JPH01177314A - 加熱炉における炉内冷却方法 - 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、加熱炉における炉内冷却方法に係り、特に、
加熱後の高温状態の被処理物を、炉内に冷却ガスを循環
させることにより急速に冷却する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ たとえば、鋼等の材料を焼入れするには、被処理物を加
熱炉内において所定温度に加熱処理した後、炉内に導入
した冷却ガスを循環させることにより被処理物を急速に
冷却するような方法が採られる場合がある。この場合、
第３図に示すように、炉体ｌの内部に形成された加熱室
２内に、リザーブタンク３から冷却ガス（Ｎ、等の不活
性ガス）を所定圧力になるよう導入した後、循環ダクト
４の途中に配された熱交換器５およびターボブロワ（送
風器）６からなる冷却装置７によって、矢印のごとく加
熱室２内に導入された冷却ガスを循環させて、加熱室２
内で加熱された被処理物Ｗを冷却している。

なお、第３図を補足説明すると、８はプレナムチャンバ
、９は加熱室２を形成する断熱壁、１０はヒータである
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記方法においては、リザーブタンク３から
加熱室２内に配管されるガス導入管２ａは通常比較的細
いので、炉体ｌ内に導入される冷却ガスの圧力が、ター
ボブロワ６が始動できるようになるまでに時間がかかり
、さらに、このターボブロワ６は、始動してからその能
力を１００％発揮する最大回転状態、つまり全負荷運転
状態になるまでにも時間を要する。したがって、被処理
物Ｗは、その冷却初期の段階で急速に冷却されず徐冷状
態となり、焼入れが不十分なものとなってしまう場合が
あった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、被処理物を真空状態の加熱炉内で加熱処理した後、
加熱炉外部に配備した熱交換器およｄ送風器からなる冷
却ガス循環式の冷却装置により、この冷却装置と炉内と
に、ダクトを介して冷却ガスを循環させることにより被
処理物を冷却するに際し、被処理物の加熱処理終了以前
に、前記・ダクトに設けた弁を閉じた状態にしておくと
ともに、この弁により仕切られる冷却装置側のガス流路
に冷却ガスを高圧状態に充填しておき、被処理物の加熱
処理終了後、前記弁を開いて冷却装置と炉内をダクトを
介し連通状態にして炉体内に冷却ガスを瞬時に導入する
とともに、前記冷却装置によって炉体内に冷却ガスを循
環させるようにしたことを特徴とし、さらに、前記被処
理物の加熱処理終了後、前記真空高圧弁を開いて炉内に
冷却ガスを導入させる際、前記冷却装置の送風器をあら
かじめ全負荷運転状態としてお（こと、ならびに、前記
ガス流路に冷却ガスを高圧状態に充填する際、その圧力
を、前記弁を開いて冷却装置と炉体内をダクトを介して
連通させた際、直ちに炉体内の冷却ガスが所望の圧力で
充満されるよう設定しておくことを含むものである。

［作用］ 被処理物の加熱処理が終了したら、冷却装置の送風器を
回転させるとともに、弁を開いて冷却装置と炉内をダク
トを介して連通ずる。これにより、冷却装置側のガス流
路内の高圧の冷却ガスが、炉内に瞬時に導入される。こ
のように、冷却ガスが炉内に瞬時に導入されると、被処
理物は、高温状態から急激に冷却される。

上記において、被処理物の加熱終了後、冷却装置と炉内
を連通状態とする段階で、送風器をあらかじめ全負荷運
転状態にしておくことにより、さらに速く冷却ガスを炉
内に導入させ、かつ冷却ガスが送風器の１００％の能力
で循環させられる。

また、被処理物をできる限り瞬時に所望の圧力下で冷却
し始めたい場合には、冷却装置側のガス流路内に充填さ
れる冷却ガスの圧力を、冷却装置と炉内が連通した際に
炉内が所望の圧力になるよう高圧に設定することにより
可能である。

［実施例］ 以下、本発明方法の一実施例を第１図および第２図を参
照して説明する。

第１図は本発明方法を実施し得るに好適な加熱炉および
冷却装置を示し、まずこれらの構成を説明する。なお、
これら図において第３図と共通構成要素には同じ符号を
付しである。

図中、１１は加熱炉を示し、この加熱炉１１は、円筒横
置き型の炉体ｌと、この炉体１の内部である炉内１ａに
配された円筒状のプレナムチャンバ８と、このプレナム
チャンバ８内に配され、加熱室２を形成する円筒状の断
熱壁９と、加熱室２内に複数量されたヒータ１０とから
概略構成されている。

炉体１には、図示せぬ真空排気装置が接続される排気口
１２が形成されており、また、冷却ガス導入口１３およ
び冷却ガス排気口１４が形成されている。断熱壁９の周
壁および両端壁には、断熱壁９内外を連通ずる冷却ガス
ノズル９ａが多数形成されている。

