JP6779587B2

JP6779587B2 - 竪型マッフル式熱処理炉

Info

Publication number: JP6779587B2
Application number: JP2017194825A
Authority: JP
Inventors: 素史赤阪; 信幸杉岡
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP2019065372A; WO2019069510A1; CN111065750A

Description

本発明は、竪型マッフル式熱処理炉に関するものである。特に、上下方向に配置されて内部に処理用雰囲気ガスが収容されたマッフルの内部を金属ストリップが搬送され、前記のマッフルにおける金属ストリップの移動方向上流側にマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱する加熱帯と、前記の加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置においてマッフルの内部を移動する前記の加熱された金属ストリップを徐冷させる徐冷帯と、前記の徐冷帯よりも金属ストリップの移動方向下流側において徐冷された金属ストリップを冷却させる冷却帯とを備えた竪型マッフル式熱処理炉において、加熱帯においてマッフルの内部を通過して加熱された金属ストリップを、前記の徐冷帯において徐冷させて冷却帯に導くにあたり、加熱帯において加熱された金属ストリップを徐冷帯において適切な温度に簡単に徐冷できるようにした点に特徴を有するものである。

鋼帯などの金属ストリップを熱処理するにあたり、従来から竪型マッフル式熱処理炉が使用されている。

そして、このような竪型マッフル式熱処理炉として、従来においては、特許文献１に示されるように、上下方向に配置されて内部に処理用雰囲気ガスが収容されたマッフルの内部において、金属ストリップを下から上に搬送させて熱処理するにあたり、金属ストリップの移動方向上流側にマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱する加熱帯を設け、このように加熱帯において加熱された金属ストリップを、金属ストリップの移動方向下流側に設けた冷却帯において冷却させるようにしたものが用いられていた。

しかし、前記のように加熱帯においてマッフルの内部で加熱された金属ストリップを、すぐに冷却帯に導いて冷却させると、金属ストリップの温度が急激に低下して、金属ストリップが変形したりするという問題があった。

そして、このように加熱帯において加熱された金属ストリップが、冷却帯において急激に冷却されて変形したりするのを防止するため、特許文献２、３等に示されるように、前記の加熱帯と冷却帯との間に徐冷帯を設け、加熱帯において加熱された金属ストリップを冷却帯に導く前に、この徐冷帯において徐冷させるようにしたものが使用されるようになっている。

ここで、特許文献２に示されるものにおいては、前記の徐冷帯を前記の加熱帯と連続するようにして設けており、また特許文献３に示されるものにおいては、前記の徐冷帯を前記の加熱帯と上下方向に伸縮可能な筒状体によって連続するように設けている。

このため、特許文献２、３に示されるものにおいては、加熱帯からの熱が下流側おける徐冷帯にそのまま導かれ、加熱帯において加熱された金属ストリップを、この徐冷帯において適切に冷却させることが困難になり、加熱された金属ストリップを徐冷帯において十分に冷却させるためには、徐冷帯の長さを長くしたりすることが必要になって、製造コストが高くつくと共に、装置が大型化するなどの問題があった。

実公平３−３２５１７号公報特開平５−２９５４４９号公報特開平５−２９５４５２号公報

本発明は、上下方向に配置されて内部に処理用雰囲気ガスが収容されたマッフルの内部を、金属ストリップを搬送させるようにし、前記のマッフルにおける金属ストリップの移動方向上流側に加熱帯を設け、この加熱帯においてマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱させ、また前記の加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置に徐冷帯を設け、マッフルの内部を移動する前記の加熱された金属ストリップを徐冷させ、さらに前記の徐冷帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置において徐冷された金属ストリップを冷却させる冷却帯と、を設けた竪型マッフル式熱処理炉における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明は、前記のような竪型マッフル式熱処理炉において、加熱帯内におけるマッフルの内部を通過して加熱された金属ストリップを、前記の徐冷帯において徐冷させて冷却帯に導くにあたり、徐冷帯の長さを長くしたりすることなく、加熱帯において加熱された金属ストリップを、徐冷帯において適切な温度に徐冷させることが簡単に行えるようにすることを課題とするものである。

