铁心退火炉的制作方法

专利名称：铁心退火炉的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及与非晶形铁心的退火对应的退火炉，S卩、由进行 严格的退火温度管理所必要的某种材料构成的铁心的退火炉。
背景技术：
现在，作为变压器的铁心，非晶形薄带(板厚约为0.025mm)较 为适用，但非晶形薄带非常薄，如果要重叠堆积到规定的堆积厚度其 所需片数将达到数百片。因此，非晶形铁心向内部的热传导劣化，且 非晶形铁心自身因热处理条件严格，适用的退火炉要求平均加热化及 其所必需的控制。而且，退火时，励磁电流有必要流过铁心中央。通 过进行这些处理，能够得到所要的特性。而且，为了提高处理能力， 以能够一次性退火多个铁心的方式，在规定的列和层级配置铁心并进 行退火。
作为现有技术的炉，炉内气氛由不活泼气体所充满，防止铁心的 氧化的同时，不活泼气体也能够传导热量。炉的结构包括加热器部、 循环风扇部、冷却部，而且这些被设置于炉内，在加热器部及冷却部 中温度调节的气体通过循环风扇在炉内循环。循环的方法有横向送风 方法和上下流动方法。
针对不活泼气体，能够举例的方式包括将不活泼气体向炉内部以 一定流量持续流动的方法，以及暂时抽真空，然后再输送不活泼气体 的方法。
对于温度模式，分为加热、均热维持、冷却这三个种类，温度控 制是利用市售的温度调节设备进行的控制。
而且，在专利文献1中，使热气体循环时虽然实现了整流化、均热化，但是会在热气体的入口及出口、中心位置产生温度差。
专利文献l:日本特开平5 — 18682号公报

发明内容
根据置入炉内的产品的个数及设置方法，能够例举出炉内温度的 离散会变大，特别是在热气体入口侧和出口侧，炉内外周边部与炉内 中心部出现较大的温度差的问题。而且，如果为了增加处理量而将炉 体增大，则平均化的退火变得更加困难。
本发明解决上述问题点，其目的是提供一种退火炉，在炉内进 行平均加热并对非晶形铁心等由严格地进行退火温度管理所必需的某 种材料构成的铁心进行退火的退火炉。
参照上述目的，根据本发明的第一方面，能够提供一种下述的对 非晶形铁心进行退火的铁心退火炉。
该铁心退火炉为，在炉体上部设有热源及风扇，该炉体被形成为 双层结构，该双层结构通过由炉体的内侧的分隔壁形成的炉内、和由 该分隔壁与炉体外侧的外壁形成的空间形成，该风扇设置在上述炉体 上部中央，上述风扇从双层结构的炉内引入热风，并将热风送至双层 结构的外侧，从该炉体下部进入炉内，加热铁心，使热风循环。
优选在上述铁心退火炉中，上述热源按照大致等间隔被配置在上 述风扇的周围的上述炉体上部侧方位置。
优选在上述铁心退火炉中，在上述炉内下部设置有具有孔的整流板。
优选在上述铁心退火炉中，从上述双层结构的外侧的循环通路向 炉内送热风的通风窗被设置在上述分隔壁上的多个位置。
优选在上述铁心退火炉中，构成为设置有用于测量上述炉内的温 度的热电偶，根据温度信息控制上述风扇的转速，使风量变化。
优选在上述铁心退火炉中，为了减轻上述铁心的特性值及应力， 构成为能够施加励磁电流。
优选在上述铁心退火炉中，上述退火炉内的上级(上段)、中级(中 段)或下级(下段)的铁心的内部或表面温度被测量，根据各自的温 度信息，对风扇的转速或通风窗的开闭进行控制，使上述炉内被均等地加热。
根据本发明的第二方面，能够提供一种下述的对非晶形铁心进行 退火的铁心退火炉。
该铁心退火炉为，在形成上述退火炉的炉室的炉壁的内侧，与该 炉壁保持间隔配置有分隔壁，由此上述炉室被区分为上述分隔壁的内 侧的容纳非晶形铁心的第一室、和上述炉壁与上述分隔壁之间形成的 第二室，
上述分隔壁的下部及顶部被开放，朝向该顶部的开放部分，在上 述第二室配置有风扇，且在上述第二室内在上述风扇的侧方配置有热 源，
通过上述风扇的运转，热气体的循环在上述第一室和上述第二室 之间进行，由此，上述第一室内的热气体被送至上述第二室，且上述 第二室内的热气体通过上述分隔壁的上述下部的开放部分被送至上述 第一室内，对上述第一室内容纳的非晶形铁心进行加热。 发明效果
