問題 17

次の各文章及び表の【1】～【15】の中に入れるべき最も適切な字句をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【2】及び【8】は2箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計40点) (1) 工業炉は熱源や操業方式などにより分類される。 1) 工業炉を熱源で分類すると、燃焼加熱式と電気加熱式とに大別され、それぞれに特徴があり、用途によって使い分けられている。 ① エネルギー単価は、電気加熱式に比べて燃焼加熱式の方が一般に安価である。 ② 燃焼加熱式の直火式では、【 1 】を調整することによって、ある範囲内で酸化又は還元雰囲気を作ることができる。 ③ 燃焼加熱式では、燃焼ガスが流れていることを利用して、【 2 】による加熱を促進することができる。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。 ④ 燃焼加熱式では、燃焼に伴うNOx、SOxや騒音の発生に対して環境対策が必要である。 ⑤ 電気加熱式には種々の方式があり、アーク加熱方式は電極間に生ずるアーク熱を利用したもの、また、抵抗加熱方式は【 3 】を利用したものである。その他にも誘導加熱方式などがあり、それぞれ特徴を活かして使われている。 ⑥ 一般に、電気加熱式は、作業性がよく、【 4 】が容易であり、急速加熱が可能である。

2) 工業炉を操業方式で分類すると、バッチ式と連続式とに大別することができる。 ① バッチ式は、被加熱材料を炉内へ装入して炉内に保持し、処理が終わって取り出してから次の被加熱材料を炉内に装入する方式である。このバッチ式は一般に【 5 】生産に適している。 ② 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、炉内を通過する際に加熱ないしは加熱・冷却して他方の口から取り出す方式で、被加熱材料の炉内移送が必要である。 炉内移送の方式には、炉外部より被加熱材料を押し込んで炉内を移送させる【 6 】形、炉内に設置されたコンベヤによって移送させるコンベヤ形、連続した帯状金属ストリップや線材などを移送させる【 7 】形などがある。

(2) 工業炉に供給される熱が、どのように使用されるかを収支計算することを【 8 】という。この結果は、炉の操業や燃料使用量の適否を判定する材料となる。炉の性能を表す指標として、供給した熱量に対する有効熱の割合を示す熱効率と、被加熱物単位重量当たり投入した燃料量を表す【 9 】があり、これらの指標は省エネルギー対策を立てる上で役立つ。 鋼材の連続式加熱炉の【 8 】を例にとると、出熱は次に示す4項目が主たるものである。 ① 抽出鋼材の含熱量 ② 【 10 】 ③ 炉体の放散熱 ④ 冷却水の持ち去る熱 具体的な省エネルギー対策としては、②の熱について、レキュペレータなどを使って燃焼用空気の予熱に利用するなどの熱回収が行われているが、さらに近年では、蓄熱体を使って高効率に予熱空気を高温化する【 11 】バーナの適用事例が増えている。

(3) 代表的な耐火・断熱材料をその形状により分類すると、次の表のようになる。 **表 代表的な耐火・断熱材料の形状による分類** | 分 類 | 特 徴 | | :--- | :--- | | 【 12 】 | 耐火れんが | ・窯炉など構造物の構築に用いる有形の耐火物 | | | 耐火断熱れんが | ・【 13 】の小さい有形の耐火物 | | 不定形耐火物 | 耐火モルタル | ・耐火れんが構築時の目地材料
・熱硬性、気硬性、水硬性あり | | | 【 14 】 | ・耐火性骨材と水硬性セメント、化学結合剤を混合した耐火材料
・水と混練して流し込む | | 繊維状高温材料 | 【 15 】 | ・繊維状の耐火物であり、ブランケット、フェルト等に加工して用いる
・軽量で1000℃でも使用可能な耐火断熱材料 |