本発明においては、前記のような課題を解決するため、上下方向に配置されて内部に処理用雰囲気ガスが収容されたマッフルの内部を金属ストリップが搬送され、前記のマッフルにおける金属ストリップの移動方向上流側にマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱する加熱帯と、前記の加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置にマッフルの内部を移動する前記の加熱された金属ストリップを徐冷させる徐冷帯と、前記の徐冷帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置において徐冷された金属ストリップを冷却させる冷却帯と、を設けた竪型マッフル式熱処理炉において、前記のマッフルと徐冷帯との間の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる導入口を設けると共に、前記の徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる排気口を設け、前記の排気口を通して排気される加熱された冷却用気体の量を調整して、徐冷帯において徐冷させる金属ストリップの温度を制御する温度制御部を設けた。

そして、本発明における竪型マッフル式熱処理炉のように、加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置において、金属ストリップを冷却帯に導く前に、前記のマッフルの内部を移動する加熱された金属ストリップを徐冷させる徐冷帯を設けるにあたり、マッフルと徐冷帯との間の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる導入口を設けると共に、前記の徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる排気口を設け、前記の排気口を通して排気される加熱された冷却用気体の量を温度制御部により調整して、徐冷帯において徐冷させる金属ストリップの温度を制御するようにしたため、加熱帯において加熱された金属ストリップを冷却帯に導く前に徐冷帯において適切な温度に徐冷させることが簡単に行えるようになる。

ここで、本発明における竪型マッフル式熱処理炉においては、マッフルと徐冷帯との間における徐冷用空間部内の温度を検知する温度検知装置を設け、この温度検知装置によって検知された徐冷用空間部内の温度に基づいて、前記の温度制御部を調整することが好ましい。このようにすると、前記の温度検知装置により検知された徐冷用空間部内の温度に基づいて、加熱帯において加熱された金属ストリップを徐冷帯においてより適切な温度に徐冷させることが簡単に行えるようになる。

また、本発明における竪型マッフル式熱処理炉においては、前記のマッフルを、前記の加熱帯内に設けられる加熱側マッフルと、前記の徐冷帯内に設けられる徐冷側マッフルとに分離させ、前記の加熱側マッフルと徐冷側マッフルとを密封させた状態で伸縮可能な連結用筒体により連結させることが好ましい。このようにすると、加熱帯内において高温に加熱される加熱側マッフルと、徐冷帯内において徐冷される徐冷側マッフルとに用いる材料などの種類を変更させ、徐冷側マッフルとして、加熱側マッフルよりも耐熱性の低い安価なものを用いることができるようになる。また、加熱側マッフルと徐冷側マッフルとを密封させた状態で伸縮可能な連結用筒体により連結させることにより、加熱側マッフルや徐冷側マッフルにおける熱による伸びの変化に対応できるようになる。

また、本発明における竪型マッフル式熱処理炉においては、前記の冷却帯に対して、前記のマッフルを密封させた状態で伸縮可能に取り付けることが好ましい。このようにすると、冷却帯に対してマッフルを設ける場合において、熱による冷却帯の案内管の伸びの変化に対応できるようになる。

また、本発明における竪型マッフル式熱処理炉においては、前記の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる前記の導入口を徐冷帯の下部側位置に設ける一方、徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる前記の排気口を、前記の導入口よりも金属ストリップの移動方向下流側における徐冷帯の上部側位置に設けることが好ましい。このようにすると、徐冷帯の下部側位置における導入口から徐冷用空間部に導入された冷却用気体により、徐冷帯におけるマッフルの内部を移動する金属ストリップを冷却させることができると共に、これにより温度が上昇された冷却用気体が、徐冷用空間部内において徐冷帯の上部側に導かれ、徐冷帯の上部側位置に設けた前記の排気口を通して徐冷用空間部から外部に適切に排出されるようになる。

