JP2805150B2

JP2805150B2 - ワークの加熱装置

Info

Publication number: JP2805150B2
Application number: JP25702688A
Authority: JP
Inventors: 年史宍田; 一寛篠原; 功平松; 利彦川尻
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH02104613A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は種類の異なる２つの加熱炉を用いて、先ず一
の加熱炉でワークを予備加熱した後、他の加熱炉でワー
クを最終目標温度になるまで再加熱するようにした加熱
装置に関し、特にワークの予備加熱炉として間接ガス加
熱炉を用いたものに関する。

（従来技術）加熱炉として、特開昭57−171538号公報に見られるよ
うに、ガス炉内に中空管体を配し、該中空管体内にワー
クを挿入して、該ワークを間接的に加熱する間接ガス加
熱炉が知られている。この間接ガス加熱炉は、酸化を嫌
うワーク、例えば鋳造用素材の予備加熱に用いられ、こ
の間接ガス加熱炉で予備加熱された鍛造用素材は、次の
最終加熱炉としての高周波誘導加熱炉に送り込まれて、
最終目標温度となるまで再加熱される。このようなシス
テムは、鍛造用素材が所定のタクトで連続的に鍛造機へ
送り込まれるというように、互いに関連をもって制御さ
れ、このため最終加熱炉の発生熱量は、間接ガス加熱炉
から取り出された鍛造用素材の温度を見て、例えば鍛造
用素材の温度が低いときには大きな熱量を発生するとい
うように、鍛造用素材の要求熱量に応じて調整される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、鍛造用素材の温度検出としては、短時
間のうちの温度検出がなし得る放射温度センサ、つまり
被検出体から放射される放射熱により非接触状態でその
温度を検出するセンサが用いられるため、実温度との間
に誤差を生じ易いという問題がある。すなわち、間接ガ
ス加熱炉は、酸化スケールの発生を抑えながら鍛造用素
材の加熱が可能であるとしても、おのずと限界があり、
間接ガス加熱炉内に貯溜される時間が長くなる程、鍛造
用素材の外表面に無視できない量の酸化スケールが発生
する。勿論、この酸化スケールの量が多くなる程、放射
温度センサによって検出される温度は実温度からかけ離
れたものとなる。

ところで、何らかの原因で鍛造機の作動停止がなされ
た場合、これに伴って間接ガス加熱炉からの鍛造用素材
の取り出しが停止され、その後再び鍛造機の作動が開始
されるまでの間は、間接ガス加熱炉内に鍛造用素材が滞
留し、この滞留する鍛造用素材にはその外表面に酸化ス
ケールが付着し続けることとなる。したがって、間接ガ
ス加熱炉からの取り出し停止が長時間にわたるような場
合に、その後間接ガス加熱炉からの取り出しが再開され
た直後は、多量の酸化スケールの付着した鍛造用素材
が、間接ガス加熱炉から次の間接ガス加熱炉へ送り込ま
れることとなる。そして、このような場合にあっても、
上述した放射温度センサからのワーク検出温度に基づい
て最終加熱炉の発生熱量を調整したのでは、この最終加
熱炉の発生熱量が鍛造用素材の要求熱量とはかけ離れた
ものとなり、鍛造用素材に対する過加熱の問題が生ず
る。

そこで、本発明の目的は、間接ガス加熱炉からのワー
ク取り出しが長時間にわたって停止された場合に、その
後のワーク取り出し再開直後における最終加熱炉での加
熱を適正化するようにしたワークの加熱装置を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段、作用）ワークが間接ガス加熱炉内に長時間滞留したときに
は、このワークの温度はほぼ間接ガス加熱炉の炉内雰囲
気温度となっているはずであり、あえて誤差の大きい放
射温度センサからのワーク検出温度によるまでもなく、
このワークの温度は十分に知り得るものである。換言す
ればワークを最終目標温度にするのに必要な要求熱量は
十分に把握し得るものである。本発明は上述の点に着目
し、間接ガス加熱炉からのワークの取り出しが長時間に
わたって停止されたときに、その後ワーク取り出しが再
開された直後は、最終加熱炉の発生熱量を所定値に固定
して、ワークの最終加熱を行なうようにしてある。

