JP3050674B2 - 連続炉の温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉長方向に沿う複数の
ゾーン間に仕切りがなく、かつ炉長方向に沿う移送手段
を有する連続炉において、異品種の金属材料を前記炉内
に供給して熱処理する場合の温度制御方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】連続炉は、トンネル状の炉の炉長方向に
沿う複数のゾーンと、炉長方向に沿う材料の移送手段と
を備えており、挿入側のゾーンに材料を挿入し、これを
抽出側のゾーンヘ移送する間に、例えば加熱，均熱保
持，冷却，均熱保持のようなパターンで熱処理するの
で、隣接のゾーン間の熱移動量が大きく、ヒートパター
ンの異なる金属材料を連続して熱処理することができな
い。したがって、同じ材質の金属材料を大量に熱処理す
るのには適しているが、異なる材質の金属材料を少量ず
つ熱処理するときは、一品種の材料を熱処理し終わって
からでないと次の材料を熱処理できないので、炉の有効
科用の面から無駄が多くなる。

【０００３】前述の問題を解決するため、例えば特開昭
５７−１７２１７７号公報で開示されているようなシー
ル装置付の連続炉が提案されている。この連続炉は、図
８のように、トンネル状の炉ａの底部へ幅方向に多数の
ローラｂを設置し、このローラｂの上に熱処理される材
料ｃを搭載したトレイｄを載せ、トレイｄをプッシュし
て図の左側より右方向に移動させる、いわゆるトレイプ
ッシャ式連続炉と呼ばれるものである。そして、各トレ
イｄの前端又は後端に衝立板ｅを設けるとともに、隣接
のゾーンＺ相互の間において、天井，床面及び側壁から
炉内部に突出する突出部ｆを設けてシール部Ｓとし、前
記突出部ｆの内側の四周にルーバ状のステンレスからな
るシール材ｇを設け、トレイｄが図のように連続して移
送されるとき、前後のトレイｄの衝立板ｅがシール材ｇ
と接触することにより、隣接のゾーンＺ間の熱移動が阻
止されるように構成されている。このように、隣接のゾ
ーンＺ間がシールされた状態では、一個のトレイｄが各
シール部ｓに停止する。符号ｈは各ゾーンＺに設置され
たヒータである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のシール装置付連
続炉は、シール部Ｓで隣接ゾーン間の雰囲気が遮断され
るので、ヒートパターンの異なる材料を各ゾーンＺで別
個に熱処理することができる。しかしながら、シール部
Ｓの位置が固定的であって、各ゾーンＺの容量に対応す
る量の材料を熱処理するときは便利であるが、当該ゾー
ンの容量以下の量の材料を熱処理するときはゾーン内に
余剰空間ができて無駄になるとともに、同じ材質のもの
を大量に熱処理する場合はシール部Ｓの設置空間が無駄
になる欠点があった。また、シール部Ｓに停止している
トレイの材料は熱処理が中断される。

【０００５】本発明の目的は、前述のような問題点を改
善し、少品種大量生産に適する連続炉の特性を失わない
で、大型炉であっても無駄なく効率的に多品種少量生産
に対応することができる連続炉の温度制御方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明に係る温度制御
方法は、前述の目的を達成するため、炉長方向に沿う複
数のゾーン間に仕切りがなく、かつ炉長方向に沿う移送
手段を有する連続炉において、ヒートパターンの異なる
材料相互の間に仕切材を介在させた状態で材料を前記移
送手段により炉内に供給し、材料をトラッキングしつつ
当該材料が位置するゾーン毎に当該材料のヒートパター
ンを付与し、各ゾーンにおいては、検出した材料の温度
及び当該ゾーンの雰囲気温度と当該ゾーンの材料のヒー
トパターンにおけるステップの目標温度とを比較しつつ
加熱手段及び冷却手段を制御することを特徴とする。前
記仕切材は耐熱性がある材料であれば特に材質を問わ
ず、また、被熱処理材料と同じ材質のものであっても差
し支えない。