本発明における竪型マッフル式熱処理炉においては、前記のように加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置において、金属ストリップを冷却帯に導く前に、前記のマッフルの内部を移動する前記の加熱された金属ストリップを徐冷させる徐冷帯を設けるにあたり、マッフルと徐冷帯との間の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる導入口を設けると共に、前記の徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる排気口を設け、前記の排気口を通して徐冷用空間部から排気される加熱された冷却用気体の量を、前記の温度制御部により調整して、徐冷帯において徐冷させる金属ストリップの温度を制御するようにしたため、徐冷帯の長さを長くしたりすることなく、加熱帯において加熱された金属ストリップを、徐冷帯において早く適切な温度に徐冷させることが簡単な構造で行えるようになる。

本発明の一実施形態に係る竪型マッフル式熱処理炉において、金属ストリップを上下方向に配置されたマッフルの内部を下から上に搬送させ、金属ストリップの移動方向上流側における加熱帯においてマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱させ、加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置における徐冷帯においてマッフルの内部を移動する加熱された金属ストリップを徐冷させ、徐冷帯よりも金属ストリップの移動方向下流側における冷却帯において徐冷された金属ストリップを冷却させる状態を示した部分概略断面説明図である。前記の実施形態に係る竪型マッフル式熱処理炉において、使用するマッフルを変更させた変更例の部分概略断面説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る竪型マッフル式熱処理炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る竪型マッフル式熱処理炉は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態に係る竪型マッフル式熱処理炉においては、図１に示すように、上下方向に配置されて内部に水素ガス等の還元性ガスや窒素ガス等の処理用雰囲気ガスが収容されたマッフル１０の内部を通して、金属ストリップＳを下から上に搬送させるようにしている。

そして、前記のマッフル１０における金属ストリップＳの移動方向上流側にマッフル１０の外側からマッフル１０の内部を移動する金属ストリップＳを加熱させる加熱帯２０と、前記の加熱帯２０よりも金属ストリップＳの移動方向下流側の位置においてマッフル１０の内部を移動する前記の加熱された金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０と、前記の徐冷帯３０よりも金属ストリップＳの移動方向下流側において徐冷された金属ストリップＳを冷却させる冷却帯４０とを設けるようにしている。

ここで、この実施形態においては、前記のマッフル１０として、金属ストリップＳを加熱する加熱帯２０内に設ける加熱側マッフル１１と、加熱された金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０に設ける徐冷側マッフル１２とに分離させたものを用い、前記の加熱側マッフル１１と徐冷側マッフル１２とを密封させた状態で伸縮可能な連結用筒体１３により連結させるようにしている。

このように、マッフル１０を、加熱帯２０内に設ける加熱側マッフル１１と、加熱された金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０に設ける徐冷側マッフル１２とに分離させるようにすると、温度が高くなる加熱側マッフル１１と徐冷されて温度が低下する徐冷側マッフル１２とに、同じような耐熱性の高い材料で構成されたものを用いる必要がなく、徐冷されて温度が低くなる徐冷帯３０に設ける徐冷側マッフル１２を加熱側マッフル１１よりも耐熱性の低い安価な材料で構成することができるようになり、製造コスト等を低減させることができるようになる。

そして、前記の加熱側マッフル１１の上側フランジ１１ａを加熱帯２０の上面に設けた加熱側支持部材２１の上に保持させ、加熱側マッフル１１が熱によって伸縮できるように保持させると共に、前記の徐冷側マッフル１２の上側フランジ１２ａを徐冷帯３０の上面に設けた徐冷側支持部材３１の上に保持させて、徐冷側マッフル１２が熱によって前記の伸縮可能な連結用筒体１３を介して伸縮できるように保持させている。なお、前記の加熱側マッフル１１と徐冷側マッフル１２とを連結用筒体１３により連結させるにあたっては、前記の加熱側マッフル１１の上側フランジ１１ａと連結用筒体１３の下側フランジ１３ａとをボルト等の連結部材（図示せず）によって連結させると共に、徐冷側マッフル１２の下側フランジ１２ｂと連結用筒体１３の上側フランジ１３ｂとをボルト（図示せず）等で連結させている。

また、徐冷帯３０において徐冷された金属ストリップＳを前記の徐冷側マッフル１２から冷却帯４０に導くにあたっては、冷却帯４０の下面から下方に向けて案内管４１を延出させ、前記の徐冷側マッフル１２とこの案内管４１とを密封させた状態で伸縮可能な冷却側連結筒体４２により連結させるようにしている。

