JPH0920930A - 加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理材を搬送させながらそれに加熱用ガス
を吹き付けて被処理材を連続的に加熱する場合、被処理
材の加熱温度を所望の設定温度に高精度に制御できるよ
うにする。 【構成】 被処理材を連続的に搬送させ、その搬送経路
の途中において被処理材に加熱用ガスを吹き付けて被処
理材を連続的に加熱する。この加熱の場合、加熱用ガス
の吹き付けにより昇温した被処理材の温度を測定し、そ
の測定温度に基づいて、該測定温度が設定温度と等しく
なるように、加熱用ガスの吹き付け量或いは搬送速度を
変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被処理材を搬送させなが
らそれに加熱用ガスを吹き付けて被処理材を連続加熱す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被処理材を連続的に加熱する場合、従来
は被処理材を連続的に搬送させ、その搬送経路の途中に
おいて加熱用ガスを被処理材に連続的に吹き付けること
により、被処理材を連続的に加熱している。そしてこの
加熱の場合、昇温した被処理材の温度を測定し、その測
定温度に基づき上記加熱用ガスの温度を調節して、上記
測定温度が予め定めた温度に近付くようにしている。即
ち被処理材の測定温度に予定温度からの相違があると、
上記加熱用ガスの加熱の為の加熱手段の発熱量を変えて
上記加熱用ガスの温度を変え、そのガス温の変化により
ガスから被処理材に与えられる熱量を変化させて、被処
理材の温度を上記予定温度に近づけるようにしている。

【０００３】上記した従来の加熱方法では、被処理材を
連続的に加熱できるので非常に能率が良い特長がある。
また上記のように被処理材の温度を測定し、その測定温
度が予定温度に近付くように調節を行うので、被処理材
を所望の温度に加熱できる特長がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の加熱
方法では、上記調節の場合、上記のように先ず加熱手段
の発熱量を変えて上記加熱用ガスの温度を変え、次にそ
のガス温の変化によりガスから被処理材に与えられる熱
量を変化させて、被処理材の温度を上記予定温度に近づ
けるようにするものなので、制御の操作に対する応答が
遅いという問題点があった。特に、炉内の蓄熱量が大き
いので上記のようにその温度を変えるには長い時間がか
かり、上記応答を非常に遅くする問題点があった。その
結果、被処理材の温度は予定温度から上下へのふらつき
が大きくなるという問題点があった。このことは例えば
精密な温度制御が必要とされる部分焼鈍に上記加熱方法
を利用した場合、連続処理の済んだ製品に大きな硬度む
らを作ってしまう問題点があった。

【０００５】本願発明の加熱方法は上記従来技術の問題
点（技術的課題）を解決する為に提供するものである。
第１の目的は、被処理材を連続的に能率良く加熱できる
ようにすることである。第２の目的は、上記加熱の場
合、被処理材を所望の予定温度に加熱できるようにする
ことである。第３の目的は、上記のように被処理材が予
定温度となるように制御する場合、制御の操作に対して
応答性良く被処理材の温度を変化させることができて、
被処理材を所望の予定温度に高精度に制御できるように
することである。他の目的及び利点は図面及びそれに関
連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における加熱方法は、被処理材を連続的に
搬送させ、その搬送経路の途中の場所において被処理材
に加熱用ガスを吹き付けて被処理材を連続的に予定温度
に加熱する方法において、上記加熱用ガスの吹き付けに
より昇温した被処理材の温度を測定し、その測定温度に
基づいて、該測定温度が予定温度になるように、上記加
熱用ガスの吹き付け量と被処理材の搬送速度との何れか
一方又は両方を変更するものである。

【０００７】

【作用】被処理材は連続的に搬送され、その搬送途中に
おいて加熱用ガスが吹き付けられて、被処理材は連続的
に加熱される。上記の場合、加熱された被処理材の温度
が測定され、その測定温度に基づいて、該測定温度が予
定温度と等しくなるように、被処理材に対する上記加熱
用ガスの吹き付け量と被処理材の搬送速度との何れか一
方又は両方が変更される。それら吹き付け量或いは搬送
速度の変更は、即座に被処理材の加熱温度の変化となっ
て現れる。

【０００８】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図１は連続式熱処理炉の一例としてフローティング
式の連続式焼鈍炉を示す。該連続式焼鈍炉は加熱炉Ａと
冷却室Ｂとをそれらに被処理材Ｍを連続的に挿通させる
ために縦続状に連ねて構成してあり、更にそれらに挿通
する被処理材Ｍを搬送する為の搬送手段Ｃを備える。Ｄ
は被処理材Ｍの加熱温度が所定の予定温度となるように
制御する為の制御系を示す。

