JP2004107706A - Air blowing method of heat treatment furnace, and heat treatment furnace - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理対象物のガス加熱やガス冷却に好適な、熱処理炉の送風方法及び熱処理炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、焼鈍等の熱処理を行う場合、連続式熱処理炉においても、バッチ式熱処理炉においても、炉内に処理対象物を配置し、前記炉内に設けた遠心式または軸流式等の攪拌ファンで炉内の加熱ガスを流動させることによって、前記処理対象物を、必要温度に昇温し、さらに均一加熱することが行われている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
また、処理対象物の冷却処理の場合にも、炉内の冷却ガスを攪拌ファンで強制対流させることにより均一冷却が行われている(特許文献3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−26587号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平5−203371号公報
【0006】
【特許文献3】
特開2000−87136号公報
前記遠心式の攪拌ファンによる処理対象物の加熱及び冷却(以下単に「加熱」と言う。)は、加熱ガス及び冷却ガス(以下単に「加熱ガス」と言う。)が攪拌ファンの周方向に拡散され、前記加熱ガスが前記処理対象物に勢いよく当てられることもなく、圧力損失もあり、前記処理対象物が比較的ゆっくり均一に加熱されるため、処理対象物全体を必要とする温度まで昇温するのに時間を要するという問題があった。
【0007】
一方、前記軸流式の攪拌ファンの場合には、加熱ガスがファンの送風風下に向けて勢いよく供給され、拡散も小さく、したがって、加熱ガスを処理対象物に当てることにより該処理対象物の昇温を早めることができる。しかしながら、前記加熱ガスを処理対象物に均一に当てることが困難であり、処理対象物全体の均一昇温に問題が残されていた。すなわち、処理対象物が不均一に昇温及び加熱される等して、処理対象物の品質に不揃いが生じ易いと言う問題が残されていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
熱処理において、前記昇温時間及び冷却時間(以下単に「昇温時間」と言う。)の短縮は、全操業時間の短縮とともにエネルギー使用量の節減等、経済的効果に大きく影響を与えるものであり、なお一層の改良が望まれている。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加熱ガスによる処理対象物の昇温時間の短縮を、均一加熱状態を維持しつつ行う熱処理炉の送風方法及び熱処理炉を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る熱処理炉の送風方法は、炉天井に配置された軸流ファンの送風風下側に、相互間に通風スペースをあけて一対の処理対象物を配置し、前記通風スペースに向けて前記軸流ファンによる気流を供給することを特徴としている(請求項1)。
【0010】
このようにすれば、軸流ファンによって供給される前記気流は、前記通風スペースを通って、前記一対の処理対象物の表面に沿って勢いよく流通及び循環するので、前記気流が、前記一対の処理対象物のそれぞれに対して均一に作用する。
【0011】
本発明の実施の一形態に係る熱処理炉の送風方法は、相互間に通風スペースをおいて炉内に配置された一対の処理対象物の前記通風スペースに向けて軸流ファンで気流を供給し、前記一対の処理対象物のそれぞれの外周を互いに逆方向へ循環する気流を生じさせることを特徴としている(請求項2)。
【0012】
好適な実施の一形態として、前記方法において、前記通風スペースへと前記気流を供給しながら前記一対の処理対象物を、前記通風スペースの幅より狭いストロークで前記通風スペースの幅方向へと往復動させることを特徴としている。(請求項3)。このようにすれば、前記軸流ファンからの気流が、前記一対の処理対象物の全表面へ、より一層確実に接触するようになるので、きわめて好適である。
【0013】
