JPS61199031A - 熱処理炉の炉内ガス循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バッチ式定置炉型の熱処理炉、とくに焼鈍炉
に最適な炉内ガス循環装置に関する。

（従来技術） 従来、上記のような焼鈍炉としては、第６図及び第７図
に示すように、炉本体１の装入扉２を開き、複数のコイ
ル３．・・・、３を積載した台車（不図示）を炉内に走
行させ、該コイル３を炉底部のコイル置台４．・・・、
４上に積み代え、台車を炉外に走行さＵ、装入扉２を閉
じ、炉内を還元性雰囲気に保った後、炉上部に略水平配
置された複数のラジアントデユープ（加熱・冷却管）５
．・・、５を加熱し、同時に炉内ガスをファン６で循環
させてラジアントデユープ５で加熱し、コイル３に上方
から吹き付けてコイル３をＡ１変態点程度まで昇温させ
、この加熱工程の後、冷却工程で、ラジアントチューブ
５を冷却し、同時に炉内ガスをファン６で循環させてク
ーラ７及びラジアントチューブ５で冷却し、コイル３に
上方から吹き付けてコイル３を抽出可能温度まで冷却す
るようにしたものがある（特公昭５２−２０９２５号公
報参照）。

ところで、上記のような焼鈍炉において、コイル３に対
して加熱ガスと冷却ガスを、ともに上方から吹き付ける
ようになっている。即ち、コイル３の上下端面からの熱
伝導が良好で、周面からは板−板間のエアギャップで熱
伝導が悪いからである。ところが、コイル３の・周面で
はガス流の流速が数π／Ｓ以下となるので対流伝熱の効
果が少ないうえ、コイルの下端面にはガス流がほとんど
流れないので、第５図に実線ａで示すコイル上部側に比
べて、鎖線すで示すコイル下部側の昇温及び冷却速度が
著しく遅れる。

また、複数のコイル全体からみれば、炉の中心に位置す
るコイルの下部側の昇温及び冷却速度が、炉周辺に位置
するコイルよりも著しく遅れる。

このように、個々のコイル及びコイル全体からしても温
度偏差が大きいので、加熱・冷却時間が長くかかり生産
性が低いという問題があった。

（発明の目的） 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたしので、
コイルの温度偏差を短時間に小さくすることを目的とす
るものである。

（発明の構成） このため本発明は、炉床部にコイルを載置するコイル置
台が設けられ、炉上部にラジアントチューブか配置され
ていて、炉内ガスをファンで循環させるようにした熱処
理炉において、炉本体の炉底部側に、炉外に設置された
ファンの下部吸込口か設けられ、該ファンの吹出通路に
はヒータとクーラが設けられ、該吹出通路は、炉上部側
に設けられた上部吹出口に通じる分岐通路と、炉底部の
コイル置台の間から上方に向けて開口する下部噴射ノズ
ルに通じる分岐通路とに分岐されていて、加熱工程時に
は少なくとも下部噴射ノズルに至る炉内ガスをヒータで
加熱して、上部吹出口と下部噴出ノズルとから同時にま
たは下部噴射ノズルのみから吹出すとともに、冷却工程
時には、炉内ガスをクーラで冷却して、少なくとも下部
噴射ノズルから吹出すように構成したしのである。

（発明の効果） 本発明によれば、加熱または冷却工程時には、加熱また
は冷却された炉内ガスを少なくとも下方向から吹出すよ
うにしたものであるから、とくに、下部噴射ノズルによ
りコイルの下端面が迅速に昇温及び冷却されると同時に
、噴射流によりコイルの周面の流速が早くなって対流伝
熱の効果が大きくなり、しかも炉内が均一に攪拌される
ので個々のコイル及びコイル全体の温度偏差が比較的短
時間に小さくなり、加熱、冷却時間が短縮され、生産性
が向上するようになる。

また、炉内ガスの上方向からの吹出し量と下方向からの
吹出し量を、コイルの上下部の温度偏差に応じて任意に
コントロールできるので加熱・冷却効率が向上するよう
になる。

さらに、加熱工程時に、下部噴射ノズルから吹出される
炉内ガスをヒータで加熱すれば、コイルの下端面及び周
面の加熱が一層促進されるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。

第１図に示すように、焼鈍炉ｌＯは、密閉状の炉本体１
１を備え、該炉本体１１の前壁１１ａには装入扉１２が
設けられ、炉本体ＩＩ内の炉底部ｚｂには縦、溝谷３本
、計９本のコイル１３．・・・。

１３を横置するボール状のコイル置台１４．・・・、１
４が立設されている。

上記炉本体ｌｌ内の炉上部Ｉｌｄには、両側壁からほぼ
炉中心までＵ字状に突出する複数のラジアントチューブ
２０．・・・、２０が、炉長手方向に所定の間隔で略水
平に配置されている。

