JP5927355B2 - 熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉 - Google Patents

熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉 Download PDF

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Description

本発明は、熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉に関し、具体的には、熱間プレス用鋼板を例えばAc3点以上950℃以下に加熱する遠赤外線式加熱炉に関する。
高強度鋼板が、自動車車体のいっそうの強度、剛性および衝突安全性の向上と、車体の軽量化による燃費の向上とを両立するため、自動車車体の構成部材の素材として広く用いられる。しかし、鋼板のプレス成形性は高強度化に伴って低下する。このため、所望の形状を有する高強度のプレス成形品を製造できない。
熱間プレス法（ホットスタンプ法ともいう）が自動車車体の構成部材のプレス成形法として近年用いられる。熱間プレス法では、プレス成形に供される熱間プレス用鋼板（ブランク）をAc3点以上の温度に加熱した直後にプレス金型により成形および急冷して焼入れる（ダイクエンチ;die quenchともいう）。これにより、所望の形状を有する高強度のプレス成形品が製造される。
熱間プレス用鋼板を加熱するための加熱炉を用いることが、熱間プレス法により高強度の熱間プレス成形品を量産するために、必要になる。このような加熱炉に関する発明がこれまでにも提案される。
多段型加熱炉（multi-stage heating furnace）が特許文献1に開示される。この多段型加熱炉は、複数枚の熱間プレス用鋼板を収容するための複数の収容空間を備える。複数の収容空間は、互いに水平にかつ上下方向へ並んで配置される。加熱中に熱間プレス用鋼板を移動する手段が複数の収容空間に設けられる。
箱状の本体と加熱源を備える多段型加熱炉が特許文献2に開示される。加熱室が本体の内部に形成される。加熱源は加熱室の内部を約900℃に加熱する。この多段型加熱炉は、複数枚の熱間プレス用鋼板を同時に加熱できるとともに、加熱された熱間プレス用鋼板を個別に搬出できる。
本体を備える多段型加熱炉が特許文献3に開示される。加熱源によって加熱される加熱室が本体の内部に設けられる。上下に並んだ複数段の開口部が本体の前側の壁に設けられる。開閉扉が各段の開口部毎にそれぞれ設けられる。
さらに、熱処理方法が特許文献4に開示される。この熱処理方法は、第1工程および第2工程を有する。第1工程では、熱間プレス用鋼板は合金化温度（alloying temperature）に加熱される。第2工程では、熱間プレス用鋼板の第1領域は、第1工程で付与された熱エネルギを利用してA3変態点温度以上に保持されるとともに、熱間プレス用鋼板の第2領域から熱エネルギを奪う。これにより、熱間プレス用鋼板の第2領域はA1変態点温度以下に冷却される。この熱処理方法は、合金化の際に付与した熱エネルギを有効利用できるとともに熱処理時間を短縮できる。
特許文献1〜4により開示された加熱炉は、熱間プレス用鋼板の加熱源として、ガスバーナ，電気コイルヒータ，ラジアントチューブまたは電磁波加熱器等を用いる。
熱間プレス用鋼板を部位に依らずに均一にAc3点以上（例えば850〜950℃）の高温域に急速に加熱すること、量産性を向上すること、および、設置面積を最小化することが、これらの加熱炉に求められる。遠赤外線式ヒータを加熱源として用いる加熱炉が近年用いられ始めている。この加熱炉は以下に列記の特徴a〜cを兼ね備える。
(a)熱間プレス用鋼板を均一に加熱できる。
(b)上下方向への多段化（multistage）によるコンパクト化を図ることができる。
(c)薄型の平面形状を呈し、熱間プレス用鋼板を両面から加熱できる。
フレキシブル遠赤外線ヒータ（flexible far-infrared radiation heater）を加熱源として用いる多段型加熱炉が特許文献5に開示される。フレキシブル遠赤外線ヒータは、多数の碍子（insulator）が縦横に並んでフレキシブルなパネルを構成するように、編み上げられた構造を有する。多数の碍子は、抵抗体である発熱導体（heating conductor）を収容する溝を有する。遠赤外線を放射する発熱導体が、これら溝の内部に挿入されて設けられる。
特開2007-298270号公報 特開2008-291284号公報 特開2008-296237号公報 特許第5197859号明細書 特開2014-34689号公報
