WO2014017176A1 - ワークを熱加工する炉 - Google Patents

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WO2014017176A1
WO2014017176A1 PCT/JP2013/065433 JP2013065433W WO2014017176A1 WO 2014017176 A1 WO2014017176 A1 WO 2014017176A1 JP 2013065433 W JP2013065433 W JP 2013065433W WO 2014017176 A1 WO2014017176 A1 WO 2014017176A1
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workpiece
furnace
work
drive mechanism
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正昭 中野
宗作 竹内
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中外炉工業株式会社
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    • F27D2099/0065Gas

Definitions

  • the present invention is directed to a furnace for thermally processing a workpiece having a blowout hood provided with a nozzle provided with a nozzle for blowing out an air flow for performing thermal processing such as heating, soaking, and cooling on the workpiece regardless of the size of the workpiece
  • the present invention relates to a furnace for thermally processing a work that can be efficiently thermally processed by blowing an air flow having a high flow velocity onto the work to contribute to space saving and energy saving.
  • a blowout hood is provided, and from a nozzle provided on the blowout hood, There is one that blows hot air or cold air as an air stream.
  • “Continuous heating furnace” of Patent Document 1 is a heating furnace for continuously conveying, heating, and equalizing steel materials, and covering a burner for combustion and a fan for circulating combustion exhaust gas in the furnace and a steel material conveyance path
  • the slits correspond to the nozzles, and the steel material is transported by the walking beam.
  • the distance relationship between the steel material conveyance surface of the walking beam and the slit plate on which the slit for blowing out the air flow is constant. Therefore, roughly speaking, the distance between the steel material and the slit changes depending on the size of the steel material size on the steel material conveyance surface. Specifically, a steel material having a high height is close to the slit, and a low steel material is in a distance relationship distant from the slit.
  • the flow of the combustion exhaust gas blown out from the slit has a high flow velocity immediately after the blow, it diffuses as it goes away from the slit, and the flow velocity becomes slower.
  • the heat transfer from the air flow to the steel material is more efficient as the flow velocity is higher, that is, as the distance between the steel material and the slit is closer.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has a work with a blowout hood provided with a nozzle for blowing out an air flow for performing heat processing such as heating, soaking, and cooling on a work. Regardless of the size of the workpiece, it is possible to blow a stream with a high flow velocity to the workpiece for efficient thermal processing, and thermally process the workpiece that contributes to space saving and energy saving, regardless of the size of the workpiece. Aims to provide a furnace that
  • a furnace for thermally processing a workpiece according to the present invention is a furnace for thermally processing a workpiece having a blowout hood provided with a nozzle for blowing out an air flow for thermally processing the workpiece, wherein the workpiece is blown out from the nozzle to workpieces of various dimensions.
  • the apparatus is characterized in that a drive mechanism is provided to adjust the distance between the nozzle and the work portion facing the nozzle so that the air flow is blown at a desired flow rate.
  • the drive mechanism is characterized in that the distance between the nozzle and the work portion facing the nozzle is adjusted so that the air flow blown out from the nozzle blows at a constant flow velocity onto the workpieces of various sizes. .
  • the drive mechanism is characterized in that the blowout hood or the nozzle is driven to adjust the distance between the nozzle and the work portion.
  • the plurality of nozzles are arranged in the thermal processing zone in the direction in which the work is transported, and the drive mechanism is configured to set the distance between each nozzle and the work portion facing the nozzle to each of the plurality of nozzles. It is characterized by adjusting individually.
  • the workpiece is transported by the transport means along with the vertical motion, and the drive mechanism is at the same vertical velocity as the workpiece vertical velocity according to the workpiece vertical motion timing, with the same vertical stroke amount as the workpiece vertical stroke amount, A distance between the nozzle and a work portion facing the nozzle is adjusted.
  • a control device is provided to which information on the dimension of the work is input, and the control device is connected to the drive mechanism to output information on the dimension of the work for controlling the drive mechanism.
  • a sensor is provided which automatically detects the dimensions of the workpiece in advance and inputs the same to the control device.
  • the work is thermally processed with a blowout hood provided with a nozzle for blowing out an air flow for performing heat processing such as heating, soaking, and cooling on the work.
  • a blowout hood provided with a nozzle for blowing out an air flow for performing heat processing such as heating, soaking, and cooling on the work.
  • FIG. 2 It is a schematic sectional side view which shows one suitable embodiment of the furnace which heat-processes the workpiece
  • the furnace 1 for thermally processing a work according to the present embodiment is a blowout provided with a nozzle 12b for blowing out an air flow F for thermally processing the work w1, w2.
  • Thermal processing includes surface processing such as quenching as well as heating and cooling processing.
  • the drive mechanism 13 is positioned between the nozzle 12b and the work portion X facing the nozzle 12b so that the air flow F blown out from the nozzle 12b blows at a constant flow velocity onto the workpiece w (w1, w2) of various dimensions. Adjust the distance H.
  • the drive mechanism 13 drives the blowout hood 12 in order to adjust the distance H between the nozzle 12 b and the workpiece portion X.
  • the controller 14 is provided with information on the dimensions of the workpiece w.
  • the controller 14 is connected to the drive mechanism 13 and outputs information on the dimensions of the workpiece w for controlling the drive mechanism 13.
  • a sensor 15 is provided which automatically detects the dimensions of the workpiece w in advance and inputs it to the control device 14.
