JP2007263480A - Muffle furnace - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ワークに焼結等の熱処理を施すマッフル炉に関する。 The present invention relates to a muffle furnace for subjecting a workpiece to a heat treatment such as sintering.
一般に、各種の熱処理を行う炉としては、バッチ炉やワークを搬送しつつ熱処理を行う連続炉等が知られている。一方、近年、連続炉においては、加熱処理を安定的に行うべく、一定の雰囲気ガスを封入したマッフル炉が多用されている。
このマッフル炉としては、マッフル本体と、マッフル本体内を加熱する加熱機構と、ワークをマッフル本体に搬送する搬送機構と、マッフル本体内の雰囲気ガスを外方に排出する排出機構と、ワークを冷却する冷却装置とを備えたマッフル炉が知られている。
従来、このようなマッフル炉においては、ガス供給機構は冷却装置とマッフル炉との中間及び冷却装置数ヶ所に設けられ、外気の炉内侵入を防止するとともに、搬送機構によりマッフル本体内に搬入されたワークの焼結等熱処理を施すに必要な保護雰囲気を形成させている。(特許文献1参照)。
The muffle furnace includes a muffle body, a heating mechanism that heats the inside of the muffle body, a transport mechanism that transports the work to the muffle body, a discharge mechanism that discharges atmospheric gas in the muffle body to the outside, and a cooling work. A muffle furnace equipped with a cooling device is known.
Conventionally, in such a muffle furnace, gas supply mechanisms are provided between the cooling device and the muffle furnace and at several places in the cooling device to prevent outside air from entering the furnace and are carried into the muffle body by the transfer mechanism. A protective atmosphere necessary for heat treatment such as sintering of the workpiece is formed. (See Patent Document 1).
ところで、比較的低温で操作される上記従来のマッフル炉においては、ワークへの伝熱機構は対流伝熱が支配的であり、雰囲気ガスの偏流も相俟って、マッフル本体内の温度分布が乱れ易く、ワークを均一加熱することが困難であるという問題があった。
このため、雰囲気温度が比較的低温(約500℃以下)で操作されるマッフル炉においては、ワークに熱処理が良好に施されず、品質にバラツキが発生する等の問題があった。
特に、一定温度において一定時間熱処理する場合には、マッフル本体内の所定区間の温度を均温状態にする必要があるが、雰囲気ガスの流れによってはマッフル本体内に温度偏差を生じさせるため、所定区間を均温状態に保つことが困難であり、一定温度において所定の熱処理条件を満たすことが困難であるという問題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional muffle furnace operated at a relatively low temperature, the heat transfer mechanism to the work is dominated by convection heat transfer, and the temperature distribution in the muffle body is also due to the drift of the atmospheric gas. There was a problem that it was easily disturbed and it was difficult to heat the workpiece uniformly.
For this reason, in a muffle furnace operated at a relatively low ambient temperature (about 500 ° C. or less), there has been a problem that heat treatment is not satisfactorily performed on the workpiece and quality varies.
In particular, when heat treatment is performed at a constant temperature for a certain period of time, the temperature of a predetermined section in the muffle body needs to be equalized, but depending on the flow of atmospheric gas, a temperature deviation may occur in the muffle body. There is a problem that it is difficult to keep the section in a soaking state, and it is difficult to satisfy a predetermined heat treatment condition at a constant temperature.
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、マッフル本体内の雰囲気条件を制御することができ、また、マッフル本体内を均温状態に保つことができ、熱処理を良好に行い得るマッフル炉を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to control the atmospheric conditions in the muffle body, and to maintain the inside of the muffle body in a soaking state. An object of the present invention is to provide a muffle furnace that can perform the above-described process well.
