CN116222225A - 加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热炉，该加热炉包括：炉体；开口，其形成在炉体上；密封构件，其布置在开口的周边边缘处，以便围绕开口；以及炉门，其沿竖直方向上升和下降，以打开和关闭开口，其中，炉门包括框架构件，该框架构件包括：第一表面，其在关闭开口时与密封构件接触；以及第二表面，其在第一表面的内侧、在与第一表面相交的方向上延伸，并且该第二表面覆盖有第一隔热体，该第一隔热体中的至少一些由具有柔性的毯式隔热体构成，该毯式隔热体布置成与第一表面齐平。

Description

加热炉

技术领域

本发明涉及一种加热炉，具体地涉及一种以抑制布置在开口周围的密封构件热劣化的技术手段为特征的加热炉。

背景技术

在钢铁工业中使用的加热炉中，存在防止散热的炉门设置有开口的情况，该开口形成在炉体上并且用于运入和/或运出待热处理工件。在此种情况下，在开口周围使用与炉门接触以保持炉内气密的密封构件。然而，存在密封构件由于炉内的热量倾向于劣化的问题。

作为防止密封构件受热的方法，存在利用冷却水(冷却剂)来直接或间接冷却密封构件的方法(例如，参见专利文献1)。然而，在利用冷却水来冷却密封构件的方法中存在大量问题，例如：冷却水管泄漏，导致炉温降低和管周围的设备故障；冷却水管堵塞，导致水流量降低，造成炉停止运行；以及冷却水在寒冷地区冻结。另外，冷却水导致炉的热效率降低。

[专利文献1]JP-A-2020-169735

发明内容

在这种情况下，本发明的目的是提供一种新型结构的加热炉，该加热炉能够抑制布置在开口周围的密封构件热劣化。

根据第一方面的加热炉具体描述如下。

即，一种加热炉，包括：

炉体；

开口，其形成在炉体上；

密封构件，其布置在开口的周边边缘处，以便围绕开口；以及

炉门，其沿竖直方向上升和下降，以打开和关闭开口，

其中，炉门包括框架构件，该框架构件包括：第一表面，其在关闭开口时与密封构件接触；以及第二表面，其在第一表面的内侧、在与第一表面相交的方向上延伸，并且

第二表面覆盖有第一隔热体，该第一隔热体中的至少一些由具有柔性的毯式隔热体构成，该毯式隔热体布置成与第一表面齐平。

在根据第一方面具体描述的加热炉中，由于框架构件上的与密封构件接触的第二表面覆盖有第一隔热体，因此抑制了密封构件的温度由于炉中的热量经由炉的框架构件传递至密封构件而升高。因此，能够抑制布置在开口周围的密封构件热劣化。

在第一隔热体布置在炉门上以便与第一表面齐平的情况下，在炉门的第一隔热体和炉体的与炉门相对的炉壳构件之间存在减小的间隙。因此，在根据第一方面的加热炉中，具有柔性的毯式隔热体布置成与第一表面齐平，使得即使当在炉门上升或下降期间，炉门的第一隔热体与炉体的炉壳构件接触时，隔热体也不易损坏。

根据第二方面的加热炉具体描述如下。

即，根据第一方面的加热炉，

其中，第二表面覆盖有在600℃时热导率为0.045W/mK以下的低热导率隔热体，该低热导率隔热体布置在布置于炉门的毯式隔热体的背侧，该背侧在开口侧的相反侧。

在根据第二方面具体描述的加热炉中，通过低热导率隔热体的作用，能够更有效抑制密封构件的温度升高。

根据第三方面的加热炉具体描述如下。

即，根据第二方面的加热炉，

其中，开口包括布置在开口的下侧的下密封构件，

炉门包括与下密封构件接触的下框架构件，

加热炉还包括传送待热处理工件的两个相邻辊，并且

下密封构件和下框架构件位于传送待热处理工件的两个相邻辊之间。

在使用低热导率隔热体的情况下，隔热效果好，并且炉门能够构造得紧凑。这易于能够实现炉门的下密封构件和下框架构件位于传送待热处理工件的两个相邻辊之间的布局。

根据第四方面的加热炉具体描述如下。

即，根据第一至第三方面中任一方面的加热炉，

其中，炉门还包括具有凹入形状的开闭表面，其中未布置毯式隔热体的中心区域凹入。

在根据第四方面具体描述的加热炉中，抑制密封构件温度升高的效果相对较低的炉门中心区域能够确保中心区域本身与炉体的炉壳构件之间的间隙，并且能够防止该中心区域与炉体的炉壳构件接触。

