JP6713800B2

JP6713800B2 - Heat treatment furnace

Info

Publication number: JP6713800B2
Application number: JP2016050146A
Authority: JP
Inventors: 高橋　愼一; 愼一高橋; 小林　清; 清小林
Original assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: JP2017166721A

Description

本発明は、鋼の光輝熱処理、鋼材のろう付け等、金属製品の熱処理に使用される熱処理炉に関し、特に、予熱炉、加熱炉、冷却室を備え、予熱炉で使用した燃焼ガスバーナの排ガスを酸化防止用の炉内雰囲気ガスとして使用する熱処理炉に関する。 The present invention relates to a heat treatment furnace used for heat treatment of metal products, such as bright heat treatment of steel, brazing of steel materials, and in particular, a preheating furnace, a heating furnace, a cooling chamber, and exhaust gas of a combustion gas burner used in the preheating furnace. The present invention relates to a heat treatment furnace used as an atmospheric gas for preventing oxidation.

熱処理炉では、熱処理される部材（被熱処理物）は、加熱炉内において空気中で昇温されると、被熱処理物中に含まれている炭素成分が脱炭されたり、酸化されたり、変色したり、或いは、ろう付けで使用されるろう材、フラックスについても酸化されたりして、被熱処理物の品質に支障を及ぼす。 In a heat treatment furnace, when a member to be heat treated (heat treatment object) is heated in air in the heating furnace, carbon components contained in the heat treatment object are decarburized, oxidized, or discolored. Or the brazing material and flux used for brazing are also oxidized, which affects the quality of the heat-treated material.

その対策として、従来、炉内に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスに水素を添加した還元性のガスを導入し、炉内雰囲気ガスとして使用したり、さらには、炉内にマッフルケースを設け、マッフルケース内に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを単独で、又は水素を混合したガス、又は水素単独ガスを導入し、金属製のマッフル内の酸素濃度を低く抑え、その中で熱処理する技術が知られている。 As a countermeasure, conventionally, a reducing gas prepared by adding hydrogen to an inert gas such as nitrogen gas or argon gas was introduced into the furnace and used as an atmosphere gas in the furnace, and further, a muffle case was used in the furnace. Provided, nitrogen gas, inert gas such as argon gas alone, or mixed gas of hydrogen, or hydrogen alone gas is introduced into the muffle case, and the oxygen concentration in the metal muffle is suppressed to a low level. Techniques for heat treatment are known.

しかし、窒素ガスは、コストが高く、しかもロー付け等の熱処理では、接合部品表面が窒化し易く、ロー付け性能を低下させる可能性があるので、必ずしも好ましくない。 However, nitrogen gas is not always preferable because the cost is high, and the surface of the joined component is likely to be nitrided by heat treatment such as brazing, which may deteriorate the brazing performance.

アルゴンガスは、窒素ガスのような窒化の問題は生じないが、窒素ガス以上にコストが高いために、炉内を不活性ガス雰囲気に保つために使用すると、稼働コストがさらに高くなる。 Argon gas does not cause the problem of nitriding like nitrogen gas, but since it is more expensive than nitrogen gas, if it is used to keep the inside of the furnace in an inert gas atmosphere, the operating cost becomes higher.

そこで、使用済みのアルゴンガスを回収して資源の有効利用を促進する再利用技術を検討したが、ロー付け炉内で使用したアルゴンガスは、回収しても、余剰のフラックス等の不純物が混入し、再利用しても、適正な不活性雰囲気を保つことができず、ロー付け性能を低下させることとなる等の問題があった。 Therefore, we investigated a reuse technology that collects used argon gas and promotes effective utilization of resources.However, even if the argon gas used in the brazing furnace is recovered, impurities such as excess flux are mixed. However, even if reused, there is a problem that a proper inert atmosphere cannot be maintained and brazing performance is deteriorated.

本発明者等は、炉内雰囲気ガスとして使用する不活性ガスの低コスト化について、鋭意研究開発を進めてきたが、予熱炉内にガスバーナを配置してその燃焼熱を予熱の熱源として使用し、ガスバーナの燃焼によって生じる排気ガスを、炉内雰囲気ガスとして活用することに着目した。 The inventors of the present invention have made extensive efforts to reduce the cost of the inert gas used as the atmosphere gas in the furnace.However, by arranging a gas burner in the preheating furnace and using its combustion heat as a heat source for preheating. We focused on using the exhaust gas generated by the combustion of the gas burner as the atmosphere gas in the furnace.

このようにガスバーナの燃焼によって生じる排気ガスを、炉内雰囲気ガスとして活用する技術は、すでに知られている（特許文１参照）。この技術は、熱処理炉の加熱域に隣接した昇温域に、燃焼用バーナを有する発熱型ガス発生装置を配置し、原料ガス（ブタン、プロパン等）と空気を混合した混合ガスを燃焼用バーナで燃焼し、その燃焼熱で被熱処理物の予熱を行い、燃焼用バーナから排気される変成ガスを、変成ガス熱交換器で冷却、脱水し、冷凍脱水機でさらに冷却、脱水し、露点調節する構成である。この露点調節された変成ガスを、加熱域及び冷却域に送給し、低炭素鋼の無酸化処理用の炉気として使用する。 The technique of utilizing the exhaust gas generated by the combustion of the gas burner as the atmosphere gas in the furnace is already known (see Patent Document 1). In this technology, an exothermic gas generator having a combustion burner is arranged in a temperature rising region adjacent to the heating region of a heat treatment furnace, and a mixed gas obtained by mixing a raw material gas (butane, propane, etc.) and air is burned by a combustion burner. The heat-treated material is preheated by the combustion heat, and the modified gas exhausted from the combustion burner is cooled and dehydrated by the modified gas heat exchanger and further cooled and dehydrated by the freeze dehydrator, and the dew point is adjusted. This is the configuration. This dew-point-controlled metamorphic gas is fed to a heating zone and a cooling zone and used as furnace gas for non-oxidizing treatment of low carbon steel.

本発明者等は、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを炉内雰囲気ガスとして活用する技術を、グラファイト等の炭素質で形成されたマッフルを備え、しかも、搬送ローラを設けた熱処理炉、特に、鋼の光輝熱処理、鋼材のろう付け等を行う熱処理炉に適用するための開発を鋭意進めたが、その過程で次のような問題点があるという知見を得た。 The inventors of the present invention have utilized a technique of utilizing the metamorphic gas generated by the combustion of a gas burner as an atmosphere gas in the furnace, which is provided with a muffle formed of carbonaceous material such as graphite and further provided with a conveying roller, particularly a steel furnace. We eagerly proceeded with the development for applying to the heat treatment furnace for performing bright heat treatment, brazing of steel materials, etc., but we found that there were the following problems in the process.

ガスバーナから排気される変成ガスは、窒素（Ｎ_２）以外に、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、水素（Ｈ_２）が含まれている（例えば、特許文献１の第１表参照）。なお、変成ガスには、実際は、微量の水分（Ｈ_２Ｏ）、酸素（Ｏ_２）等も含まれている。 The modified gas exhausted from the gas burner contains carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO ₂ ), and hydrogen (H ₂ ) in addition to nitrogen (N ₂ ) (for example, Patent Document 1 No. 1). See table). The metamorphic gas actually contains a small amount of water (H ₂ O), oxygen (O ₂ ), and the like.

特に、完全燃焼に比較的近い燃焼によって生じる発熱型変成ガス（ＤＸガス）の場合の成分比は、一酸化炭素は少なくなり二酸化炭素が増加する。また、比較的不完全燃焼で生じる吸熱型変成ガス（ＲＸガス）の場合の成分比は、一酸化炭素は多くなり二酸化炭素は少ない。予熱における燃焼熱を十分得るためには、原料ガスを完全燃焼近くまで燃焼させた方がよく、その場合は、発熱型変成ガスが排気される。 In particular, in the case of an exothermic shift gas (DX gas) generated by combustion that is relatively close to complete combustion, the component ratio is such that carbon monoxide decreases and carbon dioxide increases. Further, the component ratio in the case of an endothermic shift gas (RX gas) produced by relatively incomplete combustion is such that carbon monoxide is large and carbon dioxide is small. In order to obtain sufficient combustion heat in preheating, it is better to burn the raw material gas up to near complete combustion, in which case the exothermic shift gas is exhausted.

