JPH0772292B2

JPH0772292B2 - ウオ−キングビ−ム式加熱炉のスキツドビ−ム

Info

Publication number: JPH0772292B2
Application number: JP61193194A
Authority: JP
Inventors: 清高木; 利夫井上; 修中谷; 久志平石; 斌篠崎; 河合　　徹
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS6350414A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ウォーキングビーム式加熱炉のスキッドビー
ムに関する。

〔従来の技術〕

鋼材加熱炉内の被加熱材（鋼片、スラブ等）を支持し搬
送するウォーキングビームコンベアは、一組の移動ビー
ムと固定ビームとで構成され、移動ビームの昇降・水平
往復動作の周期的繰り返しにより、被加熱材を移動ビー
ムと固定ビームとに交互に移し替えながら搬送する。そ
のビームは、第６図に示すように、耐熱合金製スキッド
パイプ（10）と、被加熱材受け台であるスキッドボタン
（20）と、パイプ（10）を被覆するキャスタブル（30）
とで構成されている。スキッドボタン（20）は耐熱合金
（例えば、コバルト系耐熱鋳鋼、ニッケル−コバルト系
耐熱鋳鋼）製ブロックであり、パイプ（10）の軸方向に
一定の間隔をおいてその頂面に溶接により固定されてい
る。

加熱炉の内部は、通常約1280℃の高温に保持されている
ので、スキッドパイプ（10）の中空孔（11）内に冷却水
を流通させることにより、パイプ（10）の昇温とそれに
伴う曲がり・座屈等の変形を防止し、載荷される被加熱
材の荷重に耐える抗折強度を維持すると共に、その表面
を被覆するキャスタブル（30）でパイプ表面を炉内の高
温酸化雰囲気から保護している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

加熱炉内の被加熱材は、製品品質を向上させるために、
加熱ムラがないように、全体を均一に焼上げることが必
要である。

しかるに、スキッドボタンは、スキッドパイプ内を流通
する冷却水により冷却され炉内温度よりも低温となるた
め、その天面に載置される被加熱材は、その接触面を介
して熱を奪われ、接触面にスキッドマーク（局所的低温
部）が生じるという問題がある。

このスキッドマークを抑制する方法として、スキッドボ
タンの高さ（Ｈ）を高くし、その天面部に対する水冷の
影響を少なくすることにより、天面部の温度を炉内温度
に近づけることが考えられる。しかし、耐熱合金からな
るスキッドボタンは、その温度が炉温近くに上昇する
と、圧縮強度が大きく低下し、被加熱材の圧縮荷重によ
る圧縮変形（所謂ヘタリ）が生じ易くなり、従って短期
間でスキッドボタンの取替え・修復作業を行わねばなら
ず、加熱炉の操業効率の低下を免れない。この圧縮変形
防止策として、スキッドボタンの断面径を大きく、すな
わち被加熱材との接触面積を大きくしてスキッドボタン
に対する単位面積当たりの圧縮負荷を小さくすることが
考えられるけれども、被加熱材との接触面積を大きくす
ると、それだけ被加熱材の加熱面積（炉内雰囲気に曝さ
れる被加熱材表面積）が少なくなるので、被加熱材の加
熱効率が低下し、入熱不足・加熱温度ムラが生じ易くな
り、有効な対策とはなり得ない。

他のスキッドマーク対策として、耐熱合金製スキッドボ
タンに代え、耐熱性にすぐれた高温圧縮強度の高いセラ
ミック焼結体からなるスキッドボタンを使用することが
考えられる。しかし、被加熱材搬送時のスキッドボタン
には、静的荷重だけでなく、大きな動的荷重が繰り返し
加わるので、靭性に乏しいセラミック製スキッドボタン
では、割れや欠けが生じ易い。しかも、セラミック製ス
キッドボタンは、耐熱合金製のものと異なり、直接スキ
ッドパイプに溶接することができず、例えば取付け部材
として耐熱合金製ケースにスキッドボタンを嵌め込み、
該ケースを介してスキッドパイプに取付けなければなら
ない。そのため、取付け構造が複雑となるだけでなく、
スキッドボタン高さが高くなり、極めて不安定で脱落し
易く、安定した炉操業を維持することが困難となる。

本発明は、上記実情に対処するための改良されたスキッ
ドビームを提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉のスキッドビ
ームは、スキッドボタンが、耐熱合金製柱状基体の頂面および側
面を、耐熱合金マトリックスに30〜70重量％のセラミッ
ク粒子が混在する複合組織を有する複合材で被覆した柱
状体であり、スキッドボタンの高さ（Ｈ）が120mm以上であり、かつスキッドパイプの表面とスキッドボタンの下部を被
覆するキャスタブルは、スキッドボタン天頂面の温度と
炉内温度との差（ΔＴ）が40℃以下となる層厚（ｔ）を
有していることを特徴とする。