  • FIG. 1 shows a schematic side sectional view of a furnace 1 for thermally processing a workpiece according to the present embodiment.
  • the furnace 1 for thermally processing this work is a heating zone 4 and a soaking zone from the loading port 2 of the work w (w1; work with high height, w2; work with low height) toward the extraction port 3 5 and a cooling zone 6 are provided.
  • the furnace 1 which heat-processes a work performs each heat processing of heating, soaking, and cooling with respect to the work w which sequentially and continuously passes through these zones 4 to 6.
  • the furnace 1 performs thermal processing on a workpiece w having thermal conductivity such as steel material.
  • the furnace 1 is provided with a transfer means 7 provided with a transfer surface 7 a for transferring the work w from the side of the inlet 2 through the zones 4 to 6 toward the side of the extraction port 3.
  • the conveying means 7 may be of any type such as walking beam type, pusher type, belt type, roller type, and the like.
  • the workpiece w transported by the transport means 7 is charged into the heating zone 4 from the loading port 2 and subjected to heat treatment, then is subjected to soaking in the heat equalizing zone 5 and then subjected to cooling treatment in the cooling zone 6 and thereafter ,
  • the furnace 1 is extracted outward from the extraction port 3.
  • the illustrated configuration of the furnace 1 is an example, and the furnace 1 may be configured to include at least one of the heat equalizing zones 4 to 6 or may be configured to include additional zones. It may be done.
  • FIG. 2 shows an enlarged schematic side sectional view of the soaking zone 5.
  • the heating zone 4 and the cooling zone 6 are also configured in substantially the same manner as the soaking zone 5.
  • the heat equalizing zone 5 comprises a furnace body 10 having an inlet opening 8 and an outlet opening 9 in communication with the heating zone 4 and the cooling zone 6 next to each other.
  • the conveying means 7 disposed at the bottom of the furnace body 10
  • the circulating fan device 11 disposed at the ceiling of the furnace body 10
  • the conveying surface 7a of the conveying means 7 are provided.
  • the blowout hood 12 and a heating device (not shown) for heating the furnace atmosphere to maintain a constant high temperature state are provided.
  • the circulating fan device 11 includes a hollow duct 11a whose upper and lower ends are open, and a fan 11b provided at the upper end of the hollow duct 11a and circulating the furnace atmosphere heated by the heating device in the furnace body 10. Ru.
  • the fan 11 b causes the blowout hood 12 to generate an air flow downward from the ceiling side toward the transport surface 7 a.
  • the blowout hood 12 is formed so as to expand downward.
  • a slide cylinder 12a is provided at the upper end of the blowout hood 12, and the slide cylinder 12a is slidably connected to the hollow duct 11a in the vertical direction without leaking the air flow from the fan 11b to the outside. Be done.
  • a planar nozzle 12b is provided inward of the lower end of the expanded blowout hood 12 so as to face the conveying surface 7a.
  • the planar nozzle 12b is formed of a mesh-like plate member in which a large number of holes are formed and a mountain-shaped plate member provided with a slit, and the large number of holes and slits face the transport surface 7a.
  • the downward air flow generated by the fan 11 b is blown out from the hole of the nozzle 12 b toward the transport surface 7 a through the internal space of the blowout hood 12, and the work w is thermally processed by the blown air flow.
  • the blowout hood 12 is provided with a drive mechanism 13 for driving the same.
  • the drive mechanism 13 is provided so as to penetrate the furnace 10 and the drive unit 13a installed on the ceiling of the furnace 10, one end is connected to the drive unit 13a, and the other end is a blowout hood 12 and a rod 13b connected to each other.
  • the rod 13b moves up and down, whereby the blowout hood 12 is vertically moved up and down with respect to the transport surface 7a while the slide cylinder 12a slides relative to the hollow duct 11a.
  • the distance between the work w on the transfer surface 7a and the nozzle 12b of the blowout hood 12 is adjusted by moving the blowout hood 12 closer to or away from the transfer surface 7a of the transfer means 7 that transfers the workpiece w. Be done.
  • the drive mechanism 13 may be any type such as a cylinder type or a rack and pinion type as long as the blowout hood 12 can be driven to approach and separate from the transport surface 7a.
  • the downward air flow blown out from the nozzle 12 b is blown to the work w.
  • the air flow tends to blow on the workpiece portion X facing the nozzle 12b, that is, the top in the height direction of the workpiece w on the transport surface 7a. There is.
  • the drive mechanism 13 When carrying and thermally processing workpieces w of different height dimensions, the drive mechanism 13 makes the distance between the workpiece portion (workpiece top) X facing the nozzle 12b of the workpieces w and the nozzle 12b constant with respect to the workpiece w
  • the blowout hood 12 is driven to move up and down so that By adjusting the distance to be constant, the air flow blown out from the nozzle 12 b is blown to the workpiece w having different height dimensions at a constant flow velocity.
  • the flow velocity of the air flow blown to the work w can be controlled by adjusting the distance between the nozzle 12b and the work portion X, and of course the air flow can be blown to the work w at a desired flow rate. is there.
  • the drive mechanism 13 fixes the blowout hood 12 to the furnace 10 as in the modification shown in FIG. 5 and blows out the rod 13b of the drive mechanism 13
  • the hood 12 is penetrated and connected to the support plate 20 with vent holes provided in the nozzle 12b, and the nozzle 12b is made slidable with respect to the blowout hood 12 by the slide portion 21 to move the rod 13b up and down.