【０００９】上記加熱炉Ａ、冷却室Ｂ、及び搬送手段Ｃ
は何れも周知構成のもので、夫々符号１〜８，10〜14，
16〜18で示される部材でもって構成している。即ち、加
熱炉Ａにおける１は加熱用ガスを保持する為の炉体、２
は被処理材Ｍの入口、３は出口、５は被処理材Ｍに対す
る加熱用ガスの吹き付け手段で、被処理材Ｍに向けて加
熱用ガスを吹き出してその加熱及び浮揚状態での保持を
行う為の上下のプレナムチャンバー６と、炉体１内の加
熱用ガスをその吹き出しのためにそれらのプレナムチャ
ンバー６に送り込む為のファン７とから構成したものを
例示する。上記吹き付け手段５は被処理材Ｍに対する加
熱用ガスの吹き付け量を可変に構成している。例えばプ
レナムチャンバー６からの加熱用ガスの吹き出し速度を
可変にすることによって吹き付け量が可変となるように
している。しかし吹き付け速度を一定のまま、プレナム
チャンバー６から被処理材に向けての加熱用ガスの吹き
出し量そのものを可変にしても良い。前者の具体的手段
としては、例えばファン７の回転数を可変に構成し、そ
れを増大或いは減少させてプレナムチャンバー６からの
加熱用ガスの吹き出し速度を増大或いは減少させる。或
いは、ファン７からプレナムチャンバー６に至る加熱ガ
スの量をその途中に設けるダンパーによって変化させ
る。後者の具体的手段としては、プレナムチャンバー６
における被処理材Ｍとの対向面において夫々被処理材Ｍ
に向けて加熱用ガスを吹き出すために設けてある多数の
吹き出し口の内、加熱用ガスの吹き出しを行うものの数
を変化させる。尚前者の手段と後者の手段とはそれらを
任意に組み合わせて行うようにしても良い。８は炉体１
内の加熱用ガスを加熱する為の加熱手段で、例えばバー
ナーを示すが、ラジアントチューブ、電熱線等を用いて
も良い。

【００１０】次に冷却室Ｂにおける10はケーシングで、
例えば前記加熱炉Ａの炉体１に連ねて形成されており、
前記出口３が該冷却室Ｂにおける被処理材Ｍの入口とな
っている。11は被処理材Ｍの出口、12は被処理材Ｍに対
する冷却用ガスの吹き付け手段で、上記加熱炉と同様に
上下のプレナムチャンバー13と冷却用ガスの送り込みの
為のファン14とから成るものを例示する。次に搬送手段
Ｃにおける16は被処理材Ｍの案内の為のロール、17は被
処理材Ｍの駆動の為のロール、18は上記ロール17の回転
駆動の為のモータを夫々示す。次に被処理材Ｍは焼鈍処
理を施す必要のある帯材例えばアルミ、銅、ステンレス
などの金属ストリップで、厚みは０．３mm〜４mm、幅は
数百mm〜２千mmなど様々である。

【００１１】次に制御系Ｄについて説明する。20は加熱
された被処理材Ｍの温度を測定する為の温度測定器で、
被処理材Ｍに対する加熱が終了して被処理材の温度が最
も高くなった点での被処理材の温度（加熱炉における被
処理材の抽出温度と呼ばれる）の測定の為に、プレナム
チャンバー６における出口３側の端の近傍にて測定を行
うようにしている。該温度測定器20としては、被処理材
の温度測定を高精度で行う為に接触式温度計を用いると
良いが、その他の温度計例えば放射温度計を用いても良
い。21は制御装置を示し、被処理材Ｍの加熱の予定温度
の設定が可能（設定された予定温度を設定温度とも呼
ぶ）であると共に、温度測定器20からの信号を受けて、
その温度測定器20による測定温度と上記予定温度とか
ら、吹き付け手段５による加熱用ガスの吹き付け量と搬
送手段Ｃによる被処理材の搬送速度との一方又はその両
方を後述のように制御するようにしたものである。

【００１２】上記構成の連続式焼鈍炉による被処理材Ｍ
の焼鈍を説明する。被処理材Ｍは図示の如く加熱炉Ａ及
び冷却室Ｂに連続的に挿通し、搬送手段Ｃにおけるモー
タ18の駆動によって矢印23方向に連続的に駆動する。こ
れにより被処理材Ｍは、加熱炉Ａにおいては入口２から
連続的に炉体１内に導入され、炉体１内を搬送され、出
口３から連続的に導出される。そして被処理材Ｍは、そ
の搬送経路の途中の場所である上記炉体１内を搬送され
る間に、吹き付け手段５により加熱用ガスを吹き付けら
れ所定の焼鈍用の温度まで加熱される。上記出口３から
導出された被処理材Ｍは該導出によりそのまま連続的に
冷却室Ｂのケーシング10内に入り、そこを搬送され、出
口11から連続的に導出される。そしてケーシング10内を
搬送中において被処理材Ｍは、吹き付け手段12により冷
却用のガスを吹き付けられ所定の低温度まで冷却され、
所定の焼鈍が終了する。

