JPS6123711A - 加熱炉用スキツドボタン - 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、加熱炉用スキッド１こ係り、より詳細には、
加熱炉用スキッドにおいて、特にＳＬ、Ｎ４、ＳｉＣな
どのセラミック、スにより被加熱物との接触部を構成し
ている型式の加熱炉用スキッドボタンに関する （従来技術） スラブ、ビレット等々の比較的重量のある被加熱物の加
熱に当たり、加熱炉内には被加熱物を支持しつつ搬出入
に便たらしめるために固定式乃至可動式のスキッドレー
ルが設置されている。このスキッドレールは、被加熱物
と接触する部分が耐熱材料からなり、該レールの長手方
向に多数配設されているスキッドボタンと、これを支持
する水冷パイプ部とを有している。

従来、スキッドボタンが被加熱物に接触する部分は耐熱
合金等の金属材料で構成され、高温に加熱される被加熱
物のスキッドボタンに対する断熱　　　。

を強くしてスキッドボタンを高温化し、いわゆるスキッ
ドマークの発生を防止するよう図られていたが、このよ
うな金属製スキッドボタンでは耐熱性が不足し、スキッ
ドマーク防止は困難とされていた。

しかし、最近に至って、被加熱物との接触部分をセラミ
ックスで構成することが提案され、断熱の効果の点で一
応満足し得る状況になりつつある。

（例えば、特開昭５８−２１０１１６号；実開昭５４−
１８４３０３号、同５４−１８９１５２号；゛特公昭５
５−３５３２６号、同５６−１７４８３号、同５８−３
５６４０号参照） しかし乍ら、該接触部分に、セラミックスを適用するに
当たっては、金属製とした場合とは異なるセラミックス
固有の新たな問題が生じている。

第１に、セラミックス自体の有する脆さに起因する問題
であり１例えば、ＳＬ、Ｎ、、ＳｉＣなどのスキッドボ
タンに使用される耐熱セラミックスは。

約１１００〜１４００℃程度のスキッド使用温度におい
ても延性は殆どなく、極めて脆いものである。そのため
、被加熱物との接触により破損したり、或いは加熱炉内
の厳しい雰囲気下での高温酸化や高温腐食に起因して数
１００μｍ以上の表面欠陥が生成した場合には、容易に
破損してしまう。

特に、被加熱物の加熱に使用する加熱炉は通常、３ケ月
以上の如く長期に亙り連続運転されるため、スキッドボ
タンが破損して炉内に被加熱物が停留すると、その被害
は甚大である。このため、使用されるＳｉ３Ｎ４．８ｉ
Ｃ：などの耐熱セラミックスは極めて注意深く作製され
たものが用いられており、したがって、汎用性が少なか
った。

第２には、セラミックスの固定方法の問題である。スキ
ッドボタンは水冷パイプ（鋼製）に固定されるが、セラ
ミックスを適用した場合には、下部の金具部により固定
しなければならない。この固定方法として、例えば、ピ
ン止めによる方法（実公昭５５−３５３２６号、実開昭
５４−１５００４号）、ねじ止めによる方法（実公昭５
５−３５３２６号）などがある。しかし乍ら、このよう
な固定方法は、セラミックス部に応力集中部を設けるた
め、前記第１で指摘した理由によりセラミックスが割れ
易い欠点がある。これに対する対策として、セラミック
ス外、側面にテーパーを設け、この逆テーパーを有する
金具で止める方法も考えられているが（実公昭５８−３
５６４０号）、この固定方法とて、逆テーパーを有する
下部の金具に溶接止めしてセラミックスを固定するため
、その固定力が弱く、高温に加熱されて金具が熱膨張し
た場合には、セラミックスが″ガタガタ″になり、甚だ
しいときはセラミックスがはずれてしまうことすらある
。

（発明の目的） 本発明は、被加熱物と接触する部分をセラミックスで構
成した型式のスキッドボタンにおいて、従来技術の有す
る前述の諸問題を解決することを目的とし、特に、セラ
ミックスの有する脆さを考慮してセラミックス部に何等
の応力集中部を設けることなく支持することは勿論のこ
と、セラミックス支持体を下部金具又は水冷パイプ部に
強固に固定でき、またセラミックスの支持自体も一層強
い力で補強せしめ、延いてはセラミックスの破損をも防
止し得る構成の加熱炉用スキッドボタンを提供すること
を目的とするものである。

（発明の構成） かぎる目的達成のため、本発明者は鋭意研究の結果、Ｓ
ｉ、Ｎ４．ＳｉＣ等々のセラミックスを金属で鋳ぐるむ
ことにより可能であることを見い出した。

以下に本発明の詳細な説明する。

鋳ぐるむ金属の形状としては、セラミックスを十分補強
するためには、第１図（Ａ）のように、セラミックスの
外周を囲うのが望ましい。しかし、被加熱物により受け
る負荷が小さいスキッドボタンの場合には、負荷の大き
さに応じて部分的に囲うことも可能である〔同図（Ｂ）
〕。

