(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水管集合体側のリブ面より溶接部を介してリブ面より直交する方向に突設させ、先端部に耐火ブロックの係合部を具えた水管保護用耐火構造体用支持金物において、
前記支持金物がリブ直交方向に一定幅で延在する垂直片又は丸棒である場合において、該垂直片又は丸棒の上端面を溶接部側の基側を水平面に、先側を上方傾斜面とし、前記水平面上にスタッド溶接用フェルールが載置可能な幅に設定するとともに、前記リブ面と当接する支持金物の溶接面側を縮幅化し、該縮幅化した溶接面にポイント状に脱酸導電材を付設した事を特徴とする水管保護用耐火構造体用支持金物。
【請求項２】
前記支持金物がリブ直交方向に一定幅で延在する垂直片である場合において、前記リブ面と当接する支持金物の溶接面側の長手幅を、中央平面部が溶接面に面接触し、その両端が非接触になるように縮幅化し、該縮幅化した平面溶接面に脱酸導電材を付設した事を特徴とする請求項１記載の支持金物。
【請求項３】
前記垂直片先側に位置する垂直片と係合片との結合が嵌め合い凹凸構造であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の水管保護用耐火構造体用支持金物。
【請求項４】
前記垂直片と係合片とがＣ：０．１重量％以下、Ｓｉ：２．００重量％以下、Ｍｎ：２．００以下、Ｐ：０．０４５重量％以下、Ｓ：０．０４０重量％以下、Ｎｉ：１９．００〜２２．００重量％、Ｃｒ：２３．００〜２７．００重量％に設定した耐熱鋳材を用いて鋳造してなることを特徴とする請求項１若しくは２記載の水管保護用耐火構造体用支持金物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は  本発明は廃棄物焼却炉や火力発電プラント等の熱回収ボイラ等の熱交換器（ボイラ）の水管集合体に取り付けた水管保護用耐火構造体の支持金物に係り、特に、プラントの熱交換器（ボイラ）を構成する水管集合体を保護するために燃焼炉側に対面配置した水管保護用耐火構造体の支持金物と、該支持金物を具えた水管集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４及び図５は本発明が適用される水管及び耐火構造体の組み合わせ構造を示し、１０は、廃熱回収ボイラにおける水管集合体１０であり、水管１１を形成する多数の円筒管を平行に配置して形成するとともに、該円筒管同士を帯状の平面リブ１２で固設するとともに、該リブ１２のほぼ中央位置に、垂直方向に延設する支持金物１００を溶着する。
支持金物１００は平面リブ１２に溶着する垂直溶着面１００ａと、耐火止め具１９が係止される上方傾斜面１００ｂを有する平行四辺形状をなし、一般に垂直溶着面１００ａを平面リブ１２に当接した状態でそのすみ肉部１００ｃを手溶接している。
【０００３】
１６は耐火ブロックで、前記水管１１と平面リブ１２からなる水管集合体１０を燃焼排ガスからの熱と腐食性雰囲気塔から保護するために、図４に示すように、水管集合体１０下側の周方向１８０°片側を全て覆うように、軸方向に２つ割りした鉛管同士を平面リブ面１６ｂを介して一対の断面半円状管で構成され、水管軸長に沿って所定長さ延設されているとともに、その周端面において所定空隙存して対面させた状態で、水管集合体１０を囲繞する。
１９は前記支持金物１００を介して耐火ブロック１６を一体的に水管集合体１０に固定する耐火止め具で、前記耐火ブロック１６の平面リブ面１６ｂに矩形状に凸設している。耐火止め具１９は、軸長方向の止め強度を得るために耐火ブロック１６長さに対し、１／３以下程度の長さとするのがよく、また耐火ブロック１６に対し、１個だけでなく２個以上で固定してもよい。
この耐火ブロック１６と耐火止め具１９は比較的熱伝導率の良好な材料のＳｉＣ等を型に入れて製作した成形品等からなる。
【０００４】
また耐火ブロック１６、耐火止め具１９の内側には薄くモルタル１４が充填されており、耐火ブロック１６への冷却効果の促進を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる構成の水管集合体１０と耐火ブロック１６は支持金物１００と耐火止め具１９を介して両者の係合固定の確実化を図る事が出来るが、前記支持金物１００は、水管１１同士を接続する平面リブ１２に手溶接を実施していた。
しかしながら、手溶接の場合対面する位置に半周状の水管１１が常に存在する構造のために、必然的に溶接治具差込空間が狭域となり、言い換えれば両側水管１１周面が邪魔となり、溶接作業が困難であるのみならず、溶接時間が多大にかかる。
