(57)【要約】１以上の加熱した金属板コイルを覆うための包囲体本体を有し、加熱したコイルを受け入れるための開口底部と、包囲体本体の開口底部にシール状態で係合する床とを有する断熱した自己焼鈍用の包囲体を示す。第１バッチのコイルを焼鈍炉に挿入し、所定の温度まで加熱することにより、焼鈍した金属板コイルのバッチ式の製造法を示した。次に、加熱したコイルを自己焼鈍用の包囲体に運ぶ。そして第２バッチのコイルを焼鈍炉に挿入する。最後に、金属板コイルの焼鈍方法を示す。所定の温度までコイルを加熱する工程を含み、そして加熱したコイルを自己焼鈍用の包囲体に挿入し、包囲体の内部で所定の時間保持する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱した金属板コイルための、断熱された自己焼鈍用の包囲体であって、
（ａ）１以上の加熱したコイルを覆い、支持するための包囲体本体であって、加熱したコイルを受け入れるための開口底部を有する包囲体本体と、
（ｂ）包囲体本体の開口底部に、シール状態で係合する床と、
を含むことを特徴とする包囲体。
【請求項２】
温度低下許容範囲が単位時間当たり１℃〜２℃となるように断熱されていることを特徴とする請求項１に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項３】
全体のＲ値が３０〜４０となるように断熱されていることを特徴とする請求項２に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項４】
ミネラルウールを用いて断熱されていることを特徴とする請求項３に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項５】
ミネラルウールの厚さが８インチ〜１２インチであることを特徴とする請求項４に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項６】
ミネラルウールの厚さが１０インチであることを特徴とする請求項５に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項７】
包囲体本体が、加熱したコイルを包囲体本体に入れる、および加熱したコイルを包囲体本体から取り出す開いた状態から、シール状態で包囲体本体を閉じた状態に移動できるドアを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項８】
包囲体本体が、加熱したコイルを支持するために、包囲体本体の内部に突き出た、コイルを支持する１対の突出部を有するフレームを含むことを特徴とする請求項７に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項９】
前記包囲体本体が１以上の加熱したコイルを収容し、加熱したコイルがトレイの上に置かれ、トレイが突出部の上に置かれることにより、加熱したコイルがトレイを用いて１対の突出部の上に支持されることを特徴とする請求項８に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１０】
包囲体本体の開口底部の下で移動する１対の軌道を更に含む包囲体であって、床が包囲体本体内部の加熱したコイルの下で摺動し、包囲体本体の開口底部にシール状態で係合できる、軌道に摺動可能に係合する手段を床が含むことを特徴とする請求項９に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１１】
加熱したコイルを包囲体本体内部に運ぶトレイを運ぶような形状およびサイズを有するパレットを含み、該パレットはフレームの突出部同士の間を１対の軌道に沿って移動するよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１２】
ドアが、包囲体にヒンジで連結され、閉じる際に包囲体をロックするためのロック手段とラッチ手段とを含むことを特徴とする請求項７に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１３】
加熱した金属板コイルを３つ同時に保持できることを特徴とする請求項１２に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１４】
長さが３００インチ、奥行きが１００インチ〜１１０インチ、高さが１００インチ〜１１０インチのサイズを有することを特徴とする請求項１３に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１５】
包囲体本体が２つの包囲体半割部分を含み、それぞれの半割部分は、加熱したコイルを受け入れるための開口底部と、床にシール状態で係合するため、および互いにシール状態で係合するための封止手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１６】
