JPS63169324A - 無酸化雰囲気炉 - Google Patents

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］ 本発明は自動車鍛造部品等の製造工程に用いられる加熱
炉に関する。

［従来の技＃ｒ］ 自動車部品等の熱温間鍛造による製造工程で使用される
加熱炉（ビレット炉）として、炉心間の外周部にコイル
を設けた誘導加熱炉が知られている。被加熱物であるビ
レットは炉心管中を移動しつつ誘導加熱される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の加熱炉は、被加熱物が大気中で加熱されるた
め、表面にスケールが発生するという大きな問題点があ
った。被加熱物表面にスケールが発生すれば、これを除
去しなけらばならないため材料のロスが多くなり、鍛造
用の金型や加熱炉自身のライフが短かくなり、プレス機
周辺の汚損によるトラブルが生じやすく、材料表面が面
荒れするというような種々の問題が生じる。

また、温間鍛造の場合は材料表面に黒鉛潤滑剤を塗布す
るのが一般的であるが、この場合大気中の加熱ではその
潤滑剤が酸化して歩留が低下すると云う問題点があった
。

このような問題点を解決するため、炉心管の内部にＬＰ
生ガスを吹き込み、出口側にフレームカーテンを形成す
るような試みもなされたが、満足すべき効果は得られな
かった。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため本発明は次のような構成の加
熱炉を提供する。

すなわち、本発明にかかる加熱炉は、セラミック系耐火
物からなる炉心管の外周部にヒータを設け、該炉心管の
内部を移動する被加熱物をヒータで加熱するようにした
加熱炉において、前記炉心管の中間部に内外に通ずる通
孔を設けるとともに、該通孔の外側開口部に接続した供
給配管から炉心管内部に窒素ガス又は窒素ガスと還元性
ガスとの混合ガスを吐出するガス供給装置を設けたこと
を特徴としている。

［作　用］ 通孔から炉心管内へ窒素ガス（又は窒素ガスと還元性ガ
スとの混合ガス）が供給されるので、炉心管内部が保護
雰囲気となり、被加熱物の酸化が起こらない。また、温
間鍛造にこの方法を適用する場合は、黒鉛拐滑剤が酸化
しない。

炉心管内部への上記ガスの吐出を冷間で５．０１１１３
／秒以下の流速で行なえば、セラミック系炉心管と供給
配管との間に多少の隙間があっても空気の巻込みが生じ
ない。

［実施例］ 以下、図面にあられされた実施例について説明する。

この加熱炉１は、炉体外殻２が複数個（図示例では３個
）のボックス３．・・・を継ぎ合わせてなり、芯部に挿
通されている炉心管５も複数本の短管（５ａ、５ｂ、５
ｃ）の継合せで形成されている。炉心管５はセラミック
系の耐火物で形成され、その外周部に高周波誘導加熱用
コイル７が巻回されている。

隣接する２本の炉心管短管５．５の接合部はボックス３
．３の継ぎ目に位置し、その位置で両炉心管短管が互い
に突き合わされているとともに、耐火物製の板状支持部
材９の芯部に設けた穴ＩＯに挿通され該支持部材によっ
て支持されている。

出口（Ｂ）側に近い継目の位置では、ボックス３の天板
内外に通ずる開口８が形成されるとともに、前記板状支
持部材９を縦方向に炉心管５の嵌合用の穴ＩＯの位置ま
で貫通するガス供給孔１１が穿設されている。また、こ
のガス供給孔１１の下端部に位置する炉心管５の接合部
には該炉心管の内外に通ずる通孔１３が形成されている
。前記ガス供給孔１１に通ずるボックス３の開口８には
ガス供給装置１５の供給配管１６が取り付けられており
、ガス供給装置１５からバルブ１７を介して適量の窒素
ガス又は窒素ガスと還元ガスとの混合ガスが供給される
ようになっている。このガスは、炉心管５内に吐出され
るときの流速が冷間において５．Ｏｒｎ　７秒以下、好
ましくは０．５〜５．０ｍ／秒となるようにガス供給装
置によってコントロールされる。この流速が大気温下の
計算で５．０ｍ　７秒よりも速くなると大気の巻き込み
を生じ、被加熱物表面に有害なスケールが形成される。

この加熱炉の使用に際して、被加熱物２０であるビレッ
トは水冷ステンレス鋼バイブで構成されたスキッドレー
ル２２（必ずしもこれを設けておかなくてもよい）上を
入口（Ａ）側から出口（Ｂ）側に移動しつつ誘導加熱さ
れる。炉心管５の内部は窒素供給装置１５から供給され
る窒素ガス（Ｎ２）によって非酸化性又は還元性保護雰
囲気となっているので、炉内で形成されるスケールの発
生が防止される。