特許文献4の図2に示されるように、PTP制御による産業用ロボットが熱間プレス用鋼板を掴んで多段型加熱炉からプレス成形装置へ搬送することが望ましい。産業用ロボットは多段型加熱炉とプレス成形装置との間に配置される。これにより、多段型加熱炉からプレス成形装置への熱間プレス用鋼板の搬送が円滑かつ迅速になり、熱間プレスにより熱間プレス成形品を量産する際の生産性を高めることができるからである。
しかし、稼働時の多段型加熱炉の炉内温度は850〜950℃に達する。多段型加熱炉の炉体(furnace body)の断熱性が不足すると、炉体の外壁や炉内に設置された炉内構造体（特に金属製の構造体）が熱膨張により大きく変形する。
炉体の断熱性を強化しても、高温部位および低温部位が炉体や炉内構造体に不可避的に発生する。繰り返しの熱応力が高温部位および低温部位の熱膨張差により炉体に生じる。これにより、塑性変形(plastic deformation)が炉体に蓄積し、炉体の塑性変形が進行する。
(a)稼働時の炉体が、熱膨張したり、あるいは不可逆的に塑性変形すると、熱間プレス用鋼板を炉外へ搬出する搬送口の高さ位置(Height position)が変化する。これに伴って、PTP制御により一定の軌跡で動作する産業用ロボットのマニピュレータの先端に装着した掴み具（効果器）(end effector)を搬送口に挿入して熱間プレス用鋼板を掴むことができなくなり、安定して操業できなくなること、および
(b)炉内に配置される耐火物や炉内構造体の寿命が炉体の熱変形に伴って低下し、また、亀裂等の損傷が炉体に発生し、これにより、多段型加熱炉の保守費が嵩むこと
という課題がある。
このため、炉体の外壁や炉内構造体の熱膨張，塑性変形や、不可逆的な炉体の変形が確実に抑制される必要がある。しかし、これらを確実に抑制する手段は特許文献4，5には開示されていない。
本発明は、従来の技術が有するこの課題を解決できる熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉を提供することを目的とする。
本発明は以下に記載の通りである。
(1)熱間プレス用鋼板を収容する空間の水平面の周囲を包囲して配置される断熱材からなるブロック、および、前記熱間プレス用鋼板の上方および下方に配置されて該熱間プレス用鋼板を例えばAc3変態点以上950℃以下に加熱する遠赤外線ヒータを有する加熱ユニットと、該加熱ユニットを取り囲んで配置される金属製の炉体フレーム(furnace body frame)とを備える遠赤外線式加熱炉において、
前記炉体フレームは、前記加熱ユニットを該炉体フレームから離して支持（搭載）するスペーサを備えること
を特徴とする熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
(2)前記遠赤外線ヒータは、遠赤外線放射セラミックスの焼結体である碍子本体が縦横に複数並んで面状に構成され、前記複数の碍子本体が、該複数の碍子本体それぞれに穿設された電熱線貫通孔に挿入された電熱線により互いに変位自在に連結されることにより可撓性を有する1項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
(3)前記空間は、水平面において略矩形の外形を有するとともに、前記ブロックは、前記矩形の外形の4辺に固定して配置される固定ブロックと、前記4辺のうちの対向する2辺に開閉自在に配置される蓋ブロックとを有することを特徴とする1項または2項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
(4)前記加熱ユニットは、前記固定ブロックの外周を取り囲んで該固定ブロックを保持する金属製の炉殻（鉄皮）を有する3項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
(5)前記加熱ユニットを上下方向へ複数備える1項から4項までのいずれか1項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
(6)前記複数の加熱ユニットは互いに離間して設けられる5項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
本発明によれば、稼働時に850〜950℃の雰囲気に達する空間を有する加熱ユニットが、炉体フレームから離れて、炉体フレームに設けられたスペーサにより支持される。このため、加熱ユニットがフレームに接触することが防止される。これにより、炉体フレームの熱膨張や熱応力が生じなくなり、炉体フレームの熱膨張や熱収縮による変形、熱応力による繰り返し負荷、操業の不安定、断熱材からなるブロック（耐火物）の寿命の低下、さらには、炉体フレームの亀裂等の損傷を防止できる。よって、遠赤外線式加熱炉の保守費用を大幅に低減できるとともに、遠赤外線式加熱炉の稼働率を向上することができる。
