JPS5855526A - 雰囲気熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 材の新規な雰囲気熱処理方法および装置に関する。

部材を雰囲気熱処理する場合には第１図に示す従来方法
および装置が用いられている。

即ち上方端面を間両とし、下方端面を開口面とした筒体
ｔの下方所定部分までを冷却液を満たした水槽Ｐに挿入
し、筒体を内の上方閉端面と冷却液面との間の空間に誘
導加熱コイルＣを配置すると共に当該空間を非酸化性ま
たは不活性ガスで満たして雰囲気室Ａｃとし上記水槽Ｐ
の底面外壁に装着した昇降装置Ｅによって冷却液中と上
記雰囲気室Ａｃとを矢印の如く上下する部材載量台Ｓを
設けた装置を用いる。部材Ｗを熱処理する場合は、部材
載置台Ｓを冷却液中に下降させた状態で部材Ｗを載置し
、ついで部材載置台Ｓを上昇させて雰囲気室Ａｃ内の加
熱コイルＣ内に位置せしめたのち加熱コイルＣに通電し
て部材Ｗを所定温度まで加熱する。加熱された部材Ｗは
部材載置台Ｓを下降することによって冷却液中で冷却さ
れ、冷却終了後冷却液中から水槽Ｐ外に環り出されると
いう順序に従う方法によっている。この方法は高温に加
熱されて酸化され易い部材を雰囲気中におく点では雰囲
気熱処理の目的を達しているが、残念ながら極めて生産
効率が低いという欠点がある。即ち、加熱と冷却は全て
一つの部材載置台上で行われるため、冷却時には加熱コ
イルは非稼働状態にあり、かつ部材載置台の冷却液中と
雰囲気室との間での上昇下降時間中も同様非稼働状態で
ある。そのうえ部材の部材載置台上への搬入およびそれ
からの搬出はすべて冷却液中で行わねばならず、作業性
にも欠けるところがあった。

本発明は従来雰囲気熱処理に存する上述の欠点を解消す
る目的でなされた、極めて高い生産性をもつ雰囲気熱処
理方法および装置を提供するものである。

本願第１発明の要旨は、（１）歩進送りによって誘導加
熱炉を通過する間に所定温度まで加熱され間欠的に出口
より排出される部材を、（２）少なくとも高温昇温時か
ら冷却後の低温時までの間、非酸化性または不活性雰囲
気を維持しつつ、（３）冷却定位置で冷却液の噴射と、
当該噴射冷却液によって順次更新される冷却液中との二
冷却手段の併用によって個別に急冷する雰囲気熱処理方
法にある。

また本願第２発明の要旨は、第１発明を実施するための
装置Ｋか〜るものであって、（１）下方に開口する入側
から部材が間欠的に搬入される縦型誘導加熱炉と、（２
）当該誘導加熱炉で加熱された部材を冷却する冷却ステ
ーションと、（３）上記誘導加熱炉の上方に開口する出
側および冷却ステーションならびに冷却ステーションで
冷却された部材が投入される冷却水槽の液面を被覆する
雰囲気室と、（４）当該雰囲気室に雰囲気ガスを循環供
給する雰囲気ガス供給装置と、（５）上記誘導加熱炉の
出側から間欠的に排出される加熱部材を冷却ステーショ
ンに搬送可能かつ冷却ステーションで冷却された部材を
冷却水槽に搬送可能な搬送装置とからなる雰囲気熱処理
装置で、上記（２）の冷却ステーションなの上蓋が搬送
路と同一平面にあって冷却定位蓋となる如く搬送路に埋
設された給液ケースと■上記冷却定位置の上方に配置さ
れ下方端面を開とし上方閉端面近傍に冷却液噴射孔が設
けられている上下変位可能な筒型チャンバーと、■当該
チャンバーの下方端部内局の所定位置に装着された、内
周壁に冷却液噴射孔を有する冷却リングとＫよって構成
し、■部材の冷却定位置への到来ごとに上記チャンバー
が下方変位して当該冷却定位置を水密に被覆可能に設定
すると共ｋ、■上記給液ケースから冷却リング内へ冷却
液を供給可能に設定してあり、これにより（６）誘導加
熱炉で高温に加熱昇温される部材の高温時、高温搬送時
および急冷時が雰囲気中であるようにしていることにあ
る。

