(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱された鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬して冷却する熱処理装置において、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークから十分に分離、取去る熱処理装置を提供。【解決手段】冷却油８を入れた焼入れ油槽６を有する焼入れ室２と、焼入れ室２のエレベータ７に搭載された鋼材ワークW1は、焼入れ室２上部に設けたエレベータ昇降シリンダ４により下降、上昇させられる。焼入れ油槽６内の油８に浸漬した状態で鋼材ワークW1を下降、上昇させるとき、エレベータ昇降シリンダ４には加振装置により縦方向の微小振動が加えられる。【選択図】図１
2005350756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却油を入れた焼入れ油槽を有する焼入れ室と、焼入れ室に設けられた加熱された鋼材ワークを下降、上昇させるワーク昇降手段と、前記焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で前記鋼材ワークを下降、上昇させるとき前記ワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加える加振装置と、を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記加振装置の前記微小振動は、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmとすることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記ワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加えて前記鋼材ワークを複数回繰り返し下降、上昇させるようにし、及び／又は前記鋼材ワークが前記焼入れ油槽内の油面より上昇した後まで所定時間継続して前記ワーク昇降手段に前記微小振動を加えるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記焼入れ油槽には、前記鋼材ワークの焼入れが終了し、鋼材ワークが前記油中から出た状態で、焼入れ油槽内の油を攪拌・冷却する攪拌フアン及び整流ダクトを設けられたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱された鋼材ワークを焼入れ室の焼入れ油槽内の油に浸漬して冷却する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱された鋼材ワークを焼入れ室の焼入れ油槽内の油に浸漬して冷却する際、焼入れ油に浸漬後、蒸気膜段階、沸騰段階及び対流段階があり、蒸気膜段階で鋼材ワークの表面に付着した蒸気膜が残留し、この蒸気膜により鋼材ワーク表面の冷却むらとなり、鋼材ワークの変形、歪みを発生させることはよく知られている。かかる鋼材ワークの表面に付着した蒸気膜を鋼材ワークから分離させる熱処理装置としては、例えば特許文献１では鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で浸漬した鋼材ワークを複数回繰り返して上下に変位させる熱処理装置が開示され、特許文献２及び特許文献３では、焼入れ油槽の油を振動、攪拌手段により振動、攪拌する熱処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１２９３３９公報
【特許文献２】特開２００１−６４７２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の特許文献１の鋼材ワークの表面に付着した蒸気膜を鋼材ワークから分離させる熱処理装置では、鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で浸漬した鋼材ワークを複数回繰り返して上下に変位させるが、鋼材ワークが油に浸漬し始めてから完全に浸漬するまでの間に発生する蒸気膜は鋼材ワークの表面に付着したままであり、また複数回繰り返して上下に変位させのみでは、十分に蒸気膜を鋼材ワークから分離させることができず、これら残留蒸気膜による鋼材ワークの変形、歪みを発生させた。また特許文献２及び特許文献３では、焼入れ油槽の油を振動、攪拌手段により振動、攪拌するが、振動、攪拌手段から伝播された油の流れが直接触れる鋼材ワーク表面の蒸気膜にはある程度有効であるが、振動、攪拌手段に対し死角になる位置の鋼材ワーク表面の蒸気膜除去はできなく、これら残留蒸気膜による鋼材ワークの変形、歪みを発生させた。
【０００４】
本発明の課題は、上述した従来技術の課題を解決した、加熱された鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬して冷却する熱処理装置において、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークから十分に分離、取去り、かつトレイ又はバスケットに搭載した鋼材ワークを全て同一の条件で油中にて冷却させる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】
このため本発明によると、冷却油を入れた焼入れ油槽を有する焼入れ室と、焼入れ室に設けられた加熱された鋼材ワークを下降、上昇させるワーク昇降手段と、前記焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で前記鋼材ワークを下降、上昇させるとき前記ワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加える加振装置と、を有することを特徴とする熱処理装置によって上述の本発明の課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で鋼材ワークを下降、上昇させるときワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加える加振装置を有するので、鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬後の蒸気膜段階で、鋼材ワークから蒸気膜を除去することができ、かつ沸騰段階においても、油の細い攪拌を発生させて油温の均一化が図られ、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークから十分に分離、取去り、かつトレイ又はバスケットに搭載した鋼材ワークを全て同一の条件で油中にて冷却させる熱処理装置を提供するものとなった。
