JP7381002B2 - 熱処理システム - Google Patents
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Description
図1~3は、本発明の第1実施形態を示す。第1実施形態は、アルミニウムを被熱処理物として熱処理を行う熱処理システムに本発明を適用した例である。係る熱処理システムにおいてアルミニウムの熱処理を行うために必要な熱処理ステップは、表1のように、6つのステップに分割することができる。
図2、3のように、加熱炉ユニット10A~10G、焼入水槽20A及び冷却ユニット20Bは、搬送機30によって被熱処理物が各ユニット10A~10G、20A、20B内を通過するように構成されている。搬送機30は、ローラコンベア(図示略)により構成されており、ローラコンベア上に載せられた被熱処理物を加熱炉ユニット10A~10Gの加熱炉12内に搬入し、搬出する。また、搬送機30は、ローラコンベア上に載せられた被熱処理物を焼入水槽20Aの水槽内に浸漬し、冷却ユニット20Bの空間内を通過させる。ここでは、搬送機30は、加熱炉ユニット10A~10G、焼入水槽20A及び冷却ユニット20Bのそれぞれに独立して被熱処理物を搬送できるように、加熱炉ユニット10A~10G、焼入水槽20A及び冷却ユニット20Bに対応して独立して構成されている。搬送機30は、制御装置13により制御されている(図1参照)。
搬送機30は、熱処理の最終処理ステップである冷却ユニット20Bの冷却処理が完了したときに冷却ユニット20Bから被熱処理物を搬出する。冷却ユニット20Bから被熱処理物が搬出されたことをセンサ40が検出したのを受けて、制御装置13は、前段の時効硬化均熱炉10Gから被熱処理物を搬出して、その被熱処理物を冷却ユニット20Bに搬入するように搬送機30を作動させる。制御装置13は、デジタルコンピュータを含んで構成されている。
図2、3のように、第1実施形態の熱処理システムの場合、矢印で示すように搬送機30により被熱処理物が搬送される。即ち、加熱炉ユニット10Aにつながる搬送機30から被熱処理物が加熱炉ユニット10A内に搬入され、搬入された被熱処理物は、加熱炉ユニット10B~10D、焼入水槽20Aを通過し、焼入水槽20Aから搬出される。この間、被熱処理物であるアルミニウムは、溶体化され、焼入れされる。
図5のように、各加熱炉ユニット10A~10Gのバーナ装置11は、バーナ11aとヒータ11bを備える。バーナ11aは、液化天然ガス(本発明の燃料に相当する。以下、単にガスという)及びエアを供給されて、ガスを燃焼させて加熱炉12内に火炎を発生させる構成とされている。また、ヒータ11bは、加熱炉12内の燃焼ガスを循環させ、その循環ガスを電気ヒータのジュール熱により加熱して加熱炉12内に加熱ガスとして戻す構成とされている。
図8~11は、加熱炉ユニット10を溶体化昇温炉(図8)、溶体化均熱炉(図9)、時効硬化昇温炉(図10)、時効硬化均熱炉(図11)として使用した際の加熱炉12内及び被熱処理物の温度制御の様子を示している。なお、図示した内容は、一例にすぎず、設定温度や加熱速度の要求に応じて最適な熱源が選択される。
図12は、本発明の第2実施形態を示す。第2実施形態が第1実施形態に対して特徴とする点は、第1実施形態における各加熱炉ユニット10A~10Dに対応する各加熱炉ユニット10A1~10D1(本発明の第2長時間ユニットに相当)の熱処理時間を、各30分から各60分に変更した点である。また、第1実施形態における溶体化昇温炉10Bを溶体化均熱炉10B1とした点である。更に、上記のように熱処理時間を変更したのに伴い、各加熱炉ユニット10A1~10D1に対し、それと同じ構成の加熱炉ユニット10A2~10D2(本発明の第2長時間ユニットに相当)を並列配置した点である。その他の構成は、第2実施形態においても第1実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、被熱処理物をアルミニウムとし、熱処理として金属における熱処理を施す熱処理システムについて説明したが、本発明は、アルミニウム以外の金属の熱処理、又は半導体、セラミックス等の焼成、乾燥等を行う熱処理システムに適用してもよい。
11 バーナ装置
11a バーナ
11b ヒータ
12 加熱炉
13 制御装置
20A 焼入水槽(冷却ユニット)
20B 冷却ユニット
30、30A 搬送機
40 センサ
Claims (13)
- 被熱処理物に対する一連の熱処理を、複数の熱処理ステップに分割し、各熱処理ステップにおける熱処理機能のうち被熱処理物を冷却する冷却機能を除くいずれもが実行可能に構成された汎用の加熱炉ユニットを複数設け、
該加熱炉ユニットを、特定の被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な複数の熱処理ステップに対応させてそれぞれ配置して互いに連結して構成され、
前記各加熱炉ユニットを各熱処理ステップに応じた熱処理機能を実現できるように作動させ、全体として前記特定の被熱処理物に対する熱処理を実現させる制御装置と、
前記各加熱炉ユニットのうち最初に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を搬入し、最後に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから被熱処理物を搬出し、最初と最後の間の熱処理に対応する加熱炉ユニットに対しては、先に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから次に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を順次搬送する搬送機と
を備え、
前記制御装置は、各加熱炉ユニットにおける各熱処理が完了するタイミングで、前記搬送機を制御して、熱処理が完了した被熱処理物を前記加熱炉ユニットから搬出し、これから熱処理を行う被熱処理物を前記加熱炉ユニットに搬入する
熱処理システム。 - 請求項1において、
被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な熱処理機能の一つとして、被熱処理物を冷却する冷却ユニットを備え、