より具体的には、請求項１に記載の如く、ワークを予備加熱する間接加熱炉と、該間接ガス加熱炉から取り出されたワークを受け入れ
て、該ワークが最終目標温度になるまで再加熱する最終
加熱炉と、前記間接ガス加熱炉から取り出されたワークの温度
を、該ワークからの放射熱によって検出する放射温度セ
ンサと、該放射温度センサによって検出されたワーク検出温度
に基づいて、前記最終加熱炉の発生熱量がワークの要求
熱量となるように調整する可変制御手段と、前記間接ガス加熱炉のワーク取り出し停止時間を検出
する停止時間検出手段と、前記間接ガス加熱炉からのワークの取り出しが所定時
間以上停止されたときに、該間接ガス加熱炉からのワー
クの取り出し再開後所定量のワークが前記間接加熱炉か
ら取り出されるまでの間は、前記最終加熱炉の発生熱量
を所定熱量に固定する固定制御手段と、を備え、前記所定時間として、ワークの温度がほぼ前記間接ガ
ス加熱炉の炉内温度になるまでの時間が設定され、前記所定量のワークとして、ほぼ炉内雰囲気温度とな
っているワークが設定され、前記所定熱量が、前記間接ガス加熱炉の炉内温度に基
づくように設定されている、ことを特徴とするワークの加熱装置とした構成としてあ
る。

これにより、間接ガス加熱炉からのワーク取り出しが
長時間にわたって停止され、その後、ワーク取り出しが
再開された直後において、最終加熱炉での加熱を、放射
温度センサの検出温度によらなくても、ワークの温度が
ほぼ間接ガス加熱炉の炉内雰囲気温度となっているもの
として固定制御することができ、最終加熱炉での加熱を
適正化できることになる。

以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明
する。

第２図において、１は間接ガス加熱炉、２は高周波誘
導加熱炉、３は鍛造機で、ワークＷとしての鍛造用素材
は、所定のタクトで間接ガス加熱炉１へ送り込まれ、こ
の間接ガス加熱炉１で予備加熱（約1,000℃）された後
に高周波誘導加熱炉１へ送り込まれ、この高周波誘電加
熱炉２で最終目標温度（約1,200℃）まで加熱された
後、鍛造機３へと送り込まれて、この鍛造機３により、
ここではエンジン用コンロッドが形成される。

前記間接ガス加熱炉１は、第３図に示すように、互い
に対向する２つの炉端壁体101、102を有し、これら炉端
壁体101、102は基台103に直立状態で固定されている。
そして炉端壁体101、102の間には円筒状の炉側壁体103
が回転自在に配設され、これらの炉壁体101、102、103
により炉内空間104が形成されている。また、上記炉側
壁体103はその外側面に固設された周回りに延びるラッ
ク105を有し、他方基台103には、上記ラック105と噛み
合うウォームギヤ106が（図示を略したモータにより駆
動される）が設けられて、このウォームギヤ106の回転
駆動により上記炉側壁体103が軸線Ｌ回りに回転動され
るようになっている。尚、同図中、符号107は、上記炉
側壁体103を支承するローラである。

上記炉内空間104には、炉端壁体101と102とにわたっ
て延びる計36本の中空パイプ110が上記軸線ｌを中心と
する同心円上に等間隔において配設され、これら中空パ
イプ110は、上記炉側壁体103に固設されて、この炉側壁
体103と共に回動動されるようになっている。