このような発熱型変成ガスを、炉内雰囲気ガスとして、グラファイト等の炭素質で形成されたマッフルを備えた熱処理炉内に導入すると、変成ガス内に含まれる、二酸化炭素、水分は、それぞれマッフルのグラファイトと反応し、Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ、Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２のような化学変化で、一酸化炭素を生じる。この一酸化炭素は、還元性ガスであり、雰囲気ガスとして特に問題はない。 When such an exothermic shift gas is introduced as a furnace atmosphere gas into a heat treatment furnace provided with a muffle formed of carbonaceous material such as graphite, carbon dioxide and water contained in the shift gas are muffled respectively. React with graphite to produce carbon monoxide by chemical changes such as C+CO ₂ →2CO, C+H ₂ O→CO+H ₂ . This carbon monoxide is a reducing gas, and there is no particular problem as an atmospheric gas.

しかしながら、変成ガスにおいて二酸化炭素、水分の成分比が多いと、二酸化炭素、水分は、マッフルの炭素と反応マッフル材のグラファイトを消耗するだけでなく、さらに、鋼製の被熱処理物内の炭素、例えば、光輝熱処理、鋼材のろう付け等される鋼内に含まれる炭素と反応し、Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ、Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２と化学変化を生じ、鋼の脱炭現象が生じる。そのために、被熱処理物（鋼等）内に含まれる適正な炭素の成分量に変化が生じ、その品質に悪影響を及ぼす。 However, when the ratio of carbon dioxide and water in the metamorphic gas is high, carbon dioxide and water not only consume carbon in the muffle and graphite in the reaction muffle material, but also carbon in the heat-treated object made of steel, For example, it reacts with carbon contained in steel that is subjected to bright heat treatment, brazing of steel materials, etc., and chemically changes to C+CO ₂ →2CO, C+H ₂ O→CO+H _2, and decarburization phenomenon of steel occurs. Therefore, the appropriate amount of carbon contained in the heat-treated object (steel or the like) is changed, which adversely affects the quality.

一方、比較的不完全燃焼で生じる吸熱型変成ガスの場合は、不完全燃焼により燃焼熱が得られないという問題以外に、吸熱型変成ガスを炉内雰囲気ガスとして炉内に導入すると、吸熱型変成ガスがＣＯを比較的に多く含まれるので、被熱処理物に煤が多量に付着してしまうという問題が生じる。 On the other hand, in the case of endothermic shift gas generated by relatively incomplete combustion, in addition to the problem that combustion heat cannot be obtained due to incomplete combustion, when the endothermic shift gas is introduced into the furnace as atmospheric gas in the furnace, Since the metamorphic gas contains a relatively large amount of CO, there arises a problem that a large amount of soot adheres to the object to be heat treated.

本発明者等は、上記問題を解決することを目的として、特に、炉内雰囲気ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用することなく、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを、ＣＯ_２吸収装置で二酸化炭素と水分を吸収して、炉内を無酸化状態とする炉内雰囲気ガスとして活用し、しかも、鋼製の被熱処理物の脱炭等、品質に悪影響を及ぼすことのないような熱処理炉を提案した（特許文献２参照）。 For the purpose of solving the above problems, the inventors of the present invention, in particular, use CO gas generated by combustion of a gas burner without using an inert gas such as nitrogen gas or argon gas as a furnace atmosphere gas. ₂ Absorbing carbon dioxide and water with the absorbing device, and utilizing it as a furnace atmosphere gas that makes the furnace non-oxidizing state, and does not adversely affect the quality such as decarburization of the steel heat-treated object Such a heat treatment furnace has been proposed (see Patent Document 2).

特公昭５８−２７３２３号公報Japanese Patent Publication No. 58-27323 特開２０１４−７４５６６号公報JP, 2014-74566, A

本発明者等は、特許文献１及び特許文献２に記載の熱処理炉をベースとして、さらに省エネルギー効果を追求した技術開発を鋭意行った。また、炉内構造を、煉瓦等の断熱材を極力使用することなく、しかも、強度を有する構成を備えた構成とする技術開発を鋭意行った。 The inventors of the present invention have made earnest efforts to develop technology based on the heat treatment furnaces described in Patent Documents 1 and 2 to further pursue an energy saving effect. In addition, the inventors have earnestly conducted technical development to make the internal structure of the furnace to have a structure that has strength without using heat insulating materials such as bricks as much as possible.

本発明は、特許文献２に記載の熱処理炉において、炉内雰囲気ガスとして使用する変成ガスをさらに有効活用することで、省エネルギー性能の向上を図るとともに、炉内構造を、煉瓦等の断熱材を極力使用することなく強度を有する構成を備えた熱処理炉を実現することを課題とする。 In the heat treatment furnace described in Patent Document 2, the present invention aims to improve the energy-saving performance by further effectively utilizing the shift gas used as the furnace atmosphere gas, and at the same time, the furnace structure is made of a heat insulating material such as brick. It is an object to realize a heat treatment furnace having a structure having strength without using it as much as possible.

本発明は上記課題を解決するために、前室、予熱室、加熱室及び冷却室が連続的に設けられており、予熱室及び加熱室には、ヒータが設けられており、被熱処理物を、予熱室で予熱し、加熱室で加熱して熱処理を行う熱処理炉であって、予熱室は、ガスバーナを備え、ガスバーナの燃焼熱によって被熱処理物を予熱するとともに、ガスバーナの燃焼によって発生した変成ガスを排気して、変成ガス供給路を通して炉内雰囲気ガスとして熱処理炉内に供給する構成であり、前室には、変成ガス燃焼装置が設けられており、変成ガス燃焼装置は、熱処理炉内で炉内雰囲気ガスとして使用された変成ガスを燃焼し、その燃焼熱によって、前室内を搬送される被熱処理物を予熱する構成であることを特徴とする熱処理炉を提供する。 The present invention, in order to solve the above problems, a front chamber, a preheating chamber, a heating chamber and a cooling chamber are continuously provided, a heater is provided in the preheating chamber and the heating chamber, the object to be heat treated A heat treatment furnace for preheating in a preheating chamber and heating in a heating chamber for heat treatment, wherein the preheating chamber is equipped with a gas burner, preheats an object to be heat-treated by combustion heat of the gas burner, and transforms generated by combustion of the gas burner. The gas is exhausted and supplied into the heat treatment furnace as atmospheric gas in the furnace through the shift gas supply path.The shift chamber gas combustion apparatus is provided in the front chamber. The heat treatment furnace is characterized in that the metamorphic gas used as the atmosphere gas in the furnace is burned, and the heat of combustion preheats the heat-treated object conveyed in the front chamber.

前室は、水平な隔壁で下方の搬入室と上方の変成ガス燃焼室に仕切られ、前室の入口にはフードが設けられており、フードには、変成ガス燃焼室に空気を導入する空気導入パイプが取り付けられており、変成ガス燃焼装置は、変成ガス燃焼室、フード及び空気導入パイプから成ることが好ましい。 The front chamber is divided by a horizontal partition into a lower carry-in chamber and an upper shift gas combustion chamber, and a hood is provided at the inlet of the front chamber.Air that introduces air into the shift gas combustion chamber is provided in the hood. An introduction pipe is attached, and the shift gas combustion apparatus preferably comprises a shift gas combustion chamber, a hood and an air introduction pipe.

フードには変成ガスの排ガス部及び排ガス出口が設けられており、変成ガス燃焼室の搬送方向の端部には、変成ガスが変成ガス燃焼室で燃焼して発生する排ガスの排ガス出口が設けられていることが好ましい。 The hood is provided with an exhaust gas portion and an exhaust gas outlet of the shift gas, and an exhaust gas outlet of the exhaust gas generated when the shift gas is burned in the shift gas combustion chamber is provided at the end of the shift gas combustion chamber in the conveying direction. Preferably.

変成ガス供給路には、順次、水冷熱交換器及び冷凍脱水機が配置されていることが好ましい。 It is preferable that a water cooling heat exchanger and a freezing/dehydrating machine are sequentially arranged in the modified gas supply path.

変成ガス供給路には、順次、水冷熱交換器、冷凍脱水機及びＣＯ_２吸着装置が配置されていることが好ましい。 It is preferable that a water-cooled heat exchanger, a freezer-dehydrator, and a CO ₂ adsorption device are sequentially arranged in the modified gas supply path.

