(57)【要約】【課題】棒鋼の熱処理を行なう装置であって、加熱炉から抽出して冷却槽に投入するまでの時間が一定であり、しかも、きわめて短時間であって、熱処理の効果が所期のとおり得られるような熱処理装置を提供する。【解決手段】棒鋼を加熱するために必要な長さの炉体を有する加熱炉の出入口側の延長線上に、加熱された鋼材を冷却するために必要な長さの冷却液を満たした冷却槽を設ける。熱処理される材料をのせて加熱炉内に出入するためのトレーを用意し、このトレーを加熱炉内に装入したり、加熱炉から抽出したりするために、平行に走る一対のチェーンとその駆動手段を冷却槽の上に設ける、および抽出されたトレーとその上の加熱された鋼材とを支持し、冷却液中に投入し、またそこから引き上げるための、冷却槽の両端に設けた一対の昇降装置とから構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の鋼材を加熱するために必要な長さの炉体を有する加熱炉、この加熱炉の出入口側の延長線上にあって、加熱された鋼材を冷却するために必要な長さの冷却液を満たした冷却槽、熱処理される材料をのせて加熱炉内に入れ、また加熱炉から出すためのトレー、このトレーを加熱炉内に装入し、また加熱炉から抽出するための平行に走る一対のチェーンとその駆動手段、および抽出されたトレーとその上の加熱された鋼材とを支持し、冷却液中に投入し、またそこから引き上げるための、冷却槽の両端に設けた一対のトレー昇降装置とから構成される熱処理装置。
【請求項２】
加熱炉が、炉体を貫く耐熱金属製のマッフルを有し、マッフルの内部底面にはトレーの摺動を助けるパットを並べ、炉体から突出したマッフルの後端にはテレスコープ構造と錘とからなるズレ止め機構を備えた請求項１の熱処理装置。
【請求項３】
トレーの装入および抽出のための平行に走る一対のチェーンが、Ｌ字型の爪の回転によりチェーンをトレーに結合し、また分離する連結具を有し、チェーンの一端においてスプロケット式に駆動されて往復する請求項１の熱処理装置。
【請求項４】
一対のトレー昇降装置が、トレーの長さに対応する長さのＩ型鋼の両端を、上方に開いたコ字型のトレー支持具で支持し、このトレー支持具の上端を、一端が軸により固定され他端が回転可能なレバーの自由端で支え、このレバーの自由端をエアシリンダの伸縮により上下させることによってトレーの昇降を行なうように構成した請求項１の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状の鋼材に対して焼入れなどの熱処理を施すための、加熱炉と冷却槽とを有する熱処理装置に関する。本発明において「棒状の鋼材」の語は、鋼および各種の合金の、丸棒、角棒、異型断面棒材および小径の型材であって、ある長さを有するものを包含する意味に用いる。
【背景技術】
【０００２】
棒鋼や小径の型鋼のような、線材ほど長尺でないが、ある程度長い鋼材に熱処理を施すには、これまで、必要な長さを有する加熱炉に装入して所定の温度に所定の時間保持し、ついで取り出して冷却液を満たした冷却槽に投入する、という手順を踏んでいた。この熱処理を行なう装置として、耐熱金属で製造されたマッフルを備えた加熱炉がある。この加熱炉では、熱処理される材料の取り扱いに、その長さに応じた長さをもつ断面コ字型のトレーを使用している。したがって、冷却には、トレーごと加熱炉から抽出し、クレーンで吊り上げて、冷却槽の冷却液に浸漬する、という手法がとられていた。
【０００３】
高温の鋼材をクレーンで吊り上げて取り扱うことは、危険を伴う、環境のよくない作業であるから、遠隔操作とある程度の自動化の努力が行なわれており、それは一応の効果を収めている。しかし、この作業の最大の問題は、加熱炉から抽出された鋼材を冷却液に入れるまでの時間がかかり、しかも、その時間がかなりバラつくことである。細い棒鋼や型鋼は、ハンドリング中の温度の低下が速やかであるから、ハンドリングに要する時間がまちまちであると、冷却の効果もまちまちになって、品質管理上好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、このような問題を解決し、棒鋼の熱処理を行なう装置であって、加熱炉から抽出して冷却槽に投入するまでの時間が一定であり、しかも、きわめて短時間であって、熱処理の効果が所期のとおり得られるような熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成する本発明の熱処理装置は、棒状の鋼材を加熱するために必要な長さの炉体を有する加熱炉、この加熱炉の出入口側の延長線上にあって、加熱された鋼材を冷却するために必要な長さの冷却液を満たした冷却槽、熱処理される材料をのせて加熱炉内に入れ、また加熱炉から出すためのトレー、このトレーを加熱炉内に装入し、また加熱炉から抽出するための平行に走る一対のチェーンとその駆動手段、および抽出されたトレーとその上の加熱された鋼材とを支持し、冷却液中に投入し、またそこから引き上げるための、冷却槽の両端に設けた一対の昇降装置とから構成される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の熱処理装置を使用すれば、加熱炉から加熱された棒鋼を抽出し、それを冷却槽の冷却液中に投入する工程を、クレーンを使用することなくほとんど自動的に行なうことができ、その間の所要時間はきわめて短く、かつ一定であるから、熱処理の効果を常に最高度に得ることができる。それにより、製品品質のバラツキがごく小さくなるから、熱処理製品の品質管理が理想的に行なえる。もちろん、工程の安全性が高まり、作業環境も改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の熱処理装置の具体例を、図面を参照して説明する。