(57)【要約】【課題】酸化スケールが発生しないようにワークを焼成することができ、ワークの取り出しを一時的に止めてもワークが焼損しないように制御することができる循環式加熱炉を提供する。【解決手段】環状の加熱炉１内に多数本のワーク収納チューブ１６を放射状の配置で間歇回動するように設け、上記加熱炉１内の周方向でワーク収納チューブ１６の両端開口部が臨む部分に、酸化防止ガスの充填空間１５、１５をワーク収納チューブ１６内と連通するように形成し、上記加熱炉１の外部で、停止した一つのワーク収納チューブ１６と対応する位置にワーク供給機構と、同じく停止した他の一つのワーク収納チューブ１６と対応する位置にワーク取り出し機構２０が配置されている。【選択図】　図１
2004101080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の加熱炉内に、耐熱性材料を用いて形成された多数本のワーク収納チューブを、放射状の配置で間歇回動するように設け、上記加熱炉内の周方向でワーク収納チューブの両端開口部が臨む部分に、炉外から供給された酸化防止ガスを充填する空間をワーク収納チューブ内と連通するように形成し、上記加熱炉の外部で、停止した一つのワーク収納チューブと対応する位置に、このワーク収納チューブ内に対して何れか一方の端部側からワークを供給するワーク供給機構と、同じく停止した他の一つのワーク収納チューブと対応する位置に、このワーク収納チューブ内のワークを取り出すワーク取り出し機構を配置した加熱炉。
【請求項２】
前記加熱炉内が、ワーク収納チューブの移動方向の前半部が予熱昇温ゾーンと、後半部が予熱昇温ゾーンより温度の低い均熱ゾーンに設定されている請求項１に記載の加熱炉。
【請求項３】
前記加熱炉内の予熱昇温ゾーンと均熱ゾーンが、それぞれ温度調整自在になっている請求項２に記載の加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍛造加工せんとするワークを移送しながら、鍛造温度まで昇温させるための加熱炉、更に詳しくは、ワークに対する酸化スケールの発生を効果的に抑えることができると共に、ワーク昇温時にワーク移動の運転を一時停止状態にしてもワークの焼損発生を防ぐことができるようにした加熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鍛造加工せんとするワークを鍛造温度まで昇温させるための加熱炉（鍛造炉）として、外套で覆った環状の加熱炉体に、炉内を貫通するワーク収納チューブを循環移動するよう設け、ワーク供給位置でこのワーク収納チューブ内に一端側から供給したワークを循環移動中に鍛造温度まで昇温させ、昇温後に取り出し位置でワーク収納チューブ内からこのワークを炉外に取り出すようにした循環加熱炉が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような循環加熱炉は、鍛造加工せんとするワークを鍛造温度まで効率よく焼成することができるという利点がある反面、ワーク収納チューブ内にワークを収納することによって、ワークに酸化スケールが発生しないようにしようとしているが、外套内に十分な空間が存在するため、実際にはワーク収納チューブ内への空気の進入が自由となり、このため、どうしてもワークに酸化スケールが発生するという問題がある。
【０００４】
また、循環加熱炉において、後段の鍛造機の故障等により、循環加熱炉のワーク移動の運転を一時的に止める必要が生じる場合があり、そのままでは、ワーク収納チューブ内にあるワークが焼損するという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、ワークを酸化スケールが発生しないように焼成することができると共に、ワークの取り出しを一時的に止めてもワークが焼損しないように制御することができる循環式加熱炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、この発明は、環状の加熱炉内に、耐熱性材料を用いて形成された多数本のワーク収納チューブを、放射状の配置で間歇回動するように設け、上記加熱炉内の周方向でワーク収納チューブの両端開口部が臨む部分に、炉外から供給された酸化防止ガスを充填する空間をワーク収納チューブ内と連通するように形成し、上記加熱炉の外部で、停止した一つのワーク収納チューブと対応する位置に、このワーク収納チューブ内に対して何れか一方の端部側からワークを供給するワーク供給機構と、同じく停止した他の一つのワーク収納チューブと対応する位置に、このワーク収納チューブ内のワークを取り出すワーク取り出し機構を配置した構成を採用したものである。