【０００７】
好ましくは、前記加振装置の前記微小振動は、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmとしてもよい。振動数が１又は振幅が 0.1未満ではワーク昇降手段と加振装置との連結部の隙間と比べて振動数又は振幅が小さく加振装置にワーク昇降手段が追従しないおそれがあり、振動数が50Hz又は振幅１mmを越えると装置が大きくなり過ぎるので、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmに限定した。
さらに好ましくは、前記ワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加えて前記鋼材ワークを複数回繰り返し下降、上昇させるようにして、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークからより十分に分離、取去るようにし、及び／又は、鋼材ワークが焼入れ油槽内の油面より上昇した後まで所定時間継続してワーク昇降手段に微小振動を加えるようにして、鋼材ワークの表面に付着する油分を振り落とすようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明を実施するための最良の形態のインアウト形（同一の入口からワークを搬入しかつ搬出する形態の）バッチ炉としての熱処理装置の概略ブロック図で、図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図で示し、図１（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部概略断面図で示す。図２は図１（ａ）のワーク昇降手段であるエレベータ昇降シリンダ４に縦方向の微小振動を加える加振装置の駆動システムを油圧回路図で示し、図３は図１（ａ）のエレベータ昇降シリンダ４に縦方向の微小振動を加えながら鋼材ワークW1を下降、上昇させるいろいろな動作パターンの各軌跡を示す。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、本発明を実施するための最良の形態の熱処理装置１は、冷却油８を入れた焼入れ油槽６を有する焼入れ室２と、図示しない加熱装置により加熱を行う加熱室３と、からなり、加熱室３で加熱された点線で示す鋼材ワークW3は、図示しない移動手段で焼入れ室２の実線で示すエレベータ７上に移動された後、焼入れ室２のエレベータ７に搭載された鋼材ワークW1は、焼入れ室２上部に設けたエレベータ昇降シリンダ４により下降、上昇させられる。焼入れ油槽６内の油８に浸漬した状態で鋼材ワークW1を下降、上昇させるとき、エレベータ昇降シリンダ４には図２に示す加振装置により縦方向の微小振動が加えられる。
【００１０】
図１（ｂ）に示すように、焼入れ油槽６には、鋼材ワークW2焼入れが終了し、鋼材ワークW2が油８中から出た状態で、焼入れ油槽６内の油８を攪拌・冷却するモータ９で回転される攪拌フアン10及び整流ダクト11が設けられている。エレベータ昇降シリンダ４が動作中は攪拌フアン10は停止状態にされ、焼入れが終了し、鋼材ワークW2が油８中から出た状態で、焼入れ油槽６に設けられた図示しない熱交換器により、冷却を行いながらモータ９で攪拌フアン10を回転させて油８を所定の温度になるまで攪拌・冷却する。
【００１１】
図２に示すエレベータ昇降シリンダ４に縦方向の微小振動を発生させる加振装置の駆動システムは、図２の油圧回路図で示すように、加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に取り付けた位置センサー53、位置センサー53のフイードバック位置信号を増幅するサーボ駆動用増幅器54、サーボ駆動用増幅器54のフイードバック位置信号が入力される縦加振サーボ駆動用増幅器56、加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４のロッド52の振動数・振幅・差圧を指令する縦方向加振用関数発生器55、縦方向加振用関数発生器55の振動数・振幅・差圧指令信号は上記縦加振サーボ駆動用増幅器56に入力され、縦加振サーボ駆動用増幅器56の振動数・振幅・差圧を指令する指令信号に応じた振動数・振幅・差圧を発生させる縦加振用サーボバルブ57、を含む。縦加振用サーボバルブ57はモータ58に駆動される油圧ポンプ59、加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４と連結されている。加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４以外の駆動システム装置は焼入れ室２に隣接した図示しない位置に配置されている。エレベータ昇降シリンダ４に支持されたエレベータ７内の鋼材ワークW1が焼入れ油槽６内の油８の油面12に近接したことを、位置センサー53のフイードバック位置信号が検知すると、縦方向加振用関数発生器55でセッチングした振動数・振幅・差圧を指令する指令信号が発生され、縦加振用サーボバルブ57は、加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に指令信号に応じた振動数・振幅・差圧を発生させる。このときの縦加振条件は、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmの微小振動が好ましい。振動数が１又は振幅が 0.1未満ではエレベータ昇降シリンダ４のロッド52と加振シリンダ51との連結部の隙間と比べて振動数又は振幅が小さく加振装置にワーク昇降手段が追従しないおそれがあり、振動数が50Hz又は振幅１mmを越えると装置が大きくなり過ぎるからである。
【００１２】
