JP2016522382A - 焼鈍炉のための炉マッフル - Google Patents

Abstract

加熱される容積を区切るように設置される基体を備える焼鈍炉のための炉マッフルであって、炉マッフルの運転の間にアクチュエータが基体に力を加え得るように基体に接続される少なくとも一つのアクチュエータ、加熱又は冷却の間に基体により及ぼされる力及び／又は加熱又は冷却の間に基体の長さにおける変化を検知するように配置及び設定される少なくとも一つのセンサ、及び、炉マッフルの運転の間にセンサにより検知される力又は長さの変化の関数として、アクチュエータにより基体に及ぼされる力を制御するように設定される、アクチュエータ及びセンサに接続される制御装置を含む炉マッフル。【選択図】図２

Description

本発明は、加熱される容積を区切るように配置される基体を備える焼鈍炉のための炉マッフルに関する。本発明は、このような炉マッフルを有する焼鈍炉にさらに関する。

制御される方法における実際の生産又は製造の後、加工品を、材料特性を改善する加熱にさらすために、焼鈍炉は用いられる。

特に、例えば、冷間ピルガ圧延又は冷間引抜による、冷間成形により製造されるステンレス鋼管は、成形後、材料の延性を増加するために、焼鈍炉で焼鈍される。鋼管の焼鈍のために必要とされる温度を生み出すため、焼鈍炉が、金属又はほとんどいかなる形状にもなり得る他の安価で入手可能な材料から製造される炉マッフル基体を含むことは、十分である。

しかし、炉マッフルの基体それ自体が、それらにより区切られる容積の加熱のため、かなりの変形を受けることは見出されてきている。炉は連続的に運転されず、エネルギーを節約するために一時的にスイッチが切られるため、及び、それらがその間冷却するため、この変形はさらに増加される。これらの冷却及び加熱サイクルにより、炉マッフルの明らかな変形が生じる。

炉マッフルの又はそれらの基体のこのような変形の結果、マッフルは摩耗の増加にさらされ、新しいマッフルによりすぐに交換されなければならない。さらに、炉の中で、マッフル自体が外側から加熱され、すなわち、マッフルの基体が、それにより囲われる容積を加熱するための放熱源として用いられ、炉マッフルの変形は、炉の容積の加熱を不均一化し、材料の焼戻又は焼鈍を非効率にする。

従って、本発明の一の問題は、加熱の間及び／又は焼鈍炉の加熱並びに冷却の間に生じる明確な温度差の間でさえも、基体が過度な変形を受けない炉マッフルを提供することである。

加熱される容積を区切るように設定される基体を備える焼鈍炉のための炉マッフルであって、炉マッフルの運転の間にアクチュエータが基体に力を及ぼし得るように基体に接続される少なくとも一つのアクチュエータと、加熱又は冷却の間に基体により及ぼされる力及び／又は加熱又は冷却の間に基体の長さにおける変化を検知するように配置及び設定される少なくとも一つのセンサと、並びに、炉マッフルの運転の間にセンサにより検知される力又は長さにおける変化の関数として、制御装置がアクチュエータにより基体に及ぼされる力を制御するように設定されるアクチュエータ及びセンサに接続される制御装置とをさらに含む、焼鈍炉のための炉マッフルにより、この問題は解決される。

ここで、本発明の基本的な考え方は、炉マッフルの基体の熱的にもたらされる変形に、すなわち適切なアクチュエータを用いて、外側から制御される力の適用により抗することである。基体の形状及び膨張が本質的に一定に保たれる場合、炉マッフルの摩耗は格段に低減され得る。

炉マッフルの基体のこのような変形を制限するために、センサにより基体の最初の変形を検知し、その後、センサにより検知される、値の関数又は変形のための尺度として、この変形に抗することが必要である。

ここで、本発明の一実施態様では、変形の間、基体により及ぼされる張力又は応力を検知するように、センサが配置及び設定され得る。代替的又は付加的には、長さにおける変化、すなわち炉マッフルの加熱又は冷却の間の基体の収縮又は膨張を検知するように、センサが設定され得る。

一実施態様では、アクチュエータにより基体に及ぼされる力が、炉マッフルの加熱又は冷却の間にセンサにより検知される基体の長さにおける変化を、少なくとも部分的に補償する方法で、アクチュエータを作動するように、制御装置は設定される。

代替的な一実施態様では、アクチュエータにより基体に及ぼされる力が、炉マッフルの加熱又は冷却の間に前記センサにより検知される基体によりセンサに及ぼされる力を、少なくとも部分的に補償するように、炉マッフルの運転の間にアクチュエータを作動するために、制御装置は設定される。

本発明の一実施態様では、炉マッフルの運転の間に張力及び／又は応力を基体に及ぼし得るように、アクチュエータは設定又は配置される。

炉マッフルの基体が加熱される場合、基体の材料の強度は変化し、基体は、例えば、塑性的に変換可能になる。これは、基体の幾何学的形状の関数として基体の変形をもたらす。例えば、基体が、矩形断面又はいくつかの区間において円の一部の形状である断面を備える筒状を有する場合、塑性変形性は次々に頻繁に基体の上側又はカバーの崩壊をもたらす。そして、上側は、たわむ。基体のこのような崩壊又はたわみは、基体に張力を及ぼすことにより、有利に抗され得る。基体の崩壊又はたわみは、その端で、基体により及ぼされる力又は基体の長さにおける変化として、検知され得る。

