(57)【要約】【課題】  別々に異なる熱処理パターンを同時に進行させることができるバッチ式台車炉を提供する。【解決手段】  正面が開口する炉体と、その炉体に装入・装出自在に配置された台車と、炉体の正面開口を開閉する正面扉とを備えたバッチ式台車炉において、炉体１の内壁には、少なくとも１個の門型断熱部７が形成され、台車５の上には、衝立形状の中間扉６が着脱自在に立設され、台車５を炉体１に装入すると、中間扉６が門型断熱部７と当接し、中間扉６で門型断熱部７の中央開口７Ａが遮蔽されることにより、炉内を分割する少なくとも２室の部屋が形成されるバッチ式台車炉。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正面が開口する炉体と、前記炉体に装入・装出自在に配置された台車と、前記炉体の正面開口を開閉する正面扉とを備えたバッチ式台車炉において、
前記炉体の内壁には、少なくとも１個の門型断熱部が形成され、前記台車の上には、衝立形状の中間扉が着脱自在に立設され、前記台車を前記炉体に装入すると、前記中間扉が前記門型断熱部と当接し、前記中間扉で前記門型断熱部の中央開口が遮蔽されることにより、炉内を分割する少なくとも２室の部屋が形成されることを特徴とするバッチ式台車炉。
【請求項２】
前記部屋には、それぞれ独立して、温度制御手段が設けられている請求項１のバッチ式台車炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のバッチ式台車炉に関し、更に詳しくは、１基のバッチ式炉設備であるにもかかわらず、そこでは別々の熱処理パターンを同時に進行させることができる新規な構造のバッチ式台車炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型で大重量の鋼材の焼入れ、焼戻しなどの様々な熱処理には、従来からバッチ式台車炉が使用されている。
このバッチ式台車炉は、一般に、地上に立地され、正面のみが開口し、直方体に近似する細長い１個の内部空間を有する炉体と、この内部空間にまで敷設された軌道上を走行し、炉床として機能する台車と、炉体の正面開口を開閉する正面扉をもって基本的な構造としている。
【０００３】
炉操作に際しては、まず炉外で台車の上に熱処理すべき鋼材を配置する。ついで、台車を軌道に沿って走行させて炉体の内部に装入する。
正面扉を閉じて炉体の内部を密閉状態にしたのち、例えばバーナのような加熱手段を作動して炉内を加熱し、かつ温度制御を実施して所定パターンの熱処理を行なう。
熱処理の終了後、正面扉を開いて台車を炉出し、この鋼材に対する炉操業は終了する。
【０００４】
したがって、従来の炉操業においては、１バッチで１パターンの熱処理が行なわれていて、異なるパターンの熱処理が必要な例えば２種類の鋼材を熱処理対象にする場合は、２バッチで炉操業を行なうことが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実際の炉操業においては、仮に用いる炉が１度に１０トンの鋼材を所定パターンで熱処理する能力を有する炉であったとしても、実際には１トンの鋼材を熱処理しなければならない場合がある。
このような低充填率の炉操業の場合であっても、１トンの鋼材に所定パターンの熱処理を行なうためには、炉内の内部空間は１個であるため、１０トンの鋼材に同じパターンの熱処理を行なうときと同等の加熱・燃焼条件を採用しなければならない。
【０００６】
このとき、燃料使用量は、鋼材１０トンの場合も、鋼材１トンの場合もほぼ同等である。すなわち、低充填率の炉操業にあっては、燃料を無駄に使用していることになり、そのため熱処理後に得られた鋼材の燃料原単位は上昇する。
また、次のような場合もある。
今、鋼種は同じ２種類の鋼材Ａ，Ｂに焼入れ、焼戻しを行なって、最終的にはそれぞれ硬さの異なる製品を製造する場合を考える。この場合、鋼材Ａ，Ｂの焼入れ条件は同一であるが、焼戻し条件はそれぞれ異なった熱処理パターンになる。
【０００７】
しかし、従来のバッチ式台車炉では、鋼材Ａ，Ｂに対して同時に焼入れを行なうことができない。仮に同時に焼入れを行なったとすると、次に鋼材Ａ，Ｂのいずれか一方に所定の熱処理パターンの焼戻しを行なうことになる。しかしながら、このようにすると鋼材Ａに焼戻しが行なわれている過程で、鋼材Ｂは炉出しされた状態で待期した状態、すなわち放置された状態にあり、そのため当該鋼材Ｂは変質することになる。
