JPH0218365B2 - - Google Patents
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- JPH0218365B2 JPH0218365B2 JP61016867A JP1686786A JPH0218365B2 JP H0218365 B2 JPH0218365 B2 JP H0218365B2 JP 61016867 A JP61016867 A JP 61016867A JP 1686786 A JP1686786 A JP 1686786A JP H0218365 B2 JPH0218365 B2 JP H0218365B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/767—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、平坦な面にガスを均一に作用させる
装置に関する。
装置に関する。
従来技術
面にガスを特に均一に作用させることが大きな
役割を演じるのは、この流動するガスによつて熱
を材料に伝導せる必要がある場合で、熱伝導係数
が位置的に大きく異なつているために、材料の温
度が位置によつて異なつたり、異なつた温度で加
熱されずに、均一な熱伝導が保証される必要があ
る場合、場合によつてはガス流と面との間の物質
交換が保証される必要がある場合である。このこ
とは、例えば金属束を加熱する場合に大きな問題
となる。金属束とは、円筒体に巻回された金属
板、例えばアルミニウム板である。
役割を演じるのは、この流動するガスによつて熱
を材料に伝導せる必要がある場合で、熱伝導係数
が位置的に大きく異なつているために、材料の温
度が位置によつて異なつたり、異なつた温度で加
熱されずに、均一な熱伝導が保証される必要があ
る場合、場合によつてはガス流と面との間の物質
交換が保証される必要がある場合である。このこ
とは、例えば金属束を加熱する場合に大きな問題
となる。金属束とは、円筒体に巻回された金属
板、例えばアルミニウム板である。
即ち、白熱時間を短縮させるために、例えばア
ルミニウム産業で金属束を白熱させるために利用
される室炉内での熱伝導をできるだけ高くする努
力がなされる。使用された送風システムのために
熱伝導が位置的に大きく異なつたりすると、局部
的に過熱されたり、金属帯が変色したり、金属特
性に影響を及ぼしたりすることがある。
ルミニウム産業で金属束を白熱させるために利用
される室炉内での熱伝導をできるだけ高くする努
力がなされる。使用された送風システムのために
熱伝導が位置的に大きく異なつたりすると、局部
的に過熱されたり、金属帯が変色したり、金属特
性に影響を及ぼしたりすることがある。
熱伝導を高めるために従来より用いられている
送風システムは、金属束の端面に垂直に衝突する
噴射流を生じせしめる穴ノズルまたはスリツトノ
ズルを有している。しかし、局部的な過熱が認め
られた場合には、ガスの全流量を低減させて、熱
伝導率が局部的に高くならないようにするしか手
だてがなかつた。
送風システムは、金属束の端面に垂直に衝突する
噴射流を生じせしめる穴ノズルまたはスリツトノ
ズルを有している。しかし、局部的な過熱が認め
られた場合には、ガスの全流量を低減させて、熱
伝導率が局部的に高くならないようにするしか手
だてがなかつた。
目 的
本発明は、平坦な面にガスを均一に作用させる
ためのこの種の装置を、上記のような欠点が生じ
ないように構成することを目的とする。
ためのこの種の装置を、上記のような欠点が生じ
ないように構成することを目的とする。
特に、最大熱伝導係数と最小熱伝導係数との差
が、即ちガスの作用の非均一性が、従来の送風シ
ステムに比べて著しく小さいような装置を提供す
ることを目的とするものである。
が、即ちガスの作用の非均一性が、従来の送風シ
ステムに比べて著しく小さいような装置を提供す
ることを目的とするものである。
構 成
本発明は、上記目的を達成するため、複数個の
スリツト状ノズル開口部の長手方向軸線が放射状
に配置され、スリツト状ノズル開口部から流出す
る噴射流の方向が、スリツト状ノズル開口部を設
けたノズル底面に対して傾斜していることを特徴
とするものである。
スリツト状ノズル開口部の長手方向軸線が放射状
に配置され、スリツト状ノズル開口部から流出す
る噴射流の方向が、スリツト状ノズル開口部を設
けたノズル底面に対して傾斜していることを特徴
とするものである。