前記特定の被熱処理物に対する熱処理を行うために必要な熱処理ステップのうち、被熱処理物を冷却する熱処理ステップに対応させて前記冷却ユニットを配置して前記加熱炉ユニットに連結して成る
熱処理システム。 - 請求項1において、
前記加熱炉ユニットは、前記搬送機による前記加熱炉ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。 - 請求項2において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットは、前記搬送機による前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。 - 請求項1~4のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、そこに被熱処理物が搬入されてから搬出されるまでの時間が互いに等しくなるように、他に比べて長時間を要する熱処理ステップを複数ユニットに分割して構成し、それらの複数ユニットを直列に連結して構成される
熱処理システム。 - 請求項1又は3において、
前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、
前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする
熱処理システム。 - 請求項2又は4において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、
前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする
熱処理システム。 - 請求項1又は3において、
前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第2短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第2長時間ユニットとを備え、前記第2長時間ユニットは、同じ第2長時間ユニットを並列配置して前記第2短時間ユニットに連結して成り、
前記制御装置は、並列配置された前記各第2長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第2長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第2短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。 - 請求項2又は4において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第2短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第2長時間ユニットとを備え、前記第2長時間ユニットは、同じ第2長時間ユニットを並列配置して前記第2短時間ユニットに連結して成り、
前記制御装置は、並列配置された前記各第2長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第2長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第2短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。 - 請求項1~9のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、燃料を燃焼させることにより被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するバーナと、電気ヒータの発熱により被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するヒータとを備え、
前記制御装置は、前記各加熱炉ユニットの加熱炉内を各熱処理ステップの設定温度まで昇温させる間は、少なくとも前記バーナを作動させ、被熱処理物の温度を上昇させる間は、前記バーナ又は前記ヒータ、若しくは前記バーナと前記ヒータの併用のうち、最適な熱源を選択して作動させ、被熱処理物の温度を維持する間は、少なくとも前記ヒータを作動させるように制御される
熱処理システム。 - 請求項10において、
前記制御装置は、互いに同一構成の前記各加熱炉ユニットにおける前記バーナと前記ヒータの作動時間の比率を0~100%の範囲で変更可能とし、前記ヒータより前記バーナの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉として使用する場合と、前記バーナより前記ヒータの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉として使用する場合とに切替可能とされている
熱処理システム。 - 請求項1~9のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低2段階に変更可能とされており、
前記制御装置は、被熱処理物の温度を上昇させる間は、熱風を高速で循環させ、被熱処理物の温度を維持する間、並びに加熱炉内に被熱処理物を搬入する前で、加熱炉内の温度を設定温度に昇温し、維持する間は、熱風を低速で循環させるように制御される
熱処理システム。 - 請求項1~9のいずれかにおいて,
前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低2段階に変更可能とされており、
前記制御装置は、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉としたとき、熱風を高速で循環させ、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉としたとき、熱風を低速で循環させるように制御される
熱処理システム。
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