【０００８】
したがって、このような場合は、鋼材Ａの焼入れ−焼戻しの２回の熱処理、鋼材Ｂの焼入れ−焼戻しの２回の熱処理、計４バッチで炉操業することを余儀なくされている。
本発明は、従来のバッチ式台車炉における上記に例記したような問題を解決し、１基の炉で、別々の熱処理パターンを同時に進行させることができるので、高充填率の炉操業が可能なバッチ式台車の提供を目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明においては、
正面が開口する炉体と、前記炉体に装入・装出自在に配置された台車と、前記炉体の正面開口を開閉する正面扉とを備えたバッチ式台車炉において、
前記炉体の内壁には、少なくとも１個の門型断熱部が形成され、前記台車の上には、衝立形状の中間扉が着脱自在に立設され、前記台車を前記炉体に装入すると、前記中間扉が前記門型断熱部と当接し、前記中間扉で前記門型断熱部の中央開口が遮蔽されることにより、炉内を分割する少なくとも２室の部屋が形成されることを特徴とするバッチ式台車炉が提供される。
【００１０】
その場合、前記部屋には、それぞれ独立して、温度制御手段が設けられ、各部屋で別々に異なった熱処理パターンが進められる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の台車炉においては、台車を炉体に装入すると、台車の上に立設されている中間扉と炉体の内壁に形成されている門型断熱部が当接し、中間扉で門型断熱部の中央開口が閉じられて両者で炉長方向を遮断する断熱障壁が形成されるので、炉内には２室の密閉された部屋が形成される。
そして、それぞれの部屋で独立した熱処理パターンを進行させることにより、１基の炉で別々の熱処理をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のバッチ式台車炉の１例Ａを、台車が炉外に待期した状態を示す外観概略図として図１に示す。
この台車炉Ａは、炉の稼動時に炉内が２室の部屋に分割され、各部屋で別々の熱処理パターンを同時に実施することが可能なタイプのものである。
図１において、正面のみが開口し、全体としてはカマボコ型をした炉体１の前記開口には、正面扉２が装着されている。正面扉２は、図示しない昇降機構により炉体１の正面開口に沿って上下方向に昇降自在であり、そのことによって炉体１の正面開口を開閉する。
【００１３】
炉体１の上部には、２個のバンパ機構３，３が配設されている。これらは、炉の稼動時における各部屋での発生ガスを排気するためのものであり、具体的には、炉稼動時に形成される２室の部屋とそれぞれ連通する状態で配設される。
そして、炉体１の内壁には、正面扉２から見たときの形状が門型をした断熱部（後述する）が炉長方向の略中央の位置に形成されている。
【００１４】
また、炉内に形成される２室の部屋のそれぞれには、いずれも図示しないが、各部屋での熱処理パターンを進行させるために、それぞれ独立して、加熱手段と温度制御手段が配設されている。
軌道４が炉体１の内部から外部にかけて敷設されていて、この上を台車５が走行できるようになっている。そして台車５の側部と炉体１の内壁基部との間は、図示しない噛み合せ構造になっていて、台車５を炉体１の内部に装入したときに、台車５の側部と炉体１の内壁基部が噛み合って炉体の内壁と台車の台車面との間の空間を独立した密閉空間にできるようになっている。
【００１５】
炉稼動に際しては、台車５の長手方向の略中央位置に後述する中間扉６を立設して台車面５Ａを２分割し、各分割台車面に熱処理すべき鋼材をそれぞれ配列したのち、台車５を炉体１の中に装入する。そして、正面扉２を降下させて、炉体１の正面開口を閉としたのち、熱処理工程に移行する。
ここで、門型断熱部と中間扉に関して説明する。
【００１６】
図２は、門型断熱部７を炉体の正面扉２の方から見たときの正面図であり、図３は炉体１の側面から見たときの門型断熱部７と中間扉６の位置関係の１例を示す説明図である。
