JP2011026653A

JP2011026653A - 焼入装置

Info

Publication number: JP2011026653A
Application number: JP2009172593A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Matsumoto; 則幸松本; Katsunori Ishihama; 克則石浜; Shunsuke Maruyama; 俊介丸山; Shinobu Inuzuka; 忍犬塚
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】加熱室内の雰囲気汚染や部材の損耗を防止して水冷媒による好適な焼入処理を可能とした焼入装置を提供する。
【解決手段】被処理材を加熱処理する加熱室２と加熱処理した被処理材を浸漬して焼入れ処理する水槽部４１を設けた焼入室４とを備え、加熱室２と焼入室４の間に冷媒遮断室３を設けるとともに、当該冷媒遮断室３を仕切扉５３および仕切扉５４によってそれぞれ加熱室２および焼入室４と遮断可能となし、かつ冷媒遮断室３を加熱するヒータ３１と、冷媒遮断室３を排気する排気用ポンプユニット６５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は焼入装置に関し、特に焼入用冷媒として水を使用した焼入装置に関する。

焼入用冷媒としては従来、油（鉱物油）が多用されている。これは、冷却歪を小さくすることが容易である等の理由による。一方、上記冷媒として、冷却能が大きく、安価で、扱いが容易な水を使用したいという要求は強く、特に真空浸炭した製品（被処理材）は冷却能に優れた水による焼入れが望まれている。

なお、特許文献１には、焼入用冷媒として水を使用し、被処理材が投入される領域の水を、雰囲気ガスを巻き込むような流れにして、焼入れの際に生じる水蒸気が焼入装置内を汚染することが無いようにした焼入装置が提案されている。

特開２００２−９７５２０

ところで、焼入用媒体として水を使用した場合の大きな問題として、従来の焼入装置では、前の処理サイクルでの被処理材投入時に生じ焼入室内に充満した水蒸気が、仕切扉を開けて次の被処理材を焼入室に搬入する際にこれに隣接する加熱室内に侵入してその雰囲気を汚染するとともに、水蒸気中の酸素が加熱室内に設けたカーボンヒータやカーボン繊維を酸化損耗させるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、加熱室内の雰囲気汚染や部材の損耗を防止して水冷媒による好適な焼入処理を可能とした焼入装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では被処理材を加熱処理する加熱室（２）と加熱処理した被処理材を水冷媒で焼入れ処理する焼入室（４）とを備え、加熱室（２）と焼入室（４）の間に冷媒遮断室（３）を設けるとともに、当該冷媒遮断室（３）を第１仕切扉（５３）および第２仕切扉（５４）によってそれぞれ加熱室（２）および焼入室（４）と遮断可能となし、かつ冷媒遮断室（３）を加熱する加熱手段（３１）と、冷媒遮断室（３）を排気する排気手段（６５）を設ける。

本発明において、第２仕切扉を開けて冷媒遮断室から焼入室へ被処理材を搬送した際に、焼入室から冷媒遮断室へ水蒸気が侵入するが、第１仕切扉を閉鎖しておけば、加熱室へ水蒸気が侵入することはない。冷媒遮断室へ侵入した水蒸気は加熱手段によってその凝縮が防止されるとともに排気手段によって装置外へ排出させられる。したがって、その後に第１仕切扉を開放しても水蒸気が加熱室へ侵入することはない。

焼入装置は、被処理材を加熱処理する加熱室（２）と加熱処理した被処理材を油冷媒で焼入れ処理する焼入室（４）とを備え、加熱室（２）と焼入室（４）の間に冷媒遮断室（３）を設けるとともに、当該冷媒遮断室（３）を第１仕切扉（５３）および第２仕切扉（５４）によってそれぞれ加熱室（２）および焼入室（４）と遮断可能となし、かつ冷媒遮断室（３）を冷却する冷却手段（３２）と、冷媒遮断室（３）で凝縮された油を排出する油排出路（３３）を設ける構成とすることもできる。

このような構成において、第２仕切扉を開けて冷媒遮断室から焼入室へ被処理材を搬送した際に、焼入室から冷媒遮断室へ油蒸気が侵入するが、第１仕切扉を閉鎖しておけば、加熱室へ油蒸気が侵入することはない。冷媒遮断室へ侵入した油蒸気は冷却手段によって凝縮させられ、油排出路を経て装置外へ排出させられる。したがって、その後に第１仕切扉を開放しても油蒸気が加熱室へ侵入することはない。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の焼入装置によれば、加熱室内の雰囲気汚染や部材の損耗を生じることなく水冷媒による好適な焼入処理を行なうことができる。

