JPS6153403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属材料やその加工品の焼入れその他
熱処理に使用される連続式加熱装置に関するもの
であり、更に詳しくは自動的に加熱温度の切替の
可能な間欠送入式のトンネル型連続加熱装置およ
びその加熱開始方法に関するものである。

従来から、各種の金属材料やその加工品の焼入
れ焼準加熱、調質加熱その他の熱処理を行うのに
連続式のトンネル型加熱炉を用いて連続的に熱処
理を行うことは行われている。しかしながら、こ
のような熱処理においては、その目的により、あ
るいは熱処理する材料の材質、種類、大きさによ
り加熱温度を種々変えることが必要になるが、従
来の加熱炉においてはこのような加熱温度を変更
する場合、いつたん熱処理すべき材料の送入を停
止し、加熱炉の温度が新しい設定温度に調節され
てから再び材料の送入を開始する方法が採られて
いる。従つて、このような装置によれば材料の送
入を停止する間の稼動率の低下および操作上の繁
雑さは避けられない。

本発明者はかかる問題点を解決すべく種々検討
の結果、被加熱材料を間欠的に連続して炉内に送
入しつつ自動的にその温度条件の切替のできる加
熱装置を工夫し、更にその装置における運転開始
時の加熱方法の特徴的方法を見出し、本発明を完
成した。すなわち本発明は、独立して温度制御の
可能な加熱装置を備えた複数の加熱セクシヨンよ
り構成されるトンネル型加熱炉本体１０と、該加
熱セクシヨンの一単位に対応する長さを有し温度
の設定条件に応じて適宜温度調節用のピン１４を
取付けた被加熱材料を積載するための複数個のト
レイ１２および温度調節用ピンの取付位置の検出
部並びにこの検出信号を加熱装置に伝達する電気
系統から成る自動的に温度切替の可能な間欠送入
連続加熱装置であり、さらに加熱炉本体の入口か
ら２ないし数セクシヨン以後の加熱セクシヨンを
トレイに取付けられたピンの位置により定められ
る設定温度に温度制御することを特徴とする間欠
送入連続加熱装置の加熱開始方法である。

以下、本発明の加熱装置および加熱開始方法に
ついて第１図〜第４図に示す一実施例に基づき更
に詳細に説明する。

第１図に示す加熱炉は上部断熱材１６としてセ
ラミツクフアイバーを用い、炉本体側壁に交互に
各加熱セクシヨンにそれぞれ１個ずつの加熱用バ
ーナー１８および温度計２０を設け、被加熱材料
を載せたトレイ１２の通過する床面の下に燃焼ガ
ス排出用の煙道２２を設ける。第１図の加熱炉は
第１セクシヨン１から第５セクシヨン５までの５
個の加熱セクシヨンから構成されており、被加熱
材料２６は左側からトレイ１２の上にバスケツト
２４に納められて、予め設定された一定時間毎に
エアシリンダー２８によつて加熱炉本体１０の内
部に左側から送入され、引続いて送入されるトレ
イに押されて、前記一定時間毎に第１セクシヨン
から順次第５加熱セクシヨンまで通過して、必要
な加熱処理を行い右側から送り出される。またト
レイ１２中央には第３図に示すように内部に被加
熱材料２６を納めたバスケツト２４を載せ、トレ
イの進行方向の２ケ所の隅の部分にその設定条件
に応じて必要な温度調節用ピン１４が取付けられ
る。従つて、このトレイに取付けられた温度調節
用ピンの有無および取付位置に応じて、切替およ
び調節すべき温度条件の種類を選択することがで
きる。第３図のトレイの場合にはピンがトレイの
進行方向左隅に取付けてある場合、右隅に取付け
てある場合、左右両隅に２本のピンを取付けた場
合、全くピンを取付けない場合の４種類があるの
で、このそれぞれがどのような温度条件で調節す
るかを予め設定しておけば、加熱炉に送入される
前にトレイの所定の位置にピンを取付ければ、そ
の取付位置を検出部によつて検出して、目的とす
る温度条件に制御することができる。検出部とし
ては、送られてくるトレイのピンの取付位置のピ
ンの有無を検知できるものであれば従来から使用
されているものはどのような方式のものでもよ
く、例えばスプリングやテコの原理を利用した機
械的な方法によるもの、リミツトスイツチ等を用
いた電気的方法によるもの、光電管を用いた光学
的方法によるもの等が挙げられる。

本発明の加熱装置における温度条件の切替の一
例を第１図〜第４図に従つて説明する。まず、ト
レイの左隅にピン１本取付けた場合の設定温度を
910℃、トレイの右隅にピン１本を取付けた場合
の設定温度を850℃になるように各加熱セクシヨ
ンの温度調節計をセツトする。まず、左隅にピン
１本を取付けたトレイに焼準加熱用の鋼材を載せ
て一定時間（約18分）毎にエアシリンダーで炉内
に送り込む。この時、ピンの取付位置を炉送入前
に検出部によつて検知する。加熱炉の第１、第２
セクシヨンは常温で送入された材料の処理温度ま
での昇温加熱用であるので、常に一定の加熱を行
い、第３から第５セクシヨンが設定された温度条
件で制御される。炉内に送り込まれたトレイは第
１、第２セクシヨンを通過してここで90℃近くま
で加熱され、第３セクシヨンへ入る、第３セクシ
ヨンからは加熱温度が910℃に制御されており、
この温度で第５セクシヨンまで通過し、鋼材の焼
準処理が行われる。次いで、右隅にピン１本を取
付けた調質加熱用の鋼材を載せたトレイがエアー
シリンダーにより加熱炉内に送入される。