【００１３】上記の作用が行われる過程において、温度
測定器20は加熱用ガスの吹き付けにより昇温した被処理
材Ｍの温度を測定する。制御装置21において、上記測定
温度が前記予定温度と等しくなっていることを確認する
と、加熱炉Ａにおける被処理材Ｍへの加熱用ガスの吹き
付け量及び被処理材Ｍの搬送速度をそのままに維持す
る。従って被処理材Ｍに対する所定の焼鈍が継続され
る。

【００１４】一方上記測定温度が前記予定温度と等しく
ない場合には以下のような制御を行う。この場合の制御
は熱処理炉の生産性を優先させるか省エネルギーを優先
させるかに応じて次の表１のように制御を行う。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記各々の場合について説明する。測定温
度が予定温度よりも低い場合。この場合において熱処理
炉の生産性を高く保つことを優先させる為には、（Ａ）
のように制御を行う。（Ａ）の制御によって吹き付け量
が最大となっても測定温度が予定温度に達しない場合に
は、更に（Ｂ）を加える。

【００１７】（Ａ）先ず吹き付け手段５による被処理材
Ｍへの加熱用ガスの吹き付け量を上げる。すると被処理
材Ｍが炉体１内を搬送される間において加熱用ガスから
被処理材Ｍに与えられる熱量が増大し、その間における
被処理材Ｍの昇温速度が速くなる。その結果、温度測定
の場所での被処理材Ｍの温度が上昇し、測定器20による
測定温度が上昇する。上記吹き付け量の増大は上記測定
温度が予定温度と等しくなるまで行う。その結果、被処
理材Ｍは所定の予定温度にまで加熱されるようになる。

【００１８】（Ｂ）搬送速度を下げると被処理材Ｍが炉
体１内を搬送される時間が長くなり、その間において加
熱用ガスから被処理材Ｍに与えられる熱量が増大する。
すると炉体１内を搬送される間における被処理材Ｍの昇
温の度合いが高まり、温度測定の場所での被処理材Ｍの
温度が上昇し、測定器20による測定温度が上昇する。上
記搬送速度の低下は上記測定温度が予定温度と等しくな
るまで行う。その結果、被処理材Ｍは所定の予定温度に
まで加熱されるようになる。

【００１９】上記（Ａ）或いは（Ａ）＋（Ｂ）のような
制御では、被処理材Ｍの搬送速度が比較的高く保たれる
為、時間当たりの被処理材の処理量を高く保つことが出
来、生産性が高く保たれる。

【００２０】次に測定温度が予定温度よりも低い場合に
おいて熱処理炉の省エネルギーを優先させる為には、
（Ｃ）のように制御を行う。（Ｃ）のみでは上記測定温
度が予定温度に達しない場合には更に（Ｄ）を加える。
尚（Ｃ）、（Ｄ）夫々の場合の作用は上記（Ｂ）、
（Ａ）夫々の場合の作用と同じであって説明が重複する
ので、その重複する説明を省略する。

【００２１】上記（Ｃ）或いは（Ｃ）＋（Ｄ）のような
制御では加熱用ガスの吹き出し量が比較的低く保たれる
為、ファン７の運転に係わる電力量を減少させ、電力コ
ストの減少を図ることが出来る。

【００２２】次に測定温度が予定温度よりも高い場合を
説明する。この場合において生産性を高く保つことを優
先させる為には、（Ｅ）のように制御を行う。（Ｅ）の
制御によって搬送速度が上限に達しても上記測定温度が
予定温度に低下しない場合には更に（Ｆ）を加える。

【００２３】（Ｅ）搬送速度を上げると被処理材Ｍが炉
体１内を搬送される時間が短くなり、その間において加
熱用ガスから被処理材Ｍに与えられる熱量が減少する。
すると炉体１内を搬送される間における被処理材Ｍの昇
温の度合いが低まり、温度測定の場所での被処理材Ｍの
温度が下降し、測定器20による測定温度が下降する。上
記搬送速度の増大は上記測定温度が予定温度と等しくな
るまで行う。その結果、被処理材Ｍは所定の予定温度に
まで加熱されるようになる。

【００２４】（Ｆ）被処理材Ｍへの加熱用ガスの吹き付
け量を下げると、被処理材Ｍが炉体１内を搬送される間
において加熱用ガスから被処理材Ｍに与えられる熱量が
減少し、その間における被処理材Ｍの昇温速度が遅くな
る。その結果、温度測定の場所での被処理材Ｍの温度が
下降し、測定器20による測定温度が下降する。上記吹き
付け量の低下は上記測定温度が予定温度と等しくなるま
で行う。その結果、被処理材Ｍは所定の予定温度にまで
加熱されるようになる。

