(57)【要約】【課題】生産効率の向上を図ることができる熱処理炉を提供する。【解決手段】雰囲気ガス下で被処理物Ｗを加熱して冷却するべく、炉長方向に沿って加熱室１１及び冷却室１２を備える熱処理炉１０であって、冷却室１２には２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂが炉長方向に並んで設けられ、冷却器２０Ａ，２０Ｂは、ファン２１Ａ，２１Ｂと、冷却室２０Ａ，２０Ｂ内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ及び雰囲気ガスを噴出する噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂと、を備えており、隣接する２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂは、一方の冷却器２０Ａにおける吸込ダクト２２Ａ及び噴出ダクト２３Ａの位置関係と、他方の冷却器２０Ｂにおける吸込ダクト２２Ｂ及び噴出ダクト２３Ｂの位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気ガス下で被処理物を加熱して冷却するべく、炉長方向に沿って加熱室及び冷却室を備える熱処理炉であって、
前記冷却室には２基以上の冷却器が炉長方向に並んで設けられており、
前記冷却器は、ファンと、冷却室内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト及び該雰囲気ガスを噴出する噴出ダクトと、を備えており、
隣接する２基の冷却器は、一方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係と、他方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされていることを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
前記噴出ダクト内には、炉幅方向で該噴出ダクトの内部を仕切る複数の仕切板が設けられ、３つ以上の噴流室が炉幅方向に並んで形成されている請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
前記噴出ダクト内には、各噴流室における雰囲気ガスの風量を調節するダンパが設けられている請求項２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記冷却室の端部から炉長方向の下流側へ伸びるスロート室を備え、
前記スロート室は、
炉長方向で上流側の端部に設けられた第１扉と、
炉長方向で下流側の端部に設けられた第２扉と、
前記第１扉と前記第２扉との間に設けられた少なくとも１枚の中間扉と、
を備えている請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項５】
前記第１扉、前記第２扉及び前記中間扉から選択される少なくとも１つの扉によって、前記熱処理炉は常に炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている請求項４に記載の熱処理炉。
【請求項６】
前記第１扉、前記第２扉及び前記中間扉は、前記被処理物が通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされて、残りの扉が開いた状態とされる請求項４又は請求項５に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材、鋼製のパイプやバー等の被処理物を発熱形ガスや吸熱形ガス等の雰囲気ガス下で加熱し、冷却して熱処理するための熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材、鋼製のパイプやバー等の被処理物を発熱形ガスや吸熱形ガス等の雰囲気ガス下で加熱し、冷却して熱処理するための熱処理炉は、被処理物を加熱する加熱室と、この被処理物を冷却する冷却室とを備えており、冷却室には、被処理物を急速に冷却するため、冷却器が設けられている。この冷却器は、冷却室内の雰囲気ガスを吸込ダクトから吸込み、この雰囲気ガスを冷却して、冷却した雰囲気ガスを噴出ダクトから被処理物に向けて噴出するように構成されている。
例えば、特許文献１に記載の連続雰囲気熱処理炉は、冷却室において、冷却器として２つの循環ファンにより炉内ガスを循環させるダクトの途中にクーラーが設けられ、このクーラーにより炉内ガスを冷却し得るようにしている。
特許文献２に記載の熱処理炉は、徐冷兼冷却室及び冷却室において、冷却器として冷却用のガス流を形成する為のファンが設けられ、浮揚ノズル及び噴流ノズルから用途に対応する温度と量のガスを噴出するようにしてある。
特許文献３に記載の連続雰囲気熱処理炉において、冷却室には、冷却器として２つの冷却ガス循環噴射装置が装備されている。この冷却ガス循環噴射装置は、ファンと、ファンに接続された噴出ダクトとしてのダクトと、ファンに相対して装備されたクーラー及び該クーラーに接続された吸込ダクトとしてのダクトとを備えている。そして、冷却ガス循環噴射装置は、冷却室内の雰囲気ガスをクーラーで冷却し、冷却した雰囲気ガスをダクトから噴射して被処理物を急冷するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５７９５０
【特許文献２】特開平７−２５２５３５