本発明を第２図に示す実施例装置によって説明する。

部材Ｗを加熱する加熱装置は縦型誘導加熱炉１であって
、当該誘導加熱炉１には、下方に開口する入側直下に附
設されていて、部材Ｗを誘導加熱炉１内に押し上げ挿入
する例えばシリンダ１１と当該シリンダ１１のロッド１
２の先端に固定され部材Ｗを載置する端板１３を備えた
押上げ装置１０によって、図示右方から押し送り装置例
えばシリンダー１６でインデックストレイ１４上を送ら
れてきた部材Ｗを所定時間間隔ごとに供給するようにな
っている。尚１５は誘導加熱炉１内に供給された部材Ｗ
の落下を防止するストッパーであって、図示位置からピ
ン１５１を回転中心としてそれぞれ上方へ向う回転のみ
可能に設定されていることは勿論である。従って部材Ｗ
は所定時間間隔ごとに誘導加熱炉１の下方入側より供給
される後続の部材Ｗ）Ｃよって順次歩道的に上方へ押し
上げられ、当該誘導加熱炉１を通過する間に所定温度に
まで加熱されて間欠的に上方出側より排出されることと
なる。

ところで加熱された部材Ｗが誘導加熱炉１の出側より間
欠的に排出される時間間隔は、後述する冷却ステーショ
ンでの部材Ｗを冷却するに要する冷却時間ならびに部材
を冷却ステーションへ搬送シ、かつ冷却ステーションか
ら排出するに要する時間との和より少なくとも大に設定
され、そのため部材Ｗの形状・加熱条件および材質を勘
案し、誘導加熱炉１の設計・・・即ち炉長、炉内に内蔵
される加熱コイルへの投入電力、周波数その他の要素に
基づく設計・・・がなされる必要がある。

上記誘導加熱炉１の出口から所定間隔なへだてた位置に
は冷却ステーション２が設けられている。当該冷却ステ
ーション２は、上記誘導加熱炉１の出口と同一水平面上
となっている部材Ｗの搬送路りに埋設された給液ケース
２１と、当該給液ケース２１の上方に設けられたチャン
バー２２と、当該チャンバー２２の内周壁の所定位置に
装着された冷却リング２３とから構成されている。

冷却ステーション２の上記構成部材をさらに詳述する。

給液ケース２１は所定容量を有する例えば円形の箱体で
あって、その上蓋２１１表面が上記搬送路りと同一レベ
ルにある如く埋設されると共に、その表面には中央の所
定範囲を囲繞する如く溝２１２が刻設され、当該溝２１
２に囲繞された中央部が冷却定位置２１３とされる。給
液ケース２１には単数または複数の冷却液供給パイプ２
１４が接続していて図示しない冷却液供給源から冷却液
が流入する。冷却液供給クー２２１０体腔内と溝２１２
とは複数の貫通孔で導通し、体腔内に流入する冷却液が
溝２１２方向へ分配噴出可能な分配路２１５となってい
る。尚２１６は排液パイプであって電磁弁２１７を動作
することによって体腔内の冷却液を排出可能である。

上記チャンバー２２は給液ケース２１の上蓋２１１に刻
設された溝２１２の外周とほぼ同一の内径を有する上方
端面を開開とし下方端面を開口面とした所定容積の筒型
に形成されており、上方端面近傍には管材の１方端が開
口し他方端は下向きに折曲して後述する冷却水槽上に開
口し、冷却液供給源２２１となっている。チャンバー２
２の下方端面全外周には直角に張出す裾部２２２が形成
されており、更に当該裾部２２２の下面全周にわたって
刻設されたバッキ７グ嵌大溝に例えばＯリング尋のシー
ル材２２３が嵌着されている。

またチャンバー２２の上方閉端面上には、後述する雰囲
気室の外部に配置されている例えばシリンダ２２４等か
らなる昇降装置のロッド２２５の先端が上記雰囲気室の
天井を貫通して達し、固定されている。従って当該シリ
ンダ２２４を駆動してｐラド２２５を後退とすることに
よってチャンバー２２を上方変位として、当該チャンバ
ー２２の下方端面と上記搬送路り上にある冷却定位置２
１３との間を大きく開とし、またロッド２２５を前進と
することによってチャンバー２２を下方変位として、当
該チャンバー２２の裾部２２２を上記溝２１２外周の上
蓋２１１上に押圧し、シール材２２３によって水蜜保持
が可能である。