根据第五方面的加热炉具体描述如下。

即，根据第一至第四方面中任一方面的加热炉，

其中，炉门还包括钢壳，

毯式隔热体经由螺柱与钢壳连接，并且

毯式隔热体中形成有凹部，使得螺柱的前端位于该凹部中。

在根据第五方面具体描述的加热炉中，能够防止螺柱的前端与炉体的炉壳构件接触。

根据第六方面的加热炉具体描述如下。

即，根据第一至第五方面中任一方面的加热炉中，

其中，炉体还包括位于密封构件和开口之间的第二隔热体，以及附接有密封构件的密封构件附接表面，并且

其中，第二隔热体比密封构件附接表面更朝向炉门侧突出，使得在炉门关闭的状态下，第二隔热体与炉门接触。

在根据第六方面具体描述的加热炉中，当炉门处于关闭状态时，堵塞开口与密封构件之间间隙的第二隔热体能够做到不留有(或者留有极少)间隙。因此，能够更有效抑制密封构件的温度升高。

附图说明

图1是示出了本发明的一个实施例的辊底式加热炉的概要构造的图。

图2是示出了加热炉的炉体的开口围绕部和炉门的斜视图，其中开口围绕部和炉门彼此分离。

图3是示出了加热炉的炉体的开口围绕部和炉门的截面图，其中开口围绕部和炉门彼此分离。

图4A至图4C是单独示出炉门的图；图4A是从开闭表面侧观察的炉门的前视图，图4B是图4A的B-B截面图，并且图4C是图4A的C-C截面图。

图5是示出了加热炉中的炉门打开和关闭操作的图。

图6是示出了在图5之后的打开和关闭炉门的操作的图。

图7A是用于检查密封构件的温度和待热处理工件的温度分布的加热模式。

图7B是示出了在检查密封构件的温度时被测量温度的部分的图。

图8是示出了被检查待热处理工件的温度分布的部分的图。

图9A和图9B是示出了实施例的变型例的图。

具体实施方式

下文对本发明的实施例进行详细描述。

图1是示出了本发明的一个实施例的辊底式加热炉的构造的概要图。在图1中，附图标记1表示辊底式加热炉(下文通常简称为“加热炉”)，该辊底式加热炉用于对处于放在托盘上的状态下的诸如钢或陶瓷工件等待热处理工件进行热处理。

在以下说明中，如图1所示，将竖直上侧方向称为上侧方向，将竖直下侧方向称为下侧方向，将沿待热处理工件W运入(装入)至加热炉1中的方向的下游侧称为前进方向，并且将沿热处理工件W运入至加热炉1中的方向的上游侧称为后退方向。

如图1所示，加热炉1包括由钢制成的炉体5。炉体5内部包括耐热的第三隔热体6，并且该第三隔热体6构成隔热壁7。隔热壁7的内部是加热腔10，待热处理工件W被引入该加热腔10中。加热腔10包括作为加热设备的燃烧器12以及搅拌叶片14。炉体5包括形成在图的右手侧部分中的开口9，待热处理工件W通过该开口9被运入和运出。待热处理工件W通过开口9被引入加热腔10中并且经受热处理。

在加热腔10的内部和在炉的开口9附近的外部，沿作为传送方向的前进方向和后退方向成排布置有多个传送辊20。在图1中，附图标记21表示使辊20旋转的驱动电机。通过使驱动电机21沿正常方向旋转，将待热处理工件W运至炉中，并且通过使驱动电机21沿相反方向旋转，将待热处理工件W运出至炉外。

开口9设置有炉门25，利用开闭设备24使炉门25沿竖直方向上升和下降以打开和关闭开口9。在图1中，通过实线来表示处于关闭状态的炉门25，并且通过双点划线来表示处于打开状态的炉门25。

附图标记17表示布置在炉门25附近的推动器。基于来自电机等(未图示)的驱动力，连杆17b绕旋转轴17a摆动，并且将处于关闭状态的炉门25推向开口9。

图2是示出了彼此分离的炉体5的开口围绕部和炉门25的斜视图。图3是示出了彼此分离的炉体5的开口围绕部和炉门25的截面图。

如图2所示，通过与炉门25接触来保持炉内部的气密性的密封构件16附接至对形成在炉体5上的开口9的周边进行围绕的部分，从而围绕开口9。具体地，如图3所示，密封构件16附接至金属炉壳构件41的布置在开口部9周围的密封构件附接表面41a。