【００２５】上記（Ｅ）或いは（Ｅ）＋（Ｆ）の制御に
よる生産性の高水準保持は上記（Ａ）或いは（Ａ）＋
（Ｂ）の場合と同様である。

【００２６】次に測定温度が予定温度よりも高い場合に
おいて熱処理炉の省エネルギーを優先させる為には、
（Ｇ）のように制御を行う。（Ｇ）の制御によりガスの
吹き付け量が被処理材Ｍの浮揚状態を維持できる最小限
となっても上記測定温度が予定温度に低下しない場合に
は更に（Ｈ）を加える。尚（Ｇ）、（Ｈ）夫々の場合の
作用は上記（Ｆ）、（Ｅ）夫々の場合の作用と同じであ
って説明が重複するので、その重複する説明を省略す
る。

【００２７】上記（Ｇ）或いは（Ｇ）＋（Ｈ）の制御に
よる省エネルギー性の保持は上記（Ｃ）或いは（Ｃ）＋
（Ｄ）の場合と同様である。

【００２８】以上（Ａ）から（Ｈ）の何れの制御の場合
も、各制御の操作は即被処理材Ｍが受け取る熱量の変化
となる為、上記制御の影響は極めて鋭敏に被処理材Ｍの
温度の変化となって表れる。換言すると制御に対する応
答が極めて早い。この為被処理材の温度を極めて高精度
に所定の予定温度に制御することが出来る。

【００２９】上記実施例では被処理材Ｍへのガスの吹き
付け手段としてプレナムチャンバー式を例示したが、該
手段は静圧パッドと動圧ノズルによるものであってもよ
い。又、連続式熱処理炉としてフローティング炉を例示
したが、カテナリー炉その他の連続式炉であっても良
い。更に、被処理材は帯材に限らず線材であっても良
い。

【００３０】次に図２は被処理材の熱処理の場合におけ
る前記抽出温度と被処理材の硬度との関係の一例を示す
ものである。被処理材の時効処理や完全焼鈍の領域にお
いては温度に比較的大きい違いがあっても硬度の変化は
小さい。しかし被処理材の部分焼鈍の領域においては図
示の如く僅かな温度の違いで硬度が極めて大きく変化す
る。このような性質の下において、所定の硬度を得るよ
うにする部分焼鈍を行う場合、被処理材の温度制御を例
えば符号25で示すように極めて狭い幅（例えば±３℃）
で正確に行うことが要求される。しかし上記実施例で示
した方法によればこのような要求に対しても十分に満足
のいく制御が出来る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、被処
理材Ｍの加熱の場合、被処理材Ｍを連続的に搬送させ、
その搬送経路の途中の場所において加熱用ガスを吹き付
けるので、被処理材Ｍの加熱を連続的に能率良く行うこ
とができる特長がある。さらに上記被処理材Ｍの加熱の
場合、昇温した被処理材Ｍの温度を測定し、その測定温
度に基づいて、該測定温度が予定温度と等しくなるよう
に制御を行うので、被処理材Ｍを所望の予定温度に加熱
できる効果がある。しかもその制御は、上記測定温度に
予定温度からの相違があると、被処理材Ｍに対する加熱
用ガスの吹き付け量或いは被処理材Ｍの搬送速度を変更
することによって、被処理材Ｍに与えられる熱量の変更
を直接的に行い、その結果、被処理材の温度を予定温度
に近づけるようにするものなので、非常に応答が速い特
長がある。これにより、被処理材Ｍの温度制御を所望の
予定温度からの偏差を非常に小さく保った状態で行うこ
とを可能にできる効果、即ち非常に高精度の制御を可能
にできる効果があり、例えば前記したような被処理材Ｍ
の部分焼鈍を行う場合においては硬度むらの無い均質な
製品の提供を可能にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続式熱処理炉を略示する図。

【図２】被処理材の熱処理の場合における抽出温度と硬
度との関係の一例を示すグラフ。

【符号の説明】

Ｍ 被処理材 ５ 吹き付け手段 20 温度測定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理材を連続的に搬送させ、その搬送
   経路の途中の場所において被処理材に加熱用ガスを吹き
   付けて被処理材を連続的に予定温度に加熱する方法にお
   いて、上記加熱用ガスの吹き付けにより昇温した被処理
   材の温度を測定し、その測定温度に基づいて、該測定温
   度が予定温度になるように、上記加熱用ガスの吹き付け
   量と被処理材の搬送速度との何れか一方又は両方を変更
   することを特徴とする加熱方法。