利用本发明，炉内温度被均热化，能够以成批(batch)的方式一 次性进行大量的热处理，也能够应对现状下使用的非晶形铁心的退火 的严格的热处理条件。
本发明的其他的目的、特征及优点通过与附图相关的以下对本发 明的实施例的叙述将得以明确。


图1A是本发明的双层结构热风循环式退火炉的纵截面正面图。 图1B是本发明的双层结构热风循环式退火炉的纵截面侧面图。 图2是图1的双层结构热风循环式退火炉的横截面圆形平面图。 图3是作为其他实施例的双层结构热风循环式退火炉的横截面四 角形平面图。
图4A是本发明的双层结构热风循环式退火炉全体为四角形的情 况下，表示炉内底部设有的整流板的形状。
图4B表示是本发明的双层结构热风循环式退火炉中，在一片整流 板上孔径不同的情况。图4C表示的是本发明的双层结构热风循环式退火炉中，纵、横方 向上以等间隔设置的孔并非设置于整流板全体，而仅设置于圆形的区 域内的情况。
图5是本发明的双层结构热风循环式退火炉的俯视图。
图6是本发明的双层结构热风循环式退火炉中，对单体铁心进行
两级退火时的温度模式(横轴表示退火时间，纵轴表示温度)。
图7表示对应图6中所示的坐标图中的数字(21~23)的铁心温度
的测量位置。
图8表示的是本发明的退火炉中装载上下方向上铁心内部的温度 分布坐标图。
图9是本发明的退火炉的加热控制流程图。
符号说明
1:循环风扇；
2A:外壁；
2B:分隔壁(muffle);
3:加热器；
4:放射温度计；
5a、 5b:热电偶；
6:流量；
7:滚轮；
8:炉底部；
9:整流板；
10:托盘电极接触部；
11:托盘；
12:退火对象物(铁心)； 13:门；
14A:炉内部(第一炉室)； 14B:循环通路(即第二炉室)； 15:炉侧面部； 16:绝热部； 17:电极；18:按压电极用气缸(cylinder);19:通风窗；20:温度模式；21:铁心表面温度
22:铁心内部温度
23:铁心端部温度
25:铁心下级温度
26:铁心上级温度
27:铁心中级温度
30:遮蔽板；31:电机。
具体实施例方式
以下，参照附图，针对本发明的双层结构热气体循环式退火炉的 具体例进行说明。
图1A、图1B表示双层结构式热气体循环式退火炉。图1A表示 的是纵切正面图，图1B表示的是纵切侧面图。在图1A、图1B中，2A 是退火炉的外壁(即炉壁)，2B是内侧的分隔壁(muffle)或槛(敷居)。 外壁2A中设有隔热材料16，是使炉内(即炉室)的热量不能向外部 泄露的结构。外壁2A与内侧的分隔壁2B之间形成有热风(或热气体) 的循环通路14B (即第二炉室)。
图1A、图1B中，1是循环风扇，使用多叶片风扇等，引入轴周 边的被加热了的空气，向风扇的旋转方向将其吹出，在炉内上部的分 隔壁的中央设有热风的通路，在那里以使风扇轴在分隔壁中央的通路 侧、风扇旋转方向为炉内上部的循环路的方式进行设置。循环风扇1 由设置在炉上侧的外壁的电机31所驱动，且使用图中未表示的变频器 (inverter)控制旋转从而能够控制风量。从循环风扇1，吹出的热风(空 气或不活泼气体)被设在循环通路上部的角部的加热器3所加热并被 送往循环通路的下方，由下方进入炉内。
加热器3为电力加热器，使用卤素加热器(halogenheater)、辐射管加热器(radiant tube heater )。
通过加热器3被加热的热风被从循环通路送往下方，由循环通路 底部进入炉内，由炉内底部8朝向上方，通过炉内下部设有的整流板9， 送入设有退火对象物的铁心的炉内部14A (即第一炉室)。进一步，炉 内部14A内的热风，被炉内上部设有的循环风扇1引入，并被送入循 环风扇1的旋转方向的循环通路，进行循环。
而且，在整流板9的上侧，如果按照使退火对象物的下级的铁心 不直接接触热风的方式设置遮蔽板30，则能够实验性地导出并确认炉 内装载的铁心的加热温度的分布变得均匀的结论。
而且，为了在两处计量温度，从外壁至炉内部，在上下分别设置 了用于计量炉内部14A的温度的热电偶5a、 5b。于是，炉内上部的温 度较高的情况下，就提高循环通路的风量6，炉内下部的温度较高的情 况下就降低循环通路的流量6，对炉内温度进行控制，实现平均化。