  • the nozzle 12b itself that can move up and down may be driven to move up and down.
  • the hollow duct 11a and the slide cylindrical portion 12a are omitted, and the blowout hood 12 is integrally formed in the circulation fan device 11 in series.
  • the soaking zone 5 in which the furnace atmosphere is circulated by the fan 11 b has been described, but the heating zone 4 and the cooling zone 6 also supply heating air and cooling air from outside the furnace into the furnace to cool down. It is configured in the same manner as the heat equalizing zone 5 except that the furnace atmosphere which has been heated or heated is discharged to the outside of the furnace.
  • FIG. 13 An apparatus configuration for driving and controlling the driving mechanism 13 is shown in FIG.
  • the drive unit 13 a of the drive mechanism 13 is connected to a control device 14 that controls the drive unit 13 a.
  • the dimensions of the workpiece w, and in the present embodiment, the height dimension, are input to the control device 14 by manual operation by a worker or the like.
  • the control unit 14 outputs the height dimension of the input workpiece w to the drive unit 13a, and the drive unit 13a outputs the blowout hood 12 (or the nozzle according to the height dimension of the workpiece w input from the control unit 14).
  • 12b) is driven to move up and down, and the distance between the nozzle 12b and the workpiece portion X facing the nozzle 12b is adjusted to be constant even for workpieces w of different height dimensions.
  • the furnace 1 may be configured to include a sensor 15 that automatically detects the height dimension of the workpiece w in advance before being loaded from the loading port 2.
  • the sensor 15 is connected to the control device 14 and automatically inputs the detected height dimension of the workpiece w to the control device 14. By providing the sensor 15 as such, the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is also controlled by automatic control.
  • the work w is thermally processed by collectively conveying the work w (w1, w2) in a row for each height dimension.
  • the blowout hood 12 drive mechanism 13 in all zones 4 to 6 in accordance with the height variation
  • the nozzle 12b is driven to change the height position.
  • blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is driven in order from the zone 4 to 6 where the work w of the same height is finished to be changed to change the height position, and a new work w having different dimensions is loaded. If you do, you can reduce the time that does not contribute to production.
  • the sensor 15 automatically detects the height dimension of the work w in advance, and the automatically detected height dimension is input to the control device 14.
  • the control device 14 to which the height dimension has been input drives the drive mechanism 13 according to the height dimension of the workpiece w to be processed to move the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) up and down to face the nozzle 12b and the nozzle 12b. Adjust the distance to the work part X. That is, even if the height dimension of the workpiece w changes, the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is driven by the drive mechanism 13 so that the distance between the nozzle 12b and the workpiece portion X facing the nozzle 12b is always constant. Do.
  • the distance D between the blowout hood 12 and the transport surface 7a is constant and the height dimensions of the workpieces w1 and w2 are high and low
  • the distances d1 and d2 between the nozzle 12b and the workpieces w1 and w2 change and the flow velocity of the air flow F blown thereby changes, the diffusion of the air flow (shown by a dotted line Y in the figure) for the workpiece w2 having a small size Due to the slow flow velocity, the heat conduction is bad and a long time is required for heat processing.
  • the driving mechanism 13 vertically raises and lowers the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) to drive the nozzle
  • H the distance between the workpiece portion X facing the nozzle 12b, for example, the top of the workpiece 12b constant, as shown in FIG. 4, an air flow F with a constant flow velocity can be blown to the workpiece w (w1, w2) it can.
  • the workpiece w By blowing the air flow F against the workpiece w at a constant flow velocity, the workpiece w can be thermally processed with substantially equal heat transfer regardless of the size (large and small) of the size, even if the workpiece w2 has low dimensions, It can be heat-processed almost similarly to the workpiece w1 of high dimensions. Therefore, it is not necessary to design the furnace 1 to be long according to the workpiece w2 having a low size, and the space of the equipment of the furnace 1 can be saved, and energy can be saved.
  • the controller 14 is provided with the dimensions of the workpiece w, and the drive mechanism 13 is connected to the controller 14 to drive the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) according to the dimensions of the workpiece w output therefrom. Because of this, the operation operability of the furnace 1 can be improved.
  • the furnace 1 can be operated automatically.
  • the configuration of the furnace 1 for thermally processing a work according to the present embodiment can be easily modified and applied to an existing furnace, and any of the zones which have been operated until now can be shut down to reduce the number of zones. It can be used to ensure almost the same throughput.
  • the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is vertically moved up and down to adjust the height between the nozzle 12b for blowing the air flow F downward and the work portion X facing the nozzle 12b constant.
  • the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is driven up and down as well. The distance can be adjusted.
  • each of the zones 4 to 6 is provided with a single blowout hood 12 (or nozzle 12b).
  • the height position of the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is set according to the height dimension of the preceding workpiece w to be conveyed from this, and the subsequent workpiece w to be conveyed subsequently is heated.
  • the length dimension L of the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) in the transport direction is shortened.
  • a plurality of, for example, three blowout hoods 12 (or nozzles 12b) are arranged in the transport direction of the work w.
  • the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) provided one by one in each of the zones 4 to 6 is divided into a plurality.
  • the transport direction length dimension L of the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) is shortened.
  • the drive mechanism 13 adjusts the distance H between each of the blowout hoods 12 (or the respective nozzles 12b) and the work portion X facing the nozzle 12b individually and individually by the plurality of blowout hoods 12 (or the nozzles 12b). Do.
