JPS60135517A - 金属工作物を熱処理する工業用炉 - Google Patents

金属工作物を熱処理する工業用炉

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JPS60135517A
JPS60135517A JP59249831A JP24983184A JPS60135517A JP S60135517 A JPS60135517 A JP S60135517A JP 59249831 A JP59249831 A JP 59249831A JP 24983184 A JP24983184 A JP 24983184A JP S60135517 A JPS60135517 A JP S60135517A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明１ヨ、炉ハウジング内シこ設けられて装入物を収
容する加熱■が、加熱素子を介して加熱可能であり、か
つ送風機により熱交換器を介して循環可能な冷却ガスを
通す少なくとも１つの閉ｉ　’−４Ｊ　：能な室間日を
もち、冷却ガス供給導管を通って到来する冷却ガス流を
制ａＩするため、冷却ガスを入れるために設けられた室
間口の範囲シこ、冷却過程０こおいて往復運動けしめら
れる分配装置が揺動可能に支持されている、金属工作物
を熱処理する工業用炉、特に小室真空炉に関する。
問顆壱 このような工業用枦は、特に高速度鋼および他の工具鋼
を焼入れするのに使用されるが、他の熱処理例えば光輝
焼鈍にも適している。このような炉は、加熱室への立入
りを可能にする開放可能な前面扉をもつ二重壁の肩ハウ
ジングを含んでいる。加熱室は熱絶縁物で内張すされた
＃ｌＮ殻から作られている。加熱室は床と天井に通常大
きいガス通過開口を備えている。これらの開口は加熱期
間および医持期間中締切り引き戸により閉鎖されている
。加熱室の上部ガス通過開口は接続管を介して送風機の
吐出接続管片に（５） 直接接続されている。
接続管を通って加糖室へ流人するガス流は、比較的小さ
い装入物を洗うことしかできない。
装入物の増大は、それに伴う冷却速度の低下によって妨
げられる。送風機の吐出接続管片の直径を大きくするこ
とも不可能である。なぜならば、送風機出力が不変であ
ると、速度損失がこれに伴うからである。しかし装入物
の急速な冷却を行なうため、高いガス速度が必要である
。
充分速やかな放熱によってのみ、例えば焼入れを行なう
ことができる。したがって装入物の急速な冷却を行なう
ため、加熱室へ吹込まれる冷却ガスを高い速度で循環さ
せるという要求がある。所定の送風機出力ではガス速度
は接続管の直径に関係し、−力筒直径は冷却ガスにより
洗われる装入物表面の大きさに関係し、それにより実際
上必然的に炉出力が熱処理される工作物の不変な品質に
おいて制限されることになる。
従来技術 したがってドイツ連邦共和国特許出願公洲第（６） ２８４４８４３号明細轡において、大きい装入物表面を
速やかに冷却することによって、炉出力を高めまた現任
のか出力をよく利用するために、ガスを人第１るために
設けられ左室開口に弁板を揺動ＩｊＪ能に支持し、これ
により到来するガス流を室間■の自由断面の範囲て制ａ
することが提案さオ］た。このような弁板では、ガス流
は全装入物をきわめて不完全にしか洗わない。なかんず
く装入物の表面は冷却ガスにより均一に洗ｔ〕れないの
で、不均一な冷却が行なわれる。これはひずみの危険を
部う。
発明の目的 したがって本発明の基礎になっている課題は、最ｖＪに
あげた種類の工業用いにおいて、揺動可能な分配装置を
発展させて、それにより装入物を冷却ガスにより均一に
洗うのを可能にすることである。
目的を達するための手段 本発明によればこの課題は、分配装Ａとして複数のノズ
ルが設けられ、冷却ガスが装入物へ当る前にこれらのノ
ズルを通って流れることによって解決される。
発明の効果 ノズルにより冷却ガスを装入物表面へねらって導くこと
ができるので、この表面を均一に冷却することができる
。装入物の表面が冷却ガスにより不均一に洗われる危険
は除去される。ノズルの形状と配置は要求に最適に合わ