また、金属部の高さとしては、第２図（Ａ）のようにセ
ラミックスの下部のみを覆う高さでもセラミックスを十
分固定できるし、また更にセラミックスに体する補強能
力を強める必要があるときは、同図（Ｃ）のように全高
まで覆うこともできる。このように必要に応じて任意の
高さに設計でき、特に全高を覆った場合には、横方向の
衝撃力に対して完全にセラミックスを保護できる。なお
。

同図（Ｂ）のようにセラミックスの底部は必要に応じて
覆っても覆わなくてもよい。

勿論、セラミックスを覆う金属部の厚さも任意に設計す
ることができる。

次に、セラミックスの形状としては、鋳ぐるみにより固
定されるものであるから、高さ方向において、第３図に
示すように、ストレート状にしても十分固定されるが（
Ａ）、更に補強固定するためにセラミックスにテーパー
を付すことも（Ｂ）、また凹凸を設けることもできる（
Ｃ）、（′Ｄ）。但し。

凹凸を設ける場合には応力集中部を形成しないような形
状にするのが望ましい。

鋳ぐるむ金属は、加熱炉の環境条件によって耐熱合金、
構造用合金等各種の金属を用いるが、その材質は形状、
使用条件などにより適宜選定する。

例えば、セラミックスの下部だけを鋳ぐるみ、鋳ぐるん
だ金属がキャスタブル耐火物（通常、水冷パイプの断熱
保護層に用いられる。）の内に埋設するようなときは、
耐熱性のやＮ低い金属でよいが、逆にセラミックスの全
高或いは上端近くまで金属で覆うときは、この金属は高
温雰囲気に曝されるため、高い耐熱性のある合金を使用
する。

セラミックスとしては、５Ｌ３Ｎ、、ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ
３等々の種々の材質のものが必要に応じて選定される。

なお、Ｓｉ、Ｎ、、ＳｉＣなどのセラミックスは、ＡＬ
０３などに比べ、耐熱衝撃性が強いが、その形状や鋳ぐ
るむ金属の材質などによっては鋳ぐるみ時の熱応力で破
損することもあるので、セラミックス表面に断熱層を設
け、これを防止するよう配慮する。断熱層としては溶射
、塗布、塗布後焼成などにより形成した金属或いはセラ
ミックス層が使用できる。金属層を形成しておき、後に
酸化。

窒化などによってその層をセラミックス化することも可
能である。更にセラミックス繊維材、金属繊維材料など
も断熱層として効果がある。断熱性は金属、セラミック
ス等々の材質、気孔率などにより変化するため、使用条
件により選択するとよい。

以上の如く、セラミックスを金属で適宜鋳ぐるむが、そ
の際、スキッドの断熱性を一層向上させるために、第４
図に示すように、セラミックスの下部に断熱性セラミッ
クス３を充填しくＡ）、或いは空隙４を開ける（Ｂ）な
ども可能である。なお、同図（Ａ、）、（Ｂ）は、この
ような構成の鋳ぐるみ体を下部金具（図示せず）に固定
する態様を示しているが、同図（Ｃ）のように、鋳ぐる
み体を水冷パイプ曲面に直接固定する態様を採用するこ
とによ　　　　　　［っで下部金具の省略等の効果もあ
る。

本発明に係るスキッドボタンは、いずれも任意形状、材
質にて金属でセラミックスを鋳ぐるんだ構成にすること
ができるので、鎚ぐるみ体を固定する手段に適合した下
部形状を得ることができる。

即ち、下部金具を介して水冷パイプに固定するときは、
下部金具に強固に固定し得る下部形状を形成し、或いは
下部金具を用いずに水冷パイプに直接固定するときは、
水冷パイプ曲面に合った下部形状に形成するなど、適宜
設計可能である。したがって、固定手段としても溶接、
ピン止め、ねじ止め等々任意の方法を採用することがで
き、特に、溶着以外の手段により固定した場合には、ス
キッドレールに取付け、取外しが自在に行なえる。

また、鋳ぐるみの作用により、セラミックスは、従来よ
りも一層強い力で金属部により補強固定される。更には
、両者の熱膨張の差により生じる強い圧縮力がセラミッ
クスに加わり、その破損防止も期待し得る。