この時同様にピンの取付位置を検出部によつて
検知する。この時加熱炉の第３〜第５セクシヨン
の温度調節計は直ちに新しい850℃設定温度に切
り替わるのではなく、送入用エアーシリンダーの
作動回数、従つてエアーシリンダーの駆動用エア
ーを供給するソレノイドバルブの作動回数に応じ
て切り替えが遅れるように設定してある。すなわ
ち、第３セクシヨンの温度調節計は、検知部が信
号を検知してから更に３回ソレノイドバルブが作
動してから新しい温度条件の850℃に切り替わ
り、同様に第４セクシヨンは４回、第５セクシヨ
ンは５回のソレノイドバルブの作動の後に切り替
わる。このようにすることによつて、右隅にピン
を１本取付けたトレイが第３セクシヨンに入る直
前までは、第３セクシヨンはその前の910℃の温
度条件で制御されており、右隅にピンを取り付け
たトレイが第３セクシヨンにあるときは第３セク
シヨンは850℃の温度条件で制御されるが、第
４、第５セクシヨンは従来通り910℃の温度条件
で制御される。このようにして、異つた温度条件
のものをすぐに連続して、しかも必要な温度条件
で連続的に効率よく加熱処理することができる。
従つて、このような本発明の装置によつて作業能
率を著しく向上させることができ、またエネルギ
ーの節約も可能となつた。

加熱炉本体の耐火断熱材としては、本発明の目
的のためにはセラミツクフアイバーが好ましい。
セラミツクフアイバーを用いた断熱壁はその熱容
量が小さいため、温度条件の変化に応じて敏速に
炉内温度を追随させることができる。炉本体を一
般の耐火断熱レンガ等で構成することもできる
が、この場合はその熱容量が大きく蓄熱量が大き
いので温度条件の変化に敏速に追随することが困
難になる。この場合には温度条件が変化する時
に、その間に空のトレイを１台挿入することによ
つて解決できる。

また、本発明の加熱炉の加熱源は、ブタン、プ
ロパン等のLPガスあるいは天然ガス、重油、灯
油等を燃料とすることができ、電力を用いた電力
加熱炉でもよい。

次に本発明の連続加熱装置の加熱開始方法につ
いて第１図〜第４図に基づいて説明する。

加熱炉を停止した状態から起動する場合に、例
えば910℃で加熱処理を行う場合、予め炉を空の
状態で加熱して910℃に温度調節計を設定し、温
度が910℃でコントロールされるようになつてか
ら、バスケツト中に被加熱材料を納め、左隅に温
度調節用ピンを取付けたトレイをエアーシリンダ
ーによつて加熱炉本体中に送入を開始すると、先
頭のトレイに載せたバスケツトに納められた被加
熱材料の下側部分は十分に昇温しない。これは、
前述したように断熱壁がセラミツクフアイバーで
ある加熱炉はその断熱壁の熱容量が小さく畜熱さ
れた炉壁からの輻射熱による加熱はほとんどな
く、燃焼ガスの対流によつて加熱されるのである
が、空だきの状態で温度が上昇し設定温度の910
℃でコントロールしていると熱をとる部分がなく
なつて燃料の使用量は次第に絞られ、燃焼ガス量
も減少してくる。このような状態で、被加熱材料
を載せたトレイが送入されても炉内温度が設定温
度の910℃付近にある限り燃料は絞られたままの
状態にあり、燃焼ガス量が十分でなく、そのため
被加熱材料へ流出してくるガス量も十分でなくな
り、燃焼ガスの出口に近い被加熱材料の下側部分
まで十分に加熱されないことになる。特にバスケ
ツトの高さを高くして物の入る厚みが深くなるよ
うに設計した場合にこの現象が著しくなる。２台
目以降のトレイは１台目のトレイの通過によつて
炉内温度が低下しそのために燃料が増加し、燃焼
ガス量も増大するのでこの影響は順次少なくな
る。このような断熱壁としてセラミツクフアイバ
ーを用いた加熱炉に特有のその起動時の欠点に対
して、従来は炉長を長くして不足する加熱分を補
うか、あるいは送入開始時の２〜３個のトレイへ
載せる被加熱材料の量を通常の状態の半分程度に
するかの手段によつて対処していた。これらの方
法では、設備が大きくなり熱損失が増加し稼動率
がおちる。例えば５セクシヨンの場合と７セクシ
ヨンの場合では最初品物が出てくるまでのロス時
間も２セクシヨン分（36分）多くなり処理能率が
低下して好ましくないが、本発明の方法によつて
現在の装置のままでこの欠点をなくすことができ
た。