せることができ、冷却過程においてよく規定された状態
を得ることができる。
実施態様 ノズルが室間口の真前に支持されていると有利である。
したがってノズルは炉の低温部分にある。冷却の際ノズ
ルは高い速度で流入する冷却ガスにより冷却されるので
、室間口を閉鎖吏る締切り引き戸を開く際装入物からノ
ズル装置へ放射される熱はわずかな加勢しか行なわない
。
したがってノズルは特別な耐熱合金から作る必要がない
。この配置により熱屓失は完全に防止される。
ノズルはなるべく円筒状に構成されて同じ直径をもって
いる。
本発明の別の特徴によれば、ノズルの揺動軸線が室間口
の断面のなす面シこ対して平行にかっこの而の中心を通
って延び、ノズルヵ月帯動軸線に対して平行に少なくと
も１つの列をなして室間」の断面のなす而の中心垂線に
対して対称に設けられ、それによりノズルの方向、、ａ
率が改善される。ノズルの縦中心軸線が、」二流側の１
点で室間口の新面のなす面の中心垂線上において出合っ
ていることによって、さらに最適化が行なわれる。した
がってノズルの揺動方向に沿って装入物への均一なガス
流入が保証される。
個々のノズルへ冷却ガス流を分配するため、本発明力別
の特徴により、各ノズルが絞り装置を備えている。絞り
装置とノズルの角形配置とにより、ガス噴流の同じ大き
さの流出速度と装入物への同じ大きさの衝突速度とが得
られる。
したがって揺動方向に対して直角な方向における装入物
の均一な冷却ｂ′Ｘ保証される。
（９） 好ましい構成では、ノズルが部分円筒の殻に設けられ、
この部分円筒の軸線が揺動軸線に一致し、その舛側また
は内側殻表面ｂ５部分円筒に対して平行に設けられた密
封部分に揺動の際密接し、この密封部分が冷却ガス供給
導管の端部に同様に密接して設けられている。これはノ
ズルの確実に動作する簡Ｊれな構造配置を示ｒ。
ノズルは揺動運動の際装入物の中心へ２度吹付けを行な
い、その結実装入物の中心が速く冷却されるので、ノズ
ルの揺動速度をなるべく終端位置の範囲で小さくする。
本発明の別の特徴によれば、ノズルの直径がノズルと装
入物へ当る点との間隔の少なくとも１／１０である。こ
れは、ノズルから出るガス流の速度がノズル出口からの
距麗の増大につれて減少するという事実を考慮している
。＠流の中心の速度はノズル直径のほぼ１０倍まで一定
である。この理由から比較的大きい直径をもつノズルが
設けられるので、噴流はほば流出速度で装入物・へ当る
。
（１０） 好ましい構成は、加熱室の互いに対向する側特に床と天
井に、冷却ガスを加糖室へ供給するための同じ室間口と
ノズルとを設けることを提案する。それにより装入物は
２つの側から冷却ガスを当′Ｃられ、それにより冷却過
程１）ｉ加速され、さらに均一化される。
ノズルの冷却ガス供給導管が、流用を互いに無関係に調
整する絞り弁を備えていると有利である。こねは、装入
物を載せる装入物支持台も同様に床ノズルにより何部的
に共に冷却せねばならないことを考慮して行なオ〕れる
。したがって下には上より大きい熱喰を供給せねばなら
ず、これは冷却ガス導管にある絞り弁により上と下で冷
却流を絞ることによって可能となる。それにより熱伝達
の整合が装入物の寸法および質量分布に関係なく可能に
なり、ひずみのない均一な冷却り５保証される。
速すぎる冷却の場合、送風機の罰に設けられる体積流は
調整器；こよって、ノズルへ供給される冷却ガスの冷却
速度を調整して、要求に合ね（１１） せることかできる。
実施例 本発明り対象のそれ以夕Ｉの詳細および利点は、本発明
による炉の好ましい実施例沓概整的シこ示す−添ｔ＝を
図ｍの以下の説明から明らかになる。
加圧ガス急冷装置をもつ単室真空炉は鋼製の二重壁炉ハ
ウジング１を含み、この炉ハウジング内５こ加糖室２が
設けられている。炉ハウジングｌは円、盲状ひあり、炉
ハウジング１の下側１：こ溶接された脚３上にある。炉
ハウジングｌは端面（図面において左側ｌに開放揺動可
能な前面扉４を備えており、この前面扉も１４様に二重
壁に構成されている。炉ハウジング］の反対側端面（図
面では右側」は中・Ｇに円形切欠きをもち、この切欠き
へ挿入されるフード５は後述する電動類６の収容に用い
られる。
加熱室２は一体の黒鉛絶縁物８で内張すされた鋼殻７か