長さが１００インチ〜１１０インチ、奥行きが１００インチ〜１１０インチ、高さが１００インチ〜１１０インチの大きさを有することを特徴とする請求項１５に記載の自己焼鈍用の包囲体。
【請求項１７】
（ａ）第１バッチのコイルを焼鈍炉に挿入し、コイルの外皮が所定の温度に到達するまで加熱する工程と、
（ｂ）加熱された第１バッチのコイルを、焼鈍炉から断熱された自己焼鈍用の包囲体に移動し、ソーキングする工程と、
（ｃ）焼鈍炉に第２バッチのコイルを挿入する工程と、
を含むことを特徴とするバッチ方式により焼鈍した金属板コイルの製造方法。
【請求項１８】
（ａ）第１バッチのコイルを焼鈍炉に挿入し、コイルの外皮が所定の温度に到達するまで加熱する工程と、
（ｂ）加熱したコイルを焼鈍炉から取り出す工程と、
（ｃ）加熱したコイルを、断熱された自己焼鈍用の包囲体に挿入する工程と、
（ｄ）加熱したコイルを、自己焼鈍用の包囲体の内部で所定の時間保持し、ソーキングする工程と、
を含むことを特徴とする金属板コイルの焼鈍方法。
【請求項１９】
加熱した金属板コイルを焼鈍するための断熱した、自己焼鈍用の包囲体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板コイル(sheet metal coil)を、通常それらが加熱される焼鈍炉の外で自己焼鈍(self-annealing)するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムの板(sheet)およびホイルの製造方法において、通常、板またはホイルはコイルに巻き取られ、そして所望の機械的特性を付与するように焼鈍される。一般的に焼鈍(annealing)サイクルは、所定温度まで炉内で加熱する工程、および、所定の時間コイルをソーキング(または均熱、heat soak)する工程を含む。加熱およびソーキングの両方の工程は、炉内で行われる。
【０００３】
このような焼鈍炉の操業およびメンテナンスは、しばしば費用がかかり、通常のプラントでは、限られた数の焼鈍炉が操業されているのみである。従って、焼鈍炉は、しばしば板およびホイルの生産量を制限する工程となり、また隘路工程(bottleneck)となり得る。例えば、通常の操業は４つのバッチ型の焼鈍炉を使用してもよく、それぞれの焼鈍炉が３つのコイルを保持する。加熱工程は最大８時間まで要し、その後４時間、ソーキングされる。従って、焼鈍炉の１サイクルは合計１２時間であり、３分の１は加熱炉として操業していない時間である。
【０００４】
従来から、ソーキング(または均熱処理、heat soaking)工程を焼鈍炉で行うのを避けるように試行錯誤がなされ、その結果、焼鈍炉は、次のバッチのコイルを加熱するように用いることが可能である。
【０００５】
米国特許第５，６５５，５９３号公報および米国特許第５，８９４，８７９号公報は、加熱およびソーキング工程全体を省略できる鋳造前の急冷方法を開示している。しかし、より効率的な焼鈍炉の使用については開示していない。
【０００６】
米国特許第６，０５３，９９６号公報は、鋼の処理に関し、温度を均一にするために、包囲体（またはエンクロージャ、enclosure）内での中間スラブを保持することが、記載されている。しかし、焼鈍を目的とするソーキングの方法については開示していない。
【０００７】
米国特許第６，５７９，３８７号公報および米国特許公開公報第２００３／０１７３００３号は、ストリップが加熱され、そして同じ誘導炉内でソーキングされる連続焼鈍方法を開示している。
【０００８】
米国特許第４，８４６，６７５号公報は、金属コイルのバッチを焼鈍するのに用いる包囲体を開示している。包囲体は、加熱フード(hood)または冷却フードを備え、ソーキングに排他的に用いるものではない。
【０００９】
英国特許第１  ５５５  ０２１号公報は、主に鋼の処理に関し、焼鈍の加熱およびソーキングの両方の工程に用いられる包囲体を示している。米国特許第４，１４２，７１２号公報および米国特許第４，３１０，３０２号公報は、金属コイルの熱処理のためのヒーターとして用いられる、コイルの包囲体の更なる例を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、バッチ焼鈍処理の加熱工程を、ソーキング工程から分離するような方法および装置の開発が大いに求められており、これにより焼鈍炉は次のバッチのコイルを自在に加熱できるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの要旨では、概して、加熱した金属板コイルための、断熱された自己焼鈍用の包囲体を提供する。本発明の別の要旨では、包囲体は、１以上の加熱したコイルを覆い、かつ支持するための包囲体本体であって、加熱したコイルを受け入れるための開口底部を有する包囲体本体と、包囲体本体の開口底部にシール状態で（sealingly）係合する床とを含む。