予熱室及び加熱室は、周囲を囲うようにセラミックファイバーから成る断熱材が配置されており、炭化珪素で形成された搬送方向に延びる複数の縦桁部材と搬送方向に直交する方向に延びる複数の横桁部材が互いに交叉した支持構造を備えており、該支持構造上に、メッシュベルトコンベアが走行するように配置されていることが好ましい。 In the preheating chamber and the heating chamber, a heat insulating material made of ceramic fibers is arranged so as to surround the peripheries, and a plurality of longitudinal girder members formed of silicon carbide extending in the carrying direction and a plurality of longitudinal girder members extending in the direction orthogonal to the carrying direction. It is preferable that the cross beam members have a support structure in which they cross each other, and the mesh belt conveyor is arranged so as to travel on the support structure.

本発明に係る熱処理炉よれば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用することなく、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを、炉内を無酸化状態とする炉内雰囲気ガスとして活用するだけでなく、さらに変成ガスの未燃焼成分を前室で燃焼する変成ガス燃焼装置を設けたので、省エネルギー化を一層向上させ、多大の経済的な効果が生じ、しかも鋼製の被熱処理物の酸化等、品質に悪影響を及ぼすことがなく、熱処理が可能となる。 According to the heat treatment furnace according to the present invention, without using an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, the metamorphic gas generated by the combustion of the gas burner is simply used as a furnace atmosphere gas that makes the furnace non-oxidizing state. Not only that, because a metamorphic gas combustion device that burns the unburned components of the metamorphic gas in the front chamber was installed, energy saving was further improved, and a great economic effect was produced. As a result, heat treatment can be performed without adversely affecting the quality.

本発明に係る熱処理炉の実施例の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the Example of the heat processing furnace which concerns on this invention. 上記実施例の熱処理炉の予熱室と加熱室の構成を説明する長手方向に沿った垂直断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view taken along the longitudinal direction for explaining the configurations of the preheating chamber and the heating chamber of the heat treatment furnace of the above embodiment. 上記実施例の熱処理炉の予熱室と加熱室の構成を説明する長手方向に沿った水平断面図である。It is a horizontal cross-sectional view along the longitudinal direction for explaining the configurations of the preheating chamber and the heating chamber of the heat treatment furnace of the above-mentioned embodiment. 上記実施例の熱処理炉の加熱室を説明する図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。It is a figure explaining the heating chamber of the heat treatment furnace of the said Example, and is an AA sectional drawing of FIG. 上記実施例の熱処理炉の予熱室を説明する図であり、図２のＢ−Ｂ断面図である。It is a figure explaining the preheating chamber of the heat treatment furnace of the said Example, and is a BB sectional drawing of FIG. 上記実施例の熱処理炉の前室における変成ガス燃焼装置を説明する長手方向に沿った垂直断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view taken along the longitudinal direction for explaining the shift gas combustion apparatus in the front chamber of the heat treatment furnace of the above embodiment. 本発明に係る熱処理炉の効果について、実証試験の計測データを示す図である。It is a figure which shows the measurement data of a verification test about the effect of the heat processing furnace which concerns on this invention.

本発明に係る熱処理炉を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。 A mode for carrying out a heat treatment furnace according to the present invention will be described below based on embodiments with reference to the drawings.

（全体構成）
図１は、本発明に係る熱処理炉の実施例の全体の概略構成を示す図である。この実施例の熱処理炉１は、搬送手段で搬送される鋼、銅等の材料から成る被熱処理物２が搬送される方向（以下、「搬送方向」又は「長手方向」という）に向けて、搬入テーブル３、前室６、予熱室７、加熱室８、複数の冷却室１１〜１３、後室（出口室）１６、及び搬出テーブル１７等が、連続的に設けられている。 (overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing the overall schematic configuration of an embodiment of a heat treatment furnace according to the present invention. The heat treatment furnace 1 of this embodiment has a direction in which the object 2 to be heat-treated, which is made of a material such as steel or copper, is conveyed by a conveying means (hereinafter, referred to as "conveying direction" or "longitudinal direction"). The carry-in table 3, the front chamber 6, the preheating chamber 7, the heating chamber 8, the plurality of cooling chambers 11 to 13, the rear chamber (outlet chamber) 16, the carry-out table 17 and the like are continuously provided.

熱処理炉１には、被熱処理物２を熱処理炉１内を通して長手方向に搬送する搬送手段として、モータ２０で駆動されるメッシュベルトコンベア２１が配置されている。 A mesh belt conveyor 21 driven by a motor 20 is arranged in the heat treatment furnace 1 as a conveying means for conveying the object 2 to be heat-treated in the heat treatment furnace 1 in the longitudinal direction.

（予熱室及び加熱室）
予熱室７及び加熱室８の構造を、図１〜図６において説明する。予熱室７及び加熱室８は、図２及び図３に示すように連通して設けられ、それぞれ図５及び図４に示すように、搬送方向に直交する断面視で矩形であり、周囲がセラミックファイバーから成る断熱壁２９で囲まれて形成されている。断熱壁２９は、熱処理炉１の両側外壁２４及び上下部外壁２５、２６等の内面に貼り付けられて形成されている。 (Preheating room and heating room)
The structures of the preheating chamber 7 and the heating chamber 8 will be described with reference to FIGS. The preheating chamber 7 and the heating chamber 8 are provided so as to communicate with each other as shown in FIGS. 2 and 3, and as shown in FIGS. 5 and 4, respectively, have a rectangular shape in a sectional view orthogonal to the transport direction, and have a ceramic periphery. It is formed by being surrounded by a heat insulating wall 29 made of fibers. The heat insulating wall 29 is formed by being attached to the inner surfaces of the both outer walls 24 and the upper and lower outer walls 25, 26 of the heat treatment furnace 1.

予熱室７及び加熱室８には、図２及び図３に示すように、搬送方向に直交する方向（幅方向）に向けて延びる複数本の横桁材３０が、下側の断熱壁２９上において両側外壁２４間に架設されている。 In the preheating chamber 7 and the heating chamber 8, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of cross beam members 30 extending in a direction (width direction) orthogonal to the transport direction is provided on the lower heat insulating wall 29. Is installed between the outer walls 24 on both sides.

さらに、予熱室７及び加熱室８を通して搬送方向に向けて延びる複数本の縦桁材３１が、横桁材３０上に配置されている。横桁材３０と縦桁材３１は、互いに交叉して配置され、支持構造３５を形成している。 Further, a plurality of vertical girder members 31 extending in the transport direction through the preheating chamber 7 and the heating chamber 8 are arranged on the horizontal girder member 30. The horizontal girder members 30 and the vertical girder members 31 are arranged so as to intersect with each other to form a support structure 35.

横桁材３０及び縦桁材３１としては、炭化珪素材（ＳｉＣ）で形成された角パイプが使用されている。縦桁材３１の上面上に、図１、図４、図５に示すメッシュベルトコンベア２１が走行するように配置されている。 As the horizontal girder material 30 and the vertical girder material 31, square pipes made of a silicon carbide material (SiC) are used. The mesh belt conveyor 21 shown in FIGS. 1, 4, and 5 is arranged on the upper surface of the longitudinal girder member 31 so as to travel.

横桁材３０と縦桁材３１が互いに交叉して配置された支持構造３５は、被熱処理物２を載せて走行するメッシュベルトコンベア２１を下方から支持するために十分は強度を発揮する。 The support structure 35 in which the horizontal beam members 30 and the vertical beam members 31 are arranged so as to intersect with each other exhibits sufficient strength to support the mesh belt conveyor 21 on which the article to be heat-treated 2 is placed and traveling from below.

予熱室７及び加熱室８内には、図１、図２、図４、図５に示すように、上側の断熱壁２９の下方に幅方向に延びる複数本のヒータ３６が、搬送方向に間隔をおいて配置されている。さらに、加熱室８内については、図１及び図２に示すように、下側の断熱壁２９の上方であって、縦桁材３１の下方の部分に幅方向に延びる複数本のヒータ３６が、搬送方向に間隔をおいて配置されている。 In the preheating chamber 7 and the heating chamber 8, as shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, a plurality of heaters 36 extending in the width direction below the upper heat insulating wall 29 are arranged at intervals in the transport direction. It is placed after. Further, in the heating chamber 8, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of heaters 36 extending in the width direction are provided above the lower heat insulating wall 29 and below the stringer member 31. , Are arranged at intervals in the transport direction.

これらヒータ３６で、被熱処理物２は加熱され、その処理目的（光輝熱処理、鋼材のろう付け等）に応じて熱処理される。加熱室８には、後記する変成ガスを導入する導入口３７が設けられている。 The object to be heat-treated 2 is heated by these heaters 36, and is heat-treated according to its processing purpose (bright heat treatment, brazing of steel material, etc.). The heating chamber 8 is provided with an inlet port 37 for introducing the below-mentioned modified gas.