ら作られている。加熱室２は床と天井にそれぞれ冷却ガ
スが通ることのできる大きい室間口９，９′を備えてい
る。これらの室間口（１２） ９．９′は加熱期間および保持期間中絶縁された締切り
引き戸１０．１０’により閉鎖されている。
開閉軍動は図示しないビストシーシリンダ装置により空
気圧で行なわれる。加熱室２は、保守作業を容易にする
ため炉ハウジングｌから引出すことができるように、図
示しない巾の上に支持することができる。
加熱室２は開放揺動可能な絶縁された扉１１により前面
を開じられ、装入かこの形の装入物１２を前面からこの
加熱室２へ入れることができる。取扱いのため装入物１
２は装入物支持台１３上にある。加熱室２の内部は扉１
１にあるのぞき窓を通して観察することができる。
加・糖室２の内部には装入物１２の上と下に電気加熱素
子１４が設けられて、処哩温度への装入物１２の急速な
加媚と高い温度均一性とを医証している。炉ハウジング
１と加熱室２の殻とを通して加熱素子】４への給電は、
従来のやり方で行なわれ、ここにはこれ以」ニ説明しな
い。
炉ハウジング１の内部には、加熱室２の後に（１３） 多数の冷却コイルをもつ熱交換器１５があり、図示しな
い供給導管を介して冷却コイルへ水が供給され、同様に
図示しない排出導管を介して冷却コイルから水が排出さ
れる。熱交換器Ｉ５は、装入物１２中の高温工作物の所
で暖められた冷却ガスを速やかに冷却するのに役だつ。
冷却ガスは、炉ハウジング１内で同じように熱交換器１
５の隆に設けられている高出力送風機１６によってＷ−
ｆｉせしめられる。この送風機１６は熱交換器１５に近
い力の側シこ中心ガス吸入接続管片１７をもち、この接
続管片の４１に設けられた体積流は調整器１８によって
、冷却速度を要求に合わせることができ乙。送風機１６
を駆動する電動＠６は、炉ハウジング１の端面を後方へ
拡張するフード５内シこ同軸的に収容されている。
送風機１６には下部および上部の冷却ガス供給、導管１
９．１９’が接続され、炉ハウジング１の床および天井
・へ開コしている。冷却ガス供給導管１９．１９’内に
は互いに無関係に操作可能な絞り（１４） 弁２０．２０’が組込まれ、これら絞り弁により冷却ガ
ス供給導管１９．１９’を通る冷却ガスの流頃したがっ
て下および上から装入物１２への冷却ガスの１共給を調
整することができる。それにより一方の側でいっそう大
きい熱を放出できるので、不均一・な形状の装入物１２
を均一に冷却することかできる。
冷却ガス供給専管１９．１９’が炉ハウジング１の床お
よび天ノ１に聞［１する範囲には、冷却ガス分配装置と
１）てのノズル２１．２１’が設けられている。これは
特に第３図および第４図かられかる。ノズル２１．２１
’は円筒状に構成されて、同じ直径をもっている。これ
らは部分円ｉ２３，２３’の殻２２，２２’に列をなし
て設けられ、部分円筒２３．２３’の軸線は揺動軸線を
なす揺動軸２４　、２４’であり、この揺動軸２４　、
２４’のまわりに部分円筒２３，２３’がノズル２１．
２１’と共に揺動することができる。揺動軸２４　、２
４’は軸受２５，２５’に支持され、図示しない電動機
；こより往復揺動できるように駆動可能である。揺動軸
２４　、２４’は室間（１５） 口９，９′の断面のなす面に対して平行にこの面の中心
を通って延び、ノズル２］、２＋’はこの断面のなす面
の中心垂線Ｈに対して対称に設けられている。
部分円筒２３．２３’の外側殻表面２６．２６’は、こ
れに対し平行に設けられて同９　＋こ円筒状に密封部分
２７．２７’に接しているので、部分円ｉ２３，２３’
のいかなる揺動位置でも外側殻表面２６．２６’と密且
部分２７．２７’の内側との罪に密封閉鎖が行なわれる
。ノズル２１．２＋’は終端位置の範囲で密コ部分２７
．２７’に当る。密風部分２７．２７’は炉ハウジング
１の床および天井にある冷却ガス供給導管１９．１９’
の出口を密閉して包囲している。
ノズル２１，２１′の縦中心軸線■、は、上流側の１点
Ｐで室間日９，９′の断面のなす面の中心垂線Ｍ上で出
合うので、ノズルは角をなして配置されている。さらに
ノズルに設けられている絞り装ａ　２８　＋　２８　’
により、個々のノズルへのガス流の分配を調整すること