チャンバー２２の下方内周１１には冷却リング２３が下
部をチャンバー２２の下方端面以下とする如く垂下状態
で装着されている。当該冷却リング２３の内周壁には多
数の冷却液噴射孔２３１が孔設され、更にはリング状下
方端面は例えば開口面に形成されている。従ってチャン
バー２２の下方端間から垂下している部分の長さおよび
リング幅を前記冷却定位置２１３を囲繞する溝２１２の
深さと捻ぼ同一に幅はや〜小に設定しておけば上記チャ
ンバー２２の下方変位時には垂下部分は溝２１２内に嵌
入状態となり、前述の給液ケース２１へ冷却液を流入せ
しめた際に生ずる冷却液の分配路２１５からの噴出を冷
却リング体腔内へ受は入れ、上記冷却液噴射孔２３１よ
り噴射可能である。

３は誘導加熱炉１の出側から冷却ステージ目ン２を経て
図示左方に設けである冷却槽６の所定冷却液面６１まで
を被覆する如く側壁および天井で囲った雰囲気室である
。当該雰囲気室３の形状は特に指定される必要はなく要
は効率的に雰囲気ガスが用いられるように設計されれば
よいが、本実施例では誘導加熱炉１の出側を覆う小雰囲
気室３１１・冷却ステーション２と冷却槽６の液面まで
を覆う大雰囲気室３１２および上記両室を結ぶ部分が仕
切り天井壁３１５によって上下に仕切られ下方を搬送ト
ンネル３１３上方を雰囲気ガス引出しトンネル３１４と
に分けられている。

当該雰囲気室３内へは４として示す管路系からなる雰囲
気ガス供給装置によって窒素等の非酸化性またはアルゴ
ン等の不活性ガスが供給される。当該雰囲気ガス供給装
置４は例えばポンプＰ、熱交換器Ｅｘおよび雰囲気ガス
補充タンクＴ等によって構成されており、大雰囲気室３
１２へ供給されたガスは搬送トンネル３１３を経て小雰
囲気室３１１に至りそこから雰囲気ガス引出しトンネル
３１４を介して雰囲気室３外へ引出される。この間加熱
部材Ｗによって温度が上昇した雰囲気ガスは熱交換器Ｅ
ｘで冷却され再び大雰囲気室３１２へと送られ循環する
。

上記小雰囲気室３１１の図示右方側壁外には例えばシリ
ンダ等からなる搬送装置５が設けられており、当該搬送
装置５のロッド５１は上記側壁を貫通して雰囲気室３内
に侵入しており、後退時にはその先端が図示の如く小雰
囲気室３１１の右方側壁ぎわにあり、前進時には小雰囲
気室３１１を横断して搬送トンネル３１３を経てその先
端が冷却定位置２１３まで至る第１段前進位置と、上記
側壁ぎわから冷却定位置２１３を更に横断して左方の冷
却水槽６の右側縁まで達する第２段前進位置とをとるこ
とが可能なように諸元が設定されている。

尚冷却水槽６内には例えば１方が水槽底附近に他方が水
槽外に設けられているスズ四ケットＴ１・７１と両スプ
ロケットＴ１・７１間にかけ渡された複数の爪７２を有
する無端チェンベルト７３とからなる搬出装置Ｔが設け
られ、矢印方向への回転が可能に設定されている。

上記構成からなる実施例装置によって部材Ｗを熱処理す
る過程を説明する。押し上げ装置１０のロッド１２は後
退せしめてインデックストレイ１４で送られて来る部材
Ｗの到来待ちとし、搬送装置５のロッド５１も後退せし
めておき、かつ昇降装置２２４のロッド２２５を後退と
してチャンバー２２を上方変位としてその下方端面と冷
却定位置２１３との間を開とする。また雰囲気室３内へ
雰囲気ガスの循環を開始としたのち、誘導加熱炉１への
通電を開始する。この状態においてインデックストレイ
１４へ部材Ｗを供給し始める。