変成ガスの導入口３７は、図１では加熱室８に対して１つ設けられた構成を示しているが、１つだけでなく複数設けても良く、さらに加熱室８だけでなく、予熱室、冷却室等に設けてもよい。 In FIG. 1, the metamorphic gas inlet port 37 is provided for each heating chamber 8. However, not only one port but also a plurality of ports 37 may be provided. Further, not only the heating chamber 8 but also the preheating chamber 8 may be provided. It may be provided in a cooling chamber or the like.

予熱室７内には、変成ガス生成用のガスバーナ４０が設けられている。このガスバーナ４０については、本発明者等がすでに提案した発明（特許文献２参照）の構成と略同じであるので、ここでは、その概要のみを、図１及び図５等において記載する。 In the preheating chamber 7, a gas burner 40 for generating the modified gas is provided. Since this gas burner 40 has substantially the same configuration as the invention already proposed by the present inventors (see Patent Document 2), only an outline thereof will be described here with reference to FIGS. 1 and 5 and the like.

このガスバーナ４０は、予熱室７内においてメッシュベルトコンベア２１の下方に配置されており、ラジアントチューブから成るバーナ本体４１と、供給筒部４２と、供給筒部４２の周囲に形成された排気通路部４５と、原料ガス供給筒部４６と、原料ガス供給筒部４６内に設けられたスパークロッド４７と、を備えている。 The gas burner 40 is arranged below the mesh belt conveyor 21 in the preheating chamber 7, and has a burner body 41 made of a radiant tube, a supply cylinder part 42, and an exhaust passage part formed around the supply cylinder part 42. 45, a raw material gas supply cylinder 46, and a spark rod 47 provided in the raw material gas supply cylinder 46.

バーナ本体４１内に、パイロット用原料ガス源５０から燃焼用のパイロット用原料ガスを原料ガス供給筒部４６を通して供給するとともに、供給筒部４２から空気と原料ガスが予め混合された予混合ガスを採り入れてバーナ本体４１内に供給する。原料ガスは、その組成として、ＣＯ_２、Ｈ_２、Ｎ_２を含み、ブタン、プロパン等が使用される。 Into the burner body 41, the pilot raw material gas for combustion is supplied from the pilot raw material gas source 50 through the raw material gas supply cylinder 46, and the premixed gas in which the air and the raw material gas are premixed is supplied from the supply cylinder 42. It is taken in and supplied into the burner body 41. The raw material gas contains CO ₂ , H ₂ , and N ₂ as its composition, and butane, propane, or the like is used.

そして、バーナ本体４１内においてパイロット用原料ガスを、点火手段であるスパークロッド４７に、スパーク用電源５１で電圧を印加して、点火することにより燃焼させる。点火による燃焼後は、予混合ガスによって燃焼が維持される。 Then, in the burner body 41, the pilot raw material gas is burned by applying a voltage to the spark rod 47, which is an ignition means, by the spark power supply 51 to ignite it. After the combustion by ignition, the combustion is maintained by the premixed gas.

このガスバーナ４０による燃焼熱で、予熱室７内に搬入される被熱処理物２が予熱される。この燃焼によって生じる変成ガスは、排気通路部４５を通過し、採り入れる予混合ガスを、予熱部５２において予熱し、ガスバーナ４０から排出される。このようにして生成された変成ガスは、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２を含んでいる。 The heat of combustion by the gas burner 40 preheats the heat-treated object 2 carried into the preheating chamber 7. The transformed gas generated by this combustion passes through the exhaust passage portion 45, preheats the premixed gas to be taken in at the preheating portion 52, and is discharged from the gas burner 40. The shift gas thus generated contains CO, CO ₂ , H ₂ , H ₂ O, and N ₂ .

ガスバーナ４０から排出された変成ガスは、変成ガス供給路５３を通して加熱室８に供給される。変成ガス供給路５３には、順次、水冷熱交換器５５、冷凍脱水機５６が配置されている。 The modified gas discharged from the gas burner 40 is supplied to the heating chamber 8 through the modified gas supply passage 53. A water-cooled heat exchanger 55 and a freezer/dewaterer 56 are sequentially arranged in the modified gas supply path 53.

変成ガスは、変成ガス供給路５３を通過する過程で、水冷熱交換器５５で４０℃程度に下げられ、冷凍脱水機５６において５℃程度に下げられかつ脱水され、加熱室８内に送られる。 The metamorphic gas is lowered to about 40° C. in the water-cooled heat exchanger 55, is lowered to about 5° C. in the refrigerating/dehydrating machine 56 and dehydrated in the process of passing through the metamorphic gas supply passage 53, and is sent into the heating chamber 8. ..

なお、予熱室７、加熱室８及び冷却室１１〜１３は、互いに連通している。従って、冷凍脱水機５６は、加熱室８に加えて冷却室１１〜１３にも接続し、上記のとおり降温され脱水された変成ガスを、冷凍脱水機５６から予熱室７、加熱室８及び冷却室１１〜１３に行き渡るように供給する構成としてもよい。 The preheating chamber 7, the heating chamber 8 and the cooling chambers 11 to 13 are in communication with each other. Therefore, the freezing/dehydrating machine 56 is connected to the cooling chambers 11 to 13 in addition to the heating chamber 8, and the modified gas dehydrated and dehydrated as described above is supplied from the freezing/dehydrating machine 56 to the preheating chamber 7, the heating chamber 8 and the cooling chamber. The supply may be performed so as to reach the chambers 11 to 13.

ところで、熱処理目的によっては、図１の想像線（２点鎖線）で示すように、冷凍脱水機５６の下流に、ＣＯ_２吸着装置５７を設け、変成ガスは、さらに、二酸化炭素が吸収、低減され、水分も吸着低減されて、加熱室８内に送られるような構成としてもよい。 By the way, depending on the purpose of the heat treatment, as shown by the imaginary line (two-dot chain line) in FIG. 1, a CO ₂ adsorption device 57 is provided downstream of the freezing/dehydrating machine 56 so that carbon dioxide is further absorbed and reduced in the shift gas. The moisture may be adsorbed and reduced to be sent into the heating chamber 8.

ここで、熱処理目的とは、予熱室７及び加熱室８内を低酸素雰囲気に保ち、被熱処理物２の酸化、脱炭を防止し、高品質の熱処理を行う等の目的であり、そのために、変成ガスを、上記構成によって、二酸化炭素、水分を低減し、微小量の酸素等が含まれているが、そのほとんどは、窒素、一酸化炭素、水素のような還元ガスとする。 Here, the purpose of the heat treatment is to maintain a low oxygen atmosphere in the preheating chamber 7 and the heating chamber 8 to prevent the object to be heat treated 2 from being oxidized and decarburized, and to perform a high quality heat treatment. With the above-described configuration, the metamorphic gas reduces carbon dioxide, moisture, and contains a minute amount of oxygen and the like, but most of it is a reducing gas such as nitrogen, carbon monoxide, or hydrogen.

ＣＯ_２吸着装置５７は、単数又は複数の吸着筒６０を備えている。この実施例では、２つの吸着筒６０を備えており、それぞれシリカゲル（silica gel、組成式ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）等の乾燥剤有するフィルタを備えている。１つの吸着筒６０が二酸化炭素を十分吸着して吸着性能が低減した際に、切替弁によって他の１つの吸着筒６０に切り替える。 The CO ₂ adsorption device 57 includes a single or a plurality of adsorption tubes 60. In this embodiment, two adsorption cylinders 60 are provided, and each filter is provided with a desiccant such as silica gel (silica gel, composition formula SiO ₂ ·nH ₂ O). When one adsorption cylinder 60 sufficiently adsorbs carbon dioxide and the adsorption performance is reduced, the switching valve switches to another adsorption cylinder 60.

以上のとおりＣＯ_２吸着装置５７を設けた構成では、予熱室７に設けたガスバーナ４０から排気された変成ガスを、水冷熱交換器５５、冷凍脱水機５６及びＣＯ_２吸着装置５７を順次通すことにより、変成ガスに含まれる二酸化炭素を低減するとともに、水分も低減してから、還元性の炉内雰囲気ガスとして加熱室８内に供給し、無酸化状態で熱処理を可能とする。 As described above, in the configuration in which the CO ₂ adsorption device 57 is provided, the modified gas exhausted from the gas burner 40 provided in the preheating chamber 7 is sequentially passed through the water-cooled heat exchanger 55, the refrigeration/dehydration device 56, and the CO ₂ adsorption device 57. As a result, the carbon dioxide contained in the shift gas is reduced and the water content is also reduced, and then supplied as the reducing furnace atmosphere gas into the heating chamber 8 to enable the heat treatment in a non-oxidized state.