適切な補償を達成するために、一実施態様では、炉マッフルの運転の間に、加熱若しくは冷却の間の基体の長さにおける変化から、又は、加熱若しくは冷却の間に基体によりセンサに及ぼされ、前記センサにより検知される力から、アクチュエータによりカバー及ぼされる力のための目標値を計算し、及び、アクチュエータにより基体に及ぼされる力の実際値が実質的に目標値と等しいように、アクチュエータを制御するために、制御装置は設定される。

アクチュエータにより基体に及ぼされる力を制御することのために、炉マッフルの運転の間、アクチュエータによりカバーに及ぼされる力の実際の値を検知するセンサ、又はアクチュエータによりカバーに及ぼされる力の実際の値のための代理であるパラメータをアクチュエータが含むことにおいて、一実施態様は有利である。

本願の意味におけるアクチュエータは、基体の熱的変形を補償する力が、前記基体に働くことを可能にするために適する、いかなる装置を意味する。このようなアクチュエータの例は、電気機械駆動、リニア駆動、スピンドル駆動、及びピエゾアクチュエータである。しかしながら、このようなアクチュエータは、特に、シリンダー内でガイドされるピストンが張力及び／又は応力をも基体に及ぼし得る、空気圧式又は液圧式アクチュエータでもあり得る。しかしながら、基体の最も大きい変形は炉マッフルの加熱の間に生じることが分かっているため、アクチュエータが調整可能な張力を基体に及ぼすことのために適している一実施態様を用いることは、特に有利である。

本願において、基体の長さにおける変化又は基体に及ぼされる力を検知するセンサという用語を参照するとき、前記用語は、例えば、ピエゾ素子、又は歪ゲージである、炉マッフルの基体上に配置される力覚センサを特に意味する。しかしながら、例えば、特に基体の長さにおける変化である変形を検知することが可能な光学センサも適する。

しかしながら、本発明の一実施態様では、アクチュエータ自体も、基体の長さにおける変化のためのセンサを含み得る。このような設計の例は、シリンダーの内部の圧力が制御装置に接続される制御弁を介して設定され得る、シリンダー及び前記シリンダーにガイドされるピストンを備える、空気圧式又は液圧式アクチュエータである。ここで、アクチュエータは、シリンダー内のピストンの位置を検知することのための位置エンコーダをさらに含む。アクチュエータのピストンは基体に接続される、例えば、基体の一角に接続される。この場合において、ピストンの実際の位置の関数としてシリンダーの内部における目標圧力を計算し、かつ制御弁を動作することによりシリンダーの内部における目標圧力を設定するように、制御装置は設定される。この例において、シリンダーの内部において一定の圧力で、ピストンの位置は、基体によりシリンダーに及ぼされる力又は基体の長さにおける変化のための直接の尺度である。

基体の長さにおける変化、特に基体のたるみによる基体の縮みは、シリンダー内の一定圧力において、位置エンコーダにより検知され、かつ制御装置に発行される、ピストンの位置における変化をもたらす。次の工程において、制御装置は、ピストンの位置変化から、基体の変形を補償するために要求される目標力を計算する。この目標力は、シリンダーの内部における作動液又は作動ガスの目標圧力に対応し、シリンダーの内部におけるこの目標圧力は、アクチュエータの制御弁を動作することにより設定される。

一実施態様では、アクチュエータは、さらに、制御装置に接続され、シリンダーの内部の実際の圧力を検知するように配置及び設定される圧力センサを有利に含み、該制御装置は、炉マッフルの運転の間、シリンダーの内部における実際の圧力が実質的に目標圧力を等しいように、アクチュエータの制御弁を調整するために設定される。

上記実施態様の全ては、制御装置を用いるアクチュエータの制御又は調整を記述し、そのため、アクチュエータにより基体に及ぼされる力は、基体の長さにおける変化又は基体により及ぼされる力の関数である。この目的のため、基体により及ぼされる力又は基体の長さにおける変化、若しくはこれらのパラメータに直接依存し、かつ、そのため、力又は長さにおける変化のための代理を構成するパラメータは、センサで検知される。

しかしながら、炉マッフルの基体、特に鋼で造られた基体の引張強度が、その温度に明らかに依存していることが分かっている。マッフルの基体への損害を防ぐため、一実施態様では、アクチュエータにより基体に及ぼされる力は基体の温度に依存するべきである。

この目的のため、一実施態様では、制御装置に接続され、かつ炉マッフルの運転の間に炉マッフルの基体の温度を検知するように配置及び設定される温度センサを、炉マッフルが含み、制御装置は、炉マッフルの運転の間、基体の温度の関数として、及びセンサにより検知される力又は長さにおける変化の関数として、アクチュエータにより基体に及ぼされる力（目標力）を設定するように設定される。

ここで、本発明の一実施態様では、アクチュエータにより基体に及ぼされる力が、基体によりセンサに及ぼされる力又は基体の長さにおける変化に比例するように制御装置が設定される。しかしながら、アクチュエータにより炉マッフルの基体に及ぼされる最大の力は、基体の温度の関数として、ここで制限される。