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に記載の発明は、ワークに熱処理を施す処理空間が形成されたマッフル本体と、該マッフル本体内を加熱する加熱部と、前記マッフル本体内にてワークを前記一方向に搬送する搬送機構と、前記処理空間内の雰囲気ガスを加熱するガス加熱機構とを備えてなり、前記ガス加熱機構は、前記マッフル本体近傍に配置され、前記処理空間内に向けて開口するガス供給孔部を備えたガス供給チャンバーと、前記マッフル本体の外部から管路を介して前記ガス供給チャンバーへ雰囲気ガスを供給するガス供給源とを備えてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is a muffle body in which a processing space for heat-treating a workpiece is formed, a heating unit that heats the inside of the muffle body, and conveyance that conveys the workpiece in the one direction in the muffle body. And a gas heating mechanism that heats the atmospheric gas in the processing space. The gas heating mechanism is disposed in the vicinity of the muffle body and has a gas supply hole that opens toward the processing space. And a gas supply source for supplying atmospheric gas to the gas supply chamber from the outside of the muffle body through a pipe line.
この発明に係るマッフル炉によれば、マッフル本体内の処理空間のうち、ガス供給チャンバーが設けられた部分においては、ガス供給チャンバーから直接雰囲気ガスが供給されるため、同一条件の雰囲気ガスにより満たされ、ワークに均熱処理がなされる。 According to the muffle furnace according to the present invention, the atmosphere gas is directly supplied from the gas supply chamber in the portion of the processing space in the muffle body where the gas supply chamber is provided. And soaking is performed on the workpiece.
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載されたマッフル炉において、前記供給機構の前記管路の少なくとも一部が前記加熱部の近傍に配置され、前記加熱部が前記管路内の前記雰囲気ガスの加熱部を兼ねていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the muffle furnace according to the first aspect, at least a part of the pipeline of the supply mechanism is disposed in the vicinity of the heating unit, and the heating unit is disposed in the pipeline. It also serves as a heating part for the atmospheric gas.
この発明に係るマッフル炉によれば、加熱機構は、管路内の雰囲気ガスを加熱して、炉内制御温度と略同温に到達した雰囲気ガスがガス供給チャンバーを介して、マッフル本体内に供給される。 According to the muffle furnace according to the present invention, the heating mechanism heats the atmospheric gas in the pipe line, and the atmospheric gas that has reached substantially the same temperature as the furnace control temperature passes through the gas supply chamber into the muffle body. Supplied.
請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載されたマッフル炉において、前記ガス供給チャンバーは、前記マッフル本体の均熱帯とされる部分の上方と側方の少なくともいずれかに設けられるとともに、前記ガス供給孔部が前記処理空間の均熱帯におけるワークに対応する位置に配置され、前記雰囲気ガスの流量を抑制しつつ、炉内圧を一定に維持しながらワークを均一な温度分布とすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the muffle furnace according to the first or second aspect, the gas supply chamber is provided on at least one of an upper side and a side of a portion of the muffle main body that is soaked in the tropical zone. In addition, the gas supply hole is disposed at a position corresponding to the work in the soaking zone of the processing space, and while maintaining the furnace pressure constant while suppressing the flow rate of the atmospheric gas, the work has a uniform temperature distribution. It is characterized by doing.
この発明に係るマッフル炉によれば、ガス供給チャンバーは、前記マッフル本体の均熱帯とされる部分の上方と側方の少なくともいずれかに設けられているので、均熱帯制御温度と略同温の雰囲気ガスを一定流速でワーク全体に渡り均一に吹き付けられ、ワークが均一な温度分布となる為、良好に均温処理が施される。炉圧変動が微小なので外気の炉内への侵入がなく、また、前記雰囲気ガスの消費量低減を図りつつ安定した操炉を行なうことができる。 According to the muffle furnace according to the present invention, the gas supply chamber is provided at least either above or on the side of the muffle body which is set to be soaking, so that the temperature is substantially the same as the soaking control temperature. Ambient gas is sprayed uniformly over the entire workpiece at a constant flow rate, and the workpiece has a uniform temperature distribution, so that a uniform temperature treatment is performed. Since the furnace pressure fluctuation is minute, there is no intrusion of outside air into the furnace, and stable operation can be performed while reducing the consumption of the atmospheric gas.
本発明によれば、マッフル本体内の雰囲気条件を制御することができ、また、マッフル本体内を均温状態に保つことができ、さらに、良好に熱処理が施された製品を確実に製造することができる。 According to the present invention, the atmospheric conditions in the muffle body can be controlled, the inside of the muffle body can be kept in a soaking state, and a product that has been well heat-treated can be reliably manufactured. Can do.
