(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼を異なる冷却速度でもって段階冷却するにあたり、
比重の大きい第１冷却液と、第１冷却液と相溶せずかつ異なる冷却能を有する比重の小さい第２冷却液とを用い、第１冷却液のみの第１冷却領域１０と第１、第２の冷却液が二層をなす第２冷却領域１１とを下層の第１冷却液部分で連続させ、
加熱した鋼Ｗを第１又は第２冷却領域１０、１１に上方から下方に向けて通過させた後、第２又は第１冷却領域１１、１０側に移行させて引き上げ、急冷・緩冷又は緩冷・急冷するようにしたことを特徴とする鋼の段階冷却方法。
【請求項２】
第１冷却液として水２、第２冷却液として油３を用いるようにした請求項１記載の鋼の段階冷却方法。
【請求項３】
オーステナイト状態の鋼Ｗを第１冷却領域１０に投入して第２冷却領域１１側から引上げ、第１冷却液２によってマルテンサイト変態開始温度Ｍs 直上まで急冷した後、第２冷却液３によって緩冷してマルテンサイト変態を行わせるようにした請求項２記載の鋼の熱処理方法。
【請求項４】
冷却液槽１が仕切板７で下層連通部を残して前後に２槽に分割され、該仕切板７によって分割される第１槽には比重の大きい第１冷却液が貯留され、第２槽には比重の大きい第１冷却液と第１冷却液に相溶せずかつ異なる冷却能を有する比重の小さい第２冷却液とが上下二層に貯留され、第１槽及び第２槽には冷却液槽１の側壁上方から仕切板７の下方に向けて第１、第２搬送手段が傾斜してかつ第２槽下層域で相互に鋼Ｗを受渡し可能に設けられていることを特徴とする鋼の段階冷却装置。
【請求項５】
第１搬送手段がシュータ６であり、第２搬送手段がベルトコンベア５であり、鋼Ｗの段階焼入れを可能となした請求項５記載の鋼の段階冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、鋼の段階冷却方法及びその装置に関し、特に段階冷却を連続して効率よく行えるようにした方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品、例えばボルトやナットを製造する場合、素形材を鍛造するとともに、焼入れ焼戻しによって機械的性質を確保し、ねじ立てを行った後、洗浄して最終的な成品とするのが一般的である。
【０００３】
ところで、鋼を焼入れする場合、単に水焼入れを行うと（図２の冷却特性ａーｄ参照）焼き割れが懸念される一方、油焼入れを行うと組成によっては連続冷却変態線図が全体として短時間側に移行し、組織中にパーライトが生成され（図２の冷却特性ｃ参照）、焼入れが不十分となることがある。
【０００４】
これに対し、従来より引上げ焼入れ等の段階冷却が提案されている。例えば、引上げ焼入れではオーステナイト状態に加熱した鋼を水中でマルテンサイト変態開始点Ｍｓ  直上の温度まで過冷し、適当な時間が経過したところで鋼を水中から引上げ、油冷や空冷によってマルテンサイト変態を開始させ、焼き割れを起こすことなく焼入れを行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の引上げ焼入れでは冷却の途中で鋼を一旦水中から引上げて冷却速度を変化させる必要があり、油冷の場合には冷却槽が２槽となって装置が大型化し、又空冷の場合には冷却が不均一になるおそれがある。
【０００６】
この発明は、かかる問題点に鑑み、装置の大型化や冷却の不均一化を招来することなく、段階冷却を連続して効率よく行えるようにした鋼の段階冷却方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る鋼の段階冷却方法は、鋼を異なる冷却速度でもって段階冷却するにあたり、比重の大きい第１冷却液と、第１冷却液と相溶せずかつ異なる冷却能を有する比重の小さい第２冷却液とを用い、第１冷却液のみの第１冷却領域と第１、第２の冷却液が二層をなす第２冷却領域とを下層の第１冷却液部分で連続させ、加熱した鋼を第１又は第２冷却領域に上方から下方に向けて通過させた後、第２又は第１冷却領域側に移行させて引き上げ、急冷・緩冷又は緩冷・急冷するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る段階冷却は鋼の焼入れに適用すればその効果が大きいが、徐冷にも適用できる。通常、鋼を徐冷する場合、所定温度、例えば室温までは緩冷する必要があるが、その後は急冷してもそれほど問題が生じない場合がある。そこで、かかる場合には加熱した鋼を第２冷却領域側にゆっくりと送り込んで冷却能の小さい第２冷却液で所定温度まで緩冷した後、冷却能の大きい第１冷却液で急冷しつつ引き上げると、冷却能の小さい冷却液のみで徐冷する場合に比して短い時間で徐冷ができる。
【０００９】
鋼の焼入れの場合、オーステナイト状態の鋼を第１冷却領域に投入して第２冷却領域側から引上げ、冷却能の大きい第１冷却液でマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ  直上まで急冷した後、冷却能の小さい第２冷却液で緩冷してマルテンサイト変態を行わせる。
【００１０】
第１、第２の冷却液は相互に冷却能及び比重が異なるとともに相溶しないものであればよく、例えば第１冷却液として水、第２冷却液として油を用いることができる。