該各ラジアントチューブ２０．・・・、２０の一端口に
は、バーナ（不図示）がそれぞれ設けられるとともに、
他端口は、レキュペレータ（不図示）に連結されている
。　、 一方、上記炉本体ｌｌの後壁１１ｃの炉底部１１ｂ側に
は下部吸込口１５が設けられ、該後壁１１ｃの炉上部１
１ｄ側には上部吹出口１６が設けられるとともに、炉底
部１１ｂには、コイル置台１４゜・−１１４の間に位置
し、上方に向けて炉内ガスを噴射する下部噴射ノズル１
７．・・、＋７が設けられている。

炉本体ＩＩの外部において、上記下部吸込口１５とＬ部
吹出口１６とは、吹出通路２１の第１分岐通路２２で連
結され、該第１分岐通路２２には、吸込口１５から吹出
口１６に向かって順次に、循環ファン２３とクーラ２４
と第１切換弁２５とが介設されている。

該クーラ２４は、第１分岐通路２２に介設される作動位
置と第１分岐通路２２から退避する退避位置（二点鎖線
参照）とに移動されるようになっている。

また、第１分岐通路２２のクーラ２４と第１切換弁２５
の間と、下部噴射ノズル１７とは、第２分岐通路２６で
連結され、該第２分岐通路２６には、第２切換弁２７が
介設されている。

さらに、第１分岐通路２２のファン２３とクーラ２４の
間と、第２分岐通路２６の第２切換弁２７と下部噴射ノ
ズル１７の間とは、第３分岐通路２８て連結され、該第
３分岐通路２８には、第１分岐通路２２側から第２分岐
通路２６側に向かって順次に、第３切換弁２９とヒータ
３０とが介設されている。

上記のような構成であれば、炉本体１１の装入扉１２を
開き、コイル１３を積載した台車を炉内に走行させ、コ
イル１３をコイル置台１４上に積み代えて、台車を炉外
に走行させ、装入扉１２を閉じ、炉内を還元性雰囲気に
保つ。

そして、クーラ２４を退避位置に退避させ、ヒータ３０
をオンし、第１．第３切換弁２５．２９を開き、第２切
換弁２７を閉じて、バーナによりラジアントチューブ２
０を加熱すると同時にファン２３を駆動させる。

そうすると、コイル置台１４上のコイル１３は、上端面
がラジアントチューブ２０の輻射熱で加熱される一方、
第４図（ａ）のように炉内ガスが、ファン２３により下
部吸込口１５から吸い込まれて、第１分岐通路２２を通
り、炉内ガスの一部が上部吹出口１６から炉内へ吹き出
されて、ラジアントチューブ２０の間を通り加熱され、
コイル１３の下端面に吹き付けられると同時に、炉内ガ
スの残部が第３分岐通路２８を通ってヒータ３０で加熱
され、第２図（ａ）、第２図（ｂ）に示すように、下部
噴射ノズル！７からコイル１３の下端面に吹き付けられ
る。

このように、下部噴射ノズル１７からの加熱ガスの吹き
付けにより、コイルＩ３の下端面が迅速に昇温され、ま
た、同時に、この噴射流によりコイル１３の周面の流速
が早くなって対流伝熱の効果が大きくなり、しかも上部
吹出口１６からの吹出しと、下部噴射ノズル１７からの
噴射により、炉内が均一に攪拌されるので、コイルＩ３
の温度偏差が短時間に小さくなる。

このとき、第１、第３切換弁２５．２９により上部吹出
口１６からの吹出し量と下部噴射ノズル１７からの吹出
し量がコイル！３の上下部の温度偏差に応じてコントロ
ールできる。いうまでもなく、下部噴射ノズルのみの吹
出しも効果がある。また、下部噴射ノズル１７から吹出
される炉内ガスをヒータ３０で加熱するので、コイル１
３の下端面及び周面の加熱が促進される。

一方、加熱工程の後、冷却工程では、クーラ２４を作動
位置に移動させ、ヒータ３０をオフし、第１、第２切換
弁２５．２７を開き、第３切換弁２９を閉じて、ラジア
ントチューブ２０にエアーを通して冷却すると同時にフ
ァン２３を駆動させる。

そうすると、コイル１３の上端面がラジアントチューブ
２０の輻射熱で冷却される一方、第４図（ｂ）のように
、炉内ガスが、ファン２３により下部吸込口１５から吸
い込まれて、第１分岐通路２２を通り、クーラ２４で冷
却され、この冷却ガスの一部が上部吹田口１６から炉内
へ吹き出され、コイル１８の上端面に吹き付けられると
同時に、冷却ガスの残部が第２分岐通路２６を通り、第
２図（ａ）、第２図（ｂ）に示したように、下部噴射ノ
ズル！７からコイル１３の下端面に吹き付けられる。