【特許文献３】特開２０１５−５４９８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の熱処理炉において、冷却器は、吸込ダクトで雰囲気ガスを吸込みながら、噴出ダクトから雰囲気ガスを噴出するので、周囲の圧力に偏りを生じさせやすい。この冷却器は、冷却室に複数が炉長方向に関して全て同じ向きに配置されているため、各冷却器で生じた圧力の偏りが相乗して大きくなることで、冷却室内における圧力バランスの平衡状態が保てなくなる。冷却室内における圧力バランスの平衡状態が保てなくなると、雰囲気ガスの流れが生じることで、冷却された雰囲気ガスが被処理物の表面に留まり難くなり、被処理物の冷却が不均一になりやすい。このため、冷却効率の低下や、曲がり等のような被処理物の不良の発生などといった不具合が生じやすくなり、生産効率が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、生産効率の向上を図ることができる熱処理炉を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、雰囲気ガス下で被処理物を加熱して冷却するべく、炉長方向に沿って加熱室及び冷却室を備える熱処理炉であって、前記冷却室には２基以上の冷却器が炉長方向に並んで設けられ、前記冷却器は、ファンと、冷却室内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト及び該雰囲気ガスを噴出する噴出ダクトと、を備えており、隣接する２基の冷却器は、一方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係と、他方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記噴出ダクト内には、炉幅方向で該噴出ダクトの内部を仕切る複数の仕切板が設けられ、３つ以上の噴流室が炉幅方向に並んで形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記噴出ダクト内には、各噴流室における雰囲気ガスの風量を調節するダンパが設けられていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の発明において、前記冷却室の出口側端部から炉長方向に伸びるスロート室を備えており、前記スロート室は、炉長方向で入口側端部に設けられた第１扉と、炉長方向で出口側端部に設けられた第２扉と、前記第１扉と前記第２扉との間に設けられた少なくとも１枚の中間扉と、を備えていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１扉、前記第２扉及び前記中間扉から選択される少なくとも１つの扉によって、前記熱処理炉は常に炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記第１扉、前記第２扉及び前記中間扉は、前記被処理物が通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされて、残りの扉が開いた状態とされることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱処理炉は、冷却室に２基以上の冷却器が炉長方向に並んで設けられており、隣接する２基の冷却器は、一方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係と、他方の冷却器における吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされている。このように隣接する２基の冷却器を配置することで、一方の冷却器で生じた圧力の偏りと、他方の冷却器で生じた圧力の偏りとは、互いに打ち消し合うように作用するため、冷却室内における圧力バランスの平衡状態が保たれる。そして、冷却室内における雰囲気ガスの流れが生じ難くなり、被処理物が略均一に冷却され、冷却効率の低下や、曲がり等のような被処理物の不良の発生などといった不具合の発生が抑制されるので、生産効率の向上を図ることができる。
また、炉幅方向で噴出ダクトの内部を仕切る複数の仕切板が設けられ、噴出ダクト内に３つ以上の噴流室が炉幅方向に並んで形成されている場合、複数の被処理物を炉幅方向に並べてまとめて処理する際に中間部に配された被処理物について、冷却効率の向上を図ることができる。
また、噴出ダクト内に各噴流室における雰囲気ガスの風量を調節するダンパが設けられている場合、複数の被処理物を炉幅方向に並べてまとめて処理する際に、冷却効率の更なる向上を図ることができる。
また、熱処理炉は、冷却室の予備室として、該冷却室の出口側端部から炉長方向に伸びるスロート室を備えることができる。このスロート室には、炉長方向で入口側端部に設けられた第１扉と、炉長方向で出口側端部に設けられた第２扉と、第１扉と第２扉との間に設けられた少なくとも１枚の中間扉と、を備えている場合、被処理物の長さに合わせ、使用する扉を使い分けることで、生産効率の更なる向上を図ることができる。
また、第１扉、第２扉及び中間扉から選択される少なくとも１つの扉によって、熱処理炉は常に炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている場合、外気の侵入によって炉内の雰囲気が乱される、いわゆるトンネル効果の発生を抑えることで、生産効率の低下を抑制することができる。
また、第１扉、第２扉及び中間扉は、被処理物が通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされて、残りの扉が開いた状態とされる場合、熱処理炉の下流側が閉じた状態を常に維持しながら、被処理物を迅速に搬送することができるので、生産効率の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の熱処理炉を側面から見た状態で示す説明図。
【図２】実施例の冷却室を側面から見た状態で示す図１の部分拡大図。
【図３】実施例の冷却器を炉長方向の下流側から見た状態で示す説明図。
【図４】実施例のスロート室で短めの長尺材を搬送する場合に、（ａ）は第１扉が閉じた状態、（ｂ）は中間扉が閉じた状態、（ｃ）は第２扉が閉じた状態を示す説明図。
【図５】実施例のスロート室で長めの長尺材を搬送する場合に、（ａ）は第１扉が閉じた状態、（ｂ）は第２扉が閉じた状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１０】
本実施形態に係る熱処理炉は、雰囲気ガス下で被処理物（Ｗ）を加熱して冷却するべく、炉長方向に沿って加熱室（１１）及び冷却室（１２）を備える熱処理炉（１０）であり、冷却室（１２）には２基以上の冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）が、炉長方向に並んで設けられている（例えば、図１等参照）。
冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）は、ファン（２１Ａ，２１Ｂ）と、ファン（２１Ａ，２１Ｂ）の回転によって冷却室（１２）内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト（２２Ａ，２２Ｂ）及び雰囲気ガスを噴出する噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）と、を備えている。
そして、隣接する２基の冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）は、一方の冷却器（２０Ａ）における吸込ダクト（２２Ａ）及び噴出ダクト（２３Ａ）の位置関係と、他方の冷却器（２０Ｂ）における吸込ダクト（２２Ｂ）及び噴出ダクト（２３Ｂ）の位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされている。
【００１１】
熱処理炉（１０）は、被処理物の加熱と冷却を連続して行う連続式と、被処理物の加熱と冷却を段階的に行うバッチ式の何れであるかは特に問わないが、連続式は、被処理物（Ｗ）がパイプ、バー、レール等の長尺材の場合に有用であるため好ましい。
熱処理炉（１０）は、加熱室（１１）及び冷却室（１２）を備えるものであれば、構成等は特に問わない。例えば、熱処理炉（１０）は、加熱室（１１）の端部から炉長方向の上流側へ伸びるように設けられた予熱室（１３）を備える構成とすることができる。また、熱処理炉（１０）は、冷却室（１２）の端部から炉長方向の下流側へ伸びるように設けられたスロート室（１４）を備える構成とすることができる。
【００１２】
雰囲気ガスは、種類は特に問わず、発熱型変成ガス（ＤＸガス）、吸熱型変成ガス（ＲＸガス）、窒素型変成ガス（ＮＸガス）等が適宜選択される。
被処理物（Ｗ）は、材質、形状、大きさ等は特に問わず、パイプ、バー、レール等の長尺材、線材、板材等が適宜選択されるが、熱処理炉（１０）が連続式である場合、長尺材が好ましい。
熱処理炉（１０）における被処理物（Ｗ）の搬送方式は、被処理物（Ｗ）を素早く搬送して迅速に取り出すことができ、また被処理物（Ｗ）が長尺材（Ｗ）の場合に搬送時の長尺材に負荷を与えにくく、曲がりを抑制できるという観点から、ローラーハース式が好ましい。
加熱室（１１）は、雰囲気ガス下で被処理物（Ｗ）を加熱することができるものであれば、加熱方式、形状、容積、材質、構成等は特に問わない。加熱室（１１）に設けられる加熱源（１６）は、特に問わず、ラジアントチューブ、ヒーター等が適宜選択される。
【００１３】
冷却室（１２）は、冷却方式として冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）を使用した急速ガス冷却式が選択されたものであれば、形状、容積、材質、構成等は特に問わない。なお、急速ガス冷却式とは、冷却器を使用することで、冷却室内の雰囲気ガスを冷却し、冷却した雰囲気ガスを加熱後の被処理物に噴射して、被処理物を急冷する冷却方式である。
冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）は、ファン（２１Ａ，２１Ｂ）と、冷却室（１２）内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト（２２Ａ，２２Ｂ）及び雰囲気ガスを噴出する噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）と、を備えているものであれば、構成等は特に問わない。
【００１４】
冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）は、ファン（２１Ａ，２１Ｂ）、吸込ダクト（２２Ａ，２２Ｂ）及び噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）の他に、雰囲気ガスを冷却するためのクーラ（２４Ａ，２４Ｂ）や、ファン（２１Ａ，２１Ｂ）を回転駆動させるためのモータ（２５Ａ，２５Ｂ）を備えた構成とすることができる（例えば、図２等参照）。
ファン（２１Ａ，２１Ｂ）は、形状、大きさ、材質、種類等は特に問わず、ターボファン、プロペラファン、シロッコファン等が適宜選択される。
吸込ダクト（２２Ａ，２２Ｂ）及び噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）は、形状、材質、ダクト径等は特に問わない。
【００１５】
冷却室（１２）に設けられた２基以上の冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）は、隣接する２基のうち一方の冷却器（２０Ａ）における吸込ダクト（２２Ａ）及び噴出ダクト（２３Ａ）の位置関係と、他方の冷却器（２０Ｂ）における吸込ダクト（２２Ｂ）及び噴出ダクト（２３Ｂ）の位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされているのであれば、冷却室（１２）内での設置位置等は特に問わない。
冷却室（１２）に設けられる冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）の基数は、２基以上であれば特に問わないが、一方の冷却器（２０Ａ）で生じた圧力の偏りと他方の冷却器（２０Ｂ）で生じた圧力の偏りとが互いに打ち消し合うという観点から、偶数とすることが好ましい。
【００１６】
冷却器（２０Ａ，２０Ｂ）の設置方向は、隣接する２基について吸込ダクト及び噴出ダクトの位置関係が炉長方向に関して線対称となるのであれば、特に問わない。
例えば、隣接する２基のうち一方の冷却器（２０Ａ）は、吸込ダクト（２２Ａ）が炉長方向の上流側、噴出ダクト（２３Ａ）が炉長方向の下流側に配された位置関係で設けられている場合、他方の冷却器（２０Ｂ）は、噴出ダクト（２３Ａ）が炉長方向の上流側、吸込ダクト（２２Ａ）が炉長方向の下流側に配された位置関係となるように設けられる。
また、隣接する２基のうち一方の冷却器（２０Ａ）は、噴出ダクト（２３Ａ）が炉長方向の上流側、吸込ダクト（２２Ａ）が炉長方向の下流側に配された位置関係で設けられている場合、他方の冷却器（２０Ｂ）は、吸込ダクト（２２Ａ）が炉長方向の上流側、噴出ダクト（２３Ａ）が炉長方向の下流側に配された位置関係となるように設けられる。
【００１７】
噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）内には、炉幅方向で該噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）の内部を仕切る複数の仕切板（２６）を設けることができる。このように複数の仕切板（２６）を設けることで仕切られた噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）の内部には、３つ以上の噴流室（２７）が、炉幅方向に並ぶように形成される（例えば、図３等参照）。
熱処理炉（１０）は、生産効率の向上を図る観点から、複数の被処理物（Ｗ）が炉幅方向に並べられて、一度にまとめて処理されるような構成となっている。しかし、炉幅方向に並べられた複数の被処理物のうち、中間部に配された被処理物は、両端部に配された被処理物に比べて冷却効率が劣りやすい。その理由としては、炉幅方向の中間部に配された被処理物には、両端部に配された被処理物からの伝熱の影響が及ぶこと、噴出ダクト（２３Ａ）から噴出された雰囲気ガスは、炉幅方向において中間部から端部へ向かって拡散すること、等が考えられる。
【００１８】
噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）の内部を複数の仕切板（２６）で仕切り、３つ以上の噴流室（２７）を炉幅方向に並ぶように形成した場合、噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）から噴出される雰囲気ガスは、各噴流室（２７）を通過することで方向付けされて集束し、拡散を抑制される。このため、複数の被処理物（Ｗ）を炉幅方向に並べて処理する際に中間部に配された被処理物（Ｗ）について、冷却効率の向上を図ることができる。
仕切板（２６）は、噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）の内部を仕切ることが可能であれば、形状、大きさ、材質等は、特に問わない。また仕切板（２６）の枚数は、２枚以上であれば、特に問わない。
噴流室（２７）は、形状、大きさ、径等は、特に問わない。また、噴流室（２７）は、炉幅方向の中間部に配された被処理物（Ｗ）に雰囲気ガスが噴出されるように、３つ以上が炉幅方向に並ぶように形成されるのであれば、個数は特に問わない。
【００１９】
噴出ダクト（２３Ａ，２３Ｂ）内に噴流室（２７）が形成されている場合、各噴流室（２７）における雰囲気ガスの風量を調節するダンパ（２８）を設けることができる（例えば、図３等参照）。
ダンパ（２８）を設けた場合、各噴流室（２７）における雰囲気ガスの風量を調節することで、例えば炉幅方向の中間部に配された被処理物（Ｗ）に対する雰囲気ガスの噴射量を増したりすることができ、冷却効率の更なる向上を図ることができる。
ダンパ（２８）は、風量の調節が可能であれば、種類、構成等は特に問わず、手動式の風量調整ダンパ（ＶＤ）、電動式のモータダンパ（ＭＤ）、空気圧に応じて操作される空気作動ダンパ（ＡＤ）等が適宜選択される。
【００２０】
熱処理炉（１０）が上述のスロート室（１４）を備える場合、スロート室（１４）は、冷却室（１２）の予備室であり、その内部には雰囲気ガスが満たされている。
そして、冷却室（１２）を通過した後の被処理物は、このスロート室（１４）内を通過して、炉外へ取り出される。
【００２１】
一般的な連続式の熱処理炉は、生産効率の向上を図るため、複数の被処理物を炉長方向で所定間隔おきに並べ、予熱室、加熱室、冷却室及びスロート室の各室への被処理物の搬送タイミングを一致させて、各室で被処理物の処理を略同時に行うことで、各室における処理を連続して行うように構成されている。このスロート室には、炉長方向で上流側の端部（入口）に第１扉が設けられており、炉長方向で下流側の端部（出口）に第２扉が設けられている。スロート室の炉長方向における長さは、被処理物が長尺材の場合に、処理対象となる長尺材の長さに合わせて設定されている。
一般的な連続式の熱処理炉において、設定よりも短い長尺材を処理対象とする場合には、スロート室内に空きが生じてしまうため、生産効率を考慮すれば、スロート室内に空きが生じないように、炉長方向における長尺材同士の間隔を詰めることが好ましい。しかし、一般的な連続式の熱処理炉で炉長方向における長尺材同士の間隔を詰めると、上述した各室への搬送タイミングが狂ってしまう。このため、一般的な連続式の熱処理炉は、設定よりも短い長尺材を処理対象とし、炉長方向における長尺材同士の間隔を詰めることで、より多くの長尺材を処理して生産効率の向上を図ることはできない。
【００２２】
本実施形態の熱処理炉（１０）において、スロート室（１４）は、炉長方向で上流側の端部（入口）に設けられた第１扉（３１）と、炉長方向で下流側の端部（出口）に設けられた第２扉（３２）と、第１扉（３１）と第２扉（３２）との間に設けられた少なくとも１枚の中間扉（３３）と、を備えているものとすることができる（例えば、図４（ａ）〜（ｃ）等参照）。
第１扉（３１）と第２扉（３２）との間に少なくとも１枚の中間扉（３３）を備える場合、この中間扉（３３）によってスロート室（１４）内を長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の長さに応じたサイズに分割することができ、空きが生じることを抑制して、炉長方向における長尺材同士の間隔を詰めることができる。このため、熱処理炉における対応可能な長尺材の長さの範囲を広げることができ、生産効率の向上を図ることができる。
中間扉（３３）は、１枚のみ設けられることに限らず、２枚以上設けられていてもよい。そして、中間扉（３３）が２枚以上設けられている場合、スロート室（１４）内を長尺材の長さに応じたサイズに好適に分割することができ、熱処理炉における対応可能な長尺材の長さの範囲を更に広げることができる。
【００２３】
上述した一般的な連続式の熱処理炉のスロート室には、第１扉及び第２扉のみが設けられており、これら第１扉及び第２扉は、被処理物の処理前に炉内の雰囲気を安定させる等のために使用されている。つまり、第１扉及び第２扉は、炉内の雰囲気を安定させるために被処理物の処理前に閉じた状態とされるが、被処理物の処理中は、該被処理物を迅速に取り出して生産効率を高めるため、常に開いた状態とされる。
