(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送させながら加熱処理する加熱炉内と、当該加熱炉の下方に位置するソルト槽内間を外部シュートで接続し、当該外部シュート内に前記加熱炉で加熱処理したワークをその搬出端から前記ソルト槽側に落下させて案内すべくワークの搬送方向における幅をワークの搬送方向と直交する方向における長さよりも狭く形成した内部シュートを備えた連続式熱処理装置において、
前記内部シュートの上端または下端のいずれか一方あるいは両方に、前記内部シュートの長手方向に沿って設けられるとともに、当該内部シュートの開口部を横断するように不活性ガスを吹き出すガス吹出口をその長手方向に沿って複数形成したパイプ状のガス吹出ノズルを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連続式熱処理装置において、
前記内部シュートに、当該内部シュートを所定温度以上に加熱するヒータを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置において、
前記外部シュートに、当該外部シュート内壁に沿って焼入液を流下させる焼入液流下ノズルを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続式熱処理装置において、
前記外部シュートに、当該外部シュート内の、ヒュームを含むガスを吸引して排出する排気ラインを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトなどの金属加工部品（ワーク）を連続して熱処理するための連続式熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、係る連続式熱処理装置としては、例えば図４に示すような構成をした連続式熱処理装置１００が用いられている。
この連続式熱処理装置１００は、フィーダ１１や昇降バスケット１２などからなるワーク供給部１０と、ラジアントヒータ２１やメッシュベルトコンベア２２などからなる加熱炉２０と、ソルトなどの焼入液（塩浴）Ｌを溜めると共にヒータ３１およびソルトコンベア３２などを備えた冷却槽（ソルト槽）３０と、洗浄機コンベア４１やシャワー装置４２などからなる洗浄部４０と、乾燥機５１や蒸気追出しブロア５２などからなる乾燥部５０とから主に構成されている。
【０００３】
そして、先ず、ボルトなどのワークをワーク供給部１０から加熱炉２０のメッシュベルトコンベア２２に連続して供給し、その加熱炉２０内をゆっくりと搬送しながらそのワークをＡ１変態点以上の温度、例えば約９００℃程度に加熱した後、その搬出端から冷却槽３０内に投下する。
次に、この冷却槽３０内に投下されたワークを予め２００〜３００℃程度に加熱された焼入液Ｌによってその温度まで一気に冷却した後、その焼入液Ｌ内をソルトコンベア３２によってゆっくりと搬送しながら所定時間漬け込んでその温度域で等温冷却処理（オーステンパ処理）を行う。
【０００４】
その後、このワークをそのソルトコンベア３２の搬出端から洗浄部４０の洗浄機コンベア４１に移し替え、シャワー装置４２から洗浄液を噴き出してそのワークを洗浄してから乾燥部５０に搬送した後、ここで乾燥機５１や蒸気追出しブロア５２などによってそのワークを乾燥する。これによってワークの供給からその熱処理、洗浄、乾燥などの一連の処理が連続的かつ自動的に行うことができるようになっている。
【０００５】
また、以下の特許文献１には、加熱炉とソルトバスを上下に接続すると共に、そのソルトバス内に取出しコンベアを設け、その取出しコンベアの搬出端に水洗槽と乾燥室を順に設け、被加熱物品に対してオーステンパ焼入れ処理を連続して行うようにしたオーステンパ焼入れ装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５１−８１０７号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４に示すような連続式熱処理装置１００や特許文献１に開示されているようなオーステンパ焼入れ装置などでは、ワークを搬送させながら加熱処理する加熱炉２０内とこの加熱炉２０の搬出端下部に位置する冷却槽３０内間が外部シュート６０によって接続されているため、以下に示すような不都合が生じている。
すなわち、冷却槽３０内に溜められた高温の焼入液（ソルト）から発生する硝酸カリウムや亜硝酸ナトリウムなどの気体（ヒューム）が、この外部シュート６０を通過して加熱炉２０内に流れ込んで加熱炉２０内の雰囲気（ＣＯ２などの雰囲気）と反応して凝結することがある。
【０００７】
そして、この凝結物（固形物）が加熱炉２０内に堆積したり、あるいは、加熱炉２０内の雰囲気が外部シュート６０側に流れ出て冷却槽３０内のヒュームと反応してその冷却槽３０内に堆積してしまうといった問題がある。