また、本発明に係る熱処理炉は、炉天井に配置された軸流ファンの下方を、相互間に通風スペースをあけた一対の処理対象物の滞在位置とし、前記通風スペースを、前記軸流ファンからの気流の供給路としたことを特徴としている(請求項4)。このような熱処理炉によれば、前記軸流ファンからの気流が、前記通気スペースを通って、前記一対の処理対象物の表面に沿って流通及び循環するので、前記軸流ファンからの気流が、前記一対の処理対象物のそれぞれに対して均一に作用する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な一実施の形態について説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施の形態に係る熱処理炉の要部縦断面図、図2は、本発明の一実施の形態に係る熱処理炉の縦断面図、図3は、昇温曲線の比較図、図4は、ファン形状及び回転数の差による昇温速度比較線図である。
【0016】
前記熱処理炉1は、例えば、焼鈍等を行うための調質炉とされている。前記熱処理炉1は、鋼部品等の処理対象物Wを装入するための装入口2を有する炉本体3と、前記装入口2を開閉する扉4と、を備えている。
【0017】
前記炉本体3内に画成された処理室5には、前記処理対象物Wを乗せて前記炉本体2内へと案内する搬送手段としてのローラ6が、相互間に所定スペースをあけて配設されている。前記処理対象物Wは、トレー7に乗せられて前記装入口2から前記ローラ6上へ供給される。該ローラ6は、図示しない駆動源に作動上連結されている。なお、図面では、搬送手段としてローラハース式のものを用いているが、本発明はこれには限定されず、トレープッシャ式の搬送手段を採用することもできる。
【0018】
前記炉本体3の内部両側には、供給されたガスを加熱するための熱源として、直火式バーナ8が配設されている。しかし、前記熱源としては、いわゆる、ラジアントチューブ等の他の形式のものでもよい。
【0019】
また、前記炉本体3内に画成された前記処理室5には、前記加熱ガスを循環させるためのファンとして、軸流ファン9が配設されている。本実施の形態では、前記軸流ファン9は、その回転軸10を介して、前記炉本体3の天井部に配置される。
【0020】
図中、14は、前記処理室5内の、前記軸流ファン9の後方に配置された遠心ファンであり、前記軸流ファン9により必要とする温度に昇温された処理対象物Wの均一加熱を維持する機能を有する。15は、前パージ室、16は、油槽、17は、後パージ室、18は、出口コンベアである。
【0021】
前記軸流ファン9は、モータ11を原動機として回転駆動され、前記処理室5内の加熱ガスを、前記回転軸10の軸線方向と平行に下向きに送り出す。その結果、前記加熱ガスは、前記ローラ6同士の間の隙間を通って前記炉本体3の床面12に当たり、外方へと放射状に広がりながら上向きに流れ、前記軸流ファン9へと吸入される。
【0022】
こうして、前記炉本体3の画成された前記処理室5には、前記軸流ファン9の回転によって、該軸流ファン9の回転軸線に沿う下向きの気流F1と、前記床面12に沿って外方へと放射状に広がる気流F2と、前記処理室5の下部から前記軸流ファン9の上方の吸気エリア13へと吸い込まれる上向きの気流F3と、からなる循環気流が発生する。
【0023】
本発明では、前記炉本体3内に画成された前記処理室5に、一対の、すなわち、それぞれブロック化された一対の処理対象物W,Wが装入されて熱処理が行われる。該一対の処理対象物W,Wは、相互間に適当な幅の通風スペースSをおいて、且つ、該通風スペースSが前記軸流ファン9の真下に位置するようにして、前記処理室5内に昇温時滞在させられる。
【0024】
そして、前記軸流ファン9を回転させると、前記直火式バーナ8で加熱された前記処理室5内の加熱ガスの一部G1が、前記一対の処理対象物W,Wの上面に吹きつけられる。同時に、前記加熱ガスの他の一部G2は、前記軸流ファン9の送風作用により、前記通風スペースS内を通って下向きに流れる(F1)。
【0025】
その後、前記加熱ガスは、前記床面12に当たって放射状に広がり(F2)、底部を加熱し、上方へと向きを変えて(F3)、前記軸流ファン9の前記吸気エリア13へと吸い込まれる。
【0026】
同様に、前記一対の処理対象物W,Wの上面に当たった気流G1は、横方へ広がるとともに上昇して、前記軸流ファン9の前記吸気エリア13へと吸い込まれる。このようにして循環する気流は、前記一対の処理対象物W,Wのそれぞれの表面に隈無く接触する。その結果、前記一対の処理対象物W,Wのそれぞれが、均一に加熱されながら急速に昇温される。
【0027】