また、一般的な連続式の熱処理炉では、上流側で予熱室の入口に扉が設けられており、この予熱室の扉もまた、被処理物の処理中は、該被処理物を迅速に受け入れて生産効率を高めるため、常に開いた状態とされる。
そして、上流側及び下流側の両側で扉が常に開いた状態とされた連続式の熱処理炉は、外気の侵入によって炉内の雰囲気が乱される、いわゆるトンネル効果が発生することで、生産効率が低下するという問題を有している。
【００２４】
本実施形態の熱処理炉（１０）は、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）から選択される少なくとも１つの扉によって、常に炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されるように構成することができる。
この熱処理炉（１０）は、常に炉長方向の下流側を閉じた状態にすることで、トンネル効果の発生を抑制することができ、炉内の雰囲気が安定に保たれるため、生産効率の向上を図ることができる。
【００２５】
また、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）は、被処理物（Ｗ）である長尺材（ＷＳ，ＷＬ）が通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされて、残りの扉が開いた状態とされるように構成することができる（例えば、図４、図５等参照）。
このように構成した場合、スロート室内を上流側から下流側へ向かって搬送される長尺材（ＷＳ，ＷＬ）に対し、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後方では、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）のうち長尺材（ＷＳ，ＷＬ）に直近の扉が、該長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後を追うようにして閉じた状態になり、一方、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の前方では、全ての扉が開いた状態になる。そして、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後を追うように扉が閉じた状態になることで、熱処理炉の下流側が閉じた状態を常に維持しながら、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の前方で全ての扉が開いた状態になることで、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）を迅速に搬送することができるため、生産効率の更なる向上を図ることができる。
【００２６】
第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）は、被処理物（Ｗ）である長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の搬送に応じて開閉可能に構成されたものであれば、形状、大きさ、材質、構成等は、特に問わない。
熱処理炉（１０）の炉長方向の下流側を常に閉じた状態にする場合、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）のうち閉じる扉の枚数は、特に限定されない。
但し、熱処理炉（１０）の炉長方向の下流側を常に閉じた状態にして、かつ長尺材（ＷＳ，ＷＬ）を迅速に搬送する場合、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）のうち長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の前方にある全ての扉を開いた状態にすることが好ましい。
また、熱処理炉（１０）の炉長方向の下流側を常に閉じた状態にして、かつ被処理物（Ｗ）である長尺材（ＷＳ，ＷＬ）を迅速に搬送する場合、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）は、必ずしも長尺材（ＷＳ，ＷＬ）が通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされることに限定されず、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後方にある全ての扉を閉じた状態にしてもよい。但し、長尺材（ＷＳ，ＷＬ）が通過した直後の１つの扉のみを閉じた状態とし、該１つの扉を除いて長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後方にある全ての扉を開いた状態とすることで、該長尺材（ＷＳ，ＷＬ）の後に処理される長尺材（ＷＳ，ＷＬ）もまた迅速に搬送することができ、炉長方向における長尺材同士の間隔を好適に詰めることができる。
また、熱処理炉（１０）は、スロート室（１４）において、第１扉（３１）、第２扉（３２）及び中間扉（３３）の開閉を制御する制御装置（３４）を有する構成とすることができる。
【００２７】
なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
【実施例】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ、熱処理炉１０の実施例を説明する。
図１に示すように、熱処理炉１０は、炉長方向に沿って加熱室１１及び冷却室１２を備えている。この熱処理炉１０においては、加熱室１１側が炉長方向の上流側、冷却室１２側が炉長方向の下流側となる。なお、これ以降は、炉長方向の上流側を入口側、炉長方向の下流側を出口側とも記載する。
熱処理炉１０は、加熱室１１の入口側の端部から炉長方向の上流側へ伸びる予熱室１３を備えている。更に、熱処理炉１０は、冷却室１２の出口側の端部から炉長方向の下流側へ伸びるスロート室１４を備えている。
【００２９】
熱処理炉１０は、連続式であり、加熱室１１、冷却室１２、予熱室１３及びスロート室１４が互いに接続されて、内部が繋がっている。この熱処理炉１０は、雰囲気ガス発生装置（図示略）を有しており、この雰囲気ガス発生装置から加熱室１１、冷却室１２、予熱室１３及びスロート室１４に雰囲気ガスが供給されるように構成されている。
