专利名称：鼓入热风型流化床炉,旋转式热处理炉,热处理装置以及热处理方法
技术领域：
本发明涉及直接将热风鼓入容器内对工件进行热处理的鼓入热风型流化床炉，以及采用它的热处理装置。本发明进一步涉及旋转式热处理炉，以及装有所述热处理炉的热处理装置，以利用该热处理装置的热处理方法。
背景技术：
对金属进行热处理，使金属内部的组织结构发生变化，可以提高机械强度是公知的。
要求高的机械强度的制品，例如作为用于汽车用车轮部分的铸造材料和延展材料用的铝(Al)合金，采用Al-Si系Al合金，以及以Al-Si系Al合金为基本成分，进一步含有其它元素Cu、Mg等的多元Al-Si系合金。这是由于在铸造材料和延展材料中，作为其重要特性的熔融金属的流动性，铸型填充性等优于其它合金，几乎不会引起铸造裂纹，通过与其它元素组合可以获得强度及延伸率大的合金，而且膨胀系数小，耐磨损性好等原因。
作为向Al-Si系合金中添加少量的Mg的合金，有AC4A，AC4C，AC4CH，这些合金在热处理过程中通过析出Mg2Si中间相，可以提高强度。特别是，AC4C，以及将Fe限制在0.20质量％以下提高韧性的AC4CH，被用作汽车等车辆的车轮用合金。
此外，作为延展材料用的Al合金，含Cu的2000系合金，以及含Mg、Si的6000系合金等，通过析出Mg2Si及Al2Cu等中间相可以提高强度。
如上所述，例如，通过添加其它元素以及其中间相的时效析出可以提高Al合金的强度，时效析出用的热处理由固溶退火及时效处理构成。固溶退火是一种在高温下使得在凝固时析出的结晶非平衡相固溶，然后通过水冷在常温下获得均匀的固溶体的热处理。与固溶退火连续的时效处理，保持在比较低的温度，使固溶的元素作为中间析出相析出并使之硬化，通过这些热处理可以提高Al合金的机械特性。
在现有技术中，作为Al合金的固溶退火及时效处理，一般采用以空气作为热媒体的隧道式炉等常压炉，但是，除升温速度慢之外，温度起伏约为±5℃，很大，所以，存在着不能在更高的温度下进行固溶退火的问题。
此外，在现有技术中使用常压炉的热处理方法中，升温到固溶温度的升温速度慢，升温耗费时间，而且，由于在固溶温度保温超过3小时进行固溶退火，所以存在着固溶退火的整个时间需要4小时以上的问题。进而，在现有技术的隧道式加热炉等常压炉中，处理装置很大，装置的初始成本很高，此外，其运转操作复杂，耗费人力，为了升温和保温需要很大的热能，因此，存在着运行成本高的问题。
因此，最近，在特开2000-17413号公报中，提出了采用流化床炉进行Al合金的固溶退火及时效处理的方案。此外，在特开2000-17413号公报中，没有给出具体的流化床的形式。
作为现有技术中公知的流化床，例如，采用图5(a)(b)(c)所示的结构。图5(a)(b)是所谓间接加热式流化床，在分散板50的上部配置砂等粒状物54，在分散板50的下部设置空气室52，通过从空气室52经由分散板50的细孔55向上方鼓入空气(冷风)A，使分散板50上的粒状物54流动，形成流化床。作为加热方式，在图5(a)中，在容器58的外周设置电热线，气体等加热机构59，通过加热容器58加热粒状物54，从而加热插入流化床中的工件。在图5(b)中，在流化床中配置辐射发热管60加热粒状物54，对插入流化床中的工件进行加热。
采用上述间接加热方式的流化床，存在着加热效率差，在流化床内靠近加热机构附近及其以外的部分产生温度分布等缺点。
另一方面，图5(c)是直接加热方式，通过将热风B经由分散板50的细孔55鼓入上方，使粒状物54流动，在形成流化床的同时对粒状物54进行加热，加热插入到流化床中的工件。采用利用热风直接加热方式的流化床，有流化床内的温度分布良好的优点。此外，在现有技术的流化床的情况下，为了通过细孔55的粒状物54不会落下，如图6所示，有必要在细孔55的上方设置伞56。此外，在上述方式的流化床中，在分散板的下方需要空气室，存在着装置大型化的问题。此外，为了支承砂等粒状物的重量，必须使分散板的强度达到规定的强度以上，存在着在设备变得庞大，同时增加成本的问题。