合目的な実施例は、特許請求の範囲第2項以下
に示される。
に示される。
効 果
本発明によつて得られる利点は、局部的な最大
熱伝導係数と局部的な最小熱伝導係数の比が約
1.2であること、即ち両極値の間に認められる差
が非常に小さいことである。この差は、穴ノズル
を使用する送風システムの場合は前記の比が1.9
であること、またまつすぐな噴射流を作用される
べき面に指向させる従来のスリツトノズルを使用
した送風システムの場合には約1.7であることを
考慮すると、いかに小さいかがわかる。
熱伝導係数と局部的な最小熱伝導係数の比が約
1.2であること、即ち両極値の間に認められる差
が非常に小さいことである。この差は、穴ノズル
を使用する送風システムの場合は前記の比が1.9
であること、またまつすぐな噴射流を作用される
べき面に指向させる従来のスリツトノズルを使用
した送風システムの場合には約1.7であることを
考慮すると、いかに小さいかがわかる。
このようにガスによる作用が極めて均一である
と、熱伝導の最大値を位置的に同一にするにあた
つて、他の送風システムで可能であるよりもかな
り多量のガス流を加熱されるべき材料に指向させ
ることができる。従つて、加熱時間或は冷却時間
を著しく短縮できるとともに、加熱或は冷却され
るべき材料の量に対する、熱交換に用いられるガ
ス流の熱担持率の比率を増大させることができ
る。このように熱担持流の比率が増大すると、ガ
ス流の温度差が小さくなり、従つて例えば温度房
の形成などによつて温度差が大きくなる危険が減
少する。
と、熱伝導の最大値を位置的に同一にするにあた
つて、他の送風システムで可能であるよりもかな
り多量のガス流を加熱されるべき材料に指向させ
ることができる。従つて、加熱時間或は冷却時間
を著しく短縮できるとともに、加熱或は冷却され
るべき材料の量に対する、熱交換に用いられるガ
ス流の熱担持率の比率を増大させることができ
る。このように熱担持流の比率が増大すると、ガ
ス流の温度差が小さくなり、従つて例えば温度房
の形成などによつて温度差が大きくなる危険が減
少する。
本発明による送風システムは、熱伝導係数が全
端面に関してほぼ一定であるようなガス流を束の
端面に作用させるために特に適している。特に金
属、例えばアルミニウムから成る束の場合には、
加熱は主に端面に対して行なわれる。これは、束
の個々の巻き部の間に分離面があるため、半径方
向の熱伝導は軸線方向の熱伝導のほんの一部分を
形成しているにすぎないからである。
端面に関してほぼ一定であるようなガス流を束の
端面に作用させるために特に適している。特に金
属、例えばアルミニウムから成る束の場合には、
加熱は主に端面に対して行なわれる。これは、束
の個々の巻き部の間に分離面があるため、半径方
向の熱伝導は軸線方向の熱伝導のほんの一部分を
形成しているにすぎないからである。
実施例
次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説
明する。
明する。
第1図からわかるように、金属帯の束の、特に
アルミニウム帯12の束の両端面に均一な作用を
及ぼすための装置10は、底部14と送風室とし
て形成された2つの中空の側壁16,18とカバ
ー20とを備え全面を密閉されたハウジングを有
している。カバー20内には、ガス流を対流させ
るためのラジアルフアン22が設けられている。
アルミニウム帯12の束の両端面に均一な作用を
及ぼすための装置10は、底部14と送風室とし
て形成された2つの中空の側壁16,18とカバ
ー20とを備え全面を密閉されたハウジングを有
している。カバー20内には、ガス流を対流させ
るためのラジアルフアン22が設けられている。
金属帯の束12は、その両端面が側壁16,1
8の方向を向ように支持部24によつて保持され
る。
8の方向を向ように支持部24によつて保持され
る。
第1図には図示していない他の両側壁はドアに
よつて閉塞され、この“室炉”10へのガスを送
り込むために用いる。
よつて閉塞され、この“室炉”10へのガスを送
り込むために用いる。
両側壁16と18の内面には、放射状に配置さ
れるスリツトノズル26が設けられ、該スリツト
ノズル26は、共通の中心点から放射状に外側へ
延びている。金属帯の束12は、その軸線27が
可能な限り正確に前記中心点29を通るように、
即ち放射状のノズル配置に対して同心的になるよ
うに配置するのが有利である。以下では、側壁1
6,18のスリツトノズル26によつて蔽われる
面を“ノズル底面”と記載することにする。