また、熱処理炉１０は、被処理物の搬送方式としてローラーハース式を採用しており、炉内には複数のローラーが回転可能に所定間隔で敷設されている。そして、被処理物である長尺材Ｗは、複数のローラーが同調して回転することにより、炉長方向の上流側から下流側へと迅速に搬送されるように構成されている。
【００３０】
予熱室１３は、入口側の端部に扉１３Ａが装備されている。この扉１３Ａは、処理前に熱処理炉１０の炉内の雰囲気を安定させる等のため閉じられる場合があるが、長尺材Ｗの処理中は常に開いた状態とされることで、長尺材Ｗの炉内への迅速な挿入を可能にしている。
加熱室１１は、ラジアントチューブからなる加熱源１６が、内部に複数装備されており、加熱室１１内を搬送される長尺材Ｗを加熱できるように構成されている。
【００３１】
冷却室１２には、２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂが炉長方向に並んで設置されている。冷却器２０Ａ，２０Ｂは、ファン２１Ａ，２１Ｂと、冷却室１２内の雰囲気ガスを吸い込む吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ及び雰囲気ガスを噴出する噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂと、を備えている。
図２に示すように、冷却器２０Ａ，２０Ｂにおいて、ファン２１Ａ，２１Ｂと、吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂとの間には、クーラー２４Ａ，２４Ｂが設けられている。また、冷却器２０Ａ，２０Ｂには、ファン２１Ａ，２１Ｂを回転させるためのモーター２５Ａ，２５Ｂが設けられている。
冷却器２０Ａ，２０Ｂは、モーター２５Ａ，２５Ｂによってファン２１Ａ，２１Ｂが回転されることにより、冷却室１２内の雰囲気ガスを、吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ内に吸い込む。吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ内に吸い込まれた雰囲気ガスは、クーラー２４Ａ，２４Ｂを通過することによって冷却される。冷却された雰囲気ガスは、ファン２１Ａ，２１Ｂの回転により、噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂ内へ送り込まれる。そして、冷却された雰囲気ガスが噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂの先端部から長尺材Ｗへと噴射されて、この長尺材Ｗが冷却される。
【００３２】
隣接する２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂは、これら冷却器２０Ａ，２０Ｂの中間で炉長方向と直交する方向に伸びる対称線Ｓを基準として、一方の冷却器２０Ａにおける吸込ダクト２２Ａ及び噴出ダクト２３Ａの位置関係と、他方の冷却器２０Ｂにおける吸込ダクト２２Ｂ及び噴出ダクト２３Ｂの位置関係とが、炉長方向に関して線対称とされている。
具体的に、一方の冷却器２０Ａは、吸込ダクト２２Ａが炉長方向の上流側、噴出ダクト２３Ａが炉長方向の下流側の位置関係になるように設置されている。これに対して、他方の冷却器２０Ｂは、噴出ダクト２３Ｂが炉長方向の上流側、吸込ダクト２２Ｂが炉長方向の下流側の位置関係になるように設置されている。
また言い換えると、一方の冷却器２０Ａは、ファン２１Ａが設けられた面を前面として、前面が炉長方向の下流側に向くように設置されている。これに対して、他方の冷却器２０Ｂは、ファン２１Ｂが設けられた面を前面として、前面が炉長方向の上流側に向くように設置されている。従って、隣接する２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂは、互いのファン２１Ａ，２１Ｂが向かい合わせとなるように設置されることにより、互いにおける吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ及び噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂの位置関係が炉長方向に関して線対称とされている。
炉長方向に関して線対称に配置された２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂにおいて、一方の冷却器２０Ａで生じた圧力の偏りと、他方の冷却器２０Ｂで生じた圧力の偏りとは、逆位相となるので、互いに打ち消し合うように作用する。従って、冷却室１２内における圧力バランスの平衡状態が保たれる。
【００３３】
なお、特に図示はしないが、隣接する２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂは、一方の冷却器２０Ａの前面が炉長方向の上流側に向き、他方の冷却器２０Ｂの前面が炉長方向の下流側に向くようにして、互いのファン２１Ａ，２１Ｂが背中合せとなるように設置しても、互いにおける吸込ダクト２２Ａ，２２Ｂ及び噴出ダクト２３Ａ，２３Ｂの位置関係が炉長方向に関して線対称となる。
この場合、一方の冷却器２０Ａは、噴出ダクト２３Ａが炉長方向の上流側、吸込ダクト２２Ａが炉長方向の下流側の位置関係になり、他方の冷却器２０Ｂは、吸込ダクト２２Ｂが炉長方向の上流側、噴出ダクト２３Ｂが炉長方向の下流側の位置関係になるように設置される。
【００３４】
２基の冷却器２０Ａ，２０Ｂは、実質的に同じ構造とされており、以下は冷却器２０Ａについて説明する。
図３に示すように、噴出ダクト２３Ａは、ファン２１Ａが接続された個所から離れた位置で２つに分岐されており、一方は長尺材Ｗの上方へ、他方は長尺材Ｗの下方へ伸びている。このように分岐された噴出ダクト２３Ａは、長尺材Ｗに対して上下両方向から冷却された雰囲気ガスを噴射することができ、好適な冷却効率となるように構成されている。
また、噴出ダクト２３Ａの分岐個所には、ダンパ２８Ａが取り付けられている。このダンパ２８Ａは、長尺材Ｗの上方へ送られる雰囲気ガスの風量と、長尺材Ｗの下方へ送られる雰囲気ガスの風量とのバランスを保つように機能している。
