JPH0633949B2 - 流動床装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属製の部材を熱処理するのに使用する流動床
装置に関する。更に詳細には、特に鉄製のワイヤである
長尺の金属製被処理部材を連続的に熱処理するのに使用
する流動床装置に関するものである。

［従来の技術および問題点］ 鋼製ワイヤに種々の熱処理をほどこす従来の流動床は流
動層を安定して保持し、長時間の作動状態を良好に保
ち、流動化および機械的な問題による停止時間を最少と
するするのが困難である。これ等の問題は主としてガス
の分散装置が不適切であることにより生じるものであ
り、構造材（例えば固定および結合用の金属およびセラ
ミック部材）の組合わせが不適切なことにより生じる場
合があり、また、流動床装置のカバーに一体にされたバ
ーナーを含む設計の不適切に起因する場合もある。した
がって、従来の流動床装置は構造的に使用態様の融通性
がほとんどなく、極めて多くの保守および修理を必要と
する。更に、従来の装置で複数のワイヤを連続的に熱処
理する場合は、製品の品質にばらつきが大きく、経済性
がよくない。

本発明は上記従来の欠点を解消した流動床装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段、作用および効果］ 本発明による流動床装置は金属製部材の熱処理に使用す
るもので、内部空間を囲む断熱構造体と、この内部空間
内に配置された別体のモジュール構造体とを備え、この
モジュール構造体は流動床を形成する微粒子を収容する
容器と、この容器内に流動化ガスを均一に分散する複数
の孔を有するこの容器の底板と、この底板の近部に配置
されたガス予圧室と、このガス予圧室に連通し外部のガ
ス源からの流動化ガスを受けるガス入口管とを有し、こ
の流動床モジュールは全体が合金により前記内部空間す
なわちファーネス構造体から簡単に取外し可能な一体の
組立体に形成され、より信頼性が高く、より簡単に種々
用途に適用可能な流動化システムを備えている。

従って、この流動床装置は保守、修理がほとんど必要で
なく、始動時間が短く、更に、作動および用途に対する
融通性の極めて高いモジュール構造に形成されている。
この主たる改良点は特に長尺の金属部材を連続的に熱処
理する場合において、流動床装置の効率を飛躍的に高
め、処理工程の信頼性を高め、更に、生産性および全体
の経済性を上げたことにある。実際に、この発明による
流動床装置は、例えば鋼製ワイヤ等の長尺の金属性部材
を連続的に熱処理する場合に極めて有益であり、この流
動床装置内の流動化された微粒子を介し、直線路および
平行路であるのが好ましいラインを移動する。この金属
部材は加熱、冷却、保持状態およびこれ等を組合わせた
処理サイクル中で制御される。この処理は一般には焼き
なまし、オーステナイト化、均熱、急冷、焼きもどし、
応力除去、パテンチング等である。

好ましい実施例では、流動床装置あるいは粒動炉はモジ
ュール構造体を組合わせて形成され、この装置の覆いと
内部の流動床モジュールとの間を簡単に分離でき、この
装置および流動床モジュールの内部にはバーナーを設け
られてなく、この流動床モジュールはほぼ金属で形成さ
れている。この流動床の作動温度により適宜に耐火性合
金を選定する。この流動床装置は、外部構造体を支えか
つ熱を遮断する鋼で裏当てされた耐火性の覆いを有し、
この覆いは内部に１または複数の流動床モジュールを収
容する適宜形状および寸法の内部空間あるいは内部通路
を形成する材質と同様な材質で形成された取外し可能な
屋根部材で覆われている。このモジュール構造体は一体
化された金属の組立体で形成され、流動化される微粒子
を内包するＵ字状の容器を備え、この容器の底部は基本
的には孔あるいはスリットを設けた板部材で形成されて
微粒子を収容した容器内に均一に分配したガス流を送る
作用をなし、更に、この容器の下部で底部の板部材に固
定された予圧室は外部の発生器からガスを供給する。ガ
ス入口管は予圧室の底部に固定され、取外し可能なフラ
ンジによりこの装置の外側構造体の開口を貫通する主供
給管に結合され、ガス補給ステーション（装置の外部に
配置されている）からこのモジュール構造体の予圧室に
流動化ガスを供給する。