れるスリツトノズル26が設けられ、該スリツト
ノズル26は、共通の中心点から放射状に外側へ
延びている。金属帯の束12は、その軸線27が
可能な限り正確に前記中心点29を通るように、
即ち放射状のノズル配置に対して同心的になるよ
うに配置するのが有利である。以下では、側壁1
6,18のスリツトノズル26によつて蔽われる
面を“ノズル底面”と記載することにする。
即ちこれらのスリツトノズル26は、側壁1
6,18の内面によつて形成される11つの共通の
の面内にある。スリツトノズル26のノズル開口
部も、少なくとも近似的には1つの面内にあり、
この場合、これらのノズル開口部から流出するガ
ス流の方向は、これらのノズル開口部を含む面に
対して傾斜している。
6,18の内面によつて形成される11つの共通の
の面内にある。スリツトノズル26のノズル開口
部も、少なくとも近似的には1つの面内にあり、
この場合、これらのノズル開口部から流出するガ
ス流の方向は、これらのノズル開口部を含む面に
対して傾斜している。
第5図は、符号28によつて示したノズル底面
の斜視図で、ノズル底面28からは、個々のスリ
ツトノズル26がそれぞれ異なつた傾斜角度で突
出している。
の斜視図で、ノズル底面28からは、個々のスリ
ツトノズル26がそれぞれ異なつた傾斜角度で突
出している。
ノズル底面28の中心部には直径Diの円形領
域があり、この円形領域29にはスリツトノズル
26は設けらていない。スリツトノズル26は、
直径Diの円形領域25の縁から放射状に半径方
向外側へ延びており、この場合、個々のスリツト
ノズル26の間の角度も、そしてノズル底面28
に対するスリツトノズル26の傾斜も、種々に選
定することができる。
域があり、この円形領域29にはスリツトノズル
26は設けらていない。スリツトノズル26は、
直径Diの円形領域25の縁から放射状に半径方
向外側へ延びており、この場合、個々のスリツト
ノズル26の間の角度も、そしてノズル底面28
に対するスリツトノズル26の傾斜も、種々に選
定することができる。
スリツトノズル26の半径方向にて外側の端部
は、直径Daの円の上にある。
は、直径Daの円の上にある。
第6図は、スリツトノズルの種々の実施例の平
面図であり、区帯Iには幅が半径方向に変化して
いるスリツト状の開口部が、区帯には半径方向
の長さが異なるスリツトノズルが、区帯には
個々の放射角度が異なるスリツトノズルが、そし
て区帯には、スリツト状のノズル開口部の代わ
りに、半径方向に延びる複数個の穴ノズル列を使
用する実施例がそれぞれ図示されている。
面図であり、区帯Iには幅が半径方向に変化して
いるスリツト状の開口部が、区帯には半径方向
の長さが異なるスリツトノズルが、区帯には
個々の放射角度が異なるスリツトノズルが、そし
て区帯には、スリツト状のノズル開口部の代わ
りに、半径方向に延びる複数個の穴ノズル列を使
用する実施例がそれぞれ図示されている。
第7図は、スリツトノズルの開口部に“ねじ
れ”を与えた変形実施例の詳細図であつて、この
実施例では、スリツトノズル26の傾斜は半径と
ともに変化し、その結果スリツトの軸線は湾曲し
ている。
れ”を与えた変形実施例の詳細図であつて、この
実施例では、スリツトノズル26の傾斜は半径と
ともに変化し、その結果スリツトの軸線は湾曲し
ている。
第8図は、ガスの流入方向に対応してスリツト
状のノズル開口部に一体的に設けた流動誘導装置
30の2つの実施例を示すものである。これらの
流入誘導装置30は、まつすぐに設けるか(第8
図の右側に示した実施例)、もしくは例えば流入
方向が傾斜している場合にはその方向に湾曲する
ように設けられる(第8図の左側に示した実施
例)。
状のノズル開口部に一体的に設けた流動誘導装置
30の2つの実施例を示すものである。これらの
流入誘導装置30は、まつすぐに設けるか(第8
図の右側に示した実施例)、もしくは例えば流入
方向が傾斜している場合にはその方向に湾曲する
ように設けられる(第8図の左側に示した実施
例)。
例えば第5図に示した実施例では、個々のスリ
ツトノズル26の間の角度は約45゜である。
ツトノズル26の間の角度は約45゜である。
スリツトノズル26をノズル底面28に対して
傾斜させることにより、スリツト状のノズル開口
部から流出するガス流もノズル底面28に対して
傾斜する。
傾斜させることにより、スリツト状のノズル開口
部から流出するガス流もノズル底面28に対して
傾斜する。
矢印の方向に回転するラジアルフアン22は、