なお、予熱室７、加熱室８及び冷却室１１〜１３は、互いに連通している。従って、ＣＯ_２吸着装置５７は、加熱室８に加えて冷却室１１〜１３にも接続し、二酸化炭素が除去されて低減した変成ガスを、ＣＯ_２吸着装置５７から予熱室７、加熱室８及び冷却室１１〜１３に行き渡るように供給する構成としてもよい。 The preheating chamber 7, the heating chamber 8 and the cooling chambers 11 to 13 are in communication with each other. Therefore, the CO ₂ adsorbing device 57 is connected to the cooling chambers 11 to 13 in addition to the heating chamber 8, and the metamorphic gas reduced by removing carbon dioxide is supplied from the CO ₂ adsorbing device 57 to the preheating chamber 7 and the heating chamber 8. Alternatively, the cooling chambers 11 to 13 may be supplied so as to be distributed.

（前室）
前室６は、本発明の熱処理炉１の特徴的な構成である変成ガス燃焼装置６１を備えている。変成ガス燃焼装置６１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、変成ガス燃焼室６２と、フード６５と、空気導入パイプ６６と、を備えている。変成ガス燃焼装置６１の各部の構成を明確にするために、前室６の具体的な構成を、以下説明する。 (Front chamber)
The front chamber 6 is provided with a shift gas combustion device 61 which is a characteristic configuration of the heat treatment furnace 1 of the present invention. As shown in FIGS. 6A and 6B, the shift gas combustion device 61 includes a shift gas combustion chamber 62, a hood 65, and an air introduction pipe 66. In order to clarify the configuration of each part of the shift gas combustion device 61, a specific configuration of the front chamber 6 will be described below.

前室６は、図６（ａ）に示すように、その室内が、搬送方向に延びる水平な隔壁６７によって、上下に仕切られている。隔壁６７の下方は、図示はしないがメッシュベルトコンベア２１が配置され、搬入室７０となっている。 As shown in FIG. 6A, the front chamber 6 is vertically partitioned by a horizontal partition 67 extending in the transport direction. Although not shown, the mesh belt conveyor 21 is arranged below the partition wall 67 to form a carry-in chamber 70.

隔壁６７の上方は、セラミックファイバーの断熱壁２９で囲まれた変成ガス燃焼室６２となっている。変成ガス燃焼室６２の搬送方向の先端側（図６（ａ）の右端側）は閉じられており、上方に向けて排ガス出口７１が設けられている。変成ガス燃焼室６２で燃焼して生成され排ガスは、排ガス出口７１から排気される。 Above the partition wall 67 is a modified gas combustion chamber 62 surrounded by a heat insulating wall 29 of ceramic fiber. The front end side (the right end side in FIG. 6A) in the transport direction of the shift gas combustion chamber 62 is closed, and the exhaust gas outlet 71 is provided upward. Exhaust gas generated by combustion in the shift gas combustion chamber 62 is exhausted from the exhaust gas outlet 71.

前室６の搬送方向の基端部は、被熱処理物２の搬入口７２となっているが、基端部には、図６（ａ）、（ｂ）に示すようなフード６５が取り付けられている。フード６５は、その下部には被熱処理物２を前室６に搬入するための開口７５が設けられており、その上部には排ガス部７６が形成されている。 A base end portion of the front chamber 6 in the transport direction serves as a carry-in port 72 for the article to be heat treated 2, and a hood 65 as shown in FIGS. ing. The hood 65 is provided at its lower portion with an opening 75 for loading the object 2 to be heat-treated into the front chamber 6, and at its upper portion with an exhaust gas portion 76.

排ガス部７６の上方には、上方に向けて排ガス出口７７が設けられている。また、排ガス部７６を貫通するように、３本の空気導入パイプ６６が、変成ガス燃焼室６２内に向けてフード６５の前壁６８に取り付けられている。 An exhaust gas outlet 77 is provided above the exhaust gas portion 76, facing upward. Further, three air introduction pipes 66 are attached to the front wall 68 of the hood 65 toward the inside of the shift gas combustion chamber 62 so as to penetrate the exhaust gas portion 76.

加熱室８、予熱室７で炉内雰囲気ガスとして使用された変成ガスは、前室６の搬入室７０の基端側から変成ガス燃焼室６２内に流入し、変成ガス燃焼装置６１において、空気導入パイプ６６から導入される空気と反応して、変成ガス燃焼室６２内で、燃焼するような構成となっている。 The shift gas used as the furnace atmosphere gas in the heating chamber 8 and the preheating chamber 7 flows into the shift gas combustion chamber 62 from the base end side of the carry-in chamber 70 of the front chamber 6, and in the shift gas combustion device 61, air It is configured such that it reacts with the air introduced from the introduction pipe 66 and burns in the shift gas combustion chamber 62.

（作用）
以上の構成から成る実施例の熱処理炉１の作用を、以下、説明する。被熱処理物２は、搬入テーブル３からメッシュベルトコンベア２１上に載置され、前室６内に搬入され、予熱室７内に送られる。被熱処理物２は、前室６及び予熱室７内を搬送される際に予熱される。 (Action)
The operation of the heat treatment furnace 1 of the embodiment having the above configuration will be described below. The heat-treated object 2 is placed on the mesh belt conveyor 21 from the carry-in table 3, carried into the front chamber 6, and sent into the preheating chamber 7. The object to be heat treated 2 is preheated when being conveyed in the front chamber 6 and the preheating chamber 7.

予熱された被熱処理物２は、加熱室８内に搬入され、搬送されながら、被熱処理物２の熱処理目的に応じた所定の温度（例えば、鋼の場合は６００℃以上の鋼の熱処理目的に応じた所定の温度）で、所要の熱処理が行われる。熱処理としては、例えば、鋼材のろう付け、鋼等の光輝熱処理等である。 The preheated object 2 to be heat-treated is carried into the heating chamber 8, and while being conveyed, at a predetermined temperature (for example, in the case of steel, a temperature of 600° C. or higher is used for the purpose of heat treatment of steel when the object 2 is heat-treated). The required heat treatment is performed at a predetermined temperature according to the above. Examples of the heat treatment include brazing of steel materials, bright heat treatment of steel and the like.

その後、被熱処理物２は、冷却室１１〜１３を通過して３００℃程度に冷却され、後室１６に搬入される。そして、後室１６において、室温＋２０℃程度に冷却され、搬出テーブル１７に取り出される。 Then, the heat-treated object 2 passes through the cooling chambers 11 to 13, is cooled to about 300° C., and is carried into the rear chamber 16. Then, in the rear chamber 16, it is cooled to room temperature +20° C. and taken out to the carry-out table 17.

予熱室７では、ガスバーナ４０にパイロット用原料ガス及び予混合ガスが供給されて燃焼し、この燃焼熱によって被熱処理物２は予熱される。ガスバーナ４０における原料ガスの燃焼によって生じる変成ガスは、Ｎ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｈ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ等を含んでおり、その排気温度は、およそ４００℃程度である。 In the preheating chamber 7, the raw material gas for pilot and the premixed gas are supplied to the gas burner 40 and burned, and the heat-treated object 2 is preheated by the combustion heat. The metamorphic gas generated by the combustion of the raw material gas in the gas burner 40 contains N ₂ , CO ₂ , CO, H ₂ , O ₂ , H ₂ O, etc., and the exhaust temperature thereof is about 400° C.

ガスバーナ４０で発生し排気通路部４５から排出される変成ガスは、予熱部５２において、供給筒部４２を通して供給される予混合ガスを予熱し、さらに、水冷熱交換器５５に送られ、その温度が４０℃程度に冷やされる。 The modified gas generated in the gas burner 40 and discharged from the exhaust passage portion 45 preheats the premixed gas supplied through the supply cylinder portion 42 in the preheating portion 52, and is further sent to the water cooling heat exchanger 55, where its temperature Is cooled to about 40°C.