インデックストレイ１４を矢印方向に従って送られ左方
端に達した部材Ｗは所定時間間隔ごとに動作となる押上
げ装置１０によって順次誘導加熱炉１内へ押上げ挿入さ
れ、後続部材Ｗの挿入されるごとに歩進的に押上げられ
つ〜出側附近に達する。この間に加熱が進み、高温に昇
温する。出側は雰囲気室内に開口しているので、雰囲気
ガスは誘導加熱炉１内にも侵入しており、高温に達した
部材Ｗは雰囲気ガス中にあることとなる。かくして所定
温度にまで昇温した部材Ｗは後続する部材Ｗに押上げら
れ所定時間間隔ととに間欠的に出側より排出される。こ
の時点で搬送装置５を駆動としてロッド５１を第１段前
進位置まで前進させたのち原位置へ直ちに復帰せしめる
。上記ロッド５１の前進動作によって加熱された部材Ｗ
は搬送路り上を搬送トンネル３１３を経て冷却定位置２
１３まで押し送りによって搬送される。部材Ｗが冷却定
位置２１３に到来すると、昇降装置２２４を駆動せしめ
てチャンバー２２を下方変位させて部材Ｗを当該チャン
バー２２内に内蔵する。ついで図示しない冷却液供給源
を駆動させ冷却液供給パイプ２１４を介して給液ケース
２１内へ冷却液を流入せしめる。冷却液は所定容量の給
液ケース２１内に直ちに充満し、複数の配分路２１５を
介して冷却リング２３の体腔内へ噴出流入し、ついで冷
却液噴射孔２３１より噴射され、当該冷却リング２３の
内周壁に囲まれて載置されている加熱部材Ｗを直撃冷却
する。チャンバー２２は所定容積を有する如く設定され
、かつ下方端面裾部２２２は上蓋２１２と水密となる如
く設定されているので、噴射された冷却液は忽ちチャン
バー２２の体腔内に充満し、溢出管２２１を経てチャン
バー２２外へ溢出し、冷却水槽６へ流入する。給液ケー
ス２１への冷却液の流入は所定時間継続するのでチャン
バー２２内の部材Ｗは噴射冷却液の直撃と当該噴射冷却
液によって順次更新される冷却液中との二冷却手段が併
用されて急速に冷却が進行し、急冷焼入れ等の処理が施
されることとなる。

部材Ｗに対する冷却が完了すると冷却液供給源の駆動を
停止し、噴射孔２３１から冷却液の噴射を止める。つい
で電磁弁２１７を動作として少なくともチャンバー２２
内に残留している冷却液を排液パイプ２１６より排出し
たのち昇降装置２２４を駆動せしめてチャンバー２２を
上方変位とし、次に搬送装置５を駆動させてロッド５１
を第２段前進位置まで前進させ、直ちに後退位置まで復
帰せしめる。

当該ロッド５１の動作によって部材Ｗは冷却定位置２１
３から押送り搬送されて冷却水槽６の冷却液中に投下さ
れる。部材Ｗは高温加熱状態から冷却完了時まですべて
雰囲気室内におって搬送および冷却が施されることにな
るので酸化されてスケールを生ずるおそれヲ家ない。

上記ロッド５１の第２段前進位置からの後退復帰後、前
述の如く後続の部材Ｗが誘導加熱炉１の出側から所定時
素を保つ【排出されるように設定されているので、排出
された加熱部材Ｗは前記と同一の過程を経て冷却ステー
ション２へ搬送され、こへで冷却された後冷却水槽６へ
投入され、順次この工程が繰返される。尚冷却水槽６内
へ投入された熱処理済の部材Ｗは搬出装置７によつ【当
該冷却水槽６外へ搬出され次工程へ搬送される。

上記実施例においては、部材Ｗの搬送を搬送装置５にお
けるロッド５１の第１段および第２段前進位置への前進
動作によって行つ【いるが、当該搬送装置には第１段の
前進位置への動作のみ行わせ、第２段の冷却ステーショ
ンからの搬出は例えば雰囲気室３の左方側壁外に設けた
マニプレータの側壁を貫通して前進・後退する腕で把持
して行わせるようＫすれば、上記ロッド５１がそれまで
行っていた第２段前進位置への動作で雰囲気室３１１と
搬送トンネル３１５とを往復するに要する時間だけ部材
Ｗの排出時間を短縮可能であり更には部材Ｗの冷却ステ
ーション２での冷却を、例えば焼入れである場合には部
材Ｗがマルテンサイト変態を完了するに必要な急冷時間
のみとし、その後の冷却を冷却水槽６中で行うようＫす
ることによって、部材Ｗの排出間隔をより以上に短縮可
能であり、装置のより高率的な運転が行いうる。

