JP2008144976A - 熱処理炉のチューブヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、熱処理炉とチューブヒータとの間でシール不良を起こすことなく、チューブの変形を防止できる熱処理炉のチューブヒータを提供する。
【解決手段】例えば、ローラハース式連続真空熱処理炉の脱ワックス室１１に装入されたワークの加熱源となるチューブヒータ２１、２４であって、チューブ内に主ヒータ４１、４４とは別に該主ヒータのワークと対面する側に補助ヒータ５１、５４を挿入し、該補助ヒータへの通電を該主ヒータとは別に制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は熱処理炉のチューブヒータに関する。例えば鋼材を浸炭処理或は焼鈍処理するような場合、また金属粉末の成形物を脱ワックス処理して焼結処理するような場合、バッチ式或は連続式の雰囲気炉や真空炉等、各種の熱処理炉が使用される。例えば、炉内に断熱材で囲まれた処理室が形成されており、該処理室にチューブヒータが装備された熱処理炉の場合、処理室内に装入した前記のような鋼材や成形物等のワークをチューブヒータで加熱するようになっている。本発明はかかる熱処理炉のチューブヒータに関し、なかでもチューブ内に抵抗発熱体を絶縁支持するヒータが挿入されたチューブヒータに関する。

従来、熱処理炉のチューブヒータとして一般に、炉内に固定的に装備されたものが使用されている。ところが、かかる従来のチューブヒータには、チューブが変形するという問題がある。チューブヒータで所定温度に加熱した炉内へ低温のワークを装入すると、ワークと対面する側のチューブ面は一時的に急冷されるが、炉壁と対面する側のチューブ面はそれ程には冷却されないので、熱収縮の差によって、チューブがワーク側へ凹んで変形してしまうのである。チューブヒータが断熱材で囲まれた処理室内に装備されている場合には、断熱材と対面する側のチューブ面は殆ど冷却されないので、前記のようなチューブの変形が大きい。チューブが変形すると、ワークの炉内搬送手段との接触、この接触によるチューブの損耗、抵抗発熱体を絶縁支持する絶縁材の破損、絶縁材の破損に起因して抵抗発熱体とチューブとの接触によるスパーク、スパークによるチューブの穴明き、穴明きによるガス漏れ等、多くの支障を生じ、熱処理炉が真空熱処理炉の場合には、チューブにき裂や穴明きが生じると、炉内を所定の真空雰囲気にすることすらできなくなる。

そこで従来、以上のような多くの支障を生じるチューブの変形を防止するため、チューブヒータを熱処理炉に回転可能に装備したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この従来提案には、チューブが回転し、ワークと対面する側が変わるため、チューブの変形を防止できるという利点がある。しかし、この従来提案には、熱処理炉にチューブヒータの回転機構を装備する必要があるため、それだけ構造が複雑になり、とりわけ熱処理炉の炉殻や炉体更には断熱材と回転するチューブヒータとの間をシールするのが難しいため、シール不良を起こし易いという問題がある。シール不良を起こすと、雰囲気ガスの漏出、逆に大気の侵入、これによる炉内雰囲気の乱れ等が生じ、熱処理炉が真空熱処理炉の場合には、炉内を所定の真空雰囲気にすることすらできなくなる。
特開平１１−３３７２７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡単な構造で、熱処理炉とチューブヒータとの間でシール不良を起こすことなくチューブの変形を防止できる熱処理炉のチューブヒータを提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、熱処理炉内に装入されたワークの加熱源となるチューブヒータであって、チューブ内に主ヒータとは別に該主ヒータのワークと対面する側に補助ヒータが挿入されており、該補助ヒータへの通電を該主ヒータとは別に制御するようにして成ることを特徴とする熱処理炉のチューブヒータに係る。

本発明が適用される熱処理炉は、例えば鋼材を浸炭処理や焼鈍処理するような場合、また金属粉末の成形物を脱ワックス処理して焼結処理するような場合に使用される、バッチ式或は連続式の雰囲気炉や真空炉等である。なかでも、炉内に断熱材で囲まれた処理室が形成されており、該処理室内にチューブヒータが装備されていて、該処理室内で該チューブヒータによりワークを加熱処理する炉、特に真空炉において効果の発現が大きい。

また本発明が適用されるチューブヒータは、チューブ内に抵抗発熱体を絶縁支持するヒータが挿入されたものである。かかるチューブヒータには、抵抗発熱体を絶縁碍子により支持して抵抗発熱体とチューブとの間に空間を持たせたもの、抵抗発熱体の外周が絶縁材で被覆されたもの、抵抗発熱体とチューブとの間に絶縁材が充填されたもの、これらの双方を併せ持ったもの、更には保護管を持ったもの等、各種がある。

本発明に係る熱処理炉のチューブヒータでは、チューブ内に、主ヒータとは別に、該主ヒータのワークと対面する側に補助ヒータが挿入されている。これらの主ヒータ及び補助ヒータは共に前記したようなヒータであるが、主ヒータと補助ヒータとはこれらの抵抗発熱体へ通電する制御系が別々になっていて、補助ヒータの抵抗発熱体への通電を主ヒータとは別に制御するようになっている。

