JP3595479B2 - 水管保護用耐火構造体用支持金物 - Google Patents
水管保護用耐火構造体用支持金物Info
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Description
【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
Claims (4)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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