また、上記炉端壁体101、102には、その一の炉端壁体
101にワーク取出口112が設けられ、他の炉端壁体102に
ワーク挿入孔113が設けられて、これら取出口112と挿入
口113とは炉端内空間104に対し、前記軸線ｌと平行な同
一直線上に開口されている。そして、上記ワーク挿入口
113には、この挿入口113に臨ませてプッシャ114が付設
され、テーブル115に載置された鍛造用素材Ｗは上記プ
ッシャ114によって上記挿入口113から中空パイプ110内
に挿入されるようになっている。他方、上記ワーク取出
口112には、シュータ４が付設されている。

すなわち、炉側壁体103は、これに固定された中空パ
イプ110が順時上記ワーク挿入口113、取出口112に合わ
さるように間欠的な回転動が繰り返され、そして、中空
パイプ110がワーク挿入口113、取出口112とを合わさっ
たときに、これと同期して、プッシャ114により鍛造用
素材Ｗがワーク挿入口113を通って中空パイプ110の一端
部に差し込まれ、この鍛造用素材Ｗの差し込みに伴って
中空パイプ110他端部にある鍛造用素材Ｗがワーク取出
口112を通ってシュータ116へと押し出される。

同図中、符号120はガスバーナで、ガスバーナ120は、
その火炎が前記軸線ｌに沿って吹き出されるように、前
記一の炉端壁体101の中央に設けられ、他方、前記他の
炉側壁体102には、前記ガスバーナに向き合うようにし
て、排気口121が設けられている。そして、この排気口1
21は煙道122に連結され、該煙道122にはレキュペレータ
123が介設されて、このレキュペレータ123によりガスバ
ーナ120への燃焼用空気の予熱がなされる。

上記間接ガス加熱炉１から取り出された鍛造用素材Ｗ
を前記高周波誘導加熱炉２へ搬送する前記シュータ４
は、シュータ本体400と、このシュータ本体400上流端に
設けられた揺動シュータ401と、シュータ本体400の下流
端に設けられた姿勢変更装置402と、から構成されてい
る。上記揺動シュータ401は、間接ガス加熱炉１から鍛
造用素材Ｗを受け取ったときに、その自重により傾倒動
して、鍛造用素材Ｗをシュータ本体400へ送り込むよう
にされている。一方、前記姿勢変換装置402は回転体402
aを有し、この回転体402aには径方向に延びる貫通口402
bが設けられ、この貫通孔402bの中に鍛造用素材Ｗを受
け入れるようになっている。すなわち、回転体402aは図
示を省略した駆動源により軸402c回りに回転動されて、
貫通孔402bがシュータ本体400に沿って延びる受け取り
位置（仮想線で示す位置）と、貫通孔402bが横方向に延
びる受け渡し位置（破線で示す位置）と、をとり得るよ
うにされ、この貫通孔402bは上記受け渡し位置におい
て、高周波誘導加熱炉２のワーク入口200と対面するよ
うにされている。そして、このワーク入口200と上記貫
通孔402bとを結ぶ軸線上には高周波誘導加熱炉用プッシ
ャ５が設けられ、このプッシャ５の伸長部により貫通孔
402b内の鍛造用素材Ｗが高周波誘導加熱炉２内へ挿入さ
れるようになっている。

尚、前記シュータ本体400は、その上半分が図示仮想
線で示すように起立可能とされて、間接ガス加熱炉１か
ら取り出された鍛造用素材Ｗがバイパスシュート６へ落
下し得るようにされ、このバイパスシュート６は搬送コ
ンベア７と連結されている。符号700は搬送コンベア７
の駆動モータである。

前記高周波誘導加熱炉２から鍛造機３への鍛造用素材
Ｗの搬送は搬送ローラ８によるものとされ、高周波誘電
加熱炉３から搬送ローラ８への鍛造用素材Ｗの受け渡し
は駆動ローラ800により行なわれるようになっている
（図中符号801はローラ800を駆動するモータである）。
また、搬送ローラ８にはその上流端部に回転ブラシ９が
付設され、この回転ブラシ９により鍛造用素材Ｗの外表
面に付着した酸化スケールの除去がなされると共に、前
方への鍛造用素材Ｗの送り出しがなされる。