本発明のスキッドビームを、その実施例に対応する第１
図により説明すると、（21）は耐熱合金製基体（コバル
ト系合金、ニッケル−クロム系合金等）、（22）は耐熱
合金マトリックスにセラミック粒子が混在した複合組織
を有する複合材である。耐熱合金製基体（21）は略四角
柱状ブロックであり、その頂面および側面を複合材（2
2）で被覆することにより所定の形状のスキッドボタン
（20）を構成している。スキッドボタン（20）は基体
（21）の脚部底面をスキッドボタン（10）の頂面にあて
がって溶接することにより強固に取付けられている。

このように、スキッドボタン（20）を、複合材（22）の
みからなる単一部材構成ではなく、耐熱合金製柱状基体
（21）を芯材としてその頂面および側面に複合材（22）
を設けた被覆構造としたことにより、重量物であるスラ
ブ等の被加熱材の搬送操業における機械衝撃の反復作用
に耐え得る強度を保証しつつ、複合材による改良された
圧縮変形抵抗性等を得ることができ、また芯材である耐
熱合金基体（21）の底部に対する複合材の被覆を省略し
てその部分を露出させていることにより、スキッドパイ
プに対するスキッドボタンの取付けに金具等を必要とせ
ず、溶接（複合材に比べ耐熱合金は良好な溶接性を有す
る）を適用して強固に固定することができる。

基体（21）と共にスキッドボタン（20）を構成する複合
材（22）は、耐熱合金マトリックス（コバルト系合金、
ニッケル−クロム系合金等）とセラミック粒子（例え
ば、粒径0.01〜10μｍのCr₃C₂、Cr₇C₃等の炭化物系セラ
ミック粒子）との複合効果による高温強度・靭性を兼ね
備えている。その複合材（22）は、例えばタングステン
不活性ガスアーク溶接を利用し、基体（21）の表面にセ
ラミック粒子を含む耐熱合金のビードを積層することに
より形成することができる。その複合材（22）と基体
（21）との界面は溶着し、強固に結合一体化している。

複合材（22）の高温における材料特性は、マトリックス
（耐熱合金）中のセラミック粒子の含有率により変える
ことができる。ウォーキングビーム式加熱炉のスキッド
ボタンとして必要な高温圧縮強度および衝撃特性等につ
いて実加熱炉において行った詳細な評価テストにより、
セラミック粒子の含有率（重量％）が30〜70％の範囲内
であれば、被加熱材の圧縮荷重および機械衝撃に耐え得
る高温圧縮変形抵抗および高温靭性が得られることが判
明した。この複合材の材料特性について、耐熱合金マト
リックスに炭化物系セラミック粒子を混在させた複合材
を例に挙げて具体的に説明すると、第２図は、複合材の
高温靭性値（kg・cm,at1100℃）とセラミック粒子含有
率（％）の関係を示し、第３図は、複合材の高温圧縮強
度（kg/mm²）を従来材である耐熱合金のそれと比較して
示している。第２図から、セラミック粒子含有率30％に
おける衝撃エネルギは100kg・cmであり、セラミック粒
子の増量に伴って靭性の低下をみるが、含有率70％にお
いても、なお30kg・cmの衝撃エネルギを有していること
が判る。また、第３図において、（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）はそれぞれセラミック粒子含有量が70％、50％お
よび30％の複合材、（ｄ）はコバルト系合金、（ｅ）は
ニッケル−クロム系合金であり、この図から、例えばコ
ンベア系合金（ｄ）は、温度1210℃を越えると、圧縮強
度が0.10kg/mm²以下に低下するのに対し、セラミック粒
子を30％以上含む複合材（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、12
80℃の高温度においても、0.10kg/mm²を越える高い圧縮
強度を保持していることがわかる。

次に、スキッドボタン上に担持される被加熱材のスキッ
ドマークの防止について説明する。被加熱材のスキッド
マークを効果的に防止するために、スキッドボタン（2
0）の天頂面の温度と炉内温度（1280℃）との温度差
（ΔＴ）は40℃以下とすることが望ましい。第４図に、
スキッドボタンの高さ（Ｈ）と、温度差（ΔＴ）との関
係を示す。但し、キャスタブル（30）の層厚（ｔ）は11
0mmである。図示のとおり、スキッドボタン高さ（Ｈ）
を120mm以上とすることにより、温度差（ΔＴ）は40℃
以下となる。