【００１２】
別の要旨では、本発明は、第１バッチのコイルを焼鈍炉に挿入し、コイルの外皮(または外被、envelope)が所定の温度に到達するまで加熱する工程を含むバッチ方式（またはバッチ生産）で金属板コイルの焼鈍材を製造する方法を提供する。次に加熱された第１バッチのコイルを、焼鈍炉から断熱された自己焼鈍用の包囲体に移動する。それから第２バッチのコイルを焼鈍炉に挿入する。
【００１３】
本発明のさらに別の要旨では、金属板コイルの焼鈍方法を提供し、焼鈍炉内で、コイルの外皮が所定の温度に到達するまでコイルを加熱する工程と、そして加熱したコイルを焼鈍炉から取り出し、断熱された自己焼鈍用の包囲体の内部に挿入する工程と、最後に、コイルをソーキングするように、加熱されたコイルを包囲体の内部で所定の温度に所定の時間保持する工程と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を添付の図面とともに以下に示す。
【００１５】
本発明は、焼鈍炉の外部で、自己焼鈍用の包囲体の内部でソーキングを実施する一方、専らコイルを加熱するように、焼鈍炉の使用を可能にする。自己焼鈍用の包囲体は、バーナー、バルブおよび制御装置を有しない断熱された箱を含むことから、焼鈍炉より、遙かに安価である。
【００１６】
加熱段階を完了すると、直ちにコイルが取り出され、新しいバッチのコイルが、より早く焼鈍炉を利用でき、すなわち焼鈍炉の所要時間が減少し、生産性が向上する。
【００１７】
本発明は、十分に断熱された包囲体であって、コイルの外皮に蓄えられた余剰の熱が、コイルの内側のループに向かって移動する傾向にあり、それによってコイルを自己焼鈍することができる包囲体の中にコイルを移した場合、コイルを自己焼鈍するのに十分な熱が、加熱工程終了時に、コイルに蓄積されているという知見に部分的に基づいている。包囲体は概して、ソーキングする所定の数のコイルを覆い、かつ支持するような形状とサイズを有する。
【００１８】
本明細書に用いられる用語「ソーキング（heat soaking）」は、硬度を低減する、冷間加工を容易にする、所望の微細組織を形成する、または所望の、機械的、物理的もしくは他の特性を得る等を目的に行う、第１にコイル全体に亘り温度を均質化し、次いでコイルを所望の温度で所定の時間保持する処理を規定する。ソーキングは、また、時効硬化した金属を軟化させることを意図した熱処理と関連させることが可能である。金属をソーキングする場合、通常、応力を低減するように適切な速度で金属を冷却することが望ましい。
【００１９】
本包囲体の第１の実施形態を図１〜図４に示す。図２、図３、図４に示すように、包囲体は、２つの包囲体半割部分１０を含み、それぞれの半割部分は端壁１２と、２つの半分の側壁１４と、半分の上壁１６とを含む。半割部分１０は、図１に示すように互いにシール状態で係合するように構成されている。２つの包囲体半割部分をシール状態で係合するためのシール手段（図示せず）は、例えばゴムのガスケット、または当該技術分野で知られた他の封止（またはシーリング）装置を含むことができる。図３および図４を参照すると、包囲体は、また、加熱したコイル２０を上に置くことができ、包囲体半割部分１０と適合しシール状態で係合できる床部１８を含む。
【００２０】
本明細書において、用語「シール状態で係合する(sealingly engage)」は、容器内部の空気が外部の空気と自由に行き来しないように、パーツが、実質的な隙間（またはギャップ）なしに、互いに接していることを意味し、この結果、容器の壁面の周囲を通る空気の流れによる熱の損失を防止する。
【００２１】
本発明の第２の好ましい実施形態を図５ａ〜図７ｂに示す。本実施形では図示するように、包囲体は３つの加熱されたコイル２０を１列に保持できる包囲体本体２２を含む。図５ａを参照すると、包囲体本体２２は、上壁２４と、２つの側壁２６と、端壁２８と、フレーム４０とを含み、該フレーム４０は、包囲体本体２２の内部に突き出た、２つのコイルを支持する突出部(または支持棚、ledge)４２を含む。ドア３０は、包囲体本体２２に、シール状態で係合する。
【００２２】
包囲体は、また、加熱されたコイル２０の下で動き、包囲体の下側端部とシール状態で係合するようにフレーム４０の突出部４２同士の間に適合する可動床３２を含む。
【００２３】
可動床３２は、好ましくは、包囲体の下および包囲体を越えて延在する１対の軌道（またはトラック、track）３４に沿って移動する。可動床３２は、軌道３４に沿って動き、包囲体の開口底部にロック方式により係合するように構成される。
