CN104094072A - 辐射型加热炉中的长条状物的加热方法以及辐射型加热炉 - Google Patents

Abstract

对装入辐射型的箱形加热炉中的多根长条状物施加均匀的加热过程而实现预期的热处理。具体来说，在将沿着构成长方形的箱形炉的长边的横侧壁装入的多根长条状物至少以来自上述横侧壁的辐射热来进行加热时，将上述长条状物以从上述箱形炉的横侧壁朝向炉床的宽度中心呈下坡的排列进行配置。

Description

辐射型加热炉中的长条状物的加热方法以及辐射型加热炉

技术领域

本发明涉及在辐射型加热炉(radiant heating furnace)、特别是利用来自侧壁(side wall)的辐射热(radiant heat)来加热炉内的长条状物(long object)的辐射型加热炉中加热长条状物的方法以及该辐射型加热炉。

背景技术

在钢产品的制造过程中，为了保证产品的机械品质(mechanicalquality)，或者确保拉拔加工(drawing process)等的可加工性，实施各种热处理(heat treatment)(例如，参照专利文献1的背景技术)。在该热处理中，根据该热处理的目的、被热处理材料的形状和处理等，采用各种形式的加热炉。即，以钢管(steel pipe)、棒钢(steel bar)和型钢(shaped steel)等为典型例的长条状物根据其尺寸和形状而由间歇式的加热炉(batch type heating furnace)处理的情况较多。

例如，对于钢管，为了最终地保证产品的机械品质，在预定条件下实施加热处理，之后经过在大气中的自然冷却(standing to cool)而出厂，不过在该加热处理中，应用了间歇式的加热炉(batch type heatingfurnace)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-208112号公报

发明内容

作为该间歇式的加热炉，采用下述辐射型加热炉：在具有充分容纳长条状的钢管的轴长的炉长的长方形的箱形炉中，在构成其横侧面的侧壁内侧设置加热器(heater)，经由这些侧壁向钢管供给热能(thermal energy)，当将多个长条状物沿着炉宽方向排列而进行热处理时，产生了无法对所有的长条状材料均匀地进行加热的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种用于对装入辐射型的箱形加热炉中的多根长条状物施加均匀的加热过程而实现预期的热处理的方法以及用于该方法的辐射型加热炉。

发明者们发现，来自辐射型的箱形加热炉的横侧壁的辐射热被装入炉内的钢管隔断而无法到达炉床是上述的不均匀加热的主要原因。

即，如图1所示的作为该辐射型加热炉的一例的箱形电炉(boxtype electric heating furnace)那样，将炉床(hearth part)1上的空间从四方由侧壁2a、2b、3a、3b包围，将该包围空间以顶壁(top sheating)4一体地堵塞，在构成长边的横侧壁2a和2b的内壁面(internal surface)设置加热器5，以来自这些横侧壁2a和2b的辐射热来加热炉内的钢管6。该箱形电炉使侧壁2a、2b、3a、3b与顶壁4一体化，而相对于炉床1发挥盖(cover)的作用。即，如图1所示，在将钢管6配置于炉床1上后，将侧壁2a、2b、3a、3b和顶壁4载置于炉床1，而能够在炉床1上形成封闭空间。接着，以来自横侧壁2a和2b的辐射热来加热钢管6，若预定的加热结束，则将侧壁2a、2b、3a、3b和顶壁4从炉床1抬起，将炉床1上的钢管6曝露于大气中，从而将钢管6供给大气自然冷却。

另外，可以在顶壁4也埋设加热器5，不过来自横侧壁2a和2b的辐射热上升的结果是顶壁4正下方被充分地加热，因此省略。另一方面，在炉床上容易堆积氧化皮等，如果在炉床1设置加热器，则加热器的损伤剧烈，因此在炉床1未设置加热器。

在此，为了确保热处理效率，在炉内装入多根钢管6而进行加热。其装入方式如图2所示的炉的剖面那样，向设置于炉床1的底座7上大致等间隔地排列载置。在将这样的横向并列排列的钢管6以来自横侧壁2a和2b的辐射热来进行加热的情况下，从排列外侧的钢管6起依次被供给辐射热，不过发现由于位于横向并列排列的中间的位置的钢管6的、特别是处于相邻钢管的阴影的部分的加热速度变慢，并且所有的钢管6的与炉床1相对的部分不在辐射范围内，且也无法指望来自炉床的辐射，因此加热速度变得更慢。

