JP3571772B2 - 熱処理炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のバーナを順次パルス燃焼させる方式の熱処理炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３はこの種の熱処理炉を示したもので、炉１の内壁面に複数のバーナ２を列設し、炉温が立ち上がり定常状態に達した後は、図４に示すように、各バーナ２を順次パルス燃焼させるようにしたものであり、バーナ２には、噴出速度の大きい所謂高速バーナを使用して、温度調節計４からの出力信号で燃焼パルスのデューティ比を制御することにより、バーナを常に完全燃焼させると同時に、火炎の噴出速度を最大に保つことによって炉内を攪拌し、炉内の温度分布を均一化するようにしたものである。なお図３（ｂ）は温度調節計４からの出力信号を受けて各バーナ２を制御するパルス燃焼コントローラのブロック図の一例を示したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述の従来方式において、炉長の大きい炉や、被処理物の配置等によって炉内の負荷分布が一定しないような場合など、炉内の温度分布の均一化が困難な場合がある。このような場合に、従来は炉内を長手方向に沿って複数のゾーンに区画し、各ゾーン毎に温度調節計４及びパルス燃焼コントローラ５を設けてバーナの燃焼制御を行っていたが、温度調節計４等がゾーン数だけ必要となり、コストアップの原因となっていた。本発明はかかる問題点を解消し、炉長が大きくあるいは負荷分布が不均一な熱処理炉の炉内温度分布を容易に均一化し得る温度制御手段を安価に提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱処理炉は、図１に示すように、炉１の内壁面に列設した複数のバーナ２を順次パルス燃焼させる方式の熱処理炉において、炉１内を長手方向に沿って複数のゾーンＡ，Ｂに区画し、各ゾーンＡ，Ｂ間の温度差を検出する温度センサ３ａ，３ｂを設けると共に、各バーナＡ，Ｂを制御するパルス燃焼コントローラ５を設け、パルス燃焼コントローラ５では、いずれかのゾーンを基準ゾーンＡとし基準ゾーンＡの温度のみを用いる温度調節計４の出力により、各バーナＡ，Ｂのオフ時間を変化させて炉温の制御を行い、更に予めゾーンＡ，Ｂ毎に各バーナ２のオン時間を基準値に対して一定の割合で増減した燃焼パターンを複数種設定しておき、上記温度差が所定値を超えた時に上記温度差をなくすように上記燃焼パターンを切り換えるものである。
【０００５】
【作用】
上述の構成において、まず基準となるゾーンＡの温度Ｔａが設定温度以下の場合は、各バーナ２は温度調節計４の出力に従って連続燃焼を行い、炉温を定常状態まで急速に立ち上げる。定常状態に達した後は、温度調節計４による炉１の温度制御を基準ゾーンＡの温度Ｔａのみによって行うと共に、両センサ３ａ，３ｂにより温度差（ΔＴ＝Ｔａ−Ｔｂ）を監視し、ΔＴが所定値以内のときは両ゾーンＡ，Ｂ共に各バーナ２は基準燃焼パターンでパルス燃焼を行い、ΔＴの絶対値が所定値を超えたときは燃焼パターンの切り換えを行う。このときΔＴの符号に応じて、いずれかのゾーンの各バーナ２のオン時間を基準値に対して一定の割合だけ増減した燃焼パターンを使用するのである。従って炉温が立ち上がった後は、すべてのバーナ２の燃焼パターンが、基準となるゾーンＡの温度Ｔａ及び他のゾーンＢと基準ゾーンＡとの温度差ΔＴによって決定されるので、従来のように温度調節計４及びパルス燃焼制御器５を各ゾーン毎に設置する必要がなく、ゾーン制御を安価に行うことができる。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明による熱処理炉の一実施例を示したもので、炉１内を２つのゾーンＡ，Ｂに区画して、Ａを基準ゾーンとしたものであり、表１は図１の炉に使用する燃焼パターンの一例を示したもので、各バーナのデューティ比を基準値の２割だけ増減するようにしたものである。なお本実施例では、温度調節計４による炉温の制御は、基準ゾーンＡの温度Ｔａのみを用いて、オン時間を一定にしてパルス周期を変化させることにより行い、更にゾーンＡ，Ｂ間に生じた温度差をオン時間を可変にして調整している。また各バーナの基準オン時間を炉内のバーナ位置により異ならせることによって、無負荷状態における炉内温度分布を均一化している。すなわち表１において、バーナ番号▲１▼〜▲４▼のバーナは▲５▼〜▲８▼のバーナよりも基準オン時間が長いが、これは扉６に近い方が熱が逃げ易いからであり、また各ゾーンにおいて、炉壁に近いバーナ▲１▼▲２▼あるいは▲７▼▲８▼の方が▲３▼▲４▼あるいは▲５▼▲６▼よりも基準オン時間が長くなっているが、これは炉壁から伝導熱が逃げ易いからである。また本例では、ゾーンＡ，Ｂ間の温度差の調整は、表１に示すように、ゾーンＡの温度ＴａがゾーンＢの温度Ｔｂよりも５℃以上高くなると、ゾーンＢのオン時間は基準値のままにして、ゾーンＡの各バーナ▲１▼〜▲４▼のオン時間をそれぞれ基準値の２割減にし、逆にＴｂがＴａよりも５℃以上高くなると、ゾーンＢの各バーナ▲５▼〜▲８▼のオン時間を基準値の２割減にしている。
【０００７】
図１（ｂ）は、シーケンサを用いたパルス燃焼コントローラ５の内部構成図を示したもので、入力ユニット７では温度調節計４からの出力信号ｓと共に、両温度センサ３ａ，３ｂからの出力信号ａ，ｂを受け、ＣＰＵ８で信号を処理して、出力ユニット９を介して各バーナ２を制御しており、ＣＰＵ８では温度調節計４からの出力ｓにより、各バーナ２のオン時間を一定にしオフ時間を可変にする通常の温度制御を行うと共に、両温度センサ３ａ，３ｂからの出力ａ，ｂによりいずれか一方のゾーンの各バーナ２のオン時間を基準オン時間の２割だけ増減する制御（表１）を行っている。
【０００８】
表２は本発明の他の実施例を示したもので、ゾーンＡ，Ｂ間の温度差が大きい場合には、バーナ２の燃焼量の差も大きくして温度差を是正する時間を短縮しようとするものである。本例では、ゾーンＡ，Ｂ間の温度差が５〜１５℃のときにオン時間を２割増減し、温度差が１５℃を超えたときは、オン時間を４割増減するようにしている。
【０００９】
図２（表３）は本発明の更に他の実施例を示したもので、炉１内を長手方向に沿って３つのゾーンＡ，Ｂ１ ，Ｂ２ に区画したものである。図１（表１）の実施例では燃焼パターンの数は、基準ゾーンＡに対してゾーンＢが標準，高，低の３種類であったが、本実施例の場合には表３に示すように、基準ゾーンＡに対して他の２ゾーンＢ１ ，Ｂ２ それぞれに標準，高，低の３状態があるので、３×３＝９種類の燃焼パターンを予め設定しておくものである。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば上述のように、炉長が大きくあるいは負荷分布が不均一なために炉内温度制御をゾーン分けして行う必要がある場合においても、温度調節計４及びパルス燃焼制御器５を各ゾーン毎に設置する必要がなく、ゾーン制御式順次パルス燃焼制御を安価な装置で行うことができるという利点がある。
【表１】

