなるラジアント
式加熱炉において，上記セラミック製ラジアントチュー
ブの端部は，該端部の外周面に配設したリング状パッキ
ンと，該リング状パッキンの外周面に配設したバーナー
取付フランジとを介して上記バーナー本体に接続されて
いると共に，上記バーナー取付フランジは上記炉壁に対
して上記セラミック製ラジアントチューブの軸方向に移
動可能に固定具を介して固定されており，また上記リン
グ状パッキンは，上記セラミック製ラジアントチューブ
の端部の外周面と上記バーナー取付フランジの内周面
と，上記炉壁に設けたリング状の押し輪の先端面との間
に配置され，かつ上記セラミック製ラジアントチューブ
の軸方向に圧縮された状態にあることを特徴とするラジ
アント式加熱炉にある。

【００１５】本発明において最も注目すべき点は，セラ
ミック製ラジアントチューブの端部にリング状パッキン
を配置すると共に，該リング状パッキンをバーナー取付
フランジの内周面と上記押し輪とにより囲み，かつ上記
押し輪とバーナー取付フランジとによってセラミック製
ラジアントチューブの軸方向に上記リング状パッキンを
圧縮していることである。

【００１６】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，セラミック製ラジアントチューブの
端部は，従来のセラミック製ラジアントチューブのごと
く傘状突起を設けることなく通常のパイプ状態で良い。
そのため，セラミック製ラジアントチューブの接続端部
に特別の加工を施す必要がない。

【００１７】また，セラミック製ラジアントチューブの
端部の外周に，上記リング状パッキンを配置し，これを
バーナー取付フランジ及び押し輪によって取り囲むと共
に，軸方向に圧縮している。そのため，セラミック製ラ
ジアントチューブの端部とバーナー取付フランジとの間
のシール性能が大幅に向上する。そのため，約１００Ｐ
ａ（１０００ｍｍ水柱）という高いシール圧を確保する
ことができる。それ故，セラミック製ラジアントチュー
ブの加熱能力を大幅に向上させることができる。

【００１８】また，上記リング状パッキンを上記のごと
く，セラミック製ラジアントチューブの軸方向に圧縮し
て，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体と
を接続するので，従来のボルト固定のごとき，局所的な
応力集中がなく，靱性の少ないセラミック製ラジアント
チューブに無理な力がかからず，その損傷のおそれもな
い。

【００１９】また，リング状パッキンによるシールは，
セラミック製ラジアントチューブの側面で行ない，従来
のごとくチューブ端面では行なわない。そのため，セラ
ミック製ラジアントチューブの軸方向の熱膨張を吸収す
ることができ，熱膨張によるシール面締付圧力への影響
を与えることがない。したがって，本発明によれば，セ
ラミック製ラジアントチューブにおけるバーナー本体と
の接続端部の加工を必要とせず，セラミック製ラジアン
トチューブとバーナー本体との接合部の締付け圧力が大
きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張の
影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供することがで
きる。

【００２０】次に，請求項２の発明のように，上記バー
ナー取付フランジの炉壁への固定具は，炉壁に植接した
ボルトとナットであることが好ましい。この場合には，
炉壁へのバーナー取付フランジの固定が容易，確実とな
る。

【００２１】次に，請求項３の発明のように，上記ボル
トには上記押し輪の基部が挿通してあることが好まし
い。この場合には，炉壁の押し輪の取付けが容易とな
る。

【００２２】次に，請求項４の発明のように，上記押し
輪は，炉壁との間に伸縮可能なベローズを介設している
ことが好ましい。この場合にはセラミック製ラジアント
チューブが，その軸方向に熱膨張，収縮をした際，その
伸縮を上記ベローズによっても吸収できるので，熱的負
荷が少ない。

【００２３】次に，請求項５の発明のように，上記リン
グ状パッキンは，グラファイト，セラミックファイバ
ー，アスベストファイバーのいずれかであることが好ま
しい。この場合には，シール性能が一層向上する。特に
グラファイトを用いる場合には，バーナー本体のバーナ
ー取付フランジの温度が約５５０℃という高温までシー
ルが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施形態例１本発明の実施形態例にかかるラジアント式加熱炉につ
き，図１〜図３を用いて説明する。本例のラジアント式
加熱炉は，加熱炉の炉壁９１に挿入したセラミック製ラ
ジアントチューブ１と該セラミック製ラジアントチュー
ブ１の内部にバーナーノズル５１を挿入したバーナー本
体５とを有する。そして，上記セラミック製ラジアント
チューブ１の端部１１は，該端部１１の外周面に配設し
たリング状パッキン４と，該リング状パッキン４の外周
面に配設したバーナー取付フランジ２とを介して上記バ
ーナー本体５に接続されている。上記バーナー取付フラ
ンジ２は上記炉壁９１に対して上記セラミック製ラジア
ントチューブ１の軸方向に移動可能に固定具を介して固
定されている。

