(57)【要約】      （修正有）【課題】丸棒、角棒形式もしくはパイプ形式ではなく、低コスト、かつ耐熱性および機械的強度に関して遜色のない高温炉断熱ブロック用支持スタッドを提供する。【解決手段】電気炉もしくは各種燃焼炉のような高温炉の炉壁をライニングするセラミックファイバ製の断熱ブロック自体を支持するよう炉壁に突設する、またはこの断熱ブロックにおける炉内空間側の表面から挿入し、碍子を介して加熱素子を支持するための支持スタッドにおいて、少なくとも炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部を除くスタッド本体２は、ステンレス鋼板の細条を、長手方向軸線に沿ってほぼＵ字状の横断面となるよう曲げ加工したチャンネル部材により構成し、ほぼＵ字の開放側を下向きにして使用する。スタッド本体２の一方の端部に、炉壁に取り付ける丸棒ピン５、他方の端部に、リテーナまたは碍子を取り付ける丸棒ピン６を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉もしくは各種燃焼炉のような高温炉の炉壁をライニングするセラミックファイバ製の断熱ブロック自体を支持するよう炉壁に突設する、または炉壁に固定した断熱ブロックにおける炉内空間側の表面から挿入し、碍子を介して加熱素子を支持するための支持スタッドにおいて、
少なくとも炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部以外の部分を、ステンレス鋼板の細条から曲げ加工した、長手方向軸線に沿ってほぼＵ字状の横断面を有するチャンネル部材であり、天井以外の炉壁では前記ほぼＵ字の開放側を下向きにして使用するスタッド本体により構成したことを特徴とする高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項２】
前記Ｕ字状のスタッド本体を、外側チャンネル部材と、Ｕ字の開放側を下向きにする前記外側チャンネル部材の内側空間に、やはりＵ字の開放側を下向きにして、少なくとも部分的に挿入配置する内側チャンネル部材とよりなる二重構造にした請求項１記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項３】
前記リテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分を、前記スタッド本体におけるチャンネル部材に一体の部分として構成し、開放側を下向きにしたＵ字状の左右１対の側壁にスタッド本体の長手方向軸線に平行な貫通スリットを形成し、前記スタッド本体に長手方向軸線に直交する方向に前記スタッド本体をくし刺しにするよう前記貫通スリットに挿入する係止キーによりリテーナまたは碍子を断熱ブロックに係止する構成とし、前記係止キーは、貫通スリットの炉内空間側端縁に掛合する左右１対の部分に窪みを設け、１対の窪み間に突起を生ずる形状に形成した請求項１または２に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項４】
炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分のうち少なくとも一方の部分を、前記スタッド本体におけるチャンネル部材に一体の部分として構成し、これら部分の端部を折り込み、内側空間を排除した形状に圧縮し、前記リテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分の遊端を斜めにカットし、鋭利尖端を有する形状にした請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項５】
前記スタッド本体の一方の端部に、このスタッド本体を炉壁に取り付けるためのステンレス鋼製の丸棒ピンを部分的に挿入して溶接する請求項１または２に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項６】
前記スタッド本体の他方の端部に、リテーナまたは碍子を取り付けるためのステンレス鋼製の丸棒ピンを部分的に挿入して溶接する請求１または２に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項７】
前記スタッド本体を構成するチャンネル部材を、セラミックコーティングした請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項８】
前記スタッド本体の外面輪郭に対応するＤ字状または口の字状の内面輪郭を有し、前記スタッド本体のＵ字状の開放側を塞ぐ形状となるよう、ステンレス鋼板の細条から曲げ加工で形成したブッシュを、この前記スタッド本体の周囲に、軸線方向の少なくとも１箇所の所定位置に圧嵌して補強する請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項９】
