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技術 熱処理炉の稼働方法

出願人 本田技研工業株式会社
発明者 白木学石田哲也
出願日 2010年4月6日 (10年8ヶ月経過) 出願番号 2010-087426
公開日 2011年11月4日 (9年2ヶ月経過) 公開番号 2011-220556
状態 特許登録済
技術分野 熱処理 トンネル炉(炉3) 炉の細部、予熱、排出物処理(炉一般3)
主要キーワード 省エネスイッチ 連続処理運転 拡散ゾーン 通常回転数 ワーク搬出入 バーンアウト 脱脂炉 シーズニング
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年11月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

炉内雰囲気乱れを生じない熱処理炉稼働方法を提供する。

解決手段

ワークがロットごと炉内に搬入されるまでの待機中および週末などの休日に入るときの休日停止中には、省エネモード運転する。この省エネモードでの運転は、ファン回転数を除いて直前または直後の運転モードと同一条件とし、具体的には待機中の運転モードについては、その直後の運転モードである立上げ時の運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、休日停止中の運転モードについては、その直前の運転モードであるバーンアウトの運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、運転モードが切り替わった際の雰囲気の乱れを生じないようにしている。

概要

背景

ギヤなどのワーク表面硬化させるために、バッチ式連続式熱処理炉浸炭処理が従来から行われている。
このような熱処理炉では炉内温度を600℃〜900℃程度にバランスよく保つ必要があり、このためファンを回転させて炉内雰囲気拡散し均一化するようにしている。

一般的に熱処理炉は、一旦温度を常温まで落としてしまうと、炉内の温度雰囲気稼働時まで昇温・安定化させるまでに長時間を要してしまうため、ワーク待ち待機時や休日などの不稼働日にも稼働日と同じ条件でファンを回転させている。

一方、熱処理炉内のファンの回転数を変化させる先行技術としては、特許文献1及び特許文献2が知られている。これら先行技術は炉内の設定温度目標温度実測値と異なる場合にファンの回転数を変化させて炉内の温度を調節するものである。

概要

炉内雰囲気の乱れを生じない熱処理炉の稼働方法を提供する。 ワークがロットごと炉内に搬入されるまでの待機中および週末などの休日に入るときの休日停止中には、省エネモード運転する。この省エネモードでの運転は、ファンの回転数を除いて直前または直後の運転モードと同一条件とし、具体的には待機中の運転モードについては、その直後の運転モードである立上げ時の運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、休日停止中の運転モードについては、その直前の運転モードであるバーンアウトの運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、運転モードが切り替わった際の雰囲気の乱れを生じないようにしている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ファンによって炉内の雰囲気を安定させる熱処理炉稼働方法であって、前記熱処理炉は運転モードを決定するスイッチとして、ワーク搬出入のための起動スイッチと、ワークを炉内に要求するための切替えスイッチと、炉内のワークの有無を確認するためのスイッチと、炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチと、炉内の浸炭カーボンポテンシャル調節計の切替えスイッチと、ファンの回転数通常回転数よりも低回転の省エネ回転に切替える省エネスイッチとを備え、待機中および休日停止での運転モードは前記省エネスイッチを操作してファンを低速回転させるとともに、待機中の運転モードは炉の立ち上げ時の運転モードとを同じモードとし、また休日停止での運転モードはバーンアウト(処理終了)時の運転モードとを同じモードとすることを特徴とする熱処理炉の稼働方法。

請求項2

請求項1に記載の熱処理炉の稼働方法において、前記待機中および休日停止の運転モードから通常モードへの切替えは、前記ワーク搬出入のための起動スイッチ、ワークを炉内に要求するための切替えスイッチ、炉内のワークの有無を確認するためのスイッチ、炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチおよび炉内の浸炭カーボンポテンシャル調節計の切替えスイッチの少なくとも1つの切替え手順が異なった場合に行われることを特徴とする熱処理炉の稼働方法。

技術分野

0001

本発明は、浸炭処理などを行う熱処理炉稼働方法で特に炉内雰囲気を安定させるためのファン回転数を変化させる稼働方法に関する。

背景技術

0002

ギヤなどのワーク表面硬化させるために、バッチ式連続式の熱処理炉で浸炭処理が従来から行われている。
このような熱処理炉では炉内温度を600℃〜900℃程度にバランスよく保つ必要があり、このためファンを回転させて炉内雰囲気を拡散し均一化するようにしている。