本发明鉴于上述现有技术中的课题，其目的是提供一种改进现有方式的流化床，设备成本低廉，节省空间，可以防止热能损失，适合于作为Al合金等金属的热处理炉使用的特定结构的鼓入热风型的流化床炉。
此外，本发明的另外一个目的是提供一种由于紧凑故设备成本低廉，节省空间，彻底地防止热能损失，同时可以使运转全部自动化，降低运行成本的热处理炉，热处理装置，以及热处理方法。
发明概述根据本发明，提供一种鼓入热风型流化床炉，在把粒状物填充到容器内，利用鼓入到容器内的热风使所述粒状物流动形成流化床，在该流化床内热处理工件的流化床炉中，其特征为，在流化床内配置单臂式的分散管，从在该分散管上的指向下方设置的吹出口，吹出前述热风。
在本发明中，分散管由压力调整用集管和从该压力调整用集管分支出来的多个分支管构成，优选地，压力调整用集管和所述分支管一起配置在流化床内。此外，在本发明的流化床炉中，为了排出结露的水，最好是在容器的底部配备排水机构。
此外，根据本发明，提供一种热处理装置，在利用上述流化床炉作为固溶退火炉及/或时效处理炉的热处理装置中，其特征为，除前述固溶退火炉和前述时效处理炉之外，还备有耐热集尘机，热交换器，利用前述耐热集尘机将从前述固溶退火炉出来的排放气体除尘之后，利用前述热交换器回收前述排放气体所持有的废热，作为前述时效处理炉的热源再次加以利用。
进而，根据本发明，提供一种旋转式热处理炉，在用于由金属构成的工件的热处理，具有利用经由炉体内配备的热风管吹出的热风被加热流动的流化床的旋转式热处理炉中，其特征为，热风管浸渍在设于炉体内的流化床中，在流化床中，于热风管的上部，备有使工件旋转进行热处理的工件旋转机构。
工件旋转机构备有载置工件在流化床中旋转的炉床，配置在炉体中心的旋转轴，经由旋转轴使炉床旋转的驱动机，优选地，利用遮断壁将旋转轴与流化床隔离。此外，优选地，工件旋转机构以预定的间距断续地移动进给炉床，进给时间及停止时间可以任意调节。
此外，在本发明的旋转式热处理炉中，在将工件运入炉体内用的运入口，以及将其取出炉体外用的运出口中，优选地，具有连接炉体外部和流化床内部的导入壁，在该运入口及运出口上，优选地配备空气幕或者/以及集尘机。此外，优选运入口兼作运出口。优选地，配备防止运入时及运出时炉压变化用的气流调节(damper)机构。
进而，在本发明的旋转式热处理炉中，热风管由集管和分散管构成，集管为环形，分散管为具有喷嘴或小孔的大致的圆筒状，优选地，分散管在垂直方向位于集管与炉床之间，在水平方向从集管的环的中心呈放射状配置。优选地，热风管的热风鼓入口配置运入口或运出口任何一个开口部的下部。
在本发明的旋转式热处理炉中，具有温度自动调节机构，例如，优选地，温度自动调节机构，在炉体的角部配备多个温度计测器，计测温度，根据计测的温度，通过改变气体量控制鼓入的热风的温度，可以调节流化床内的温度。
此外，优选地，具有流化床界面自动调节机构，流化床界面自动调节机构在炉体的角部至少备有一台流化床界面计测器，计测界面，根据所计测的界面，通过利用配备在炉体上部的粒状物供应机，补充粒状物，可以调节流化床界面。
进而，根据本发明，提供一种热处理装置，在利用上述旋转式热处理炉作为固溶退火炉以及/或者时效处理炉的热处理装置中，其特征为，除固溶退火炉和时效处理炉之外，还至少配备有耐热集尘机，热交换器，在利用耐热集尘机将固溶退火炉排出的气体除尘之后，利用热交换器回收排放气体所具有的废热，作为时效处理炉的热源加以利用。
在本发明的热处理装置中，优选地，备有将工件运入和运出旋转式热处理炉用的自动搬运机。对于自动搬运机，例如可以使用桥式起重机。
进而，在本发明中，提供一种热处理方法，在固溶退火由金属制成的工件，然后对其进行时效处理，提高工件的机械特性的热处理方法中，其特征为，将热风管浸渍在设于炉体内的流化床中、在流化床中于热风管的上部配备有使工件旋转进行热处理的工件旋转机构的旋转式热处理炉，用于固溶退火以及/或者时效处理，利用热交换器将固溶退火中排出的气体具有的废热作为时效处理的热源。