まず外側へ流動し、次に矢印の方向へ下方へ転向
して、中空の側壁16,18内へ達するような空
気流を生じせしめる。次にこのガス流は、中空の
側壁16,18から出て、即ちスリツトノズル2
6から流出して、金属帯の束12の両端面に作用
を及ぼす。これら両端面はノズル底面28に対し
て平行に延び、即ちスリツトノズル26は、金属
帯の束12の両端面に対して傾斜している。
まず外側へ流動し、次に矢印の方向へ下方へ転向
して、中空の側壁16,18内へ達するような空
気流を生じせしめる。次にこのガス流は、中空の
側壁16,18から出て、即ちスリツトノズル2
6から流出して、金属帯の束12の両端面に作用
を及ぼす。これら両端面はノズル底面28に対し
て平行に延び、即ちスリツトノズル26は、金属
帯の束12の両端面に対して傾斜している。
ノズル底面28に対するスリツトノズル26の
傾斜角は次のように選定するのが合目的であり、
即ち通常の室炉構造において炉カバー20に組み
込まれるラジアルフアン22により側壁16,1
8内の室にガスを供給する際に生じる渦流の回転
方向に前記傾斜角が対応するように選定するのが
合目的である。渦流の回転方向に前記傾斜角を対
応させることにより、すべてのスリツトノズル2
6はほぼ同じ方向に流動を生じせしめ、これは、
これらのスリツトノズル26の横断面積に可能な
限り正確に対応する量配分に関し有利である。
傾斜角は次のように選定するのが合目的であり、
即ち通常の室炉構造において炉カバー20に組み
込まれるラジアルフアン22により側壁16,1
8内の室にガスを供給する際に生じる渦流の回転
方向に前記傾斜角が対応するように選定するのが
合目的である。渦流の回転方向に前記傾斜角を対
応させることにより、すべてのスリツトノズル2
6はほぼ同じ方向に流動を生じせしめ、これは、
これらのスリツトノズル26の横断面積に可能な
限り正確に対応する量配分に関し有利である。
スリツトから流出するガスを金属帯の束12の
端面に対して同じ方向へ傾斜させることにより、
ガスを吹き付けられる端面には、渦流のなかの流
動と比較できるような流動が生じる。
端面に対して同じ方向へ傾斜させることにより、
ガスを吹き付けられる端面には、渦流のなかの流
動と比較できるような流動が生じる。
次に、本発明による構成によつて得られる利点
を、従来の送風装置と比較しながら第2図ないし
第4図を用いて説明する。
を、従来の送風装置と比較しながら第2図ないし
第4図を用いて説明する。
第2図は、個々の穴ノズルの1つから成る送風
システムの熱伝導係数の位置的分布を示した図で
ある。ノズル噴射線(第2図には3本のノズル噴
射線が図示されている)の軸線に関しては、横断
面が火山の噴火口のような曲線が熱伝導分布に対
して得られる。岐点には、噴火口の縁に対応する
最大値によつて取り囲まれている相対最小値が形
成される。最大熱伝導係数と最小熱伝導係数との
比は、約1.9である。
システムの熱伝導係数の位置的分布を示した図で
ある。ノズル噴射線(第2図には3本のノズル噴
射線が図示されている)の軸線に関しては、横断
面が火山の噴火口のような曲線が熱伝導分布に対
して得られる。岐点には、噴火口の縁に対応する
最大値によつて取り囲まれている相対最小値が形
成される。最大熱伝導係数と最小熱伝導係数との
比は、約1.9である。
第3図は、垂直に衝突するノズル噴射線を生じ
させるスリツトノズルシステムの熱伝導係数の位
置的分布を示した図である。この分布は、第2図
と同様の変化を示している。この場合も、1つの
金属帯の束のガスの作用を受ける端面に関する熱
伝導係数の分布はまだ極めて不均一である。最大
熱伝導係数と最小熱伝導係数との比は約1.7であ
る。
させるスリツトノズルシステムの熱伝導係数の位
置的分布を示した図である。この分布は、第2図
と同様の変化を示している。この場合も、1つの
金属帯の束のガスの作用を受ける端面に関する熱
伝導係数の分布はまだ極めて不均一である。最大
熱伝導係数と最小熱伝導係数との比は約1.7であ
る。
第4図は、傾斜したスリツトノズルを備えた送
風システムの熱伝導係数の位置的分布を示した図
である。この場合には極めて均一な熱伝導係数が
得られ、即ち最大値と最小値の比はわずかに1.2
にすぎない。
風システムの熱伝導係数の位置的分布を示した図
である。この場合には極めて均一な熱伝導係数が
得られ、即ち最大値と最小値の比はわずかに1.2
にすぎない。
例えば最大熱伝導が170W/(m2K)の送風を
