問題 17

次の各文章の【1】～【16】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【2】、【6】及び【7】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。（配点計40点） (1) 工業炉について考える。 1) 工業炉を加熱するための熱源で分類すると、燃焼炉と電気炉に分けられる。 i) 燃焼炉には、火炎や燃焼生成ガスが材料に触れながら加熱する直接加熱方式と、【 1 】あるいはレトルトなどの隔壁を設けて火炎や燃焼生成ガスが材料に触れないように加熱する間接加熱方式がある。直接加熱方式では、燃焼ガスの流れを利用して【 2 】による加熱を促進することができ、特に低温度域での均一加熱にはこの【 2 】による加熱が有効に働く。間接加熱方式では、加熱される材料の表面が火炎や燃焼生成ガスなどの影響を受けないので、金属の【 3 】加熱や光輝熱処理、浸炭などの雰囲気中での熱処理に広く用いられる。

ii) 電気炉による加熱は、燃焼炉と比べて効率のよい加熱が可能で、【 4 】制御が容易であるなどの特長がある。

2) 工業炉を操業方式で分類すると、バッチ式と連続式に大別することができる。 バッチ式は、被加熱材料を炉内に装入して炉内に保持して処理の完了後に取り出す方式である。したがって、加熱温度や雰囲気条件を変える必要がある場合には、タイムスケジュールに応じて炉の温度や雰囲気条件を変える必要がある。 連続式は、一般に被加熱材料を炉の一方の口から連続的に投入し、炉内通過時に加熱や加熱・冷却して他方の口から取り出す方式で、被加熱物の炉内搬送を伴う。この搬送方式には、被加熱物を直接又は搬送台に搭載して、炉外部から押し込んで炉内を移送させる【 5 】形、炉内に設置したコンベアによって移送させるコンベア形、連続した帯状の薄鋼板ストリップや線材を移送させる【 6 】形などがある。【 6 】形の場合、温度や雰囲気条件を変える必要がある場合には、炉の長手方向を処理サイクルに合わせた【 7 】に分け、各【 7 】ごとに温度や雰囲気条件を設定して所定速度で通過することで、所望のサイクルを与える。

3) 炉の省エネルギーを考える上で炉の操業で生じる損失熱を明らかにして、分析検討することは重要であり、炉への入熱量と炉からの出熱量の収支を計算する熱勘定の手法が用いられる。 例えば、鋼片加熱炉（燃焼炉）において、炉に供給される入熱量の大半は燃料の燃焼熱であり、炉から排出される出熱量は、加熱した被加熱物が持ち出す熱量が最も多く、次いで【 8 】が多くなることが熱勘定で明らかになる。 炉の性能を表すものとして、有効熱/供給熱×100[%]で表される指標は【 9 】と呼ばれ、この値が大きいほど性能は良いことになる。

(2) 各種の耐火物及び断熱（保温）材について考える。 1) れんが表面の温度が急激に上昇すると熱応力が生じることにより、れんが表面に変形や亀裂などが発生して脱落等の危険を生じることがある。れんがが、このような急加熱や急冷却に対して安定した性質を有することを、耐【 10 】性に優れているという。 2) けい石れんがは【 11 】を主成分としており、機械的強度が高く圧縮荷重をかけて加熱した場合、最初に膨張してその後収縮を始める荷重軟化始発点が【 12 】[℃]以上と、使用中に収縮しにくい特長を有する。

3) アルミナ粉末とシリカ粉末を一定の割合で混合して2000℃以上の高温で溶融し、繊維化して製造した【 13 】は、他の断熱材と比べて断熱性が高く軽量で蓄熱量が少ないため、省エネルギー性に優れた炉材である。しかし、気孔率や比表面積が大きいため浸食を受けやすい。特に、【 14 】の酸化物とは低融点の化合物を作り、容易に浸食を受けるので注意が必要である。 4) 保温材として600℃以下の温度域では【 15 】ウールが使用され、さらに低い温度ではグラスウールが使用される。また、配管などの保温施工では保温材中に【 16 】が浸入すると、それが伝熱媒体となって保温材の断熱性を著しく損なうので注意が必要である。