在本发明中，作为工件，例如可以适合于处理铝制车轮。
附图的简单说明
图1、是表示用于本发明的鼓入热风型流化床炉的一个实施例的简略图。
图2、是图1的流化床炉的简略平面图。
图3、是分支管的透视图。
图4、是表示使用本发明的流化床炉的热处理装置的一个实施例的说明图。
图5(a)(b)(c)是表示现有技术的流化床的剖面说明图，图5(a)表示用间接加热方式容器加热的流化床，图5(b)表示间接加热的辐射发热管方式的流化床，图5(c)表示利用多孔板的鼓入热风方式的流化床。
图6、是表示在多孔板的上部设置伞的流化床的剖面说明图。
图7、是表示实施例中热处理程序的曲线图。
图8、是表示在实施例的拉伸试验结果的曲线图。
图9、是表示比较例中热处理程序的曲线图。
图10、是表示在比较例的拉伸试验结果的曲线图。
图11、是表示实施例中使用的分散管的平面图。
图12、是表示根据本发明的热处理装置的另外一个实施例的平面图。
图13、表示根据本发明的旋转式热处理炉的一个实施例，是图12中A-A剖面向视方向的剖面图。
图14、表示根据本发明的旋转式热处理炉的一个实施例，是热风管的平面图。
实施发明的最佳形式下面对本发明进行详细说明。
本发明涉及将粒状物填充到容器内，通过鼓入到容器内的热风使所述粒状物流动化形成流化床，将工件在流化床内进行热处理的流化床炉的改进，其特征在于，在流化床内配置单臂式分散管，从朝下设置在该分散管上的吹出口吹出热风。
如上所述，在流化床内设置分散管的同时，通过采用单臂式分散管，使热风吹出口朝向下方，不需要在使用现有技术中的多孔板时所必须的流化床下部的空气室，也无需支承砂等粒状物的重量，所以，可以消除使多孔板的强度大过规定的强度、使设备庞大的问题。此外，由于分散板是单臂式，所以，可以防止伴随着流化床炉内的温度的上升、下降引起的热膨胀或收缩造成的裂纹，龟裂等。
在本发明中，利用把热风直接鼓入流化床内形式的流化床炉。
流化床，利用鼓入容器内的热风，对填充到容器内的粉粒体等粒状物进行加热，并且，通过流动进行均匀混合，从而具有使流化床内部的温度基本上均匀的同时，传热效率好的特点。
本发明在使用具有这种特征的流化床的炉中，将热风分散供应到流化床内用的分散管制成单臂型结构，并且，朝下设置该分散管的吹出口。
下面，根据附图更详细地说明本发明的鼓入热风型的流化床炉。
图1是表示用于本发明的鼓入热风型流化床炉的一个例子的简图，图2是图1的简略平面图。在图1～2中，10是热风发生装置，从图中没有示出的鼓风机送入的空气，利用从燃烧器12来的火焰，例如被加热到700～800℃等规定的温度。该热风经过配管22及热风温度监视装置24，吹入到由内部填充容纳粒状物30的容器32构成的流化床炉16内。在流化床炉16内，配置热风分散管14。这里，分散管14具有单臂型结构，由压力调整用集管18，从压力调整用集管18分支的多个分支管20构成。此外，在分支管20上，如图3所示，形成多个吹出口26，这些吹出口26分别朝下方开口。
如上所述，本发明中使用的分散管14具有单臂式结构是非常重要的。在流化床炉16内，例如为了保持540～550℃等的高温，用耐热钢等构成的分散管14热膨胀。这里，在分散管14由支承其两端的双柱式结构构成的情况下，必须设置防止因分散管14本身的热膨胀引起的管龟裂、破坏等用的热膨胀余隙结构。因此，在本发明中，将分散管14制成单臂式结构，即使在高温下发生热膨胀，管也不会发生龟裂和损伤。
此外，分散管14由压力调整用集管18和从压力调整用集管18分支出来的多个分支管20构成。同时，这些压力调整用集管18及分支管20一起配置在流化床16内。