このため、前記した手溶接ではなく、溶接作業がより容易なスタッド溶接を検討したが、アークスタッド溶接若しくはパーカッションスタッド溶接を行ういずれの場合も、前記支持金物１００の形状に問題があり、スタッド溶接の適用がなかなか困難であった。
【０００６】
また、支持金物１００の場合、従来のスタットボルトのように断面円形ではなく、薄幅で縦長であるために、必要な溶接押圧や溶接熱を得るのが困難であり、特に例えば、薄幅で縦長の部材をスタッド溶接する場合、サイアーク式スタッド溶接が多く用いられているが、かかる溶接は保熱を計るために、スタッドの先端に耐熱磁器製のフェルールをかぶせ、溶接部周囲を該フェルールで囲撓してスタッド溶接を行う必要がある。
【０００７】
かかるサイアークスタッド溶接の原理を図６に基づいて簡単に説明するに、スタッド１１０の先端にフェルール２０をかぶせ、スタッド１１０の端部を母材に直接接触させて、この状態で、溶接銃の引き金を引くと、スタッドと母材１１２の間に電流が流れる。
溶接銃の引き上げ機構１１１によりスタッド１１０が自動的に引き上げられ、フェルール２０の内部で、スタッド１１０と母材１１２の間でアーク１１３が発生し、タイマで設定された時間の間、アーク１１３が持続し、スタッド１１０と母材１１２が溶融し、そして一定時間後、スタッド１１０が母材１１２に押しつけられ電流が遮断する。
【０００８】
したがってかかる技術によれば、スタッド１１０の先端に種々の方法で付着させた脱酸導電材５が作用し溶接部１１４が得られるとともに、フェルール２０は溶融金属に対し、主に鋳型の役目をし、溶接完了後は、壊す等の手段により必要に応じて取り除かれる。
【０００９】
しかしながらかかるサイアーク式スタッド溶接を支持金物１００の溶接に適用したとしても、フェルール２０が部材溶接面を完全に封止できず、鋳型としての役目を有さない。
即ち、本支持金物１００の場合耐火止め具１９に係合させる必要があるために、上面側に係止部が必要となり、このため耐火止め具１９が係止される上面を上方傾斜面となしているが、このような状態でフェルール２０を挿入した場合、図５（Ｂ）に示すように、支持金物１上面が母材溶接面に対して直角でない（水平でない）ために、これに合わせてフェルール２０も斜めに傾斜して挿入され、言い換えれば下方が開口している状態で挿入されることになり、均一な保熱が困難となる。
【００１０】
又溶接面においても縦長偏平であるために、母材への均一接触がなかなか困難であり、このため特に接触圧が強い下端若しくは上端側からアークスタートし、偏った溶接が生じる恐れがある。
【００１１】
本発明は、かかる課題に鑑み、支持金物の機能を失うことなく、容易に且つ確実にスタッド溶接が可能な、水管保護用耐火構造体の支持金物１００を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題に鑑み、水管集合体側のリブ面より溶接部を介してリブ面より直交する方向に突設させ、先端部に耐火ブロックの係合部を具えた水管保護用耐火構造体用支持金物において、
前記支持金物がリブ直交方向に一定幅で延在する垂直片又は丸棒である場合において、該垂直片又は丸棒の上端面を溶接部側の基側を水平面に、先側を上方傾斜面とし、前記水平面上にスタッド溶接用フェルールが載置可能な幅に設定するとともに、前記リブ面と当接する支持金物の溶接面側を縮幅化し、該縮幅化した溶接面にポイント状に脱酸導電材を付設した事を特徴とする水管保護用耐火構造体用支持金物、好ましくは前記支持金物がリブ直交方向に一定幅で延在する垂直片である場合において、前記リブ面と当接する支持金物の溶接面側の長手幅を、中央平面部が溶接面に面接触し、その両端が非接触になるように縮幅化し、該縮幅化した平面溶接面に脱酸導電材を付設した事を特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、縦長偏平な支持金物においても、溶接面が縮幅化しているために、母材への均一接触が容易であるとともに、該溶接面の接触圧を強くする事もできる。特に縮幅化した溶接面にポイント状に脱酸導電材を付設したために、該ポイント部からからアークスタートし、偏った溶接が生じる恐れがない。
【００１４】
そしてその縮幅部はそのままスタッド溶接時に溶融してしまうために、その部分がアンダーカット等になる恐れがない。言い換えればアンダーカットにならないように、縮幅化すればよい。
又前記縮幅化により溶融部が支持金物周囲に大きくはみ出すことなく、言い換えればその周囲に位置するフェルールが溶融金属に固着される事がない。
従って本発明によれば、支持金物の機能を失うことなく、容易に且つ確実にスタッド溶接が可能となる。
【００１６】