为了对退火对象物12的温度进行实测在上下分别装有温度计4a 及4b，能够针对退火对象物12的升温状态进行温度管理。
进一步，通风窗19被设在加热器3的下方、炉内侧的分隔壁2B 中，是为了从循环通路、从炉中级附近将热风送入炉内部14A而设置 的。通风窗19在高度方向上为多级，在炉的周围方向设置有多个，并 能够打开、关闭，能够调整角度。由此，能够控制热风的风向，对作 为退火对象物的铁心不仅能够从上下方向、还能够从侧面方向使其与 热风直接接触，还能够向装载的铁心的空隙间输送热风。
在从退火炉将进行退火的铁心取出或放入时，打开门13，将载置 铁心的托盘11装载至滚轮7上以进行。
而且，对通风窗19的动作控制能够手动或自动进行，能够一边对 炉内温度及退火对象物12的温度进行监视一边进行通风窗的操作，能 够实现退火的平均化。
而且，为了在炉底部8积聚热气体设有空间，通过炉侧方区域15、 循环通路14B的热风混在一起，能够无视加热器3的个体能力差别， 而实现平均加热化。进一步，热风从炉底部8进入炉内部14A时，由 于装有整流板9，因此能够向炉内部14A送出均等的热量。
另外，虽然图中未表示冷却装置，但其被装在退火装置中，冷却时工作。冷却装置通过循环通路或炉内的管道，在该管道中使水流通 以进行冷却。冷却的溶剂是水以外的液体制冷剂，也可以是空气。
退火气氛使用不活泼气体，但即使不使用不活泼气体也能够退火。 但是，对于非晶形材料，退火中会受到生锈的影响，因此使用不活泼 气体。而且，对于炉内气氛的不活泼气体化，能够举出的例子包括不 活泼气体的持续输入方式、及暂时抽真空再加入不活泼气体的这两种 方法。炉内气氛由不活泼气体计或氧浓度计监视，能够调节不活泼气 体的流量。
图2表示的是双层结构热风循环式退火炉的横截面图。由图2可 见，退火炉的外形为圆筒形状，在具备隔热部16的外壁和分隔壁2B 之间的循环通路14B的上部，加热器3等间隔配置在圆周上。基于这 样的等间隔配置，能够实现炉内温度的平均化。
而且，对于加热器3的数量，不限于图2中所示的设置数量，能 够对数量进行增减。但是，加热器3的数量越多，对应温度模式的反 应速度就越快。
而且，图2中，为进行退火，对非晶形铁心施加励磁电流，在炉 内设置托盘11后，通过按压电极用气缸18，连接托盘电极接触部10 和电极17，能够在励磁的同时进行退火。
图3是退火炉的外形为四角状的其他的实施例。
对于图3中的退火炉的情况，加热器3以等间隔配置在由门13观 察的左右方向。对于这样的四角形状的退火炉，炉内空间越大，能够 容纳的铁心就越多，能够提高退火效率。图3中加热器3以等间隔配 置在由门13观察的左右，但将加热器以等间隔设置在进深深处(图中 为左侧)也可以。
接着，对于炉内的下部设有的整流板9，利用图4进行说明。
图4A是针对双层结构热风循环式退火炉的全体为四角筒状的情 况，表示炉内底部设有的整流板9，表示整流板9上在纵、横方向上以 等间隔设有孔的情况。
而且，整流板9是能够装上、卸下的，准备多个孔径不同的整流 板，能够对应退火条件进行替换。
图4B表示的是在1片整流板9上所配置的孔径不同的情况。在本发明的双层结构热风循环式退火炉中，因为铁心被配置在炉内中央部， 所以整流板9的中央部的孔径较大，随着向周围扩展其孔径则越来越 小。这样，通过使整流板的孔径变化，能够更加均匀地对铁心进行加执。
而且，在图4B中，表示了整流板9的四角的孔没有打开的状态。 图4C表示的是并非在整流板整体，而是仅在圆形的区域内设置在 纵、横方向上以等间隔设置的孔的情况。与图4B相同，整流板9的四
角没有开孔。
而且，在前面叙述过，整流板的上侧为了不使最下端的铁心直接 接触热风，设有遮蔽热量的遮蔽板30，使得不会仅使下级的铁心的温
度提高。
在本装置中，将循环风扇、加热器、整流板的安装位置上下颠倒 进行设置、也能够使其工作。
图5是图1的双层结构热风循环式退火炉的简略化的俯视图。在 图5中，表示了将铁心12分四级进行堆积的状态。