ができる。この絞り装置２８．２８’とノズル２］、２
＋’の角形配置とにより、（１６） ガス＠流の同じ大きさの流出速度と装入物１２への同じ
大きさの衝突速度が得られる。それにより揺仙方同ｉこ
対して直角な方向における装入物Ｉ２の均一な冷却が保
証される。
ノズル２１．２１’の直径は、ノズル２＋、２］’と装
入物１２への冷却ガス衝突点との間隔の約１／１゜にな
っているので、噴流はほぼノズル２］、２＋’からの流
出遠度Ｃ装入物１２へ当る。
作用 叩圧ガス急冷装置をもつ実施例として上述した単室真空
炉は、開かれた前面扉４および同様に開放揺動された扉
１１を通して装入物１２を装入される。装入物１２は装
入かご内で装入物支持台１３上にある。加熱室の扉１１
と前面扉４は例えば焼入れを実施側るため閉じられる。
同様に加熱室２の諦のり引き戸１０．１０’も閉じられ
る。今や排気装置が始動され、加熱室２が排気される。
加熱装置の付勢により、加熱素子１４を用いて＋３００
’Ｃ以上までの温度が加熱室２内に設定される。必要に
応じて挿々の温度プロゲラ（１７） ムを実施ｊることができる。
所定の時間シこわたって所望の温度を保持した後、加熱
室２は急冷のため中性ガスを最大５ｂａｒの正圧まで満
たされる。同時に送風機１６が始動され、締切り引き戸
１０．１０’が開かれる。冷却ガスは送風機１６により
高い流速で循環せしめられ、装入物１２は放熱により冷
却される。
体積流計調整器１８と絞り弁２０．２０’により調整を
行なうことができる。
冷却ガスは、送風機１６のガス吸入接続管片１７から冷
却ガス供給導管１９．１９’を経て、部分円１暫２３，
２３’と密封部分２７．２７’とにより区画される室２
９．２９’へ流人し、そこからノズル２１１２１′の通
過後装入物１２へ向けられる。冷却ガスはこの装入物１
２を通って流れ、再び室間口９゜９′を通って側方へ出
る。そのために加熱室２へ付加的な開口を設けることも
できる。冷却ガスの冷却は熱交換器１５内で行なわれ、
冷却ガスはこの熱交換器１５の中心から出て、ガス吸入
接続管片１７を通って送風機１６へ再び吸入さく１８） れる。
装入物１２の急冷または冷却過程中ノズルが揺動されて
、冷却ガスを装入物１２全体にｔつたつで均一に導く。
この目的のため部分円筒２３゜２３′は揺動軸２４　、
２４’のまわりに連続往復運動を行なう。処理過程は全
自動で行なわれ、非常に急速できわめて均一な冷却を行
なう。ノズル２１．２１’の謡動凍度を終端位置の範囲
で減少して、揺動１動の際装入物１２のすべての部分を
同じようにガスに当てることができる。
第５８図ないし第５ｇ図には、種々の時性の炉における
ノズル系の胆略配置が示されている。
第５ａ図ではノズルが上下に配置され（第１図ないし第
４図）こ示釘実施例）、第５ｂ図ではノズルが左右に配
置され、第５Ｃ図ではノズルが上下および左右に配置さ
れている。長いｊ７５（第５ｄ図）では、任意の数のノ
ズル系がシ１後に配置可能である。第５ｅないし第５ｇ
は垂直炉を示し、第５ｅ図ではノズルが左右に配置され
、第５１図ではノズルが周囲に配置されている。第５８
図ではノズルが裏数階看に配置されている。
【図面の簡単な説明】
第１図１Ｊ卯圧ガス急冷装置をもつ単室真空炉の垂直縦
断面図、第２図は第１図の炉の重直嘆断面図、第３図は
下部ノズル系の拡大図、第４図は第２図の下部ノズル系
の拡大図、第５ａ図ないし第５ｇ図は種々の溝蒔の炉〜
こおけるノズル系の概：賂装置を示す斜現図である。 】・・・炉ハウジング、２・・・加熱ｉ、９．９’・・
・室間−１１２・・・装入物、１４・・・加・糖素子、
１５・・・熱交換器、１６・・・送風機、１９．１９’
　・・・冷却ガス供給導管、２１．２１’　・・・ノズ
ルＦ　ｉ　ｇ、１ Ｆ　ｉ　ｇ、２ １９゛

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　類ハウジング内に設けられて装入物を収容する加熱
    室が、加熱素子を介して加熱可能であり、かつ送風機に
    より熱交換器を介して循環可能な冷却ガスを通す少なく
    とも１つの閉鎖可能な室間口をもち、冷却ガス供給導管
    を通って到来する冷却ガス流を制御するため、冷却ガス