図1(a)はフレキシブル遠赤外線ヒータに用いられる碍子本体の平面図であり、図1(b)は碍子本体の正面図であり、図1(c)はフレキシブル遠赤外線ヒータの平面図であり、図1(d)は配列した碍子に電熱線を通してすだれ(bamboo blind)状に編み上げた状態を示す正面図であり、図1(e)は図1(c)の側面図であり、図1(f)は碍子本体を2分の1宛ずらして並べた状態を示す図である。 図2は本発明に係る遠赤外線式多段型加熱炉の全体図である。 図3は本発明に係る遠赤外線式多段型加熱炉の説明図であり、図3(a)は遠赤外線式多段型加熱炉の外観を示す説明図であり、図3(b)は加熱ユニットを示す説明図であり、図3(c)は図3(b)におけるA-A断面図であり、図3(d)は蓋ブロックを外した状態の加熱ユニットを示す説明図であり、図3(e)は図3(b)におけるB-B断面図であり、図3(f)は鋼板支持部材を示す斜視図である。 図4は遠赤外線式多段型加熱炉の説明図である。 図5は遠赤外線式多段型加熱炉の正面図であり、天井ユニットを示す。 図6(a)は加熱ユニットにおけるヒータ支持部材を示す説明図であり、図6(b)は加熱ユニットの上面図、図6(c)はヒータと熱間プレス用鋼板の配置関係を示す説明図、図6(d)は加熱ユニットにおける他のヒータ支持部材を示す説明図である。 図7(a)は鋼板支持部材の一例を示す説明図であり、図7(b)はこの鋼板支持部材の断面図であり、図7(c)〜図7(f)はいずれも他の一例を示す説明図である。
本発明を、添付図面を参照しながら説明する。
1.炉体フレーム12の構造
図2は本発明に係る遠赤外線式多段型加熱炉10の全体図であり、外装パネル11a,11b,11cや炉体フレーム12を示す説明図である。
図3は本発明に係る遠赤外線式多段型加熱炉10の説明図であり、図3(a)は遠赤外線式多段型加熱炉10の外観を示す説明図であり、図3(b)は加熱ユニット13-1〜13-6を示す説明図であり、図3(c)は図3(b)におけるA-A断面図であり、図3(d)は蓋ブロック16c,16dを外した状態の加熱ユニット13-1〜13-6を示す説明図であり、図3(e)は図3(b)におけるB-B断面図であり、図3(f)は鋼板支持部材32を示す斜視図である。
図4は遠赤外線式多段型加熱炉10の説明図であり、加熱ユニット13-1,13-2のみを示す。
図5は遠赤外線式多段型加熱炉10の正面図であり、天井ユニット19を示す。
図2〜5に示すように、遠赤外線式多段型加熱炉10は、加熱ユニット13-1〜13-6と、天井ユニット19と、炉体フレーム12とを有する。
加熱ユニット13-1〜13-6は、いずれも、熱間プレス用鋼板15-1〜15-6を収容する空間を有する。この空間は、その周囲を包囲して配置される断熱材製のブロック16a,16b,16c,16d,16e,16fにより、形成される。加熱ユニット13-1〜13-6は、いずれも、この空間の内部に、略水平に支持された熱間プレス用鋼板15-1〜15-6を収容する。
加熱ユニット13-1〜13-6は、上下方向へ積層して複数（図2〜5に示す遠赤外線式多段型加熱炉10では6）設けられる。
加熱ユニット13-1〜13-6は遠赤外線ヒータ14-1〜14-6を有し、天井ユニット19は遠赤外線ヒータ14-7を有する。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、上記空間に収容された熱間プレス用鋼板15-1〜15-6の上方および下方に配置される。すなわち、遠赤外線ヒータ14-1,14-2はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-1の上方,下方に配置され、遠赤外線ヒータ14-2,14-3はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-2の上方,下方に配置され、遠赤外線ヒータ14-3,14-4はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-3の上方,下方に配置され、遠赤外線ヒータ14-4,14-5はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-4の上方，下方に配置され、遠赤外線ヒータ14-5,14-6はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-5の上方，下方に配置され、さらに、遠赤外線ヒータ14-6,14-7はそれぞれ熱間プレス用鋼板15-6の上方，下方に配置される。