本願の意味における制御装置は、特に、結線されたアナログ又はデジタルの制御回路、なお、制御ソフトウェア及び要求されるインターフェースを備える汎用コンピュータも含む。

有利な実施態様では、基体は、少なくともいくつかの部分が金属、好ましくは鋼から製造される。

本発明の一実施態様では、炉マッフルの基体は実質的に直方体様であり、アクチュエータは、少なくとも一角又は直方体の一端に接続される。

本発明の一実施態様では、炉マッフルはコンベア炉の部分であり、基体は、焼鈍される加工品のための入口開口部を備える第一の端及び入口開口部に面する第二の端を有し、アクチュエータは、炉マッフルの運転の間に、基体の第一又は第二の端に専ら力を及ぼすように配置される。

基体の側面、端又は角に接続される、少なくとも二つのアクチュエータで炉マッフルの基体の変形に抗することは、原理的に可能である一方、炉マッフルの有利な実施態様は、少なくとも一つのアクチュエータの攻撃箇所がクランプに面する側面に位置されるのと同時に、基体が片面で固定されるものである。

このような実施態様では、基体の第一の又は第二の端を不動のマッフルホルダーに取り付けることが有利であり、アクチュエータは、炉マッフルの運転の間、マッフルホルダーに面する基体の端に力、好ましくは張力を及ぼすように設定される。ここで、本発明の一実施態様では、マッフルホルダーは冷却される。

本発明の一実施態様では、炉マッフルは、複数のアクチュエータ及び好ましくは三つのアクチュエータを含む。基体の第一の端が不動のマッフルホルダーに取り付けられる、炉マッフルの差異において、複数のアクチュエータは基体の対向端上に有利に配置される。ここで、三つのアクチュエータは、マッフルの基体を実質的にいかなる変形からも再度伸縮し、基体の崩壊に抗するのに十分である。

ちょうど四つのアクチュエータを実質的に直方体の基体に提供することは有利であることが分かっており、炉マッフルの運転の間、それらの各々は、基体の一角に、好ましくは基体の一つの側面の四つの角に、力を及ぼすように配置される。このような配置において、炉マッフルの運転の間、基体は最適に伸縮され得る。

熱的に引き起こされる変形に対抗して基体を伸縮し得るために、基体が加熱されない硬い取付フランジについての二つの対向端又は対向側を含めば、有利である。ここで、「加熱されない」という表現は、フランジが、弾力的に変形可能でないように、十分に冷たく保たれることを意味する。このようなフランジは、基体を、一方では、マッフルホルダーに、他方では、一又はそれ以上のアクチュエータに、接続することのために用いられる。二つのこのようなフランジの間で、基体は固定され、伸縮され得る。有利には、フランジの弾性変形を防ぐために、少なくとも一つのフランジは冷却される。

本発明の追加的な実施態様では、制御装置は、第一のアクチュエータの第一の位置エンコーダにおける位置の値及び第二のアクチュエータにおける第二の位置エンコーダの位置の値から、位置の平均値を計算するように設定され、第一の及び第二の位置エンコーダのアップデートされる位置の値が算出される位置の平均値と等しいように、第一及び第二のアクチュエータにより基体に及ぼされる力を設定する。このように、炉マッフルの基体は均等に伸縮され得る。本発明の第一の実施態様では、炉マッフルは、炉マッフルの運転の間に基体を区間で加熱し得るように設定される、加熱装置をさらに含む。炉マッフルの一実施態様において、基体の第一の端が、例えば、基体をマッフルホルダーに取り付けることにより固定される場合、マッフルホルダーに面する基体の第二の端は、少なくとも一つのアクチュエータにより張力にさらされ得る一方で、基体を、その固定された端から始まる部分において運転温度にすることが有利であると発見され、そのため、第二の端に隣接する基体の一部分が最後に運転温度に達する。

さらに、上記の実施態様による炉マッフルを含む焼鈍炉により上記問題も解決される。

ここで、このような焼鈍炉は、有利には、例えばステンレス鋼管である、加工品が基体に搬出入され得るように、少なくとも幾つかの部分において基体内に延びるコンベアベルトを備えるコンベア炉である。

マッフルの基体が、炉内外への加工品の導入及び排出の両方それぞれのために用いられる単一開口部を有する、このようなコンベア炉の実施態様が想像される一方で、有利な実施態様は、コンベア炉が連続炉であるものである。このような連続炉の場合、焼鈍炉の運転の間、加工品がベルトの単一の搬送方向において、焼鈍炉に搬送され、再度搬出され得るように、コンベアベルトが基体を通って延びる。このような実施態様では、基体は加工品が、基体から搬出入され得る、二つの開口部を有することが理解されるべきである。焼鈍炉のこのような実施態様は、製造工程における加工品が、製造ホール内の物流を容易にする、マテリアルフローの固定された方向を有するという利点を有する。