取外し可能なモジュール構造体は予め組立てられている
ことが好ましく、これにより、流動床装置の内部通路ス
ペース内に簡単に配置することができ、所要の処置長さ
に応じて複数個結合することもできる。これにより、従
来の装置では防止できなかった熱変形および初期の機械
的な欠陥をかなり防止できる。複数のモジュール構造体
を隣接する端部を互いに結合する場合は、必要に応じて
流動床による処理区域の長さを定め、あるいは、１また
は複数の処理区域に分割し、各区域に流動化ガスを供給
して多室流動床装置を形成し、この各流動床を個々に流
動化および関連する制御を行なうことが好ましい。

大きな問題が生じた場合でも、このモジュール構造体は
従来の流動床装置のようにバーナーを含む内部部材が耐
火性の支持構造体に一体にされたものではなく、装置本
体から簡単に取外しできるため、作動停止時間が少な
い。本発明による構造では、検査、保守および修理が簡
単で、モジュール構造体のいずれかが欠陥により交換を
必要とする場合でも簡単に他のものと交換することがで
きる。

特に有益な実施例では、微粒子容器の底板部材は特別に
構成されたガスノズル（それぞれ底板部材の孔にこの水
平に配置された底板部材と垂直に装着されて）を備え、
これにより、供給されるガスの状態が変動しても微粒子
の流動化を一定の高さに均一かつ安定して保持すること
ができる。このノズルを設けた板部材はこのモジュール
構造体から取外しできることが好ましい。

本発明の更に他の特徴によれば、この流動床装置の微粒
子容器に圧力をもった流動化ガスを供給するノズルが設
けられ、このノズルは微粒子容器の孔が設けられた底板
部材に固定されかつほぼ一定の内孔を有する垂直な噴出
管と、この噴出管の上部に配置されて微粒子層へ送り込
む流動化ガスを偏向する取外し可能なキャップとを備
え、このキャップは前記噴出管に垂直な線上に配置され
た垂直に延在する内部通路を含み、また、流動化ガスを
均一な速度でかつ所要の圧力でノズルの出口を形成する
横方向に配置された溝内に送る適宜寸法の流動絞りを有
し、これ等垂直な噴出管およびキャップは互いに分離可
能に形成されている。

好ましい実施例においては少なくとも、このノズルの構
成は圧力制御（予圧室から流動床の内部へ）および流動
化ガスの出口側流速を制御するのに有益であり、更に、
ノズルの閉塞および分配用の板部材の摩耗を防止する。

本発明のノズルを設けた底板部材の利点は、ノズルの故
障あるいは流動化が部分的に不安定となった場合に必要
箇所のノズルキャップに簡単に手が届き、このノズルキ
ャップを交換することで簡単に回復することができる点
である。更に、所要の流動化作用に応じて圧力降下、出
口流速を調整する場合には、所要の絞りサイズのキャッ
プに簡単に交換することができる。従来の流動床装置の
ガス分配用の板部材は、主として孔あるいはスリットを
形成した金属の板部材、あるいは、多孔性のアスベスト
あるいはセラミックの板材であり、この孔の浸蝕、不均
一なガス流といった問題があったが、このような問題は
本発明によるノズルにより解決される。

更に、本発明によるノズルは、空気分配ノズルを含む従
来のもの、すなわち、近接が困難で使用する場合の融通
性がなく、使用寿命の短い従来のノズルよりも勝れてい
る。したがって、本発明によるノズルを使用することに
より、全面に沿って安定した流動状態（貫孔あるいは煙
突効果を生じることのない）が得られ、長期間確実に安
定したた動を維持でき、各構成部材の摩耗あるいは損傷
が無視できるほど少なく、流動調整（キャップの一部あ
るいは全体の交換）も最少時間の作動停止で簡単に行な
うことができる。

このノズルは対応する板部材の孔に、溶接により永久的
に固定、あるいは、ねじ等の固定手段により底板部材上
の高さを変化することができかつ取外しできるように固
定することができる。ノズル出口が一個だけで充分な場
合でも、ノズルの横方向に延在する溝をキャップの横方
向に延設しノズル出口を少なくとも２個形成することが
好ましい。更に、この横方向の溝は上下方向に僅かに傾
斜させ、ほぼ横方向（すなわちわずかに下側に傾斜させ
て）延設することが好ましい。

所要に応じてこの流動炉モジュール内に流動床を形成す
る加熱および流動化装置は外部に、燃焼装置等必要な温
度、流動および成分を有する高温流動化ガス混合体を予
圧室に送るガス発生装置あるいは補給ステーションを設
けることができる。これは、例えば装置の内外側に位置
する補助熱交換器を組合わせた手段等適宜の流動床制御
システムにより、処理工程中に自動的に調節するのが好
ましいバーナーの設定で調整できる。