このように、遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、それぞれ、熱間プレス用鋼板15-1〜15-6をその上方および下方から、例えばAc3変態点以上950℃以下に加熱する。
遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、登録実用新案第3056522号明細書に開示されたフレキシブル面状赤外線ヒータ（以下、「フレキシブル遠赤外線ヒータ」と称することもある）である。
遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、図1(a)~図1(f)に示すように、碍子本体1を有する。碍子本体1は、例えばAl2O3,SiO2,ZrO2,TiO2,SiC,CoO,Si3N4等の遠赤外線放射セラミックスの焼結体である。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、複数の碍子本体1が縦横に並んで面状に構成される。複数の碍子本体1は、複数の碍子本体１それぞれに穿設された電熱線貫通孔2に挿入された電熱線4により、互いに変位自在に連結される。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、可撓性を有するフレキシブル遠赤外線ヒータである。
遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、碍子本体1の内部に設けられる電熱線に電流を流すことにより碍子本体１の内部から発熱する。このため、遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、高い昇温速度を得られる。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は両面加熱できるため、熱損失が小さい。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、高密度の遠赤外線エネルギを放射するため、高い加熱効率を有する。遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、フレキシブルであるから、高温時の割れや変形のおそれがなく、小型から大型までその寸法も容易に設定できる。さらに、遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、薄型であり、さらに、熱間プレス用鋼板15-1〜15-6の両面を加熱することができる。
したがって、遠赤外線ヒータ14-1〜14-7は、多段型加熱炉の各加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19に配置されて高い加熱効率や優れた炉内温度制御性を要求されるヒータとして、好ましく用いられる。
炉体フレーム12は、加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19を取り囲んで配置される金属製（例えば炭素鋼製）のフレームである。
図3(b)に示すように、加熱ユニット13-1〜13-6における上記空間は、いずれも、水平面において略矩形の外形を有する。加熱ユニット13-1〜13-6は、いずれも、水平面内でこの空間の周囲を包囲する断熱材からなるブロック16a,16b,16c,16d,16e,16fを有する。
加熱ユニット13-1〜13-6は、いずれも、固定ブロック16a,16bと、固定ブロック16e,16fと、蓋ブロック16c,16dとにより構成される。固定ブロック16a,16bは、矩形の外形のうちの対向する二辺に固定して配置される。固定ブロック16a,16bは、略直方体の外形を有する。固定ブロック16e,16fは、残りの対向する二辺に固定して配置される。固定ブロック16e,16fは、略直方体の外形を有する。蓋ブロック16c,16dは、固定ブロック16e,16fに係わり合うように開閉自在に配置される。
蓋ブロック16c,16dは、適当な開閉機構（図示しない）により開閉する。蓋ブロック16c,16dは、閉じた状態で、固定ブロック16e,16fの前面、上面および下面と、固定ブロック16a,16bの長手方向の端面とに当接する。これにより、蓋ブロック16c,16dは、固定ブロック16a,16bおよび固定ブロック16e,16fとともに、加熱ユニット13-1〜13-6の内部の空間を外部から断熱する。
