JP4835825B2 - 連続炉における冷却方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、非酸化性雰囲気の連続熱処理炉において、被加熱部品を加熱室に続く冷却室で効率良く冷却することができる冷却方法とその装置に関するものである。

銅、鋼等の被加熱製品に対して光輝処理を行うには、非酸化性雰囲気下で加熱処理を行なった後に、加熱室に続く冷却室で同雰囲気下で充分な冷却が行われる必要がある。

被加熱金属部品の冷却が不充分な状態、具体的には例えば炭素鋼製品では温度１８０℃以上で被加熱部品が冷却部から取り出されると、空気に接触して表面が酸化し、光輝処理をすることができない。

冷却部は、一般に被加熱部品が載置されたコンベアベルトが通過する断面方形の冷却室の外側を取り囲むように冷却水が循環供給される水冷ジャケットが設けられる。この水冷ジャケットは、例えば特開２００４−１８１４６５号公報に示されるように、架台に支持されて断面角型上向きコ字形の樋状の水冷壁槽が設けられ、該水冷壁槽の上部はその一部が該壁槽上部内に装入されるようにした天井水冷槽によって覆われることにより冷却室が形成されており、該冷却室の内底面上にはグラファイト板が設置されていて、その上をメッシュ状のコンベアベルトが滑動しながら走行する。

しかしながら、水冷ジャケットで囲まれた従来の冷却室の内底部は、上記公報からも分かる通り、通常平底形をなすことが多く、冷却室底面には変形が生じ易くて、種々のトラブル、例えばコンベアベルトの正常な走行の妨げとなるなどの問題も生じ、光輝処理も不充分となっていた。

特開２００４−１８１４６５号公報

本発明は、非酸化性雰囲気の連続炉において、被加熱製品に光輝処理を施す場合に、冷却室内での加熱処理後の製品の冷却速度を従来よりも格段に早め、製品表面が光輝状態を得られる温度１８０℃以下まで冷却する時間を短縮し、従来より冷却室の長さ（即ち、製品の移動距離）を従来より短くすることができるようにした冷却方法とその装置を提案するものである。

上記課題を解決するため、本発明は、水冷ジャケットによって囲まれた冷却室の内底面をコンベアベルトの移動方向に沿って中央部を低く左右両側を高くした凹型傾斜面、いわば船底型に形成し、該凹型内底面上に上面を平坦とし下側を該凹型内底面にならった断面形状とした炭素質板を冷却室内底面上にその長さ方向全体に密着するようにして設置し、その上を製品を載せたコンベアベルトが接触走行するようにしたものである。

本発明によれば、冷却室の内底部が中央部が低い断面凹型に形成されているので、水冷ジャケットの内側となる冷却室外底面が左右両側に向って高くなる傾斜面となっているから、冷却室外底面の気泡溜りが生じた場合でもその気泡溜り内の気泡は左右側方へ逃げて気泡の滞留付着が抑止されて冷却室底面の変形が防止され、また冷却室の凹型内底面上には下面が該内底面に密着し、上面が平坦（水平）な形状の熱伝導率の高い炭素質板が設置されているので、その上を接触走行するコンベアベルト上の製品が有する熱量は該炭素質板を介して効果的に水冷ジャケットに吸熱されるのである。

従って、本発明によれば、従来の冷却室よりその冷却速度が格段に早まり、光輝状態の製品表面が得られる１８０℃以下の温度に達する冷却時間が短縮されるので、光輝処理が可能となる。又冷却室の長さを短くすることが可能となり、連続炉全体の省スペース化と製品コストの低減化に寄与する効果がある。

図１は、本発明を実施するための連続炉全体の一例を示す側面説明図で、１は前室、２は予熱室、３は加熱室で、予熱室２と加熱室３とで加熱帯が構成される。４は第１冷却室、５は第２冷却室、６は冷却後室で、第１及び第２冷却室４，５とで冷却帯を構成している。製品を運ぶ金属製のメッシュベルトコンベア７は駆動装置８と従動装置９とにより駆動されて前室１から後室６に至る各室内を通過してから、各室下側を通り循環駆動される。

上記加熱帯及び冷却帯の各室は非酸化性ガス雰囲気とされている。１１は排気ダクト、１２は排気ガス出口である。

図２は、第１冷却室４及び第２冷却室５の一例を示す断面正面図で、両冷却室４、５はほぼ同一の断面構造となっている。１３は架台１４上に設置された断面略角型Ｕ字形の樋状をなす金属製（例えばステンレス鋼）の水冷壁槽で、該壁槽１３には冷却水給水管（図示せず）と同排水管（図示せず）が連結されていて、該壁槽１３内には常に新しい冷却水１５が循環供給されるようになっている。

１６は下方が上記水冷壁槽１３内上方に嵌合して該壁槽１３を上方から覆う箱型の天井水冷槽で、該天井水冷槽１６にも冷却水給水管１７と同排水管（図示せず）が連結され、該天井水冷槽１６内にも冷却水１５が循環供給されている。この天井水冷槽１６は上記各冷却室４、５の水冷壁槽１３の全長（従って各冷却室４、５の全長）にわたって上方から覆われており、該水冷壁槽１３と天井水冷槽１６とによって囲まれた冷却室内１８底部を製品を運ぶメッシュ状のコンベアベルト７が走行する。

また、上記冷却室内１８の上部には該室内１８の長さ方向に蛇状に延びる水冷フィンチューブ１９が設けられ、給水管２１から冷却水が供給され、排水管（図示せず）から排水されて循環している。