这样，在本发明中，通过用压力调整用集管18和从压力调整用集管18分支出来的多个分支管20构成分散管14，并且将压力调整用集管18和分支管20一起配置在形成于容器32内的流化床内，不必像图5(a)(b)(c)所示的现有技术的流化床那样在流化床下方设置空气室，从而不会导致设备大型化。此外，单臂式结构的分散管14对于弯曲应力强度较弱，但在本发明中，由于粒状物30构成的流化床从分散管14的下方对其进行支承，所以不会弯折。
根据本发明的鼓入热风型流化床炉，热风首先被导入压力调整用集管18而暂时滞留，然后，热风以基本上均匀的压力从多个分支管20被鼓入流化床16的内部，在使粒状物30流动的同时，加热粒状物30。这样，流化床16内部，例如在Al合金固溶退火的情况下，被加热到540～550℃，而且，达到炉内温度的波动幅度约为6℃(±3℃)、在一点处的起伏幅度约为3℃(±1.5℃)的炉内温度均匀性，这样，将处于流化床炉16内的工件34迅速加热。此外，36是粒状物排出用阀，适当地将粒状物30排出到外部。
此外，在本发明的鼓入热风型流化床炉中，优选地在容纳流化床的容器32的底部配备排水机构38。在粒状物30中流动的热风中含有水蒸气，水蒸气结露会滞留在容器32的底部，可以将这些水通过排水机构38排出到外部。
其次，基于图4说明利用本发明的鼓入热风型流化床炉的热处理装置。
图4是表示本发明的热处理装置的一个例子简略说明图，是将流化床炉作为固溶退火炉40及/或时效处理炉41的热处理装置。本热处理装置配备有有流化床炉构成的固溶退火炉40，由相同的流化床炉构成的时效处理炉41，以及在连接前述固溶退火炉40和前述时效处理炉41的配管系统内的耐热集尘机42以及耐热性的引风、鼓风机43。
从燃烧器风机44来的空气，与LPG等燃料气体在热风炉45内混合燃烧，产生约750℃的热风。将热风导入由流化床炉构成固溶退火炉40内，使粒状物流动，将其加热，在对Al合金固溶退火后，具有炉压调整气流调节器46以大约520℃的温度从固溶退火炉40中排出，在保持高温不变的情况下通过パィロスリ-ン(商标名)等耐热集尘机42集尘。然后，将经过集尘的排放气体经由耐热性引风、鼓风机43导入时效处理炉41，作为时效处理炉41的热源和流动化气体进行再利用。从时效处理炉41排出的气体，经由炉压调整气流调节器47导入到耐热集尘机48中之后，经由引风机49排放到大气中。
此外，经由耐热集尘机42及引风、鼓风机43排出的气体，也可以将其一部分经过配管37回收到热风炉45内。此外，39是稀释用鼓风机，对经由耐热集尘机42及引风、鼓风机43导入到时效处理炉41内的排放气体的温度进行调节，图中没有示出，在耐热集尘机42的上游侧设置热交换器，与该排放气体进行热交换，同时也进行排放气体的温度调节，最好是同时考虑到温度调节的容易性，集尘机的集尘能力，以及长期运转的稳定性。
根据上述热处理装置，可以将固溶退火40用的热风的热能在下游侧的时效处理炉41中再次加以利用，可以有效地利用热能。
下面，详细说明根据本发明的旋转式热处理炉，利用该旋转式热处理炉的热处理装置，以及利用该热处理装置的热处理方法。
在该热处理装置中，其特征为，特别是，采用将工件在炉体内以描绘圆的方式旋转进行热处理、备有流化床的紧凑的旋转式热处理炉，作为固溶退火及/或时效处理用的炉。由于流化床其内部的温度基本上是均匀的，同时传热效率高，所以，可以缩短升温到固溶退火温度所需的时间。此外，通过紧凑化，不仅可以降低热处理炉本身的制造成本，而且也必然降低连接配管，台架，支承件，工件搬送机等部件和外围设备的成本，此外，可以缩小必要的配置空间(减少土地成本)，同时也能够降低包含装置搬运等在内的设置施工成本。
此外，在这种热处理装置中，其特征为，可以回收固溶退火炉的排放气体所具有的废热，作为时效热处理炉的热源再次加以利用。由于固溶退火温度大致在550℃，时效处理温度大致为180℃，所以，固溶退火的排放气体所具有的废热，即使考虑到热交换器的热回收率，作为时效处理的热源，也具有充分的热量。从而，可以削减相当于供应给时效处理炉的热量的运行成本。
此外，作为设备追加了热交换器，但由于不用时效处理用的热风制造装置，例如不用热风炉，所以仍然可以降低设备成本。