さらに、焼鈍炉のための炉マッフルを運転するための方法により、上記問題も解決され、炉マッフルが、基体が加熱される容積を区切るように設定される基体を有し、方法は、次の工程からなる：少なくとも一つのセンサで加熱又は冷却の間に基体により及ぼされる力及び又は基体の長さにおける変化を検知する工程、基体に接続される少なくとも一つのアクチュエータで基体に力を及ぼす工程、及び、制御装置でセンサにより検知される力又は長さにおける変化の関数として、アクチュエータにより基体に及ぼされる力を制御する工程。

本発明の上記態様が、本発明による炉マッフル又は本発明による焼鈍炉に関して記載されてきた範囲において、それらは、炉マッフルを運転するための、本発明による方法にも適用する。本発明による炉マッフルを用いて方法が実施される範囲において、前記マッフルはその目的のための適切な装置も含む。本発明による炉マッフルの実施態様は、特に、上記方法で実施することのために適する。

本発明の、追加の利点、特徴及び応用可能性は、実施態様の下記の記述及び関連する図面に基づいて明らかとなる。

本発明による炉マッフルを備える焼鈍炉の一実施態様の図式的断面図を示す。 図１の炉マッフルの基体の入口側端の図式的側面図を示す。 冷間ピルガ圧延ミル列における図１の焼鈍炉の配置を図式的に示す。

数字において、同一要素は、同一の参照番号が付けられる。

図１は、本発明における炉マッフル５１の設計を有するコンベア炉６として設計される焼鈍炉の図式的側面図を示す。

コンベア炉６の炉心は、基体６２により囲まれる炉の温度制御される容積５０、すなわち加熱される容積である。基体６２により囲まれる容積５０において、加工品、この場合ではステンレス鋼管５２が焼鈍される。この焼鈍は１０８０℃の温度で生じる。炉マッフル５１の基体（６２）が、温度制御される容積５０を、特にカバー６２及び側壁を用いて囲む。

焼鈍プロセスはここで連続的に生じる、すなわち管５２は（表された実施態様では左側から）炉６に導入され、そのため、１０８０℃の公称温度までゆっくりと加熱され、管は炉マッフル５１の基体６２を通って長手方向に連続的に動かされ、その後、再度炉６から出る（表された実施態様では炉マッフル５１の右側に向かって）。炉マッフル５１内で管５２の一部が公称温度に達する一方で、炉マッフル５１の外側の管の他の部分は、まだ炉マッフル５１の前又は既にマッフル５１の後、のどちらかであり得ることを、これは意味する。

基体６２は、入口開口部５３及び出口開口部５４を有し、それらは炉の連続的な運転を可能とするために開いている。加熱され、炉マッフル５１の基体６２により囲まれる容積５０における不必要な熱損失を防ぐために、入口開口部５３及び出口開口部５４の前のそれぞれに、ロックチャンバー５５及び５６が提供され、それらは、温度制御される容積５０の対流損失を出来る限り低く保つために、気体水素でフラッシュされる。さらに、ロックチャンバー５５及び５６における水素フラッシングは、出来る限り少ない周囲の空気が炉マッフル５１の基体６２に入ること、及び焼鈍プロセスが保護ガス雰囲気下でそこで生じ得ることを確実にする。この場合では、基体６２における焼鈍は水素環境下で生じる。

炉６内外へのステンレス鋼管５２の連続的な出し入れを可能にするために、炉６は、コンベア炉として設計され、すなわちそれは管５２の炉を通る連続的な直線運動を可能にする循環型ベルトとして、コンベアベルト５７を有する。さらに、コンベアベルト５７は、回転軸の周りに回転可能に取り付けられる、二つのローラー５８及び５９の間で固定される。ローラー５８はモーター駆動されるため、ローラー５８の回転運動が、コンベアベルト５７の循環運動に変換される。この目的のため、コンベアベルト５７の第一の区間６３はマッフル５１を通って延びる。コンベアベルト５７の付加的な区間６５は、第一の区間６３の運動の方向から反対の第二の方向に動く。コンベアベルト５７は、ステンレス鋼から造られるメッシュベルトである。

図式的表現では、炉マッフル５１は、合計四つのアクチュエータ６０、６１、６６、６７を含む（二つのアクチュエータ６０、６７は図１に表現されている。）ことも、図１において分かり得る。それらは、炉マッフル５１の基体６２と係合し、それらは、炉マッフル５１の基体６２の変形に抗するのを助ける。

加熱の間、基体６２は、アクチュエータ６０、６１、６６、６７により伸縮される。この目的のため、基体６２は、その第二の、出口側端において、フランジプレート８１によりマッフルホルダー７６に螺合される。の基体の端は、そのために、固定化され、炉の運転の間、動かされ得ない。固定化されたフランジプレート８１の変形に抗するために、表された実施態様では、後者は冷却される。

第一の、基体６２の入口側端はフランジプレート８１も含む。しかしながら、前記フランジプレートは、その四つの角６８、６９、７０、７１で各々がアクチュエータ６０、６１、６６、６７に接続される。

アクチュエータ６０、６１、６６、６７は、それらがフランジプレート８０、及び、そのため、炉マッフル５１の基体６２に張力を及ぼし得るように、設定及び配置される、空気圧式アクチュエータである。このように、アクチュエータが炉マッフル５１の基体６２を伸縮する。