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る熱処理設備の側面図である。
この熱処理設備10は、マッフル炉11と、冷却装置12と、排出機構13と、ワークWを搬送する搬送機構15とから構成されている。
マッフル炉11は、図2に示されるように、床に設けられた支持フレーム16と、支持フレーム16の上に設けられ、ワークWの搬送方向に垂直な断面が矩形とされた外殻体17とを備えている。
なお、外殻体17のワークWの搬送方向に垂直な断面が、円形とされていてもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the heat treatment facility according to the present embodiment.
The
As shown in FIG. 2, the
In addition, the cross section perpendicular | vertical to the conveyance direction of the workpiece | work W of the
外殻体17の内部には、断面が矩形又は半円形のマッフル本体20と、マッフル本体20の外方に設けられた加熱部21と、ガス加熱機構22とが設けられている。
図3に示されるように、マッフル本体20は、上壁部20aと側壁部20bと下壁部20cとから構成されており、マッフル本体20内は、ワークに熱処理を施す処理空間Lとされている。
加熱部21は、上部ヒータ24Aと、下部ヒータ24Bとを備えており、ヒータ24Aはマッフル本体20の上方に、下部ヒータ24Bはマッフル本体20の下方に、それぞれワークWの搬送方向に対して略垂直に延在して設けられるとともに外郭体17内に支持されている。
A
As shown in FIG. 3, the
The
図2に示されるように、上部ヒータ24Aは、マッフル本体20内の搬送方向後方側(ワーク搬出口側)から中央部までの間、及び中央部から搬送方向前方側(ワーク搬入側)までの間において、それぞれ略等間隔で配置され、マッフル本体20内の搬送方向後方側から中央部までの間における間隔の方が、中央部から搬送方向前方側までの間における間隔よりも狭くされている。下部ヒータ24Bも、上部ヒータ24Aと同様の配置とされている。
As shown in FIG. 2, the upper heater 24 </ b> A extends from the rear side in the transport direction (workpiece outlet side) to the center portion in the muffle
ガス加熱機構22は、マッフル本体20の近傍の、上面又は側面に配置された管路26と、管路26に雰囲気ガス50を供給するガス供給源(ガス供給機構)27とから構成されている。
図5において、ガス供給チャンバー25は、マッフル本体20内の処理空間Lの上方において水平方向に亘って配置されたプレート25aと、搬送方向前方側に設けられた壁部25bと、搬送方向後方側に設けられた壁部25cと、上壁部20aと、側壁部20bとから構成されている。
The gas heating mechanism 22 includes a
In FIG. 5, the
図4に示されるように、プレート25aには複数のガス供給孔部28が形成されており、搬送されるワークに対して均一に加熱された雰囲気ガス50が処理空間Lの上方から供給されるようになっている(図3、図5参照)。
特に、処理空間Lの均熱帯L1におけるガス供給孔部28は、ワークWに対応した位置(例えば、ワークWの上方)に形成されることが好適である。
ガス供給孔部28については、処理空間Lの上方と側方のいずれかに形成することが可能であるが、上方に形成することが好適である。
As shown in FIG. 4, a plurality of
In particular, the
The
例えば、図2に示されるように、管路26は、上部ヒータ24Aの近傍に配置されており、図5に示されるように、上壁部20aの幅方向に順次折り返され蛇行状態となるように配置されている。
管路26の搬送方向前方側の端部には、窒素ガス等の雰囲気ガス50を供給するガス供給源27が接続されている。図2において、管路26は、上部ヒータ24Aからの熱により雰囲気ガス50を予め加熱する熱交換機を構成し、排出機構13は、マッフル炉11の搬送方向前方側に設けられている。
For example, as shown in FIG. 2, the
A
次に、このように構成された熱処理設備10の作用について説明する。
図2に示されるように、マッフル炉11においては、ガス供給源27が雰囲気ガス50を搬送方向前方側から管路26に供給する。
上部ヒータ24Aは、管路26内を流れる雰囲気ガス50を加熱する。図3にしめすように、加熱された雰囲気ガス50は、ガス供給チャンバー25内に供給され、プレート25aに形成されたガス供給孔部28からマッフル本体20内の処理空間L内に供給される。
Next, the effect | action of the
As shown in FIG. 2, in the
The upper heater 24 </ b> A heats the
図2において、上部ヒータ24A及び下部ヒータ24Bは、最適間隔に配置され、雰囲気ガス50は炉内制御温度まで、加熱、昇温される。
ワークも同様にて最高温度に到達し処理空間Lに入り、ここで均一加熱された雰囲気ガス50を吹き付けられる。
その結果、処理空間Lでは乱流が形成され、所定の温度偏差内でワークの温度が維持される均熱帯L1が得られる。
In FIG. 2, the upper heater 24 </ b> A and the lower heater 24 </ b> B are arranged at an optimal interval, and the
Similarly, the workpiece reaches the maximum temperature and enters the processing space L, where the uniformly heated
As a result, a turbulent flow is formed in the processing space L, and a soaking zone L1 in which the temperature of the workpiece is maintained within a predetermined temperature deviation is obtained.
