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ピット炉ベーストレイ（ワークトレイ・ハースプレート）のご紹介

さて、ピット炉のベーストレイ（ハースプレート、バスケットベースプレート、ワークサポートトレイなどとも呼ばれます）について詳しく紹介します。

トレイはピット炉の重要なコンポーネントです。加工対象のワーク（鋳物、鍛造、精密部品など）を直接支持し、高温、重荷重、雰囲気循環などの過酷な条件下で動作します。

1. 主な機能と役割

1. サポートワークピース: これは最も基本的な機能であり、ワーク、治具、およびそれ自体の重量を支えます。
2. 炉内の雰囲気循環の確保: 規則的に配置された穴またはスロットを備えた設計で、保護雰囲気 (例: 窒素、メタノール分解ガス) または反応性ガス (例: 浸炭ガス) が下から上に均一に流れることができ、炉チャンバー全体の温度と雰囲気の均一性が保証されます。
3. 均一な熱伝達: 底部の加熱要素（または熱風）からワークピースに熱を伝達します。その構造設計は熱伝達効率に影響します。
4. ワークの炉底への落下防止： 小さな部品やスケールが底部の発熱体やファンの上に落ちないように注意してください。損傷や清掃が困難になる可能性があります。
5. 積み込み/積み降ろしを容易にする: 通常、作業バスケットと組み合わせて（またはクレーン吊り上げツールと直接）使用して、炉室への出入りを容易にし、生産効率を向上させます。

2. 一般的な構造タイプ

炉のタイプ、プロセス、負荷要件に応じて、トレイは主に次の構造になっています。

1. キャストリブプレートタイプ:

• 素材: 多くの場合、耐熱鋳鋼 (ACI HK タイプと同様の ZG40Cr25Ni20Si2) で作られます。
• 構造: 一体鋳造で、頑丈なサイドフレーム、耐荷重リブ、グリッドまたはバータイプの表面で構成されています。開口率は設計されています。
• 利点: 高強度、非常に高い耐荷重性、高温変形に強く、長寿命です。重量のあるワーク（大型鍛造品、鋳物の焼鈍など）に適しています。
• 短所: 重量があり、熱質量が比較的大きいため、加熱/冷却がわずかに遅くなり、コストが高くなります。

2.溶接格子タイプ:

• 素材: 耐熱丸棒または平鋼（Cr25Ni20、Cr20Ni35など）を溶接して製造されます。
• 構造: 耐熱鋼の棒を格子状または格子状に溶接したもの。
• 利点: 比較的軽量、高い開口率、低い通気抵抗、柔軟な製造。中程度の負荷や強いエアフローが必要な状況に適しています。
• 短所: 高温で長時間使用すると、溶接部に亀裂が発生する場合があります。鋳物タイプに比べ耐荷重限界が低くなります。

3. 多孔板/織メッシュタイプ:

• 素材: 耐熱鋼板からの打ち抜き、または耐熱合金線からの編み込み。
• 構造: 高密度にパンチ穴が開けられた 1 枚のプレート、または複数層の編みメッシュ。
• 利点: 非常に均一な気流分布、軽量。小型部品、光輝熱処理、または雰囲気の均一性に対する非常に高い要求が要求されるプロセス (例: ステンレス鋼の溶体化処理) に適しています。
• 短所: 耐荷重能力が最も弱く、変形しやすいため、重いワークには不向きです。

4.モジュラー/分割タイプ:

• 非常に大きなピット炉の場合、一体型トレイの製造と取り扱いが難しい場合があります。取り付けや交換を容易にするために、複数のセクションを組み立てて設計できます。

3. 主要な性能要件と材料の選択

• 高温強度と耐クリープ性: 最大動作温度 (950°C、1100°C、またはそれ以上) で、重大な変形や崩壊を起こすことなく、長期間負荷に耐える能力。
• 熱疲労耐性: 繰り返しの加熱冷却サイクルに亀裂を生じることなく耐える能力。
• 大気耐食性: 浸炭、窒化、酸化/還元雰囲気下での化学的安定性が良好で、脆化や粉化に耐性があります。
• 優れた構造安定性: 炉室内での詰まりを防ぐために、熱膨張を考慮した設計が必要です。

共通の材料:

• 中温範囲 (~900°C未満): ZG30Cr18Mn12Si2N（希土類窒素鋼）、低コスト。
• 高温範囲 (900°C ～ 1150°C):
  • 主流: ZG35Cr24Ni7SiN (例: ACI HN タイプに類似)、ZG40Cr25Ni20Si2 (例: ACI HK タイプ、2520 に類似)。
  • より高い要件/温度: ZG45Cr26Ni35Si2 (例: ACI HP タイプに類似)、ZG30Cr26Ni5 (高クロム鋼) など。
• 非常に高温または特殊な環境: ニッケルベースの合金（例えば、インコネルシリーズ）を使用してもよい。

4. 主要な設計上の考慮事項

1. 開口面積率とエアフロー: スムーズで均一な空気の流れを確保するには、開口部が炉のファンの出力に一致する必要があります。

2. 強度と重量: リブの設計を最適化し、耐荷重能力と耐用年数を確保しながら重量を削減し、エネルギーを節約します。

3. 炉本体との適合:

1. 1. クリアランス: トレイと炉壁の間に適切な拡張クリアランスを残す必要があります (直径と温度に応じて、通常は片側 10 ～ 30 mm)。
   2. シール: レトルトを備えたピット炉の場合、トレイは空気の流れを導くためにレトルトの底部との良好なシールまたは構造を備えている必要があります。

4. リフティング構造: 頑丈な吊り上げラグ、またはバスケット/吊り上げツールと安全に接続できる構造が必要です。

5. 使用およびメンテナンスに関する注意事項

1. レベルの配置: 局所的な過負荷を避けるために、ワークピースは積載中に均等に分散される必要があります。

2. 定期検査:

• • 変形：平面度を確認します。反りがひどい場合は、レベリングまたは交換が必要です。
  • 亀裂: 特に鋳造トレイのリブ接続部や溶接トレイの溶接部に発生します。
  • 腐食/脆化: 重度の酸化/スケーリングまたは粒界腐食がないか確認します。

3. クリーニング: 各炉サイクルの後、蓄積、穴の詰まり、腐食を防ぐために、トレイに落ちたスケールや破片をきれいにします。

4. 熱衝撃を避けてください: プロセスの制限内で、加熱速度と冷却速度を可能な限り制御して耐用年数を延ばします。

5. 適切な取り扱い: 専用の持ち上げツールを使用し、炉室壁との衝突を避けてください。

概要
ピット炉ベーストレイは単なる「パレット」とは程遠いものです。これは、構造サポート、雰囲気誘導、熱伝達を統合する耐熱工具の重要な部分です。材料の選択、構造設計、メンテナンス条件は、以下に直接影響します。

• 熱処理プロセスの均一性と安定性
• 製品の品質の安定性
• 炉内雰囲気の利用効率
• 装置自体の安全な動作寿命

適切なトレイを選択することは、ピット炉の用途とメンテナンスの重要な側面です。

技術部
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