さらに、変成ガスは、冷凍脱水機５６に送られ、その温度が５℃程度に冷やされ、脱水が行われ、炉内雰囲気ガスとして、加熱室８及び予熱室７等に供給される。 Further, the modified gas is sent to the freeze-dryer 56, cooled to about 5° C., dehydrated, and supplied to the heating chamber 8 and the preheating chamber 7 as a furnace atmosphere gas.

このようにして得られた変成ガス（ＣＯ_２吸着装置５７を通さない変成ガス）は、二酸化炭素を含み、水分は０．８％程度に低減され、微小量の酸素等が含まれているが、低炭素鋼、銅を還元するには十分な一酸化炭素、水素を含んでいる。よって、変成ガスは、予熱室７及び加熱室８内を低酸素還元雰囲気に保ち、被熱処理物２の酸化を防止する。 The modified gas thus obtained (the modified gas that does not pass through the CO ₂ adsorption device 57) contains carbon dioxide, the water content is reduced to about 0.8%, and a minute amount of oxygen or the like is contained. , Low carbon steel, contains sufficient carbon monoxide and hydrogen to reduce copper. Therefore, the metamorphic gas keeps the preheating chamber 7 and the heating chamber 8 in a low oxygen reducing atmosphere, and prevents the object 2 to be heat-treated from being oxidized.

なお、図１の想像線（２点鎖線）で示すように、冷凍脱水機５６の下流に、ＣＯ_２吸着装置５７が設けられている場合は、変成ガスは、さらに、ＣＯ_２吸着装置５７において二酸化炭素が吸収、低減され、水分も吸着低減されて、炉内雰囲気ガスとして加熱室８内に送られる。 As shown by the imaginary line (two-dot chain line) in FIG. 1, when the CO ₂ adsorbing device 57 is provided downstream of the freezing/dehydrating machine 56, the shift gas is further absorbed in the CO ₂ adsorbing device 57. Carbon dioxide is absorbed and reduced, and moisture is also absorbed and reduced, and is sent to the heating chamber 8 as a furnace atmosphere gas.

このようにＣＯ_２吸着装置５７を通した変成ガスの成分は、上記のとおり、Ｎ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｈ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ等を含んでおり、本出願人が実証試験を行った例では、ＣＯ：０．０３％〜３％、ＣＯ_２：０．１％、Ｈ_２：０．０３％〜３％、Ｎ_２：９９．８％〜９４．４％であり、露点（ＤＰ）は−５０℃であった。 As described above, the components of the metamorphic gas that have passed through the CO ₂ adsorption device 57 include N ₂ , CO ₂ , CO, H ₂ , O ₂ , H ₂ O, etc. as described above. in the example carried _{_{out, CO: 0.03% ~3%,}} CO 2: 0.1%, H 2: 0.03% ~3%, N 2: 99.8% ～94.4%, The dew point (DP) was -50°C.

ＣＯ_２吸着装置５７を通した変成ガスは、二酸化炭素、水分は低減され、微小量の酸素等が含まれているが、そのほとんどは、窒素、一酸化炭素、水素のような還元ガスである。よって、変成ガスは、予熱室７及び加熱室８内を低酸素雰囲気に保ち、被熱処理物２の酸化、脱炭を防止する。 The converted gas that has passed through the CO ₂ adsorption device 57 has reduced carbon dioxide and water content and contains a minute amount of oxygen and the like, but most of it is a reducing gas such as nitrogen, carbon monoxide, or hydrogen. .. Therefore, the metamorphic gas keeps the preheating chamber 7 and the heating chamber 8 in a low oxygen atmosphere to prevent the object to be heat treated 2 from being oxidized and decarburized.

ところで、本発明の特徴的な作用は、以下のとおりである。変成ガスは、加熱室８及び予熱室７において炉内雰囲気ガスとして機能してから、さらに前室６内に流れ込む。変成ガスの一部は、前室６における変成ガス燃焼装置６１において燃焼し、被熱処理物２を予熱する。 By the way, the characteristic operation of the present invention is as follows. The metamorphic gas functions as a furnace atmosphere gas in the heating chamber 8 and the preheating chamber 7, and then flows into the front chamber 6. Part of the metamorphic gas burns in the metamorphic gas combustion device 61 in the front chamber 6 to preheat the object 2 to be heat treated.

即ち、予熱室７から前室６へ向けて流れ込んだ変成ガスは、搬入室７０を通り、その一部は変成ガス燃焼室６２内に流れ込み、フード６５の空気導入パイプ６６および開口７５から変成ガス燃焼室６２内に導入される空気と反応して燃焼する。その燃焼で生成される排ガスは、排ガス出口７１から排気される。 That is, the shift gas flowing from the preheating chamber 7 toward the front chamber 6 passes through the carry-in chamber 70, and a part thereof flows into the shift gas combustion chamber 62, and the shift gas is introduced from the air introduction pipe 66 and the opening 75 of the hood 65. It burns by reacting with the air introduced into the combustion chamber 62. The exhaust gas generated by the combustion is exhausted from the exhaust gas outlet 71.

この燃焼により発生する燃焼熱によって、前室６の搬入室７０内を搬送される被熱処理物２は、酸化することなく４５０℃程度に予熱される。なお、搬入室７０の基端部においても、変成ガスはフード６５の開口７５から流入する空気と反応して燃焼し、その燃焼炎は、その一部は変成ガス燃焼室６２内へ流れ込み、残りはフード６５の排ガス部７６、排ガス出口７７から排ガスとなって排出される。 Due to the combustion heat generated by this combustion, the heat-treated object 2 conveyed in the carry-in chamber 70 of the front chamber 6 is preheated to about 450° C. without being oxidized. Also in the base end portion of the carry-in chamber 70, the shift gas reacts with the air flowing in from the opening 75 of the hood 65 and burns, and a part of the combustion flame flows into the shift gas combustion chamber 62 and remains. Is discharged as exhaust gas from the exhaust gas portion 76 and the exhaust gas outlet 77 of the hood 65.

本発明によれば、従来は加熱室８及び予熱室７において炉内雰囲気ガスとして使用するのみで排気していた変成ガスを、その未燃焼成分を燃焼させ、その燃焼熱により前室６内を搬送される被熱処理物２を酸化させることなく予熱する。 According to the present invention, the unburned components of the modified gas, which has been conventionally exhausted only in the heating chamber 8 and the preheating chamber 7 as the atmosphere gas in the furnace, are combusted, and the heat of combustion burns the inside of the front chamber 6 The conveyed heat-treated object 2 is preheated without being oxidized.

以上のとおり、予熱室７において原料ガスをガスバーナ４０で燃焼し被熱処理物２の予熱し、ガスバーナ４０の燃焼で生成された変成ガスを炉内雰囲気ガスとして使用し、さらに変成ガスを前室６内の変成ガス燃焼室６２で燃焼し被熱処理物２を予熱することで、原料ガスの有するエネルギーを効果的に利用することが可能となり、熱処理炉１の省エネルギー効果を向上させることが可能となる。 As described above, in the preheating chamber 7, the raw material gas is burned by the gas burner 40 to preheat the object 2 to be heat-treated, and the metamorphic gas generated by the combustion of the gas burner 40 is used as the furnace atmosphere gas. By preheating the object 2 to be heat-treated by burning it in the conversion gas combustion chamber 62 inside, it becomes possible to effectively use the energy of the raw material gas and improve the energy saving effect of the heat treatment furnace 1. ..

なお、本発明者等は、前室６において変成ガス燃焼装置６１を備えた本発明の熱処理炉１の省エネルギー効果を確認するために、実証試験を行った。この実証試験の結果を図７において説明する。 The present inventors conducted a verification test in order to confirm the energy saving effect of the heat treatment furnace 1 of the present invention including the modified gas combustion device 61 in the front chamber 6. The results of this verification test will be described with reference to FIG.

この実証実験では、本発明の熱処理炉１に対して、鋼製の被熱処理物２を搬入し、加熱処理し、熱処理炉１における、前室６、予熱室７及び加熱室８内の雰囲気実体温度（雰囲気ガスの実体温度）を、ベルト２１上に３つの熱電対を浮かせるようにして走行しながら計測した。 In this demonstration experiment, the heat-treated object 2 made of steel was loaded into the heat treatment furnace 1 of the present invention, heat-treated, and the atmosphere in the front chamber 6, the preheating chamber 7, and the heating chamber 8 in the heat treatment furnace 1 was changed. The temperature (the actual temperature of the atmospheric gas) was measured while the three thermocouples were floated on the belt 21 while running.