前記ブッシュをセラミックコーティングした請求項８記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項１０】
前記スタッド本体を構成するチャンネル部材の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂面に、長手方向に延在する窪みを設け、横断面がほぼＭ字状となるように形成した請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項１１】
前記スタッド本体を構成するチャンネル部材の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂部内面に、長手方向に延在する細条を溶接して補強リブを形成した請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項１２】
前記スタッド本体のチャンネル部材を、Ｎｉを含まないフェライト系ステンレス鋼板により構成した請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【請求項１３】
前記スタッド本体の外側チャンネル部材を、Ｎｉを含まないフェライト系ステンレス鋼板により形成し、内側チャンネル部材を、Ｎｉを含むオーステナイト系ステンレス鋼板とにより形成した請求項２記載の高温炉断熱ブロック用支持スタッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気炉もしくは各種燃焼炉のような高温炉の炉壁をライニングするセラミックファイバ製の断熱ブロック自体を支持するよう炉壁に突設する、または炉壁に固定した断熱ブロックにおける炉内空間側の表面から挿入し、碍子を介して加熱素子を支持するための支持スタッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような支持スタッドとしては、高温炉の金属製炉壁に溶接によって壁面に対して直交する方向に突設させ、この支持スタッドに複数個のセラミックファイバ製の断熱ブロックをくし刺しにして支持し、炉内空間側をナットおよびワッシャ状のもので固定するものがある。（例えば、特許文献１参照。）
さらに、電気炉の場合、支持スタッドの炉内空間側に露出する端部に碍子を取り付け、この碍子に加熱素子を支持するものとして、断熱ブロックの内部に予め埋め込むプラットフォームに固定する碍子用支持スタッドがある。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】実開昭４９‐１０９２４０号公報
【特許文献２】特開平１１‐１９３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は、このような高温炉に使用する耐熱支持スタッドとして、耐熱性および機械的強度に優れたＮｉを主要成分とするオーステナイト系ステンレス鋼による丸棒、角棒、パイプが多用されてきた。しかし、Ｎｉは、世界中での需要が高まり、資源不足で価格高騰をきたしている。また、丸棒、角棒、パイプ形式は、熱間での機械的強度が低下し易い欠点があった。
オーステナイト系ステンレス鋼以外では、耐熱性に優れるセラミック製の支持スタッドもあるが、コストが高く、しかも機械的強度が若干低いという問題がある。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、中実である丸棒、角棒形式もしくはパイプ形式の支持スタッドに代わり、しかも、低コストであるにもかかわらず、耐熱性および強度に関して遜色のない高温炉断熱ブロック用支持スタッドを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を達成するため、本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッドは、炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部を除く部分を、ステンレス鋼板の細条から曲げ加工した、長手方向軸線に沿ってほぼＵ字状の横断面を有するチャンネル部材であり、天井以外の炉壁では前記ほぼＵ字の開放側を下向きにして使用するスタッド本体により構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッドによれば、ステンレス鋼板の細条から、長手方向軸線に沿ってほぼＵ字状の横断面となるよう曲げ加工しただけのスタッド本体を使用するので、丸棒、角棒よりも、素材の使用量が少なくて済む。
また、ほぼＵ字の開放側を下向きにして使用する場合、丸棒もしくはパイプ型支持スタッドまたはセラミック製支持スタッドよりも、強度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好適な実施の形態においては、Ｕ字状のスタッド本体を、外側チャンネル部材と、Ｕ字の開放側を下向きにする前記外側チャンネル部材の内側空間に、やはりＵ字の開放側を下向きにして、少なくとも部分的に挿入配置する内側チャンネル部材とよりなる二重構造にする。
