(57)【要約】【課題】炉内レールタイプ及びハースローラタイプバッチ炉の問題を解決し、生産効率及び熱効率を高めた経済的な熱処理方法を提供する。【解決方法】直線状の炉本体内部に、仕切扉１，２を介して予熱室３、熱処理室４及び均熱室５が設けられ、前記各室３，４，５にそれぞれ独立駆動のハースローラ６，７，８が設けられた熱処理炉において、ワークＷの加熱処理時には前記熱処理室４のハースローラ７を停止すること、好ましくは、前記予熱室３及び均熱室４のハースロ−ラ６及び８を正回転及び逆回転させてワークＷを揺動させることを特徴とする熱処理方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラが設けられた熱処理炉において、ワークの加熱処理時には前記熱処理室のハースローラを停止することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラが設けられた熱処理炉において、ワークの予熱時及び均熱時には、前記予熱室及び均熱室のハースローラを正回転及び逆回転させてワークを揺動させ、ワークの加熱処理時には前記熱処理室のハースローラを停止することを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラが設けられてなり、前記予熱室及び均熱室のハースローラが正回転及び逆回転自在に、前記熱処理室のハースローラが正回転のみに構成されてなることを特徴とする熱処理炉。
【請求項４】
前記ハースローラが超耐熱鋼に微量のタングステン、コバルト、チタンを添加してクリープ特性を高めた素材であることを特徴とする請求項３に記載の熱処理炉。
【請求項５】
前記炉本体の炉壁が炉内からレンガ層、シリカ層、酸化チタン及び無機ファイバーの圧縮成形体層で構成されてなることを特徴とする請求項３または４に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の熱処理方法及び熱処理炉に関し、詳しくは、ローラハースタイプの熱処理炉及びその熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炉内レールタイプ熱処理炉として、図５に示す構成の炉が提供されている。同図において、１０は、装入テーブル、１１は、熱処理室、１２は、油槽、１３は、出口コンベア、Ｗはワークである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
前記の炉内レールタイプのバッチ炉は、例えば、浸炭処理の場合、同じ室で浸炭（９３０〜１０５０℃）及び降温均熱（８３０〜８５０℃）を繰り返すため、昇温、降温均熱に時間がかかり、生産効率及び熱効率が悪いという問題がある。また、炉内レール受けがレンガであり、脆く、蓄熱量が大きいため、シーズニング時間が大きいという問題も残されている。
【０００４】
その他、ハースローラタイプのバッチ炉として、図６に示す構成の炉が提供されている。なお、同図において、前記図４と同一部分には同一符号を付してある。図中、１４は、ハースローラである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
前記ハースローラタイプのバッチ炉も前記炉内レールタイプのバッチ炉と同様に、例えば、浸炭処理の場合、同じ室で浸炭（９３０〜１０５０℃）及び降温均熱（８３０〜８５０℃）を繰り返すため、昇温、降温均熱に時間がかかり、生産効率及び熱効率が悪いという問題がある。また、高温の熱処理室における前記ハースローラ１４の変形を防止するため、ワークＷが供給された状態で前記ハースローラ１４を常時正回転及び逆回転させるスペースが必要であり、さらに、ハースローラ１４の両端が炉壁を貫通しているため、熱放射が大きいという問題が残されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３１０３９０５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開昭６３−３３５５２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記構成の炉内レールタイプ及びハースローラタイプバッチ炉の問題を解決し、生産効率及び熱効率を高めた経済的な熱処理方法及び該熱処理方法を実施するコンパクトで経済的な熱処理炉を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に示す熱処理方法は、直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラが設けられた熱処理炉において、ワークの加熱処理時には前記熱処理室のハースローラを停止することを特徴とする熱処理方法である。