また、この外部シュート６０内には、搬出端から搬出されたワークを垂直下方に案内するための内部シュート（図示せず）が設けられているが、この凝結物（固形物）がそのシュートの表面に付着・堆積すると、ワークの通過を阻害してそのワークがシュート内で滞留したり、あるいはこのシュートを通過した際にそのワークの表面にこの凝結物が付着し、その品質を損なうことがある。
【０００８】
また、さらにこの外部シュート６０内や内部シュート内で発生した凝結物がこれらシュートの表面に付着・堆積してその開口面積を狭めてしまうといった問題がある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、加熱炉と冷却槽とを接続するシュート周辺での凝結物の発生を未然に防止することができる新規な連続式熱処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１の発明は、
ワークを搬送させながら加熱処理する加熱炉内と、当該加熱炉の下方に位置するソルト槽内間を外部シュートで接続し、当該外部シュート内に前記加熱炉で加熱処理したワークをその搬出端から前記ソルト槽側に落下させて案内すべくワークの搬送方向における幅をワークの搬送方向と直交する方向における長さよりも狭く形成した内部シュートを備えた連続式熱処理装置において、前記内部シュートの上端または下端のいずれか一方あるいは両方に、前記内部シュートの長手方向に沿って設けられるとともに、当該内部シュートの開口部を横断するように不活性ガスを吹き出すガス吹出口をその長手方向に沿って複数形成したパイプ状のガス吹出ノズルを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置である。
【００１１】
また、請求項２の発明は、
請求項１に記載の連続式熱処理装置において、前記内部シュートに、当該内部シュートを所定温度以上に加熱するヒータを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置である。
【００１２】
また、請求項３の発明は、
請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置において、前記外部シュートに、当該外部シュート内壁に沿って焼入液を流下させる焼入液流下ノズルを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置である。
また、請求項４の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続式熱処理装置において、前記外部シュートに、当該外部シュート内の、ヒュームを含むガスを吸引して排出する排気ラインを備えたことを特徴とする連続式熱処理装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の記載の発明によれば、内部シュートの上端または下端のいずれか一方あるいは両方がガス噴出ノズルから噴き出される不活性ガスによってシールされるため、ソルト槽から発生したヒュームがこの内部シュートを通過して加熱炉内に流れ込むのを抑制できる。また、加熱炉内の雰囲気もこの内部シュートを通過して冷却槽側に流れ出ることも抑制できる。
これによって、冷却槽で発生するヒュームと加熱炉の雰囲気が反応するのを阻止することができるため、凝結物の発生を未然に防止することができる。
【００１４】
請求項２の記載の発明によれば、ヒータによって内部シュートを所定温度以上に加熱しているため、仮に冷却槽で発生するヒュームと加熱炉の雰囲気が反応したり、そのヒュームの冷却によって凝結物が発生してもこの凝結物が内部シュートの表面に付着・堆積することがなくなる。
これによって、ワークが内部シュートを通過する際に滞留したり、そのワークの表面に凝結物が付着するのを未然に回避することができる。
【００１５】
請求項３の記載の発明によれば、加熱炉とソルト槽間を連結する外部シュートに、当該外部シュート内壁に沿って焼入液を流下させる焼入液流下ノズルを備えたため、外部シュート内で発生した凝結物がその外部シュート内壁の表面に付着・堆積することを防止することができる。
請求項４の記載の発明によれば、請求項１または３の効果に加えて請求項２の効果を同時に発揮することができる。
請求項５の記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて請求項３の効果を同時に発揮することができる。
請求項６の記載の発明によれば、請求項１〜３の全ての効果を同時に発揮することができる。
【００１６】
請求項７の記載の発明によれば、加熱炉とソルト槽間を連結する外部シュートに、この外部シュート内の、ヒュームを含むガスを吸引して排出する排気ラインを備えたことから、ヒュームによる凝結物の発生を抑制できる。また、ガス吹出ノズルから吹き出された不活性ガスも同時に吸引・排気できることから、この不活性ガスが加熱炉内に流れ込んでその雰囲気を壊したり、不活性ガスの吹き出しによる、その加熱炉内やソルト槽内の圧力上昇などを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１および図２は本発明に係る連続式熱処理装置１００の実施の一形態を示したものである。