この装置の全体の配置は、図１（平面図）および図２（側面図）に示すとおりであり、加熱炉の内部構造は、図３（垂直縦断面図）および図４（マッフル内の垂直横断面図）に見るとおりである。加熱炉（１）は、耐火物（１２）を内張りした炉体（１１）の内部に、炉体を貫く耐熱金属製のマッフル（１３）を有し、マッフルの内部底面には、表面を滑らかにした耐熱金属製のパット（１４）が敷いてあって、トレー（２）の摺動を助ける。このパットは、ＣＣコンポジット材や黒鉛で製作することもできる。マッフルの下方に間隔をおいて設けた耐火レンガ（１５）により、トレーおよび棒鋼の重量を支える。マッフルの後端は炉体から突出しており、温度上昇にともなうマッフル長さの増大にそなえ、テレスコープ構造（１６）と錘（１７）とからなるズレ止め機構を設け、マッフルの軸が実質上一定位置に保たれ、トレーの出入に支障がないように構成してある。
【０００８】
冷却槽（５）の側には、トレーの装入および抽出のために、一対のチェーン（３，３）が平行に走っている。このチェーンには、図５のＡおよびＢに示すような、Ｌ字型の爪（４１）の回転によりトレー（２）を連動させ、また分離する、連結具（４）が固定されている。各チェーンはそれぞれの両端においてスプロケット（３１）により駆動されて、加熱炉へ向かう方向と遠ざかる方向とを往復する。熱処理される棒鋼（Ｍ）は、加熱炉（１）から引き出されているトレー（２）に載せられ、連結具（４）がトレーに結合していない状態で、チェーンを加熱炉に向けて駆動すれば、連結具がトレーを加熱炉に向けて押しやって、炉内に装入する。棒鋼の加熱が終ると、加熱炉の蓋を開いて上記の連結具（４）をトレー（２）に接して置き、Ｌ字型の爪（４１）を回転させてトレーの端にかみ合わせ、連結具とトレーとを結合し、トレーがチェーンに連動可能なようにする。図５は、Ｌ字型の爪でトレーと結合した状態である。
【０００９】
その状態で一対のチェーン（３，３）を加熱炉（１）から遠ざかる方向に駆動すると、加熱済みの棒鋼（Ｍ）を載せたトレー（２）は、加熱炉から抽出される。このとき、トレー昇降装置（７）は上限の位置にあって、抽出されたトレーは昇降装置のＩ型鋼（６）の上に載り、チェーンの移動に伴ってＩ型鋼面を摺動して、冷却槽の上に移動してくる。棒鋼を載せたトレーが完全に加熱炉を出て冷却槽（５）の上に来たところで、昇降装置を操作してその下限の位置に置くことにより、棒鋼はトレーごと冷却液（Ｌ）の中に浸漬され、急冷が行なわれる。
【００１０】
冷却槽（５）の内部構造は図６（垂直断面図）に見るとおりであり、トレー昇降装置（７）は、トレーの長さに対応する長さのＩ型鋼（６）の両端を、上方に開いたコ字型のトレー支持具（７１）で支持して昇降させる構造である。トレー昇降装置（７）の詳細は、一対のトレー支持具の一方を示した図７に見るとおりである。このトレー支持具（７１）の上端を、一端（８１）が軸により固定され他端（８２）が回転可能なレバー（８）の自由な他端で支え、トレー支持具の上端をエアシリンダ（９）の伸縮により上下させることによって、Ｉ型鋼（６）を、その水平を保ったまま昇降させ、その上に載せたトレー（２）の昇降を行なうように構成してある。図７において、トレー支持具（７１）の上限の位置は実線で、下限の位置は破線で、それぞれ示してある。
【実施例】
【００１１】
各図面に示した構造をもち、最大長さ３ｍの棒鋼を熱処理するための、加熱炉および冷却槽を備えた熱処理装置を建設した。加熱炉のマッフルは、内寸が１７０mm×１００mmであり、チェーンの駆動速度はつぎのとおりであり、
トレー装入時  低速：  ５ｍ／min.  中速：１０ｍ／min.
トレー抽出時  中速：１０ｍ／min.  高速：３０ｍ／min.
昇降装置のストロークは３８．５cmである。
【００１２】
この熱処理装置を使用して、直径５０mmの丸棒鋼２本を一括して、１０００℃に加熱→水冷の焼入れを実施した。トレーの抽出開始から冷却水中への投入完了までの所要時間は、５５秒であった。従来の、トレーを人力で抽出し、クレーンで吊って冷却水中へ投入する方法では、抽出開始から投入完了までに７５±１５秒の時間を要していたのに比べると、所要時間が約２０秒は短縮され、かつ、時間のバラツキが実質上なくなったという利益が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の熱処理装置の全体構成を示す平面図。
【図２】図１の熱処理装置の側面図。
【図３】本発明の熱処理装置における加熱炉部分の内部構造を示す垂直縦断面図（発熱体を省略してある）。
【図４】マッフルとトレーとを示す、図３のＩ−Ｉ方向垂直拡大断面図。
【図５】本発明の熱処理装置における連結具部分の構造を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）。
【図６】本発明の熱処理装置における冷却槽内と、トレー昇降装置の構造を示す垂直横断面図。
【図７】トレー昇降装置の詳細とその動作を示す側面図。
【符号の説明】
【００１４】
１  加熱炉
１１  炉体    １２  耐火物    １３  マッフル    １４  パット  
１５  耐火レンガ    １６  テレスコープ構造    １７  錘
２  トレー
３  チェーン
３１  スプロケット
４  連結具
４１  Ｌ字型の爪
５  冷却槽
６  Ｉ型鋼
７  トレー昇降装置
７１  トレー支持具
８  レバー
８１  レバーの一端    ８２  レバーの他端    
９  エアシリンダ
Ｍ  棒鋼
Ｌ  冷却液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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