【００１０】
上記請求項１の発明によれば、炉本体内部が仕切扉により予熱窒、熱処理室及び均熱室に区画されているため、各種熱処理における雰囲気及び温度制御を正確に行うことができる。
【００１１】
また、従来のローラハース炉においては、高温加熱によるハースローラの変形を防止するため、熱処理室において、前記ハースローラを正回転及び逆回転させていたが、本発明では、前記熱処理室においては前記ハースローラを逆回転させない。すなわち、正回転あるいはインチングのみを行うことを特徴とする。
【００１２】
上記の結果、ワークを往復動させるためのスペースが不要になり、前記熱処理室及び炉本体全体のコンパクト化が図られる。同時に、攪拌ファンによる雰囲気ガスの攪拌効果、すなわち、雰囲気ガスの流速分布がより均一になり、熱処理室内の均熱の向上が確認された。例えば、前記従来のハースローラを正回転及び逆回転させる炉では±７．５℃であったのに対して、本発明に係るコンパクト化された炉では±６．０℃以内になったことが確認され、前記従来の炉に比べて処理品の品質向上が可能となった。
【００１３】
さらに、前記熱処理室のコンパクト化は、該熱処理室が高温であることから、特に効果が大きい。すなわち、加熱に要するヒーターやバーナー、その電力やガスの消費量及びその経費削減、さらには断熱材等の大幅な経費削減になる。
【００１４】
請求項２に示す熱処理方法は、直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラが設けられた熱処理炉において、ワークの予熱時及び均熱時には、前記予熱室及び均熱室のハースローラを正回転及び逆回転させてワークを揺動させ、ワークの加熱処理時には前記熱処理室のハースローラを停止することを特徴とする熱処理方法である。
【００１５】
上記請求項２の本発明によれば、前記ワークの加熱処理時に前記熱処理室のハースローラを停止させる熱処理方法において、均一に予熱したワークを前記熱処理室に供給でき、さらに熱処理完了ワークの正確な均熱化が可能である。
【００１６】
請求項３に示す熱処理炉は、直線状の炉本体内部に、仕切扉を介して予熱室、熱処理室及び均熱室が設けられ、前記各室に独立駆動のハースローラが設けられてなり、前記予熱室及び均熱室のハースローラが正回転及び逆回転自在に、前記加熱室のハースローラが正回転のみに構成されてなることを特徴とする。したがって、前記熱処理室においては、正回転あるいはインチングのみが行われる。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、前記請求項１及び請求項２に記載の熱処理方法を容易に実施することができ、同時に熱処理室においてワークを往復動させることがないため、前記熱処理室及び炉本体全体のコンパクト化が図られる。この熱処理室のコンパクト化は、前記請求項１に関連して述べたごとく、大幅な経費削減を可能にする。
【００１８】
請求項４に示す熱処理炉の実施の一形態は、前記ハースローラが超耐熱鋼に微量のタングステン、コバルト、チタンを添加してクリープ特性を高めた素材であることを特徴とする請求項３に記載の熱処理炉である。この請求項４の実施の一形態によれば、前記熱処理室内において、従来のように、ハースローラを正回転及び逆回転させてその変形を防止する必要がなく、ハースローラを停止させたままワークの熱処理を行うことができ、したがって、ワークを往復動させるためのスペースが不要であり、炉本体全体のコンパクト化が図られる。また、ハースローラの径を小さくできるため、炉壁を貫通している両端からの放熱量を減少させることができる。
【００１９】
請求項５に示す熱処理炉の実施の一形態は、前記炉本体の炉壁が炉内からレンガ層、シリカ層、酸化チタン及び無機ファイバーの圧縮成形体で構成されてなることを特徴とする請求項３または４に記載の熱処理炉である。この請求項５の実施の一形態によれば、炉壁の断熱効果の向上に伴い、炉表面からの熱放散が低減させられ、加熱エネルギーの節減による経済的効果が得られる。また、炉壁厚の縮小が可能であり、同時に、ハースローラの短縮及び該短縮に伴うハースローラの変形防止効果の向上を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び浸炭処理実施例、図２は、本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び軟窒化処理実施例、図３は、本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び調質処理実施例、図４は、本発明に係る熱処理炉の炉壁断面図及び断熱温度曲線図、図５は、従来のレールタイプバッチ炉の概略側面図、図６は、従来のハースローラタイプのバッチ炉の概略側面図である。