この構成によれば、スタッド本体の機械的強度が単一構造よりも向上する。内側チャンネル部材を外側チャンネルと同一の長さにすることもできるが、異なる長さとすることもできる。また、内側チャンネル部材の一部を外側チャンネル部材内に配置するとともに、残りの部分を外側チャンネル部材から炉内空間側に向かって露出させることができる。
さらに、外側チャンネル部材のステンレス鋼板を、熱間強度に富むＮｉを含まないフェライト系ステンレスとし、内側チャンネル部材のステンレス鋼板を、機械的強度に富むＮｉを含むオーステナイト系ステンレスとすると好適である。
【０００８】
支持スタッドのスタッド本体のみをＵ字状のチャンネル部材とし、炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部をステンレス鋼製の丸棒のピンとすることができるが、本発明の好適な実施の形態においては、取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部のうち、少なくともリテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分を、スタッド本体におけるチャンネル部材に一体の部分として構成する。
この実施の形態においては、開放側を下向きにしたＵ字状の左右１対の側壁にスタッド本体の長手方向軸線に平行な貫通スリットを形成し、前記スタッド本体に長手方向軸線に直交する方向にスタッド本体をくし刺しにするよう貫通スリットに挿入する係止キーによりリテーナまたは碍子を断熱ブロックに係止する構成する。また、係止キーは、貫通スリットの炉内空間側端縁に掛合する左右１対の部分に窪みを設け、１対の窪み間には突起を生ずる形状に形成する。
この構成によれば、リテーナまたは碍子の支持スタッドに対する固定、したがって、断熱ブロックのセット作業が容易になる。この場合、リテーナまたは碍子によって圧縮された断熱ブロックの表面が弾性的にリテーナまたは碍子を外方に押し返し、このリテーナまたは碍子は係止キーをスリットの前方端部に押し付け、係止キーは、左右１対の窪み部分が貫通スリットの炉内空間側端縁に掛合し、このとき窪み間の突起がＵ字状の左右１対の側壁間に食い込む状態になり、係止キーの抜けは確実に防止できる。
【０００９】
さらに、本発明の好適な実施の他の形態においては、炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分のうち少なくとも一方の部分を、前記スタッド本体におけるチャンネル部材に一体の部分として構成し、これら部分の端部を折り込み、内側空間を排除した形状に圧縮し、前記リテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分の遊端を斜めにカットし、鋭利尖端を有する形状にする。
この構成によれば、炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部としてスタッド本体にステンレス鋼の丸棒ピンを固着する必要がないので、部品点数が少なく、低コストで製造できる。また、二重構造の実施の形態では、外側チャンネル部材内に内側チャンネル部材を保持する手段を設ける必要がなくなる。
【００１０】
さらに、本発明の好適な実施の形態においては、スタッド本体を構成するチャンネル部材を、セラミックコーティングする。二重構造のスタッド本体の場合、内側チャンネル部材は、外側チャンネル部材内に拘束されているため、内側チャンネル部材のコーティングは、剥がれ落ちることはなく、熱強度は維持されるという効果が得られ、好適である。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態においては、前記スタッド本体の外面輪郭に対応するＤ字状または口の字状の内面輪郭を有し、前記スタッド本体のＵ字状の開放側を塞ぐ形状となるよう、ステンレス鋼板の細条から曲げ加工で形成したブッシュを、この前記スタッド本体の周囲に、軸線方向の少なくとも１箇所の所定位置に圧嵌して補強する。この構成によれば、強度が一層向上する。またこのブッシュもセラミックコーティングすると好適である。
二重構造のスタッド本体の場合、このブッシュは、補強機能とともに、内側チャンネル部材の外側チャンネル部材からの抜けを防止することができる。
【００１２】
本発明の他の好適な実施の形態においては、前記スタッド本体の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂面に、長手方向に延在する窪みを設け、横断面がほぼＭ字状となるように形成する。
【００１３】
本発明のさらに他の好適な実施の形態においては、前記スタッド本体の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂部内面に、長手方向に延在する細条を溶接して補強リブを形成する。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態においては、チャンネル部材を形成するのに使用するステンレス鋼板を、Ｎｉを含まないフェライト系ステンレスとする。０．０１Ｃ‐１８．５Ｃｒ‐０．５Ｃｕ‐０．４５Ｎｂのフェライト系ステンレスは、オーステナイト系のＳＵＳ３０４よりも熱間強度が高く、８００〜１０００°Ｃの高温に耐えることができる。