すなわち、本発明の方法は、例えば第１図にお
いて910℃で焼準処理を行う場合には被加熱材料
の送入前に最初第３〜第５セクシヨンの温度調節
計を850℃に設定してコントロールさせておき、
この状態で被加熱材料を載せ、温度調節用ピンを
左隅に取付けたトレイを送入してやれば、このト
レイが第３セクシヨンから第５セクシヨンへ順次
到達するとそのセクシヨンにおいて設定温度が
850℃から910℃に切り替わるため、燃焼量が急激
に大きくなり燃焼ガス量が増大して先頭のトレイ
のものも十分に必要な加熱を与えることができ
る。

あるいは逆に、例えば850℃で調質処理を行う
場合に加熱炉の温度調節計を910℃に設定してお
き、この状態でピンを右隅に取付けた同様のトレ
イを送入する。この場合には炉床が十分に昇温し
ているので、第３セクシヨン以降で850℃でコン
トロールされても被加熱材料の下側も十分に昇温
が可能となる。

第１図の加熱炉を用い、一つのトレイに約150
Kgの被加熱材料をバスケツト中に納めたものを載
せ18分間隔で間欠的に送入していつた場合の、最
初から910℃に設定して加熱した時（×印）およ
び前述した当初850℃に設定して加熱し途中から
910℃の設定に切り替える本発明の加熱方法で加
熱した時（〇印）の、被加熱材の上面、中間部
分、下面の温度変化を第５図に示す。

なお、本発明の加熱装置は、単に加熱炉本体の
温度調節のみでなく、その後の熱処理操作につい
ても、ピンの取付位置との関係でその手順を予め
決めておけばコントロールすることが可能であ
る。

例えば、第６図に示すように、加熱炉本体の外
に冷却用の油槽２９、水槽３１、保持炉３０等か
ら構成される熱処理システムにおいて、加熱炉本
体に送入される前の検出部で検知した信号に基づ
いて予め設定された必要な処理を行い、必要な経
路を通つて材料の熱処理を行うことができる。

このような熱処理の一例として次のような処理
が挙げられる。

１ ピン左隅１本…………機械構造用合金鋼の普
通焼準910℃（加熱炉）→（油冷なし）→放冷
→バイパス→反転機構３２（材料放出のため） ２ ピン右隅１本…………調質860℃（加熱炉）
→油冷→570℃〜680℃（保持炉）→水冷→反転
機構３２ ３ ピン左右両隅に２本…………機械構造用合金
鋼のサイクルアニーリング910℃（加熱炉）→
（油冷なし）→強制空冷→600℃（保持炉）→反
転機構３２ ４ ピンなし…………機械構造用炭素鋼の普通焼
準860℃（加熱炉）→（油冷なし）→バイパス
→反転機構３２ 以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々
説明したが、本発明はこの実施例に限定されるも
のではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多
くの改変を施し得るのはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱装置の正面断面図、第２
図は同じく側面断面図を示す。第３図は被加熱材
料を載せた状態のトレイの平面図、第４図は同じ
く側面断面図を示す。第５図は本発明の一実施例
の加熱温度曲線を示し、第６図は熱処理システム
全体の概念図である。 １〜５……加熱セクシヨン、１０……加熱炉本
体、１２……トレイ、１４……温度調節用ピン、
１６……上部断熱材、１８……加熱用バーナー、
２０……温度計、２２……煙道、２４……バスケ
ツト、２６……被加熱材料、２８……エアーシリ
ンダー、２９……油槽、３０……保持炉、３１…
…水槽、３２……反転機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 独立して温度制御の可能な加熱装置を備えた
   複数の加熱セクシヨンより構成されるトンネル型
   加熱炉本体と、該加熱セクシヨンの一単位に対応
   する長さを有し温度の設定条件に応じて適宜温度
   調節用ピンを取付けた被加熱物を積載するための
   複数個のトレイおよび温度調節用ピンの取付位置
   の検出部並びにこの検出信号を加熱装置に伝達す
   る電気系統から成る自動的に温度切替の可能な間
   欠送入連続加熱装置。 ２ 加熱炉本体の入口から２ないし数セクシヨン
   以後の加熱セクシヨンをトレイに取付けられたピ
   ンの位置により定められる設定温度に温度制御す
   ることを特徴とする間欠送入連続加熱装置の加熱
   開始方法。 ３ 加熱炉本体の入口から１ないし数セクシヨン
   の加熱セクシヨンを設定温度より（50〜100℃）
   高い温度で加熱し、それ以後の加熱セクシヨンを
   ピンの位置により定められる設定温度で温度制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の間欠送入連続加熱装置の加熱開始方法。 ４ 加熱炉本体の入口から１ないし数セクシヨン
   の加熱セクシヨンを設定温度より（50〜100℃）
   低い温度で加熱し、それ以後の加熱セクシヨンを
   ピンの位置により定められる設定温度で温度制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の間欠送入連続加熱装置の加熱開始方法。