上記搬送ローラ８は、その途中に２つの起立り部80
2、803が設けられ、一の起立り部802は一のシリンダ804
により起倒動可能とされ、他の起立り部807は他のシリ
ンダ805により起倒動可能とされている。

上記間接ガス加熱炉１、高周波誘導加熱炉２等からな
るシステムはコントロールユニットＵにより制御され、
このコントロールユニットＵには、第一の放射温度セン
サS1、第二の放射温度センサS2、カウンタCT、タイマＴ
等からの信号が入力される。上記第一の放射温度センサ
S1は間接ガス加熱炉１から取り出された鍛造用素材Ｗの
温度を演出するものである。上記第二の放射温度センサ
S2は、酸化スケールを除去した後の鍛造用素材Ｗの最終
温度を検出するものである。上記カウンタCTは、間接ガ
ス加熱炉１から高周波誘導加熱炉２へと移送する鍛造用
素材Ｗの本数をカウントするものである。上記タイマＴ
は間接ガス加熱炉１からの鍛造用素材Ｗの取り出し停止
時間をカウントするものである。

コントロールユニットＵによる制御の概要を説明する
と、先ずセンサS2により検出された鍛造用素材Ｗの最終
温度が目標温度より高いとき、つまり鍛造用素材Ｗが過
加熱状態にあるときには、搬送ローラ８の一の起上り部
802が立ち上げられて、この過加熱鍛造用素材Ｗの廃棄
処分がなされる（過加熱された鍛造用素材Ｗは組織が粗
大化しているため再利用が不可能である）。逆に鍛造用
素材Ｗが目標温度より低いとき、つまり鍛造用素材Ｗが
加熱不足状態にあるときには、搬送ローラ８の他の起上
り部803が立ち上げられて、この加熱不足の鍛造用素材
Ｗは再度の加熱に供される（再度間接ガス加熱炉１へ搬
送される）。

一方、前記センサS1により検出された鍛造用素材Ｗの
温度、つまり間接ガス加熱炉１から取り出された鍛造用
素材Ｗの検出温度は高周波誘導加熱炉２の発生熱量の調
整に用いられる。すなわち、高周波誘導加熱炉２は、そ
の供給電力が、原則として鍛造用素材Ｗの検出温度に基
づいて調整されるようになっている（可変制御）。ただ
し、間接ガス加熱炉１からの鍛造用素材Ｗの取り出しが
30分以上停止されたときは、その後間接ガス加熱炉１か
ら鍛造用素材Ｗの取り出しが再開された後合計36本の鍛
造用素材Ｗが取り出されるまでの間は、上記可変制御に
換えて、高周波誘導加熱炉２への供給電力がある一定の
固定値に固定されるようになっている（固定制御）。
尚、間接ガス加熱炉１は、その鍛造用素材Ｗの取り出し
が停止されたときには、炉内空間104の雰囲気温度を若
干下げて、いく分低い温度で保持されるように、ガスバ
ーナ120の燃焼状態が調整されるようになっている。

以上のことを前提として、第１図及び第５図、第６図
に示すフローチャートに基づいて、高周波誘導加熱炉２
の制御を詳しく説明する。

第１図において、先ずステップP1において、各種情報
の入力がなされた後、次のステップP2において、間接ガ
ス加熱炉１からの鍛造用素材Ｗの取り出し停止時間が30
分以上経過したか否かが判別され、ここで30分以上経過
しているときには、間接ガス加熱炉１から取り出される
鍛造用素材Ｗの温度は、ほぼ間接ガス加熱炉１内の雰囲
気温度にあるとして、間接ガス加熱炉１からの鍛造用素
材１の取り出し再開後、その取り出し本数が36本となる
までの間は（ステップP3）、ステップP4へ進み、上記固
定制御の下で前記高周波誘導加熱炉２の制御がなされ
る。ここに、上記取り出し本数36本としたのは、間接ガ
ス加熱炉１の中空パイプ110が36本配設されていること
に対応するものである。つまり中空パイプ110内の鍛造
用素材Ｗのうち、取出口112側にある鍛造用素材Ｗが最
も間接ガス加熱炉１内での滞留時間が長く、また炉内ガ
スによる酸化を強く受けていることによる。他方、間接
ガス加熱炉１からの取り出し停止が30分に満たないと
き、あるいは間接ガス加熱炉１からの取り出し本数が36
本を越えたときには、鍛造用素材Ｗに付着する酸化スケ
ールの量がほぼ定常状態に近いものであり、したがって
鍛造用素材Ｗの温度は放射温度センサS1により十分に検
出できるとして、ステップP2あるいはステップP3からス
テップP5に進み、前記可変制御に切換えられる。

