JPH07814B2 - コイル熱処理炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、薄板状の金属あるいは非金属がコイル状に巻
かれた被処理物に対して、加熱、冷却等の熱処理を施す
のに用いるコイル熱処理炉に関するものである。

［従来の技術］ この種の炉としては、第５図に示すように、炉内１のイ
ンナーカバー２内に、上面にガス噴出ノズルの形成され
たプレナムチャンバ３が設置され、このプレナムチャン
バ３の中に、ガス噴出ノズルを通してインナーカバー２
内のガスを循環させるファン４が設置されたいわゆるベ
ル型炉がある。

この炉によって、薄板状である被処理物の熱処理をする
には、まず、この被処理物を、中心に空間をあけてコイ
ル状に密に巻いたもの（以下タイトコイルW₁と称す）と
して、プレナムチャンバ３の上に軸線を鉛直方向に向け
てのせる。

そして、加熱する際には、炉殻５に設置されたバーナ６
から放出される熱によつてインナーカバー２内の雰囲気
ガスを熱し、このガスをファン４によって循環させ、プ
レナムチャンバ３の上にのせられたコイルW₁をインナー
カバー２内で加熱する。

また、冷却する際には、炉殻５およびインナーカバー２
を冷却用のものに交換し、ファン４によって冷却用イン
ナーカバー内のガスを循環させている。したがって、加
熱、冷却ごとにインナーカバーの交換を必要としてい
た。

上記炉にあっては、タイトコイルW₁全体が効果的に熱せ
られるよう、プレナムチャンバ３を設けている。

また、このような形式のもの以外に、薄板状に延びたま
まの被処理物を炉内に連続的に送り込んで熱処理を行な
う連続炉もある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記ベル型炉においては、タイトコイルW₁全体が効果的
に熱せられるよう、プレナムチャンバ３からのガスは、
タイトコイルW₁の中心から吸い込まれ、外周に噴出する
よう形成されているものの、密に巻かれたタイトコイル
W₁の内部が処理温度に達するのに時間をかなり要するの
で、操業時間が長くなり、生産量が制限されているとい
う問題があった。また、コイル外表面と内部との温度差
が大きくなるので、均一な品質に処理できないという面
もあった。

また、炉内１のパージは、インナーカバー２を被せた
後、雰囲気ガスを入れて行なっていたが、タイトコイル
W₁であるため、ガスがコイル内を通過しにくい。このた
め、不純物、酸素あるいは油分を残したまま加熱され、
テンパーカラー、表面汚れ、カーボン付着などを生じる
ことがあった。さらに、インナーカバー２と炉床とのシ
ールは、インナーカバー２の自重による圧力だけに頼っ
ているため、シール性が不完全となりやすく、インナー
カバー２内の真空引きを行なうのはきわめて困難であ
り、逆に加圧しようと圧力を大きくすると、インナーカ
バー２が持ち上がるため、加圧も困難であった。

また、連続炉においては、炉が大きく、また、処理物の
出入口が密閉されないので、真空引き、加圧ともに困難
であった。また、処理能力が大きいので、少量多品種の
処理には向かず、また被処理物の材質によって搬送が困
難で破損する場合もあった。本発明は、このような従来
の問題を解決し、熱処理時間の短縮による生産能力の向
上、被処理物の温度分布の改善と表面品質向上を図るこ
とのできるコイル熱処理炉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］ 本発明は、その目的を達成させるために、炉内に形成さ
れたガス流路中に設置されたコイル支持台の上に、薄板
を隙間をあけて粗に巻いたコイルが軸線を鉛直方向に向
けておかれ、コイル支持台に形成された多数のガス噴出
ノズルから噴出する雰囲気ガスによって前記コイルを加
熱したり冷却したりするコイル熱処理炉において、前記
コイル支持台のガス噴出ノズルを、雰囲気ガスがコイル
の隙間を通ってコイルの軸方向に噴出するよう形成する
とともに、炉内を真空引きする真空排気装置を具備した
ことを特徴としている。