又かかる発明によれば、支持金物１００の母材への固着にサイアーク式スタッド溶接を適用したとしても、フェルール２０が支持される支持金物上面基側が母材溶接面に対して直角（水平）となり、これに合わせてフェルールも母材溶接面に平行に支持され、言い換えれば下方が開口することなくフェルール全面が平面リブ１２（母材）表面に密着して、均一な保熱が容易となり、フェルールが部材溶接面を完全に封止され、鋳型としての役目を有す事が出来る。
【００１７】
又、本発明は、前記垂直片先側に位置する垂直片と係合片との結合が嵌め合い凹凸構造であることを特徴とする。
【００１８】
かかる発明によれば、請求項１記載の効果とともに、支持金物を板状の２分割とし凹凹面で接合するように構成したために、複雑な形状の支持金物でもステンレス鋼板材の組み合わせにより容易に製作でき、特に重量負担の大きい耐火ブロックの係合が確実化する。
【００１９】
又本発明は、前記垂直片と係合片とがＣ：０．１重量％以下、Ｓｉ：２．００重量％以下、Ｍｎ：２．００以下、Ｐ：０．０４５重量％以下、Ｓ：０．０４０重量％以下、Ｎｉ：１９．００〜２２．００重量％、Ｃｒ：２３．００〜２７．００重量％に設定した耐熱鋳材を用いて鋳造してなることを特徴とする。
【００２０】
かかる発明によれば、既存のステンレス鋳鋼品ＳＣＳ１８の成分よりＣ量を少なくした鋳物をもちいることにより耐腐食性、溶接性を高め、複雑形状を可能にする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１実施形態にかかる支持金物１で、水管集合体１０側のリブ面１２より溶接部を介してリブ面１２より直交する方向に突設させ、先端部に耐火ブロック１６の係合部を具えた水管保護用耐火構造体用支持金物１として適用されるもので、前記リブ面１２と当接する支持金物１の溶接面側を上下両側より斜め方向に縮幅化し、該縮幅化した溶接面１ａにポイント状にアルミ製の脱酸導電材５を付設し、該支持金物１がリブ直交方向に一定幅で延在する垂直片４である場合において、該垂直片４の上端面を溶接部側の基側を水平面４ａに、先側を上方傾斜面４ｂとし、前記水平面４ａ上にスタッド溶接用フェルール２０が載置可能な幅に設定したものである。
【００２２】
かかる垂直片４によるサイアークスタッド溶接の原理を簡単に説明するに、垂直片４の先端にフェルール２０をかぶせ、垂直片４の縮幅化した溶接面１ａを脱酸導電材５を介してリブ面１２（母材）に直接接触させて、この状態で、不図示の溶接銃の引き金を引くと、垂直片４とリブ面１２との間に電流が流れる。
溶接銃の引き上げ機構により垂直片４がリブ面１２より所定距離自動的に引き上げられ、フェルール２０の内部で、垂直片４の溶接面１ａとリブ面１２の間でアークが発生し、タイマで設定された時間の間、アークが持続し、垂直片４とリブ１２面が溶融し、そして一定時間後、垂直片４がリブ面１２に押しつけられ電流が遮断する。
【００２３】
したがってかかる実施形態によれば、縦長偏平な支持金物１においても、溶接面が縮幅化しているために、リブ面１２（母材）への均一接触が容易であるとともに、該溶接面１ａの接触圧を強くする事もできる。特に縮幅化した溶接面１ａにポイント状に脱酸導電材５を付設したために、該脱酸導電材５（ポイント部）からからアークスタートし、偏った溶接が生じる恐れがない。
【００２４】
そしてその縮幅化した溶接面１ａはそのままスタッド溶接時に溶融してしまうために、その部分がアンダーカット等になる恐れがない。言い換えればアンダーカットにならないように、縮幅化すればよい。
又前記縮幅化により溶融部が支持金物１周囲に大きくはみ出すことなく、その周囲に位置するフェルール２０が溶融金属に固着されない。
【００２５】
しかも本実施形態によれば、フェルール２０が支持される垂直片４上面基側が母材溶接面に対して直角（水平）４ａとなり、これに合わせてフェルール２０も平面リブ１２（母材）表面に密着して、均一な保熱が容易となるとともに、鋳型としての役目を有す事が出来る。
【００２６】
又、図２は本発明の第２実施形態に係り、水管集合体１０側のリブ面１２より溶接部を介してリブ面１２より直交する方向に突設させた垂直片４０と、該垂直片先側上面より上方に向け延在させた耐火ブロック１６の係合片６を具えた水管保護用耐火構造体用支持金物１に適用される実施形態である。
【００２７】
かかる実施形態の垂直片４０は上面が水平な長方形状をなし、前記リブ１２面と当接する垂直片の溶接面側を上下両側より斜め方向に縮幅化し、該縮幅化した溶接面１ａにポイント状に脱酸導電材５を付設して垂直片４０を形成するとともに、該垂直片４０上面先側を矩形状に凹設して係合片６とはめあう凹部４０ａを凹設する。
係合片６も同様に縦長方形状をなし、前記垂直片４０上面凹部４０ａと係合する下面凹部６ａを凹設する。
そして、前記垂直片４をサイアークスタッド溶接により溶接した後、該垂直片４０と係合片６との結合を互いに凹部を利用してはめあい結合させる。
【００２８】