炉内へ装入されたワークの加熱は通常、主ヒータの抵抗発熱体へ通電することにより行なう。しかし、新たに低温のワークが炉内へ装入され、該ワークと対面する側のチューブ面が冷却されることとなるときは、補助ヒータへ通電して、かかるチューブ面を加熱する。これにより、ワークと対面する側のチューブ面の冷却を防止し、チューブの変形を防止する。

本発明に係る熱処理炉のチューブヒータによると、簡単な構造で、熱処理炉とチューブヒータとの間でシール不良を起こすことなく、チューブの変形を防止できる。

図１は本発明に係る熱処理炉のチューブヒータを例示する一部省略の縦断面図、図２は図１と同じ熱処理炉のチューブヒータを示す一部省略の横断面図である。ここでは、ローラハース式連続真空熱処理炉の脱ワックス室に装備されたチューブヒータを示している。ローラハース式連続真空熱処理炉それ自体は公知であるので、全体の図示を省略すると共に、円筒形の炉殻や、この炉殻内にて脱ワックス室を形成する断熱材の一部は図示を省略しているが、合計６本のチューブヒータ２１〜２６がかかる炉殻及び脱ワックス室１１を形成する断熱材の天井壁１２を貫通して脱ワックス室１１内に挿入されている。脱ワックス室１１内には複数の搬送用のローラ１３が敷設されており、これらのローラ１３上にワーク１４が載置されていて、ワーク１４を挟み左側に合計３本のチューブヒータ２１〜２３がほぼ等間隔で直線状に配置され、また右側にも合計３本のチューブヒータ２４〜２６がほぼ等間隔で直線状に配置されている。

チューブヒータ２１は、先端部が封鎖され且つ基端部が開放された円筒状のチューブ３１と、チューブ３１内の軸線方向に挿入された主ヒータ４１と、主ヒータ４１とは別に主ヒータ４１のワーク１４と対面する側にてチューブ３１内の軸線方向に挿入された補助ヒータ５１と、チューブ３１の開放された基端部に固着された密栓６１と、密栓６１を貫通して外部に取出された主ヒータ４１の端子７１及び補助ヒータ５１の端子８１とを備えている。主ヒータ４１及び補助ヒータ５１は抵抗発熱体４１ａ，５１ａとこれらを支持する絶縁碍子９１とを備えており、主ヒータ４１の抵抗発熱体４１ａは端子７１に接続され、また補助ヒータ５１の抵抗発熱体５１ａは端子８１に接続されていて、端子７１は主ヒータ４１への通電を制御する制御系に接続され、また端子８１は補助ヒータ５１への通電を制御する制御系に接続されていて、補助ヒータ５１への通電を主ヒータ３１とは別に制御するようになっている。

他のチューブヒータ２２〜２６も、図示したチューブ３２〜３６、主ヒータ４２〜４６、抵抗発熱体４４ａ，５４ａ、補助ヒータ５２〜５６、密栓６４、端子７４，８４、絶縁碍子９４の相互関係は以上説明したチューブヒータ２１と同様になっているので、ここでは説明を省略する。

ローラ１３により脱ワックス室１１内へ装入されたワークの加熱は通常、主ヒータ４１〜４６の抵抗発熱体４１ａ，４４ａ，・・へ通電することにより行なう。しかし、新たに低温のワーク１４が脱ワックス室１１内へ装入され、ワーク１４と対面する側のチューブ３１〜３６の面が冷却されることとなるときは、補助ヒータ５１〜５６の抵抗発熱体５１ａ，５４ａ，・・へ通電して、かかるチューブ３１〜３６の面を加熱する。これにより、ワーク１４と対面する側のチューブ３１〜３６の面の冷却を防止し、チューブの変形を防止する。

本発明に係る熱処理炉のチューブヒータを例示する一部省略の縦断面図。 図１と同じ熱処理炉のチューブヒータを示す一部省略の横断面図。

符号の説明

１１ 脱ワックス室
１２ 断熱材の天井壁
１３ ローラ
１４ ワーク
２１〜２６ チューブヒータ
３１〜３６ チューブ
４１〜４６ 主ヒータ
４１ａ，４４ａ，５１ａ，５４ａ 抵抗発熱体
５１〜５６ 補助ヒータ
６１，６４ 密栓
７１，７４，８１，８４ 端子
９１，９４ 絶縁碍子

Claims (2)

1. 熱処理炉内に装入されたワークの加熱源となるチューブヒータであって、チューブ内に主ヒータとは別に該主ヒータのワークと対面する側に補助ヒータが挿入されており、該補助ヒータへの通電を該主ヒータとは別に制御するようにして成ることを特徴とする熱処理炉のチューブヒータ。
2. 熱処理炉が炉内に断熱材で囲まれた処理室が形成されたものであり、またチューブヒータが該処理室内に装備されたものである請求項１記載の熱処理炉のチューブヒータ。
   

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