行なう場合、最大許容平均熱伝導係数は、穴ノズ
ルシステムに対しては110W/(m2K)、ノズル噴
射線が垂直に衝突するスリツトノズルに対しては
130W/(m2K)、傾斜したスリツトノズルを備え
た本発明による送風システムに対しては160W/
(m2K)である。
行なう場合、最大許容平均熱伝導係数は、穴ノズ
ルシステムに対しては110W/(m2K)、ノズル噴
射線が垂直に衝突するスリツトノズルに対しては
130W/(m2K)、傾斜したスリツトノズルを備え
た本発明による送風システムに対しては160W/
(m2K)である。
第1図は金属束の両端面にガスを均一に作用さ
せるための装置の一部を破断して示した斜視図、
第2図は穴ノズルを有している送風システム
(αmax/αmin=1.9)の熱伝導係数の位置的な分
布を示す図、第3図は噴射流が垂直に衝突するよ
うにスリツトノズルを有している送風システム
(αmax/αmin=1.7)の熱伝導係数の位置的な分
布を示す図、第4図は傾斜したスリツトノズルを
備えた本発明による送風システム(αmax/
αmin=1.2)の熱伝導係数の位置的な分布を示す
図、第5図は傾斜が異なるスリツトノズルを備え
たノズル底面の斜視図、第6図はスリツトノズル
の種々の実施例を備えたノズル底面の平面図、第
7図はスリツトノズルの2つの実施例の部分斜視
図、第8図はスリツトノズルの他の実施例の部分
斜視図である。 26……スリツトノズル、28……ノズル底
面、30……流動誘導装置。
せるための装置の一部を破断して示した斜視図、
第2図は穴ノズルを有している送風システム
(αmax/αmin=1.9)の熱伝導係数の位置的な分
布を示す図、第3図は噴射流が垂直に衝突するよ
うにスリツトノズルを有している送風システム
(αmax/αmin=1.7)の熱伝導係数の位置的な分
布を示す図、第4図は傾斜したスリツトノズルを
備えた本発明による送風システム(αmax/
αmin=1.2)の熱伝導係数の位置的な分布を示す
図、第5図は傾斜が異なるスリツトノズルを備え
たノズル底面の斜視図、第6図はスリツトノズル
の種々の実施例を備えたノズル底面の平面図、第
7図はスリツトノズルの2つの実施例の部分斜視
図、第8図はスリツトノズルの他の実施例の部分
斜視図である。 26……スリツトノズル、28……ノズル底
面、30……流動誘導装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 平坦な面にガスを均一に作用させる装置であ
つて、 a 個々のガス噴射線を別々に前記平坦な面に指
向させる複数個のスリツト状ノズル開口部を備
えた 前記装置において、 b 複数個のスリツト状ノズル開口部の長手方向
軸線が放射状に配置され、 c スリツト状ノズル開口部から流出する噴射流
の方向が、スリツト状ノズル開口部を設けたノ
ズル底面28に対して傾斜していること を特徴とする装置。 2 すべてのノズル開口部の噴射流の傾斜が同じ
方向に指向していることを特微とする、特許請求
の範囲第1項に記載の装置。 3 スリツト状ノズル開口部が、半径方向に異な
つた横断面を有していることを特徴とする、特許
請求の範囲第1項または第2項に記載の装置。 4 スリツト状ノズル開口部の横断面が、中心か
ら半径方向外側へ直線的に増大していることを特
徴とする、特許請求の範囲第1項から第3項まで
のいずれか1つに記載の装置。 5 スリツト状ノズル開口部から流出する噴射流
の傾斜が、半径方向にノズル開口部に沿つて変化
していることを特徴とする、特許請求の範囲第1
項から第4項までのいずれか1つに記載の装置。 6 スリツト状ノズル開口部が、半径方向に異な
つた長さを有していることを特徴とする、特許請
求の範囲第1項から第5項までのいずれか1つに
記載の装置。 7 ノズル噴出横断面の放射状に配置される長手
方向軸線の間の角度が等しくないことを特徴とす
る、特許請求の範囲第1項から第6項までのいず
れか1つに記載の装置。 8 スリツト状ノズル開口部が穴列によつて形成
されることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
から第7項までのいずれか1つに記載の装置。 9 流動方向に見てスリツト状ノズル開口部の前
方に流動誘導装置30が設けられていることを特
徴とする、特許請求の範囲第1項から第8項まで
のいずれか1つに記載の装置。
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