如上所述，钢管的加热为了保证机械品质而进行、或者是各种加工之前的预处理时，需要在钢管的整周经历均匀的加热过程乃至冷却过程，而当如图2所示地排列多根钢管6而进行加热时无法对所有的钢管均匀地施加预期的热过程。

因此，发明者们重新研究装入辐射型的加热炉中的多根长条状物在加热炉内的配置，想到若对所有的长条状物供给来自横侧壁2a和2b的辐射热，并且从炉床1也供给辐射热，则能够对所有的长条状物施加均匀的加热过程而实现预期的热处理，从而得到了本发明。

即，本发明的主要构成如下所述。

(1)一种辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，在将沿着构成长方形的箱形炉的长边的横侧壁装入的多根长条状物至少以来自所述横侧壁的辐射热来进行加热时，将所述长条状物以从所述箱形炉的横侧壁朝向炉床的宽度中心呈下坡的排列进行配置。

(2)根据上述(1)记载的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，所述长条状物的配置为，连接相邻的长条状物的轴心(center core)的线段相对于炉床面的倾角(inclination angle)K为10°以上。

(3)根据上述(1)或(2)记载的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，所述长条状物的配置为，相邻的长条状物的彼此间隔(distance)t为长条状物的直径的0.05倍以上。

(4)一种辐射型加热炉，为箱形炉，该箱形炉由长方形的箱体划分炉床上的空间，在构成长边的横侧壁的内表面设置加热器，以来自该横侧壁的辐射热来加热装入炉内的多根长条状物，其中，将载置所述长条状物的多个底座以从所述横侧壁朝向所述炉床的宽度中心呈下坡的排列进行设置。

另外，在此，本发明采用的辐射型加热炉的热源为电阻发热体(电加热器)、马弗炉或者辐射管。马弗炉或者辐射管是在耐火物内或管内设置燃烧或者电阻发热体并经由耐火物或管而以辐射热来加热处理物的结构。另外，为了使炉内的环境温度差(例如，炉的上部与下部的环境温度的温度差)均匀，也可以在炉内设置风扇。

发明效果

根据本发明，能够对装入辐射型的箱形加热炉中的多根长条状物施加均匀的加热过程(thermal history)而实现预期的热处理。

附图说明

图1是示出辐射型的箱形加热炉的概要的立体图。

图2是示出箱形加热炉中的以往的钢管配置的剖视图。

图3是示出箱形加热炉中的按照本发明的钢管配置的剖视图。

图4是示出箱形加热炉中的按照本发明的钢管配置的剖视图。

图5是示出箱形加热炉中的按照本发明的钢管配置的剖视图。

图6是示出箱形加热炉中的按照本发明的钢管配置的剖视图。

图7是示出箱形加热炉中的按照本发明的钢管配置的剖视图。

图8是示出本发明的辐射型箱形加热炉的概要的剖视图。

图9是示出本发明的辐射型箱形加热炉的概要的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，以长条状物为钢管的情况为例详细地进行说明。

即，将与图2同样的炉剖面如图3所示，重点在于，当在炉内装入多根钢管6并加热时，多根钢管6以从辐射热的横侧壁2a和2b朝向炉床1的宽度中心O呈下坡(downslope)的排列(arrangement)进行配置。

在此，从横侧壁2a和2b朝向炉床1的宽度中心O呈下坡的排列指的是，对于距离炉床1的高度，从横侧壁2a或2b侧的钢管6向宽度中心O侧的钢管6，该钢管的高度逐渐减小，这种情况当然没有问题，只要是至少在最靠近横侧壁2a或2b侧的钢管6和靠近炉床1的宽度中心O的钢管6之间在距离炉床1的高度上存在高低差即可。

或者，换言之，优选的是，从横侧壁2a或2b侧向处于路径上的各钢管6直接照射辐射热并且向炉床1的辐射热变多的排列。更为具体地来说，优选的是，使最靠近横侧壁2a或2b侧的钢管6的高度尽可能抬起，使该钢管6的下方空出，使相邻的钢管的高度逐步降低错开，从而使辐射热直接照射于各钢管，并且从横侧壁2a或2b侧向炉床1的辐射热变多。