0003

一般的に熱処理炉は、一旦温度を常温まで落としてしまうと、炉内の温度雰囲気稼働時まで昇温・安定化させるまでに長時間を要してしまうため、ワーク待ち待機時や休日などの不稼働日にも稼働日と同じ条件でファンを回転させている。

0004

一方、熱処理炉内のファンの回転数を変化させる先行技術としては、特許文献1及び特許文献2が知られている。これら先行技術は炉内の設定温度目標温度実測値と異なる場合にファンの回転数を変化させて炉内の温度を調節するものである。

先行技術

0005

特公昭60−2367号公報
特開平1−240620号公報

発明が解決しようとする課題

0006

待機時や休日などの不稼働日にも稼働日と同じ条件でファンを回転させる従来の稼働方法では、省エネにならない。一方、待機時や休日などの不稼働日にファンを停止し更に炉温を常温まで落としてしまうと、再稼働の準備に10時間以上を要する場合もあり、却ってエネルギーの無駄になる。

0007

更にファンだけ停止しバーナーなどの加熱装置はそのまま運転すると、ファンの軸が熱によって一方向に変形し、次に回転させるときに正常回転できなくなり、またファンのみを停止すると、炉内の温度分布偏りが生じ炉の耐久性に悪影響を及ぼす。

0008

また、特許文献1、2はいずれもファンの回転数を変化させて炉内の温度を調節するものであり、炉内雰囲気の安定化つまりバランスの良い温度分布の実現を図るものではない。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決すべく本発明に係る熱処理炉の稼働方法は、運転モードを決定するスイッチとして、ワーク搬出入のための起動スイッチと、ワークを炉内に要求するための切替えスイッチと、炉内のワークの有無を確認するためのスイッチと、炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチと、炉内の浸炭カーボンポテンシャル(CP)調節計の切替えスイッチと、ファンの回転数を通常回転数よりも低回転の省エネ回転に切替える省エネスイッチとを備え、待機中および休日停止での運転モードは前記省エネスイッチを操作してファンを低速回転させるとともに、待機中の運転モードは炉の立ち上げ時の運転モードとを同じモードとし、また休日停止での運転モードはバーンアウト(処理終了)時の運転モードとを同じモードとする。

0010

前記通常回転数よりも低回転の省エネ運転時の回転数は、週明けなどの稼働開始時に炉内部の雰囲気に影響がでない範囲で最低の回転数を指す。この回転数は熱処理炉の大きさファンの数と種類などによって異なるため、予め熱処理ごとに検証しておく。

0011

前記待機中および休日停止の運転モードから通常モードへの切替えは、省エネスイッチを除いた運転モードを決定するスイッチ、即ち、前記ワーク搬出入のための起動スイッチ、ワークを炉内に要求するための切替えスイッチ、炉内のワークの有無を確認するためのスイッチ、炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチおよび炉内の浸炭カーボンポテンシャル(CP)調節計の切替えスイッチの少なくとも1つの切替え手順が異なった場合に行われるようにすることが好ましい。

発明の効果

0012

本発明に係る熱処理炉の稼働方法によれば、炉内雰囲気を安定化させた状態で、待機若しくは休日停止しているため、稼働をスムーズに開始することができる。
また、待機中および休日停止中は通常運転時よりもファンの回転数が落ちているため、消費電力が少なくなり、CO2の削減効果も期待できる。

図面の簡単な説明

0013

本発明に係る稼働方法を実施する熱処理装置の一例を示す図
ファンとバーナ位置関係を示す拡大斜視図
運転モードと運転モードを決定するスイッチの状態を示すグラフ

実施例

0014

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
熱処理装置はワークを480℃程度に昇温して脱脂する脱脂炉に連続して熱処理炉が設けられ、熱処理炉内は開閉可能なシャッターによって複数のゾーンに分けられている。