ガス供給チャンバー25から処理空間L内に噴出した雰囲気ガス50は、マッフル本体20を搬送方向前方側に流れ、排出機構13より炉外へ排出される。
The
搬送機構15は、マッフル炉11の内部に設置されたマッフル本体20にワークWを通過させる。このとき、ワークWは加熱、昇温される。
この段階でワークWから不純物ガスが発生することもある。発生した不純物ガスは雰囲気ガス50に同伴され、排出機構13より排出される。
そして、ワークWは、冷却装置12より冷却される。
The
At this stage, impurity gas may be generated from the workpiece W. The generated impurity gas is accompanied by the
Then, the workpiece W is cooled by the cooling
このような、熱処理設備10においては、処理空間L内のうち、均温帯L1において、ガス供給孔部28が、搬送方向前方側から搬送方向後方側に亘ってワークWに対応する位置に配置されているので、雰囲気ガス50の温度偏差を抑えることができ、ワークWを所定時間、等温状態にて良好に熱処理することができる。
また、ガス供給孔部28が処理空間Lの均熱帯L1におけるワークWに対応する位置に配置されているため、加熱にともなう熱損失が小さいため、雰囲気ガス50を最小流量に抑制して、炉内圧を一定に維持することが可能とされる。
In such a
Further, since the gas
なお、この実施形態に係る熱処理設備10の各種寸法は、プレート25aの寸法が485mm×1500mmとされ、ガス供給孔部28の寸法が直径10mmとされており、また、ガス供給孔部28のプレート25aに対する開口比は0.6%以上2.0%以下とされ、ガス供給孔部28はプレート25aに95箇所(5箇所×19列)設けられている。さらに、雰囲気ガス50としては窒素ガスが用いられ、雰囲気ガス50の噴出速度は、1m/S以上2m/S以下とされている。
The various dimensions of the
他の例としては、プレート25aの寸法が420mm×3000mmとされ、ガス供給孔部28の寸法が直径8mmとされており、また、ガス供給孔部28がプレート25aに175箇所(5箇所×35列)設けられ、ガス供給孔部28のプレート25aに対する開口比が0.6%以上2.0%以下とされている。さらに、雰囲気ガス50としてはドライエアが用いられ、雰囲気ガス50の噴出速度が1m/S以上2m/S以下とされている。
As another example, the size of the
ここで、開口比はガス供給孔部28からの噴流を適正に形成させるとともに、雰囲気ガス50流量の経済性に基づき得られたものである。噴出速度はプレート25aとワークWとの距離を80mm以下としたときの炉圧の安定による外気の侵入防止や炉内発生不純物ガスの除去といった炉内換気の必要性と雰囲気ガス50の使用量低減といった経済性から選択されるものである。
Here, the opening ratio is obtained based on the economic efficiency of the flow rate of the
これらの場合、炉内制御温度が400℃以下で操作される連続マッフル炉において、均温体L1の温度偏差を±5℃以内とすることができ、最小流量の雰囲気ガス50にて、マッフル本体20内への外気の浸入を防止して、マッフル本体20内を良好に換気することができるため、有効である。
In these cases, in a continuous muffle furnace operated at an in-furnace control temperature of 400 ° C. or less, the temperature deviation of the temperature equalizing body L1 can be within ± 5 ° C. This is effective because the inside of the
上記実施の形態においては、熱処理設備10が1基のマッフル炉11から構成される場合について説明したが、熱処理設備10は、2基以上のマッフル炉11から構成されてもよく、また冷却装置についても任意に組合せることが可能である。
In the said embodiment, although the case where the
また、上記実施の形態においては、加熱部21が、上部ヒータ24A及び下部ヒータ24Bとから構成された場合について説明したが、側壁部20b側から加熱するヒータを用いてもよく、また、側壁部20b側から加熱するヒータと、上部ヒータ24A、下部ヒータ24Bを任意に組合せて、加熱部21を構成することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態においては、ガス供給チャンバー25が、マッフル本体20の均熱帯L1とされる部分の上方に設けられる場合について説明したが、ガス供給チャンバー25は、マッフル本体20の均熱帯L1の上方と側方のいずれか又は双方に対して設けることが可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
また、上記実施の形態においては、雰囲気ガス50が、管路26の搬送方向前方側から供給され、搬送方向後方側に流れる場合について説明したが、管路26内の雰囲気ガス50の流通は、搬送方向前方側から後方側へとすることと、搬送方向後方側から前方側へとすることのいずれの構成とすることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although