さらに、１２００〜１３００°Ｃにも達する高温炉においては、０．０１Ｃ‐０．３１Ｓｉ‐０．２Ｍｎ‐１８．３４Ｃｒ‐２９．８Ａｌ‐０．１８Ｔｉのフェライト系ステンレスを使用する。
【００１５】
これらフェライト系ステンレス鋼は、価格が高騰しているＮｉを使用していないので、従来使用されていたオーステナイト系ステンレス鋼よりも安価に製造できる。しかし、フェライト系ステンレス鋼は、機械的強度に関して、オーステナイト系ステンレス鋼よりも若干劣り、不利な点はあるものの、スタッド本体をＵ字状のチャンネル部材としたため、曲げに対する機械的強度も格段に向上する。
極めて高い強度が要求される用途では、外側チャンネル部材に熱間強度の高いフェライト系ステンレスを使用し、内側チャンネル部材に機械的強度の高いオーステナイト系ステンレス鋼を使用した二重構造の支持スタッドにすると好適である。
【００１６】
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッド１（図３参照）に使用するスタッド本体２を示す。このスタッド本体２は、図１の（ｄ）に示すようなステンレス鋼板の細条Ｍから、図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように長手方向軸線に沿ってほぼＵ字状の横断面となるよう曲げ加工したチャンネル部材とし、図１のほぼＵ字の開放側を下向きにして使用する。このステンレス鋼板は、Ｎｉを主要成分とするオーステナイト系ステンレスではなく、Ｎｉを含まないフェライト系ステンレスの鋼板を使用すると、低コストかつ熱間強度は向上し、好適である。天井以外の炉壁では開放側を下向きにして使用するＵ字のチャンネル部材は、断熱ブロックを支持する機械的強度が、丸棒よりも格段に向上し、コストも極めて安価となる。天井における炉壁ではＵ字の開放側の東西南北の向きは任意である。
【００１８】
図１の（ａ）〜（ｃ）に、一点鎖線で示すように、外側チャンネル部材であるスタッド本体２内に、内側チャンネル部材２Ａを嵌め込み、溶接、ブッシュ等、任意の方法で分離しないよう連結した二重構造にすると機械的強度が格段に向上して好適である。これらスタッド本体を構成するチャンネル部材２，２Ａは、セラミックコーティングすると好適である。二重構造にした内側チャンネル部材２Ａのセラミックコーティングは、外側チャンネル部材２によって拘束されているため、剥がれ落ちることはなく、耐熱性を持続することができる。
好適には、スタッド本体の外側チャンネル部材２を、低コストかつ熱間強度に富むＮｉを含まないフェライト系ステンレス鋼板、例えば、ＮＣＡ１により形成し、内側チャンネル部材２Ａを、機械的強度、耐酸性に富むＮｉを含むオーステナイト系ステンレス鋼板、例えば、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１０Ｓにより形成する。
二重構造の場合、内側チャンネル部材２Ａを外側チャンネル部材２の内部空間内に拘束するため、図１（ｅ）に示すように、大きめの外側チャンネル部材２を内側チャンネル部材２Ａ上に被せ、内側チャンネル部材２Ａの脚部端縁からはみ出る外側チャンネル部材２の両側の端縁を内側に折り込み、図１（ｆ）に示すように、内側チャンネル部材２Ａの脚部を抱き込むようプレス成形すると好適である。
【００１９】
このスタッド本体２を補強するため、図２（ａ）に示すように、スタッド本体の外面輪郭に対応するＤ字状または口の字状の内面輪郭を有し、前記スタッド本体のＵ字状の開放側を塞ぐブッシュ３を、このスタッド本体の周囲に、軸線方向の少なくとも１箇所の所定位置に圧嵌するとよい。また、図２（ｂ）に示すようなリテーナとしてのワッシャ４を設ける。ブッシュ３は、ステンレス鋼板の細条から曲げ加工で形成し、セラミックコーティングすると好適である。また、ワッシャ４は、セラミック自体で形成すると好適である。
【００２０】
さらに、図示しないが、スタッド本体２を補強するため、スタッド本体の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂面に、長手方向に延在する窪みを設け、横断面がほぼＭ字状となるように形成するか、または、スタッド本体の開放側を下向きにしたＵ字状の閉鎖側頂部内面に、長手方向に延在する細条を溶接して補強リブを形成する。
【実施例２】
【００２１】
図３に示すように、本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッド１には、スタッド本体２の一方の端部に、このスタッド本体２を炉壁に取り付けるためのステンレス鋼製の丸棒ピン５を部分的に挿入し溶接して設ける。また、スタッド本体２の他方の端部に、リテーナまたは碍子を取り付けるためのステンレス鋼製の丸棒ピン６を設ける。