前記冷却ガス導入口１３には、冷却ガス導入ダクト（以
下導入ダクトと略す）１５が、また、前記冷却ガス排気
口１４には、冷却ガス排気ダクト（以下排気ダクトと略
す）１６が取り付けられ、これらにより循環ダクト４が
構成されている。導入ダクト１５は、前記プレナムチャ
ンバ８内に連通しており、また、排気ダクト１６は、炉
体ｌとプレナムチャンバ８との間の空間に連通している
。また、各ダクト１５．１６には、それぞれ真空高圧弁
１７．１８がそれぞれ設けられている。

前記各ダクト１５．１６は、炉体１の外部方向に延び、
冷却装置７を介して連通している。この冷却装置７は、
排気ダクト１６側に配された熱交換器５と、導入ダクト
１５側に配されたターボプロワ（送風器）６とが連設さ
れてなるものである。

また、排気ダクト１６の高圧真空弁１８と前記熱交換器
５との間には、冷却ガス導入管１９が接続され、この導
入管１９には、冷却ガス導入弁２０が設けられている。

冷却ガス導入管１９は、冷却ガス（Ｎ、等の不活性ガス
）が貯蔵された図示せぬリザーブタンクに接続されてい
る。

そして、前記冷却ガス導入弁２０を開き、さらに両真空
高圧弁１７．１８を開き、かつ送風器６を作動させるこ
とにより、前記リザーブタンク内の冷却ガスが、冷却装
置７→導入ダクト１５→炉内１ａ→排気ダクト１６→冷
却装置７の順で循環していくようになっている。このよ
うなガス流路は、前記両真空高圧弁１７．１８により、
第１図に示すように、冷却装置７側のガス流路へと加熱
炉１１側のガス流路Ｂとに仕切られる。

なお、排気ダクト１６が取り付けられた冷却ガス排気口
１４の内側には、この排気口１４から離間した状態で排
気口１４を覆うように、脚２１ａに支持されて円板状の
ガス分散板２１が取り付けられている。また、図におい
てＷは被処理物である。

次に、上記加熱炉１１および冷却装置７により、本発明
方法にもとづいて被処理物Ｗを焼入れする手順を説明す
る。

まず、真空高圧弁１７．１８を閉じて、冷部装置７側の
ガス流路Ａと加熱炉１１側のガス流路Ｂとを仕切った状
態にし、炉内１ａ（ガス流路Ｂ内）を真空にした後密閉
する。そして、ヒータ１０により加熱室２内の被処理物
Ｗを所定温度に加熱する。

また、この加熱処理中、あるいは加熱前の段階で、冷却
ガス導入弁２０を開いてリザーブタンクから冷却装置７
を含むガス流路Ａに冷却ガスを所定圧力の高圧状態とな
るよう充填し、その後冷却ガス導入弁２０を閉じてガス
流路Ａを密閉してガス流路Ａの高圧状態を保持しておく
。

被処理物Ｗの加熱処理が終了したら、ターボプロワ６を
回転させるとともに、排気ダクト１６側の真空高圧弁１
８を開き、その後、導入ダクト１７側の真空高圧弁１７
を開き、両ガス流路Ａ、　Ｂを連通ずる。これにより、
ガス流路Ａ内の高圧の冷却ガスが、まず、冷却ガス排気
口１４から、続いて冷却ガス導入口１３から炉内１ａに
瞬時に導入される。

このように、冷却ガスが、ガス流路Ａから炉内１ａに瞬
時に導入されると、加熱室２内の被処理物Ｗは、高温状
態から急激に冷却され焼入れ処理がなされる。

初めに冷却ガス排気口１４から炉内１ａに導入される冷
却ガスは、ガス流路Ｂ内が真空でガス流路Ａ内が高圧状
態であるため、流速および流量が大きいが、冷却ガス排
気口１４の内側に取り付けられた分散板２１に衝突する
ので、炉内１ａに導入される冷却ガスは四方に分散して
流速が減じられる。したがって、流速の大きいまま加熱
室２内に冷却ガスが入らないので、加熱室２内の被処理
物Ｗが冷却ガスの風圧で飛ばされたり、熱変形を起こす
ようなことがない。

上記のようにして炉内１ａに冷却ガスが導入されたら、
この冷却ガスは、冷却装置７のターボブロワ６により矢
印のととくターボブロワ６→導入ダクト１５→炉内１ａ
→排気ダク）１６→熱交換器５→ターボブロワ６の順で
循環していき、これによって被処理物Ｗは冷却される。

このような方法によれば、冷却装置７側のガス流路Ａに
冷却ガスを高圧状態に充填しておき、被処理物Ｗの加熱
終了後、両真空高圧弁１７．１８を開いてガス流路ＡＳ
Ｂを連通ずることにより、ガス流路Ａ内の高圧の冷却ガ
スが瞬時に炉内１ａに導入され、これによって、被処理
物Ｗは急速に冷却され、焼入れが十分になされる。した
がって、従来焼入れの困難であった材質のものや、冷却
しにくい大きなものであっても、急速に冷却して焼入れ
することが可能となった。