特に、循環ファンとして、前記軸流ファン9を用いているので、前記気流G1,G2に勢いがあり、大きな風量が得られ、圧力損失も少ないため、昇温時間の短縮が図られる。なお、前記通風スペースSは、前記軸流ファン9の有効送風幅より狭い幅とするのが望ましい。
【0028】
また、前記処理対象物W,Wの下面にも前記加熱ガスが有効に接触し得るように、前記トレー7として、通気性を有するメッシュ式のもの等を用いるのが望ましい。さらに、前記炉本体3内の床面12には、前記通風スペースSを通って下降してきた気流F1を、滑らかに放射状に拡散させて気流F2として案内するための整流面を有する整流手段を配設しておくこともできる。
【0029】
なお、トレープッシャ式の熱処理炉の場合には、前記トレー7,7同士の間に前記通風スペースSに対応するスペースを形成する図示しないスペーサを用いることにより、前記一対の処理対象物W,W同士の間に前記通風スペースSを形成することができる。
【0030】
さらに、前記ローラ6の作動を制御して、前記一対の処理対象物W,Wを、同時に同方向へと前記通風スペースSの幅より狭いストロークsで往復動させながら、熱処理を行うことが望ましい。このようにすれば、前記一対の処理対象物W,Wの全表面への前記加熱ガスの接触がより一層確実となり、均熱がより一層良好になり、昇温も早められる。
【0031】
本発明の前記送風方法によれば、個々の処理対象物W,Wが均一に加熱されながら急速に昇温されることから、焼鈍等、操業時間の短縮が可能である。よって、連続式の場合でもバッチ式の場合でも、短時間で高品質の熱処理品を得ることができ、好適である。
【0032】
図3に、比較実験結果を示す。図中、Aが本発明実施炉におけるトレイ内6地点における昇温曲線、Bが従来の遠心(シロッコ)ファン使用炉におけるトレイ内6地点における昇温曲線であり、例えば、トレー装入後、12分の地点をみると、本発明実施炉では、トレー各部が、底部を含め、800℃前後に、比較的バラツキ小さい状態で急速に加熱されているのに対し、従来の遠心ファン使用炉では、トレー各部が、ようやく600℃前後であり、同一条件のもと、均熱温度880℃プラスマイナス5℃までの到達時間は、従来の遠心ファン使用炉の場合、装入から103分であったのに対し、本発明実施炉の場合、装入から46.5分であった。すなわち、昇温時間を約2分の1程度にまで短縮できることが確認された。
【0033】
図4に、他の比較実験結果を示す。同図は、ファン形状の差及び回転数の差による昇温速度比較線図であり、ファン形状の点においては、遠心(シロッコ)ファンよりも軸流ファンの昇温速度が速いこと及びファンの回転数を変えた場合には回転数を上げると昇温速度が速められることが判明したものである。
【0034】
また、本発明では、炉上部の温度が従来の遠心ファン使用炉に比べて大幅に低減すること、したがって、放射熱も小さく、エネルギー損失が少ないことが確認され、そのことが前記昇温時間短縮にも一部寄与していると思われる。
【0035】
なお、本実施の形態では、ガス加熱の場合を例示して説明したが、本発明に係る送風方法は、処理対象物の全体に均一に気流を接触させ得る方法であるから、ガス冷却にも適用でき、その場合にも、処理対象物を急速、且つ均一に冷却できることは言うまでもない。
【0036】
【発明の効果】
本発明の熱処理の送風方法及び熱処理炉によれば、処理対象物の昇温時間の短縮を、均一加熱状態を維持しつつ行うことができ、全操業時間の短縮とともに、エネルギー使用量の節減等、経済的である効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る熱処理炉の要部縦断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る熱処理炉の要部縦断面図である。
【図3】昇温曲線の比較図である。
【図4】ファン形状・回転数の差による昇温速度比較線図である。
【符号の説明】
3 炉(炉本体)
9 軸流ファン
S 通風スペース
s ストローク(往復動幅)
W 処理対象物
F1,F2,F3 気流[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for blowing a heat treatment furnace and a heat treatment furnace suitable for gas heating and gas cooling of an object to be treated.