第５図は上記固定制御に関するフローチャートを示す
もので、本制御では、高周波誘導加熱炉２に対し、その
供給電力が所定の基準電力とされる。この基準電力は以
下の式に基づいて設定される。

基準電力＝（ＴT−T₁）×α ここに、ＴT：鍛造用素材Ｗの最終目標温度 T₁:間接ガス加熱炉１の炉内温度 α：鍛造用素材Ｗの質量×単位変換係数第６図は上記可変制御に関するフローチャートを示す
ものである。

先ず、ステップP20において、間接ガス加熱炉１から
取り出される鍛造用素材Ｗの検出温度に基づいて、複数
本の鍛造用素材Ｗの検出温度の平均温度が算出され、次
のステップP21において、上記平均温度に基づいて高周
波誘導加熱炉２への供給電力の演算及び設定がなされ
る。この供給電力の算出は以下の式による。

供給電力＝（ＴT−T₂）×α×β ここに、T₂:鍛造用素材Ｗの平均温度 β：酸化スケールによる誤差補正係数（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、間
接ガス加熱炉からの取り出しが長時間にわたって停止さ
れたときにあっても、その後間接ガス加熱炉からのワー
ク取り出しが再開された直後における最終加熱炉での加
熱を適正化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御の一例を示すフローチャート。第２図は実施例におけるシステム構成図、第３図は実施異例に用いられた間接ガス加熱炉の縦断面
図。第４図は実施例におけるシステムの詳細図。第５図は固定制御のフローチャート。第６図は可変制御のフローチャート。 1:間接ガス加熱炉 2:最終加熱炉端としての高周波誘導加熱炉 3:鍛造機 S1:間接ガス加熱炉から取り出された鍛造用素材の温度
を検出する放射温度センサ CT:カウンタ T:タイマ U:コントロールユニット

フロントページの続き (72)発明者川尻利彦広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭50−150616（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−82244（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 1/34 C21D 1/00 F27B 9/10 B21J 1/06 B21J 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを予備加熱する間接ガス加熱炉と、該間接ガス加熱炉から取り出されたワークを受け入れ
て、該ワークが最終目標温度になるまで再加熱する最終
加熱炉と、前記間接ガス加熱炉から取り出されたワークの温度を、
該ワークからの放射熱によって検出する放射温度センサ
と、該放射温度センサによって検出されたワーク検出温度に
基づいて、前記最終加熱炉の発生熱量がワークの要求熱
量となるように調整する可変制御手段と、前記間接ガス加熱炉のワーク取り出し停止時間を検出す
る停止時間検出手段と、前記間接ガス加熱炉からのワークの取り出しが所定時間
以上停止されたときに、該間接ガス加熱炉からのワーク
の取り出し再開後所定量のワークが前記間接加熱炉から
取り出されるまでの間は、前記最終加熱炉の発生熱量を
所定熱量に固定する固定制御手段と、を備え、前記所定時間として、ワークの温度がほぼ前記間接ガス
加熱炉の炉内温度になるまでの時間が設定され、前記所定量のワークとして、ほぼ炉内雰囲気温度となっ
ているワークが設定され、前記所定熱量が、前記間接ガス加熱炉の炉内温度に基づ
くように設定されている、ことを特徴とするワークの加熱装置。