顺便提及，图3所示的例子是从横侧壁2a或2b侧的钢管6向宽度中心O侧的钢管6，该钢管的高度逐渐减小的情况。

另一方面，作为至少在最靠近横侧壁2a或2b侧的钢管6和最靠近炉床1的宽度中心O的钢管6之间对距离炉床1的高度设有高低差的例子，列举图4所示的钢管排列。另外，图4仅示出钢管6的配置，省略底座的图示。即，图4的例子为下述钢管配置：在最靠近横侧壁2a或2b侧的钢管6a和与该钢管6a相邻的钢管6b之间基本没有高低差，在钢管6a与靠近宽度中心O的钢管6c之间存在充分的高低差。

这样，通过将炉内的钢管的配置设为从横侧壁2a和2b朝向炉床1的宽度中心O呈下坡的排列，从横侧壁2a和2b辐射的热能到达处于该路径上的各钢管6，并且到达炉床1。其结果是，以往未受到辐射的热能的炉床1开始受到该热能而被加热，通过来自暂时被加热的炉床1的辐射热，以往未受到辐射热的钢管6的靠炉床1侧的面也被加热。

并且，上述的钢管配置在相邻的钢管6彼此之间设置高低差，因此与以前的横向并列排列的情况相比，能够将该相邻的钢管6彼此的间隔设定为更宽的间隔。即，在相邻的钢管6彼此之间设置高低差而排列的情况和将钢管6横向并列地排列的情况中，在横侧壁2a、2b之间的距离相等的情况下，设置高低差而排列的一方能够扩大钢管6彼此之间的间隔。并且，能够经由该间隔向钢管6传导辐射热，因此能够更高效地实现钢管的均匀的加热。

在此，在将钢管以呈下坡的排列进行配置时，图3所示的从横侧壁2a或2b侧的钢管6向宽度中心O侧的钢管6逐渐降低的配置更为优选，不过此时的下坡的倾角，即如图3所示，连接相邻的钢管6的轴心的线段相对于炉床1面的倾角K优选设为10°以上。

其原因是，小于10°的话，无法使相邻的钢管6彼此的间隔相对于将钢管水平地横向并列排列的情况增大太多，而且，从横侧壁2a、2b辐射的热能到达炉床1的程度变小，容易使钢管6的靠炉床1侧的面的加热不充分。

例如，图5所示的钢管配置为在相邻的钢管6中将该K一律设为10°左右的例子，同样地，图6所示的钢管配置为在相邻的钢管6中将该K一律设为25°左右的例子。

在任一种情况下，均能够实现向上述的炉床1供给辐射热，并且与以前的横向并列排列的情况相比能够将相邻的钢管6彼此的间隔设定得宽。

另外，连接相邻的钢管6的轴心的线段相对于炉床1面的倾角K越大，则越能够更均匀地加热各个钢管，不过即使K超过45°，到达各个钢管的辐射热的量也不变，而且辐射加热炉的顶壁变高，因此在加热结束、大气自然冷却时，将侧壁2a、2b、3a、3b和顶壁4从炉床1抬起时的操作处理更为困难，因此优选K的上限值为45°以下。更优选为30°以下。

另外，在图3、图5和图6所示的例子中，是相邻的钢管6之间的倾角K在所有钢管6中都相同的情况，不过也可以例如图7所示，相邻的钢管6之间的倾角K根据列而不同。即，为下述钢管配置：在最靠近横侧壁2a或2b侧的钢管6a和与该钢管6a相邻的钢管6b之间的倾角K1为20°，该钢管6b与靠近宽度中心O的钢管6c之间的倾角K2为10°。在该情况下，也实现上述的下坡的钢管排列，因此能够向上述的炉床1供给辐射热，并且与以前的横向并列排列的情况相比能够将相邻的钢管6彼此的间隔设定得宽。在该情况下，优选的是，任一相邻的列之间的倾角K均为10°以上。

