[发明专利]长条材料的热处理方法、长条材料的制造方法以及这些方法中使用的热处理炉

说明书

技术领域

本发明涉及能够热处理比以往更长条的材料的长条材料的热处理方法和使用该热处理方法的长条材料的制造方法、以及实施这些热处理方法和制造方法时使用的热处理炉。

只要不另行记载，本说明书中的用语就如下述定义。

“长条材料”指：直径小且长条的金属管、棒钢以及其它长条的材料。

“有效炉长”指：与能够在热处理炉中以均匀的温度热处理的被热处理材的最大长度相当的炉长。

“倾斜加热”指：使用两端闭塞且长筒状的分批式热处理炉加热被热处理材时，该热处理炉在长度方向被分割成多个加热区，其中顶端部的加热区被进一步分割成多个加热区，且各加热区分别配设有热源，对配设于该顶端部的加热区的各热源的输出赋予高低差而进行加热。

背景技术

通常金属管、棒钢等长条材料的热处理使用分批式热处理炉。

图1是显示以往的长条材料用热处理炉的简要构成例子的示意图，图1（a）为横截面图、图1（b）为纵截面图。如图1所示，热处理炉是两端闭塞筒状容器，且炉内在长度方向被分割成多个加热区。炉的周壁是由水冷壁2和隔热壁3构成的双层结构，炉的两端壁也是由水冷壁7和隔热壁8构成的双层结构。在炉的周壁的内周面，各个加热区配设有电加热器1作为热源。但是在炉的两端壁不设置加热器1。

长条材料的热处理按以下方式实施：在该热处理炉内的由电加热器1所围成的空间即加热区中装入载置于台车4上的被热处理材5，使用加热器1加热。热处理温度的控制按以下方式实施：基于设置在炉内的温度计的炉内测温结果，分别控制各加热器1的输出。

如图1所示，关于以往的热处理炉，虽然在炉的周壁设置了多个热源（电加热器），但由于炉的两端壁没有设置热源，因此长条材料的端部排热，相比于中央部，端部的温度大大降低。由于该温度降低的发生，制约了以往的热处理炉能够热处理的长条材料的长度，有效炉长变短。

因此，为了确保炉内的空间长度即配设加热器的部分的总长度比被热处理材的长度足够地长，有效炉长被设计为被热处理材的长度以上。

但是，热处理比以往更长条的材料时，为了增加有效炉长而增加热处理炉的长度时，设备改造费相应地增加。另外，不增加炉长的情况下，不得不缩短被热处理材的长度，无法灵活对应需求者的要求。以往的热处理炉就有这类问题。

作为被热处理材的温度控制方法，提出有如下所述的方法。

例如，专利文献1公开了如下方法：在通过使多个燃烧器燃烧对炉内收纳的被加热物进行热处理的分批式热处理炉中，一方面分别进行反馈控制使各燃烧器的燃烧域的温度固定，另一方面通过在炉内温度达到成为目标温度之前的预先设定的一定的温度范围内时，将燃烧域的目标温度限制在预先确定的一定的值内，从而将炉内温度控制在一定的温度内。

专利文献2公开了对于在前面和后面具有进出处理品的开口部的真空炉、能够各自相互独立地控制下部加热器的发热量以及上部加热器的前后部区域和中间区域的发热量的温度控制方法。真空炉是为了应对以下问题：通过专门的加热器产生的辐射加热升温处理品，由于基本没有对流加热而难于均匀加热处理品，因此有可能因该不均匀加热为起因而产生品质缺陷。

然而，为了将炉内温度维持在适当温度或者防止炉内温度随着温度变化而波动，这些温度控制方法是基于检测出的炉内温度独立地控制各个热源（燃烧器或加热器）的方法，并未考虑被热处理材的种类、热源的相互干扰，作为控制整个炉内温度的方法不充分。因此，考虑到这些而提出了下述方法。

专利文献3公开了加热炉的温度控制方法，对于对被分割的多个加热区中各自配置的加热器独立地进行温度控制的加热炉，将各加热器的测定温度与赋予各加热器的设定温度的偏差值乘以赋予均热域中炉特有的加热器输出分布的校正值得到的乘积作为加热器输出控制值，所述校正值为时间的函数，或者为时间和温度的函数。

另外，专利文献4公开了使用真空炉的控制方法，该真空炉具备：加热被处理材的多个加热器，各加热器的供电路径中分别设置发热量调整器，这些发热量调整器与设置在炉内的温度检测器之间设置有多个能够使加热器的发热量具有偏差的各自独立的偏差设定器。另外，在专利文献4公开的控制方法中，通过在加热时根据被处理材的种类（大小、形状等）、气氛的压力、温度，改变预先求出的各偏差设定器的设定值，根据一个温度检测器的检测值，将多个加热器的发热量控制在相互具有偏差的状态下。由此，能够与分别控制多个加热器的情况同样地在整个被处理材的温度均一化的状态下加热。