ここで、前記の徐冷側マッフル１２と冷却帯４０から下方に延出された案内管４１とを冷却側連結筒体４２により連結させるにあたっては、前記の徐冷側マッフル１２の上側フランジ１２ａと冷却側連結筒体４２の下側フランジ４２ａとをボルト等の連結部材（図示せず）によって連結させると共に、案内管４１の下側フランジ４１ａと冷却側連結筒体４２の上側フランジ４２ｂとをボルト（図示せず）等で連結させている。

そして、マッフル１０の内部を移動する金属ストリップＳを加熱する加熱帯２０においては、マッフル１０における前記の加熱側マッフル１１の外周側に設けた断熱体２２と加熱側マッフル１１との間における加熱用空間部２３内に電熱ヒーター等の加熱装置２４を設け、この加熱装置２４により前記の加熱側マッフル１１の内部を移動する金属ストリップＳを加熱させるようにしている。

また、前記のように加熱帯２０において加熱されてマッフル１０の内部を移動する金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０においては、マッフル１０における前記の徐冷側マッフル１２の外周側に断熱体３２を取り付けた徐冷帯本体を設け、この断熱体３２と徐冷側マッフル１２との間に徐冷用空間部３３を形成するようにしている。

そして、前記の断熱体３２の下部側に冷却用気体を徐冷用空間部３３内に導入させる導入口３４を設ける一方、前記の徐冷用空間部３３において加熱された冷却用気体を排気させる排気口３５を前記の断熱体３２の上部側に設け、この排気口３５を通して、徐冷用空間部３３において加熱された冷却用気体を排出経路３６に導くようにしている。また、この排出経路３６に徐冷帯３０における徐冷側マッフル１２内において徐冷させる金属ストリップＳの温度を調整する温度制御部として流量制御用バルブ３７を設けている。

また、徐冷用空間部３３は加熱帯２０において加熱された金属ストリップＳの熱が徐冷側マッフル１２に熱伝導して温度が上昇しているため、導入口３４と排気口３５を開放状態にすると上昇気流が生じ、冷却用気体（ここでは、炉外の空気）が下部側の導入口３４から自然に流入し、上部側の排気口３５から自然に排出される。

そして、前記の徐冷帯３０における徐冷用空間部３３内において加熱された冷却用気体の温度を検知する温度検知装置３８を設け、この温度検知装置３８によって検知された徐冷用空間部３３内の温度を制御装置３９に出力し、この制御装置３９により前記の流量制御用バルブ３７を制御して、徐冷用空間部３３において加熱された冷却用気体を、前記の排気口３５から排出経路３６を通して排出させる量を調整すると共に、前記の導入口３４から徐冷用空間部３３内に導入させる冷却用気体の量を制御し、これにより、徐冷帯３０における徐冷側マッフル１２内において徐冷させる金属ストリップＳの温度を制御するようにしている。

このようにすると、前記のように徐冷帯３０において金属ストリップＳを十分に徐冷させるために、徐冷帯３０の長さを長くしたりすることなく、加熱帯２０において加熱された金属ストリップＳを徐冷帯３０において適切な温度に徐冷させることが簡単に行えるようになる。

なお、ここでは、温度制御部として流量制御用バルブ３７を排気口３５側に設け、上昇気流で通気させるようにしたが、温度制御部として、送風機（図示せず）設けて強制気流で通気させ、その回転数を変化させて流量を制御してもよい。また、それらは導入口３４側に設けてもよい。

また、この実施形態においては、前記のようにマッフル１０として、金属ストリップＳを加熱する加熱帯２０内に設ける加熱側マッフル１１と、加熱された金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０に設ける徐冷側マッフル１２に分離させたものを用いるようにしたが、図２に示すように、マッフル１０を分離させないようにし、金属ストリップＳを加熱する加熱帯２０と加熱された金属ストリップＳを徐冷させる徐冷帯３０とにおけるマッフル１０を１つの筒体で構成することもできる。