かかる実施形態によれば、サイアークスタッド溶接により簡単に溶接できるとともに、支持金物１を板状の２分割とし凹凹面で接合するように構成したために、複雑な形状の支持金物１でもステンレス鋼板板の組み合わせにより容易に製作でき、特に重量負担の大きい耐火ブロック１６の係合が確実化する。
【００２９】
図３は、本発明の第３実施形態に係る支持金物１を示し、（Ａ）はフェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接直前の状態を示す断面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はフェルール２０と支持金物１を示す斜視図である。
【００３０】
前記リブ１２面と当接する垂直片４０は上面が水平な長方形状となし、その溶接面側を上下に斜めに傾斜させて縮幅化し、該縮幅化した溶接面１ａにポイント状に脱酸導電材５を付設して垂直片４０を形成するとともに、該垂直片４０の上面先端側に、上方に向け拡開する略Ｖ字形状の係止片６０を延設する。
【００３１】
又前記垂直片４０と係合片６０とは鋳物にて一体成型することも可能である。即ち垂直片４０と係合片６０とがＣ：０．１重量％以下、『Ｓｉ：２．００重量％以下、Ｍｎ：２．００以下、Ｐ：０．０４５重量％以下  Ｓ：０．０４０重量％以下、Ｎｉ：１９．００〜２２．００重量％、Ｃｒ：２３．００〜２７．００重量％』に設定した耐熱鋳材を用いた場合、フェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接でなくても溶接が可能であり、この場合は、パーカッションスタッド溶接を用いればよい。
【００３２】
サイアークスタッド溶接とパーカッションスタッド溶接の違いは、垂直片４０の縮幅化した溶接面１ａを脱酸導電材５を介してリブ１２面（母材）に直接接触させて、この状態で、不図示の溶接銃の引き金を引き、溶接が終了するまで垂直片とリブ１２面とを当接した状態で溶接を行うものである。
【００３３】
かかる実施形態によれば、既存のステンレス鋳鋼品ＳＣＳ１８の成分よりＣ量を少なくした鋳物をもちいることにより耐腐食性、溶接性を高めるとともに、複雑形状を可能にし、耐火ブロック１６の係合に最も適した支持金物１の形成が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、支持金物１の機能を失うことなく、容易に且つ確実にスタッド溶接が可能となるとともに、特に請求項３及び４記載の発明によれば、耐火ブロックの係合に最も適した支持金物１の形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態かかる支持金物１を示し、（Ａ）はフェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接直前の状態を示す断面図、（Ｂ）はフェルール２０と支持金物１を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態かかる支持金物１を示し、垂直片と係止片の分解斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態かかる支持金物１を示し、（Ａ）はフェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接直前の状態を示す平面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）は支持金物１とフェルール２０を示す斜視図である。
【図４】図４及び図５は本発明が適用される水管及び耐火構造体の組み合わせ構造を示し、本図はその横断面図と、Ａ−Ａ線断面図である。
【図５】（Ａ）は従来技術に係る水管及び耐火構造体の組み合わせ構造を示す縦断面図、（Ｂ）はフェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接直前の状態を示す断面図である。
【図６】フェルール２０を用いたサイアークスタッド溶接の手順を示す参考図である。
【符号の説明】
１        支持金物
１ａ      溶接面（縮幅面）
４、４０  垂直片
４ａ      水平面
４ｂ      上方傾斜面
５        アルミ製の脱酸導電材
６、６０  係合片
１０      水管集合体
１２      リブ面
１６      耐火ブロック
４０ａ、６ａ    凹部
【図１】
0003595479.tif 000002
【図２】
0003595479.tif 000003
【図３】
0003595479.tif 000004
【図４】
0003595479.tif 000005
【図５】
0003595479.tif 000006
【図６】
0003595479.tif 000007