更に、内部加熱装置を設けることにより、この微粒子層
を所要の温度まで上昇することができる。この内部加熱
装置には、例えば微粒子層内に浸漬した電気加熱部材、
あるいは非常な高温度が必要な場合には、流動床モジュ
ールの予圧室に供給（この装置の外部で予め混合した後
が好ましい）され、分配ノズルを介して所定圧力で流動
層内に送り込まれた適宜のガス、空気の可燃性混合体を
この流動床内で燃焼させる場合がある。いずれの場合に
も、流動床の覆いあるいはモジュール構造体内にはバー
ナー（通常は予圧室あるいは通常の微粒子容器の屋根部
材に一体とされている）を設けてなく、このモジュール
構造体は本発明による好ましい実施例の有利な点であ
る。

更に、本発明は代表例として９００−１０００℃より上
の極めて高い温度に金属部材を加熱するのに使用する流
動床装置を提供するもので、この流動床装置は耐熱性を
有し、取外して分離可能なモジュール構造体を含み、こ
のモジュール構造体は上述の流動化ノズルが設けられて
ガスを分散する板部材と、ガス入口管を有する予圧室と
を備え、このガス入口管は予圧室に連通し、更に、この
流動床装置は前記モジュール構造体を内部に配置してＵ
字状の微粒子容器を形成する耐火室を含み、このＵ字状
の微粒子容器は固設の耐火性壁部と前記モジュール構造
体のガスを分散する板部材で形成された底部とを有す
る。

流動化ガスは可燃性ガスと空気との混合体であるのが好
ましく、この流動化ガスは予め外部で形成されてガスの
予圧室に送られ、上記の流動化ノズルにより微粒子層に
調整された速度および圧力で吹き付けられて上記の粒子
層を流動化し加熱するもので、更に、この流動床装置は
可燃性混合体を点火して流動床内で燃焼する手段を含
む。

以下、本発明の実施例について添附図面を参照して説明
する。

［実施例］ 第１図には流動床装置の実施例が示してあり、この装置
を介して縦方向Ｗに移動するワイヤーを連続的に熱処理
する。第１ａ図は流動床の炉壁構造体１の垂直断面図
で、第１ｂ図における縦方向Ｗに垂直なａ−ａ線に沿う
ものである。周壁および支持構造体部２（鋼および耐火
材で形成）はトンネル状に開口し、取外し可能な耐熱性
の屋根部材３で覆われた処理室を形成する。Ｕ字状の区
画内には流動床モジュール４（あるいは複数個直列に連
結されたモジュール）がこの流動床装置の基部に配置さ
れており、この流動床炉モジュールは支持構造体から分
離することができる。流動床モジュール４は微粒子容器
５を備え、この微粒子容器５は微粒子層６を収容する作
用をなし、この微粒子容器５の外郭の横側は２重壁に形
成されて内部に繊維質の絶縁材７′を有し、孔を設けた
分散板８にはガス噴出ノズル９が設けられ、この分散板
に隣接する予圧室１１にはガス供給導管１２とガス入口
管１３とを備えたガス供給路を設けてある。このガス供
給路は取外し可能なフランジ結合部１５により流動化ガ
スの供給源すなわち主供給管１４に結合されている。

微粒子容器５およびこれに隣接した予圧室１１とから別
体に形成されてガス分散板８は、容器５の底部すなわち
予圧室の上面１０に取外し可能なボルト結合部１０′に
より結合されるのが好ましい。

第１図に示すように、上記５乃至１３の構造体は一体に
結合された金属製の流動床モジュール４を形成し、耐熱
性の鋼あるいは合金の単一部材により覆い内に嵌合する
適宜の形状および寸法に予め組立てられ、熱絶縁性の屋
根部材３を上にあげてフランジ結合部１５を取外した
後、この炉壁構造体から取外すことができる。例えばノ
ズルの修理あるいは調整のために、必要に応じて分散板
８（ノズル９を含む）あるいはこの部分を流動床モジュ
ール４から取外すことができ、これは本発明の重要な利
点である。

これとは反対に、従来の流動床装置では、予圧室、分散
板、微粒子容器は主フレームと一体構造（耐火性）に形
成されており、この一体構造すなわち耐火性部材と金属
製部材とが複数箇所で結合されているために個々に分離
することはできない。従来の流動床装置は第３図に示し
てある。