【００１１】
本発明によれば、冷却液槽が仕切板で下層連通部を残して前後に２槽に分割され、該仕切板によって分割される第１槽には比重の大きい第１冷却液が貯留され、第２槽には比重の大きい第１冷却液と第１冷却液に相溶せずかつ異なる冷却能を有する比重の小さい第２冷却液とが上下二層に貯留され、第１槽及び第２槽には冷却液槽の側壁上方からほぼ仕切板の下方に向けて第１、第２搬送手段が傾斜してかつ第２槽下層域で相互に鋼を受渡し可能に設けられている鋼材の段階冷却装置を提供することができる。
【００１２】
搬送手段は傾斜され両者間で被冷却体を受渡しできればベルトコンベア同士の組合せ、ベルトコンベアとやシュータとの組合せ等を採用すればよい。例えば、鋼の焼入れの場合にはオーステナイト状態の鋼を第１冷却領域で急冷する必要があるので、第１搬送手段をシュータ、第２搬送手段をベルトコンベアとするのがよい。
【００１３】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、第１冷却領域に冷却能の大きい第１冷却液を貯留し、第２冷却領域には下層に第１冷却液を、上層に冷却能の小さい第２の冷却液を貯留し、鋼を第１冷却液から第２冷却液、又は第２冷却液から第１冷却液に送って急冷・緩冷又は緩冷・急冷を行うようにしたので、段階冷却を連続して行うことができ、作業効率を大幅にアップでき、作業時間を短縮できる。しかも、油冷の場合のような大型の装置を必要とせず、又空冷に比して均一な冷却が可能となる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図について説明する。図１は本発明の一実施例による鋼の段階冷却装置を示す。図において、冷却液槽１はほぼ立方体状をなして上面が開放され、該冷却液槽１内にはほぼ中央に仕切板７が取付けられて下方連通部を残して上方部が２槽に仕切られ、該仕切板７の一側方（図１の左側方）は第１槽、他側方は第２槽となっている。
【００１５】
第１槽には水（第１冷却液）２が貯留されて第１冷却領域１０、第２槽には下方に水２が、上方に比重の小さい油（第２冷却液）３が仕切板７の下端縁近傍を境界として上下二層に貯留されて第２冷却領域１１が構成され、第１、第２冷却領域１０、１１は仕切板７の下方で連通されている。
【００１６】
また、冷却液槽１内には第１冷却領域１０側にシュータ６が壁面上端から中央下方に向けて傾斜して設けられ、第２冷却領域１１にはベルトコンベア５が壁面上端から中央下方に向けて傾斜して設けられ、シュータ６の下端部は第２冷却領域１１、即ち第２槽下層域でベルトコンベア５に鋼製部品Ｗを受渡しできるように設定されている。なお、ベルトコンベア５には鋼製部品Ｗを保持するための突起を形成しておくのがよい。
【００１７】
鋼製部品Ｗを段階焼入れする場合、鋼製部品Ｗを加熱炉でオーステナイト状態まで加熱し、これをシュータ６によって第１冷却領域１０側の水中に投入すると、鋼製部品Ｗは第１冷却領域１０内のシュータ６を下方に滑り、さらに第２冷却領域１１側のベルトコンベア５に受渡され、ベルトコンベア５によって第２冷却領域１１内をゆっくりと引上げられ、冷却液層１から送り出される。
【００１８】
すると、鋼製部品Ｗは第１、第２冷却領域１０、１１の水中移動中にマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ  直上の温度まで急冷され（図２の冷却特性ａ参照）、第２冷却領域１１の油中をゆっくり引き上げられる時に緩冷され（図２の冷却特性ｂ参照）、マルテンサイト変態が開始する。
【００１９】
従って、鋼製部品Ｗの段階焼入れを１つの冷却液槽１によって連続して行うことができ、従来の引上げ焼入れに比して作業時間を短縮できる。
【００２０】
図３は本発明の他の実施例による鋼の段階冷却装置を示す。本実施例ではシュート６に代えてベルトコンベア８が用いられ、加熱した鋼製部品Ｗを第２冷却領域１１に上方から下方に向けて通過させた後、第１冷却領域１０側に移行させて引き上げ、緩冷・急冷できるようにしている。なお、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２１】
本実施例では加熱した鋼製部品Ｗを徐冷する場合に短時間で効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による鋼の段階冷却装置を示す概略側面構成図である。
【図２】鋼の段階焼入れを説明するための連続冷却変態線図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略側面構成図である。
【符号の説明】
１        冷却液槽
１０      第１冷却液槽
１１      第２冷却領域
２        水（第１冷却液）
３        油（第２冷却液）
５        ベルトコンベア（第２搬送手段）
６        シュータ（第１搬送手段）
７        仕切板
８        ベルトコンベア（第１搬送手段）
Ｗ        鋼製部品
【図１】
0003579799.tif 000002
【図２】
0003579799.tif 000003
【図３】
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