加熱ユニット13-1〜13-6は、固定ブロック16a,16bおよび固定ブロック16e,16fそれぞれの外周を取り囲んで固定ブロック16a,16bおよび固定ブロック16e,16fそれぞれを保持する金属製（例えば鋼製）の炉殻（鉄皮）18を有する。
例えば鋼製のスペーサ17-1〜17-7が、炉体フレーム12における各加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19の配置高さと一致する高さに、例えば溶接や締結等の適宜手段により配置される。スペーサ17-1〜17-7は、固定ブロック16a,16bから伝わる熱により変形しない程度の耐熱性を有すればよく、鋼以外の金属材料により構成されていてもよい。
加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19における固定ブロック16a,16bは、炉体フレーム12との間に介在するスペーサ17-1〜17-7に支持（搭載）されて接触するものの、炉体フレーム12には接触しない。
このように、稼働時に雰囲気温度が850~950℃に達する前記空間を有する加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19は、スペーサ17-1〜17-7に接触するものの、炉体フレーム12には接触しない。このため、加熱ユニット13-1〜13-6および天井ユニット19の熱が炉体フレーム12に伝導しない。したがって、炉体フレーム12の熱膨張が防止される。
例えば、遠赤外線式多段型加熱炉10の稼働時において、最上段の加熱ユニット13-6の高さ方向中央位置の高さにおける炉体フレーム12の変位量は、0.4〜0.5mm程度である。このように、炉体フレーム12の熱膨張による変形が実質的に解消される。
このため、炉体フレーム12に熱応力が生じなくなり、熱膨張や熱収縮による炉体フレーム12の変形、熱応力による繰り返しの負荷、操業の不安定、断熱材16である耐火物の寿命の低下、さらには、炉体フレーム12の亀裂等の損傷を防止でき、これにより、遠赤外線式多段型加熱炉10の保守費用の大幅な低減や稼働率の向上が図られる。

2.遠赤外線ヒータ14-1の支持部材24-1,24-2
図6(a)は、加熱ユニット13-1における遠赤外線ヒータ14-1のヒータ支持部材（以下、単に「支持部材」という）24-1を示す説明図であり、図6(b)は、加熱ユニット13-1の上面図であり、図6(c)は、遠赤外線ヒータ14-1と熱間プレス用鋼板15-1の配置関係を示す説明図であり、図6(d)は、加熱ユニット13-1における遠赤外線ヒータ14-1の他の支持部材24-2を示す説明図である。
図6(a)〜図6(c)に示すように、遠赤外線ヒータ14-1は、支持部材24-1により水平に撓まないように支持される。支持部材24-1は、第1の金属帯26と支持材27とにより構成される。第1の金属帯26は例えばニッケル基耐熱合金からなる。第1の金属帯26は、一の方向へ向けて並んで複数本（図6(a)〜図6(d)では4本）設けられる。支持材27はこれらの第１の金属帯26を支持する。支持材27は例えばステンレス鋼からなるプレートである。
図6(b)に示すように、遠赤外線ヒータ14-1は、4本の第1の金属帯26に搭載されて、略水平に配置される。遠赤外線ヒータ14-1は、水平面内で、固定ブロック16a,16b,16e,16fにより囲まれた領域の内部に、配置される。
4本の第1の金属帯26は、いずれも、強軸方向（曲げ剛性（断面二次モーメント・断面係数）が大きい方向）が重力方向に略一致するように、設けられる。これにより、第1の金属帯26の撓みが抑制される。
第1の金属帯26は、いずれも、支持材27に形成されたスリットまたは孔27a（図示例はスリット）に隙間を有して嵌め込まれて、支持される。これにより、第1の金属帯26は、支持材27により、熱膨張または熱収縮により長手方向へ伸縮自在に、支持される。このため、温度変化に起因する熱応力が第1の金属帯26には生じない。
第1の金属帯26は、断熱性および絶縁性を有する絶縁材（例えばAl2O3製）を介して、遠赤外線ヒータ14-1を搭載することが望ましい。絶縁材は、例えば溝形の断面形状を有し、第1の金属帯26の上端部に嵌め込まれて第1の金属帯26に装着されることが例示される。
図6(d)に示すように、複数本（図6(d)では2本)の第2の金属帯28が、第1の金属帯26とともに、他の支持部材24-2を構成してもよい。複数本の第2の金属帯28は、第1の金属帯26が指向する一の方向と交差（図示例では直交）する他の一の方向へ向けて並んで設けられる。第2の金属帯28は例えばステンレス鋼からなる。