进而，在根据本发明的这种热处理装置中，其特征为，工件的运入、运出、流化床内的温度控制、或者流化床的界面水平的控制，是自动化的，通常的运转几乎不用通过人工进行，实现稳定地进行热处理。
图12是表示装入根据本发明的旋转式热处理炉的热处理装置一个实施例的平面图。热处理装置101主要由固溶退火炉102，时效处理炉103，耐热集尘机106，热交换器107，自动搬运机108，以及热风制造装置104、105构成。此外，如上所述，可以不设置附加到时效处理炉103上的热风制造装置105，但在本实施例中，作为后备用配备有该装置。
工件111按以下流程进行处理。首先，利用自动搬运机108移动到固溶退火炉102，从运入口121送入固溶退火炉102内，用高温进行固溶退火。当固溶退火完毕时，从运出口121运出炉外，经由自动搬运机108浸渍到淬火水槽109内急剧冷却返回到常温。然后，经由自动搬运机108移动到时效处理炉103，从运入口131运入时效处理炉103内，在中低温进行时效处理。当处理完毕时，从运出口131运出炉外，返回到原来的位置。
自动搬运机108没有特定的限制，例如可以利用桥式起重机。在图12所示的自动搬运机108中，把持工件111的手柄沿两条导轨移动，利用图中未示出的升降机进行向固溶退火炉102或者淬火水槽109或者时效处理炉103内的运入运出。如图12所示，将固溶退火炉102的运入口121和淬火水槽109以及时效处理炉103的运入口131按照处理顺序并列地排列成直线状配置，可以进一步降低成本，缩短搬运时间，所以是优选的。
对于固溶退火炉102，利用后面描述的旋转式热处理炉。工件111从运入口121被运入流化床内，进行固溶退火。
固溶退火，例如工件111是用于车辆用车轮的Al合金的情况下，进行下面所述的处理。
进行在30分钟之内升温到固溶退火温度的急速升温。这样，可以缩短整个固溶退火时间，此外，防止共晶组织的过分粗大化，并且可以球状化，提高强度及延展性(伸长特性)。升温到固溶退火温度的时间，更优选地在20分钟之内，更优选地为3～10分钟短的时间。当升温到固溶退火温度的时间超过30分钟时，Al合金的共晶组织粗大化，不好。固溶退火温度范围为535～550℃，更优选地为540～550℃。
采用流化床，与现有技术中以空气作为热媒体的常压炉相比，具有以下的优点。
在流化床中，利用热风对粒状物加热，并且，进行均匀混合，使得流化床内部的温度基本上均匀(约±2～3℃)，同时传热效率高，所以，可以缩短升温到固溶退火温度的时间。在固溶温度的保温时间，优选地为25分钟～3小时。当在固溶温度的保温时间不足25分钟和过短时，获得的Al合金的延展性差，此外，在保温时间超过3小时的情况下，Al合金的共晶组织粗大化，同样降低Al合金的延展性。
对于时效处理炉103，也采用旋转式热处理炉。从运入口131将工件111运入流化床内进行时效处理。通过利用流化床，可以加速升温时间，缩短时效处理时间。与固溶退火一样，在工件111为车辆用车轮用Al合金的情况下，优选地，时效处理在几分钟的时间内升温到160～200℃，在该温度保温10分钟～几小时，更优选地温度为170～190℃。
耐热集尘机106在保持高温不变的情况下，将从固溶退火炉102和时效处理炉103排出的气体通过，进行除尘。从固溶退火炉102排出的排放气体，通过耐热集尘机106，经由图中未示出的配管被送往热交换器107，在回收热之后，被发散出去。新的受热变成高温的热风，经过图中未示出的鼓风机及配管，被送入时效处理炉103用于进行热处理。由于不用额外的能量制造进行时效处理用的热风，所以，可以实现大幅度降低运行成本。安装到固溶退火炉102上的热风制造装置104一直运转，时效处理炉103的热风装置105通常不运转，在本实施例中，也可以作为预备机设置。
在把从固溶退火炉102排出的气体集尘之后，直接鼓入时效处理炉103，从热回收的观点看效率很高，由于不用设置热交换器107，所以也可以进一步降低设备成本，但是，当考虑耐热集尘机106的能力以及长期的运转稳定性，或者调节温度的容易程度时，采用热交换器107将新的空气升温的方法更好。