この発明に係る500℃以下で操作されるマッフル炉において、マッフル本体内の雰囲気条件を制御することができ、ワークをムラなく均温状態に保つことができ、さらに、良好に熱処理が施された製品を製造することができるため、産業上の利用可能性が認められる。 In the muffle furnace operated at 500 ° C. or less according to the present invention, the atmospheric conditions in the muffle body can be controlled, the work can be kept in a uniform temperature state, and the heat treatment is performed well. Since the product can be manufactured, industrial applicability is recognized.
W ワーク
L1 均熱帯
11 マッフル炉
20 マッフル本体
21 加熱部
22 ガス加熱機構
24A 上部ヒータ(加熱部)
24B 下部ヒータ(加熱部)
25 ガス供給チャンバー
26 管路
27 ガス供給源(ガス供給機構)
28 ガス供給孔部
50 雰囲気ガス
W Work
24B Lower heater (heating unit)
25
28
Claims (3)
前記ガス加熱機構は、前記マッフル本体近傍に配置され、前記処理空間内に向けて開口するガス供給孔部を備えたガス供給チャンバーと、前記マッフル本体の外部から管路を介して前記ガス供給チャンバーへ雰囲気ガスを供給するガス供給源とを備えてなることを特徴とするマッフル炉。 A muffle body in which a processing space for heat-treating the workpiece is formed, a heating unit for heating the inside of the muffle body, a transport mechanism for transporting the workpiece in the one direction in the muffle body, and an atmosphere in the processing space A gas heating mechanism for heating the gas,
The gas heating mechanism is disposed in the vicinity of the muffle body, and includes a gas supply chamber having a gas supply hole that opens into the processing space, and the gas supply chamber from outside the muffle body via a conduit. A muffle furnace comprising a gas supply source for supplying atmospheric gas to the furnace.
前記供給機構の前記管路の少なくとも一部が前記加熱部の近傍に配置され、前記加熱部が前記管路内の前記雰囲気ガスの加熱部を兼ねていることを特徴とするマッフル炉。 In the muffle furnace according to claim 1,
A muffle furnace, wherein at least a part of the pipeline of the supply mechanism is disposed in the vicinity of the heating unit, and the heating unit also serves as a heating unit for the atmospheric gas in the pipeline.
前記ガス供給チャンバーは、前記マッフル本体の均熱帯とされる部分の上方と側方の少なくともいずれかに設けられるとともに、前記ガス供給孔部が前記処理空間の均熱帯におけるワークに対応する位置に配置され、
前記雰囲気ガスの流量を抑制しつつ、炉内圧を一定に維持しながらワークを均一な温度分布とすることを特徴とするマッフル炉。
In the muffle furnace according to claim 1 or 2,
The gas supply chamber is provided at least either above or on the side of the muffle body that is leveled, and the gas supply hole is disposed at a position corresponding to a work in the leveled zone of the processing space. And
A muffle furnace characterized in that the work has a uniform temperature distribution while maintaining the furnace pressure constant while suppressing the flow rate of the atmospheric gas.
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