第2の金属帯28は、第1の金属帯26と同様に、その強軸方向が重力方向に略一致するように設けられる。さらに、第2の金属帯28は、いずれも、第1の金属帯26に形成されたスリット28aに隙間を有して、嵌め込まれて支持される。これにより、第2の金属帯28は、第1の金属帯26により、熱膨張または熱収縮により長手方向へ伸縮自在に、支持される。このため、温度変化に起因する熱応力が第2の金属帯28には生じない。
図6(b)に示すように、貫通穴29が断熱材16e,16fに形成される。第1の金属帯26が断熱材16e,16fの貫通穴29を貫通して支持材27により支持される。支持材27は、断熱材である固定ブロック16a,16b,16e,16fにより囲まれた鋼板収容領域の外側に配置される。断熱材16e,16fを貫通した第1の金属帯26の外側部分が高温になるため、第1の金属帯26の外側部分を断熱材またはカバーで囲む等の断熱処理を施すことが望ましい。
このように、支持材27は、断熱材16a,16b,16e,16fの外側で、複数本の第1の金属帯26、または、複数本の第1の金属帯26および複数本の第2の金属帯28を支持する。
インコネル（登録商標）からなる第1の金属帯26（全長1000mm）を、遠赤外線式多段型加熱炉10の加熱ユニット13-1の所定の位置に上記態様で配置し、遠赤外線式多段型加熱炉10を1日24時間かつ1か月間使用した。その結果、第1の金属帯26の長手方向の中央位置における鉛直下方への撓み量は0.1mm未満であった。これにより、第1の金属帯26は遠赤外線ヒータ14-1を撓ませずに十分平坦に支持できることが理解される。
以上説明したように、支持部材24-1,24-2は、850℃以上の加熱時においても、第1の金属帯26により、または、第1の金属帯26および第2の金属帯28により、遠赤外線ヒータ14-1を撓ませずに、しかも小さい平面投影面積で支持することができる。
このため、本発明によれば、可撓性を有する遠赤外線ヒータ14-1の保守頻度または保守回数を低減でき、これにより、遠赤外線式多段型加熱炉10の保守費用の大幅な低減と、遠赤外線式多段型加熱炉10の稼働率の向上と、熱間プレス用鋼板15-1の均熱性の維持および向上と、多段化による遠赤外線式多段型加熱炉10のコンパクト化とを、いずれも図ることができる。
なお、図6(c)では、熱間プレス用鋼板15-1を、丸管35による線接触により支持する態様を例にとった。しかし、本発明はこの態様には限定されない。例えば、後述する図7(a)〜図7(f)に示す各種の鋼板支持部材31〜34により熱間プレス用鋼板15-1を支持することができる。

3.熱間プレス用鋼板15-1の鋼板支持部材30〜34
図7(a)は、鋼板支持部材30の一例を示す説明図であり、図7(b)は、この鋼板支持部材30の断面図であり、図7(c)〜図7(f)は、いずれも、他の例の鋼板支持部材31〜34を示す説明図である。
例えば耐熱合金製の鋼板支持部材30〜34が遠赤外線式多段型加熱炉10の加熱ユニット13-1に配置される。鋼板支持部材30〜34は、熱間プレス用鋼板15-1に点接触または線接触することにより、熱間プレス用鋼板15-2を支持する。
本発明において「点接触」とは、ピン等の先端面に形成された外径6mm程度以内の接触面により接触すること、または、線径7mm程度以内のリング等の外周面により接触することを意味し、「線接触」とは、プレート等の端面に面取り等により形成された3mm程度以内の幅の接触面により接触すること、外径6mm程度以内の棒鋼の外周面により接触すること、または、外径20mm程度以内の薄肉丸管等の外周面により接触することを意味する。点接触や線接触することにより、熱間プレス用鋼板が亜鉛めっき鋼板である場合に接触部のめっきの蒸散を防ぐことができる。
ピン30aが表面に立てて設けられるとともに縦配置された角管30（図7(a),図7(b)参照)またはピン34aが表面に立てて設けられるとともに縦配置された角材34（図7(f)参照)、または、外周面に円形断面の線材32aを巻き付けられた丸管32（図7(d)参照)が、熱間プレス用鋼板15-1に点接触する鋼板支持部材として例示される。この場合、角管30,角材34の本体は例えばインコネル等の超耐熱合金製であるとともに、角管30,角材34の本体に設けられるピン30a,34aは非金属材であるセラミックス（例えばAl2O3,SiO2,ZrO2,TiO2,SiC,CoO,Si3N4等）からなることが、熱間プレス用鋼板の品質を確保する観点から望ましい。