【００２１】
本発明に係る熱処理炉１は、図１乃至図３に示すように、直線状の炉本体の内部に、仕切扉１及び２を介して、予熱室３、熱処理室４及び均熱室５が設けられる。図中、１０は、装入テーブル、１２は、油槽、１３は、出口コンベアである。さらに、好ましい例として、図面実施例では、前記予熱室３：熱処理室４及び均熱室５：熱処理室４が、それぞれ１：３の大きさに構成され、全長を従来炉とほぼ同様にして、約３倍の生産量を可能にしている。
【００２２】
本発明では、前記予熱室３、熱処理室４及び均熱室５に、それぞれ独立駆動のハースローラ６、７及び８が設けられる。さらに、前記予熱室３及び均熱室５内のハースローラ６及び８が正回転及び逆回転自在に構成され、前記熱処理室４内のハースローラ７が正回転あるいはインチングのみ可能に構成される。
【００２３】
なお、前記ハースローラ６、７及び８は、超耐熱鋼に微量のタングステン、コバルト、チタンが添加されてクリープ特性が高められているため、従来のごとく、前記熱処理室４内において、正回転及び逆回転を繰り返してその変形を防止する必要がない。したがって、前記熱処理室４内においてワークＷを往復動させるためのスペースが不要であり、熱処理室及び炉本体全体のコンパクト化が図られる。また、ハースローラの径を、例えば、従来の１０４ｍｍから９０ｍｍに小さくできるため、炉壁を貫通している両端からの放熱量を減少させることができる。
【００２４】
前記ハースローラの変形、具体的には、曲がりは、該ハースローラの強度とともに、ワークＷの温度と炉内温度との温度差が大きく影響する。その点、前記ワークＷの温度と炉内温度との温度差が大きいのは予熱室３であり、したがって、予熱室３において、ハースローラ６を正回転及び逆回転させ、前記温度差を小さくした後、前記熱処理室４に供給することにより、該熱処理室４におけるハースローラ７の変形を最小限に抑えることができる。
【００２５】
なお、浸炭炉における熱処理室において、従来品及び本願実施の一形態のハースローラを試みたところ、従来品の場合、受入れ時、２ｍｍ以下の曲がりであったものが、３ケ月の使用後には、５ｍｍ以上の曲がりとなり、交換の必要が発生したのに対し、前記本願実施の一形態におけるハースローラは、受入れ時、０．３ｍｍであったものが、８ケ月の使用後においても、１ｍｍ以下の状態であり、交換の必要性はなかった。
【００２６】
なお、前記数値は、ハースローラ両端の鍔部からそれぞれ内側に７５ｍｍの地点と中央地点間をダイヤルゲ―ジによって測定したものであり、前記従来品のハースローラは、正回転及び逆回転を繰り返した場合であり、前記本願実施の一形態におけるハースローラは、インチング（停止及び正回転）のみを行った場合である。
【００２７】
図４には、本発明に係る熱処理炉の炉壁構造及び断熱温度曲線図が示されている。すなわち、炉壁が炉内から１１５ｍｍのレンガ層１５、８５ｍｍのシリカ層１６、５０ｍｍのチタン及び無機ファイバーの圧縮成形体層１７で構成されている。また、断熱温度曲線を見ると、炉内温度９５０℃に維持した炉本体の表面温度は５０．２℃（大気温度：２０℃）であり、炉壁厚の大幅な削減とともに改正省エネルギー法の遵守が可能となった。
【００２８】
前記本発明の熱処理炉は、金属の各種熱処理に使用される。図１は浸炭処理の一実施例である。すなわち、装入テーブル１０に供給されたワークＷが、図示しない装入扉を介して予熱室３に供給され、該予熱室３内のハースローラ６が正回転及び逆回転させられて均一予熱が行われる。
【００２９】
その後、前記予熱室３と前記熱処理室４間の仕切扉１が開かれ、前記ハースローラ６及び７が駆動させられ、ワークＷが前記熱処理室４へ搬送され、例えば、所定雰囲気のカーボンポテンシャル１．０％及び所定温度の９４０℃にて、所定時間の５４０分間の浸炭処理が行われる。
【００３０】
図１乃至図３に示す熱処理炉では、前記熱処理室４内における浸炭処理は、ハースローラ７を逆回転させることなく、停止して行われる。すなわち、該熱処理室４内に設けられたハースローラ７を正回転あるいはインチングさせてワークＷを前記熱処理室４内の所定位置に順次移動させ、ハースローラ７を逆回転させることなく浸炭処理が行われる。