【０００７】

【作用】本発明に係る温度制御方法によれば、あるヒー
トパターンの材料を移送手段に供給し、炉の挿入側から
挿入して当該材料を炉内で熱処理しているとき、当該材
料とはヒートパターンの異なる材料を続いて炉内に供給
する場合は、仕切材を前記移送装置に載せてから後続の
材料を当該移送手段に供給して挿入するので、この仕切
材は炉内で材料とともに移送される。したがって、炉内
でこれらの異種の材料を熱処理しているとき、異種の材
料が存在するゾーン相互間では、前記仕切材によって熱
の移動が抑制され、当該ゾーン相互間でそれぞれ別のヒ
ートパターンによる温度制御が可能になる。

【０００８】また、本発明に係る温度制御方法によれ
ば、前記仕切材があることと、各ゾーン毎にそのゾーン
にある材料のヒートパターンが付与されることによっ
て、どのゾーンでも指定されたヒートパターンで熱処理
することができる。さらに、材料をトラッキング（追
跡）しているので、どの材料がどのゾーンに位置してい
て、現在その材料がヒートパターンのどのステップで熱
処理されるべきであるかを常に把握することができ、当
該ゾーンの雰囲気温度と材料温度とを検出することによ
り目標の温度による熱処理が可能になる。

【０００９】

【実施例】図１ないし図７を参照して、本発明による温
度制御方法の好ましい実施例を説明する。図１は本発明
方法の実施例で使用する連続炉の概略を示す部分断面
図、図２は図１の矢印Ａ−Ａに沿う部分拡大断面図、図
３は図１の実施例による材料供給方において、連続炉に
材料を供給し始めた状態の概略断面図、図４は図３の状
態から炉内で材料を移送して別品種の材料を炉内に供給
した状態の概略断面図、図５は本発明の実施例による温
度制御のための部分ブロック図、図６は本発明の実施例
による温度制御の概略を説明するためのフローチャー
ト、図７は材料のヒートパターンの一例を示す線図であ
る。

【００１０】図１の連続炉１はトンネル形であって、材
料の挿入側１０から抽出側１１までの間は、ぞれぞれ均
一な容積のゾーンＺ１からゾーンＺ１０に設定されてお
り、隣接のゾーン相互の間には仕切りがない。連続炉１
には、底部の前後にまたがって連続する設置ベース２０
の上に、炉長方向に沿って材料の移送手段２が設置され
ている。この実施例の移送手段２は、図１及び図２のよ
うに、設置ベース２０上に移送方向に沿って平行に敷設
された複数のレール２１と、これらのレール２１にそれ
ぞれガイドされ、図示しないプッシャにより、挿入側１
０から押されてレール２１上を滑りながら抽出側１１の
方向へ移動する一定幅の多数の可動板２２から構成され
ている。

【００１１】この例の連続炉１で取り扱う材料３ａ，３
ｂは、直方体状のアルミニウム合金板であって、移送手
段２における一つの可動板２２の上に幅方向へ二枚並べ
て立てた状態で載せられるようになっており、可動板２
２は停止したときに一つのゾーンに四個並ぶようになっ
ているので、一つのゾーンには最大八枚の材料３ａ又は
３ｂを入れることができる。

【００１２】連続炉１内に、熱処理におけるヒートパタ
ーンの異なる材料３ａと３ｂとを、例えば後者は三つの
ゾーンを占めるように供給し、前者は四つのゾーンを占
めるように供給して、それぞれのヒートパターンで熱処
理するときは、挿入側１０において図１のように材料３
ａをそれぞれの可動板２２に載せ、プッシャにより可動
板２２を抽出側１１に向けて押し、図３のように材料３
ａが全部炉１内に挿入されたならば、可動板２２の上に
仕切材４を材料と同じ要領で載せてゾーンｚ１に供給
し、当該仕切材４をゾーンＺ１からゾーンＺ２へ移送
し、次いで、他の種の材料３ｂを同じ要領でゾーンＺ１
から順次炉１内へ供給する。そして、全部の材料３ｂの
炉１内への供給が終了したならば、可動板２２をさらに
押してゾーンＺ１を空け、当該ゾーンＺ１へ仕切材４を
供給する。