上記水冷壁槽１３の一部を構成する冷却室内１８の底部１８ａは該室内１８の長さ方向（即ちベルト７の移動方向）に沿って一様に中央部が低く左右両側が高い凹型の傾斜面に形成されている（図２参照）。この冷却室底面１８ａをなす凹型傾斜面は、図２のように断面逆「への字」状に折曲していても、あるいは円弧状に湾曲していてもよい。

２０は上記冷却室内底部１８ａ上に該冷却室内１８全体にわたって設置した炭素質板で、該炭素質板２０は下面が冷却室内底面１８ａの上記凹型傾斜面にならって密着し、上面が平坦な水平面を構成する断面逆三角形あるいは逆「かまぼこ」形状をなす。この炭素質板２０上面を金属製のメッシュコンベアベルト７が接触しながら走行する。

なお、上記天井水冷槽１６の底部を構成する冷却室内１８の上底部（天井面）１６ａは、上記内底部１８ａの断面形状とは逆に、中央部が高く左右両側に向かって低くなる凸型傾斜面に形成され、この凸型傾斜面は図２のように断面「への字」状に折曲させても、あるいは「かまぼこ」型に湾曲させてもよい。このようにすることにより、冷却室内１８の天井水冷槽１６との接触面積も大きくなり、その分冷却効果も高くなる。

実施例
図１に示す構成の連続炉により、供試製品として直径９５mm、厚さ３０mmの円盤型の炭素鋼を使用し、次のような加熱及び冷却処理を行なった。

加熱帯（予熱室２及び加熱室３）の長さ：６．５ｍ
冷却帯（第１及び第２冷却室４、５）の長さ：６．５ｍ
各室雰囲気：発熱型変成ガス雰囲気
メッシュベルトコンベア速度：１２５mm／分

ただし、冷却室４、５には、それぞれその室内底面が平坦でその上に平板状の炭素質板を設けた従来型の冷却室と、図２に示すように室内底面１８ａを凹型傾斜面とし、その上に上面は平坦であるが下面が該凹型傾斜面にならった形状として冷却室内底面１８ａに密着させるようにした断面が特殊形状の炭素質板２０を用いる本発明装置を使用した冷却室との２種類を使用し、それ以外は同じ条件で、前室１から冷却後室６に至る上記コンベアベルト上の製品の各室内での移動に伴う品温の変化を比較測定した。その結果を図３のグラフに示す。

図３のＡ線（点線）は従来の冷却室を使用した場合、Ｂ線（実線）は本発明装置による冷却室を用いた場合のそれぞれの品温変化を示しており、このグラフから分かる通り、従来型の冷却室では、第２冷却室５終端部での製品温度は２８０℃と高く、この冷却後室６から取り出されたときの品温も２５０℃となっていて、製品表面は酸化して変色していた。

一方、本発明装置を用いた冷却室では、第２冷却室５終端部での品温は１８０℃をやや下回り、後室での品温は１５０℃となり、製品表面は光輝状態となっていて、冷却効果が充分発揮されていたことが分かる。

本発明の実施に使用する連続炉全体の一例を示す側面説明図である。 第１及び第２冷却室の一例を示す断面正面図である。 従来の冷却室と本発明装置を使用した冷却室との違いによる前室から加熱帯、冷却帯、冷却後室に至る各室内の製品の温度変化を示すグラフであり、Ａ線は従来の冷却室を使用した場合、Ｂ線は本発明装置による冷却室を使用した場合を示している。

符号の説明

１−前室
２−予熱室
３−加熱室
４−第１冷却室
５−第２冷却室
６−冷却後室
７−メッシュコンベアベルト
８−駆動装置
９−従動装置
１０−非酸化性ガス発生用バーナー
１１−排気ダクト
１２−排気ガス出口
１３−冷却壁槽
１４−架台
１５−冷却水
１６−天井水冷槽
１７−冷却水給水管
１８−冷却室内
１９−水冷フィンチューブ
２０−炭素質板
２１−フィンチューブへの給水管

Claims (2)

1. 連続炉の加熱室に続く冷却室の水冷ジャケットによって囲まれた冷却室内の底面を製品を載せるコンベアベルトの移動方向に沿って中央部を低く左右両側を高くした凹型傾斜面に形成し、該凹型傾斜面上に、上面を平坦とし、下面を上記凹型傾斜面にならった形状として密着させた炭素質板を冷却室の長さ方向全体にわたって設置し、該炭素質板上をコンベアベルトが接触走行するようにし、さらに上記冷却室内の上底部は冷却室内底面とは逆に中央部が高く左右両側に向かって低くなる凸型傾斜面に形成され、コンベアベルト上の加熱後の製品を冷却することを特徴とする連続炉における冷却方法。
2. 連続炉の加熱室に続く冷却室の水冷ジャケットによって囲まれた冷却室内の底面を製品を載せるコンベアベルトの移動方向に沿って中央部を低く左右両側を高くした凹型傾斜面に形成し、上記冷却室内の上底部は冷却室内底面とは逆に中央部が高く左右両側に向かって低くなる凸型傾斜面に形成され、冷却室内底面の上記凹型傾斜面上には、上面を平坦とし、下面を上記凹型傾斜面にならった形状として密着させた炭素質板を冷却室の長さ方向全体にわたって設置し、該炭素質板上をコンベアベルトが接触走行するように構成したことを特徴とする連続炉における冷却装置。

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