図３の（ａ）はねじ付きヘッド、図３の（ｂ）はフィン付きヘッド、図３の（ｃ）はフック状ヘッドを有する丸棒ピンを、スタッド本体２の断熱ブロックのホットフェース（炉内空間）側端部に設けた高温炉断熱ブロック用支持スタッド１の実施例を示す。
【実施例３】
【００２２】
図４は、炉壁取り付け部、およびリテーナ（ワッシャ）または碍子取り付け部に対応する部分の双方を、スタッド本体におけるチャンネル部材２に一体の部分として構成し、これら部分の端部を折り込み、例えば、図示の実施例のようにＭ字状に折り込み、内側空間を排除した形状に圧縮し、リテーナ（ワイヤ）または碍子取り付け部に対応する部分の遊端を斜めにカットし、鋭利尖端を有する形状にした実施例を示す。
【００２３】
図４の（ｂ）に示すように、リテーナ（ワッシャ）または碍子取り付け部に対応する側で、スタッド本体におけるチャンネル部材２の側壁にスタッド本体の長手方向軸線に平行な貫通スリット７を形成し、スタッド本体に長手方向軸線に直交する方向にスタッド本体をくし刺しにするよう貫通スリット７に挿入する係止キー８によりリテーナまたは碍子、図示の実施例ではワッシャ４を断熱ブロック（図示せず）に係止する構成とする。
この係止キー８は、貫通スリット７の炉内空間側端縁に掛合する左右１対の部分に窪みを設け、１対の窪み間には突起を生ずる形状に形成する。
【００２４】
本発明のこの実施例によれば、セラミックファイバ製の断熱ブロックを、リテーナ（図示の実施例ではワッシャ）４により炉壁に向かって押圧し、貫通スリット７を露出させ、係止キー８をこの貫通スリット７に差し込む。この後、押圧力を解放すると、断熱ブロックの弾性復元力でワッシャ４および係止キー８を、貫通スリット７の炉内空間側端縁に向けて押し付けることによりロックが完了するため、断熱ブロックのセット作業が極めて簡単となる。
【００２５】
係止キー８は、図４（ａ）の実施例では、長方形の細条に、中央が突出し、左右１対の貫通スリット７の炉内空間側端縁に掛合する部分に窪みを生ずるＭ字状の切欠きを設けた形状としたため、セット作業が完了した後は、係止キー８の中央部の突起が、Ｕ字状の左右１対の側壁間に存在するため、係止キー８が貫通スリット７から抜けることはない。
【００２６】
この第３の実施例において、スタッド本体のチャンネル部材を、上述したように、二重構造にすると一層好適である。この場合、チャンネル部材の端部をＭ字状に折り込んで圧縮されているため、外側および内側のチャンネル部材相互が分離するのを確実に防止する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッドは、電気炉もしくは各種燃焼炉のような高温炉において、炉壁をライニングするセラミックファイバ製の断熱ブロック自体を支持するよう炉壁に突設する、または、炉壁に固定した断熱ブロックにおける炉内空間側の表面から断熱ブロックに挿入し、断熱ブロックから露出する端部に、碍子を介して加熱素子を支持するのに利用する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッドに使用するスタッド本体の説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は端面図、（ｄ）はスタッド本体を形成するステンレス鋼板の展開図、（ｅ）は二重構造スタッドの実施例におけるスタッドを形成する初期工程を示す説明図、（ｆ）は二重構造スタッドの実施例のプレス加工した状態の説明図である。
【図２】（ａ）はスタッド本体に適用する補強部材としてのブッシュ、（ｂ）はリテーナとしてのワッシャを示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ先端に異なる形式のリテーナまたは碍子を取り付けるためのステンレス鋼製丸棒の取り付けピンを有する本発明高温炉断熱ブロック用支持スタッドを示す線図的説明図である。
【図４】炉壁取り付け部、およびリテーナまたは碍子取り付け部に対応する部分の双方の部分を、スタッド本体におけるチャンネル部材に一体の部分として構成し、これら部分の端部をＭ字状に折り込み、内側空間を排除した形状に圧縮した実施例の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は、（ｂ）におけるＸ‐Ｘ線上の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  高温炉断熱ブロック用支持
２  スタッド本体（チャンネル部材）
２Ａ  内側チャンネル部材
３  ブッシュ
４  ワッシャ
５  丸棒ピン（炉壁取り付け用）
６  丸棒ピン（リテーナまたは碍子取り付け用）
７  貫通スリット
８  係止キー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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