在本示例中，包括耐热陶瓷纤维和橡胶结合剂的绳状密封构件被用作密封构件16。密封构件16具有约500℃的耐热温度。

接下来，对关闭开口9的炉门25的构造进行说明。炉门25包括框架构件27、钢壳28和隔热构件(第一隔热体)30，并且整体具有如图2所示的近似四边形板状形状。在炉门25的侧视图中，钢壳28的靠近框架构件27的下部(下框架构件34)的部分为渐缩的，以便不与位于后方的辊20发生干涉(参见图1和图5)。

框架构件27是使用矩形金属管制造的四边形框架状环形物体，并且与钢壳28的周边部一体地结合。如图3所示，框架构件27包括面向炉体侧密封构件16并且与密封构件16接触的第一表面27a，以及在第一表面27a的内侧(即，面向炉门25的中心的一侧)上与第一表面27a正交的第二表面27b。

如图3所示，隔热构件(第一隔热体)30由框架构件27和钢壳28限定，并且包括多个隔热体30a、30b、30c和30d，该多个隔热体30a、30b、30c和30d堆叠在朝向炉体5的开口9侧敞开的容纳空间29中。当炉门处于关闭状态时，隔热构件30封闭炉体5的开口9。

这些隔热体在材料方面没有特别限制，可以使用具有高孔隙率的耐火材料，或者通过将陶瓷纤维或陶瓷颗粒形成为板式或柔性毯式而获得的材料。

如图3所示，隔热构件(第一隔热体)30布置成在框架构件27附近的周边区域31中覆盖框架构件27的第二表面27b。具体地，第一隔热体布置到与第一表面27a齐平的高度，以便覆盖框架构件27的第二表面27b与第一表面27b相交的角部。这是因为如果框架构件27的第二表面27b中的一些露出，则会通过该露出部分使框架构件27受热，并且这会不期望地使与框架构件27接触的密封构件16的温度升高。

在本实施例中，使用在600℃时热导率为0.045W/mK以下的低热导率隔热体30a作为对框架构件27的第二表面27b进行覆盖的隔热体。此种构造可以可靠抑制加热腔10的温度传导至框架构件27。除了低热导率隔热体30a外，在本实施例中使用的隔热体30b、30c和30d均优选地在600℃时热导率为0.15W/mK至0.25W/mK。

作为低热导率隔热体30a，例如可以使用具有减小的颗粒间间隙尺寸的微孔结构的隔热体制成，例如通过使用具有微米级或更小尺寸的陶瓷颗粒来获得减小的颗粒间间隙尺寸。与其它隔热体相比，具有微孔结构的低热导率隔热体具有较脆并且易于破裂的问题。因此，在本实施例中，低热导率隔热体30a的表面覆盖有毯式隔热体30b，从而防止低热导率隔热体30a损坏。

另一方面，在定位成比低热导率隔热体30a更接近内部(更靠近中心)的区域中堆叠有毯式隔热体30d，并且在该毯式隔热体30d的表面上叠置有板式隔热体30c。板式隔热体30c叠置成与低热导率隔热体30a齐平。板式隔热体30c的周边部分还覆盖有毯式隔热体30b。结果，炉门25的开闭表面26具有凹入形状，其中未布置有毯式隔热体30b的中心区域32相对于布置有毯式隔热体30b的周边区域31凹入。

如图3所示，这些堆叠的隔热体30a、30b、30c和30d经由螺柱35与钢壳28连接，其中每个螺柱35的一端与钢壳28结合。具体地，将环状构件36旋至每个螺柱35的朝向炉体5延伸的前端35b上，并且将隔热体保持在钢壳28和环状构件36之间。在本实施例中，毯式隔热体30b中形成有凹部37，并且螺柱35的前端35b位于凹部37内。这是为了防止当炉门上升或下降时螺柱35的前端35b与炉壳构件干涉。

上文使用图3所示的炉门25的上部和下部作为示例来描述炉门25的结构，并且图4C所示的炉门25的左手部分和右手部分也具有相似特征。

接下来，对位于炉体5上的开口9附近的第二隔热体进行说明。如图3所示，第二隔热体设置在炉体5上，以便堵塞附接有密封构件16的炉壳构件41与加热腔10之间的间隙以及炉壳构件41与开口9之间的间隙。与在炉门25中一样，第二隔热构件中的一些是在600℃时热导率为0.045W/mK以下的低热导率隔热构件42a。第二隔热体包括低热导率隔热体42a、毯式隔热体42b和42c。