本発明の一実施形態を示す焼入れ装置の全体概略断面図である。参考例を示す焼入れ装置の全体概略断面図である。

（実施形態）
図１には焼入装置の全体構成を示す。図１において、焼入装置は前室１、加熱室２、冷媒遮断室３、焼入室４を備えている。前室１は仕切扉５１によって大気と遮断可能であり、また仕切扉５２によって加熱室２と遮断可能である。加熱室２と冷媒遮断室３との間は仕切扉５３によって遮断可能となっており、冷媒遮断室３と焼入室４は仕切扉５４によって遮断可能である。焼入室４は仕切扉５５によって大気と遮断可能となっている。

前室１と加熱室２は途中に真空弁６２，６３を介設した排気管６４によって排気用ポンプユニット６１に連結されている。また、冷媒遮断室３は途中に真空弁６６を介設した排気管６７によって排気手段たる排気用ポンプユニット６５に連結されている。前室１内には被処理材を載置し受け渡すための昇降台１１が設置されている。また、加熱室２には被処理材を加熱するための公知構造のヒータ２１が設置されている。さらに冷媒遮断室３の室壁には後述のように室内を昇温するためのヒータ３１が設置されている。

焼入室４の下半部は冷媒である水を貯留した水槽部４１となっている。水槽部４１内の水はポンプ４２によって熱交換器４３に循環させられて、常に常温に保たれている。また、焼入室４の上半部内には被処理材を搬送する図略のハンガーを昇降させる昇降装置４４が設置されている。ハンガーは、前室１と加熱室２の間の搬送用、加熱室２と冷媒遮断室３と焼入室４の間の搬送用がそれぞれ設けられている。

このような焼入装置で焼入処理を行なう場合には、仕切扉５１を開けて昇降台１１に被処理材を載せて上昇させる。仕切扉５１を閉めて前室１内を６Ｐａ程度まで真空引きする。このとき加熱室２内は予め同程度に真空引きされている。前室１内に位置しているハンガーを昇降台１１に合致させ、昇降台１１下降時に被処理材をハンガーへ移行させる。仕切扉５２を開いて被処理材をハンガーで加熱室２内へ搬送し、図略の昇降テーブル上へ置く。その後、ハンガーは前室１に戻され、仕切扉５２が閉じられて、ヒータ２１によって被処理材が１０００℃以上に加熱される。この間に冷媒遮断室３は６Ｐａ程度まで真空引きされている。

加熱終了後は仕切扉５３を開放し、冷媒遮断室３内で待機していたハンガーで加熱室２内の被処理材を冷媒遮断室３へ搬送する。その後、仕切扉５３が閉じられて、冷媒遮断室３内が大気圧へ復圧される。焼入室４は大気圧であるから仕切扉５４が開放され、ハンガーによって被処理材は焼入室４に搬送される。この時、焼入室４内に存在する水蒸気が冷媒遮断室３に侵入するが、仕切扉５３が閉じられているから、加熱室２へ水蒸気が侵入することはない。仕切扉５４が閉鎖されて、焼入室４では昇降装置４４によってハンガーに載置されたままで被処理材は水中に浸漬されて焼入れ処理がなされる。

焼入れ処理を終了すると、被処理材を載置したハンガーは昇降装置４４によって水中から引き上げられる。そこで、仕切扉５５を開けてハンガー上から被処理材を装置外へ取り出す。続いて仕切扉５５が閉鎖されるとともに仕切扉５４が開放されてハンガーが冷媒遮断室３内へ戻され、仕切扉５４が再び閉鎖される。そしてヒータ３１に通電されて冷媒遮断室３内が、水分が凝縮しない５０℃以上、好ましくは１００℃以上に昇温される。同時に冷媒遮断室３内は６Ｐａ程度まで真空引きされる。これにより、焼入室４から侵入した水蒸気は冷媒遮断室３に残留することなく全て排出される。したがって、次の処理サイクルで仕切扉５３が開いても加熱室２内へ水蒸気が侵入することはない。

このようにして、焼入室４で生じた水蒸気は冷媒遮断室３までしか侵入せず、しかも冷媒遮断室３から全て装置外へ排出されるから、加熱室２内へ水蒸気が侵入して雰囲気を汚染したり、カーボンヒータ等の酸化損耗を生じることは無い。なお、本実施形態では焼入室４を大気圧としたが、窒素や圧縮空気を供給して焼入室４の室内圧を０．１ＭｐａＧ〜０．２ＭＰａＧ程度まで大気圧より高くしておくと、水槽部４１の水の蒸発を抑えることができるとともに焼入れ性をさらに向上させることができる。