また、正三角形断面の角管31（図7(c)参照)、または表面に鋭角部33aを形成されて縦配置されたプレート材33（図7(e)参照)が、熱間プレス用鋼板15-1に線接触する鋼板支持部材として例示される。
鋼板支持部材30〜34は、第1の金属帯26および第2の金属帯28と同様に、温度変化に起因する熱応力を生じないように、熱膨張または熱収縮により長手方向に伸縮自在に、支持材27により支持されることが望ましい。鋼板支持部材30〜34は、断熱材16e,16fの上面に搭載された支持材により、熱膨張または熱収縮により長手方向に伸縮自在に支持されていることが例示される。
これらの鋼板支持部材30〜34が使用に伴って撓んだ場合には、上下反転させて上方へ向けて凸となるように再配置すればよい。
インコネルからなる図7(b)に示す断面形状を有する角管30（全長800mm）を鋼板支持部材として、遠赤外線式多段型加熱炉10の加熱ユニット13-1の所定の位置に上記態様で配置し、遠赤外線式多段型加熱炉10を1日24時間かつ1か月間使用した。その結果、角管30の長手方向の中央位置における鉛直下方への撓み量は0.2mm未満であった。これにより、熱間プレス用鋼板15-1を略一定の位置で支持できることが理解される。
また、900℃に加熱された熱間プレス用鋼板15-1各部における最高温度と最低温度との差は略7℃であり、熱間プレス用鋼板15-1を十分均一に加熱することができる。
なお、図7(a)〜図7(f)に示す鋼板支持部材30〜34以外の鋼板支持部材を用いることも可能である。例えば、
上述のピンと、縦配置された角管30，角材34とが一体に構成された角管または角材、
縦配置された角管30の上面および下面の一部に切欠きを設けることにより上面および下面に凹凸が連続して形成された角管、
縦配置された溝型断面の部材の上面の一部に切欠きを設けることにより上面に凹凸が連続して形成された部材、または
縦配置された角管30の上面および下面に丸孔を設けることにより上面および下面に丸孔が連続して形成された角管
は、いずれも、鋼板支持部材として用いることができる。
鋼板支持部材30〜34の熱変形等が本発明により大幅に抑制される。このため、遠赤外線式多段型加熱炉10の保守費用の大幅な低減、遠赤外線式多段型加熱炉10の稼働率および均熱性の向上、さらには多段化による遠赤外線式多段型加熱炉10のコンパクト化が、本発明により達成される。
10 遠赤外線式加熱炉
12 炉体フレーム
13-1〜13-6 加熱ユニット
14-1〜14-7 遠赤外線ヒータ
16a〜16f 断熱材からなるブロック
17-1〜17-7 スペーサ
19 天井ユニット

Claims (6)

  1. 熱間プレス用鋼板を収容する空間の水平面の周囲を包囲して配置される断熱材からなるブロックと、前記熱間プレス用鋼板の上方および下方に配置されて該熱間プレス用鋼板を加熱する遠赤外線ヒータとを有する加熱ユニットと、該加熱ユニットを取り囲んで配置される金属製の炉体フレームとを備える遠赤外線式加熱炉において、
    前記炉体フレームは、前記加熱ユニットを該炉体フレームから離して支持するスペーサを備えること
    を特徴とする熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
  2. 前記遠赤外線ヒータは、遠赤外線放射セラミックスの焼結体である碍子本体が縦横に複数並んで面状に構成され、前記複数の碍子本体が、該複数の碍子本体それぞれに穿設された電熱線貫通孔に挿入された電熱線により互いに変位自在に連結されることにより可撓性を有する請求項1に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
  3. 前記空間は、水平面において略矩形の外形を有するとともに、前記ブロックは、前記矩形の外形の4辺に固定して配置される固定ブロックと、前記4辺のうちの対向する2辺に開閉自在に配置される蓋ブロックとを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
  4. 前記加熱ユニットは、前記固定ブロックの外周を取り囲んで該固定ブロックを保持する金属製の炉殻を有する請求項3に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
  5. 前記加熱ユニットを上下方向へ複数備える請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
  6. 前記複数の加熱ユニットは互いに離間して設けられる請求項5に記載された熱間プレス用鋼板の遠赤外線式加熱炉。
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