接着基于图13、图14说明用作固溶退火炉102及时效处理炉103的旋转式热处理炉。
图13是表示根据本发明的旋转式热处理的一个实施例的图示，是图12中的A-A剖面向视方向的剖面图，虽然表示了时效处理炉103，但在固溶退火炉102中，其结构也是一样的。这里，以时效处理炉103作为例子进行旋转式热处理炉的说明。此外，图14是设置在旋转式热处理炉内的热风管的平面图。
旋转式热处理炉(时效处理炉103)，在炉体内具有流化床113和空气层114，有集管134和分散管135构成的热风管，浸渍在设于炉体内的流化床113中，使工件111在流化床113中并且在热风管的分散管135的上部旋转对其进行热处理。使工件旋转的机构包括载置工件111在流化床113中旋转的炉床，配置在炉体中心的旋转轴，经由旋转轴使炉床旋转的驱动机133。通过使工件111旋转，可以将炉体紧凑化，实现低成本。工件111的旋转，优选地断续地以预定的间距移动进给炉床，可以任意设定进给时间和停止时间，优选地能够调节总的处理时间。
在炉体内，以浸渍由集管134和分散管135构成的热风管的方式填充粒状物，利用从分散管135鼓入的热风将该粒状物流动化，同时加热，将其均匀混合形成流化床113。热风制造装置105，例如利用火焰将从图中没有示出的鼓风机送入的空气加热，将该热风进行温度调节，经由热风管(集管134和分散管135)鼓入流化床113。粒状物排出口(排放口)136是加有图中未示出的阀的排出口，适当地将粒状物排出到外部。
流化床113已知有容器加热方式及间接加热方式，进而还有直接加热方式，采用任何一种方式均可，但是，通过直接鼓入热风的直接加热方式形成流化床，由于流化床中的温度分布良好，所以是优选的。
在本发明的旋转式热处理炉中，由于转动炉床的旋转轴由遮断壁与高温的流化床113隔离，所以不容易产生构成流化床113的粒状体咬入旋转轴的轴承等问题，可以实现长时期稳定的运转。旋转轴利用密封部138通过遮断壁，与炉床连接。防止为了使炉压为正压从空气压缩机等来的高压空气吹入到与流化床遮断的旋转轴的部分上，防止粒状体的侵入。
将工件111运入旋转式热处理炉内用的运入口131兼作运出到炉体外用的运出口，减少开口部，减少散热损失。此外，在运入口131上，设置将炉体外部与流化床113的内部连接起来的导入壁137，借此，降低从空气层114的散热损失。在这种热处理装置中，将固溶退火炉的排放气体具有的废热再次应用于时效处理炉，可以节省能量，这样一来，在热处理炉单体中也尽可能地节省能量。
优选地，在运入口131上备有防止从开口部发生粉尘用的图中未示出的空气幕和集尘机。进而，为了防止在开闭运入口131时容易发生的炉压的变动，优选地，配备图中未示出的气流调节机构。
如图14所示，热风管的集管134与载置工件111的炉床旋转相吻合，形成环形。分散管135在垂直方向位于集管134和炉床之间，在水平方向从集管134的环形的中心呈放射状地配置，它们一个个地大致呈圆筒状，具有散发热风的喷嘴和小孔。分散管135的吹入口配置在运入口131的下部，即使在运入时敞开运入口131也很难引起温度下降，热处理更加稳定。
在本发明的旋转式热处理炉中，为了节省人力，优选地具有温度自动调节机构。例如，在图12所示的炉体为四边形的情况下，优选地，在四边形的四个角上分别配备温度计测器，并配备根据计测的温度，利用气体量调节阀控制鼓入的热风的温度的机构。
此外，优选地，具有流化床界面自动调节机构。作为流化床界面自动调节机构，例如，同样如图12所示的炉体为四边形时，在四边形的任何一个角上配备一台流化床界面计测器，优选地，配备根据计测的界面由利用配置在炉体上部的粒状物供应机补充粒状物的机构。更详细地说，所谓流化床界面计测器，例如是通过透明的耐热玻璃，用光电管计测构成流化床的粒状体的界面的仪器。