【００２５】また上記リング状パッキン４は，上記セラ
ミック製ラジアントチューブ１の端部１１の外周面と上
記バーナー取付フランジ２の内周面と，上記炉壁９１に
設けたリング状の押し輪３の先端面３２１との間に配置
され，かつ上記セラミック製ラジアントチューブ１の軸
方向に圧縮された状態にある。

【００２６】また，上記バーナー取付フランジ２を炉壁
９１に固定するための固定具としては，炉壁９１の固定
板９９に植設した４個のボルト９０１（図１〜図３）を
用いる。また，上記押し輪３は，フランジ３１と筒部３
２とを有し，上記フランジ３１は，上記ボルト９０１と
は別に上記固定板９９に植設したボルト３８に対して固
定してある。また，該押し輪３のフランジ３１には，上
記のバーナー取付フランジ２を固定するための上記ボル
ト９０１が挿通されている（図１，図３）。押し輪３の
筒部３２は上記セラミック製ラジアントチューブ１の外
周面に対面している。

【００２７】上記バーナー本体５のバーナー取付フラン
ジ２は，図１，図２に示すごとく，内周面が段状に形成
された筒状の本体部２３と，炉壁９１のボルト９０１に
固定する先端フランジ２１とバーナー本体５のフランジ
５５に，ボルト２９を介して固定する後端フランジ２２
とを有する。また，バーナー取付フランジ２の本体部２
３の内周面には，リング状パッキン４の外周面を押さえ
る大径内面２３１とラジアントチューブ１の外径よりも
若干大きい内径の中径内面２３２とバーナーノズル５１
の外径よりも若干大きい小径内面２３３とを有する。

【００２８】そして，セラミック製ラジアントチューブ
１の接続用の端部１１と，上記バーナー取付フランジ２
の上記大径内面２３１との間にリング状パッキン４を配
置する。また，該リング状パッキン４における炉壁側
は，上記押し輪３の端面３２１が位置している。

【００２９】そして，上記先端フランジ２１に挿通した
ボルト９０１におけるナット９０９を，炉壁側へネジ込
むことによって，リング状パッキン４はバーナー取付フ
ランジ２の大径内面２３１の端面２３０と，押し輪３の
端面３２１とによって圧縮される。これにより，ラジア
ントチューブ１とバーナー取付フランジ２との間のシー
ルが行われる。また，上記ナット９０９を締付けた後に
は，ナット９０８を反対方向へ締付け，両ナットによ
り，バーナー取付フランジ２の位置を固定する。

【００３０】なお，炉壁９１とラジアントチューブ１と
の間には断熱材１８が配置されている。また，本例にお
いて，上記バーナー本体５は，従来例に示した蓄熱式ラ
ジアントチューブバーナーであり，図５に示すごとく，
セラミック製ラジアントチューブ１の左右に設けてあ
る。

【００３１】次に，本例の作用効果につき説明する。本
例のセラミック製ラジアントチューブ１の端部は，従来
のセラミック製ラジアントチューブのごとく傘状突起を
設けることなく通常のパイプ状態で良い。そのため，そ
の接続用の端部１１に特別の加工を施す必要がない。

【００３２】また，セラミック製ラジアントチューブ１
の端部１１は，上記リング状パッキン４を，バーナー取
付フランジ２及び押し輪３によって取り囲むと共に，軸
方向に圧縮されている。そのため，セラミック製ラジア
ントチューブ１の端部１１とバーナー取付フランジ２と
の間のシール性能が大幅に向上する。そのため，約１０
０Ｐａ（１０００ｍｍ水柱）という高いシール圧を確保
することができる。

【００３３】また，上記リング状パッキン４を，上記の
ごとく，セラミック製ラジアントチューブ１の軸方向に
圧縮しているので，局所的な応力集中がなく，靱性の少
ないセラミック製ラジアントチューブに無理な力がかか
らず，その損傷のおそれもない。

【００３４】また，リング状パッキン４によるシール
は，セラミック製ラジアントチューブ１の側面で行なう
ので，該チューブの軸方向の熱膨張をバーナー取付フラ
ンジの上記中径内面２３２に沿って逃すことができ，熱
膨張によるシール面締付け圧力への影響を与えることが
ない。

【００３５】また，上記バーナー取付フランジの炉壁へ
の固定具は，炉壁に植接したボルトを用いているので，
バーナー取付フランジの固定が容易，確実となる。ま
た，上記リング状パッキンは，グラファイトを用いてい
るのでバーナー本体のバーナー取付フランジの温度が約
５５０℃という高温までシールが可能となる。