このように、冷却工程でも、上部吹出口Ｘ６と下部噴射
ノズルＩ７から冷却ガスを上及び下方向から同時に吹出
すので、加熱工程と同様に、コイル１３の温度偏差か短
時間に小さくなる。

また、第１．第２切換弁２５．２７により、上部吹出口
１６からの吹出量と下部噴射ノズル１７からの吹出し量
がコイル１３の上下部の温度差に応じてコントロールで
きる。この場合ら下部のみから噴出させても十分に効果
がある。

第３図（ａ）は、加熱工程において、炉の長手方向に位
置するコイル１３．・・・、＋３の温度分布を測定した
データで、炉内ガスを、ヒータ３０てさらに約３００℃
昇温させ、下部噴射ノズル１７から２０〜４０ｘ／ｓの
高速で噴射させたものである。

この場合の上下噴流量の配分はｌ：２である。

加熱工程の開始から４時間、８時間、１６時間の各経過
後において、コイル上部（実線ａ）は従来方法、本案方
法とも同じであるが、従来方法のコイル下部（鎖線ｂ）
と比較して、本案方法のコイル下部（一点鎖線Ｃ）は、
コイル上部（実線ａ）との温度偏差及びコイル下部各部
の温度偏差が大幅に改善されたことがわかる。

なお、従来方法では、コイル下部が所定温度に昇温４−
るまて加熱工程を続行していたが、本案方法によれば、
コイル下部の昇温が早くなるので、加熱工程での燃料使
用量を約１１．５％節減できた。

第３図（ｂ）は、冷却工程におけるコイル＋３．・　１
１３の温度分布の測定データで、上部吹田口１６と下部
噴射ノズル１７の吹出し量を１．３とした。

冷却工程の開始（第５図参照）から３０時間、３４時間
、３８時間の各経過後において、コイル上部（実線ａ）
は従来方法１本案方法とも同じであるか、従来方法のコ
イル下部（鎖線ｂ）と比較して、本案方法のコイル下部
（一点鎖線Ｃ）は、コイル上部（実線ａ）との温度偏差
及びコイル下部各部の温度偏差が大幅に改善されたこと
がわかる。

そして、コイル上下部の温度偏差が約１／３以下となり
、３８時間ではほぼゼロとなった。このため、冷却時間
を３時間短縮できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焼鈍炉の側面断面図、第２図（ａ
）及び第２図（ｂ）は炉内ガスの流れを示す側面図、第
３図（ａ）は加熱工程の温度分布を示すグラフ、第３図
（ｂ）は冷却工程時の温度分布を示すグラフ、第４図（
ａ）は加熱工程時の炉内ガスの流れを示す側面図、第４
図（ｂ）は冷却工程時の炉内ガスの流れを示すグラフ、
第５図は従来のコイル温度と加熱・冷却時間との関係を
示すグラフ、第６図は従来の焼鈍炉の側面断面図、第７
図は第６図の正面断面図である。 ｌＯ・・・焼鈍炉、１１・・・炉本体、１３・・・コイ
ル、１４・・・コイル置台、１５・・・下部吸込口、１
６・・・上部吹出口、＋７・・・下部噴射ノズル、２０
・・・ラジアントデユープ、２１・・・吹出通路、２２
・・・第１分岐通路、２３・・・ファン、２４・・・デ
ータ、２６・・・第２分岐通路、２８・・・第３分岐通
路、３０・・・ヒータ。 特　許　出　願　人　株式会社神戸製鋼所代　理　人　
弁理士　前出　葆　ほか２名第２図（ａ） 層−１１ 第２図（ｂ） 第３図（０） イ立、ｆ 第３図（ｂ） イ′ｔＬ　　ＦＬ 第ａ　Ｉ！Ｉ（ａ）　　　　　　　　　　第４図（ｂ）
第５図 ０　４　８１２　　＋６２０２４２８３２３６４０４４
４８５２　５６６０６４埼Ｍ＋Ｈｒ、＋ １１６図 今 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉床部にコイルを載置するコイル置台が設けられ
   、炉上部にラジアントチューブが配置されていて、炉内
   ガスをファンで循環させるようにした熱処理炉において
   、 炉本体の炉底部側に、炉外に設置されたファンの下部吸
   込口が設けられ、該ファンの吹出通路にはヒータとクー
   ラが設けられ、該吹出通路は、炉上部側に設けられた上
   部吹出口に通じる分岐通路と、炉底部のコイル置台の間
   から上方に向けて開口する下部噴射ノズルに通じる分岐
   通路とに分岐されていて、加熱工程時には少なくとも下
   部噴射ノズルに至る炉内ガスをヒータで加熱して、下部
   噴出ノズルから吹出すとともに、冷却工程時には、炉内
   ガスをクーラで冷却して、少なくとも下部噴射ノズルか
   ら吹出すようにしたことを特徴とする熱処理炉の炉内ガ
   ス循環装置。