JPH08215739A - ビレット熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省エネ、省スペース、省コストを達成し得る
ビレット熱処理装置の提供を目的とする。 【構成】 ビレットを中間温度にまで急激に加熱する予
熱炉４と、ビレットを中間温度から設定温度にまで加熱
する加熱炉１より構成され、前記予熱炉４は、加熱炉１
への誘導路２に介在し、設定温度より高温に発熱する面
バーナー３で炉床Ｐを筒状に覆って成るビレット熱処理
装置。前記加熱炉１において、炉内移送手段における構
成要素の一つである駆動手段を、滑らかな曲線を成す周
面で可動ビーム６を所定方向に送る偏芯回転板７と、可
動ビーム６と連結し偏芯回転板７の周面上にてその可動
ビーム６を偏芯回転板７の回転運動に同期して摺動せし
める往復杆８とで構成しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押出し成形の前工程に
おいて、ビレットに対し熱処理を施す装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】断面形状が長手方向に連続する成形品を
生産する代表的手段として押出し成形法が挙げられる。
押出し成形法は、ビレットをダイスの口へ強制的に押し
通すもので、ダイスの口への通りを良くして良好な製品
を得るために押出し工程の前のビレットに対して加熱処
理が施される。加熱処理を行う従来の炉は、図５のごと
く押出し成形時のビレット温度に、バーナー１４で加熱
した雰囲気をファン１５で炉内のビレットＩに吹きつけ
る方法が採られていたので、ビレットの温度は雰囲気の
温度より上昇する心配が無く、加熱処理後の温度を正確
に設定することができた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】反面、前記従来の炉は
ビレットに加える熱量が制限されるため、製品の生産性
を大きく左右する加熱時間が冗長するという問題があっ
た。そこで、ビレット一本あたりの加熱時間を短縮する
ことはできないものの、所望の温度にまで達したビレッ
トを順次短いサイクル時間で得るために、多数のビレッ
トを同時に加熱できる大容量の炉が構築されていた。し
かしながら、大容量の炉は、広い設置スペースを要し、
それによって炉内雰囲気の温度を均一に保つことが難し
く、大きなエネルギー（燃料、電力等）を消費するとい
う問題を抱えていた。

【０００４】又、この様な炉は、単位サイクル時間毎に
ビレットを一本ずつ炉内に導入し、同時に設定温度に達
したビレットを一本ずつ炉内より排出するが、そうする
ためには単位サイクル時間毎に炉内の全ビレットを一度
に排出口へ向けて間欠移送する移送手段の規模をも当然
に大きくしなければならない。炉内の移送手段として多
く用いられているいわゆるウオーキングビーム機構は、
図７のごとく固定炉床に対して移動炉床が矩形運動を行
うことによりビレットを間欠移送するもので、揚程（降
程）と行程（元程）とをそれぞれ別の駆動装置により行
うものである。

【０００５】従来の炉は、可動ビーム６に載るビレット
数が多く揚程を行う駆動手段へ特に大きな負荷がかかる
ので、地面に対して垂直に配設した差上げ杆２０を油圧
によって上下するウオーキングビーム機構が採用されて
いた。しかしながら、この方法は炉床の下方に差上げ杆
２０を配設するための大規模なピット２１が必要となる
ため、設備工事が大掛かりとなるといった問題があっ
た。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みて、省エネ、省ス
ペース、省コストを達成し得るビレット熱処理装置の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に成された本発明によるビレット熱処理装置は、ビレッ
トを中間温度にまで急激に加熱する予熱炉と、ビレット
を前記中間温度から設定温度にまで加熱する加熱炉より
構成され、前記予熱炉は、加熱炉への誘導路に介在し、
設定温度より高温に発熱する面バーナーで炉床を筒状に
覆って成ることを特徴とする。前記加熱炉において、炉
内移送手段における構成要素の一つであるところの駆動
手段を、周囲が滑らかな曲線を成しその周面で可動ビー
ムを所定方向に送る偏芯回転板と、可動ビームと連結し
偏芯回転板の周面上にてその可動ビームを前記偏芯回転
板の回転運動に同期して摺動せしめる往復杆とで構成し
ても良い。