【０００７】
上記加熱炉は、固定配置した外筒と内筒間の上部を天板で閉鎖し、下部に環状の底板を回転可能に配置し、この底板上に内側外筒と内側内筒を固定し、外筒と内側外筒の対向面間及び、内筒と内側内筒の対向面間に設けた隙間でそれぞれ酸化防止ガスの充填空間を形成し、上記内側外筒と内側内筒間に耐熱性材料を用いて形成された多数本のワーク収納チューブを、その両端開口が上記充填空間と連通するよう放射状の配置で固定し、底板を駆動するモータの起動によってワーク収納チューブを間歇回動させるようになっている。
【０００８】
上記した充填空間は狭い隙間によって形成されているのでシール性に優れ、この充填空間に底板の外部から純窒素ガス、富化窒素ガス、アルゴンガス等の酸化防止ガスを供給すると、ワーク収納チューブ内が酸化防止ガスで満たされることになり、ワークの酸化防止が効果的に行なえることになる。
【０００９】
上記加熱炉の外部に配置したワーク供給機構は、外筒又は内筒の外側に配置され、シュート上のワークをワーク収納チューブ内に押し込むように形成され、外筒又は内筒にはワーク収納チューブと連通するワーク挿入口が設けてある。
【００１０】
また、ワーク取り出し機構は、上記ワーク供給機構に対して、ワーク収納チューブの回動方向の一ピッチ後方に位置するよう外筒又は内筒の外側に配置され、ワーク収納チューブの内部にある焼成後のワークを押し出し部材で加熱炉の外部に押し出すようになっており、外筒と内筒の一方には押し出し部材の挿入口と、他方にはワーク取り出し口が設けられている。
【００１１】
上記加熱炉内が、設置したバーナでの加熱により、ワーク収納チューブの移動方向の前半部が予熱昇温ゾーンと、後半部が予熱昇温ゾーンより温度の低い均熱ゾーンに設定されていると共に、この予熱昇温ゾーンと均熱ゾーンのバーナはそれぞれ温度調整自在になっている構造とすることができる。
【００１２】
上記予熱昇温ゾーンと均熱ゾーンの温度は、加熱せんとするワークの材質に合わせて設定されるが、例えば、この予熱昇温ゾーンは１２５０℃、均熱ゾーンは鍛造温度の１１８０℃に設定され、この中をワーク収納チューブ内のワークが移動していくことで、焼成温度にまで加熱されることになり、また、ワークの取り出しを一時停止したときは、予熱昇温ゾーンの温度を８００℃程度にまで下げ、均熱ゾーンは１１８０℃より５０℃〜１００℃の範囲で温度を下げ、これにより、ワーク収納チューブ内に位置するワークの焼損発生を防止する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１のように、加熱炉１は、多数の支持脚２で水平に支持した円形環状のベース板３上に、同じく円形環状で内径が少し大径で外径が少し小径となる底板４をベアリング５での支持によって、ベース板３と同軸心状で回転可能に配置し、底板４の下面で内周寄りの位置に外歯歯車６を固定し、ベース板３に固定したモータ７の歯車８を上記外歯歯車６と歯合し、底板４をその軸芯を中心に一方向へ間歇回転させるようになっている。
【００１５】
上記ベース板３上の内周部と外周部に同軸心状の配置で固定した耐火構造の外筒９と内筒１０の下部対向面間に上記底板４が収まり、外筒９と内筒１０の上部を耐火構造の天板１１で閉鎖し、外筒９と内筒１０間の内部を加熱空間としている。
【００１６】
