加熱器單元和滲碳爐的制作方法

本發明涉及一種對工件進行滲碳處理的滲碳爐用的加熱器單元。

背景技術：

在對被處理體進行熱處理的熱處理爐內設有用于加熱爐內氣氛的加熱器。作為熱處理爐所采用的加熱器，例如在專利文獻1記載有一種連續熱處理爐所采用的平板金屬加熱器(日文：面狀金屬ヒーター)。此外，在專利文獻2中記載有一種沿加熱爐的內壁配置的康泰爾(注冊商標)加熱器。在專利文獻3中記載有一種發熱體的形狀為字母u形的加熱器或者將字母u形的發熱體連接而成的波紋狀的加熱器。在專利文獻4中記載有一種以從加熱爐的側壁水平地插入的方式設置的波紋狀的加熱器。如上所述，熱處理爐用的加熱器存在多種多樣的種類。

像上述那樣的加熱器也被應用于對低碳鋼的工件實施滲碳處理的滲碳爐。滲碳爐的爐壁通常由外壁(鐵皮)和多個絕熱件構成。滲碳爐用的加熱器面向位于爐壁的最內側位置的絕熱件(以下稱作“第1絕熱件”)地配置。

但是，由于加熱器是從發熱體以放射狀釋放熱量的結構，因此，不僅對爐內側釋放熱量，也對外壁側釋放熱量。即，熱量也被供給到上述第1絕熱件，第1絕熱件的爐內側表面的溫度達到將近900℃。

另一方面，在滲碳爐內，因在滲碳處理過程中導入的滲碳氣體、在滲碳處理之后殘留的滲碳氣體而在爐內發生熏黑(碳顆粒(日文：煤)附著的現象)。在溫度達到700℃～800℃時尤其容易發生熏黑，在該溫度范圍內碳顆粒的附著量增多。

像前述那樣，由于第1絕熱件的爐內側表面的溫度是900℃，因此，第1絕熱件的外壁側表面的溫度成為800℃以下的溫度。即，第1絕熱件的外壁側表面的溫度成為開始發生熏黑的溫度。因此，在以往的滲碳爐中，在第1絕熱件和位于比第1絕熱件更靠外側的位置的絕熱件(以下稱作“第2絕熱件”)之間發生了熏黑。

若在第1絕熱件和第2絕熱件之間持續發生熏黑，則在絕熱件之間碳顆粒的厚度逐漸增加。由此，第1絕熱件被逐漸擠向爐內側。若該狀態持續，則有可能引起第1絕熱件翹起、向爐內側脫落。因此，以往實施了使附著在絕熱件之間的碳顆粒燃燒將其除去的“燒盡”。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012—233649號公報

專利文獻2：日本特開平10—273396號公報

專利文獻3：日本特開2000—252047號公報

專利文獻4：日本特開2001—74226號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

但是，在實施燒盡的期間里不能對工件進行滲碳處理。即，定期實施燒盡成為生產率下降的主要原因。

本發明即是鑒于上述情況而完成的，其目的在于抑制在絕熱件的外壁側表面發生熏黑，提高生產率。

用于解決問題的方案

解決上述課題的本發明是一種滲碳爐用的加熱器單元，其特征在于，該滲碳爐用的加熱器單元包括用于加熱爐內氣氛的加熱器和能夠反射加熱器的輻射熱的加熱器支承構件，在所述加熱器支承構件上安裝有所述加熱器的發熱部，構成所述發熱部的發熱體形成為波紋狀。

若將本發明的加熱器單元安裝于滲碳爐，則通過將加熱器的發熱部安裝在能夠反射輻射熱的加熱器支承構件上，能夠利用加熱器支承構件反射從發熱部向外壁側釋放的輻射熱。由此，能夠降低位于爐壁的最內側位置的絕熱件的爐內側表面的溫度。因此，能夠在該絕熱件的爐內側表面發生熏黑。即，能夠防止在位于爐壁的最內側位置的絕熱件的外壁側表面發生熏黑。

發明的效果

采用本發明，能夠防止因發生熏黑而導致絕熱件翹起、脫落。其結果是，能夠延長燒盡的實施周期，能夠提高生產率。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的滲碳爐的概略結構的俯視圖。

圖2是表示圖1中的a—a截面的示意圖。

圖3是表示本發明的實施方式的加熱器單元的概略結構的主視圖。

圖4是表示本發明的實施方式的加熱器單元的概略結構的俯視圖。

圖5是表示本發明的實施方式的加熱器的概略結構的主視圖。

圖6是表示圖3中的b—b截面的示意圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的實施方式的加熱器單元。在以下的說明中，示出了將本實施方式的加熱器單元應用于實施與滲碳處理相關的一系列的熱處理的連續式滲碳爐的例子。另外，在本說明書和附圖中，通過對于實質上具有相同的功能結構的要素標注相同的附圖標記而省略對其重復的說明。