【００３５】
噴出ダクト２３Ａ内には、複数の仕切板２６が設けられている。これら仕切板２６は、噴出ダクト２３Ａの内部を炉幅方向で仕切っている。そして、仕切板２６によって仕切られた噴出ダクト２３Ａの内部には、複数の噴流室２７が、炉幅方向に並んで形成されている。
本実施例において、仕切板２６は、上側の噴出ダクト２３Ａ内に２枚、下側の噴出ダクト２３Ａ内に２枚の合計４枚が設けられている。また噴流室２７は、上側の噴出ダクト２３Ａ内に３つ、下側の噴出ダクト２３Ａ内に３つの合計６つが形成されている。
噴出ダクト２３Ａ内に送り込まれた雰囲気ガスは、各噴流室２７へ分岐して送られ、各噴流室２７の先端部から長尺材Ｗに向けて噴射される。また雰囲気ガスは、各噴流室２７へ分岐して送られることにより、噴流室２７内でまとまって、噴射後の拡散を抑制される。
本実施例では、炉幅方向に並んで形成された３つの噴流室２７のうち、中央の噴流室２７から噴出される雰囲気ガスは、両端部から噴出される雰囲気ガスによって両側方から挟み込まれることにより、好適に集束した状態となる。このため、中央の噴流室２７から噴出される雰囲気ガスは、炉幅方向に並べて処理される複数の長尺材Ｗのうち、中央部に配された長尺材Ｗに好適に届き、該長尺材Ｗを良好に冷却するため、冷却効率が向上している。
【００３６】
噴出ダクト２３Ａ内において、ファン２１Ａと各噴流室２７との間には、ダンパ２８が設けられている。
ダンパ２８は、ファン２１Ａから各噴流室２７へと送られる雰囲気ガスの量を増減させることにより、各噴流室２７における雰囲気ガスの風量を調節するように構成されたものである。そして、ダンパ２８によって各噴流室２７における雰囲気ガスの風量を調節することにより、冷却効率の更なる向上を図ることができる。
例えば、炉幅方向に並べて処理される複数の長尺材Ｗのうち、中央部に配された長尺材Ｗの冷却効率が悪い場合には、炉幅方向に並んで形成された３つの噴流室２７のうち中央の噴流室２７について、ダンパ２８によって雰囲気ガスの風量が増すように調節が為される。
【００３７】
図１に示すように、スロート室１４は、入口側の端部に設けられた第１扉３１と、出口側の端部に設けられた第２扉３２と、第１扉３１と第２扉３２との間に設けられた１枚の中間扉３３と、を備えている。第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３は、制御装置３４と電気的に接続されており、必要に応じて開閉することができるように、制御装置３４によって開閉を制御されている。
図４（ａ）に示すように、中間扉３３は、被処理物が短い長尺材ＷＳの場合に使用される。この中間扉３３が使用される場合、スロート室１４内は、中間扉３３によって上流側の第１室１４Ａと下流側の第２室１４Ｂとに分割されている。第１室１４Ａ及び第２室１４Ｂにはそれぞれ、長尺材ＷＳを搬送するため、複数のローラーが回転可能に所定間隔で敷設されている。
特に図示はしないが、第１室１４Ａに敷設された複数のローラーを駆動するモーター等の駆動機構と、第２室１４Ｂに敷設された複数のローラーを駆動するモーター等の駆動機構とは、各々個別に独立して設けられている。そして、第１室１４Ａ及び第２室１４Ｂにそれぞれ駆動機構を独立して設けることにより、第１室１４Ａ及び第２室１４Ｂの各室で長尺材ＷＳを迅速に搬送することができる。
【００３８】
熱処理炉１０は、第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３から選択される少なくとも１つの扉によって、常に炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている。
例えば、図１、図４（ａ）及び図５（ａ）では、第１扉３１により、熱処理炉１０は、炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている。
また、図４（ｂ）では、中間扉３３により、熱処理炉１０は、炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている。
そして、図４（ｃ）及び図５（ｂ）では、第２扉３２により、熱処理炉１０は、炉長方向の下流側が閉じた状態を維持されている。
【００３９】
また、第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３は、長尺材ＷＳ，ＷＬが通過した直後の１つの扉のみが閉じた状態とされて、残りの扉が開いた状態とされる。すなわち、熱処理炉１０の炉長方向の下流側を閉じる扉には、スロート室１４内で炉長方向の上流側から下流側へと搬送される長尺材ＷＳ，ＷＬの位置に応じて、第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３が切り替えられて使用される。
例えば、図１、図４（ａ）及び図５（ａ）では、長尺材ＷＳ，ＷＬが通過した直後の、つまり長尺材ＷＳ，ＷＬの後方（炉長方向の上流側）で直近の第１扉３１のみが閉じた状態とされて、残りの第２扉３２及び中間扉３３が開いた状態とされる。
また、図４（ｂ）では、長尺材ＷＳが通過した直後の、つまり長尺材ＷＳの後方（炉長方向の上流側）で直近の中間扉３３のみが閉じた状態とされて、残りの第１扉３１及び第２扉３２が開いた状態とされる。
そして、図４（ｃ）及び図５（ｂ）では、長尺材ＷＳ，ＷＬが通過した直後の、つまり長尺材ＷＳ，ＷＬの後方（炉長方向の上流側）で直近の第２扉３２のみが閉じた状態とされて、残りの第１扉３１及び中間扉３３が開いた状態とされる。
【００４０】
被処理物が短い長尺材ＷＳの場合の第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３の開閉について、図４（ａ）〜（ｃ）を使用して説明する。
冷却室１２から取り出された長尺材ＷＳは、スロート室１４内に送り込まれて、炉長方向の上流側（以下、「長尺材ＷＳの後方」とも記載する）から、下流側（以下、「長尺材ＷＳの前方」とも記載する）へ向かって搬送される。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、スロート室１４内で長尺材ＷＳの後方の端部が第１扉３１を通過すると、長尺材ＷＳが通過した直後の第１扉３１が閉じる。
また、第１扉３１が閉じたことに連動して、第２扉３２が開く。このとき、中間扉３３は開いたままである。