（実施例１） 上面が５０Ｘ５０ｍｎ＋、下面が５０Ｘ６０ｍ＋ａで、
高さが７０ｍｍの形状〔第５図（Ａ）、（Ｂ）〕のＳｉ
。

Ｎ４質セラミツクスを準備し、この下部３０ｍｍの範囲
（第５図中点線部）にジルコンサンドスラリーを塗布し
乾燥することにより、約０．５ｍｍのジルコンサンド層
５を形成した。このＳｉ、Ｎ４質セラミツクスをジルコ
ンサンド鋳型内に設置し、ｓｃＨ１２（０，３Ｇ　−９
Ｎｉ　−２０Ｃｒ）を鋳造してセラミックスを鋳ぐるみ
、第６図に示す形状で外形８゜Ｘ８０ｍｍ、高さ６０ｍ
ｍの金属部を有する鋳ぐるみ体を作製した。

次いで、この鋳ぐるみ体のセラミックス底部下の凹部に
合った寸法のシリカ質断熱材３を嵌めこみ、予め水冷パ
イプ７上に溶接された炭素鋼金具６に下端外周を溶接し
て鋳ぐるみ体を取り付けた（第７図）。

（実施例２） 実施例１と同様に準備したＳＬ、Ｎ４質セラミツクスの
下部３０ｍｍの範囲に厚さＩＩＩＩＩｌｌのＡｌ２Ｏ，
−８ｉｏ２質繊維フエルト８を巻き付け、第８図の如く
ステンレス線９で固定した後、ジルコンサンド鋳型内に
設置し、超耐熱鋳鋼（０，ＩＣ−２ＯＮｉ　−２８Ｃｒ
　−２３Ｇｏ）を鋳ぐるみ、第９図に示す形状の鋳ぐる
み体を作製した。その金属部は、外形８０×８０ｍｍ、
高さ９５ｍｍの寸法で、その上端より５＋＋ｏｎだけセ
ラミックスを突出させると共にセラミックス底部下に高
さ２０ｍｍの空隙が設けられている。

次いで、この鋳ぐるみ体を水冷パイプ７の曲面上に外周
溶接により取り付けた（第９図）。

（実施例３） ５０Ｘ５０Ｘ３０ｍｍ（高さ）のＳｉＣ質セラミックス
の側面及び下面に０．５＋Ｉｌ＋ｎ厚のＺｒＯ，層を溶
射により形成した。これをジルコンサンド鋳型内に設置
し、実施例２と同様の超耐熱鋳鋼を鋳造することにより
鋳ぐるみ、下部に２０Ｘ２０Ｘ３０ＩｌｌＩ１１の凸部
を有する６０Ｘ６０Ｘ４０ｍｍ（高さ）の箱型金属部を
有する鋳ぐるみ体を作製した（第１０図）。これを第１
０図に示すように、予め水冷パイプ７上に溶接した５Ｕ
Ｓ３０４製金具６に前記凸部でピン止め（１０）するこ
とにより、スキッドを形成した。

各実施例のいずれのスキッドも、使用温度１２５０〜１
３００℃で１年以上使用しても、何等の破損もなかった
。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明は、被加熱物との接触部分
を構成するセラミックスが金属で鋳ぐまれてい葛もので
あるから、セラミックスをより一層強い力で金属部によ
り補強固定することができると共に、任意形状に形成し
得る金属部は、下部金具に或いは直接的に水冷パイプに
極めて強固に固定することができ、更にはセラミックス
の破損防止をも図ることができ、延いてはスキッドボタ
ンの耐用寿命の長期化に大きく寄与する等々、その効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

各回は本発明の実施例に係る加熱炉用スキッドボタンの
構成例並びにその固定方法例を示すものであって、 第１図（Ａ）、（Ｂ）は平面図、第２図（Ａ）〜（ｃ）
及び第３図（Ａ）　〜（Ｄ）並びに第４図（Ａ′）〜（
ｃ）は各々断面図であり、 第５図及び第８図は鋳ぐるみ前のセラミックスを示し、
第５図（Ａ）は正面図、同（Ｂ）は側面図。 第８図は正面図であり、 第６図は鋳ぐるみ後の凹部を有する鋳ぐるみ体の断面図
、 第７図、第９図及び第１０図は各々水冷パイプへの固定
状況をも示す断面図である。 １・・・セラミックス、２・・・耐熱合金、３・・・断
熱性セラミックス、４・・・空隙、５・・・ジルコンサ
ンド層、６・・・下部金具、７・・・水冷パイプ、８・
・・繊維フェルト、９・・・ステンレス線、１０・・・
ピン。 特許出願人　　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第、１図 （Ａ）　　　　　　（Ｂ） 第′　２　図 （Ａ）　　　　　（Ｂ）　　　　　（Ｃ）　　　（Ｄ）
第４回 第５図　　　第６図 弘）（Ｂ） 第７図　　　第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加熱物との接触部がセラミックスで構成されている加
   熱炉用スキッドにおいて、上記セラミックスが金属で鋳
   ぐるまれていることを特徴とする加熱炉用スキッドボタ
   ン。