如圖1所示，本實施方式的滲碳爐1在俯視時具有方形的外形。在該滲碳爐1的四個角中的一個角的爐底上形成有用于搬入工件w的搬入口2。如圖1、圖2所示，在滲碳爐內的中央部以從一側的側壁朝向另一側的側壁延伸的方式配置有耐熱磚3。耐熱磚3與爐底和頂部相接觸地設置。從搬入口2搬入的工件w沿該耐熱磚3的周圍被輸送。在滲碳爐1的位于工件輸送方向t的下游的側壁部形成有用于搬出工件w的搬出口4。

滲碳爐1的爐壁5包括由鐵皮等構成的外壁6和設置于外壁6的內側的絕熱件7。絕熱件7是由位于爐壁5的最內側位置的第1絕熱件7a和設置于第1絕熱件7a的外側的第2絕熱件7b構成的多層結構。另外，構成爐壁5的絕熱件7優選采用例如ロスリム(注冊商標)板等高性能絕熱件。

此外，在爐內設有多個升降式的分隔門8(在圖2中未圖示)。在這些各分隔門8關閉的情況下，由分隔門8、爐壁5、耐熱磚3形成多個密閉空間。各密閉空間作為對工件w實施期望的熱處理的熱處理室9發揮功能。

在本實施方式的滲碳爐1中，爐內被分隔門8劃分為8個區域。各熱處理室9將形成有搬入口2的熱處理室作為第1升溫室9a地沿輸送方向t按順序作為第2升溫室9b、第1滲碳室9c、第2滲碳室9d、第3滲碳室9e、擴散室9f、降溫室9g、淬火室9h發揮功能。

此外，在滲碳爐1的側壁部和耐熱磚3上設有用于加熱爐內氣氛的加熱器單元10。加熱器單元10為了將以溫度較低的狀態被搬入的工件w加熱而配置在輸送流水線的前半部分的熱處理室9中。在本實施方式中，該加熱器單元10設置在從第1升溫室9a到第2滲碳室9d的各熱處理室9中。

如圖3、圖4所示，本實施方式的加熱器單元10由加熱器支承構件30和作為發熱源的加熱器20構成。如圖5所示，本實施方式的加熱器20包括由發熱體21(例如康泰爾絲)構成的發熱部g和與發熱體21的兩端部連接的引線22。發熱體21是1根管狀構件，其在從其與一根引線22的連接部位到其與另一根引線22的連接部位之間反復彎折地形成為波紋狀。

在像圖5所示那樣加熱器的主視狀態下，發熱體21的直線部21a與發熱部g的長邊方向垂直地形成。在此，本說明書中的“發熱部”指的是在像圖5所示那樣加熱器的主視狀態下與發熱體21相接觸的水平面和鉛垂面所包圍的部分。本實施方式的發熱部g是圖5所示的用虛線包圍的部分。另外，在本實施方式中，就加熱器的主視狀態下的發熱部g的長度而言，由于其垂直方向v的長度大于其水平方向h的長度，因此垂直方向v成為發熱部g的長邊方向。

發熱體21在發熱過程中因熱膨脹而伸長，在該伸長在同一個方向上累積時，加熱器20有可能自加熱器支承構件30脫離。例如，在發熱體21的直線部21a朝向發熱部g的長邊方向的情況下，同一個方向的伸長容易累積。因此，加熱器20有可能自加熱器支承構件30脫落。此外，在同一方向的伸長容易累積的狀態下，直線部21a因熱膨脹而變長，從而在像圖4所示那樣的俯視狀態下，有可能產生發熱體21的曲線部21b位于直線部21a的前方或者后方這樣的翹曲。由此，作為加熱器20的平面性受損，熱分布有可能變得不均勻。

相對于此，本實施方式的發熱體21的直線部21a像前述那樣與發熱部g的長邊方向垂直地形成。因此，能夠減少由熱膨脹引起的伸長的累積。由此，能夠抑制加熱器20自加熱器支承構件30脫離等不良情況的發生。此外，與直線部21a朝向發熱部g的長邊方向的情況相比，能夠抑制發熱體21因熱膨脹而產生的翹曲。由此，能夠維持作為加熱器20的平面性，因此，能夠防止熱分布變得不均勻。