0015

この実施例では、複数のゾーンを上流側から下流側に向かって順に、予熱1、予熱2、浸炭1、浸炭2、拡散、降温、焼入の各ゾーンに分け、各ゾーンにファンを配置し、更に予熱1〜拡散までのゾーンについては加熱手段をバーナとし、降温および焼入のゾーンについては加熱手段をヒータとしている。
バーナについては例えば図2に示すように、各ゾーンの四隅に配置し、中心部にファンを配置する構成が考えられる。

0016

そして、量産のための連続処理中においては、前記脱脂炉で脱脂されたワークはロットごと熱処理炉内に搬入され、予熱1、2のゾーンにおいて800℃〜900℃まで加熱されたワークはローラコンベアにて浸炭1、2のゾーンにおいて950℃前後の温度で浸炭処理され、拡散ゾーンで昇温した炉内雰囲気を拡散した後、焼入ゾーンで降温されて焼入処理がなされる。

0017

上記の処理において、予熱1、2のゾーンにおいてはワークが炉内に搬入されるため入口付近の雰囲気が乱れる。そこで、ファンは1500rpmの高速回転として雰囲気が乱れないようにし、同様に、降温、焼入のゾーンにおいてはワークが炉外搬出されるため出口付近の雰囲気が乱れる。そこで、ファンは1500rpmの高速回転として雰囲気が乱れないようにしている。

0018

また中間の浸炭1、浸炭2および拡散のゾーンにおいてはワークの搬入・搬出に伴う乱れがないため、ファンの回転数は900rpmまで落としている。更に、本発明は、省エネ条件でのファンの回転数として600rpmを稼働開始時に好ましい雰囲気を維持できる最低回転数として実験的に求めた。

0019

省エネ条件でファンを1時間運転した場合の消費電力は実施例の場合、ファン1基につき、4.52kWであり、従来の運転方法による場合の消費電力(8.34kW)に比較して大幅に削減できることが分かった。

0020

図3は運転モードと運転モードを決定するスイッチの状態を示すグラフであり、本発明では運転モードを決定するスイッチとして、ワーク搬出入のための起動スイッチ、ワークを炉内に要求するための切替えスイッチ、炉内のワークの有無を確認するためのスイッチ、炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチ、炉内の浸炭カーボンポテンシャル調節計の切替えスイッチ、およびファンの回転数を通常回転数よりも低回転の省エネ回転に切替える省エネスイッチとを備えている。

0021

ワーク搬出入のための起動スイッチは、本実施例の場合、ローラコンベアの駆動スイッチであり、手動と自動の切替えが可能となっている。手動に切り替える場合としては、例えば、炉内でトラブルが生じた場合に手動起動でワークの排出を行うことが挙げられる。

0022

ワークを炉内に要求するための切替えスイッチは、連続処理運転する場合にのみ「入」で他の運転モードの場合には「切」となる。炉内のワークの有無を確認するためのスイッチは連続処理開始と連続処理排出の場合だけ必要となるのでこの場合だけ「有」で他の運転モードの場合には「無」となる。炉内に雰囲気ガスを導入するためのスイッチは、シーズニング立上げ時、連続処理開始および連続処理排出の場合に必要となるのでこの場合だけ「入」で他の運転モードの場合には「切」となる。炉内の浸炭カーボンポテンシャル調節計の切替えスイッチは、立上げ時、連続処理開始および連続処理排出の場合に必要となるのでこの場合だけ「入」で他の運転モードの場合には「切」となる。

0023

また、本発明では、ワークがロットごと炉内に搬入されるまでの待機中および週末などの休日に入るときの休日停止中には、省エネモードで運転する。この省エネモードでの運転は、ファンの回転数を除いて直前または直後の運転モードと同一条件としている。

0024

具体的には待機中の運転モードについては、その直後の運転モードである立上げ時の運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、休日停止中の運転モードについては、その直前の運転モードであるバーンアウトの運転モードとファンの回転数を除いて同じとし、運転モードが切り替わった際の雰囲気の乱れを生じないようにしている。

0025

更に、本発明では省エネモードでの運転中に、運転モードを決定する前記各スイッチの少なくとも1つの切替え手順が異なった場合には、通常モード(1500rpmと900rpm)に移行することで、炉内雰囲気やファンの異常を防止する。

0026

本発明に係る熱処理炉の稼働方法は、ギヤの浸炭処理などを行う熱処理装置に効果的に適用することができる。

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