在位于开口9上方的炉壳构件中，低热导率隔热体42a具有在开口9和炉壳构件41之间水平(前后方向)延伸的板状截面形状。同时，在位于开口9下方的炉壳构件中，低热导率隔热体42a具有近似T形截面，在该近似T形截面中，隔热体42a在炉壳构件41和加热腔10之间沿竖直方向延伸，并且在开口9和炉壳构件41之间沿水平方向(前后方向)延伸。在本实施例中，鉴于隔热体42c的厚度差异，位于开口9上方的低热导率隔热体42a的截面形状与位于开口9下方的低热导率隔热体42a的截面形状不同。然而，如图3的部分放大图所示，可以使位于开口9上方的低热导率隔热体42a具有与位于开口9下方的低热导率隔热体41a类似的近似T形截面。在一些情况中，可以使两个低热导率隔热体42a均具有板状截面形状。

低热导率隔热体42a与包括毯式隔热体42b和42c的其它隔热体堆叠在一起，并且通过螺柱35与钢壳(未示出)连接。

图5和图6是示出了加热炉1中打开和关闭炉门25的操作的图。

如图5所示，在本实施例的加热炉1中，布置在开口9下侧的下密封构件19位于传送待热处理工件的两个相邻辊20、20之间。

当运入和运出待热处理工件W时，炉门25暂时上升至图5中由双点划线所示的位置，并且在待热处理工件W穿过开口9后，炉门25向下下降至炉门25的开闭表面26面向开口9的给定位置。此时，炉门25的与下密封构件19接触的下框架构件34位于传送待热处理工件的相邻两个辊20、20之间。

然后，如图6所示，通过推动器17的连杆17b(参见图1)的推动作用，将炉门25推向开口9。因此，炉门25上的框架构件27的第一表面27a与密封构件16接触，以确保炉内部的气密性。在本阶段，利用隔热体来堵塞密封构件16与加热腔10和开口9两者之间除间隙δ之外的空间。因此，抑制了密封构件16被来自炉内部的热量加热至高温。

接下来，对加热炉1中的密封构件温度和在加热腔中的正被热处理的工件W的温度分布的检查结果进行说明。

在密封件温度的检查中，根据图7A所示的加热模式，在N₂气氛下对加热腔10的内部进行加热，以检查密封构件16被加热至什么温度。测量点P是由图7B中的实心圆表示的八个部分。使用铠装热电偶来进行温度测量。

作为检查的结果，发现在测量部处的最高温度为149℃至234℃，该最高温度充分低于密封构件16的500℃的耐热温度。

如图8所示，在检查正被热处理的工件W的温度分布时，将堆叠为两级(两层)的总共十个待热处理工件W(线卷)装入加热腔10中，并且根据图7A所示的加热模式对处于N₂气氛下的加热腔进行加热。在工件W保持在900℃下的加热结束时，检查工件W的温度分布。测量点P是由图8中的实心圆表示的12个部分。利用铠装热电偶来进行温度测量。

作为检查的结果，12个测量点处的温度变化范围为6.6℃。

顺便提及，在相同条件下采用水穿过炉门25上的与密封构件16接触的框架构件27的内部以对密封构件16进行冷却的水冷系统的情况下，在12个测量点处的温度变化范围为8.1℃至9.2℃。因此，可以看出的是，在没有水冷的情况下抑制密封构件16的温度升高的本实施例构造同样在温度均匀性方面优异。

如上所述，在根据本实施例的加热炉1中，由于框架构件27上的与密封构件16接触的第二表面27b覆盖有第一隔热体，因此可以抑制炉内的热量经由炉门25上的框架构件27传导至密封构件16，从而抑制密封构件16的温度升高。因此，可以抑制布置在开口9周围的密封构件16的热劣化。

在本实施例中，由于第一隔热体布置在炉门25上以与第一表面27a齐平，因此第一隔热体与相对的炉体的炉壳构件之间存在减小的间隙。因此，在本实施例中，具有柔性的毯式隔热体30b布置成与第一表面27a齐平，使得即使当在炉门上升或下降期间，炉门25与炉体的炉壳构件接触时，隔热体也不易损坏。