此外，如圖6的縱剖視圖所示，本實施方式的發熱體21具有直線部21a排列在一條直線上這樣的形狀。即，加熱器20的發熱體21在側視狀態下以所有的直線部21a與任意的1個平面相接觸的方式形成為平面狀。通過這樣發熱體21在側視狀態下形成為平面狀，能夠使發熱體21對于爐內氣氛的排熱量均勻，易于使爐內溫度均勻。由此，能夠提高滲碳處理質量。

如圖3、圖4所示，加熱器支承構件30由后板31、用于反射加熱器20的輻射熱的反射板32以及用于限制發熱體21向爐內側移動的支承構件33構成。另外，后板31例如由sic形成，反射板32和支承構件33例如由多鋁紅柱石形成。

如圖3、圖4所示，后板31和支承構件33利用螺栓固定。支承構件33分別設置于后板31的兩側端部和中央部。如圖4的俯視狀態所示，在各支承構件33上形成有向發熱體21的直線部21a的長邊方向突出的突出部33a。通過這樣形成突出部33a，也形成有凹部33b。凹部33b以覆蓋發熱體21的曲線部前表面和反射板端部的背面的方式形成。

如圖3所示，各突出部33a具有覆蓋發熱體21的曲線部21b的長度。因此，即使發熱體21要向爐內側移動，也能夠利用該突出部33a(以下稱作“曲線支承部33a”)限制發熱體21的曲線部21b的移動。由此，能夠防止加熱器20自加熱器支承構件30脫離。

此外，在像圖3所示那樣的主視狀態下，曲線支承部33a并未全部覆蓋發熱體21的曲線部21b，而只覆蓋曲線部21b的一部分。由此，發熱體21的曲線部21b露出的面積增加，能夠增加向爐內側釋放的熱量。

此外，曲線支承部33a設有多個，但各曲線支承部33a是以與發熱體21的相鄰的曲線部21b之間的間隔p相同的間隔設置的。因此，在加熱器的主視狀態下各曲線部21b露出的面積彼此相等。由此，能夠使從發熱體21向爐內側釋放的熱量均勻。其結果是，能夠保持爐內氣氛均熱，能夠提高滲碳處理質量。

此外，通過設為發熱體21的曲線部21b和反射板32的端部配置于凹部33b這樣的結構，能夠容易地設定形成在發熱體21和反射板32之間的間隙。此外，通過曲線部21b配置于凹部33b，能夠防止由發熱體21的熱膨脹引起加熱器20自設定位置偏離。

另外，優選在發熱體21和反射板32之間形成有5mm以上的間隙。由此，能夠提高使后述的輻射熱反射的效果。另一方面，發熱體21和反射板32之間的間隙優選為200mm以下。若間隙大于200mm，則需要增大爐內容積，會導致爐大型化。發熱體21和反射板32之間的間隙更優選為5mm以上且100mm以下。

此外，優選在后板31和反射板32之間形成有5mm以上且200mm以下的間隙。若后板31和反射板32之間的間隙變大，則會導致爐的大型化。后板31和反射板32之間的間隙更優選為5mm以上且10mm以下。

此外，如圖4所示，在后板31的背面安裝有固定配件34的頂端部。固定配件34的頂端部成為兩叉形狀，其成為貫通后板31的狀態。此外，在固定配件34的各頂端部分別安裝有平板構件36。另一方面，如圖1所示，固定配件34的后端部成為安裝于爐壁5的外壁6或者埋入耐熱磚3中的狀態。通過這樣安裝固定配件34，能夠防止后板31向前倒伏。由此，能夠防止加熱器單元10向爐內側倒伏。

此外，在反射板32上設有用于支承發熱體21的直線部21a的直線支承部32a。在圖6所示那樣的側視狀態下，直線支承部32a突出到發熱體21的相鄰的直線部21a之間地形成。

此外，如圖3、圖6所示，在加熱器20的發熱部g和第1絕熱件7a之間設有用于支承反射板32的反射板支承塊35。位于反射板32的最下方位置的直線支承部32a成為其下表面與反射板支承塊35相接觸的狀態。由此，反射板32在鉛垂方向上的位置受到約束。另外，反射板支承塊35例如由作為耐火磚的sk38形成。

此外，反射板32的各直線支承部32a也具有防止發熱體21的異常加熱的作用。在發熱體21形成為波紋狀的情況下，熱量在發熱體21的曲線部21b的內側集中，因此，容易發生異常加熱。相對于此，本實施方式的各直線支承部32a以各直線支承部32a的長度與發熱體21的直線部21a的長度相等的方式形成。由此，能夠借助直線支承部32a易于將集中在曲線部21b的內側的熱量排出。其結果是，能夠防止發熱體21的曲線部21b的異常加熱。