［作用］ 本発明の熱処理炉によれば、炉内の不純ガスや不純物を
排気して清浄にするため真空引きすると、コイルには隙
間があいているので、薄板の表面付近も効果的に清浄さ
れる。また、熱処理する際、加熱用あるいは冷却用の雰
囲気ガスが噴出ノズルから噴出すると、このガスはコイ
ルの隙間に噴出して薄板の表面に沿って通過する。この
ため、コイルは薄板の表面から加熱あるいは冷却される
ことになる。

したがって、コイルは急速かつ均一に加熱あるいは冷却
等の熱処理がなされる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図を参照し
ながら説明する。

第１図は、本実施例の熱処理炉の構成図であり、符号10
は円筒状の炉殻、11は炉口12を開閉する炉扉で、これら
には断熱材13が内張りされている。14は、炉扉11の開閉
装置である。

炉内15の上部には、複数個の発熱体16が配置されてお
り、炉床15aには、被処理物のコイルＷがおかれるプレ
ナムチャンバ（コイル支持台）17が設置されている。ま
た、このプレナムチャンバ17内にも発熱体18を配置して
もよい。

また、炉内15の奥（第１図中右側）には、炉殻10の後壁
に沿って、炉内15の上部からプレナムチャンバ17内に旦
る風箱19が設けられている。この風箱19の吸込箱19aに
は、クーラ20がクーラハウジング21とともに設置されて
いる。このクーラ20は、クーラハウジング21の上方に設
置されたクーラ昇降装置22によって、吸込箱19a内に装
入されたり、ここから後退してクーラハウジング21内に
収納されるようになっている。

また、吸い込箱19aの後部には、循環ファン23が設置さ
れている。このファン23は、炉殻10の外部に設置された
駆動モータ24によって回転させられ、このファン24が回
転することにより、第１図中矢印で示すごとく、吸込箱
19a→風箱19内→プレナムチャンバ17内→発熱体16→吸
込口19aと循環するガス流路が形成される。

本実施例の場合、上記コイルＷは、第３図に示すよう
に、金属あるいは非金属等からなる薄板状の素材25を、
隙間26をあけて粗に巻いたものとされ、このコイルＷ
は、上記プレナムチャンバ17の上面に、軸線が鉛直方向
に向けておかれる。

そして、そのプレナムチャンバ17の上面には、ガス噴出
ノズル27が形成されている。このノズル27は第４図に示
すように、前記ガス流路を流れるガスが、ちょうどコイ
ルＷの隙間26を通り、その隙間26に面する素材25の面に
沿ってコイルＷの軸方向、すなわち鉛直方向に噴出する
よう形成されている。

また、前記風箱19には、第１図に示すように、炉殻10の
後壁を貫通して外部に達する真空排気ダクト28が分岐し
ており、炉内15は、このダクト28に接続された真空ポン
プ29によって真空引きが可能とされている。

さらに、この熱処理炉には、炉内15の風箱19内に雰囲気
ガスを送り込むガス供給装置30、このガスを加湿する加
湿装置31、加圧する加圧装置32、および炉内圧を調整す
る調圧装置33が備えられている。

次いで、上記熱処理炉によってコイルＷを焼鈍する運転
例を説明する。

まず、コイルＷをプレナムチャンバ17の上におく。この
際、コイルＷの隙間26をプレナムチャンバ17に形成され
たノズル27に対応させる。

炉扉11を閉じ、真空ポンプ29を作動させて炉内15を真空
引きし（10^-1torr以下となればよい）、その後発熱体1
6、18により炉内15を加熱する。このとき、クーラ20は
クーラハウジング21内に収納しておく。

これによって、炉内15は、不純ガス、不純物あるいは油
分が排気され清浄とされるが、特に、コイルＷには隙間
26があいているので、素材25の表面付近が短時間で効果
的に清浄される。また、このとき、発熱体16、18を小出
力で作動させ、コイルＷが酸化されない範囲で炉内15を
暖めると清浄はさらに有効に行なえる。

次に、コイルＷの加熱、均熱を行なう。

これを行なうには、真空ポンプ29の作動を停止し、ガス
供給装置30によって炉内15に雰囲気ガスを送り込み、同
時に循環ファン23を作動させる。雰囲気ガスはガス流路
に沿って炉内を循環し、このガスは発熱体16、18によっ
て熱せられ加熱ガスとなり、ノズル27から噴出してコイ
ルＷを通過する際コイルＷを加熱、均熱する。