上記底板４上に敷設した耐火材１２上の外周寄りと内周寄りの位置に、底板４と同軸心状となる内側外筒１３と内側内筒１４を固定し、外筒９と内側外筒１３の対向面間及び、内筒１０と内側内筒１４の対向面間に設けた、平面的に環状となる隙間でそれれぞれ酸化防止ガスの充填空間１５、１５を形成し、上記内側外筒１３と内側内筒１４間に、セラミック等の耐熱性材料を用いて形成された多数本のワーク収納チューブ１６が、上記加熱空間内に位置するよう水平に架設されている。
【００１７】
このワーク収納チューブ１６は、両端部が内側外筒１３と内側内筒１４で支持され、図２に示すように、多数本が一定間隔で平面的に底板４の回転軸心を中心とする放射状の配置となり、両端が内側外筒１３と内側内筒１４の外側の面で開口し、両側の酸化防止ガスの充填空間１５、１５とそれぞれ連通している。
【００１８】
なお、耐火構造の内側外筒１３と内側内筒１４間に位置する底板４上面には、耐火材１７が積層してあり、ワーク収納チューブ１６の下部途中を、耐火材１７上に設けた受部材１８で支持している。
【００１９】
上記内側外筒１３と内側内筒１４及びワーク収納チューブ１６は、底板４と一体に回動し、底板４はワーク収納チューブ１６の配置間隔に一致するピッチで間歇回転するように駆動され、上記加熱炉１の外部で、停止した一つのワーク収納チューブ１６と対応する位置をワーク供給位置ａに、また、このワーク供給位置ａに対してワーク収納チューブ１６の回転方向の一ピッチ後方の位置をワーク取り出し位置ｂに設定し、ワーク供給位置ａにワーク供給機構１９と、ワーク取り出し位置ｂにワーク取り出し機構２０が配置されている。
【００２０】
図示の場合、ワーク供給機構１９は外筒９の外側に、ワーク取り出し機構２０は内筒１０の内側に配置し、焼成後のワークＡの取り出しとワークＡの供給を同じ側にしている。
【００２１】
上記ワーク供給機構１９は、図３のように、外筒９の外部にワーク収納チューブ１６の軸方向に平行するよう配置されたワーク支持台２１と、ワーク収納チューブ１６に対して進退自在となり、この支持台２１上のワークＡをワーク収納チューブ１６内に挿入する押し込み部材２２とで形成され、外筒９のワーク供給位置ａには、ワーク挿入口２３がワーク収納チューブ１６と同軸心の配置となるように設けられている。
【００２２】
上記ワーク取り出し機構２０は、図３のように、内筒１０の外部に、ワーク収納チューブ１６に対して進退自在となり、ワーク収納チューブ１６内のワークＡを外筒９の外部に押し出す押し出し部材２４を配置し、内筒１０のワーク取り出し位置ｂに押し出し部材２４の挿入口２５と、同じく外筒９にワーク取り出し口２６をワーク収納チューブ１６と同軸心になるような配置で設けて形成されている。
【００２３】
図１のように、ワーク取り出し機構２０は、押し出し部材２４を長い軸状に形成し、その後端に上端部を上下可動に枢止した揺動杆２７の下端を床面の固定部材２８に枢止し、揺動杆２７をシリンダ２９で揺動させることで押し出し部材２４を進退動させるようにした構造になっている。
【００２４】
ワーク供給機構１９もこのワーク取り出し機構２０と同様の構造になっているが、これらは、エンドレスチエンを用いたり、シリンダで直接押すような機構を採用するようにしてもよく、このワーク供給機構１９とワーク取り出し機構２０は、加熱炉１の大きさやスペースの条件に応じて、外筒９と内筒１０の外部の何れの側に配置してもよい。
【００２５】
上記加熱炉１の内部が、外筒に複数設置したバーナユニット３０の燃焼による加熱により、ワーク供給位置ａを基準にして、ワーク収納チューブ１６の移動方向の前半部が予熱昇温ゾーンＸと、後半部が予熱昇温ゾーンＸより温度の低い均熱ゾーンＹに設定されていると共に、この予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹのバーナユニット３０はそれぞれ、炉内に臨む温度検出手段と炉外の電気的な制御手段を用い、温度の調整が自在になっている。
【００２６】