なお、上記方法の手順において、被処理物Ｗの加熱終了
後、両真空高圧弁１７．１８を開いてガス流路Ａ、Ｂを
連通状態とする段階で、ターボブロワ６の回転を、あら
かじめ最大回転状態（全負荷運転状態）にしておくこと
により、さらに速くターボブロワ６の１００％の能力で
冷却ガスを導入させ、直ちに冷却を開始させることがで
きる。これは、ターボブロワ６を始動させてから最大回
転状態になるまでにはそれなりの時間を要するので、あ
らかじめ始動させておき、両ガス流路Ａ、Ｂが連通状態
となった時点で冷却ガスを循環させる能力を十分に発揮
させるということである。

また、上記方法において、被処理物Ｗを所望の圧力下で
冷却したい場合には、あらかじめガス流路Ａ内に充填さ
れる冷却ガスの圧力を、両流路Ａ。

Ｂが連通した状態で炉内１ａがその所望の圧力になるよ
う設定することによって可能である。

すなわち、たとえば被処理物Ｗを１５００Ｔｏｒｒの圧
力下で冷却したい場合、ガス流路Ａの容積がガス流路Ｂ
の容積の１／３であるとすると、ガス流路Ａ内をあらか
じめ６０００Ｔｏｒｒに充填しておけば、両真空高圧弁
１７．１８を開いて両ガス流路Δ、Ｂを連通させれば、
両ガス流路Ａ、Ｂ内は瞬時に１５００Ｔｏｒｒの圧力に
なる。したがって、炉内１ａ（加熱室２内）の被処理物
Ｗは、１５００Ｔｏｒｒの圧力下で冷却される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の加熱炉における炉内冷却
方法によれば、被処理物を真空状態の加熱炉内で加熱処
理した後、加熱炉外部に配備した熱交換器および送風器
からなる冷却ガス循環式の冷却装置により、この冷却装
置と炉内とに、ダクトを介して冷却ガスを循環させるこ
とにより被処理物を冷却するに際し、被処理物の加熱処
理終了以前に、前記ダクトに設けた弁を閉じた状態にし
ておくとともに、この弁により仕切られる冷却装置側の
ガス流路に冷却ガスを高圧状態に充填しておき、被処理
物の加熱処理終了後、前記弁を開いて冷却装置と炉内を
ダクトを介し連通状態にして炉体内に冷却ガスを瞬時に
導入するとともに、前記冷却装置によって炉体内に冷却
ガスを循環させるようにしたことを特徴とし、さらに、
前記被処理物の加熱処理終了後、前記真空高圧弁を開い
て炉内に冷却ガスを導入させる際、前記冷却装置の送風
器をあらかじめ全負荷運転状態としておくこと、ならび
に、前記ガス流路に冷却ガスを高圧状態に充填する際、
その圧力を、前記弁を開いて冷却装置と炉体内をダクト
を介して連通させた際に炉体内の冷却ガスが所望の圧力
で充満されるよう設定してお（ことを含むものであるか
ら、被処理物を冷却ガスにより急速に冷却することが可
能となった。したがって、従来急冷処理が困難であった
材質のものや大きな被処理物であっても、急冷処理がで
き、また、被処理物を所望の圧力下で冷却することがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施し得るに好適な加熱炉および冷却
装置の概略構成を示す正断面図、第２図は第１図■−■
線に沿う断面図、第３図は従来方法を説明するための加
熱炉および冷却装置の正断面図である。 ｌａ・・・・・・炉内、　４・・・・・・ダクト、５・
・・・・・熱交換器、６・・・・・・ターボブロワ（送
風器）、７・・・・・・冷却装置、１１・・・・・・加
熱炉、Ａ・・・・・・冷却装置側のガス流路、Ｗ・・・
・・・被処理物。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理物を真空状態の加熱炉内で加熱処理した後
   、加熱炉外部に配備した熱交換器および送風器からなる
   冷却ガス循環式の冷却装置により、この冷却装置と炉内
   とに、ダクトを介して冷却ガスを循環させることにより
   被処理物を冷却するに際し、被処理物の加熱処理終了以
   前に、前記ダクトに設けた弁を閉じた状態にしておくと
   ともに、この弁により仕切られる冷却装置側のガス流路
   に冷却ガスを高圧状態に充填しておき、被処理物の加熱
   処理終了後、前記弁を開いて冷却装置と炉内をダクトを
   介し連通状態にして炉体内に冷却ガスを瞬時に導入する
   とともに、前記冷却装置によって炉体内に冷却ガスを循
   環させるようにしたことを特徴とする加熱炉における炉
   内冷却方法。
2. （２）前記被処理物の加熱処理終了後、前記真空高圧弁
   を開いて炉内に冷却ガスを導入させる際、前記冷却装置
   の送風器を前もって運転させておくことにより全負荷運
   転状態としておくことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の加熱炉における炉内冷却方法。
3. （３）前記ガス流路に冷却ガスを高圧状態に充填する際
   、その圧力を、前記弁を開いて冷却装置と炉体内をダク
   トを介して連通させた際に炉体内の冷却ガスが所望の圧
   力で充満されるよう設定しておくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の加熱炉における炉内冷却方法。