図１の側面図において、炉マッフル５１の基体６２の加熱の間、加熱の間に可塑的に変形可能状態と推定される基体６２の壁が崩壊することが分かり得る。アクチュエータ６０、６１、６６、６７により及ぼされる張力が、このような基体の熱的変形に抗する。

図２は、炉マッフル５１の側面図を図式的に示し、この線図において、基体６２の入口側端又はアクチュエータ６０、６１、６６、６７と同様にそのフランジプレート８０の上面図が示される。ここで、単に表現の容易さを改良するために、アクチュエータ６０、６１、６６、６７は、それらがフランジプレート８０にある角度で係合しているように示される。しかしながら、アクチュエータは実際には、貫通方向、すなわち基体６２の長手方向の広がりに実質的に平行なフランジプレート８０に張力を及ぼす。

図２の表現から、四つのアクチュエータ６０、６１、６６、及び６７がフランジプレート８０の四つの角６８、６９、７０、７１に係合することが明らかになる。

四つの空気圧式アクチュエータ６０、６１、６６、６７のそれぞれ一つ一つが、（圧力）シリンダー７２及び前記シリンダー内に配置されるピストン７３を有する。ここで、ピストン７３はフランジプレート８０のコーナー点６８、６９、７０、７１に接続される。空気圧システムの圧力線（図２には示されていない）、及び制御線を介して制御装置７４（ここでは、インターフェース及び制御及びレギュレーションソフトウェアを備えるコンピュータ）、に接続される制御弁７７により、シリンダー７２の内部の圧力、及びそのためピストン７３によりフランジプレート８０に及ぼされる張力が、設定又は調節され得る。

シリンダー７２の内部における圧力のための制御装置により事前に定められる目標値に、シリンダーの内部における実際の圧力を調整できるために、各アクチュエータは、シリンダーの内部における実際の圧力の値を検知し、測定線を介して制御装置７４にそれを伝達する圧力センサ７９も有する。

さらに、各アクチュエータ６０、６１、６６、６７は、測定線を介して制御装置７４も接続される位置エンコーダ７８を有する。位置エンコーダ７８は、ピストンの現在の実際の位置を検知し、この位置を制御装置７４に伝達する。

温度センサ７５は炉マッフルの基体６２上に配置され、基体６２の温度Ｔを検知する。温度センサは測定線を介して制御装置７４にも接続され、それは基体６２の温度の実際の値を前記制御装置に伝達する。

さらには、炉マッフル５１は、基体６２をその長手方向に沿った部分ごとに加熱することを可能にする、加熱装置８２（図１を参照）を含む。表された実施態様では、この目的のために、加熱装置８２は、それぞれが基体の一部分を加熱する四つのヒーターを有する。ここでヒーターは、炉の起動のときに、それらが基体を連続的にその出口端から始めて連続的に加熱するように制御される。換言すれば、炉の起動のときに、基体の入口側端は、焼鈍炉の運転温度に最後に達する。

炉マッフル又はその基体を伸縮するために用いられる制御機構をより良く理解するため、前記機構は具体例を用いて次に記載される。

炉マッフル５１の基体６２が加熱される場合、鋼で造られたこの基体は、それを可塑的に変形可能にする一貫性を呈する。重力のために、基体の壁及びカバーは崩壊し始める。アクチュエータ６０、６１、６６、６７により基体を伸縮することは、この崩壊に抗する。

最も制御されることが可能な方法でこの伸縮を実施できるように、炉の起動のときに、炉マッフル５１の基体６２は、その出口端で最初に加熱され、加熱は、入口端が達するまで、すなわち小区間において、連続的に続く。このように、各場合において、それぞれのヒーターにより定義される基体６２のある部分だけが、アクチュエータ６０、６１、６６、６７により伸縮される。

基体６２の壁の初期の崩壊は、最初に、基体の幾らかの縮みをもたらす。アクチュエータのシリンダー７２の内部における一定な空気圧で、基体６２の縮みは、アクチュエータ６０、６１、６６、６７のピストン７３がそれらの最初の開始位置を離れ、マッフルホルダー７６に向かう方向に動くことをもたらす。この位置変化は、アクチュエータ６０、６１、６６、６７の位置エンコーダ７８により検知される。

基体６２により及ぼされる張力における変化及び基体６２の長さにおける変化の両方のための直接の尺度である、この位置の変化から、制御装置７４は、各アクチュエータ６０、６１、６６、６７の張力、及びそのためアクチュエータ６０、６１、６６、６７のシリンダー７２内の目標圧力のための新しい目標値を計算する。

しかしながら、シリンダー７２の内部の圧力のための新しい目標値の上限は、温度センサ７５により検知される、炉マッフル５１の基体６２の温度の関数として、制御装置により制限される。マッフル５１の基体６２の張力は温度上昇に伴い減少するため、このように基体６２の断裂は防止される。

シリンダー７２の内部における圧力のために算出される目標値の関数として、各アクチュエータ６０、６１、６６、６７の制御弁７７は、圧力センサ７９により測定される実際の圧力がピストン７２における算出される目標圧力に達するまで、制御装置により開閉される。