【００１３】仕切材４は、耐熱性があれば特に材質を問
わないし、また仕切材４は、材料３ａの最後列のものが
載せられている可動板２２の後方に隣接する可動板２２
に載せて供給し、当該仕切材４が載せられている可動板
２２の後方に隣接する可動板２２に材料３ｂの最前列の
ものを載せて供給してもよいが、仕切材４には材料３ａ
又は３ｂと同じ材質のものを使用し、かつ、当該仕切材
４が一つのゾーンを占めるように供給するのが好まし
い。

【００１４】前述のように異なる品質の材料３ａ及び３
ｂを炉内に供給すれば、材料３ａと３ｂの群の間に仕切
材４が介在し、材料３ａが占める三つのゾーンと、材料
３ｂが占める四つのゾーンとはそれぞれほぼ独立のバッ
チを構成するので、隣接する両方のバッチの間における
熱移動が抑制され、材料３ａと材料３ｂとをそれぞれ異
なるヒートパターンで温度制御することができる。

【００１５】この実施例の各ゾーンＺ１ないしＺ１０
は、図５のように共通の中央制御装置５で温度制御され
るよに構成されており、中央制御装置５には、記憶装置
５０と各データを入力及び表示するための入出力装置５
１を備えている。図５のように、各ゾーンＺにはガスバ
ーナからなる加熱手段６、排気ダンバ７０と吸気ダンパ
７１からなる冷却手段７、雰囲気温度センサ８、及び材
料温度センサ９が備えられている。加熱手段６は各ゾー
ンＺの両側上部に設置されており、この加熱手段６に
は、燃焼ブロワ６０、ダンパ６１、及びバーナからなる
加熱手段６から屋外排気配管７３に通じる間接加熱用の
チュウーブ６３がそれぞれ付属している。このチューブ
６３は、移動する材料や仕切材４と干渉しない状態で各
ゾーンＺの両側壁に設置されている。雰囲気温度センサ
８で測定された雰囲気温度は温度調節計８０を介して、
また、材料温度センサ９で測定された材料温度はそれぞ
れ制御装置５へ入力される。また、ガス配管６４中に設
置されている図示しないガス流量センサの出力も制御装
置５へ入力される。これらのデータ、後述のトラッキン
グデータ、各ゾーンのヒートパターンなどは、入出力装
置５１の表示パネルに表示される。

【００１６】図７の実線で示す符号Ｐは、図３及び図４
におけるこの実施例の各材料３ａのヒートパターン、点
線で示す符号Ｑは変化する材料３ａの温度であり、ヒー
トパターンＰにおけるステップＳ１ないしＳ１０は以下
のとおりである。 Ｓ１＝雰囲気温度を予熱目標温度Ｔ０から第一目標温度
Ｔ１まで昇温させる昇温ステップ。 Ｓ２＝雰囲気温度を第一目標温度Ｔ１で一定時間維持す
るヘッド温度維持ステップ。 Ｓ３＝雰囲気温度を第一目標温度Ｔ１から第二目標温度
Ｔ２まで降温させる降温ステップで、第二目標温度Ｔ２
まで降温すると、材料が間もなく最高温度に到達し、材
料温度Ｑと雰囲気温度とがほぼ一致するように予め設定
される。 Ｓ４＝材料を第二目標温度Ｔ２で一定時間均熱処理する
均熱ステップ。 Ｓ５＝材料を冷却するため、雰囲気温度を第三目標温度
Ｔ３まで降温させる降温ステップ。 Ｓ６＝雰囲気温度を第三目標温度Ｔ３で一定時間維持す
る冷却ステップ。 Ｓ７＝雰囲気温度を第四目標温度Ｔ４まで昇温させる昇
温ステップで、第四目標温度Ｔ４まで達すると、材料が
最高温度から所定の冷却温度に到達し、材料温度Ｑと雰
囲気温度とがほぼ一致するように予め設定される。 Ｓ９＝材料を第四目標温度で一定時間均熱処理する均熱
ステップ。 Ｓ１０＝材料を炉から抽出するまで一定温度で待機させ
る待機ステップ。