図において符号２０は、ワークを加熱処理するための加熱炉であり、その外殻を構成する断熱性の炉本体２３の内部には、ワークを水平に搬送するためのメッシュベルトコンベア２２と、このメッシュベルトコンベア２２によって搬送されるワークをその上下から加熱するための複数のラジアントヒータ２１、２１…とが収容された構造となっている。
【００１８】
また、このメッシュベルトコンベア２２の搬出端には、炉本体２３の底部を垂直に貫通するようにステンレス製の内部シュート２４が設けられており、そのメッシュベルトコンベア２２で搬送されてきたワークをその搬出端から垂直下方に落下するようにこれを案内するようになっている。
なお、この内部シュート２４は、ワークの搬送方向と直交する方向の大きさがメッシュベルトコンベア２２の幅と同じ大きさになっているのに対し、ワークの搬送方向の幅はワークをできるだけ垂直に落下させるために狭くなっており、さらにその下端が上端に比べてやや狭まった構造となっている。
また、この加熱炉２０の搬出端下方には、断面矩形のダクト状をした外部シュート６０を介して冷却槽（ソルト槽）３０が設けられている。
【００１９】
この冷却槽３０は、その外殻を構成する断熱性の槽本体３３内に、所定温度に加熱されたソルトなどの焼入液（塩浴）Ｌが溜められたソルトバス（液槽）３４を収容すると共に、そのソルトバス３４内の底部にソルトコンベア３２を収容したものであり、加熱炉２０側から外部シュート６０を通過して投下されたワークをその焼入液Ｌ内に投入してその温度まで一気に冷却した後、その焼入液Ｌ内をソルトコンベア３２によって洗浄部側にゆっくりと搬送しながら所定時間漬け込んでその温度域で等温冷却処理（オーステンパ処理）を行うようになっている。
【００２０】
また、図１に示すようにこの冷却槽３０の上部開口部は、断熱性の天井壁３５によって覆われており、ソルトバス３４内の焼入液Ｌから発生するヒュームなどが外部に拡散しないようになっている。そして、この天井壁３５には、ソルトポンプ３６や攪拌機３７や図示しないヒータなどが設けられており、ソルトポンプ３６や攪拌機３７によってソルトバス３４内の焼入液Ｌを循環・攪拌させて焼入液Ｌの温度ムラや成分ムラを抑制すると共に、
ヒータによってこの焼入液Ｌを所定温度（２００〜３００℃程度）に加熱・保持するようになっている。
【００２１】
また、この冷却槽３０と加熱炉２０を接続する外部シュート６０は、図１および図２に示すように、さらに加熱炉２０側に設けられる上部シュート６１と、この上部シュート６１の下端に接続される下部シュート６２とから構成されている。
この上部シュート６１は、加熱炉２０側に設けられた内部シュート２４の下端を囲繞するようにその加熱炉２０の底部に設けられていると共に、その側面にはガス排気通路６３がこれより水平に延びるように設けられている。一方、下部シュート６２は、その下端がこれより冷却槽３０の天井壁３５を貫通してその焼入液Ｌの液面下に臨むように設けられている。なお、図示するように、この下部シュート６２の下端は、この冷却槽３０内に投下されたワークがソルトコンベア３２上に確実に載るように、そのソルトコンベア３２の幅とほぼ一致するようにやや狭められていると共に、そのソルトコンベア３２の搬送方向下流側にやや傾斜するように加工されている。
【００２２】
そして、このような構成をした本発明の連続式熱処理装置１００にあっては、先ず、図３に示すように、加熱炉２０のシュート２４の上端開口部２４ａおよび下端開口部２４ｂ近傍には、それぞれガス吹出ノズル２５，２５が設けられている。
このガス吹出ノズル２５，２５は、図２に示すように、外部シュート６０の上部シュート６１および加熱炉２０の炉本体２３を外部から水平に貫通するように設けられた耐熱性の金属パイプ体２６に微小なガス吹出口２７をその長手方向に沿って形成したものである。そして、図示するように、ガス供給ラインＬ１から供給される窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスをこの金属パイプ体２６のガス吹出口２７から内部シュート２４の上端開口部２４ａおよび下端開口部２４ｂを横断するようにカーテン状に吹き出してこれを塞ぐようになっている。
【００２３】
これによって、内部シュート２４の上端開口部２４ａおよび下端開口部２４ｂがガス吹出ノズル２５，２５から吹き出される不活性ガスによってシールされるようになるため、冷却槽３０から発生したヒュームがこの内部シュート２４を通過して加熱炉２０内に流れ込んだり、あるいは加熱炉２０内の雰囲気がこの内部シュート２４を通過して冷却槽３０側に流れ出るようなことがなくなる。
【００２４】