【００３１】
具体的には、前記した浸炭処理条件の場合には、前記熱処理室４内へ搬送及び収容可能な三ブロックのワークＷが、前記熱処理室４内に、それぞれ５４０分間滞在させられて浸炭処理が行われるように、前記熱処理４内のハースローラ７が正回転あるいはインチング及び停止させられて浸炭処理が行われる。同時に浸炭処理を完了したワークＷが均熱室５へ搬送され、さらに予熱室３から浸炭処理するつぎのワークＷの搬入が行われる。
【００３２】
前記熱処理室４において浸炭処理が完了したワークＷは、前記熱処理室４と均熱室５間の仕切扉２が開かれ、前記ハースローラ７及び８が駆動させられて前記均熱室５へ搬送され、該均熱室５内のハースローラ８が正回転及び逆回転させられて、所定の均熱温度、例えば、８５０℃に降温、均熱保持される。
【００３３】
その後、図示しない均熱室５と油槽１２間の開閉扉が開かれて、均熱ワークＷの焼入れが行われ、該焼入れ完了とともに、図示しない出口扉が開かれて、ワークＷが出口コンベア１３へ搬出される。
【００３４】
前記のごとく、図１乃至図３に示す熱処理炉では、前記予熱室３へのワークＷの装入、該予熱室３から前記熱処理室４へのワークＷの搬送、該熱処理室４から前記均熱室５へのワークＷの搬送、さらには該均熱室５から油槽１２へのワークＷの搬送、該油槽１２から前記出口コンベア１３へのワークＷの搬出が効率よく、連続的に行われ、生産効率が高められる。
【００３５】
図２は、軟窒化処理の一実施例である。すなわち、装入テーブル１０に供給されたワークＷが、図示しない装入扉を介して予熱室３に供給され、該予熱室３内のハースローラ６が正回転及び逆回転させられて均一予熱が行われる。その後、前記予熱室３と前記熱処理室４間の仕切扉１が開かれ、前記ハースローラ６及び７が駆動させられ、ワークＷが前記熱処理室４へ搬送され、所定雰囲気のＲＸガス及びアンモニアガス中で、例えば、所定温度の５５０℃、所定時間の１２０分間の軟窒化処理が行われる。
【００３６】
前記熱処理室４において所定時間の軟窒化処理が完了すると、前記熱処理室４と、前記均熱室５間の仕切扉２が開かれ、前記ハースローラ７及び８が駆動させられ、ワークＷが前記均熱室５に搬送され、均熱工程を経ることなく、図示しない均熱室５と油槽１２間の開閉扉が開かれてワークＷの焼入れが行われ、該焼入れ完了とともに、図示しない出口扉が開かれて、ワークＷが出口コンベア１３へ搬送される。
【００３７】
図３は、調質処理の一実施例である。すなわち、装入テーブル１０に供給されたワークＷが、図示しない装入扉を介して予熱室３に供給され、該予熱室３内のハースローラ６が正回転及び逆回転させられて均一予熱が行われる。その後、前記予熱室３と前記熱処理室４間の仕切扉１が開かれ、前記ハースローラ６及び７が駆動させられ、ワークＷが前記熱処理室４へ搬送され、所定雰囲気のカーボンポテンシャル０．３〜０．５％中で、例えば、所定温度の８８０℃、所定時間の３０分の調質処理が行われる。
【００３８】
その後の工程は、前記軟窒化処理の場合と同様であり、均熱工程を経ることなく、焼入れが行われる。
【００３９】
【発明の効果】
前記本発明によれば、生産効率及び熱効率を高めた熱処理方法及び該熱処理方法を実施するコンパクトで経済的な熱処理炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び浸炭処理実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び軟窒化処理実施例を示す図である。
【図３】本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び調質処理実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る熱処理炉の炉壁断面図及び断熱温度曲線図である。
【図５】従来のレールタイプバッチ炉の概略側面図である。
【図６】従来のハースローラタイプバッチ炉の概略側面図である。
【符号の説明】
１    仕切扉
２    仕切扉
３    予熱室
４    熱処理室
５    均熱室
６    ハースローラ
７    ハースローラ
８    ハースローラ
１５  レンガ層
１６  シリカ層
１７  酸化チタン及び無機ファイバーの圧縮成形体層
【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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