【００３６】実施形態例２本例は，図４に示すごとく，加熱炉の炉壁９１と押し輪
６５との間にベローズ６を介設した例である。即ち，上
記ベローズ６は，同図に示すごとく，凹凸状円筒体によ
り構成されたもので，ステンレス鋼製である。該ベロー
ズ６の基端部６１は，炉壁９１に設けた固定板９９に固
定され，先端部６２は押し輪６５の第１フランジ６５１
に固定されている。また，上記押し輪６５は，基端部に
上記第１フランジ６５１を，先端部に第２フランジ６５
２を有する。

【００３７】そして，該第２フランジ６５２は，バーナ
ー取付フランジ２の先端フランジ２３８とボルト６５９
により固定されている。これにより，押し輪６５の上記
第１フランジ６５１の内側面６５５と，上記バーナー取
付フランジ２の先端２３９とにより，リング状パッキン
４を圧縮配置する。

【００３８】なお，上記バーナー取付フランジ２の上記
先端フランジ２３８は，ボルト９０１を介して，炉壁９
１に設けた上記固定板９９に固定してある。該ボルト９
０１は，ナット９０７により上記固定板９９に，ナット
９０８，９０９によりバーナー取付フランジ２の先端フ
ランジ２３８に固定してある。その他は，実施形態例１
と同様である。

【００３９】本例においては，押し輪６５と炉壁９１と
の間にベローズ６を介設したあるので，セラミック製ラ
ジアントチューブ１が，その軸方向に熱膨張，収縮をし
た際，その伸縮を上記ベローズ６によっても吸収できる
ので，熱的負荷が少ない。その他，実施形態例１と同様
の作用効果を得ることができる。

【００４０】なお，上記の説明においては，セラミック
製ラジアントチューブが直線状であるストレートスルー
型チューブを用いた場合のシール構造について説明した
が，本発明は，これに限らず，Ｕ字状のセラミック製ラ
ジアントチューブを用いる場合のシール構造にも適用し
うる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば，セラミック製ラジアン
トチューブにおけるバーナー本体との接続端部の加工を
必要とせず，セラミック製ラジアントチューブとバーナ
ー本体との接続圧力が大きく，かつセラミック製ラジア
ントチューブの熱膨張の影響を受け難いラジアント式加
熱炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１のラジアント式加熱炉における，
セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接
続構造の説明図。

【図２】実施形態例１のラジアント式加熱炉における，
セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との具
体的な接続構造の断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。

【図４】実施形態例２のラジアント式加熱炉における，
セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接
続構造の説明図。

【図５】従来例における，ラジアント式加熱炉の説明
図。

【図６】従来例における，ラジアント式加熱炉の説明
図。

【符号の説明】

１．．．セラミック製ラジアントチューブ，２．．．バーナー取付フランジ，２１．．．先端フランジ，２２．．．後端フランジ，２３．．．本体部，３．．．押し輪，３１．．．フランジ，４．．．リング状パッキン，５．．．バーナー本体，５１．．．バーナーノズル，６．．．ベローズ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水敏春愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者栗太清文神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者梶浦靖博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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱炉と，該加熱炉の炉壁に挿入したセ
ラミック製ラジアントチューブと，該セラミック製ラジ
アントチューブの内部にバーナーノズルを挿入したバー
ナー本体とよりなるラジアント式加熱炉において，上記
セラミック製ラジアントチューブの端部は，該端部の外
周面に配設したリング状パッキンと，該リング状パッキ
ンの外周面に配設したバーナー取付フランジとを介して
上記バーナー本体に接続されていると共に，上記バーナ
ー取付フランジは上記炉壁に対して上記セラミック製ラ
ジアントチューブの軸方向に移動可能に固定具を介して
固定されており，また上記リング状パッキンは，上記セ
ラミック製ラジアントチューブの端部の外周面と上記バ
ーナー取付フランジの内周面と，上記炉壁に設けたリン
グ状の押し輪の先端面との間に配置され，かつ上記セラ
ミック製ラジアントチューブの軸方向に圧縮された状態
にあることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項２】請求項１の発明において，上記バーナー
取付フランジの炉壁への固定具は，炉壁に植接したボル
トとナットであることを特徴とするラジアント式加熱
炉。
【請求項３】請求項２において，上記ボルトには上記
押し輪の基部が挿通してあることを特徴とするラジアン
ト式加熱炉。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項において，
上記押し輪は，炉壁との間に伸縮可能なベローズを介設
していることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項において，
上記リング状パッキンは，グラファイト，セラミックフ
ァイバー，アスベストファイバーのいずれかであること
を特徴とするラジアント式加熱炉。