【００１７】この実施例では、ヒートパターンＰは、材
料３ａが移送手段２によって図３及び図４のゾーンＺ１
に挿入されるとき、図５の入出力装置５１より制御装置
５に入力されるとともに記憶装置５０に格納される。格
納されたヒートパターンＰは、材料３ａが次のゾーンＺ
２に移動したとき、当該ゾーンＺ２に移送挿入された材
料３ａのヒートパターンとして制御装置５によって読み
取られるとともに、当該ゾーンＺ２のヒートパターンと
して記憶装置５０に格納され、以後材料３ａが次のゾー
ンヘ移動する毎に同じ要領で処理されるように設定され
ている。また、例えば最後の材料３ａが移動し、仕切材
４の挿入その他により空きになったゾーンができた場
合、この空きのゾーンには、当該ゾーンの後方に隣接す
るゾーンのヒートパターンが付与されるように設定され
ている。

【００１８】材料３ａのトラッキングは、各材料３ａが
移送装置２によって図３及び図４の最初のゾーンＺ１に
挿入されると同時に、図示しないタイマを付属する制御
装置５によってロジック的に開始されるようになってお
り、その材料３ａが次のゾーンＺ２に移送されるまでに
当該ゾーンＺ１においてヒートパターンＰのどのステッ
プまで処理されたかは、トラッキングデータとして記憶
装置５０に格納され、この格納されたトラッキングデー
タは、当該材料３ａが次のゾーンＺ２に移送挿入された
とき、当該ゾーンＺ２における温度制御のために制御装
置５に読み取られる。そして、材料３ａが移送方向前方
のゾーンＺ３からＺ１０へ移動する毎に同じ要領で処理
されるように設定されている。

【００１９】中央制御装置５による各ゾーンの温度制御
の例を、主として図６を参照しながら以下説明する。制
御系の電源を投入すると、各ゾーンは図５の入出力装置
５０で予め入力された予熱目標温度Ｔ０（図７）に達す
るように加熱される。予熱温度目標温度Ｔ０に到達した
ならば、当該ゾーンに材料挿入がなされているか否かを
検出（材料温度センサ９による）する。材料なしの場合
は、材料移送方向の後方に隣接するゾーンに設定されて
いるヒートパターンが当該ゾーンに設定すべきヒートパ
ターンとして読み取られる。後方に隣接するゾーンにヒ
ートパターンが設定されていないときは、予熱目標温度
Ｔ０に基づく制御に戻る。

【００２０】挿入材料がある場合は、当該材料のヒート
パターンを読み取り、続いて当該材料のトラッキングデ
ータを読み取る。その後は、当該材料のヒートパターン
における現在のステップ目標温度になるまで、当該ゾー
ンの雰囲気を加熱又は冷却すべく制御する。したがっ
て、図４におけるゾーンＺ９に材料３ａが移送挿入され
たとき、当該材料３ａが例えば図７のヒートパターンＰ
のステップＳ１にあれば、当該ゾーンＺ９の雰囲気が第
一目標温度Ｔ１に達するように制御し、あるいは、当該
材料３ａが例えば均熱ステップＳ４の途中にあれば、当
該均熱ステップＳ４の温度になるように当該ゾーンＺ９
の雰囲気温度を制御する。この制御の途中で当該ゾーン
の材料が次のゾーンへ移送されたときは、当該ゾーンへ
新たに材料が移送挿入されたか否かの検出に戻る。前記
制御によって、当該ゾーンが目標温度に到達したなら
ば、当該材料が次のゾーンへ移送されたか否か（移送手
段２が作動したか否か）を検出（最後のゾーンＺ１０の
場合は抽出されたか否かを検出）し、移送なしであれば
当該材料のトラッキングデータ読み取りに戻る。移送あ
りの場合は、次の材料が当該ゾーンに移送挿入されたか
否かの検出に戻る。