ここで、予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹの温度は、加熱せんとするワークＡの材質に合わせて設定されるが、例えば、この予熱昇温ゾーンＸは１２５０℃、均熱ゾーンＹは鍛造温度の１１８０℃に設定され、この中をワーク収納チューブ１６内のワークＡが移動していくことで、焼成温度にまで加熱されることになり、また、ワーク収納チューブ１６からのワークＡの取り出しを一時停止したときは、予熱昇温ゾーンＸの温度を８００℃程度にまで下げ、均熱ゾーンＹは１１８０℃より５０℃〜１００℃の範囲で温度を下げ、これにより、ワーク収納チューブ１６内に位置するワークＡの焼損発生を防止するようになっている。なお、予熱昇温ゾーンＸの手前の位置には、天板１１に煙突３１が設けてある。
【００２７】
上記した外筒９と内側外筒１３の間、内筒１０と内側内筒１４の間に形成された酸化防止ガスの充填空間１５、１５は、図３のように、狭い環状の隙間によって形成され、その下部はベース板３と底板４の間の空間に連通し、ベース板３の外部から空間に供給された酸化防止ガスは、充填空間１５、１５に進入することでワーク収納チューブ１６内を満たすことになり、ワーク収納チューブ１６は、両端部が内側外筒１３と内側内筒１４で支持され、図３に示すように、平面的に底板４の回転軸心を中心とする放射状の配置となり、両端が内側外筒１３と内側内筒１４の外側の面で開口し、両側の酸化防止ガスの充填空間１５、１５とそれぞれ連通している。
【００２８】
上記した充填空間１５、１５は狭い隙間によって形成されているのでシール性に優れ、この充填空間１５、１５にベース板３の外部から酸化防止ガスを供給すると、ワーク収納チューブ１６内が酸化防止ガスで満たされることになり、ワークＡの酸化防止が確実に行なえることになる。
【００２９】
上記酸化防止ガスとしては、純窒素ガス、富化窒素ガス、アルゴンガス等を挙げることができ、特に、富化窒素ガスの供給は、加熱炉１の近辺に窒素分離装置を設置し、この装置で空気中に含まれている窒素を分離採取し、富化窒素ガスとして充填空間１５、１５に供給するようにすれば、ワーク取り出し口２６から炉外に流出した富化窒素ガスは空気中に戻り、酸欠等の発生を防ぐことで、作業環境の安全性を向上させることができるという利点がある。
【００３０】
この発明の加熱炉１は、上記のような構成であり、バーナユニット３０の燃焼により、炉内の予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹをそれぞれ所定の温度に昇温させ、かつ、充填空間にベース板３の外部から酸化防止ガスを供給した状態で、モータ７を起動してワーク収納チューブ１６を間歇的に回動させる。
【００３１】
この状態で、一つのワーク収納チューブ１６がワーク供給位置ａに停止すると、ワーク供給機構１９の作動により、ワーク収納チューブ１６内に向けてワークＡを押し込んで供給する。
【００３２】
上記ワークＡは、鍛造製品の条件に合わせて形状や長さが異なるが、図示の場合、一つのワーク収納チューブ１６に対して短尺のワークＡを複数個同時に挿入するようにした例を示している。
【００３３】
ワーク収納チューブ１６内に供給されたワークＡは、ワーク収納チューブ１６の間歇的な回動により、炉内の予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹを通過することになり、ワークＡは、予熱昇温ゾーンＸでは鍛造温度よりも高温で間接的に加熱されることで、鍛造温度にまで昇温し、均熱ゾーンＹでは鍛造温度が維持されることになる。
【００３４】
上記のようなワークＡの加熱時において、充填空間１５、１５が内外に位置して環状になっているので、間歇移動中のワーク収納チューブ１６内に対して常に酸化防止ガスを供給することができ、従って、充填空間１５、１５に供給された酸化防止ガスがワーク収納チューブ１６内を常に満たすことになるので、ワークＡの酸化によるスケールの発生を確実に防ぐことができる。
【００３５】
予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹを通過して炉内を丁度一周したワーク収納チューブ１６がワーク取り出し位置ｂに停止すると、ワーク取り出し機構２０が作動し、焼成が完了したワーク収納チューブ１６内のワークＡを外部に押し出し、押し出されたワークＡは鍛造設備へと送り込まれることになる。