图6表示的是本发明的双层结构热风循环式退火炉中，进行铁心 单体的两级退火时的温度模式。图6中，横轴表示时间，纵轴表示温 度。
在图6中，20表示退火条件设定的温度模式，21表示铁心侧面的 表面温度，22表示铁心内部的温度，23表示铁心堆积厚度方向的端部 的温度。
两级(段)退火为，作为第一步骤，将铁心内部温度设定为250 °C，经过若干时间后作为第二步骤将温度上升为35(TC的退火方法。第 一步骤及第二步骤的温度根据退火条件变化。对于图5中所示的铁心， 设定温度为250摄氏度时，铁心侧面的表面温度21、铁心内部的温度 22、铁心堆积厚度方向的端部的温度23，经过约8小时后到达约250 °C，如在此时设定为35(TC，经过约3小时后铁心各部的温度到达350 °C (参照图7)。于是，表示了经过14小时后停止加热的情况下的温度 模式。
图6中利用本发明的双层结构热风循环式退火炉进行两级退火时， 堆积的铁心的各部分没有温度差，被均匀加热并退火。由此可知，利用双层结构热风循环式退火炉能够得到对炉内均匀 加热的效果。
图8是在本发明的退火炉中载置十六个铁心，进行一级退火时的 温度模式。
一级退火时，在图8中，铁心内部的温度设定为35(TC，加热并经 过约10小时后，下级(下段)的铁心的内部温度25达到35(TC，上级 (上段)的铁心的内部温度26，及中级(中段)的铁心的内部温度27 也达到350。C。而且，24表示气氛的温度。
而且，基于图8的温度模式，上、中、下级(上、中、下段)的 铁心的温度没有显著差异，被均匀地加热、退火。在此，中级对应图5 中所示的铁心的中央的两个。而且中级的铁心的内部温度27表示两个 内部温度的平均值。
而且，此温度模式是进行图9中所示的加热控制的情况。 接着，针对退火的热处理控制方法，使用图9进行说明。 通常，温度控制是按照己在程序控制器(program controller)中设 定的温度及时间进行控制的，但由于根据季节及入炉时间，铁心内部 的温度最大有近20度的差异，有必要使处理条件进行变化。因此。在 作为退火对象物12的铁心内设置热电偶，计量该退火对象物12的热 量，在通常的温度模式下的控制的基础上，也能够在满足一定的处理 条件的时刻使处理结束。
而且，作为用于对炉内平均加热化的控制，能够进行风量及风向 的控制。
例如，通常情况下风从下方向吹入，在上方脱离，原本会造成接 触到风的下级因为热传导率变高而退火最快，堆积在上端的铁心由于 比下级更难接触到热风，铁心内部温度很难上升。为了使这个退火速 度差减小，在上下级对铁心内部温度或炉内氛围温度进行计量，如果 在上下级产生了温度差，则通过打开通风窗，从炉内中级取得热风， 对堆积在上级的铁心吹热风，能够使得上级及下级的温度差非常微小。
炉内设置有多个作为控制用及计量用的、能装卸的热电偶用插座 (connector),能够增设及移设控制点及计量点。
在上级装载的铁心较冷时，通过打开通风窗降低风速，使得来自
12加热器的辐射热及热风的循环距离縮短，向上级部的传热效果最好。
在中级装载的铁心较冷时，通过打开通风窗提高风速，使得中级
接触热风的效果最好，在中级装载的铁心的温度能够快速上升。
在下级装载的铁心较冷时，通过关闭通风窗、提高风速，使得下
级的铁心接触热风的效果最好，在下级装载的铁心的温度能够快速上升。
以下，在图9中表示本发明的退火炉的加热处理的流程图。
在图9中，开始温度控制(步骤100)时，则在循环风扇高速旋转， 加热器成为ON状态，通风窗为关闭的状态下运行、进行加热(通常 运转)(步骤101)。接着对上级的铁心的温度进行判断(步骤102)， 如果低于设定温度就打开通风窗的上级，使循环风扇为低速(步骤 103)。如果上级的铁心的温度高于设定温度，则在通常运转的状态下， 判断中级的铁心的温度(步骤104)。
如果中级的铁心的温度低于设定温度就打开通风窗的下级，将循 环风扇切换至中速运转(步骤105)。中级的铁心的温度如果高于设定 温度，则在通常运转的状态下，判断下级的铁心的温度(步骤106)。