【００２４】
操作の好ましい態様では、それぞれがトレイ４４の上に置かれている３つの加熱したコイルを、図８に示す焼鈍炉３８より取り出して積載パレット(loading pallet)に載せる。それぞれのトレイ４４はパレット３６よりも幅が広く、パレット３６の上で張り出している(overhang)。パレット３６は、軌道３４に沿って動き、ドア３０を通り、包囲体内に入る。積載パレットは、フレーム４０の突出部４２の間を通れるように十分に幅が狭く、また一方、トレイ４４は幅が広く、従って突出部４２の上に留まり、突出部４２により支持される。そして、パレット３６は、包囲体の下より取り出すことができる。可動床３２は、次に軌道３４に沿って動き、突出部４２の間でコイル２０の下部に達し、包囲体の開口底部をシールして閉じるように、包囲体の開口底部にシール状態で係合する。
【００２５】
ドア３０を、好ましくは、側壁２６の一方にヒンジで連結する。そして例えばドア３０が閉じた時に他方の側壁２６から突き出てドア３０に係合するラッチ手段により他方の側壁２６にロックすることができる。
【００２６】
本発明の自己焼鈍用の包囲体の典型的な大きさは、第１の実施形態のように１つのコイルを保持する場合、長さが１００インチ〜１１０インチ（２５４ｃｍ〜２７９ｃｍ）、奥行きが１００インチ〜１１０インチ（２５４ｃｍ〜２７９ｃｍ）、高さが１００インチ〜１１０インチ（２５４ｃｍ〜２７９ｃｍ）であり、第２の実施形態のように３つのコイルを保持する場合、長さが３００インチ（７６２ｃｍ）、奥行きが１００インチ〜１１０インチ（２５４ｃｍ〜２７９ｃｍ）、高さが１００インチ〜１１０インチ（２５４ｃｍ〜２７９ｃｍ）とすることが可能である。
【００２７】
ソーキング中の加熱したコイルの温度損失を最小限にするように、包囲体の壁と床とは全て断熱されている。ソーキング中のコイルの許容できる温度低下割合は、好ましくは、単位時間当たり１℃〜２℃である。
【００２８】
断熱によるトータルのＲ値（または熱抵抗値）は、好ましくは、３０〜４０である。包囲体の適切な断熱材は、例えば、ミネラルウール（または鉱物ウール）、または、いかなる工業用高温断熱ボードを含むことができる。ミネラルウールは、厚さが８インチ〜１２インチ（２０ｃｍ〜３０．５ｃｍ）であることが可能で、好ましくは、１０インチ（２５．４ｃｍ）の厚さである。
【００２９】
本発明の自己焼鈍用の包囲体は、アルミニウムホイルおよびアルミニウム板の生産工程のボトルネックの問題を解消する。追加の炉の建設は、数百万ドル程度の大きな投資を伴い、焼鈍工程の生産性が付加的に向上するのみである。これに比べて、自己焼鈍用の包囲体の導入は、加熱炉の１サイクルの時間を短くでき、迅速に新しいバッチを加熱できる。
【００３０】
典型的な、焼鈍の生産ユニット（または処理ユニット）にとって、３つの自己焼鈍用の包囲体の追加は、新しい加熱炉の設置の約１５％の費用で、新しい加熱炉を設置するのと同等の効果がある。
【００３１】
好ましい実施の形態では、自己焼鈍用の包囲体は、Ｈ２Ｘのような不完全焼鈍を適用するのに用いることができる。
【００３２】
本発明にかかる装置の詳細な説明は、本発明の主な実施形態を説明するためのものである。当業者にとって、本発明の装置は各種の変形が可能であり、各種の別の実施形態を利用できることは明白である。従って、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の技術的範囲を外れることなく、本発明の装置およびこれら装置の適用の変形が可能なことが認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】閉じた状態にある、本発明の包囲体の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】開いた状態でコイルを挿入した、図１の包囲体の斜視図である。
【図３】コイルを挿入した包囲体の１つの半割部分を示す、図１の包囲体の斜視図である。
【図４】コイルを有する図１の包囲体の断面図である。
【図５ａ】可動床を備えた、包囲体の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図５ｂ】図５ａの包囲体の断面図である。
【図６ａ】移動パレットと、可動床とを示す、図５ａの包囲体の斜視図である。
【図６ｂ】図６ａの包囲体の断面図である。
【図７ａ】閉じた状態にある、図５ａの実施形態の斜視図である。
【図７ｂ】図７ａの包囲体の断面図である。
【図８】本発明に用いる、一般的な焼鈍炉の正面図である。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【国際調査報告】
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