[0002]
[Prior art]
For example, when performing a heat treatment such as annealing, in a continuous heat treatment furnace, or in a batch-type heat treatment furnace, an object to be treated is arranged in the furnace, and a centrifugal or axial-flow stirring fan provided in the furnace. By flowing a heating gas in a furnace, the object to be treated is heated to a required temperature and further uniformly heated (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
Also, in the case of cooling processing of the object to be processed, uniform cooling is performed by forcibly convection the cooling gas in the furnace with a stirring fan (see Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-26587 [0005]
[Patent Document 2]
JP-A-5-203371
[Patent Document 3]
JP, 2000-87136, A A heating gas and a cooling gas (hereinafter, simply called “heating gas”) heat and cool (hereinafter, simply, “heating”) the object to be processed by the centrifugal stirring fan. The heating gas is diffused in the circumferential direction of the stirring fan, the heating gas is not vigorously applied to the processing object, there is also a pressure loss, and the processing object is relatively slowly and uniformly heated. However, there is a problem in that it takes time to raise the temperature to a temperature that requires.
[0007]
On the other hand, in the case of the axial flow type stirring fan, the heating gas is supplied vigorously toward the blast of the fan, the diffusion is small, and therefore, by applying the heating gas to the processing object, the heating gas is applied to the processing object. Heating can be accelerated. However, it is difficult to uniformly apply the heating gas to the object to be processed, and a problem remains in uniform heating of the entire object to be processed. In other words, there remains a problem that the quality of the processing object is likely to be uneven due to uneven heating and heating of the processing object.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the heat treatment, the shortening of the heating time and the cooling time (hereinafter simply referred to as “heating time”) has a great effect on economic effects such as a reduction in energy consumption as well as a reduction in the total operation time. Further improvements are desired. The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for blowing a heat treatment furnace and a heat treatment furnace, in which a heating time of a processing target by a heating gas is reduced while maintaining a uniform heating state. Is what you do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the blowing method of the heat treatment furnace according to the present invention, on the downwind side of the axial flow fan arranged on the furnace ceiling, arrange a pair of processing objects with a ventilation space between each other, The airflow from the axial fan is supplied to the ventilation space (claim 1).
[0010]
According to this configuration, the airflow supplied by the axial fan flows through the ventilation space and vigorously circulates and circulates along the surfaces of the pair of objects to be processed. It acts uniformly on each of the processing objects.
[0011]
An air blowing method for a heat treatment furnace according to one embodiment of the present invention includes supplying an airflow with an axial fan toward the ventilation space of a pair of processing objects arranged in the furnace with a ventilation space therebetween. An airflow is generated that circulates in the opposite directions to the respective outer circumferences of the pair of processing objects (claim 2).
[0012]
As a preferred embodiment, in the method, the pair of processing objects are reciprocated in the width direction of the ventilation space with a stroke smaller than the width of the ventilation space while supplying the airflow to the ventilation space. It is characterized by having (Claim 3). This is very preferable because the airflow from the axial fan comes into contact with the entire surfaces of the pair of processing objects more reliably.
[0013]
Further, the heat treatment furnace according to the present invention, the lower part of the axial fan disposed on the furnace ceiling is a stay position of a pair of objects to be processed with a ventilation space therebetween, the ventilation space, the axial fan It is characterized in that it is an air flow supply path from the outside (claim 4). According to such a heat treatment furnace, since the airflow from the axial fan circulates and circulates along the surfaces of the pair of processing objects through the ventilation space, the airflow from the axial fan is reduced. , And uniformly act on each of the pair of processing objects.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a heat treatment furnace according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a heat treatment furnace according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a comparison diagram of a heating rate according to a difference between a fan shape and a rotation speed.