【００２１】以上のような自動制御の途中において、当
該ゾーンを指定してそのゾーンにある材料のヒートパタ
ーンやステップ目標温度などを入出力装置５１と通じて
入力すれば、これらのデータによる制御が優先するよう
になっている。

【００２２】なお、本発明方法は前記実施例のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲内において、主要
でない部分を変更ないし置換したり、あるいは他の要素
を付加して実施する場合を含むものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る連続炉の温度制御方法によ
れば、ヒートパターンの異なる異品種材料を同一炉内で
熱処理するとき、品質の異なる各材料の数量に応じて適
宜の容量のバッチを形成することができ、異品種少量生
産の際に非常に無駄が少なくなる。また、本発明に係る
連続炉の温度制御方法によれば、前記の効果に加えて、
どのゾーンでも材料を所望のヒートパターンで熱処理す
ることができるから、品質及び生産性の一層の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施例で使用する連続炉の概略を
示す部分断面図である。

【図２】図１の矢印Ａ−Ａに沿う部分拡大断面図であ
る。

【図３】図１の実施例による材料供給方において、連続
炉に材料を供給し始めた状態の概略断面図である。

【図４】図３の状態から炉内で材料を移送して別品種の
材料を炉内に供給した状態の概略断面図である。

【図５】本発明の実施例による温度制御のための部分ブ
ロック図である。

【図６】本発明の実施例による温度制御の概略を説明す
るためのフローチャートである。

【図７】材料のヒートパターンの一例を示す線図であ
る。

【図８】従来の連続炉における材料供給方法を説明する
ための部分断面図である。

【符号の説明】

１ 連続炉 １０ 挿入側 １１ 抽出側 Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６，Ｚ７，Ｚ８，Ｚ
９，Ｚ１０ ゾーン Ｚ 各ゾーン ２ 移送手段 ２０ 設置ベース ２１ レール ２２ 可動板 ３ａ，３ｂ 材料 ４ 仕切材 ５ 中央制御装置 ５０ 記憶装置 ５１ 入出力装置 ６ 加熱手段 ６０ 燃焼ブロア ６１ ダンパ ６２ 弁 ６３ チューブ ６４ ガス配管 ７ 冷却手段 ７０ 排気ダンパ ７１ 吸気ダンパ ７３ 屋外排気配管 ８ 雰囲気温度センサ ８０ 調節器 ９ 材料温度センサ Ｐ ヒートパターン Ｑ 材料温度 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ
９，Ｓ１０ ステップ Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 目標温度 ａ 炉 ｂ ローラ ｃ 材料 ｄ トレイ ｅ 衝立板 ｆ 突出部 ｇ シール材 ｈ ヒータ ｓ シール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−13018（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183748（ＪＰ，Ａ) 実公 昭52−38564（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭51−25528（ＪＰ，Ｙ２) 特公 昭40−10421（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/34 C21D 1/52 C21D 11/00 101 - 104 F27B 9/00 - 9/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉長方向に沿う複数のゾーン間に仕切り
   がなく、かつ炉長方向に沿う移送手段を有する連続炉に
   おいて、ヒートパターンの異なる材料相互の間に仕切材
   を介在させた状態で前記移送手段により材料を炉内に供
   給し、前記材料をトラッキングしつつ当該材料が位置す
   るゾーン毎に当該材料のヒートパターンを付与し、各ゾ
   ーンにおいては、検出した材料の温度及び当該ゾーンの
   雰囲気温度と当該ゾーンの材料のヒートパターンにおけ
   るステップの目標温度とを比較しつつ加熱手段及び冷却
   手段を制御することを特徴とする、連続炉の温度制御方
   法。