本発明の熱処理炉１におけるベルト２１上の３つの熱電対による雰囲気実体温度カーブの計測対象箇所は、前室６の異なる３カ所（その計測データは異なる３系列Ｎｏ．１〜３として示す）、予熱室７の異なる３カ所（その計測データは異なる３系列Ｎｏ．１〜３として示す）、加熱室８（その計測データは異なる３系列Ｎｏ．１〜３として示す）であり、前室６から加熱室８までの３系列を通した計測データを取得し、図７ではそれぞれ系列１〜３として示した。 In the heat treatment furnace 1 of the present invention, the measurement target locations of the atmosphere body temperature curve by the three thermocouples on the belt 21 are three different locations in the antechamber 6 (the measurement data thereof are shown as different three series Nos. 1 to 3), There are 3 different preheating chambers 7 (measurement data thereof are shown as different 3 series Nos. 1 to 3), a heating chamber 8 (measurement data thereof are shown as different 3 series Nos. 1 to 3), and from the front chamber 6 The measurement data obtained through the three series up to the heating chamber 8 are acquired, and shown as series 1 to 3 in FIG. 7, respectively.

さらに、ベルト上における被熱処理物２自体に３つの熱電対を装着して前室６から加熱室８までの異なる３系列４〜６（被熱処理物２の異なる３カ所）について、被熱処理物実体温度の計測データを取得し、図７ではそれぞれ系列４〜６として示した。 Furthermore, three thermocouples are attached to the object 2 to be heat-treated on the belt, and three different series 4 to 6 (three different points of the object 2 to be heat-treated) from the front chamber 6 to the heating chamber 8 are the substance to be heat-treated. The temperature measurement data was acquired and shown as series 4 to 6 in FIG. 7, respectively.

図７の計測データを示すグラフの横軸は、加熱の経過時間（分）を示し、縦軸はそれぞれの系列における炉内各所の温度（℃）を示している。グラフに示すカーブの積分値は、加熱に利用された熱量となる。なお、図７中、１Ｚは予熱室７のゾーンを示し、２Ｚ〜４Ｚは加熱室８内の上流から下流に向けての３つのゾーンを示し、それぞれゾーンの設定温度を併せて示した。 The horizontal axis of the graph showing the measurement data of FIG. 7 shows the elapsed time (minutes) of heating, and the vertical axis shows the temperature (° C.) of each place in the furnace in each series. The integrated value of the curve shown in the graph is the amount of heat used for heating. In FIG. 7, 1Z indicates a zone of the preheating chamber 7, 2Z to 4Z indicate three zones in the heating chamber 8 from the upstream side to the downstream side, and the set temperatures of the respective zones are also shown.

図７に示す実証試験の結果から明らかなように、本発明の熱処理炉１の系列１〜３については、いずれも前室６において、雰囲気実体温度は５００℃となり、系列４〜６の３系列の温度は４５０℃まで予熱されており、本発明の熱処理炉１の前室６では、より効果的に予熱されて昇温されていることが実証された。 As is clear from the results of the verification test shown in FIG. 7, in all of the series 1 to 3 of the heat treatment furnace 1 of the present invention, the ambient substance temperature in the antechamber 6 is 500° C., and the series 4 to 3 are three series. Is preheated up to 450° C., and it has been proved that the front chamber 6 of the heat treatment furnace 1 of the present invention is more effectively preheated and raised in temperature.

本発明の熱処理炉１では、予熱室７及び加熱室８において、メッシュベルトコンベア２１を走行可能に載置する支持構造３５を、炭化珪素材（ＳｉＣ）で形成された角パイプから成る横桁材３０及び縦桁材３１を、互いに直交するように配置して構成し、極めて強度を有する構造としている。 In the heat treatment furnace 1 of the present invention, in the preheating chamber 7 and the heating chamber 8, the support structure 35 on which the mesh belt conveyor 21 is movably mounted is provided as a cross beam member made of a square pipe made of silicon carbide (SiC). 30 and stringer members 31 are arranged so as to be orthogonal to each other to have a structure having extremely high strength.

従って、メッシュベルトコンベア２１の上に、多数の被熱処理物２を載置しても、メッシュベルトコンベア２１が下方に撓んだりすることなく、円滑に走行することが可能であり、また加熱室８及び予熱室７の炉構造全体の強度を向上させている。 Therefore, even if a large number of objects to be heat-treated 2 are placed on the mesh belt conveyor 21, the mesh belt conveyor 21 can smoothly travel without being bent downward, and the heating chamber 8 and the strength of the entire furnace structure of the preheating chamber 7 are improved.

さらに、セラミックファイバーを断熱材として使用し、断熱壁２９を形成しているので、従来の熱処理炉のように、煉瓦を積んで断熱壁を構築する必要がなく、熱処理炉の製造が容易となる。 Further, since the ceramic fiber is used as the heat insulating material to form the heat insulating wall 29, it is not necessary to build the heat insulating wall by loading bricks unlike the conventional heat treating furnace, and the heat treating furnace is easily manufactured. ..

そして、煉瓦に比べてセラミックファイバーは蓄熱量が小さいので、熱処理炉１を温めるための熱量は小さくて良く、熱処理炉１の昇温及び降温時間を短くすることが可能となる。 Further, since the heat storage amount of the ceramic fiber is smaller than that of the brick, the heat amount for heating the heat treatment furnace 1 may be small, and the heating and cooling time of the heat treatment furnace 1 can be shortened.

以上、本発明に係る熱処理炉を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。 Although the embodiments for carrying out the heat treatment furnace according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and the technical scope described in the claims is not limited thereto. It goes without saying that there are various embodiments within the scope of matters.

本発明に係る熱処理炉は、ショックアブソーバ等の自動車部品の光輝熱処理、鋼材のろう付け等、鋼材若しくは鋼材から製造された製品について、又はその他の金属製品について、それぞれ所要の目的に沿った熱処理に適用可能である。 The heat treatment furnace according to the present invention performs bright heat treatment for automobile parts such as shock absorbers, brazing of steel materials, steel products or products manufactured from steel materials, or other metal products for heat treatment according to the required purpose. Applicable.

１熱処理炉
２被熱処理物
３搬入テーブル
６前室
７予熱室
８加熱室
１１〜１３複数の冷却室
１６後室（出口室）
１７搬出テーブル
２０モータ
２１メッシュベルトコンベア
２４両側外壁
２５上部外壁
２６下部外壁
２９断熱壁
３０横桁材
３１縦桁材
３５支持構造
３６ヒータ
３７変成ガスの導入口
４０ガスバーナ
４１バーナ本体
４２供給筒部
４５排気通路部
４６原料ガス供給筒部
４７スパークロッド
５０パイロット用原料ガス源
５１スパーク用電源１
５２予熱部
５３変成ガス供給路
５５水冷熱交換器
５６冷凍脱水機
５７ＣＯ_２吸着装置
６０吸着筒
６１変成ガス燃焼装置
６２変成ガス燃焼室
６５フード
６６空気導入パイプ
６７前室内の隔壁
６８フードの前壁
７０搬入室
７１変成ガス燃焼室排ガス出口
７２前室の搬入口
７５フードの開口
７６フードの排ガス部
７７フードの排ガス出口 1 heat treatment furnace
2 Heat treated object
3 carry-in table
6 anterior chamber
7 preheating room
8 heating chambers
11-13 Multiple cooling chambers
16 Rear room (exit room)
17 Export table
20 motor
21 mesh belt conveyor
24 both sides outer wall
25 Upper outer wall
26 Lower outer wall
29 Thermal insulation wall
30 cross beam
31 stringer
35 Support structure
36 heater
37 Metamorphic gas inlet
40 gas burner
41 Burner body
42 Supply cylinder
45 Exhaust passage
46 Raw material gas supply cylinder
47 Spark Rod
50 Source gas source for pilot
51 Spark power supply 1
52 Preheating section
53 Metamorphic gas supply path
55 Water-cooled heat exchanger
56 Frozen dehydrator
57 CO ₂ adsorption device
60 adsorption cylinder
61 Metamorphic gas combustion device
62 Metamorphic gas combustion chamber
65 hood
66 Air introduction pipe
67 Partition in the front room
68 Front wall of hood
70 Carry-in room
71 Metamorphic gas combustion chamber exhaust gas outlet
72 Front entrance
75 Hood opening
76 Hood exhaust gas section
77 Hood exhaust gas outlet