  • FIG. 7 shows still another modified example of the furnace 1 for thermally processing the work according to the above embodiment.
  • the transport means 7 for transporting the work w is accompanied by movement of the transport surface 7a in the vertical direction, such as walking beam type (see arrow Q of arrows indicating rectangular movement in the figure)
  • the distance H between the work w and the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) fluctuates, and the air flow F blowing out from the nozzle 12b and impinging on the work w does not stabilize, and in particular, the distance H spreads. If so, the wind speed drops and the thermal efficiency drops. Therefore, at the stage of carrying out, appropriate thermal processing can not be expected.
  • the drive mechanism 13 when the work w is transported by the transport means 7 along with the up and down movement, the drive mechanism 13 is operated at the same up and down speed as the up and down speed of the work w according to the up and down movement timing of the work w.
  • the distance H between the nozzle 12b and the work portion X facing the nozzle 12b is always adjusted to be constant at the same vertical stroke amount T as the vertical stroke amount S of the work w (conveying surface 7a).
  • the transport surface 7a performs rectangular motion or circular motion in the vertical plane, but in such a case, the blowout hood 12 at the same speed and at the same timing as the vertical component of the motion. This means that (or the nozzle 12b) is moved in the vertical direction by the drive mechanism 13 to keep the distance H constant.
  • control value of the vertical movement of the transport means 7 is input in advance to the control device 14, and the drive mechanism 13 is driven according to this control value to drive the blowout hood 12 (or the nozzle 12b) up and down. Just do it.
  • blowout hood 12 or the nozzle 12b may be moved up and down even in the modification shown in FIGS. 6 and 7.

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Abstract

【課題】ワークに対して加熱、均熱、冷却等の熱加工を行うための気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉を対象として、ワークの寸法を問わず、流速の速い気流をワークに吹き当てて効率よく熱加工することが可能であって、省スペース化及び省エネルギ化に資するワークを熱加工する炉を提供する。 【解決手段】ワークw2を熱加工する気流を吹き出すノズル12bが設けられた吹き出しフード12を有するワークを熱加工する炉であって、種々の寸法のワークに、ノズルから吹き出す気流が所望の流速で吹き当たるように、ノズルと当該ノズルに面するワーク部分X(ワーク頂部)との間の距離を調整する駆動機構13を備えた。

Description

ワークを熱加工する炉
 本発明は、ワークに対して加熱、均熱、冷却等の熱加工を行うための気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉を対象として、ワークの寸法を問わず、流速の速い気流をワークに吹き当てて効率よく熱加工することが可能であって、省スペース化及び省エネルギ化に資するワークを熱加工する炉に関する。
 鋼材などの熱伝導性を有するワークを加熱したり、均熱したり、冷却したりして、ワークを熱加工する炉の中には、吹き出しフードを備えて、この吹き出しフードに設けたノズルから、熱風や冷風を気流にして吹き出すようにしたものがある。
 例えば、特許文献1の「連続加熱炉」は、鋼材を連続搬送して加熱、均熱する加熱炉であって、燃焼用バーナと燃焼排ガスを炉内で循環するファンと鋼材搬送路を覆って燃焼排ガスを炉床から天井に誘導する仕切り板と鋼材搬送路の上部で仕切り板の下部に燃焼排ガスを整流するスリット板を有し、該スリット板のスリット幅が鋼材搬送方向で変化していて、昇温特性、炉温分布特性に優れているものである。スリットがノズルに相当し、鋼材はウォーキングビームによって搬送される。