而且，在图5-图7所示地将钢管以呈下坡的排列进行配置时，优选将相邻的钢管6的彼此间隔t设为钢管的直径的0.05倍以上。其原因是，为了经由该间隔而可靠地向各个钢管6传导辐射热，优选至少确保钢管的直径的0.05倍以上的间隔t。相邻的钢管6的彼此间隔t小于钢管的直径的0.05倍的话，从辐射热源产生由于相邻的钢管而成为阴影的部分，辐射热无法到达，难以将各个钢管均匀地加热。更优选的是，相邻的钢管6的彼此间隔t为钢管的直径的0.1倍以上。相邻的钢管6的彼此间隔t越大，则越能够更均匀地加热各个钢管，不过即使相邻的钢管6的彼此间隔t超过钢管的直径的1.0倍，到达各个钢管的辐射热的量也不变，因此优选相邻的钢管6的彼此间隔t为钢管的直径的1.0倍以下。更优选为0.5倍以下。

接下来，参照图8和图9说明直接使用于上述的加热方法的加热炉。

首先，图8所示的加热炉为设置有与图3所示的钢管6的配置对应的底座7的加热炉，将这些底座7的相互位置设置成与钢管6的下坡排列对应。而且，图9所示的加热炉为设置有与图4所示的钢管6的配置对应的底座7的加热炉，如该例所示，也可以构成为在一个底座7上载置多根钢管6。另外，底座7可以针对各钢管6在轴向上等间隔地设置2～3台左右。

并且，为了使从横侧壁2a和2b辐射的热能高效地在炉床1蓄热，在炉床1上铺满纤维棉(fiber wool)等容易由从横侧壁2a和2b辐射的辐射热加热且还能够从自身照射辐射热的热容量小的蓄热材料(heatstorage meterial)也是有效的。

另外，当还将上述的用于炉床材料的蓄热材料贴在顶壁4时还能够利用来自顶壁4的辐射热，因此更为优选。

【实施例】

在图1所示的辐射型加热炉中，在图2、图5和图6的钢管配置下实施了热处理(回火处理：780℃×0.5h)。在此，提供了下述钢管：包含的Cr为9.0质量％、Mo为1.0质量％、Nb为0.08质量％以及V为0.2质量％且剩余部分是Fe和无法避免的杂质的组成的钢管A和钢管B，钢管A为外径101.6mm×壁厚7mm×长度12.0m，钢管B为外径762mm×壁厚15mm×长度12.0m。

在实施以上的热处理后，测定各钢管的周部12个部位的温度，求得其最低温度与最高温度的差。其测定结果在表1中示出。

【表1】

钢管配置	图2	图5	图6
				倾角K	0°	10°	25°
钢管A	±13℃	±9℃	±9℃
				钢管B	±16℃	±10℃	±9℃
附注	以往例	发明例	发明例

工业实用性

在本发明中，长条状物不限于钢管，也能够可靠地进行棒钢、型钢等长条状物的热处理。

标号说明

1：炉床；

2a、2b：横侧壁；

3a、3b：侧壁；

4：顶壁；

5：加热器；

6：钢管；

7：底座。

Claims (5)

1.一种辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，其中，

在将沿着构成长方形的箱形炉的长边的横侧壁装入的多根长条状物至少以来自所述横侧壁的辐射热来进行加热时，将所述长条状物以从所述箱形炉的横侧壁朝向炉床的宽度中心呈下坡的排列进行配置。

2.根据权利要求1所述的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，其中，

所述长条状物的配置为，连接相邻的长条状物的轴心的线段相对于炉床面的倾角(K)为10°以上。

3.根据权利要求1所述的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，其中，

至少连接最靠近横侧壁侧的长条状物和与该长条状物相邻的长条状物的轴心的线段相对于炉床面的倾角(K)为10°以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的辐射型加热炉中的长条状物的加热方法，其中，

所述长条状物的配置为，相邻的长条状物的彼此间隔(t)为长条状物的直径的0.05倍以上。

5.一种辐射型加热炉，为箱形炉，该箱形炉由长方形的箱体划分炉床上的空间，在构成长边的横侧壁的内表面设置加热器，以来自该横侧壁的辐射热来加热装入炉内的多根长条状物，其中，将载置所述长条状物的多个底座以从所述横侧壁朝向所述炉床的宽度中心呈下坡的排列进行设置。