【０００８】

【作用】予熱炉を設けることによって、後段の加熱炉に
おける滞留時間が短縮され加熱炉の規模縮小が可能にな
ると共に、加熱炉の規模縮小に乗じた炉内移送装置にお
ける駆動手段の簡素化によって、ビレット熱処理施設全
体の更なる規模縮小が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明によるビレット熱処理装置の一
例を図面に基き詳細に説明する。本実施例は、ビレット
を中間温度にまで急激に加熱する予熱炉４と、そのビレ
ットを更に押出温度より僅かに低い設定温度にまで加熱
する加熱炉１と、そのビレットの前部のみを押出温度に
まで加熱しビレットの前後に温度勾配を設ける再加熱炉
９とで構成される。尚、本実施例では、予熱炉４及び加
熱炉１にて加熱されるビレットをφ１９２±２ｍｍ×
６，１００ｍｍのサイズに設定し（以下長尺ビレット１
０と呼ぶ）、加熱炉１を通過した後には、前記長尺ビレ
ット１０から約６００ｍｍの装填ビレット１１を複数切
り取って再加熱処理を行い、押出し成形に供するものと
する。

【００１０】予熱炉４は、ビレットの固定位置である炉
床Ｐを中心に、長さが長尺ビレット１０の長さにほぼ等
しい複数の面バーナー３を、図２の如く各面バーナー３
の赤熱面Ｆを内側へ向けて放射方向にそれぞれ配設した
ものである。この面バーナー３はファイバーマットバー
ナーと呼ばれるもので、微細な金属繊維を焼結して平坦
なマット状に成形して成るファイバーマットの表面で、
その背後に形成された空隙ボックスＢを介して放出する
混合ガスが均一に燃焼するものである。また、このファ
イバーマットバーナーは、赤熱面Ｆを、筒状、例えば円
筒形状、リング形状、アーチ形状等に変形することが容
易であるから、配設時のレイアウトも適宜変更し得る。
しかも、前記ファイバーマットバーナーは、混合ガスの
流入を制御すれば良いので、電気ヒーターと比較すると
極めて小規模な施設を構築すれば足り、その熱効率もよ
り優れている。

【００１１】予熱炉４の炉床Ｐは、図１の如く該予熱炉
４に沿って直線的に配設された複数のローラー１２で構
成される。ローラー１２は、長尺ビレット１０を炉内へ
供給する誘導路２から予熱炉４を経て加熱炉１の内部に
まで延設され、予熱が済んだ長尺ビレット１０を加熱炉
１へ送る搬送手段の役割をも果たす。予熱炉４において
は、該ローラー１２の下方にも前記面バーナー３が配設
され、長尺ビレット１０の全面に亘って均一に加熱でき
るようにされている。

【００１２】加熱炉１は、バーナー１４により熱された
雰囲気を電動ファン１５にて長尺ビレット１０に吹き付
ける従来からあった形態のもので、炉内の雰囲気Ａを一
定の設定温度に保つ制御が成され、前記予熱炉４に連接
して設けてある。該加熱炉１の炉床は、炉内における長
尺ビレット１０の移送方向に沿って配設された複数の固
定ビーム５と可動ビーム６とで形成される。複数の固定
ビーム５で固定炉床を構成すると共に、複数の可動ビー
ム６で移動炉床を構成し、両者は炉内の長尺ビレット１
０を間欠的に横移送できる炉内移送手段としての役割も
果たす。

【００１３】炉内移送手段は、前記固定ビーム５及び可
動ビーム６に加えて、可動ビーム６に対して揚程、行
程、降程、元程より成る移送運動を周期的に起こさせる
駆動手段を設けたものである（図２参照）。固定ビーム
５及び可動ビーム６には長尺ビレット１０をＶ字状の対
向傾斜面でうける転がり防止用の保持部Ｓ及び送り部Ｔ
が設けてあり、各保持部Ｓは、揚程にある可動ビーム６
が固定ビーム５と同じ高さに達した時に、可動ビーム６
の送り部Ｔと縦横に同じ高さで整列するようにされてい
る。また、駆動手段は、固定ビーム５及び可動ビーム６
の下方に配設された偏芯回転板７と往復杆８と揺動アー
ム１６で構成される。各可動ビーム６は少なくとも一対
の偏芯回転板７の周面上に支持されるが、該可動ビーム
６は偏芯回転板７の周面に載置しただけであるため、可
動ビーム６の脱落を防止し且つ可動ビーム６の横振れを
防止するために、可動ビーム６が遊嵌する溝１７を各偏
芯回転板７の周面中央に、全周に亘って設けてある。

