JPH1183342A - 電気炉の発熱体支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐火材断熱ブロックが本来有する作業時間短
縮等の利点を発揮すると共に、発熱体支持金具の構造及
びその取り付けを簡便化し、炉壁構築時の作業工数と経
済性に優れた電気炉の発熱体支持構造を提供する。 【構成】 炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維からなる
断熱ブロックを内張りし、その断熱ブロックの内面に、
一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる発熱
体支持金具を断熱ブロックの厚み未満の深さに刺し込ん
でなる電気炉の発熱体支持構造である。また、別の態様
として、頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属
板を取り付けた発熱体支持金具を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属材料の熱処理等
に用いる電気抵抗発熱体を用いた電気炉の発熱体支持構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属材料の熱処理等に用いる電
気炉の発熱体は、例えば図４の炉壁内側の正面説明図で
示すように、炉壁内面１１に配置された発熱体支持用の
鍔付き碍子１０にニクロム合金等からなるリボン状の電
気抵抗発熱体１２がジグザグ状に架設されている。

【０００３】発熱体を架設するには種々の構造がある。
例えば、特公昭５６−８９４３号公報では、側面概略が
図３（同公報第３図の正面図参照）のように、先ず、炉
壁外殻８の内側にジョイント６ｄを取付ナット６ａによ
り固定する。その後、セラミックファイバー等無機質耐
火材繊維からなる厚み概略６〜５０ｍｍの任意厚み断熱
材シートを、ジョイント６ｄを突き通しながら、その先
端が覆われない程度にまで順次積層７ａする。次に、ス
タッドボルト６をジョイント６ｄ内に捩じ込んで固定す
る。ジョイント６ｄの内部は絶縁碍子を用いた電気絶縁
機構になっており、スタッドボルト６と炉壁外殻８とは
電気絶縁されている。次いで、さらに断熱材シートを、
所定の厚みになるまでスタッドボルト６を突き通しなが
ら積層７ｂし、頭部６ｂに両鍔付き碍子６ｃを取り付け
の後、ボルト・ナットにて固定する。その後、電気抵抗
発熱体９を両鍔付き碍子６ｃに架設する。ここで、ジョ
イント６ｄの炉壁外殻８への固定は溶接等他の手段を用
いてもよい。

【０００４】一方、近年は、断熱炉壁に無機質耐火材繊
維シートを積層して用いる代わりに、特公平５−７９９
０８号公報に示されるような、例えば寸法が４００ｍｍ
×４００ｍｍ×３００ｍｍの無機質耐火材繊維からなる
断熱ブロックが用いられるようになってきた。無機質耐
火材繊維はセラミックファイバー、アルミナ繊維、ムラ
イト繊維、ジルコニア繊維から選ばれた一種または二種
以上の混合物である。この断熱ブロックを炉壁外殻の内
側に直接又は間接的に取り付ける。例えば特公平６−３
１６８４号公報では、予め断熱ブロックに設けた金具を
炉壁外殻の内側に配置した金具と連結して取り付ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記断熱ブロックを用
いると、無機質耐火材繊維シートのように積層しながら
構築する手間が省けるので、炉壁構築作業が迅速化され
る。また、電気炉操業により炉壁が部分的に損傷したと
きは、損傷部の断熱ブロックのみを取替えるだけで済
み、しかも迅速に作業が完了する。したがって、補修に
用いる点でも好都合である。

【０００６】しかし、断熱ブロックは発熱体を架設しな
い場所にしか適用できないという欠点があった。発熱体
を架設しようとすると、発熱体支持金具を取り付ける必
要がある。仮に、前記０００３段落のような、炉壁と間
接的に連結した従来の金具を取り付けようとするとき
は、断熱ブロックに多数の貫通穴をあける必要がある。
さらに金具を挿入した後は、金具との間に生じた隙間を
耐火材ペースト等で塞ぐ必要がある。このため、大変煩
雑な作業となり、折角用いる断熱ブロックの利点が失せ
て、逆に作業工数と経費が増大する結果となる。本発明
は、この問題点を解消し、断熱ブロックを用いて発熱体
が架設できる炉壁構築法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１発明は、炉体外壁の内側に無機質耐火
材繊維からなる断熱ブロックを内張りし、前記断熱ブロ
ックの内面に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が
尖端となる発熱体支持金具を前記断熱ブロックの厚み未
満の深さに刺し込んでなる電気炉の発熱体支持構造であ
る。本発明の発熱体支持金具の構造はきわめて簡単であ
る。また、断熱ブロックに発熱体支持金具用の穴をわざ
わざあける必要がない。さらに、発熱体支持金具の尖端
は炉壁外殻の金属部分に到達していないため、電気的に
絶縁されるとともに、熱的にも外部と遮断される。これ
らにより、炉壁を構築する作業工数と経費が大幅に節減
された構造となる。