ノズル27から噴出する加熱ガスは、ちょうどコイルＷの
隙間26を通り、その隙間26に面する素材25の表面に沿っ
て通過するので、コイルＷは急速かつ均一に加熱、均熱
される。なお、この加熱、均熱運転をする際、調圧装置
33によって炉内15を所定の圧力に保持しておく。

次いでコイルＷを冷却する。

コイルＷを冷却するには、発熱体16、18を停止し、クー
ラ20を風箱19の吸込箱19a内に出し、作動させる。雰囲
気ガスはクーラ20によって冷却され、冷却ガスとなり、
ガス流路に沿って炉内15を循環する。この冷却ガスは、
加熱時と同様、ノズル27から噴出してコイルＷの隙間26
を通り、これによって素材25は急速かつ均一に冷却され
る。

なお、この冷却運転する際の冷却温度の制御は、クーラ
20の吸込箱19aへの移動量、ファン23の回転数、および
加圧装置32による炉内圧の制御によって行なう。

以上が焼鈍運転の１例であるが、この熱処理炉では、加
湿装置32を作動させることにより、雰囲気ガスによって
化学あるいは冶金反応（たとえば酸化、脱炭等）の処理
を施すことも可能とされている。

このように、本実施例においては、コイルＷは、薄板状
の素材25が隙間をあけて粗に巻かれているので、まず、
炉内15を真空、加熱して清浄にする際、素材25の表面付
近の空気が早くかつ均一に排気されやすく、コイルの清
浄度が高くなる。

また、コイルＷがプレナムチャンバ20のノズル27から噴
出する雰囲気ガスによって加熱あるいは冷却される際、
ガスはコイルＷの隙間26を通り、その隙間26に面する素
材25の表面に沿って通過するので、コイルＷの素材25は
急速かつ均一に加熱および冷却される。

したがって、運転時間も短縮可能となり、加熱ー均熱ー
冷却期の全てにおいて時間を短縮することができるもの
となった。第５図に操業サイクル例を示す。

なお、上記運転の際、真空ポンプ29の出口を冷却後コイ
ルW₁を出す前にガス供給装置30に結ぶことにより、雰囲
気ガスを開放し、再使用も可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のコイル熱処理炉によれ
ば、コイルは内表面を真空パージで清浄化されるととも
に、コイル支持台に形成されるガス噴出ノズルを、薄板
を隙間をあけて粗に巻かれたコイルの隙間を通ってコイ
ルの軸方向に噴出するよう形成したので、ガス噴出ノズ
ルから噴出する雰囲気ガスによってコイルの加熱あるい
は冷却は、隙間に噴出して薄板の表面に沿って通過する
ガスによってなされる。このため、コイルは薄板の表面
から加熱あるいは冷却されることになる。

したがって、コイル表面はきわめて良好に清浄化されコ
イル表面品質が向上し、さらにコイル内の温度分布が均
一化され、コイル全体の温度差がなくなって品質の向上
化が図れるとともに、熱処理時間が大幅に短縮され、こ
れにより操業時間の短縮化、生産量の増大化が可能とな
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す図であ
り、第１図は断面図、第２図は第１図におけるIV-IV線
に沿う断面図、第３図はコイルの斜視図、第４図はプレ
ナムチャンバ（コイル支持台）の平面図、第５図は本発
明と従来の操業時間の例を示す表、第６図は従来の熱処
理炉の一例を示す断面図である。 15……炉内、17……プレナムチャンバ（コイル支持
台）、27……ガス噴出ノズル、29……（真空ポンプ（真
空排気装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に形成されたガス流路中に設置された
   コイル支持台の上に、薄板を隙間をあけて粗に巻いたコ
   イルが軸線を鉛直方向に向けておかれ、コイル支持台に
   形成された多数のガス噴出ノズルから噴出する雰囲気ガ
   スによって前記コイルを加熱したり冷却したりするコイ
   ル熱処理炉において、前記コイル支持台のガス噴出ノズ
   ルを、雰囲気ガスがコイルの隙間を通ってコイルの軸方
   向に噴出するよう形成するとともに、炉内を真空引きす
   る真空排気装置を具備したことを特徴とするコイル熱処
   理炉。