如果下级的铁心的温度低于设定温度，或上级(或中级)与下级 的铁心的温度差小于规定的温度，则使循环风扇高速旋转，关闭通风 窗(步骤107)。如果下级的铁心的温度高于设定温度，或上级(或中 级)与下级的铁心的温度差大于所定的温度，则检查退火的设定时间， 或检查处理条件(步骤108)，如果退火完毕，则使冷却装置工作，开 始冷却(步骤109)。如果退火未完成，则返回通常运转状态，判断上 级的铁心的温度(步骤102)，如此反复。
如果像这样在本发明的退火炉中进行图9的加热控制，则如图7 中所示，上级、中级及下级的铁心的温度的离散将变得非常小，能够 实施良好的退火。
而且，在图9中，是对上级、中级及下级的铁心的温度进行计量， 采用其温度进行炉内的加热控制的，但是作为温度信息，采用铁心的 表面温度也可以，铁心附近的气氛的温度也可以。
产业上的可利用性
本发明能够通用于对严格要求热处理时间的非晶形材料铁心等的退火对象物进行一次性大量退火。
上述记载的内容是针对实施例所进行的，但本发明并不只限于此， 本领域的技术人员在本发明的主旨和权利要求的范围内能够进行多种 变更和修正。
权利要求
1.一种铁心退火炉，其对非晶形铁心进行退火，该铁心退火炉的特征在于，在炉体上部设有热源及风扇，该炉体被形成为双层结构，该双层结构通过由炉体的内侧的分隔壁形成的炉内、和由该分隔壁与炉体外侧的外壁形成的空间形成，该风扇设置在所述炉体上部中央，所述风扇从双层结构的炉内引入热风，并将热风送至双层结构的外侧，从该炉体下部进入炉内，加热铁心，使热风循环。
2. 如权利要求1所述的铁心退火炉，其特征在于， 所述热源按照大致等间隔被配置在所述风扇的周围的所述炉体上部侧方位置。
3. 如权利要求1所述的铁心退火炉，其特征在于， 在所述炉内下部设置有具有孔的整流板。
4. 如权利要求1所述的铁心退火炉，其特征在于， 在设置在所述炉内下部的整流板的上部，设置有遮蔽板。
5. 如权利要求l所述的铁心退火炉，其特征在于， 从所述双层结构的外侧的循环通路向炉内送热风的通风窗被设置在所述分隔壁上的多个位置。
6. 如权利要求1所述的铁心退火炉，其特征在于， 构成为设置有用于测量所述炉内的温度的热电偶，根据温度信息控制所述风扇的转速，使风量变化。
7. 如权利要求1所述的铁心退火炉，其特征在于，为了减轻所述铁心的特性值及应力，构成为能够施加励磁电流。
8. 如权利要求l所述的铁心退火炉，其特征在于， 所述退火炉内的上级、中级或下级的铁心的内部或表面温度被测量，根据各自的温度信息，对风扇的转速或通风窗的开闭进行控制， 使所述炉内被均等地加热。
9. 一种铁心退火炉，其对非晶形铁心进行退火，该铁心退火炉的 特征在于，在形成所述退火炉的炉室的炉壁的内侧，与该炉壁保持间隔配置 有分隔壁，由此所述炉室被区分为所述分隔壁的内侧的容纳非晶形铁 心的第一室、和所述炉壁与所述分隔壁之间形成的第二室，所述分隔壁的下部及顶部被开放，朝向该顶部的开放部分，在所 述第二室配置有风扇，且在所述第二室内在所述风扇的侧方配置有热 源，通过所述风扇的运转，热气体的循环在所述第一室和所述第二室 之间进行，由此，所述第一室内的热气体被送至所述第二室，且所述 第二室内的热气体通过所述分隔壁的所述下部 开放部分被送至所述 第一室内，对所述第一室内容纳的非晶形铁心进行加热。
全文摘要
本发明提供一种严格地进行退火温度管理所必需的、对非晶形铁心进行退火的铁心退火炉。该铁心退火炉在炉体上部设有热源及风扇，该炉体被形成为双层结构，该双层结构通过由炉体的内侧的分隔壁形成的炉内、和由该分隔壁与炉体外侧的外壁形成的空间形成，该风扇设置在上述炉体上部中央，上述风扇从双层结构的炉内引入热风，并将热风送至双层结构的外侧，从该炉体下部进入炉内，加热铁心，使热风循环。
文档编号F27D19/00GK101611158SQ200780050688
公开日2009年12月23日 申请日期2007年9月12日 优先权日2007年4月20日
发明者岛尾大辅, 片野耕一 申请人:株式会社日立产机系统