[0016]
The heat treatment furnace 1 is a tempering furnace for performing, for example, annealing. The heat treatment furnace 1 includes a furnace main body 3 having a
[0017]
In the
[0018]
On both sides of the inside of the furnace main body 3,
[0019]
An axial fan 9 is disposed in the
[0020]
In the drawing,
[0021]
The axial fan 9 is driven to rotate by a
[0022]
Thus, in the
[0023]
In the present invention, a pair of processing objects W, W, each of which is formed into a block, is charged into the
[0024]
When the axial fan 9 is rotated, a part G1 of the heated gas in the
[0025]
Thereafter, the heating gas spreads radially on the floor surface 12 (F2), heats the bottom, turns upward (F3), and is sucked into the
[0026]
Similarly, the airflow G <b> 1 hitting the upper surfaces of the pair of processing objects W, W expands laterally and rises, and is sucked into the
[0027]
In particular, since the axial fan 9 is used as the circulation fan, the airflows G1 and G2 have momentum, a large air volume is obtained, and the pressure loss is small, so that the time required for temperature rise can be reduced. It is desirable that the ventilation space S has a width smaller than the effective ventilation width of the axial fan 9.
[0028]
Further, it is desirable that the
[0029]
In the case of a tray pusher type heat treatment furnace, a spacer (not shown) that forms a space corresponding to the ventilation space S between the
[0030]
Furthermore, it is desirable to perform the heat treatment while controlling the operation of the
[0031]
According to the air blowing method of the present invention, the individual processing objects W, W are rapidly heated while being uniformly heated, so that the operation time such as annealing can be shortened. Therefore, a high-quality heat-treated product can be obtained in a short time regardless of whether it is a continuous type or a batch type, which is preferable.
[0032]
FIG. 3 shows the results of the comparative experiment. In the drawing, A is a temperature rise curve at 6 points in the tray in the furnace according to the present invention, and B is a temperature rise curve at 6 points in the tray in a conventional furnace using a centrifugal (sirocco) fan. From the viewpoint of minutes, in the furnace according to the present invention, each part of the tray, including the bottom, is rapidly heated to about 800 ° C. in a relatively small variation state, whereas in the conventional furnace using a centrifugal fan, Each part of the tray was finally around 600 ° C, and under the same conditions, the time required to reach the soaking temperature of 880 ° C plus or minus 5 ° C was 103 minutes from the charging in the case of the furnace using the conventional centrifugal fan. In contrast, in the case of the furnace according to the present invention, it took 46.5 minutes from the charging. That is, it was confirmed that the heating time could be reduced to about one half.
[0033]
FIG. 4 shows the results of another comparative experiment. This figure is a comparison diagram of the heating rate due to the difference in the fan shape and the difference in the number of rotations. It has been found that when the number of revolutions is changed, increasing the number of revolutions increases the rate of temperature rise.
[0034]
Further, in the present invention, it has been confirmed that the temperature of the furnace upper part is significantly reduced as compared with the conventional furnace using a centrifugal fan, so that the radiant heat is small and the energy loss is small. It seems to have contributed partly to
[0035]
In this embodiment, the case of gas heating has been described as an example. It is needless to say that the object to be processed can be cooled quickly and uniformly in this case.
[0036]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the blowing method and the heat treatment furnace of the heat treatment of this invention, shortening of the temperature rise time of an object to be processed can be performed, maintaining a uniform heating state. The effect is economical.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a heat treatment furnace according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of a heat treatment furnace according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a comparison diagram of a temperature rise curve.
FIG. 4 is a diagram illustrating a heating rate comparison diagram based on a difference in fan shape and rotation speed.
[Explanation of symbols]
3 Furnace (furnace body)
9 Axial fan S Ventilation space s Stroke (reciprocating width)
W Processing object F1, F2, F3 Airflow
Claims (4)
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