図２において、門型断熱部７は、炉体１の炉長方向における略中央の位置に、炉体の内壁に突設した状態で形成される。このとき、この門型断熱部７の中央部に位置する四角形の中央開口７Ａの大きさは、後述する中間扉６の大きさよりも若干小さめになっている。
【００１７】
したがって、図３で示したように、台車５を軌道４の上で炉体１の中に装入すると台車上に衝立形状をなして立設されている中間扉６が、図の矢印で示したように、門型断熱部７に接近し、最後には、中間扉６の上端・側端が門型断熱部７における中央開口７Ａの上端・側端とそれぞれと当接する。
両者が当接したこの時点で、炉内は、中間扉６と門型断熱部７が合体して形成された断熱障壁を介して２室の部屋に分割される。すなわち、台車上に配列されていた鋼材は上記した断熱障壁を介してそれぞれの部屋に収容された状態になる。
【００１８】
したがってその後、各部屋の鋼材に対してはその鋼材が必要とするパターンの熱処理を別々に独立して実施することができる。
なお、中間扉６は、炉稼動時に台車５に立設すればよく、普段は取り外しておけばよい。
炉の稼動時に２室間の断熱障壁として機能する門型断熱部と中間扉は、いずれもそれぞれの熱処理パターンが隣室で進行している熱処理パターンに悪影響を与えないように、断熱性の確保を考慮して設計されることが必要である。具体的には、用いる断熱材料、断熱壁としての厚みなどを考慮して作製される。
【００１９】
用いる断熱材料としては、例えば不織布様のセラミックファイバーＪＩＳ２号などが好適である。
例えば、門型断熱部７の形成に際しては、上記したセラミックファイバーを門型形状となるように炉体の内壁に積層した状態で組上げ、そして全体を炉壁にボルト締めして固定すればよい。また、中間扉６の場合も、セラミックファイバーを積層して衝立形状の角板とし、積層方向の全体をボルト締めすればよい。
【００２０】
断熱性を考慮すると、門型断熱部と中間扉の厚みは２００mm以上にすることが好ましい。しかし、中間扉６の場合は、台車上に立設させた状態で機能するので、倒れずに安定性を確保することを考えると３００mm以上にすることが好ましい。
このことを次のような実験で確認した。
（実験）
まず、セラミックファイバーＪＩＳ２号を積層し、全体を積層方向に長尺ボルトとナットで緊締して、全高１５００mm、幅１７００mm、厚み３００mmの衝立形状の中間扉を作製した。
【００２１】
一方、炉長５０００mmの炉内中央に、中間扉の場合と同じ材料で図２で示した門型断熱部７を形成した。この門型断熱部７の厚みは３００mmとした。また中央開口７Ａの寸法は、高さ１５００mm、幅１７００mmとした。
台車面の中央に中間扉を立設して台車を炉体内に装入し、中間扉と門型断熱部を当接し、正面扉を閉じて炉内を２室に分割した。
【００２２】
各部屋の有効寸法は、長さ１９００mm、幅１５００mm、高さ１０００mmになっている。なお、以後、正面扉側の部屋を部屋１、奥の部屋を部屋２という。
ついで、図４で示したように、部屋１の(1)〜(9)の個所に熱電対を設置し、部屋２の(11)〜(19)の個所にも熱電対を設置した。
この状態で、部屋１を設定温度５００℃で稼動し、部屋２を表１で示した設定温度で稼動し、熱電対で測温してそのときの空炉温度分布を測定した。温度分布の要求性能は、各部屋とも設定温度±１０℃以内が確保されることを目標とした。結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から明らかなように、各部屋とも温度分布は設定温度±１０℃の要求を満たしており、また各部屋内における温度のばらつきも小さい。このことから、各部屋は互いに悪影響を及ぼしあうことなく、独立した熱処理ゾーンとして機能できることが立証された。
【００２５】
そこで、図５で示したように、部屋１、部屋２に、同一鋼種、同一寸法形状、同一重量の鋼材を収容し、部屋１を設定温度５００℃で１０時間稼動し、部屋２を設定温度９００℃で１０時間稼動し、それぞれの鋼材の均熱時実体温度分布を測定した。温度分布の要求性能は、設定温度±１０℃以内を確保できることとした。
なお、測温は熱電対で行ない、図５で示したように、熱電対ａ，ｃは鋼材の内部１点に、熱電対ｂ，ｄは鋼材の表面１点にセットしてある。