【表２】

【表３】

【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例の炉内バーナ配置図、（ｂ）は同上に用いるパルス燃焼コントローラのブロック図。
【図２】本発明の他の実施例の炉内バーナ配置図。
【図３】（ａ）は従来例の炉内バーナ配置図、（ｂ）は同上に用いるパルス燃焼コントローラのブロック図。
【図４】同上の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ 炉
２ バーナ
３ａ，３ｂ 温度センサ
４ 温度調節計
５ パルス燃焼コントローラ
６ 扉
７ 入力ユニット
８ ＣＰＵ
９ 出力ユニット

Claims (2)

1. 炉の内壁面に列設した複数のバーナを順次パルス燃焼させる方式の熱処理炉において、炉内を長手方向に沿って複数のゾーンに区画し、各ゾーン間の温度差を検出する温度センサを設けると共に、各バーナを制御するパルス燃焼コントローラを設け、パルス燃焼コントローラでは、いずれかのゾーンを基準ゾーンとし基準ゾーンの温度のみを用いる温度調節計の出力により、各バーナのオフ時間を変化させて炉温の制御を行い、更に予めゾーン毎に各バーナのオン時間を基準値に対して一定の割合で増減した燃焼パターンを複数種設定しておき、上記温度差が所定値を超えた時に上記温度差をなくすように上記燃焼パターンを切り換えることを特徴とする熱処理炉。
2. 各バーナのオン時間の基準値を炉内のバーナ位置により異ならせて、炉内温度分布を均一化するようにしたことを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。

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