第３ａ図は、固設の予圧室内にバーナー２１を設けた従
来の流動床装置を示す。第３ｂ図は上記バーナーで加熱
した流動床の例を示し、第３ｃ図は別体のガス供給装置
を設けた従来の流動床装置を示す。これ等従来の流動床
装置はいずれも一体の剛性構造を有し、板状に形成され
た分散板２０（アスベスト板、スリットを設けた鋼板、
および、これ等を組合わせたもの）を備え、これ等の分
散板２０は微粒子容器と予圧室との間に耐火性の壁部に
取外し不能に固定されている。

本発明によれば、上記実施例で例示したように第３図に
示す従来の流動床装置に比較して当初に期待した以上の
多くの重要な利点が得られる。本発明においては、互換
性を有するモジュール構造としたことにより、構造が簡
単であること、装着、交換、保守および修理が容易とな
る利点を有することは明らかである。更に、このモジュ
ール構造としたことにより、処理長さを適宜に設定で
き、また、必要な場合には１個の炉壁構造体の覆い内に
それぞれ別処理を行なう複数の処理室を簡単に形成する
ことができる。

従来の流動床装置に比較して、本発明による好ましい装
置では更に多くの利点が得られる。すなわち、燃焼時に
炎を発生するバーナーを予圧室内に設けてなく、また、
ガスの入口から出口まで内部が金属性の部材で覆われて
いることによるものである。

このため、欠陥を生じ易い部材における異種材質で形成
された部材間の結合部はなくなり、熱変動に対しても信
頼性が高い。したがって、熱による変形および重大な損
傷が減少する。更に、全体が金属で一体に形成され、異
種の材質で形成された部材同士が結合されていないた
め、ガスの漏洩はほとんどなくなる。異種の材質で形成
した部材間の結合は熱膨張率の差による応力を発生し、
従来の金属と耐火性部材間の剛性結合部でしばしば故障
を起こした。

このモジュール構造体の熱膨張に対応するため、周部の
金属製シェルすなわち壁部材７に複数の波形形状部を設
け、あるいは、壁部をＺ字状に形成してもよい。この方
法により、モジュールの構成部材あるいは組立体全体の
主要な機械的変形（カバー部に圧力が掛ったとき）は大
きな熱変動が繰り返された後でもほとんど排除される。

本発明の主要な第２の特徴はノズルにあり、このノズル
を第２ａ図に示す。このノズルは内孔の径をほぼ一定と
した噴出管２５を有し、この噴出管２５は分散板８から
の垂直方向の高さｈを変化することができる。この噴出
管２５は例えば溶接あるいはねじ結合等適宜の手段によ
り分散板の各孔に固定され、上端には取外し可能なノズ
ルキャップ２６を備えている。このノズルキャップ２６
はＴ字状の内側ガス溝すなわち通路２７を有し、この垂
直な入口側内孔（噴出管２５の通路と同一線上にある）
はベンチュリ管の入口あるいは出口側様の絞り部２８を
有し、ガスはこの絞り部２８から両側に出口２９を備え
た溝２７の水平な拡大部に流れる。

第２ｂ図はノズルキャップ２６の詳細を示す図で、第２
ｃ図は孔を設けたガス分散板８に一定形式でガス供給ノ
ズル９を設ける方法を例示し、また、この分散板すなわ
ち板部材８がフレーム１９に装着された複数の取外し可
能な小板部材１８でどのように構成されているかを示す
もので、この小板部材は微粒子容器の底部と予圧室の上
面との間に固定されている。

このノズルは多くの利点を備えている。第１に、従来技
術における問題点、すなわちノズルの損傷、板部材の摩
耗、微粒子による孔の拡大および流動床から予圧室への
微粒子の漏失に関する問題点が解決されることは明らか
である。従来、分散板は多孔性のセラミック製底板、多
層のアスベストシート、多数の小さな孔あるいはスリッ
トを形成した金属製の板部材で形成され、場合によって
は微粒子の平均的大きさに対応した単純構造の入口管を
設けてある。これ等従来のものは摩擦による摩耗および
処理中に微粒子の漏失が増大するという問題がある。本
発明によるノズルでは、微粒子と孔との大きさとの関係
（充分均一に流動させるための関係）は無視できるた
め、必要とするガス入口孔の数はかなり減少する。処理
中における流動の安定性は本発明によるノズルの利点の
一つである。各ノズルは等しく作動し、長期間流動状態
を良好に保ち、また、ベンチュリ管様のノズルの絞り部
の形状を変化することによりガス圧力および速度を簡単
に調整することができる。最も重要な利点としては、例
えば一部の流動状態が不安定となったとき、ノズルが故
障したとき、あるいは、流動状態を変化させるときに、
一部あるいは全体のノズルキャップを新しいものに簡単
に交換することができ、この場合の停止時間は極めて短
くすることができる。このため、従来の流動床では解決
するのが困難であった、吹き上げ（流動床面の頂部およ
び谷部を形成する状態）および流動床全体に渡る微粒子
濃度のばらつき等の原因となるガス供給状態の変動に対
して、本発明による流動床は従来のものより敏感でなく
なる。