また誘導加熱炉１の下方入側を第３図に示す如く水槽８
中にあるように設定し、従って部材Ｗの誘導加熱炉１内
への搬入も水槽８中で行うようにすれば誘導加熱炉１内
は完全に雰囲気ガスが充満し、より完全な雰囲気熱処理
が可能となる。

本発明を実施することによって、 （１）部材は昇温時から冷却終了時までの全期間中雰囲
気ガス内にあるので雰囲気熱処理の目的が十分達せられ
ることは言うまでもなく、（２）従来方法に比べ下記の
点で特に順な高効率性・高速性および高生産性が発揮さ
れる。

■従来方法では冷却時および搬送時に加熱コイルを非稼
働としているが、本発明では部材の加熱と冷却とは分離
して行っているので、上記時間中も誘導加熱炉は稼働中
で後続部材を加熱しつつあり、タイムロスがない。

■従来方法では加熱コイルの電源を入り切りするか或い
は通電を継続しても負荷無負荷状態の繰り返しとなるが
、本発明方法では常時稼働かつ同一負荷状態を維持する
ので加熱電源系の耐用時間が従来に比べ著しく長くなる
。

■冷却がチャンバー内での噴射冷却液と噴射冷却液によ
り順次更新される冷却液中との二手段の併用によってい
るので急冷効果が顕著で冷却時間の短縮が可能になり、
そのさえ冷却液のロスが殆んどない。

■上記チャンバー内の冷却に冷却水槽中の冷却をも付加
可能であるので更に冷却時間を短縮しうる。

等実用性に秀れ、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来雰囲気熱処理装置の断面正面図、第２図は
本発明実施例装置の断面正面図第３図は本発明の他の実
施例の断面正面図である。 １−９導加熱炉　２・・・冷却ステーション２１・・・
給液ケース　２１１・・・上蓋２１３・・・冷却定位置
　２２・・・チャンノ（−２２１２・・冷却液噴射孔　
２３・・・冷却リング２３１・・・冷却液噴射孔　３・
・・雰囲気室４・・・雰囲気ガス供給装置　５・・・搬
送装置６・・・冷却水槽　Ｌ・・・搬送路　Ｗ・・・部
材特許出願人　高周波熱錬株式会社 代理人弁理士小　林　傳 （２１） 竿　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、）歩道送りによって誘導加熱炉を通過する間に所定
   温度まで加熱され間欠的に出口より排出される部材を、
   少なくとも高温昇温時から冷却後の低温時までの間、非
   酸化性または不活性雰囲気を維持しり、冷却定位置で冷
   却液の噴射と、当該噴射冷却液により順次更新される冷
   却液中との二冷却手段の併用によって個別に急冷するこ
   とを特徴とする雰囲気熱処理方法。 ２、）下方に開口する入側から部材が間欠的に搬入され
   る縦型誘導加熱炉と、当該誘導加熱炉で加熱された部材
   を冷却する冷却ステーションと、上記誘導加熱炉の上方
   に開口する出側および冷却ステーションならびに冷却ス
   テーションで冷却された部材が投入される冷却水槽の所
   定液面を被覆する雰囲気室と、当該雰囲気室に雰囲気ガ
   スを循環供給する雰囲気ガス供給装置と、上記誘導加熱
   炉の出側から間欠的に排出される加熱部材を冷却ステー
   ションに搬送可能、かつ冷却ステーションで冷却された
   部材を冷却水槽に搬送可能な搬送装置とからなり、前記
   冷却ステーションを上蓋が搬送路と同一平面にあって冷
   却定位置となる如く搬送路に埋設された給液ケースと、
   上記冷却定位置の上方に配置され下方端面を開とし上方
   閉端面近傍に冷却液噴射孔が設けられている上下変位可
   能な筒型チャンバーと、当該チャンバーの下方端部内局
   の所定位置に装着された、内周壁に冷却液噴射孔を有す
   る冷却リングとによって構成し、部材の冷却定位置への
   到来ごとに上記チャンバーが下方変位して当該冷却定位
   置を水密に被覆可能に設定すると共に、上記給液ケース
   から冷却リング内へ冷却液を供給可能に設定し、誘導加
   熱炉で加熱昇温される部材の高温時・高温搬送時および
   急冷時が雰囲気中であることを特徴とする雰囲気熱処理
   装置、 ３．）誘導加熱炉の入側が水中に開口していることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の雰囲気熱処理装置
   。