アクチュエータ６０、６１、６６、６７により基体６２を伸縮することの目的は、主にその寿命を延長するために、基体６２の壁の崩壊に抗することである。

基体６２の長さにおける変化が、マッフルの加熱の間、個別のアクチュエータ６０、６１、６６、６７のシリンダー７２内のピストン７３の等しい位置の変化をもたらさないことが示された。むしろ、各ピストン７３は、アクチュエータ６０、６１、６６、６７のそれぞれの位置エンコーダにより検知される、異なる個別の位置の変化を受ける。本発明の表された実施態様では、制御装置７４は、位置エンコーダ７８により決定されるピストン７３における四つの位置の値から、アクチュエータ６０、６１、６６、６７の個別のシリンダー７２における対応する実際の圧力を設定することにより算出される目標圧力に設定される、四つのピストン７３全ての位置の平均値を計算する。

当該アクチュエータによりフランジプレート８０、そのため、炉マッフル５１の基体６２に及ぼされる力に直接対応するシリンダー７２の内部の所望の目標圧力が、基体６２の温度に依存するある閾値を超える場合、設定されるこのアクチュエータの目標圧力は、アクチュエータの張力による炉マッフル５１の基体６２の破損を防ぐため、閾値未満に留まるように調整される。

図３に描写される圧延ミル列は、本発明により設計される焼鈍炉６に加え、高品質ステンレス鋼管を製造するための次の処理ステーションを含む：冷間ピルガ圧延ミル１、管の外壁を脱脂するための装置２、管を長さに切るための切断装置３、管内壁を脱脂するための装置４、管の端を処理するための装置、管のための第一のバッファ５、管のための第二のバッファ７、及び整直機８。

圧延ミル列において、ホローシェル又は、冷間ピルガ圧延ミルの後においては管、の流れ方向又は搬送方向は、冷間ピルガ圧延ミル１から整直機８の出口である。

冷間ピルガ圧延ミル１は、ロールを備える圧延スタンド１６、調整された圧延マンドレル及び圧延スタンド１６のための駆動装置１７からなる。圧延スタンド１６のための駆動装置は、プッシュロッド、駆動モーター及びフライホイールを有する。プッシュロッドの第一の端は、フライホイール上のドライブシャフトの回転軸と比較して、偏心して固定される。トルクの作用の結果、フライホイールはその回転軸方向に回転する。回転軸から径方向の阻隔を備える、その第一の端が配置されるプッシュロッドは、接線力にさらされ、後者を第二のプッシュロッド端に伝える。第二のプッシュロッド端に接続される圧延スタンド１６は、圧延スタンド１６のガイドレールにより確立される動き２２の方向に沿って往復移動される。

図３に図示される冷間ピルガ圧延ミル１における冷間ピルガ圧延の間、方向２２で冷間ピルガ圧延ミル１に導入されるホローシェル、すなわち、素管は、圧延マンドレルの方向に段階的に供給され、前記マンドレルを超え、通過し、一方、圧延スタンド１６のロールは、それらが回転するに伴い、マンドレル上、そのためホローシェル上を、水平に往復動される。ここで、ロールの水平運動は、ロールが回転可能に取り付けられる圧延スタンド１６自体により予め決められる。ロールスタンド１６は、圧延マンドレルと並行な方向に往復動され、一方、ロール自体は、圧延スタンド１６と相対的に固定であり、かつロール軸エンゲージに堅固に接続される歯車を備えるラックによりそれらの回転運動が設定される。

マンドレル上へのホローシェルの供給は、圧延マンドレルの軸に並行な方向１６の並進運動を可能とするフィーディングクランピングカートリッジ１８により生じる。ロールスタンド１６内に重なって配置された円錐形に調整されたロールは、フィーディングクランピングカートリッジ１８の供給方向１６に逆らって回転する。ロールにより形成される所謂ピルガマウスがホローシェルを掴み、ロールが材料の小さな起伏を外側から押し出し、ロールのスムージングパス及び圧延マンドレルにより、ロールのアイドルパスが仕上り管を離すまで意図された肉厚に延伸される。圧延の間、ロールが取り付けられた圧延スタンド１６が、ホローシェルの供給方向２２に逆らって動く。フィーディングクラインピングカートリッジ１８により、ホローシェルは、ロールのアイドルパスが到達した後、圧延マンドレル上に追加工程により進行され、一方、ロールは、ロールスタンド１６と共に、それらの水平スタート位置に戻る。同時に、均一な形状の仕上り管に達するために、ホローシェルはその軸周りの回転を受ける。各管区間の繰り返される圧延の結果、均一な内径及び外径と同様に、管の均一な肉厚及び真円度が達成される。

圧延ミル列の中央シーケンス制御装置は、全ての、第一の、そのため、冷間ピルガ圧延ミル１自体の駆動装置を含む、独立な処理ステーションを制御する。

冷間ピルガ圧延ミル１から出た後、仕上り縮小管は、デグリーサー２でその外璧上が脱脂される。

切断装置３における、それに続く切断の間、管が分断され、二つの管区間が形成されるように、旋削工具が、管の長手方向軸の周りに回転され、同時に、管上又は管内に、半径方向に位置される。