本発明の更に他の特徴によれば、この新しい分散板、ノ
ズルの構造により安定した静的微粒子層を形成し、この
容器底板上の厚さを変化させることができる。このた
め、微粒子による容器底板、分散板およびノズル部の浸
蝕および研磨による摩耗が大きく減少する。更に、これ
により熱絶縁性のカバーが形成され、流動床の熱を保持
し、板部材の底部が保護される。

更に、内部に燃焼加熱装置を設けた流動床では極めて重
要であるが、本装置では絶縁層として充分な厚さの静的
微粒子層を形成でき、これにより、微粒子層の温度を高
水準（７００−８００℃）に上げることができる。この
温度は金属製の分散板では不可能であり、このため、多
孔性のセラミックを使用しあるいは局部的に冷却装置を
設ける必要があった。これより、この実施例で例示され
るように、本発明によれば従来の流動床よりも主として
金属の熱処理（金属の熱処理だけではないが）に関する
技術的により広い用途に使用することができる。特に、
本発明による流動床装置は従来では炉内の燃焼装置で得
られた非常な高温度で粒子を浮遊させて流動床を形成
し、更に、上記のモジュール構造およびノズル構造によ
り極めて有益な利点が得られる。

実例１ 炭素０．８０％で径２mmおよび１．５mmの鋼製ワイヤを
ガス燃焼式の従来の加熱炉でオーステナイト化し、この
後、２室の流動床で処理した。急冷（quenching）区域
は長さ２ｍ、温度４８０℃に保持し、均熱（soaking）
（変態（transformation））区域は４．５ｍで温度５５
５℃に保持した。

ケースＡとして孔を設けた金属製の分散板を使用した従
来の流動床により行ない、ケースＢとしてモジュール構
造としかつ本発明におけるガスノズルを用いた。

流動化ガス量およびその圧力はガス速度が毎秒１０−１
１cmとなるように調整した。微粒子の平均サイズは０．
２７mmである。

ケースＡの場合： ２週間の作動の後、主として流動床の高さの変動、過大
な流動および粒子の損失量の増大等微粒子流動状態の問
題が現われ始めた。何能なかぎりの調整を行なってみた
が、流動床を確実に安定させることはできなかった。検
査したところ、底板が非常に摩耗し、縦長に形成した孔
のいくつかは非常に摩耗して大きくなっていた。

次に、上記ケースＡで用いた金属製の分散板の代りに、
金属製の格子でかつ支えかつ固定した（多孔性の）アス
ベストシートを用いた。数週間は流動上の問題点ははっ
きりとは現われなかったが、この後、流動床の表面が乱
れるようになり、この状態が段々増幅され、ついにはア
スベストシートのいくつかの箇所において目詰まりから
貫孔までガス流が明らかに不均等となった。この結果、
ワイヤによっては部分的に流動床の上に露出し、また、
微粒子の損失も極めて多くなった。

ケースＢ： 流動床装置に第１図に示すようなガスおよび微粒子を内
包する流動床モジュールを設けた、底板には規則的な間
隔でノズルを設け（第２図に示す状態）、各ノズルの高
さおよび間隔を約５cmとした。流動床の状態は完ぺきで
あった。流動床は安定し、再始動および定常状態で何等
の問題も生じなかった。微粒子の漏洩は最少であり、鋼
製部材の損傷あるいは変形も無視できる程度のものであ
った。

作動の信頼性に加え、流動床装置によりパテンチング処
理したワイヤの強さが変化し、廃棄（欠陥ワイヤとし
て）の量にも差がでる。この結果を下記表に示す。ここ
で（Ａ）は従来の流動床装置による結果を示し、（Ｂ）
は本発明による流動床装置による結果を示すもので、径
（ｄ）２mmおよび１．１５mm、炭素（Ｃ）０．８０％の
鋼製ワイヤのパテンチング処理に用いたものである。