在根据本实施例的加热炉中，布置在炉门25上的毯式隔热体30b的背侧(与开口相反的一侧)上布置有在600℃时热导率为0.045W/mK以下的低热导率隔热体30a，使得低热导率隔热体30a覆盖第二表面27b。由于该低热导率隔热体30a，可以更有效抑制密封构件16的温度升高。

在使用低热导率隔热体30a的情况下，隔热效果好，并且炉门25可以构造得紧凑。这能够易于实现炉门25的下密封构件19和下框架构件34布置在传送待热处理工件的两个相邻辊20、20之间的布局。

在根据本实施例的加热炉中，如图3所示，炉门25的开闭表面26具有凹入形状，其中未布置有毯式隔热体30b的中心区域32凹入。因此，抑制密封构件16温度升高的效果相对较低的中心区域32可以确保中心区域32本身与炉体5的炉壳构件之间的间隙，并且可以防止该中心区域32与炉体的炉壳构件接触。

图9A和图9B各自示出了上述实施例的变型示例。

在本实施例中，如图9A所示，炉体5的位于密封构件16和开口9之间的隔热体42a和42b(第二隔热体)比附接有密封构件16的密封构件附接表面41a更朝向炉门25侧突出，使得如图9B所示，隔热体42a和42b的边缘表面50可以在炉门关闭的状态下与炉门25接触。

此种构造可以消除开口9的端部和炉门25之间的间隙δ(参见图6)，该间隙δ存在于上述实施例中。因此，可以更有效抑制密封构件16的温度升高。

尽管已经对本发明的实施例进行详细描述，但是这些实施例仅仅是示例。例如，作为与密封构件接触的炉门框架构件，可以使用实心方棒、折叠成L形的板等来代替四边形管状构件。此外，尽管上述实施例中各自具有设置在炉体上的开口，但是本发明同样适用于包括分别用于运入和运出的两个开口的连续加热炉。本发明可以构造成包括这种和其它各种变型例，除非这些变型例脱离本发明的要旨。

本申请是基于2021年12月2日提交的日本专利申请No.2021-196301，该日本专利申请的内容通过引用并入本文。

1辊底式加热炉

5炉体

9开口

16密封构件

20传送待热处理工件的辊

25炉门

27a第一表面

27b第二表面

28钢壳

30隔热构件

30a低热导率隔热体

30b毯式隔热体

31周边区域

32中心区域

35螺柱

35b前端

37凹部

41a密封构件附接表面

42a低热导率隔热体

W待热处理工件

Claims (6)

1.一种加热炉，包括：

炉体；

开口，其形成在所述炉体上；

密封构件，其布置在所述开口的周边边缘处，以便围绕所述开口；以及

炉门，其沿竖直方向上升和下降，以打开和关闭所述开口，

其中，所述炉门包括框架构件，所述框架构件包括：第一表面，其在关闭所述开口时与所述密封构件接触；以及第二表面，其在所述第一表面的内侧、在与所述第一表面相交的方向上延伸，并且

所述第二表面覆盖有第一隔热体，所述第一隔热体中的至少一些由具有柔性的毯式隔热体构成，所述毯式隔热体布置成与所述第一表面齐平。

2.根据权利要求1所述的加热炉，

其中，所述第二表面覆盖有在600℃时热导率为0.045W/mK以下的低热导率隔热体，所述低热导率隔热体布置在布置于所述炉门的所述毯式隔热体的背侧，所述背侧在开口侧的相反侧。

3.根据权利要求2所述的加热炉，

其中，所述开口包括布置在所述开口的下侧的下密封构件，

所述炉门包括与所述下密封构件接触的下框架构件，

所述加热炉还包括传送待热处理工件的两个相邻辊，并且

所述下密封构件和所述下框架构件位于传送所述待热处理工件的所述两个相邻辊之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加热炉，其中，所述炉门还包括具有凹入形状的开闭表面，其中未布置有所述毯式隔热体的中心区域凹入。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的加热炉，

其中，所述炉门还包括钢壳，

所述毯式隔热体经由螺柱与所述钢壳连接，并且

所述毯式隔热体中形成有凹部，使得所述螺柱的前端位于所述凹部中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的加热炉，

其中，所述炉体还包括位于所述密封构件和所述开口之间的第二隔热体，以及附接有所述密封构件的密封构件附接表面，并且

所述第二隔热体比所述密封构件附接表面更朝向所述炉门侧突出，使得在所述炉门关闭的状态下，所述第二隔热体与所述炉门接触。

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