特開2009-57621号公報
 背景技術では、ウォーキングビームの鋼材搬送面と、気流を吹き出すスリットが形成されたスリット板との距離関係は、一定となっている。従って、大雑把に言って、鋼材搬送面上の鋼材寸法の大小により、鋼材とスリットとの間の距離が変化する。具体的には、高さ寸法が高い鋼材はスリットに近く、低い鋼材はスリットから遠くなる距離関係にある。
 スリットから吹き出される燃焼排ガスの気流は、吹き出し直後は流速が速いが、スリットから遠ざかるにつれて拡散し、流速が遅くなっていく。気流で吹き当てて鋼材を熱加工する場合、気流から鋼材への熱伝達は、流速が速いほど、すなわち鋼材とスリットとの距離が近いほど効率がよい。
 以上のことから、寸法が低い鋼材であればあるほどスリットから遠く、従って鋼材に吹き当たる気流の流速が遅くなって十分な熱伝達を確保することが難しく、このため、所望の温度に加熱するまでに長い時間を要してしまう。
 各種様々な寸法の鋼材を取り扱う熱加工用の炉を設計する場合、鋼材搬送面からその上方に位置するスリット板までの高さ寸法は、最も背の高い鋼材の寸法を基準にして決定する必要がある一方で、所望の温度まで加熱するのに必要な加熱時間については、熱伝達が悪い最も背の低い鋼材の寸法を基準にして決定する必要があり、この加熱時間を確保するために、大きな加熱能力の設備を必要としたり炉の寸法が搬送方向に長くなって、大きな設備スペースが必要になるという課題があった。
 本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ワークに対して加熱、均熱、冷却等の熱加工を行うための気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉を対象として、ワークの寸法を問わず、流速の速い気流をワークに吹き当てて効率よく熱加工することが可能であって、省スペース化及び省エネルギ化に資するワークを熱加工する炉を提供することを目的とする。
 本発明にかかるワークを熱加工する炉は、ワークを熱加工する気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉であって、種々の寸法のワークに、上記ノズルから吹き出す気流が所望の流速で吹き当たるように、該ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整する駆動機構を備えたことを特徴とする。
 前記駆動機構は、種々の寸法のワークに、前記ノズルから吹き出す気流が一定の流速で吹き当たるように、該ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整することを特徴とする。
 前記駆動機構は、前記ノズルとワーク部分との距離を調整するために、前記吹き出しフードまたは該ノズルを駆動することを特徴とする。
 前記ノズルは、熱加工を行うゾーン内に、ワークが搬送される方向に複数配列され、前記駆動機構は、各ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を、複数のノズルそれぞれで個別に調整することを特徴とする。
 ワークは、搬送手段で上下動を伴って搬送され、前記駆動機構は、ワークの上下動タイミングに合わせて、ワークの上下速度と同じ上下速度で、ワークの上下ストローク量と同じ上下ストローク量で、前記ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整することを特徴とする。
 ワークの寸法に関する情報が入力される制御装置が備えられ、該制御装置は、前記駆動機構に接続されて、当該駆動機構を制御するためのワークの寸法に関する情報を出力することを特徴とする。
 ワークの寸法を予め自動検出して前記制御装置に入力するセンサを備えたことを特徴とする。
 本発明にかかるワークを熱加工する炉にあっては、ワークに対して加熱、均熱、冷却等の熱加工を行うための気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉を対象として、ワークの寸法を問わず、流速の速い気流をワークに吹き当てて効率よく熱加工することができて、省スペース化及び省エネルギ化に資することができる。
本発明に係るワークを熱加工する炉の好適な一実施形態を示す概略側断面図である。 図1に示したワークを熱加工する炉の均熱ゾーンの拡大概略側断面図である。 従来の熱加工状況を説明するための説明図である。 図1に示したワークを熱加工する炉による熱加工状態を説明するための説明図である。 本発明に係るワークを熱加工する炉の変形例を示す、図2に対応する拡大概略側断面図である。 本発明に係るワークを熱加工する炉の他の変形例を示す、図1に対応する概略側断面図である。 本発明に係るワークを熱加工する炉のさらに他の変形例を示す、図2に対応する拡大概略側断面図である。
 以下に、本発明に係るワークを熱加工する炉の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係るワークを熱加工する炉1は基本的には、図1,図2及び図4に示すように、ワークw1,w2を熱加工する気流Fを吹き出すノズル12bが設けられた吹き出しフード12を有するワークを熱加工する炉1であって、種々の寸法のワークw1,w2に、ノズル12bから吹き出す気流Fが所望の流速で吹き当たるように、ノズル12bと当該ノズル12bに面するワーク部分Xとの間の距離Hを調整する駆動機構13を備えて構成される。熱加工は、加熱・冷却処理だけでなく、焼き入れなどの表面加工を含む。
 駆動機構13は、種々の寸法のワークw(w1,w2)に、ノズル12bから吹き出す気流Fが一定の流速で吹き当たるように、ノズル12bと当該ノズル12bに面するワーク部分Xとの間の距離Hを調整する。駆動機構13は、ノズル12bとワーク部分Xとの距離Hを調整するために、吹き出しフード12を駆動する。
 ワークwの寸法に関する情報が入力される制御装置14が備えられ、制御装置14は、駆動機構13に接続されて、当該駆動機構13を制御するためのワークwの寸法に関する情報を出力する。ワークwの寸法を予め自動検出して制御装置14に入力するセンサ15を備える。
 図1には、本実施形態に係るワークを熱加工する炉1の概略側断面図が示されている。このワークを熱加工する炉1は、ワークw(w1;高さ寸法の高いワーク、w2;高さ寸法の低いワーク)の装入口2から抽出口3に向かって、加熱ゾーン4、均熱ゾーン5及び冷却ゾーン6を備えている。