Claims

前室、予熱室、加熱室及び冷却室が互いに連通して連続的に設けられており、予熱室及び加熱室には、ヒータが設けられており、被熱処理物を、予熱室で予熱し、加熱室で加熱して熱処理を行う熱処理炉であって、
予熱室は、ガスバーナを備え、ガスバーナの燃焼熱によって被熱処理物を予熱するとともに、ガスバーナの燃焼によって発生した変成ガスを排気して、変成ガス供給路を通して炉内雰囲気ガスとして熱処理炉内の加熱室に供給する、又は加熱室に供給するとともに予熱室及び冷却室の両方若しくはいずれか一方に供給する構成であり、
前室には、変成ガス燃焼装置が設けられており、
変成ガス燃焼装置は、熱処理炉内の加熱室及び予熱室で炉内雰囲気ガスとして使用されてから、さらに前室内に流れ込む変成ガスを燃焼し、その燃焼熱によって、前室内を搬送される被熱処理物を予熱する構成であり、
前室は、水平な隔壁で下方の搬入室と上方の変成ガス燃焼室に仕切られ、被熱処理物の搬入口となっている前室の搬送方向の基端部にはフードが設けられており、
フードには、前室の搬入室の基端側から変成ガスが流入する前記変成ガス燃焼室に空気を導入する空気導入パイプが取り付けられており、
変成ガス燃焼装置は、変成ガス燃焼室、フード及び空気導入パイプから成り、
フードには変成ガスの排ガス部及び排ガス出口が設けられており、変成ガス燃焼室の搬送方向の端部には、変成ガスが変成ガス燃焼室で燃焼して発生する排ガスの排ガス出口が設けられていることを特徴とする熱処理炉。 An antechamber, a preheating chamber, a heating chamber and a cooling chamber are continuously provided so as to communicate with each other, and a heater is provided in the preheating chamber and the heating chamber to preheat an object to be heat-treated in the preheating chamber, A heat treatment furnace for performing heat treatment by heating in a heating chamber,
The preheating chamber is equipped with a gas burner, which preheats the object to be heat-treated by the combustion heat of the gas burner, exhausts the metamorphic gas generated by the combustion of the gas burner, and supplies it as a furnace atmosphere gas through the metamorphic gas supply passage to the heating chamber in the heat treatment furnace. Or to a heating chamber and a preheating chamber and/or a cooling chamber.
In the antechamber, a modified gas combustion device is installed,
The metamorphic gas combustion device is used as a furnace atmosphere gas in a heating chamber and a preheating chamber in a heat treatment furnace, and then burns the metamorphic gas that flows into the front chamber, and the heat of combustion burns the target heat-treated substance that is conveyed in the front chamber. It is a composition to preheat things,
The front chamber is partitioned by a horizontal partition into a lower loading chamber and an upper shift gas combustion chamber, and a hood is provided at the base end in the transport direction of the front chamber, which is the loading port for the heat-treated material. ,
The hood is attached with an air introduction pipe for introducing air into the metamorphic gas combustion chamber into which the metamorphic gas flows from the base end side of the carry-in chamber of the front chamber.
The metamorphic gas combustion device comprises a metamorphic gas combustion chamber, a hood and an air introduction pipe,
The hood is provided with an exhaust gas part and an exhaust gas outlet of the metamorphic gas, and an exhaust gas exhaust port of the exhaust gas generated by burning the metamorphic gas in the metamorphic gas combustion chamber is provided at the end of the metamorphic gas combustion chamber in the conveying direction. A heat treatment furnace characterized in that

予熱室及び加熱室は、周囲を囲うようにセラミックファイバーから成る断熱材が配置されており、炭化珪素で形成された搬送方向に延びる複数の縦桁部材と搬送方向に直交する方向に延びる複数の横桁部材が互いに交叉した支持構造を備えており、該支持構造上に、メッシュベルトコンベアが走行するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。 In the preheating chamber and the heating chamber, a heat insulating material made of ceramic fibers is arranged so as to surround the peripheries, and a plurality of longitudinal girder members formed of silicon carbide extending in the carrying direction and a plurality of longitudinal girder members extending in the direction orthogonal to the carrying direction. 2. The heat treatment furnace according to claim 1, wherein the cross beam members are provided with a support structure intersecting with each other, and the mesh belt conveyor is disposed on the support structure so as to travel.

前室、予熱室、加熱室及び冷却室が互いに連通して連続的に設けられており、予熱室及び加熱室には、ヒータが設けられており、被熱処理物を、予熱室で予熱し、加熱室で加熱して熱処理を行う熱処理炉であって、
予熱室は、ガスバーナを備え、ガスバーナの燃焼熱によって被熱処理物を予熱するとともに、ガスバーナの燃焼によって発生した変成ガスを排気して、変成ガス供給路を通して炉内雰囲気ガスとして熱処理炉内の加熱室に供給する、又は加熱室に供給するとともに予熱室及び冷却室の両方若しくはいずれか一方に供給する構成であり、
前室には、変成ガス燃焼装置が設けられており、
変成ガス燃焼装置は、熱処理炉内の加熱室及び予熱室で炉内雰囲気ガスとして使用されてから、さらに前室内に流れ込む変成ガスを燃焼し、その燃焼熱によって、前室内を搬送される被熱処理物を予熱する構成であり、
予熱室及び加熱室は、周囲を囲うようにセラミックファイバーから成る断熱材が配置されており、炭化珪素で形成された搬送方向に延びる複数の縦桁部材と搬送方向に直交する方向に延びる複数の横桁部材が互いに交叉した支持構造を備えており、該支持構造上に、メッシュベルトコンベアが走行するように配置されていることを特徴とする熱処理炉。 An antechamber, a preheating chamber, a heating chamber and a cooling chamber are continuously provided so as to communicate with each other, and a heater is provided in the preheating chamber and the heating chamber to preheat an object to be heat-treated in the preheating chamber, A heat treatment furnace for performing heat treatment by heating in a heating chamber,
The preheating chamber is equipped with a gas burner, which preheats the object to be heat-treated by the combustion heat of the gas burner, exhausts the metamorphic gas generated by the combustion of the gas burner, and supplies it as a furnace atmosphere gas through the metamorphic gas supply passage to the heating chamber in the heat treatment furnace. Or to a heating chamber and a preheating chamber and/or a cooling chamber.
In the antechamber, a modified gas combustion device is installed,
The metamorphic gas combustion device is used as a furnace atmosphere gas in a heating chamber and a preheating chamber in a heat treatment furnace, and then burns the metamorphic gas that flows into the front chamber, and the heat of combustion burns the target heat-treated substance that is conveyed in the front chamber. It is a composition to preheat things,
In the preheating chamber and the heating chamber, a heat insulating material made of ceramic fibers is arranged so as to surround the peripheries, and a plurality of longitudinal girder members formed of silicon carbide and extending in the carrying direction and a plurality of longitudinal girder members extending in the direction orthogonal to the carrying direction. A heat treatment furnace, wherein the cross beam members are provided with a support structure in which they cross each other, and a mesh belt conveyor is arranged on the support structure so as to travel.

前室は、水平な隔壁で下方の搬入室と上方の変成ガス燃焼室に仕切られ、被熱処理物の搬入口となっている前室の搬送方向の基端部にはフードが設けられており、
フードには、前室の搬入室の基端側から変成ガスが流入する前記変成ガス燃焼室に空気を導入する空気導入パイプが取り付けられており、
変成ガス燃焼装置は、変成ガス燃焼室、フード及び空気導入パイプから成ることを特徴とする請求項３に記載の熱処理炉。 The front chamber is partitioned by a horizontal partition into a lower loading chamber and an upper metamorphic gas combustion chamber, and a hood is provided at the base end in the transport direction of the front chamber, which is the loading port for the heat-treated material. ,
The hood is attached with an air introduction pipe for introducing air into the metamorphic gas combustion chamber into which the metamorphic gas flows from the base end side of the carry-in chamber of the front chamber.
The heat treatment furnace according to claim 3, wherein the shift gas combustion apparatus includes a shift gas combustion chamber, a hood, and an air introduction pipe.

変成ガス供給路には、順次、水冷熱交換器及び冷凍脱水機が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱処理炉。 The heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein a water-cooled heat exchanger and a freezing/dehydrating machine are sequentially arranged in the modified gas supply path.

変成ガス供給路には、順次、水冷熱交換器、冷凍脱水機及びＣＯ_２吸着装置が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱処理炉。 The reformed gas supply passage, successively, water cooled heat exchanger, a heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the refrigerating dehydrator and CO ₂ adsorption device is disposed.