切断された管、すなわち所定の長さに切られた管は切断装置３を離れ、管の内壁を脱脂するためにデグリーサー４に置かれる。表された実施態様では、管の端側の表面圧延（端の処理）もデグリーサー４内で生じる、そのため、前記端側は、幾つかの管区間相互のそれに続く球状溶接のために要求される平面性を示す。

本発明により設計されるコンベア炉６内では、図１及び２に詳細に示されるように、個別の管又は管の束が安定化のために焼鈍される、すなわち１０８０℃の温度にされる。

焼鈍炉６における高温により管は曲がり、炉を出た後、それらはもはや真っ直ぐではないということは潜在的な不都合であると見出されたが、その代わり、それらは、それらの長手方向の広がりにわたるうねりを特に有する。したがって、最終処理工程は、それ故、６を出る管が整直される、所謂クロスローリング整直機８である。

表された実施態様では、整直機８の後、二つの回転するフリースディスク２６が仕上り管と摩擦係合する平研削のための装置も提供され、それは研磨効果を有する。

原開示の目的のため、本明細書、図面及び請求項から当事者に開示される全ての特徴は、たとえ特定の追加の特徴と関係した具体的な用語中でのみ記載されていたとしても、これが明示的に除外される範囲又は技術的状況がこのような組み合わせを不可能又は不合理にする程度で、個別に、及び他の特徴又はここに開示された特徴の群とのいかなる所望の組合せの双方において、組合され得るという事実に言及される。特徴の考えうる組合せの全ての、包括的、明示的な記述は、記載事項の簡潔さ及び読み易さのためだけに、ここでは省略される。本発明は、図面及び上記明細書において表され、詳細に記載されてきた一方で、この表現とこの記載は、例として生じるのみであり、かつ請求項により定義される保護の範囲を制限することを意図するものではない。本発明は、開示された実施態様に限られない。

開示された実施態様の変形形態は、図面、明細書、記載及び添付された請求項から当業者にとって自明である。請求項内において、「含む（comprise）」という単語は、他の要素又は工程を排除せず、かつ不定冠詞「a」又は「an」は複数形を除外しない。特定の特徴が異なる請求項内で請求されているという単なる事実は、それらの組合せを除外しない。請求項内の参照番号は、保護の範囲を限定することを意図するものではない。

１ 冷間ピルガ圧延ミル
２、４ デグリーサー
３ 切断装置
５ 第一のバッファ
６ 焼鈍炉
７ 第二のバッファ
８ 整直機
９ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ ローラーコンベア
１０ 従動ローラー
１１、１２、１３ コンベア装置
１４ ブリッジグラブ
１５ レール
１６ 圧延スタンド
１７ 駆動装置
１８ フィーディングクランピングカートリッジ
１９ インテイクベンチ
２０ ストレージベンチ
２１ コンベアベルト
２２ 圧延ミル１内の輸送の方向
２３ ボトムインテイク
２４ ロール
２５ 穴
２６ フリースディスク
５０ 加熱容積
５１ 炉マッフル
５２ ステンレス鋼管
５３ 入口開口部
５４ 出口開口部
５５、５６ ロックチャンバー
５７ コンベアベルト
５８、５９ ローラー
６０、６１、６６、６７ アクチュエータ
６２ 炉マッフルの基体
６３ コンベアベルト５７の第一の区間
６４ コンベアベルト５７の第二の区間
６５ 反対に動くコンベアベルト５７の区間
６８、６９、７０、７１ フランジプレートの角
７２ アクチュエータのシリンダー
７３ アクチュエータのピストン
７４ 制御装置
７５ 温度センサ
７６ マッフルホルダー
７７ 空気圧制御弁
７８ アクチュエータの位置エンコーダ
７９ アクチュエータの圧力センサ
８０、８１ フランジプレート
８２ 加熱装置

Claims (15)