    を入れるために設けられた室間口の範囲に、冷却過程に
    おいて往復原動せしめられる分配装置が揺動可能に支持
    されているものにおいて、分配装置として複数のノズル
    （２１，２１’）が設けられ、冷却ガスが装入物（＋　
    ２）へ当る前にこれらのノズル（２１，２１′）を通っ
    て流れることを特徴とする、金属工作物を熱処理する工
    業用炉。 ２　ノズル（２１，２１’）が室間口（９，９’）の直
    前に支持されていることを特徴とする特許請求の（１） 範囲第１項に記載の工業用い。 ３　ノズル（２１，２１’）が円筒状に構成されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
    記載の工業用炉。 ４　すべでのノズル（２１，２１’）が同じ直径をもっ
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
    工業用ｒ、。 ５　ノズル（２］、２１’）の撮動軸線（２４，２４’
    ）が室間口（９，９’）の断面のなす面に対して平行に
    かつこの面の中心を通って延び、ノズル（２１，２１’
    ）が揺動軸線（２４，２４’）に対して平行に少なくと
    も１つの列をなして室間口（９，９’）の断面のなす面
    の中心垂線（Ｍ）に対して対称に設けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の工業用炉。 ６　ノズル（２１，２１’）の縦中心軸線（１，）が、
    上流側０１点（Ｐ）で室間口（９，９’）の断面のなす
    面の中心垂線（Ｍ）上において出合っていることを特徴
    とする特許請求の範囲第５項に記載の工業用炉。 （２） ７　ノズル（２１，２１’）が絞り装置（２８，２８’
    ）を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    ないし第６項の１つに記載の工業用炉。 ８　ノズル（２Ｌ２＋’）が部分円筒（２３，２３’）
    の殻（２２，２２’）に設けられ、この部分円筒（２３
    ，２３’）の軸線が揺動軸線（２４，２４’）に一致し
    、その外側士たは内側殻表面（２６，２６’）が部分円
    筒（２３゜２３′）に対して平行に設けられた密且部分
    （２７゜２７′）に揺動の際密接し、この勢尉部分（２
    ７，２７’）が炉ハウジング（１）へ開［］する冷却ガ
    ス供給導管（１９，１９）の端部をも同様に密封して閉
    鎖することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
    ７項の１つに記載の工業用炉。 ９　ノズル（２＋、２＋’）の揺動速度が絡端位置の範
    囲で小さくなっていることを特徴とする特許請求の範：
    ＪＨ第１項ないし第８項の１つに記載の工業用炉。 １０　ノズル（２１，２＋’）の直径がノズル（２］、
    ２＋’）と装入物（１２）へ当る点との間隔ヵ少なくと
    も】／１０であることを特徴とする特許請求の範囲第３
    項に記載の工業用炉。 １１　加熱室（２）の互いに対向する側が、冷却ガスを
    加熱室（２）へ供給するための同じ室間］（９，９’）
    とノズル（２］、２＋’）とをもっていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の］二業用い。 】２　ノズル（２１，２１’）の冷却ガス供給、導管（
    １９，１９’）が、流用を互いに無関係に調整する絞り
    弁（２０，２０’）をｇえていることを特徴とする特許
    請求の範囲第８項に記・載の工業用炉。 １３　送風機（］６）の前に、ノズル（２１，２１’）
    へ供給される冷ＨＪガスの冷却速度を調整する体積流晴
    調゛絡器（１８）が設けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の工業用か。
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