【０００８】第２発明は、第１発明の発熱体支持金具の
頭部と尖端との間の棒状部に、水平方向の金属板を取り
付けた電気炉の発熱体支持構造である。電気炉操業中
は、発熱体支持金具は高温に上昇した状態にあり、架設
された電気抵抗発熱体の重量が大きい場合、発熱体支持
金具は発熱体の重量により下方へ曲がりやすくなる。こ
の発熱体支持金具の曲がりを防止するため、金属板を水
平方向に取り付ける。金属板の取り付けにより、発熱体
支持金具を支えている断熱ブロックへの下方押圧面積が
増えるので、発熱体支持金具の曲がりが防止される。金
属板を取り付けると、その分だけ第１発明の支持金具よ
り構造が少し複雑になるが、それでもなお、炉壁を構築
する際は断熱ブロックに刺し込むだけで済むので、作業
工数の大幅増加ということにはならない。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、断熱ブロックは
特定するものでなく、例えば前記特公平５−７９９０８
号公報に示されるような、市販の無機質耐火材繊維から
なるものを用いる。発熱体支持金具も市販のステンレス
鋼や耐熱性合金を用い、その材質を特定しない。一方の
頭部の発熱体支持部には、セラミックスからなる鍔付き
等の碍子を一般的周知構造で装着する。或いは、碍子の
装着なしに、例えば支持金具の頭部をＬ字状に単に曲げ
ただけで、電気抵抗発熱体が支持金具と直接接触するよ
うになっていてもよい。要するに、発熱体支持部は用途
に応じて任意の形状、構造、材質にて構成され、電気抵
抗発熱体が架設できればよい。他方を尖端とするのは、
断熱ブロックに刺し込むためである。刺し込みは、頭部
を押圧若しくは叩打して行う。刺し込み深さは、深いほ
うが安定して固定できるが、断熱ブロックの厚み以上に
なると炉壁外殻と電気的に短絡するので、断熱ブロック
の厚み未満の深さとする。

【００１０】次に、第２発明において、水平方向に取り
付ける金属板は、溶接により取り付けるが、他の手段で
取り付けてもよい。金属板の形状は特定しないが、断熱
ブロックに刺し込みやすくするため、刺し込み側を尖端
状とするのが好ましい。金属板の材質は、市販のステン
レス鋼や耐熱性合金とするが、経済性の点からステンレ
ス鋼が好ましい。

【００１１】

【実施例】実施例１ 図１は本発明の第１発明実施例の側面視断面の説明図で
ある。直径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＳ３０４ステ
ンレス鋼丸棒からなる発熱体支持金具１の頭部１ｂに
は、セラミックス製の両鍔付き碍子１ｃが装着してあ
る。一方、鉄板製の炉壁外殻３の内側には、縦２７０ｍ
ｍ×横３００ｍｍ×厚み３００ｍｍの断熱ブロック２
（商品名：東芝モノフラックス［株］製Ｚジュラブロッ
ク）が内張りしてある（内張り詳細は図示せず）。断熱
ブロック２の内面２ａに発熱体支持金具１の尖端１ａを
押し当て、２００ｍｍの深さまで突き刺して、本発明の
第１発明の構造とした。碍子１ｃにリボン状のニクロム
線発熱体４を架設して使用に供した。

【００１２】実施例２ 図２は本発明の第２発明実施例の平面視断面の説明図で
ある。直径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの耐熱性合金（材質
名：インコネル）丸棒からなる発熱体支持金具５の頭部
５ｂには、セラミックス製の両鍔付き碍子１ｃが装着し
てある。頭部５ｂと尖端５ａとの間の棒状部には、棒状
部の下側に１枚の金属板５ｃが水平方向に取り付けてあ
る。金属板５ｃはＳＵＳ３１０Ｓステンレス鋼の薄板か
らなる。幅３０ｍｍ×長手方向全長１１０ｍｍ×厚み２
ｍｍで、尖端５ａ側に尖った五角形状をしており、幅方
向中央部が棒状部の下側と４箇所の点溶接により固定し
てある。鉄板製の炉壁外殻３に内張りした断熱ブロック
２は上記実施例１と同一である。断熱ブロック２の内面
２ａに発熱体支持金具５の尖端５ａを当て、頭部５ｂを
叩打し、２００ｍｍの深さまで突き刺して、本発明の第
２発明の構造とした。金属板５ｃは１枚の板としたが、
片側づつ作成して、それぞれを棒状部の左右に取り付け
てもよい。実施例１と同様、碍子１ｃにリボン状のニク
ロム線発熱体４を架設して使用に供した。