更に、スキッドボタンの高さ（Ｈ）をパラメータとし
て、キャスタブルの層厚（ｔ）と、温度差（ΔＴ）の関
係を第５図に示す。図中、（イ）はスキッドボタンの高
さ（Ｈ）:200mm、（ロ）は同高さ（Ｈ）:150mmの場合で
ある。図から、キャスタブルの層厚（ｔ）と温度差（Δ
Ｔ）との間に一定の相関があり、所望の温度差（ΔＴ）
とスキッドボタン高さ（Ｈ）が与えられると、それに対
応するキャスタブル層厚（ｔ）が決定できることがわか
る。例えば、スキッドボタンの高さ（Ｈ）が200mmの場
合において、その天面の温度差（ΔＴ）を40℃以下にす
るには、キャスタブル（30）の層厚（ｔ）を125mmを越
えない厚さにすればよいことがわかる。

〔作用〕

本発明におけるスキッドボタンは、その高さ（Ｈ）とキ
ャスタブルの層厚（ｔ）とを規定することにより、被加
熱材が担持される天面の温度と炉内温度との温度差（Δ
Ｔ）が、40℃以下に抑えられる。

また、スキッドボタンは、耐熱鋼製基体を芯材とし複合
材と組合せた被覆構造であることにより、複合材単一構
造に比べて、スラブ等の重量物の載荷部材として必要な
機械衝撃の反復作用に対する高い強度を備え、かつ基体
を被覆する耐熱合金とセラミック粒子からなる複合材に
より、高温域における被加熱材の衝撃に耐える靭性と、
圧縮荷重に耐える圧縮変形抵抗とを兼ね備えている。

〔発明の効果〕

本発明のウォーキングビームが設置された加熱炉の送炉
操業においては、被加熱材のスキッドマークが効果的に
防止され、被加熱材を加熱ムラなく所定温度に焼上げる
ことができ、その均一加熱効果により製品品質を向上安
定化することができる。また、そのスキッドボタンは、
高温圧縮変形抵抗および耐衝撃性にすぐれているので、
高温操業においても、長期にわたる安定した使用が可能
であり、スキッドボタンの取替頻度が減少することによ
り、加熱炉操業が安定・効率化する。なお、スキッドボ
タンは従来のそれと同様に、溶接により直接スキッドパ
イプに取付けることができ、スキッドの組立・製作工程
が複雑化することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図〔Ｉ〕は本発明のスキッドビームの例を示す径方
向断面図、〔II〕はその軸方向断面図、第２図は複合材
の高温靭性値とセラミック粒子含有率の関係を示すグラ
フ、第３図は複合材の圧縮強度と温度の関係を示すグラ
フ、第４図はスキッドボタンの天面温度と炉内温度の差
とスキッドボタン高さとの関係を示すグラフ、第５図は
スキッドボタンの天面温度と炉内温度の差とキャスタブ
ルの層厚との関係を示すグラフ、第６図〔Ｉ〕は従来の
スキッドビームの径方向断面図、〔II〕はその軸方向断
面図である。 10:スキッドパイプ、20:スキッドボタン、21:耐熱合金
製基体、22:複合材、30:キャスタブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷修岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者平石久志大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号久保田鉄工株式会社枚方製造所内 (72)発明者篠崎斌大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号久保田鉄工株式会社枚方製造所内 (72)発明者河合徹大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号久保田鉄工株式会社枚方製造所内 (56)参考文献特開昭60−200948（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−54295（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−83960（ＪＰ，Ｕ) 実開昭53−73209（ＪＰ，Ｕ) 実公昭57−45259（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウォーキングビーム式加熱炉のスキッドパ
イプと、該パイプの頂面に取付けられたスキッドボタン
と、該パイプを被覆するキャスタブルとからなるスキッ
ドビームであって、スキッドボタンは、耐熱合金製柱状基体（21）の頂面お
よび側面を、耐熱合金マトリックスに30〜70重量％のセ
ラミック粒子が混在する複合組織を有する複合材（22）
で被覆した柱状体であり、スキッドボタンの高さ（Ｈ）は120mm以上であって、ス
キッドパイプの表面とスキッドボタンの下部を被覆する
キャスタブルは、スキッドボタン天頂面の温度と炉内温
度との差（ΔＴ）が40℃以下となる層厚（ｔ）を有して
いること、を特徴とするウォーキングビーム式加熱炉のスキッドビ
ーム。