図３は図１（ａ）のワーク昇降手段であるエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に縦方向の微小振動を加えて鋼材ワークW1を下降、上昇させるいろいろな動作パターンの各軌跡を示す。図３（ａ）は図１の実線で示すエレベータ７及び鋼材ワークW1が原位置即ち上昇端位置から、焼入れ油槽６内の油８の油面12に近接するまで早送りで下降され、油侵開始後は予めセッチングした振動数・振幅・差圧を、加振シリンダであるエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に縦方向加振を加えながら図１の点線で示すエレベータ７及び鋼材ワークW2の下降端位置まで下降する。下降端位置では図示しないタイマーにより僅かの時間停止させた後、縦方向加振を加えながらエレベータ７及び鋼材ワークW2が上昇させられる。鋼材ワークW2底面が油８の油面12まで上昇した位置で、縦方向加振を止め、上昇端位置まで早戻りするようにされている。
【００１３】
図３（ｂ）は図３（ａ）とは異なり、鋼材ワークW2が焼入れ油槽６内の油８の油面12より上昇した後まで所定時間継続してエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に微小振動を加えるようにし、鋼材ワークの表面に付着する油分を振り落とすようにし、油槽６内から持ち出す油を減少させたものである。
図３（ｃ）は図３（ａ）のパターンを複数回繰り返し下降、上昇させるようにし、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークからより十分に分離、取去るようにした。
図３（ｄ）は図３（ｃ）に図３（ｂ）のパターンを重ね、図３（ａ）のパターンを複数回繰り返し下降、上昇させるようにし、かつ鋼材ワークW2が焼入れ油槽６内の油８の油面12より上昇した後まで所定時間継続してエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に微小振動を加えるようにしたものである。
【実施例１】
【００１４】
材質SCr420、モジュール 2.0、圧力角20°、歯数76、捩じれ角30°RH、ピッチ円径 175.524mm、歯幅24mmのヘリカル外歯車10個を、図１で示す本発明の熱処理装置１を使用し、浸炭処理を加えた熱処理後、850 °Ｃまで降温し、本発明の装置で油温150 °Ｃの油中に浸漬し焼入れした。本発明の方法で焼入れ後のヘリカル外歯車の捩じれ角変形量を測定したところ、10〜25μｍの変形量とばらつきであった。同一仕様の焼入れ前のヘリカル外歯車10個を図１（ｂ）に示す攪拌フアン10及び整流ダクト11を使用し攪拌しながらエレベータ昇降シリンダ４のロッド52に縦方向加振を加えないで下降、上昇させる従来方法で焼入れし、焼入れ後のヘリカル外歯車の捩じれ角変形量を測定したところ、20〜45μｍの変形量とばらつきであった。本発明の装置で焼入れしたヘリカル外歯車の捩じれ角変形量は、従来方法で焼入れしたものに比べ、変形量とばらつき共約半減した。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕
【００１５】
本発明の最良の実施形態では、焼入れ油槽内の油に浸漬した状態で鋼材ワークを下降、上昇させるときワーク昇降手段に縦方向の微小振動を加える加振装置を有するので、鋼材ワークを焼入れ油槽内の油に浸漬後の蒸気膜段階で、鋼材ワークから蒸気膜を除去することができ、かつ沸騰段階においても、油の細い攪拌を発生させて油に冷却効果を与え、油温の均一化が図られ、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークから十分に分離、取去り、かつトレイ又はバスケットに搭載した鋼材ワークを全て同一の条件で油中にて冷却させる熱処理装置を提供するものとなった。
【００１６】
好ましくは、加振装置の微小振動は、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmとしてもよい。振動数が１又は振幅が 0.1未満ではワーク昇降手段と加振装置との連結部の隙間と比べて振動数又は振幅が小さく加振装置にワーク昇降手段が追従しないおそれがあり、振動数が50Hz又は振幅１mmを越えると装置が大きくなり過ぎるので、振動数が１〜50Hz、振幅 0.1〜１mmに限定した。
さらに好ましくは、エレベータ昇降シリンダのロッドに縦方向の微小振動を加えて鋼材ワークを複数回繰り返し下降、上昇させるようにして、鋼材ワークの表面に付着する蒸気膜を鋼材ワークからより十分に分離、取去るようにし、及び／又は鋼材ワークが焼入れ油槽内の油面より上昇した後まで所定時間継続してワーク昇降手段に微小振動を加えるようにして、鋼材ワークの表面に付着する油分を振り落とすようにしてもよい。
【００１７】
本発明の最良の実施形態では、エレベータ昇降手段をシリンダの例により説明したが、エレベータ昇降手段はサーボモータ等の電気駆動手段であってもよく、又、実施形態では、インアウト形バッチ炉としての熱処理装置の例により説明したが、冷却油を入れた焼入れ油槽を有する焼入れ室と、焼入れ室に設けられた加熱された鋼材ワークを下降、上昇させるワーク昇降手段とを有するすべての熱処理装置に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明を実施するための最良の形態のインアウト形バッチ炉としての熱処理装置の概略ブロック図で、図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図で示し、図１（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部概略断面図で示す。
【図２】図１（ａ）のワーク昇降手段であるエレベータ昇降シリンダ４に縦方向の微小振動を加える加振装置の駆動システムを油圧回路図で示す。
【図３】図１（ａ）のエレベータ昇降シリンダ４に縦方向の微小振動を加えながら鋼材ワークW1を下降、上昇させるいろいろな動作パターンの各軌跡を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１：熱処理装置        ２：焼入れ室
４：エレベータ昇降シリンダ（ワーク昇降手段）
６：焼入れ油槽        ７：エレベータ
８：冷却油            10：攪拌フアン      11：整流ダクト
W1，W2，W3：鋼材ワーク
【図１】
2005350756.tif 000003
【図２】
2005350756.tif 000004
【図３】
2005350756.tif 000005