【００３６】
このように、炉内を間歇回動するワーク収納チューブ１６がワーク供給位置ａに停止するごとに、その内部に対してワークＡが供給され、また、ワーク取り出し位置ｂに停止すると、鍛造温度に焼成されたワークＡの取り出しが、間歇的に連続して行なわれることになる。
【００３７】
また、上記のようなワークＡの焼成時において、鍛造設備の故障等により、ワークＡの取り出しを一時的に止める必要が生じる場合がある。
【００３８】
このような時は、ワーク収納チューブ１６の回転を続けたまま、炉内の温度を調整してワークＡが過剰焼成によって焼損しないようにしたり、また、ワーク収納チューブ１６の回転を停止し、予熱昇温ゾーンと均熱ゾーンの温度調整により所定の温度を保持することにより焼損しないようにする。
【００３９】
ワーク収納チューブ１６の回転を続けたまま、焼損しないようにする方法の具体的な例は、炉内の通常予熱昇温ゾーンＸは１２５０℃、均熱ゾーンＹは鍛造温度の１１８０℃に設定され、この中をワーク収納チューブ１６内のワークＡが移動していくことで、焼成温度にまで加熱されることになるが、ワークＡの取り出しを一時停止したときは、予熱昇温ゾーンＸの温度を８００℃程度にまで下げ、均熱ゾーンＹは１１８０℃より５０℃〜１００℃の範囲で温度を下げ、これにより、ワーク収納チューブ１６内に位置するワークＡの焼損発生を防止し、取り出しの再開時は予熱昇温ゾーンＸと均熱ゾーンＹを初期の温度に昇温させるようにする。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、環状の加熱炉内に多数本のワーク収納チューブを放射状の配置で間歇回動するように設け、上記加熱炉内の周方向でワーク収納チューブの両端開口部が臨む部分に、炉外から供給された酸化防止ガスを充填する空間をワーク収納チューブ内と連通するように形成したので、間歇移動中のワーク収納チューブ内に対して常に酸化防止ガスを供給することができ、これにより、充填空間に供給された酸化防止ガスがワーク収納チューブ内を常に満たすことになり、ワークの酸化によるスケールの発生を確実に防ぐことで、良質の鍛造製品を得ることができる。
【００４１】
また、加熱炉の外部で、停止した一つのワーク収納チューブと対応する位置に、ワーク供給機構と、同じく停止した他の一つのワーク収納チューブと対応する位置にワーク取り出し機構を配置したので、ワーク収納チューブの移動距離を確保することで、鍛造温度までの焼成が効率的に行なえ、鍛造設備のサイクルに合わせた焼成ワークの供給が可能になる。
【００４２】
更に、炉内の予熱昇温ゾーンと均熱ゾーンの温度制御により、ワークの取り出しを一時的に止めてもワークが焼損しないようにすることができ、焼損によるワークの無駄がなくなり、経済的に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る加熱炉の縦断正面図
【図２】同上の平面図
【図３】同上におけるワーク供給機構とワーク取り出し機構の部分を拡大した横断平面図
【図４】同上におけるワーク供給機構とワーク取り出し機構の部分及び均熱ゾーンの一部を拡大した横断平面図
【符号の説明】
１　加熱炉
２　支持脚
３　ベース板
４　底板
５　ベアリング
６　外歯歯車
７　モータ
８　歯車
９　外筒
１０　内筒
１１　天板
１２　耐火材
１３　内側外筒
１４　内側内筒
１５　充填空間
１６　ワーク収納チューブ
１７　耐火材
１８　受部材
１９　ワーク供給機構
２０　ワーク取り出し機構
２１　ワーク支持台
２２　押し込み部材
２３　ワーク挿入口
２４　押し出し部材
２５　挿入口
２６　ワーク取り出し口
２７　揺動杆
２８　固定部材
２９　シリンダ
３０　バーナユニット
３１　煙突
ａ　ワーク供給位置
ｂ　ワーク取り出し位置
Ｘ　予熱昇温ゾーン
Ｙ　均熱ゾーン
【図１】
2004101080.tif 000003
【図２】
2004101080.tif 000004
【図３】
2004101080.tif 000005
【図４】
2004101080.tif 000006