それぞれの径のワイヤを調べると、本発明による流動床
装置で処理したワイヤの方がより均質であった。また、
本発明による流動床装置で処理したワイヤの微細組織に
おいても部分的な硬点（主としてベイナイト）がほとん
どない。従来の流動床装置では流動状態が不安定となる
場合があり、このためワイヤの浸漬が不完全となるた
め、従来の流動床装置によるパテンチングで問題であっ
た。

実例２ この場合（第４図に示す）、本発明による新しい分散板
およびノズルによる内部加熱機構を用いた高温状態での
実用性を調べた。比較ため、分散板に通常の多孔性のセ
ラミック材で形成したものも試験した。これ等の部材は
高価であり、突然に割れることがあり、また、不均一な
摩耗およびこのセラミック板の細かい孔が目詰まりする
ことにより流動が不安定となる傾向がある。

本発明における流動床装置には、微粒子容器に底部分散
板と耐熱性の２５Ｃｒ−２０Ｎｉ鋼で形成したノズルを
装備した。

このノズルは本発明に実施例に基づいて構成されてお
り、微粒子容器の底板の水平面よりも少なくとも６cm上
まで延設するのが好ましい。これ等のノズルを介して化
学平衡した混合物であるのが好ましい天然ガスと空気と
のガス状の可燃性混合物を通過する。この可燃性混合物
はこの流動床装置の外部で予め混合されて入口管から予
圧室に送られ、この予圧室から流動化ノズルにより吹き
付けられる。

微粒子層に点火した後、短時間で処理温度が１０００℃
より上まで上昇し、燃焼面はノズルキャップよりも上で
安全距離に保持された。更に、流動床の温度が１１００
℃まで上昇した後もノズルの焼付きはなかった。更に、
静的な微粒子層（第４ａ図および第４ｂ図における符号
６）の厚さも充分に形成され、底板を覆う絶縁層として
作用し、これによりこの底板の過熱が防止された。更
に、予圧室におけるガスの爆発の危険も減少した。

この実施例は流動床装置を示す第４図に記載されてお
り、微粒子容器（壁面をセラミックで覆ったものあるい
は外郭を耐熱性の金属で形成したもの）と、ノズル９を
設けたガス分散用の底板８およびこの底板の下側に配置
された予圧室１１（全体が適宜の耐熱性金属から形成）
と、この加熱装置の外側の混合装置３０内で予め混合さ
れた加圧空気３１およびガス３２の供給管１４とを備え
ている。加熱量は燃焼混合物の流量を調整することによ
り制御される。

この高温炉の流動床装置は、微粒子容器、ノズルを設け
た分散板、および、ガス予圧室を流動床装置の外側の構
造体から分離できる耐熱性の金属で一個のモジュールに
形成した、完全なモジュール構造（第４ａ図）に形成
し、あるいは、部分的にモジュール構造（第４ｂ図）と
することができる。この部分的にモジュール構造とした
場合には、耐火性のセラミックで形成した微粒子容器
５′（周囲の高温に耐えるもの）に耐熱性金属で形成し
た予圧室、分散板、ノズルを一体的に形成する。

したがって本発明の好ましい実施例によれば、高温の流
動床装置は、微粒子容器、分散板、流動化ノズルおよび
ガス予圧室が耐熱性金属で予め一体に組立てられた完全
なモジュール構造に形成され、これにより、高温度に晒
される微粒子容器は他のモジュール構造部材（あるいは
外郭部材の内部をセラミックで被覆したもの）に比較し
てより耐熱性の高い別種合金で形成したのと同等の効果
を有する。