つぎに、吐出ガス流速と酸化との関係を実際に調べた結
果を第１表と第４図に示す。第４図は炉心管５内への吐
出窒素ガスの流速と炉心管５内雰囲気中の酸素（０□）
濃度の関係をあられすものであり、第１表は被加熱物（
直径３５ｍｍの５ＣＲ４２５ｆＡ材）を実際に加熱した
場合の酸化スケールの発生状況をあられす。これらのデ
ータから、吐出ガス流速が４．０ｍ／ｓｅｃ以下であれ
ば酸素（０２）の巻込み量が少なく、酸素汚染度が１％
以下となる。この状態では酸化スケールの発生は実際操
業上無視できる程度であることが判明した。

第　　　　　１　　　　　表 すなわち、この種の加熱炉の炉心管は、使用中に高温に
加熱されるために生じる歪み割れの問題や、補修時の手
間を考えて複数本を接合し、かつ接合部には若干のクリ
アランスを設けておくのが現実的であるので、雰囲気ガ
スをこの接合部から供給する場合にエジェクター効果に
より大気中の酸素を巻き込むおそれがあるが、本発明に
おける如く、ガス流速を一定の範囲に管理することによ
りその巻込み量を許容範囲内とすることができるのであ
る。炉心管内にガスを供給するための通孔１３を炉心管
の接合部に設けず、他の位置に設けてもよいが、その場
合にも完全な接合部のシールは実際上不可能であるので
、吐出ガスの流速次第では酸素の巻込みのおそわは依然
として存在する。

したがって図示例に示す如く接続部に通孔１３を形成す
る方が加工上の見地から有利である。

つぎに、第５図は前記と異なる実施例をあられすもので
、本例ではガス供給孔１１にセラミック系の多孔質棒材
からなるポーラスノズル２５が嵌着され、開口８から導
入される保護ガスがこのポーラスノズル２５の細孔を通
って炉心管５内に吐出されるようになっている。このよ
うな多孔質のノズルを介してガスを供給するようにすれ
ば、ガスの整流性が著るしく改善され、巻き込みが全く
防止されるので好ましい。

又材料表面には、Ｈ，Ｏや０２などの酸化成分が多少共
吸着しており、更にはセラミックチューブの表面には多
量のＨ，０分が吸蔵されるケースも少くなる。これらが
はなはだしい場合Ｎ２ガス単独の吸込みでは、スケール
抑制には不充分で、Ｎ２にＮ２等の還元ガス添加を行う
。一般に還元ガスはＮ２に比べはるかに高価で、又安全
性その他の現場管理上の問題を伴うので、最小限に押え
た方が良く、本発明では例えばＮ２を用いる場合でも不
燃性限界の範囲で５％以下である。さらに、温間鍛造で
は、材料表面に塗布された黒鉛潤滑剤の酸化が生じない
ので潤滑剤の歩留りが向上し後続工程での金型ライフが
大巾にのびる。

以上のように本発明によれば、鍛造プロセスのうち最も
スケール発生率の大きい加熱炉内部での発生を最小限に
押えることができるが、このことのもの一つの効果とし
て、材料が加熱炉を出た後の冷却プロセスで付着生成す
るスケールのハクリ性が極めて良く、このことが大気加
熱方式に比べてスケールの絶対量の大巾域と相まって金
型の損耗、材料の面粗度向上などに対して大きな貢献を
することも明らかとなった。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる無酸化
；囲気炉は、充分なシールが行なわれていない炉心管内
に酸素の混入が殆んどないように窒素ガス等の保護雰囲
気を形成するこことができるので、炉の製造コストを著
しく上昇させることなく被加工物の表面における有害な
酸化スケールの発生を効果的に防止することが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成をあられす断面図、第２
図はその要部の拡大図、第３図は第１図におけるｘ−ｘ
矢視図、第４図は吐出ガス流速と酸素混入量との関係を
あられすグラフ、第５図は異なる実施例をあられす要部
の断面図である。 １・・・加熱炉　２・・・外殻　３・・・ボックス５・
・・炉心管　８・・・開口　９・・・板状支持部材１１
−・・ガス供給孔　　　　１５・・・ガス供給装置１６
・・・配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック系耐火物からなる炉心管の外周部にヒ
   ータを設け、該炉心管の内部を移動する被加熱物をヒー
   タで加熱するようにした加熱炉において、前記炉心管の
   中間部に内外に通ずる通孔を設けるとともに、該通孔の
   外側開口部に接続した供給配管から炉心管内部に窒素ガ
   ス又は窒素ガスと還元性ガスとの混合ガスを吐出するガ
   ス供給装置を設けたことを特徴とする無酸化雰囲気炉。
2. （２）炉心管が複数の短管の継合せで構成され、ガス吐
   出用の通孔が前記短管の継目に形成されている特許請求
   の範囲第１項に記載の無酸化雰囲気炉。