そして、このようにマッフル１０を１つの筒体で構成した場合には、図２に示すように、前記のマッフル１０の上側フランジ１０ａを徐冷帯３０の上面に設けた徐冷側支持部材３１の上に保持させるようにし、前記のように冷却帯４０の下面から下方に向けて案内管４１を延出させ、前記のマッフル１０と案内管４１とを密封させた状態で伸縮可能な冷却側連結筒体４２により連結させるようにしている。ここで、前記のマッフル１０と冷却帯４０から下方に延出された案内管４１とを冷却側連結筒体４２により連結させるにあたっては、前記のマッフル１０の上側フランジ１０ａと冷却側連結筒体４２の下側フランジ４２ａとをボルト等の連結部材（図示せず）によって連結させると共に、案内管４１の下側フランジ４１ａと冷却側連結筒体４２の上側フランジ４２ｂとをボルト（図示せず）等で連結させるようにする。

また、ここでは金属ストリップＳが下から上に移動される例を示したが、金属ストリップＳの移動方向の上流側から加熱帯２０、徐冷帯３０、冷却帯４０の順番になっていれば、金属ストリップＳの移動する向きは、上から下や、水平方向や、傾斜した方向であっても構わない。

１０：マッフル
１０ａ：上側フランジ
１１：加熱側マッフル
１１ａ：上側フランジ
１２：徐冷側マッフル
１２ａ：上側フランジ
１２ｂ：下側フランジ
１３：連結用筒体
１３ａ：下側フランジ
１３ｂ：上側フランジ
２０：加熱帯
２１：加熱側支持部材
２２：断熱体
２３：加熱用空間部
２４：加熱装置
３０：徐冷帯
３１：徐冷側支持部材
３２：断熱体
３３：徐冷用空間部
３４：導入口
３５：排気口
３６：排出経路
３７：流量制御用バルブ（温度制御部）
３８：温度検知装置
３９：制御装置
４０：冷却帯
４１：案内管
４１ａ：下側フランジ
４２：冷却側連結筒体
４２ａ：下側フランジ
４２ｂ：上側フランジ
Ｓ：金属ストリップ

Claims

上下方向に配置されて内部に処理用雰囲気ガスが収容されたマッフルの内部を金属ストリップが搬送され、前記のマッフルにおける金属ストリップの移動方向上流側にマッフルの外側からマッフルの内部を移動する金属ストリップを加熱する加熱帯と、前記の加熱帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置にマッフルの内部を移動する前記の加熱された金属ストリップを徐冷させる徐冷帯と、前記の徐冷帯よりも金属ストリップの移動方向下流側の位置において徐冷された金属ストリップを冷却させる冷却帯と、を設けた竪型マッフル式熱処理炉において、
前記のマッフルと徐冷帯との間の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる導入口を設けると共に、前記の徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる排気口を設け、前記の排気口を通して排気される加熱された冷却用気体の量を調整して、徐冷帯において徐冷させる金属ストリップの温度を制御する温度制御部を設けたことを特徴とする竪型マッフル式熱処理炉。
請求項１に記載した竪型マッフル式熱処理炉において、マッフルと徐冷帯との間における徐冷用空間部内の温度を検知する温度検知装置を設け、この温度検知装置によって検知された徐冷用空間部内の温度に基づいて、前記の温度制御部を調整することを特徴とする竪型マッフル式熱処理炉。
請求項１又は請求項２に記載した竪型マッフル式熱処理炉において、前記のマッフルを、前記の加熱帯内に設けられた加熱側マッフルと前記の徐冷帯内に設けられた徐冷側マッフルとに分離させ、前記の加熱側マッフルと徐冷側マッフルとを密封させた状態で伸縮可能な連結用筒体により連結させたことを特徴とする竪型マッフル式熱処理炉。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した竪型マッフル式熱処理炉において、前記の冷却帯に対して、前記のマッフルを密封させた状態で伸縮可能に取り付けたことを特徴とする竪型マッフル式熱処理炉。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した竪型マッフル式熱処理炉において、前記の徐冷用空間部に冷却用気体を導入させる前記の導入口を徐冷帯の下部側位置に設ける一方、徐冷用空間部において加熱された冷却用気体を排気させる前記の排気口を、前記の導入口よりも徐冷帯の上部側位置に設けたことを特徴とする竪型マッフル式熱処理炉。