 ワークを熱加工する炉1は、これらゾーン4~6を順次連続的に経過していくワークwに対し、加熱・均熱・冷却の各熱加工を施す。炉1は、鋼材などの熱伝導性を有するワークwを対象として熱加工を行う。炉1には、装入口2側から各ゾーン4~6を通じて抽出口3側へわたって、ワークwを搬送する搬送面7aを備える搬送手段7が設けられる。搬送手段7は、ウォーキングビーム式やプッシャー式、ベルト式、ローラ式など、どのようなものであっても良い。
 搬送手段7で搬送されるワークwは、装入口2から加熱ゾーン4内に装入されて加熱処理され、次いで均熱ゾーン5内で均熱処理され、次いで冷却ゾーン6内で冷却処理され、その後、抽出口3から炉1外方へ抽出される。図示した炉1の構成は一例であって、炉1としては、これら均熱ゾーン等4~6の少なくともいずれか一つを備えて構成されていても良いし、あるいは追加のゾーンを備えて構成されていても良い。
 図2には、加熱ゾーン4、均熱ゾーン5及び冷却ゾーン6のうち、均熱ゾーン5の拡大概略側断面図が示されている。加熱ゾーン4や冷却ゾーン6も、この均熱ゾーン5とほぼ同様に構成される。
 均熱ゾーン5は、両隣の加熱ゾーン4及び冷却ゾーン6と連通される入口開口8及び出口開口9を有する炉体10を備える。炉体10の内部空間には、炉体10の底部に配置された上記搬送手段7と、炉体10の天井部に配置された循環ファン装置11と、搬送手段7の搬送面7a上方に設けられた吹き出しフード12と、炉内雰囲気を加熱して一定の高温状態に維持するための加熱装置(図示せず)とが設けられる。
 循環ファン装置11は、上端及び下端が開放された中空ダクト11aと、中空ダクト11aの上端に設けられ、加熱装置で加熱された炉内雰囲気を炉体10内で循環させるファン11bとから構成される。特にファン11bは、吹き出しフード12により、天井部側から搬送面7aへ向かって下向きの気流を発生させる。
 吹き出しフード12は、下方へ向かって末広がりに拡張形成される。窄められた吹き出しフード12上端には、スライド筒部12aが設けられ、このスライド筒部12aは中空ダクト11aに対し、ファン11bからの気流を外側へ漏らすことなく、上下方向へスライド自在に接続される。拡張された吹き出しフード12下端の内方には、搬送面7aに面して、面状ノズル12bが設けられる。
 面状ノズル12bは、多数の孔が形成されたメッシュ状の板部材やスリットを設けた山形の板部材で構成され、多数の孔やスリットは搬送面7aに面する。ファン11bで生成された下向きの気流は、吹き出しフード12の内部空間を介して、ノズル12bの孔から搬送面7aに向かって吹き出され、吹き出す気流によってワークwが熱加工される。
 吹き出しフード12には、これを駆動する駆動機構13が設けられる。駆動機構13は図示例にあっては、炉体10の天井部に設置された駆動部13aと、炉体10を貫通して設けられ、駆動部13aに一端が連結され、他端が吹き出しフード12に連結されたロッド13bとから構成されている。駆動部13aを駆動することでロッド13bが上下動し、これにより吹き出しフード12は、スライド筒部12aが中空ダクト11aに対しスライドしつつ、搬送面7aに対し上下方向に昇降駆動される。
 吹き出しフード12を、ワークwを搬送する搬送手段7の搬送面7aに対して、近づけたり遠ざけたりすることで、搬送面7a上のワークwと吹き出しフード12のノズル12bとの間の距離が調整される。駆動機構13としては、シリンダ式やラックアンドピニオン式など、搬送面7aに対し吹き出しフード12を接近離隔駆動できるものであれば、どのようなものであっても良い。
 ノズル12bから吹き出す下向き気流は、ワークwに吹き当てられる。本実施形態のように、ノズル12bとワークwが上下関係にある場合には、気流は、ノズル12bに面するワーク部分X、すなわち搬送面7a上のワークwの高さ方向頂部に吹き当たる傾向がある。
 違う高さ寸法のワークwを搬送して熱加工するに際し、駆動機構13はワークwに対し、これらワークwのノズル12bに面するワーク部分(ワーク頂部)Xとノズル12bとの距離が一定となるように、吹き出しフード12を昇降駆動する。距離が一定に調整されることで、ノズル12bから吹き出す気流が、違う高さ寸法を有するワークwに対し、一定の流速で吹き当てられる。
 ワークwに吹き当たる気流の流速は、ノズル12bとワーク部分Xとの距離を調整することでコントロールすることが可能であって、所望の流速でワークwに気流を吹き当てることができることは勿論である。また、駆動機構13は、吹き出しフード12を昇降駆動する場合だけでなく、図5に示した変形例のように、吹き出しフード12は炉体10に固定し、駆動機構13のロッド13bを、吹き出しフード12を貫通させて、ノズル12bに備えた通風穴付き支持板20に連結し、さらにノズル12bを吹き出しフード12に対しスライド部21でスライド自在として、ロッド13bを上下動することで吹き出しフード12に対し上下移動可能としたノズル12b自体を昇降駆動するようにしても良い。この場合、中空ダクト11aとスライド筒部12aが省略されて、吹き出しフード12は循環ファン装置11に一連に一体的に構成される。
 上記説明では、炉内雰囲気をファン11bで循環させる均熱ゾーン5について説明したが、加熱ゾーン4及び冷却ゾーン6も、加熱用空気や冷却用空気を炉外から炉内へ供給し、降温されたもしくは昇温された炉内雰囲気を炉外へ排出することを除き、均熱ゾーン5と同様に構成される。
 駆動機構13を駆動制御する装置構成が図1に示されている。駆動機構13の駆動部13aには、これを制御する制御装置14が接続される。制御装置14には、作業員等による手動操作でワークwの寸法、本実施形態にあっては、高さ寸法が入力される。
 制御装置14は、入力されたワークwの高さ寸法を駆動部13aに出力し、駆動部13aは、制御装置14から入力されるワークwの高さ寸法に応じて、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を上下昇降駆動し、異なる高さ寸法のワークwであっても、ノズル12bとノズル12bに面するワーク部分Xとの距離が一定になるように調整する。
 炉1には、装入口2から装入される前にワークwの高さ寸法を予め自動検出するセンサ15を備えて構成しても良い。センサ15は、制御装置14に接続され、検出したワークwの高さ寸法を自動的に制御装置14に入力する。そのようにセンサ15を備えることで、自動制御によっても吹き出しフード12(もしくはノズル12b)が制御される。