また、分散板、ノズル、ガス予圧室およびガス供給導管
を一体に金属で形成した、部分的に分離可能なモジュー
ル構造（微粒子容器の底部を形成する）の高温炉は耐火
室内に配置され、この耐火室の上部は固定された耐火壁
を形成し、非常な高温の浮動粒子を収容するのに適して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は本発明の実施例による流動床
装置の断面図である。第２図は本発明の実施例によるノ
ズルの構造および配置を示すもので、第２ａ図は断面
図、第２ｂ図はノズルのキャップ部の拡大断面図、第２
ｃ図は分散板におけるノズルを設ける孔の配置状態を示
す図である。第３図は従来の流動床装置を示すもので、
第３ａ図および第３ｂ図はそれぞれ予圧室内および炉内
上方でバーナーを燃焼させる流動床装置の断面図、第３
ｃ図は高温ガス供給装置を設けた流動床装置の図であ
る。第４ａ図および第４ｂ図はそれぞれ流動床装置の内
部で燃焼加熱する本発明の実施例による流動床装置の断
面図である。 １……炉壁構造体、２……支持構造体部、３……屋根部
材、４……流動床モジュール、５……微粒子容器、６…
…微粒子層、７……壁部材、８，２０……分散板、９…
…ノズル、１０……微粒子容器底部、１１……予圧室、
１２……供給導管、１３……ガス入口管、１４……主供
給管、１５……フランジ結合部、１９……フレーム、２
１……バーナー、２５……噴出管、２６……ノズルキャ
ップ、２７……ガス溝、２８……絞り、２９……ガス出
口、３０……混合装置、３１……加圧空気、３２……加
圧ガス。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱材で形成された着脱可能な屋根部材で
   覆われ、鋼材で裏当てされた断熱壁部が内部空間を囲む
   外側の炉壁構造体と、前記内部空間内に取外し可能に配
   置されるモジュール構造体とを備え、このモジュール構
   造体が流動床を形成する微粒子を収容する容器と、この
   容器内に流動化ガスを均一に噴出するように配置された
   複数の孔を有する前記容器の底板と、この底板の近部に
   位置するガス予圧室と、このガス予圧室に連通しガス源
   からの流動化ガスを供給するガス入口管とを備えた金属
   部材の熱処理に使用する流動床装置であって、流動床を
   形成する前記モジュール構造体が一体の金属製アセンブ
   リでほぼ形成され、この金属製アセンブリが一体の構造
   体として前記外壁構造体から分離可能で、更に、前記ガ
   ス入口管が前記ガス予圧室の下部領域にフランジ付結合
   部により結合され、このガス入口管が主ガス供給管から
   の入口端におけるこのフランジ付結合部の分離を含む主
   ガス供給管とガス入口管との間の結合部の分離により前
   記ガス予圧室の下部領域に着脱可能に結合されることを
   特徴とする流動床装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の流動床装置
   において、前記底板は１または複数の結合した板部材で
   形成され、これ等板部材は前記流動床を形成するモジュ
   ール構造体から取外して分離可能で、前記底板の孔に流
   動化ノズルが設けられている流動床装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   流動床装置において、前記モジュール構造体は予め組立
   てられた、全体が耐熱性のある合金の金属製アセンブリ
   に形成され、この金属製アセンブリに形成されたモジュ
   ール構造体が熱膨脹リブと、波形あるいはＺ字状の容器
   外郭との少なくとも１の手段を備えて大きな熱膨脹およ
   び関連する前記構造体の変形を制御する流動床装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   か１に記載の流動床装置において、前記モジュール構造
   体を複数個互いに隣接して配置し所定の長さに渡る流動
   床処理区域を形成しかつ前記モジュール構造体が互いに
   連結された２又はこれ以上の別処理区域を形成し、各処
   理区域に個々に流動化ガスの供給を可能として個々の区
   域の流動化および関連制御を行なう多室流動床装置を形
   成した金属ワイヤ等長尺の被処理部材の連続熱処理を行
   う流動床装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
   か１に記載の流動床装置において、これ等の流動床装置
   が長手方向に複数個あるいは他の熱処理装置と連結され
   て多種用途に使用可能な一連の流動床熱処理装置を形成
   し、ワイヤ等複数の長尺の金属製の被処理部材がこの熱
   処理装置を介して１本あるいは複数本の平行な通路に配
   置されて所定の熱処理工程で連続処理される流動床装
   置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第４項に記載の流動床装置
   において、個々に独立した流動化ガス供給装置および温
   度制御装置を設けられて前段の室内で加熱された鋼製ワ
   イヤの焼入れ温度、焼成および金属パテンチング等の冷
   却および保持処理を制御可能とした多室流動床装置を形
   成し、鋼製ワイヤを連続的に熱処理する流動床装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項に記載の流動床装置
   において、前記モジュール構造体が、底板に固定されか