【００１４】可動ビーム６の末端部には往復杆８の一端
が軸支されており、その他端は偏芯回転板７の回転に同
期して駆動する揺動アーム１６の先部に軸支されてい
る。本実施例では、３本の可動ビーム６に同じ移送運動
をさせるために、各可動ビーム６に軸支される往復杆８
の長さを等しく設定すると共に、各揺動アーム１６は一
本の揺動軸１８を共用し、揺動半径及びその位相が等し
い状態で揺動軸へ固定されている。尚、偏芯回転板７の
回転と揺動アーム１６の揺動とを同期させる手段として
は、カムや歯車による機械的なものでも良いし、揺動ア
ーム１６を駆動するモーター等を電気的に制御したもの
でも良い。

【００１５】予熱炉４に配設した面バーナー３の温度や
加熱炉１の構成及び規模は、ビレットの素材がダイスを
通過する温度（押出温度）や、表１の処理サイクルとし
て表れる押出し成形機の能力に応じて決まる。本実施例
では、長尺ビレット１０一本の押出しに約１２分間要す
る押出し成形機を使用することから処理サイクルは約１
２分となる。即ち、予熱炉４における長尺ビレット１０
の一本あたりの加熱時間は１２分間に決まる。

【００１６】また、本実施例の予熱炉４では、その予熱
炉４に配設した面バーナー３を約１０００℃で発熱させ
ることにより、常温の長尺ビレット１０を１２分間で２
５０℃にまで加熱することができるので、押出温度を約
４６０℃に設定するとすれば残り２１０度を加熱炉１と
再加熱炉９とで加熱すれば良いこととなり、２１０度か
ら装填ビレット１１の適当な温度勾配量を差し引いた量
が加熱炉１で上昇させるべき温度となる。

【００１７】例えば、装填ビレット１１の前部と後部と
で３０度の温度勾配を設けるとすれば、加熱炉１では２
５０℃から４３０℃までの加熱を行うこととなる。本実
施例の加熱炉１によれば、その加熱に約７０分間を要
し、それは処理サイクルの６倍弱に値する。即ち、加熱
炉１を、在炉本数６本の規模で構築すれば長尺ビレット
１０を４３０℃にまで確実に上昇させることができる。

【００１８】一方、処理サイクルが１２分のビレット熱
処理装置を、前記加熱炉１と同様の炉のみで構築した従
来手段によれば、長尺ビレット１０を４６０℃にまで加
熱するのに約１４５分を要し、それは処理サイクルの１
２倍強に値する。即ち、加熱炉１を、在炉本数１３本の
規模で構築しなければならないということになる（表１
参照）。

【００１９】再加熱炉９は、ビレットの直径にほぼ等し
い長さを有し、約４６０℃に発熱する面バーナー３を、
その赤熱面Ｆがビレットの載置箇所である炉内中央へ向
くように筒状に配設し、且つ前記加熱炉１を通過し所定
長に剪断されたビレットの前部を覆う位置に固定したも
のである。該再加熱炉９は、ビレット剪断手段（図示省
略）と押出し成形機の間に介在する誘導路２２の横に設
置され、それに対する誘導路２２上の装填ビレット１１
の装脱はエアシリンダーやローラーの駆動によって行わ
れる。

【００２０】以上の如く構成されたビレット熱処理装置
によれば、ローラー１２の回転により予熱炉４に搬入さ
れた長尺ビレット１０は、１処理サイクル間に２５０℃
にまで急速加熱されて、その後直ちに加熱炉１に搬入さ
れる。加熱炉１に搬入された後、１処理サイクルの間は
そのままの状態で加熱されるが、１処理サイクルを経過
すると偏芯回転板７が可動ビーム６を移送するように回
転することによって、長尺ビレット１０は可動ビーム６
の第１送り部Ｔ１に載って固定ビーム５の第１保持部Ｓ
１へ載置される。このような長尺ビレット１０の横移送
が終了する度に揺動アーム１６は所定角度回転し、往復
杆８を介して可動ビーム６を横移送前の位置へ復帰させ
る。そして、その後１処理サイクル経過する度に同様の
横移送を繰り返し、第２保持部Ｓ２から第５保持部Ｓ５
を介して最後に排出ローラー１９上で加熱され、４３０
℃となって加熱炉１から排出される。

【００２１】偏芯回転板７と往復杆８と揺動アーム１６
による簡素な駆動手段は、ビレットの在炉本数を少なく
できるからこそ成し得るものであり、例えば表１にて比
較される従来の熱処理装置（図５参照）であれば、可動
ビーム６に載って移送されるビレットＩの本数は前記実
施例の約２倍となり、本実施例と同じ駆動手段では、大
きすぎる負荷によって良好な移送運動が行われない。