 次に、本実施形態に係るワークを熱加工する炉1の作用について説明する。炉1では、ワークw(w1,w2)の高さ寸法ごとにまとめて連続して搬送し、ワークwの熱加工を行う。ワークwの高さ寸法が変化するとき、それまでの同じ高さの全てのワークwを一旦抽出し、その後、高さ変化に合わせて全てのゾーン4~6で駆動機構13により吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を駆動して高さ位置を変更する。
 また、同じ高さのワークwを抽出し終えたゾーン4~6から順番に吹き出しフード12(またはノズル12b)を駆動して高さ位置を変更し、寸法の異なる新たなワークwを装入していけば、生産に寄与しない時間を減らすことができる。
 具体的に説明すると、ワークwの高さ寸法が変化する際、制御装置14には、手動操作でワークwの寸法が入力される。あるいは、センサ15がワークwの高さ寸法を予め自動検出し、自動検出された高さ寸法が制御装置14に入力される。
 高さ寸法が入力された制御装置14は、これから加工するワークwの高さ寸法に従って駆動機構13を駆動して吹き出しフード12(またはノズル12b)を上下移動し、ノズル12bとノズル12bに面するワーク部分Xとの間の距離を調整する。すなわち、ワークwの高さ寸法が変化しても、ノズル12bとノズル12bに面するワーク部分Xとの距離が常に一定になるように、駆動機構13により吹き出しフード12(またはノズル12b)を駆動する。
 準備完了後、炉1の装入口2から同じ高さ寸法のワークwを順次装入し、加熱ゾーン4、均熱ゾーン5及び冷却ゾーン6で熱加工して、抽出口3からワークwを抽出する。その後、ワークwの高さ寸法が変化する場合には、再度駆動機構13で吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を上下昇降駆動して、再設定する。
 ノズル12bから吹き出す気流Fで熱加工する際、図3に示した従来のように、吹き出しフード12と搬送面7aとの距離Dが一定であって、ワークw1,w2の高さ寸法の高低によってノズル12bとワークw1,w2との距離d1,d2が変化し、それにより吹き当たる気流Fの流速が変化する場合、寸法の低いワークw2については、気流の拡散(図中、点線Yで示す)に伴って流速が遅くなることにより熱伝導が悪く熱加工に長い時間が必要になる。
 これに対し、本実施形態にあっては、加熱ゾーン4、均熱ゾーン5及び冷却ゾーン6のいずれにあっても、駆動機構13で吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を上下昇降駆動してノズル12bとノズル12bに面するワーク部分X、例えばワーク頂部との距離Hを一定に保つことにより、図4に示すように、一定流速の気流Fをワークw(w1,w2)に吹き当てることができる。
 一定の流速で気流Fをワークwに吹き当てることで、寸法の高低(大小)に関わらず、ほぼ等しい熱伝達でワークwを熱加工することができ、低い寸法のワークw2であっても、高い寸法のワークw1とほぼ同様に熱加工することができる。従って、寸法の低いワークw2に合わせて炉1を長く設計する必要がなくなり、炉1の設備スペースを省スペース化することができると共に、省エネルギ化することができる。
 また、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)をワークwに接近させて流速の速い気流Fをワークwに吹き当てることも可能となり、熱伝達が向上して効率よく熱加工することができて、必要熱加工時間を短縮することができ、さらに炉1を短くして省スペース化できると共に、併せて時間当たりの処理量を増大することができて、省エネルギ化も達成することができる。
 ワークwの寸法が入力される制御装置14を備え、駆動機構13を、制御装置14に接続してこれより出力されるワークwの寸法に応じて吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を駆動するようにしたので、炉1の運転操作性を向上することができる。
 ワークwの寸法を予め自動検出して制御装置14に入力するセンサ15を備えたので、炉1を自動運転することができる。
 また、本実施形態に係るワークを熱加工する炉1の構成は、既存の炉を容易に改造して適用することができ、今まで運転されていたゾーンのいずれかを休止し、少ないゾーンを用いてほぼ同様な処理量を確保することができる。
 上記実施形態にあっては、吹き出しフード12(またはノズル12b)を上下昇降駆動して、下向きに気流Fを吹き出すノズル12bとノズル12bに面するワーク部分Xとの間の高さを一定に調整する場合を例示して説明したが、上部から吊り下げたワークに対してノズル12bから上向きに気流Fを吹き出す場合であっても同様に、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を上下昇降駆動して距離を調整することができる。
 また、ワークwに対し、ノズル12bから水平方向横向きに気流Fを吹き当てる場合には、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を左右水平方向に駆動することで、ノズル12bに面するワーク部分(特に、左右幅方向突出部など)とノズル12bとの間の水平距離を調整することができる。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
 図6には、上記実施形態に係るワークを熱加工する炉1の他の変形例が示されている。上記実施形態(図1参照)では、各ゾーン4~6それぞれに単一の吹き出しフード12(もしくはノズル12b)が設けられている。吹き出しフード12(もしくはノズル12b)の高さ位置は、これから搬送されてくる先行のワークwの高さ寸法に応じてセットされ、その後に搬送されてくる後続の異なる高さ寸法のワークwを熱加工するときには、先行するワークw全てが吹き出しフード12(もしくはノズル12b)下を通過し終えた後でなければ、後続するワークwに合わせた高さ位置に再調整することができない。
 すなわち、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)直下にワークwが無くなって空になった後で、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)の高さが再調整される。
 この際、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)の搬送方向長さ寸法が長いと、炉1の設備として、熱加工が行われない区間が長距離に及んでしまい、時間的にも、エネルギ的にも、大きなロスとなると共に、炉1も大型化してしまう。