【００１３】実施例３ 幅２５ｍｍ×厚み２ｍｍのリボン状ニクロム線発熱体を
用いた間口縦２ｍ×間口横２．５ｍ×奥行６ｍの内容積
の電気炉の、一方の奥行方向中央部側壁の縦６００ｍｍ
×横９００ｍｍの範囲を実施例１の構造とし、他方の奥
行方向中央部側壁の縦６００ｍｍ×横９００ｍｍの範囲
を実施例２の構造とした。その他の部分はセラミックフ
ァイバーシートを用いた前記０００３段落の参考例と類
似の積層構造とした。各構造とも、発熱体支持金具１又
は５、又はスタッドボルト６の左右の間隔は８０ｍｍ、
上列と下列の間隔は２００ｍｍである。この電気炉を最
高加熱温度１１５０℃の熱処理に１０回、試験的に使用
した。各回の熱処理サイクル時間に長短はあるが、期間
的に約１．５か月の試験使用である。実施例１及び実施
例２構造部分の、支持金具の抜け、曲がり、脱落、及び
断熱ブロックの痛みは殆どなく、使用による痛み程度は
周囲のセラミックファイバーシート積層構造部分よりも
軽微であった。これにより、本発明の電気炉の発熱体支
持構造は実用に供せられること、並びに部分的な補修に
適していることが明らかとなった。

【００１４】実施例４ 実施例３と同じ炉内容積寸法の電気炉の炉壁全部を実施
例２の構造で構築した。用いたリボン状ニクロム線発熱
体及びその架設仕様も実施例３と同じである。この電気
炉を最高加熱温度１１５０℃の熱処理に５０回、期間的
に約６か月使用したが、支持金具の抜け、曲がり、脱落
が殆どなく、さらに断熱ブロックの著しい痛みもなく、
健全であった。この結果により、本発明の電気炉の発熱
体支持構造は、十分実用性及び耐久性のあることが明ら
かである。

【発明の効果】本発明の電気炉の発熱体支持構造は、耐
火材断熱ブロックが本来有する作業時間短縮等の利点を
発揮すると共に、発熱体支持金具の構造及びその取り付
けが簡便である。これらの結果、電気炉構築時における
作業性の向上及び経費の節減、使用したときの耐久性の
向上及び電気絶縁性の向上等に効果がある。さらに、炉
壁を部分的に補修する作業の容易化、迅速化に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１発明実施例の側面視断面の説明図
である。

【図２】本発明の第２発明実施例の平面視断面の説明図
である。

【図３】断熱材シート積層の従来の電気炉の発熱体支持
構造の参考例側面図である。

【図４】電気抵抗発熱体を架設した一般的電気炉の炉壁
内側正面の説明図である。

【符号の説明】

１ ；発熱体支持金具 １ａ；尖端 １
ｂ；頭部 １ｃ；両鍔付き碍子 ２ ；断熱ブロック ２
ａ；内面 ３ ；炉壁外殻 ４ ；ニクロム線発熱体 ５
；発熱体支持金具 ５ａ；尖端 ５ｂ；頭部 ５
ｃ；金属板 ６ ；スタッドボルト ６ａ；取付ナット ６
ｂ；頭部 ６ｃ；両鍔付き碍子 ６ｄ；ジョイント ７
ａ；積層断熱材 ７ｂ；積層断熱材 ８ ；炉壁外殻 ９
；電気抵抗発熱体 １０；鍔付き碍子 １１；炉壁内面 １
２；電気抵抗発熱体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体外壁の内側に無機質耐火材繊維から
   なる断熱ブロックを内張りし、前記断熱ブロックの内面
   に、一方の頭部に発熱体支持部を有し他方が尖端となる
   発熱体支持金具を前記断熱ブロックの厚み未満の深さに
   刺し込んでなることを特徴とする電気炉の発熱体支持構
   造。
2. 【請求項２】 発熱体支持金具の頭部と尖端との間の棒
   状部に、水平方向の金属板を取り付けたことを特徴とす
   る請求項１記載の電気炉の発熱体支持構造。