1. 加熱される容積（５０）を区切るように設置される基体（６２）を備える焼鈍炉（６）のための炉マッフル（５１）であって、
   アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が、炉マッフル（５１）の運転の間、基体（６２）に力を及ぼし得るように基体（６２）に接続される少なくとも一つのアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）、
   加熱又は冷却の間に基体（６２）により及ぼされる力及び／又は加熱又は冷却の間の基体（６２）の長さにおける変化を検知するように配置及び設定される少なくとも一つのセンサ（７８）、及び
   炉マッフル（５１）の運転の間、力又はセンサ（７８）により検知される長さにおける変化の関数として、制御装置（７４）がアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力を制御するように設定されるアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）及びセンサ（７８）に接続される制御装置（７４）
   をさらに含むことを特徴とする、炉マッフル（５１）。
2. アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力が、加熱若しくは冷却の間にセンサ（７８）により検知される基体（６２）の長さにおける変化、又は、加熱若しくは冷却の間に基体（６２）によりセンサ（７８）に及ぼされ、及びセンサ（７８）により検知される力、を少なくとも部分的に補償するように、炉マッフル（５１）の運転の間、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）を制御するために制御装置（７４）が設定されることを特徴とする、請求項１に記載の炉マッフル（５１）。
3. 炉マッフル（５１）の運転の間、加熱若しくは冷却の間にセンサ（７８）により検知される基体（６２）の長さにおける変化から、又は、加熱若しくは冷却の間に炉マッフル（５１）により及ぼされ、及びセンサ（７８）により検知される力から、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力のための目標値を計算し、並びに、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力の実際の値が実質的に目標値と等しいように、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）を調整するために、制御装置（７４）が設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の炉マッフル（５１）。
4. 炉マッフル（５１）の運転の間、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力の実際の値を検知するセンサ（７９）、又はアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力の実際の値のための尺度であるパラメータ、をアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）。
5. アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）がシリンダー（７２）内でガイドされるピストン（７３）を備える空気圧式又は液圧式アクチュエータであり、ピストン（７３）が基体（６２）に接続され、シリンダー（７２）の内部における圧力が制御装置（７４）に接続される制御弁（７７）を介して設定され得、基体（６２）の長さにおける変化を検知することの目的のため、センサが、ピストンの実際の位置を検知することのための位置エンコーダ（７８）であることを特徴とし、並びに、ピストン（７２）の実際の位置の関数として、シリンダー（７２）の内部における目標圧力を計算し、及び制御弁（７７）を作動することによりシリンダー（７２）の内部における目標圧力を設定するために制御装置（７４）が設置されることを特徴とする、請求項４に記載の炉マッフル（５１）。
6. アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が制御装置（７４）に接続される圧力センサ（７９）を含み、シリンダーの内部における実際の圧力を検知するように、圧力センサ（７９）が配置及び設定されることを特徴とし、並びに、炉マッフル（５１）の運転の間、シリンダーの内部における実際の圧力が実質的に目標圧力と等しいように、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）の制御弁（７７）を調整するために制御装置（７４）が設定されることを特徴とする、請求項５に記載の炉マッフル（５１）。
7. 制御装置（７４）に接続され、炉マッフルの運転の間に基体（６２）の温度を検知するように配置及び設定される温度センサ（７５）を炉マッフル（５１）が含むことを特徴とし、並びに、炉マッフル（５１）の運転の間、基体（６２）の温度及び力又はセンサにより検知される基体（６２）の長さにおける変化の関数として、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力を計算するように制御装置（７４）が設定されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）。
8. 炉マッフル（５１）の運転の間、基体（６２）に張力を及ぼし得るように、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が設定されること及び配置されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）。
9. 基体（６２）が焼鈍される加工品のための入口開口部（５３）を備える第一の端及び入口開口部（５３）に面する第二の端を含み、炉マッフルの運転の間、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が基体（６２）の第一の端又は第二の端に専ら力を及ぼすように設定される、コンベア炉のための炉マッフル（５１）であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）。
10. 基体（６２）の第一の端又は第二の端がマッフルホルダー（７６）に取り付けられ、炉マッフルの運転の間、マッフルホルダーに面する基体（６２）の端に力を及ぼすように、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）が設定されることを特徴とする、請求項９に記載の炉マッフル（５１）。
11. 炉マッフル（５１）がいくつかのアクチュエータ、好ましくは少なくとも三つのアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）を含み、基体（６２）が特に、好ましくは実質的に矩形断面を備え、炉マッフルの運転の間、基体（６２）の角（６８、６９、７０、７１）の一つにそれぞれが力を及ぼすように配置される、ちょうど四つのアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）を炉マッフルが備えることを特徴とする、請求項１０に記載の炉マッフル（５１）。
12. 第一のアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）における第一の位置エンコーダ（７８）の位置の値から及び第二のアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）における第二の位置エンコーダ（７８）の位置の値から、位置の平均値を計算し、かつ、第一の位置エンコーダ及び第二の位置エンコーダにおける更新される位置の値が算出される位置の平均値と等しいように、第一のアクチュエータ及び第二のアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力を設定するように制御装置（７４）が設定されることを特徴とする、請求項１１に記載の炉マッフル（５１）。
13. 炉マッフル（５１）の運転の間、炉マッフル（５１）が、基体（５２）を部分ごとに加熱し得るように設定される加熱装置を含み、炉マッフル（５１）の運転の間、基体（５２）がその固定化された端から始まる部分ごとに運転温度にされ、そのために、第二の端に隣接する基体の部分が最後に運転温度に達するように、加熱装置が好ましくは設置されることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の炉マッフル（５１）を備える焼鈍炉（６）であって、焼鈍炉（６）は、コンベアベルト（５７）を備えるコンベア炉であり、コンベアベルト（５７）上の加工品が基体（６２）に搬出入され得るように、コンベアベルト（５７）が炉マッフル（５１）の基体（６２）へ区間にわたって延びる、焼鈍炉（６）。
15. 基体（６２）を備える焼鈍炉（６）のための炉マッフル（５１）を運転するための方法であって、基体（６２）が加熱される容積（５０）を区切るように設定され、
    加熱又は冷却の間に基体（６２）により加えられる力、及び／又は少なくとも一つのセンサ（７８）で基体の長さにおける変化を検知する工程、
    基体（６２）に接続される少なくとも一つのアクチュエータ（６０、６１、６６、６７）を備える基体（６２）に力を加える工程、及び
    制御装置（７４）を用いて、力又はセンサ（７８）により検知される長さにおける変化の関数として、アクチュエータ（６０、６１、６６、６７）により基体（６２）に及ぼされる力を制御する工程
    を含む、方法。

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