 この変形例は、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)の搬送方向長さ寸法Lを短くしたものである。例えば、各ゾーン4~6内で、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)が、ワークwの搬送方向に複数,例えば3つ配列される。換言すると、上記実施形態で、各ゾーン4~6に一つずつ設けられている吹き出しフード12(もしくはノズル12b)が、複数に分割される。同じ長さのゾーン4~6であれば、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)の搬送方向長さ寸法Lが短縮される。
 駆動機構13は、これら各吹き出しフード12(もしくは各ノズル12b)とノズル12bに面するワーク部分Xとの間の距離Hを、複数の吹き出しフード12(もしくはノズル12b)で独立して個別に調整する。
 このようにすれば、ワークwの高さ寸法が切り替わる際、各吹き出しフード12(もしくは各ノズル12b)の搬送方向長さ寸法Lが短いので、ワークwが無くなって空になってしまう距離を狭めることができ、時間的・エネルギ的なロスを削減できて、生産効率を向上できると共に、炉1の長さも短くすることができる。
 図7には、上記実施形態に係るワークを熱加工する炉1のさらに他の変形例が示されている。例えば、ワークwを搬送する搬送手段7が、ウォーキングビーム式など搬送面7aが上下方向への移動(図中、矩形運動を表示する矢印のうち、矢印Qを参照)を伴う方式の場合、搬送を行う過程で、ワークwと吹き出しフード12(もしくはノズル12b)との間の距離Hが変動してしまい、ノズル12bから吹き出してワークwに当たる気流Fが安定せず、殊に、距離Hが広がった場合には、風速が落ちて熱効率が下がってしまう。従って、搬送を行う段階では、適切な熱加工を期待することができない。
 この変形例では、ワークwが搬送手段7により上下動を伴って搬送される場合には、駆動機構13が、ワークwの上下動タイミングに合わせて、ワークwの上下速度と同じ上下速度で、ワークw(搬送面7a)の上下ストローク量Sと同じ上下ストローク量Tで、ノズル12bと当該ノズル12bに面するワーク部分Xとの間の距離Hを常に一定に調整するようになっている。
 すなわち、ウォーキングビーム式の場合には、搬送面7aが鉛直面内で矩形運動や円運動を行うが、このような場合には、動きの上下方向成分と同じ速度、同じタイミングで、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を駆動機構13で上下方向に動かし、常に距離Hを一定にするという意味である。
 この場合、制御装置14に、搬送手段7の上下動の制御値を予め入力しておくようにし、この制御値に従って駆動機構13を駆動して、吹き出しフード12(もしくはノズル12b)を上下駆動すればよい。
 このようにすれば、搬送手段7がワークwの搬送を停止している段階だけでなく、搬送を行う段階であっても、常にノズル12bから吹き出す気流Fをワークwに的確に当てながらワークwを熱加工することができ、必要加熱時間を短縮できると共に、炉1の長さも短くすることができる。
 これら図6及び図7に示す変形例にあっても、吹き出しフード12またはノズル12bのいずれを昇降動作しても良いことはもちろんである。
 1 ワークを熱加工する炉
 2 装入口
 3 抽出口
 4 加熱ゾーン
 5 均熱ゾーン
 6 冷却ゾーン
 7 搬送手段
 7a 搬送面
 8 入口開口
 9 出口開口
 10 炉体
 11 循環ファン装置
 11a 中空ダクト
 11b ファン
 12 吹き出しフード
 12a スライド筒部
 12b ノズル
 13 駆動機構
 13a 駆動部
 13b ロッド
 14 制御装置
 15 センサ
 20 通風穴付き支持板
 21 スライド部
 F 気流
 D,d1,d2,H 距離
 L 吹き出しフード(もしくはノズル)の搬送方向長さ寸法
 w(w1,w2) 熱伝導性のワーク
 X ノズルに面するワーク部分
 Y 気流の拡散

Claims (7)

  1.  ワークを熱加工する気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉であって、
     種々の寸法のワークに、上記ノズルから吹き出す気流が所望の流速で吹き当たるように、該ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整する駆動機構を備えたことを特徴とするワークを熱加工する炉。
  2.  前記駆動機構は、種々の寸法のワークに、前記ノズルから吹き出す気流が一定の流速で吹き当たるように、該ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整することを特徴とする請求項1に記載のワークを熱加工する炉。
  3.  前記駆動機構は、前記ノズルとワーク部分との距離を調整するために、前記吹き出しフードまたは該ノズルを駆動することを特徴とする請求項1または2に記載のワークを熱加工する炉。
  4.  前記ノズルは、熱加工を行うゾーン内に、ワークが搬送される方向に複数配列され、前記駆動機構は、各ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を、複数のノズルそれぞれで個別に調整することを特徴とする請求項1~3いずれかの項に記載のワークを熱加工する炉。
  5.  ワークは、搬送手段で上下動を伴って搬送され、前記駆動機構は、ワークの上下動タイミングに合わせて、ワークの上下速度と同じ上下速度で、ワークの上下ストローク量と同じ上下ストローク量で、前記ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整することを特徴とする請求項1~4いずれかの項に記載のワークを熱加工する炉。
  6.  ワークの寸法に関する情報が入力される制御装置が備えられ、該制御装置は、前記駆動機構に接続されて、当該駆動機構を制御するためのワークの寸法に関する情報を出力することを特徴とする請求項1~5いずれかの項に記載のワークを熱加工する炉。
  7.  ワークの寸法を予め自動検出して前記制御装置に入力するセンサを備えたことを特徴とする請求項6に記載のワークを熱加工する炉。
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