そして、熱処理炉１０の下流側であるスロート室１４は、長尺材ＷＳの後方では、第１扉３１によって閉じた状態とされ、長尺材ＷＳの前方では、該長尺材ＷＳの迅速な搬送を妨げないように、第２扉３２及び中間扉３３が開かれている。
【００４２】
図４（ｂ）に示すように、スロート室１４内で長尺材ＷＳの後方の端部が中間扉３３を通過すると、長尺材ＷＳが通過した直後の中間扉３３が閉じる。
また、中間扉３３が閉じたことに連動して、第１扉３１が開く。このとき、第２扉３２は開いたままである。
そして、熱処理炉１０の下流側であるスロート室１４は、長尺材ＷＳの後方では、中間扉３３によって閉じた状態とされ、長尺材ＷＳの前方では、該長尺材ＷＳの迅速な搬送を妨げないように、第２扉３２が開かれている。
【００４３】
図４（ｃ）に示すように、長尺材ＷＳの後方の端部が第２扉３２を通過して、長尺材ＷＳがスロート室１４内から取り出されると、長尺材ＷＳが通過した直後の第２扉３２が閉じる。
また、第２扉３２が閉じたことに連動して、中間扉３３が開く。このとき、第１扉３１は開いたままである。
そして、熱処理炉１０の下流側であるスロート室１４は、第２扉３２によって閉じた状態とされる。更に、冷却室１２からは、次に処理される長尺材ＷＳ（図中に二点鎖線で示す）が取り出され、この長尺材ＷＳの前方では、該長尺材ＷＳの迅速な搬送を妨げないように、第１扉３１及び中間扉３３が開かれている。
以後は、上述の図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順番で繰り返される。
【００４４】
被処理物が長い長尺材ＷＬの場合、中間扉３３は使用されず、第１扉３１及び第２扉３２が開閉される。これについて、図５（ａ），（ｂ）を使用して説明する。
冷却室１２から取り出された長尺材ＷＬは、スロート室１４内に送り込まれて、炉長方向の上流側（以下、「長尺材ＷＬの後方」とも記載する）から、下流側（以下、「長尺材ＷＬの前方」とも記載する）へ向かって搬送される。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、スロート室１４内で長尺材ＷＬの後方の端部が第１扉３１を通過すると、長尺材ＷＳが通過した直後の第１扉３１が閉じる。
また、第１扉３１が閉じたことに連動して、第２扉３２が開く。このとき、中間扉３３は開いたままである。
そして、熱処理炉１０の下流側であるスロート室１４は、長尺材ＷＬの後方では、第１扉３１によって閉じた状態とされ、長尺材ＷＬの前方では、該長尺材ＷＳの迅速な搬送を妨げないように、第２扉３２が開かれている。
【００４６】
図５（ｂ）に示すように、長尺材ＷＬの後方の端部が第２扉３２を通過して、長尺材ＷＬがスロート室１４内から取り出されると、長尺材ＷＬが通過した直後の第２扉３２が閉じる。
また、第２扉３２が閉じたことに連動して、第１扉３１が開く。このとき、中間扉３３は開いたままである。
そして、熱処理炉１０の下流側であるスロート室１４は、第２扉３２によって閉じた状態とされる。更に、冷却室１２からは、次に処理される長尺材ＷＬ（図中に二点鎖線で示す）が取り出され、この長尺材ＷＬの前方では、該長尺材ＷＬの迅速な搬送を妨げないように、第１扉３１が開かれている。
以後は、上述の図５（ａ）、図５（ｂ）の順番で繰り返される。
【００４７】
上述したように、熱処理炉１０は、第１扉３１、第２扉３２又は中間扉３３によって、炉長方向の下流側であるスロート室１４が常に閉じた状態とされている。なお、予熱室１３の扉１３Ａは、常に開いたままである。
連続式の熱処理炉は、炉長方向の上流側と下流側の両方が開いていると、トンネル効果が発生して、炉内の雰囲気が不安定になってしまう。実施例の熱処理炉１０は、連続式であるが、第１扉３１、第２扉３２又は中間扉３３によって、炉長方向の下流側であるスロート室１４が常に閉じた状態とされているため、トンネル効果が発生しない。従って、熱処理炉１０は、炉内の雰囲気が安定しており、生産効率が向上する。
また、熱処理炉１０の炉長方向の下流側を閉じた状態にする扉には、第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３のうち長尺材ＷＳ，ＷＬが通過した直後の１つが選択されている。このため、閉じた状態にした第１扉３１、第２扉３２及び中間扉３３によって、長尺材ＷＳ，ＷＬの搬送が妨げられることを防止することができ、熱処理炉１０の炉長方向の下流側が常に閉じた状態を維持しつつ、長尺材ＷＳ，ＷＬを迅速に搬送することができる。
【００４８】
上述の熱処理炉１０においては、短い長尺材ＷＳを処理する場合、雰囲気ガスは、第１室１４Ａ分のみを供給すればよく、必ずしも第２室１４Ｂ分を供給する必要がない。このため、雰囲気ガスの使用量を低減することができる。
また、短い長尺材ＷＳの場合、第２室１４Ｂに長尺材ＷＳが収容されている状態で、第１室１４Ａにも長尺材ＷＳを収容することができ、単位時間当たりの処理量が増すことで、生産効率の向上を図ることができる。
そして、中間扉３３によってスロート室１４内を第１室１４Ａと第２室１４Ｂに分割したことにより、長い長尺材ＷＬに比べて、短い長尺材ＷＳのスロート室１４における搬送距離を短くすることができるので、炉長方向における長尺材ＷＳ同士の間隔を詰めることが可能であり、生産効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０            熱処理炉
１１            加熱室
１２            冷却室
１３            予熱室
１４            スロート室
２０Ａ，２０Ｂ  冷却器
２１Ａ，２１Ｂ  ファン
２２Ａ，２２Ｂ  吸込ダクト
２３Ａ，２３Ｂ  噴出ダクト
２４Ａ，２４Ｂ  クーラー
２５Ａ，２５Ｂ  モーター
２６            仕切板
２７            噴流室
２８            ダンパ
３１            第１扉
３２            第２扉
３３            中間扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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