（参考例）
焼入用冷媒として油を使用した場合には焼入れ装置の全体構成は図２に示すようなものになる。この場合、焼入室４の下半部は冷媒である油を貯留した油槽部４５となっている。油槽部４５内の油はポンプ４２によって熱交換器４３に循環させられて、常に２００℃程度に保たれている。また、焼入室４は途中に真空弁６８を介設した排気管６７によって排気手段たる排気用ポンプユニット６５に連結されている。加熱室２と焼入室４の間に位置する冷媒遮断室３の室壁には室内を５℃程度に維持するために冷却手段たるチラー水循環式の冷却ジャケット３２が設置されている。また、冷媒遮断室３の底壁には真空弁３３を介設した油排出路たるドレン管３４が連結されている。他の構成は上記実施形態と同様である。

このような焼入装置で焼入処理を行なう場合には、仕切扉５１を開けて昇降台１１に被処理材を載せて上昇させる。仕切扉５１を閉めて前室１内を６Ｐａ程度まで真空引きする。このとき加熱室２内は予め同程度に真空引きされている。前室１内に位置しているハンガーを昇降台１１に合致させ、昇降台１１下降時に被処理材をハンガーへ移行させる。仕切扉５２を開いて被処理材をハンガーで加熱室２内へ搬送し、図略の昇降テーブル上へ置く。その後、ハンガーは前室１に戻され、仕切扉５２が閉じられて、ヒータ２１によって被処理材が１０００℃以上に加熱される。この間に冷媒遮断室３も６Ｐａ程度まで真空引きされている。

加熱終了後は仕切扉５３を開放し、冷媒遮断室３内で待機していたハンガーで加熱室２内の被処理材を冷媒遮断室３へ搬送する。その後、仕切扉５３が閉じられる。焼入室４はこの間に６Ｐａ程度まで真空引きされており、仕切扉５４が開放されて、ハンガーによって被処理材は焼入室４に搬送される。この時、焼入室４に存在する油蒸気が冷媒遮断室３内に侵入するが、仕切扉５３が閉じられているから、加熱室２へ油蒸気が侵入することはない。その後、仕切扉５４が閉鎖され、昇降装置４４によってハンガーに載置されたままで被処理材は油中に浸漬されて焼入れ処理がなされる。

焼入れ処理を終了した後は、被処理材を載置したハンガーは昇降装置４４によって油中から引き上げられる。そこで、焼入室４内を大気へ復圧し、仕切扉５５を開けてハンガー上から被処理材を装置外へ取り出す。その後、仕切扉５５を閉鎖して再び焼入室４を６Ｐａ程度まで真空引きし、仕切扉５４を開いてハンガーを冷媒遮断室３内へ戻す。そして、仕切扉５４が閉鎖される。ここで、冷媒遮断室３は５℃程度に冷却されているから、焼入室４から侵入した油蒸気は凝縮して液体となり、ドレン管３４を経て冷媒遮断室３に残留することなく全て排出される。したがって、次の処理サイクルで仕切扉５３が開いても加熱室２内へ油蒸気が侵入することはない。

このようにして、焼入室４で生じた油蒸気は冷媒遮断室３までしか侵入せず、しかも冷媒遮断室３から全て装置外へ排出されるから、加熱室２内へ油蒸気が侵入して雰囲気を汚染したり、蒸着炭化によるヒータ部の絶縁破壊等を生じることは無い。なお、本参考例では焼入室４を真空雰囲気として油冷媒中の脱気を図ったが、焼入れ性の向上が必要な場合には、窒素や圧縮空気を供給して焼入室４の室内圧を０．１ＭｐａＧ〜０．２ＭＰａＧ程度まで大気圧より高くしておくのが良い。

上記実施形態および参考例において、焼入室４に水槽部４１や油槽部４５を設けず、被処理材に水や油の冷媒を直接吹きつけることによって焼入れを行うようにしても良い。

２…加熱室、３…冷媒遮断室、３１…ヒータ（加熱手段）、４…焼入室、４１…水槽部、５３…仕切扉（第１仕切扉）、５４…仕切扉（第２仕切扉）、６５…排気用ポンプユニット（排気手段）。

Claims

被処理材を加熱処理する加熱室と加熱処理した被処理材を水冷媒で焼入れ処理する焼入室とを備え、前記加熱室と前記焼入室の間に冷媒遮断室を設けるとともに、当該冷媒遮断室を第１仕切扉および第２仕切扉によってそれぞれ前記加熱室および前記焼入室と遮断可能となし、かつ前記冷媒遮断室を加熱する加熱手段と、冷媒遮断室を排気する排気手段を設けたことを特徴とする焼入れ装置。