   つほぼ一定の内孔を有する垂直配置の噴出管と、この噴
   出管の上部に配置され流動層内に供給される流動化ガス
   の方向を曲げて安定した流動状態を形成する着脱可能な
   キャップとからなるノズルを複数具備し、このキャップ
   は、前記噴出管の内孔に整合して配置された垂直方向の
   内部通路と、少なくとも１個の出口を形成する横方向の
   溝と、前記内部通路に配置されてこの溝内に流動化ガス
   を所定の圧力で送る絞りと有し、このキャップは前記垂
   直な噴出管からの取外し容易に形成され、流動層を安定
   して保持するためあるいは流動層を所定の状態に調整す
   るためにキャップを迅速かつ簡単に交換可能である流動
   床装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項に記載の流動床装置
   において、前記流動化ガスはガス状の燃焼生成物であ
   り、この流動床装置の外部の燃焼装置内で予め燃焼され
   た後に前記モジュール構造体に供給され、前記ガス状の
   混合物が所定のモジュール構造体あるいは各モジュール
   構造体の微粒子層を流動化しかつ内部より加熱する流動
   床装置。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第７項に記載の流動床装置
   において、前記流動化ガスは可燃性のガスと空気の混合
   物であり、外部の装置内で予め混合された後に前記モジ
   ュール構造体内に供給され、この混合物を微粒子層内で
   燃焼させることにより粒子層を加熱しかつ流動化する流
   動床装置。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第８項又は第９項に記載
    の流動床装置において、鋼製ワイヤの焼きなましあるい
    はオーステナイト化等複数の金属製ワイヤを連続して加
    熱し、前記ワイヤがほぼ直線状および平行な通路に沿っ
    て配置されて移動される流動床装置。
11. 【請求項１１】微粒子を流動化するノズルを配置したガ
    ス分散板を有しかつ耐熱性金属で形成された分離可能な
    モジュール構造体と、この分散板に隣接して配置された
    ガス入口管を有するガス予圧室と、取外し可能な屋根部
    材を有する耐火室とを具備し、この耐火室内に前記モジ
    ュール構造体が配置されて固定の耐火壁とこのモジュー
    ル構造体のガス分散板で形成される分離可能な基部とを
    有するＵ字状の微粒子層を内包する保持容器を形成し、
    前記ノズルは、ガス分散板に固定されるほぼ一定の内孔
    を有する垂直配置の噴出管と、この噴出管の上部に着脱
    可能に配置されかつ噴出管の内孔に整合して配置された
    垂直方向の内部通路と少なくとも１個の出口を形成する
    横方向の溝とこの溝内に流動化ガスを所定の圧力で送る
    大きさに形成された内部通路内の絞りとを有するキャッ
    プと、噴出管の上部にキャップを取外し可能に固定しか
    つこのキャップのガス分散板からの高さを調整してガス
    分散板と流動微粒子層との間の静止微粒子層の厚さを調
    節可能な固定装置とを備え、可燃性ガスと空気との混合
    物からなる外部で形成された流動化ガスが、前記ノズル
    により前記微粒子層内に調整された速度および圧力で吹
    き付けられ、この微粒子層内で前記混合物を燃焼するこ
    とによりこの微粒子層を流動化および加熱し、更に、こ
    の流動床内で前記混合物を点火する手段を具備する、９
    ００℃より高い温度に金属製の部材を加熱するために使
    用する流動床装置。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１１項に記載の流動床
    装置において、入口および出口と、ワイヤを流動床装置
    のファーネスを介してほぼ直線で平行な通路に沿って移
    送するように配置された移送手段とを有し、金属製のワ
    イヤを連続的に高温度に加熱する流動床装置。
13. 【請求項１３】孔を設けた容器の底板に固定されるほぼ
    一定の内孔を有する垂直配置の噴出管と、この噴出管の
    上部に配置され流動層内に供給される流動化ガスの方向
    を曲げて安定した流動状態を形成する着脱可能なキャッ
    プとを備え、このキャップが前記垂直配置の噴出管の内
    孔に整合して配置された垂直方向の内部通路を含み、少
    なくとも１個の出口を形成する横方向の溝内に流動化ガ
    スを適当な圧力で送る大きさに形成された絞りを有し、
    前記キャップの前記垂直な噴出管からの取外しを容易と
    し、これにより、流動層を安定して保持するためあるい
    は流動層を所定の状態に調整するためにキャップを迅速
    かつ簡単に交換可能としたことを特徴とするノズル。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１３項に記載のノズル
    において、前記横方向に伸びる溝がほぼ水平方向の出口
    流を有する２個のノズル出口に分離しているノズル。
15. 【請求項１５】特許請求の範囲第１３項又は第１４項に
    記載のノズルにおいて、前記キャップが底板からの高さ
    を調整可能で、固定装置がこのキャップを底板からの所
    要高さに固定しかつこの底板から取外し可能とし、前記
    底板と加熱流動床の間の断熱静止微粒子層の厚さを調節
    可能であるノズル。