【００２２】加熱炉１から排出された長尺ビレット１０
は、１０本に剪断されて装填ビレット１１となり、順次
再加熱炉９を経て押出し成形に供される。再加熱炉９の
内部において装填ビレット１１の前部をその直径と等し
い長さに亘って加熱することによって、装填ビレット１
１の前部は、所定時間（約１処理サイクル／１０）経過
後４６０℃に達するが、後部はほぼ４３０℃に維持され
装填ビレット１１の長手方向に良好な温度勾配が生じ
る。再加熱炉９より排出した装填ビレット１１により押
出し成形を行えば、装填ビレット１１の前部が約４６０
℃で押出されることはもとより、その後部も押出し成形
機の内壁との摩擦熱などにより温度が上昇し、装填ビレ
ット１１の素材が約４６０℃のほぼ均一な温度で押出し
成形機のダイスを通過することとなる。

【００２３】本願実施例と従来例の実施データを表１で
比較すると、前に記したとおり加熱炉１における在炉本
数は本願実施例の方が少なく、幅（Ｗ）と高さ（Ｈ）が
極めて小さい加熱炉１で足りることが判る。また、それ
によって加熱炉１のヒーターが消費する燃料量も減少す
るばかりか、偏芯回転板７と往復杆８と揺動アーム１６
による簡素な駆動手段の採用が可能となって熱処理装置
全体の規模も大幅に縮小し、設備電力も減少している。

【００２４】

【表１】

【００２５】尚、上記実施例は、再加熱炉９を具備する
熱処理装置として構成したが、加熱炉１における設定温
度を押出温度として再加熱炉９を省略したとしても上記
目的の達成には支障がない。また、同実施例では、加熱
炉１を通過した後に剪断を行い押出し成形に供したが、
すでに剪断を終えた装填ビレット１１を加熱する装置と
して構築しても予熱炉４の存在により同様の効果を期待
できるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上のごとく本発明のビレット熱処理装
置によれば、熱処理装置の規模が縮小し、限られたスペ
ースを利用した安価な熱処理装置の構築が容易となる。
また、炉の小形化によりアイドリング運転の時間が短縮
されて時間の有効利用に寄与するのみならず、燃料や電
気エネルギーの消費量も減少するなど、設備コストやラ
ンニングコストの削減に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビレット熱処理装置の一例を示す
要部横断面図である。

【図２】前記ビレット熱処理装置における加熱炉の断面
図である。

【図３】前記ビレット熱処理装置における予熱炉の断面
図である。

【図４】前記ビレット熱処理装置における再加熱炉付近
の略図である。

【図５】従来の熱処理装置の一例を示す断面図である。

【図６】本発明によるビレット熱処理装置における加熱
炉の単一送り部の軌跡を示す説明図である。

【図７】従来のビレット熱処理装置の炉の単一送り部の
軌跡を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 誘導路 ３ 面バーナー ４ 予熱炉 ５ 固定ビーム ６ 可動ビーム ７ 偏芯回転板 ８ 往復杆 Ｐ 炉床

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出し成形前にビレットへ加熱処理を施
   すビレット熱処理装置において、ビレットを中間温度に
   まで急激に加熱する予熱炉（４）と、ビレットを前記中
   間温度から設定温度にまで緩やかに加熱する加熱炉
   （１）より構成され、前記予熱炉（４）は、加熱炉
   （１）への誘導路（２）に介在し、設定温度より高温に
   発熱する面バーナー（３）で炉床（Ｐ）を筒状に覆って
   成ることを特徴とするビレット熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記加熱炉（１）は、加熱とともに炉内
   のビレットを間欠的に移送する炉内移送手段を具備し、
   炉内移送手段は、ビレットを下方より支持する固定ビー
   ム（５）及び可動ビーム（６）と、可動ビーム（６）に
   対し移送運動を周期的に起こさせる駆動手段より構成さ
   れ、該駆動手段は、周囲が滑らかな曲線を成しその周面
   で可動ビーム（６）を所定方向に送る偏芯回転板（７）
   と、可動ビーム（６）と連結し偏芯回転板（７）の周面
   上にてその可動ビーム（６）を前記偏芯回転板（７）の
   回転運動に同期して摺動せしめる往復杆（８）を具備す
   ることを特徴とする請求項１記載のビレット熱処理装
   置。