下面，基于实施例和比较例，更具体地对本发明进行说明。
(实施例)利用图1～2所示的鼓入热风型流化床炉实施Al合金的固溶退火，用常压炉进行时效处理。
用于固溶退火的流化床炉，一边为1500mm×1500mm的方箱状，直筒部的高度为1800mm，其下部由梯形流化床容器构成。此外，在时效处理中采用现有技术的隧道炉(常压炉)。采用平均粒径为50～500μm的砂作为粒状物。
作为配置在流化床中的热风分散管，如图11所示，为单臂型的，压力调整用集管，为φ170mm×1400mm，多个分支管为φ50mm×1200mm，共用12条。
作为热处理对象，使用铸造的车辆用铝车轮(14kg)，试验片的采集位置为外轮辋凸缘，以及轮辐两个部位。上述铝车轮的组分为，Si7.0质量％，Mg0.34质量％，Sr50ppm，其余为Al。
作为热处理的条件，固溶退火温度为550℃，时效处理温度为190℃，达到固溶退火温度的升温时间，在固溶退火温度的保温时间，以及时效处理的升温时间，保温时间，按图7所示的程序实施。
如上所述，从热处理过的车辆用铝车轮采集试验片(n＝4)，分别进行拉伸试验(抗拉强度，0.2％屈服强度，拉伸率)。所得结果示于图8。
(比较例)作为固溶退火炉和时效处理炉，采用现有技术的隧道炉(常压炉)，固溶退火温度540℃，时效处理温度155℃，用图9所示的程序，对铸造的车辆用铝车轮实施热处理。其它条件与实施例相同。
从在以上条件下进行过热处理的车辆用铝车轮上采集试验片(n＝4)，分别进行拉伸试验(抗拉强度，0.2％屈服强度，拉伸率)。所得结果示于图10。
(讨论)如从实施例及比较例的拉伸试验结果看出的，利用实施例获得的车辆用铝车轮，对外轮辋凸缘，确定其抗拉强度在326.2MPa以上，0.2％屈服强度在261.3MPa以上，拉伸率在12.9％以上。
另一方面，可以看出，利用比较例所示的现有技术的隧道炉获得的铝车轮，抗拉强度，屈服强度及拉伸率等机械特性，与实施例相比差。
工业上的可利用性如说明说明的那样，根据本发明的鼓入热风型流化床热处理装置，改进了现有技术方式的流化床，设备成本低廉，节省空间，可以防止热能损失，可以适合于作为Al合金等金属的热处理炉使用。此外，根据本发明的旋转式热处理炉，利用该热处理炉的热处理装置，以及热处理方法，由于装置变得紧凑，所以设备设备低廉，节省空间，此外，通过热能的再利用防止热损失，降低运行成本，进而，将运行全部自动化，可以节省人力。其结果是，利用本发明的热处理金属制品，机械强度优异，并且价格低廉，所以，可以预期将会进一步得到普及。
权利要求
1.一种鼓入热风型流化床炉，在将粒状物填充到容器内，利用鼓入到容器内的热风使所述粒状物流动化形成流化床，在该流化床内热处理工件的流化床炉中，其特征为，在流化床内配置单臂式的分散管，从在该分散管上的指向下方设置的吹出口，吹出前述热风。
2.如权利要求1所述的流化床炉，所述分散管由压力调整用集管和从该压力调整用集管分支出来的多个分支管构成，所述压力调整用集管及所述分支管一起配置在流化床内。
3.如权利要求1或2所述的流化床炉，其在所述容器的底部配备水排出机构。
4.一种热处理装置，在利用权利要求1至3中任何一个所述的流化床炉作为固溶退火炉及/或时效处理炉的热处理装置中，其特征为，除前述固溶退火炉和前述时效处理炉之外，还配备有耐热集尘机，热交换器，利用前述耐热集尘机将从前述固溶退火炉中出来的排放气体除尘之后，利用前述热交换器回收前述排放气体具有的废热，作为前述时效处理炉的热源加以再利用。
5.一种旋转式热处理炉，在用于由金属构成的工件的热处理、具有通过经由配备在炉体内的热风管吹出的热风加热流动的流化床的旋转式热处理炉中，其特征为，前述热风管浸渍在设于前述炉体内的前述流化床中，在前述流化床中、于前述热风管的上部，配备有使前述工件旋转进行热处理的工件旋转机构。
6.如权利要求5所述的旋转式热处理炉，前述工件旋转机构配备有载置工件在前述流化床中旋转的炉床，配置在前述炉体中心的旋转轴，经由前述旋转轴使前述炉床旋转的驱动机，利用遮断壁将前述旋转轴与前述流化床隔离。