本實施方式的加熱器單元10像上述那樣地構成。

在這樣的加熱器單元10中也與以往同樣地從發熱體21以放射狀釋放熱量。即，釋放出的熱量不僅向爐內側釋放，也向后板側(外壁側)釋放。但是，本實施方式的加熱器單元10在發熱部g的后板31側設有用于反射輻射熱的反射板32。因此，釋放到后板31側的輻射熱會被反射板32反射。由此，能夠抑制后板31的背面(外壁側的表面)的溫度上升。

其結果是，加熱器單元10和第1絕熱件7a之間的溫度成為容易發生熏黑的溫度。即，在加熱器單元10和第1絕熱件7a之間變得容易發生熏黑，而在第1絕熱件7a和第2絕熱件7b之間變得不易發生熏黑。由此，能夠防止產生由熏黑的發展引起第1絕熱件7a的翹起、脫落等。

另一方面，在加熱器單元10和第1絕熱件7a之間熏黑持續發展。因此，仍然需要實施定期的燒盡。但是，加熱器單元10在其后板31上安裝有固定配件34，因此，該加熱器單元10不會向爐內側倒伏。此外，在本實施方式中，能夠利用曲線支承部33a限制加熱器20的發熱體21向爐內側移動。

因此，即使熏黑發展了一定程度，也不會產生發熱體21向爐內側脫落等問題，而能夠進行期望的熱處理。其結果是，與以往相比能夠減少實施燒盡作業的頻率。由此，能夠增加到下一次維護為止工件w的滲碳處理量，能夠提高生產率。

另外，加熱器20的發熱體21、反射板32以及后板31優選在像圖4所示那樣的俯視狀態下互相平行地配置。由此，從發熱體21釋放出的輻射熱和被反射板32反射的輻射熱的熱量分布變得均勻，爐內氣氛的溫度分布也變得均勻。其結果是，能夠防止滲碳處理時的溫度不均。并且，也能夠抑制后板31接受的傳熱量的偏差，也能夠抑制在后板背面產生的碳顆粒的析出量的偏差。

以上，說明了本發明優選的實施方式，但本發明并不限定于該例子。如果是本領域技術人員，則能夠在權利要求書所述的技術思想的范圍內想到各種變更例或者修改例，這是很明顯的，應理解為這些變更例或者修改例當然也屬于本發明的技術范圍。

例如，在上述實施方式中，設為由后板31、反射板32以及支承構件33構成加熱器支承構件30的結構，但加熱器支承構件30的構成和各構件的固定方法并不限定于在上述實施方式中說明的方式。只要加熱器20的發熱部g安裝于具有反射構件的加熱器支承構件30，就能夠獲得在上述實施方式中說明的防止在絕熱件之間發生熏黑的效果。此外，反射構件也可以不是板形狀。此外，構成爐壁5的絕熱件7也可以是單層結構。

此外，在上述實施方式中，加熱器20的發熱體使用了康泰爾絲，但發熱體并不限定于此。例如，也可以使用在配置為波紋狀的輻射管的終端部使氣體燃燒的、所謂的氣體燃燒器方式的發熱體。在這種情況下，由于在加熱器20的發熱部g的背面側設有反射板32，因此，也能夠降低后板31的背面側的溫度。

此外，在上述實施方式中，滲碳爐1的工件搬入方向是鉛垂方向，但本發明的加熱器單元10也可以應用于工件搬入方向是水平方向的滲碳爐。此外，也可以使加熱器20、加熱器支承構件30在像圖3所示那樣的主視狀態下形成為帶有曲率，應用于圓形的爐。此外，加熱器單元10并不限定于應用于連續式滲碳爐，也可以應用于批量式滲碳爐。

產業上的可利用性

本發明可以應用于對工件進行滲碳處理的滲碳爐。

附圖標記說明

1、滲碳爐；2、搬入口；3、耐熱磚；4、搬出口；5、爐壁；6、外壁；7、絕熱件；7a、第1絕熱件；7b、第2絕熱件；8、分隔門；9、熱處理室；9a、第1升溫室；9b、第2升溫室；9c、第1滲碳室；9d、第2滲碳室；9e、第3滲碳室；9f、擴散室；9g、降溫室；9h、淬火室；10、加熱器單元；20、加熱器；21、發熱體；21a、發熱體的直線部；21b、發熱體的曲線部；22、引線；30、加熱器支承構件；31、后板；32、反射板；32a、直線支承部；33、支承構件；33a、曲線支承部；33b、凹部；34、固定配件；35、反射板支承塊；36、平板構件；g、發熱部；h、水平方向；p、曲線部之間的間隔；t、工件輸送方向；v、垂直方向；w、工件。