結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２から明らかなように、パターンが異なる熱処理を同時に進行させても、部屋１、部屋２の鋼材はいずれも要求性能を満たす均熱温度になっている。
このように、本発明のバッチ式台車炉では異なる熱処理パターンを同時進行させることができる。
【００２８】
このようなことからこの台車炉を用いて次のように熱処理を行なうことにより、従来にない効果を奏することができる。
例えば、鋼種が同じ鋼材Ａ、鋼材Ｂを同一温度で焼入れ（例えば８７０℃×５Ｈ→油冷却）したのち、異なる温度で焼戻す（鋼材Ａ：６００℃×５Ｈ→放冷、鋼材Ｂ：６３０℃×６．５Ｈ→放冷）場合、まず図６で示したように、台車に中間扉を立設することなく、鋼材Ａと鋼材Ｂを同時に焼入れする。
【００２９】
ついで、図７で示したように、台車に中間扉を立設し、鋼材Ａ、鋼材Ｂを図のように配置して台車を炉内に装入し、部屋１、部屋２を形成し、各部屋でそれぞれの焼戻しの熱処理パターンを実施する。
この場合、従来のバッチ式台車炉の場合は鋼材Ａで２ヒート、鋼材Ｂで２ヒート、合計４ヒートの熱処理が必要であったが、本発明の場合、鋼材Ａ，Ｂが同時に焼入れ、焼戻しされるので、合計２ヒートで熱処理は終了し、大幅な生産性の向上が実現できる。
【００３０】
また、鋼材が小型品である場合は、図８で示したように、炉内を２分割して小空間になっている部屋１でのみ熱処理を行ない、部屋２は未点火状態で炉稼動を行なうこともできる。このようにすれば、燃料費は約半分に削減されるので燃料原単位の低減にとって有効である。
更に、要求される熱処理パターンが異なる鋼材が小型品であったとしても、それら鋼材に対して部屋１と部屋２で別々の熱処理パターンを進行させることができるので、従来に比べると約２倍の充填率を実現することができる（図９）。
【００３１】
なお、以上の説明は、炉内を２室に分割した構造のバッチ式台車に関するものであるが、本発明の台車炉はこれに限定されることなく、例えば炉体に複数の門型断熱部を形成し、それぞれに対応して台車上に複数の中間扉を立設することにより、２室以上の部屋を独立して形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のバッチ式台車炉は、炉稼動時にそれぞれ独立した熱処理パターンが可能な部屋を形成できるので、これらの部屋を利用して様々なパターンで鋼材を同時に熱処理することができる。
そのため、熱処理量の増加、燃料原単位の低減、充填率の向上などを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のバッチ式台車炉の１例Ａの外観を示す概略図である。
【図２】正面扉から炉体内を見たときの正面図である。
【図３】門型断熱部と中間扉の位置関係の１例を説明する説明図である。
【図４】空炉温度分布測定実験における熱電対の配置箇所を示す模式図である。
【図５】実体温度分布測定実験を示す模式図である。
【図６】本発明のバッチ式台車炉を用いた鋼材Ａ，Ｂの焼入れを示す模式図である。
【図７】鋼材Ａ，Ｂをそれぞれ異なる熱処理パターンで同時に焼戻している状態を示す模式図である。
【図８】部屋２を未点火状態で炉稼動している状態を示す模式図である。
【図９】小型品を異なる熱処理パターンで同時に熱処理している状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  炉体
２  正面扉
３  バンパ機構
４  軌道
５  台車
５Ａ  台車面
６  中間扉
７  門型断熱部
７Ａ  門型断熱部７の中央開口
【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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【図６】
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【図７】
2007040618.tif 000011
【図８】
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【図９】
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