7.如权利要求5至6所述的旋转式热处理炉，以预定的间距断续地移动进给前述炉床，进给时间和停止时间可以任意调节。
8.如权利要求5至7中任何一个所述的旋转式热处理炉，在将前述工件运入前述炉体内用的运入口，以及运出前述炉体之外用的运出口中，具有将炉体外部与前述流化床内部连接的导入壁。
9.如权利要求5至8中任何一个所述的旋转式热处理炉，在前述运入口及前述运出口上，备有空气幕或者/以及集尘机。
10.如权利要求5至9中任何一个所述的旋转式热处理炉，前述运入口兼作运出口。
11.如权利要求5至10中任何一个所述的旋转式热处理炉，配备有防止运入时及运出时炉压变动的气流调节机构。
12.如权利要求5至11中任何一个所述的旋转式热处理炉，前述热风管由集管和分散管构成，前述集管为环状，前述分散管为具有喷嘴或小孔的大致的圆筒状，前述分散管在垂直方向配置在前述集管和前述炉床之间，在水平方向从前述集管的环中心呈放射状地配置。
13.如权利要求5至12中任何一个所述的旋转式热处理炉，前述热风管的吹入口配置在前述运入口或前述运出口的任何一个开口部的下部。
14.如权利要求5至13中任何一个所述的旋转式热处理炉，其具有温度自动调节机构。
15.如权利要求14所述的旋转式热处理炉，前述温度自动调节机构在前述炉体的角部配备温度计测器计测温度，通过利用气体量调节阀基于计测的温度控制鼓入的热风温度，调节前述流化床内的温度。
16.如权利要求5至15中任何一个所述的旋转式热处理炉，具有流化床界面自动调节机构。
17.如权利要求16所述的旋转式热处理炉，前述流化床界面自动调节机构在前述炉体的角部配备至少一台流化床界面计测器计测界面，通过利用配备在前述炉体上部的粒状物供应机基于计测的界面补充粒状物，调节流化床的界面。
18.如权利要求5至17中任何一个所述的旋转式热处理炉，前述工件是铝车轮。
19.一种热处理装置，在利用权利要求5～18中任何一个所述的旋转式热处理炉作为固溶退火炉以及/或者时效处理炉的热处理装置中，其特征为，除前述固溶退火炉和前述时效处理炉之外，还至少配备有耐热集尘机，热交换器，将前述固溶退火炉的排放气体利用耐热集尘机除尘之后，利用前述热交换器回收前述排放气体具有的废热，作为前述时效处理炉的热源加以利用。
20.如权利要求19所述的热处理装置，配备有将工件运入和运出的旋转式热处理炉的自动搬运机。
21.如权利要求20所述的热处理装置，前述自动搬运机是桥式起重机。
22.一种热处理方法，在对金属构成的工件进行固溶退火，然后进行时效处理，提高前述工件的机械特性的热处理方法中，其特征为，热风管浸渍在设于炉体内的流化床中，将在前述流化床中、于前述热风管的上部配备有使工件旋转进行热处理的工件旋转机构的旋转式热处理炉用于前述固溶退火以及/或者时效处理，通过热交换器将在前述固溶退火中排出的气体具有的废热，用作时效处理的热源加以利用。
23.如权利要求22所述的热处理方法，前述工件是铝车轮。
全文摘要
一种在容器内填充粒状物，利用鼓入容器内的热风使该粒状物流动化，并形成流化床，将工件在流化床内进行热处理的流化床炉。在流化床内配置单臂型分散管，从朝下设置设在分散管上的吹出口吹出热风。一种将工件在流化床中旋转进行热处理的旋转式热处理炉，用作固溶退火炉以及/或者时效处理炉，此外，可以利用耐热集尘机将固溶退火炉的排放气体除尘后，利用热交换器回收排放气体具有的废热，作为时效处理炉的热源加以利用，进而，配备有将工件运入运出备炉的自动搬运机的热处理装置。所述流化床炉是对现有技术的炉床加以改进，设备成本低廉，节省空间，可以防止热能损失，可以合适地用作A1合金等金属的热处理炉。
文档编号C22F1/04GK1468362SQ01817092
公开日2004年1月14日 申请日期2001年7月17日 优先权日2000年9月27日
发明者酒井崇之 申请人:旭技术株式会社