この結果、冷却槽３０で発生するヒュームと加熱炉２０のＣＯ２などの雰囲気が反応するのを阻止することができるため、凝結物の発生を未然に防止することができる。なお、本実施の形態では、内部シュート２４の上端開口部２４ａおよび下端開口部２４ｂの両方にそれぞれガス吹出ノズル２５，２５を設けたが、このガス吹出ノズル２５は、内部シュート２４の上端開口部２４ａまたは下端開口部２４ｂのいずれか一方のみであっても良い。
【００２５】
また、さらに本発明の連続式熱処理装置１００にあっては、図１に示すように、上部シュート６１のガス排気路６３に排気ラインＬ２が接続されており、その排気ラインＬ２に設けられた吸引ポンプ６４によって前記ガス噴出ノズル２５，２５から吹き出た不活性ガスを吸引してガス排気路６３から排気できるようになっている。
そのため、このガス吹出ノズル２５，２５から吹き出された不活性ガスが加熱炉２０内に流れ込んでその雰囲気を壊したり、その不活性ガスの吹き出しによる、その加熱路２０内や冷却槽３０内の圧力上昇などを抑えることができる。なお、この際しては排気ラインＬ２による不活性ガスの吸引・排気に際しては、その周囲に存在するヒュームなども吸引されて排気されることがあることから、図１に示すように、この排気ラインＬ２には浄化フィルター６８などのガス浄化装置や、吸引した不活性ガスを再利用すべく回収装置（図示せず）などをさらに設けるようにしても良い。
【００２６】
次に、本発明の連続式熱処理装置１００にあっては、図示するようにこの加熱炉２０の内部シュート２４の近傍であってそのワーク搬送方向前後には、それぞれシュート加熱用のヒータ２８，２８が設けられている。
このシュート加熱用ヒータ２８，２８は、図２に示すようにメッシュベルトコンベア２２によって搬送されるワークを加熱するためのラジアントヒータ２１と同様な構造をしたロッド状の加熱体であり、そのステンレス製の内部シュート２４をその前後から所定温度、例えば６００℃以上に加熱するようになっている。
これによって、内部シュート２４を所定温度以上に加熱することができるため、仮に冷却槽３０で発生するヒュームと加熱炉２０の雰囲気が反応して凝結物が発生してもこの凝結物が内部シュート２４の表面に付着・堆積することがなくなる。
【００２７】
図３の右側のグラフ図は、内部シュート２４の高さ方向の位置とその温度の変化を示したものである。
図示するように、このシュート加熱用ヒータ２８，２８がない例では、その上端付近の温度は８００℃以上となっているが、その内部シュート２４の下端にいくに従って温度が急激に低下しその最下端の温度は、約３００℃となっている。
これに対し、このシュート加熱用ヒータ２８，２８を備えた本発明では、同じくその内部シュート２４の下端にいくに従って温度が低下するものの、その中間部の温度はこのシュート加熱用ヒータ２８，２８がない場合に比べて高くなっている。そのため、冷却槽３０で発生するヒュームが加熱炉２０のＣＯ２などの雰囲気と反応することによって発生する凝結物がその内部シュート２４の表面へ付着し難くなる。
【００２８】
この結果、ワークがその内部シュート２４内を通過する際にその内部に滞留したり、その表面に凝結物が付着して製品の品質を低下するなどといった不都合を未然に回避することができる。
また、本発明の連続式熱処理装置１００にあっては、図示するように、外部シュート６０の上部シュート６１と下部シュート６２と接続部に、その外部シュート６０の内壁に沿って焼入液を流下させる焼入液流下ノズル６５が設けられている。
この焼入液流下ノズル６５は、下部シュート６２の上端縁部に沿って環状に延びる中空管６６の内周部に沿って焼入液噴出口６７を複数穿孔したものであり、図２に示すようにこの中空管６６に接続される焼入液供給ラインＬ３から供給される焼入液をその外部シュート６０の内壁面、より具体的には下部シュート６２の内壁面に沿って流下させるようになっている。
【００２９】
従って、この焼入液流下ノズル６５から流れ落ちる焼入液によってその外部シュート６０内壁面が覆われることになるため、その外部シュート６０内で発生した凝結物の外部シュート６０内への付着・堆積を防止することができると共に、仮に多少の凝結物が付着した場合であってもその凝結物がその焼入液によって流れ落とされるようになるため、その凝結物が外部シュート６０の内壁面に堆積したりすることを確実に防止することができる。
【００３０】
なお、この焼入液供給ラインＬ３から供給される焼入液は、前述したソルトポンプ３６で汲み上げた冷却槽２０内の焼入液を用いても良いが、図２に示すように焼入液供給ラインＬ３に新たなポンプＰを設け、このポンプＰによって図示しない焼入液タンクから新たな焼入液を供給するようにしても良い。特に、この冷却槽２０内の焼入液は、稼働に伴って徐々に減少することから、適宜補充する必要があるが、この補充用の焼入液としてこの焼入液噴出ノズル６５に新たな焼入液を供給すれば、焼入液の補充も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る連続式熱処理装置１００の実施一形態を示す断面図である。
【図２】図１中ＡーＡ線断面図である。
【図３】加熱炉２０と冷却槽３０とを連結する外部シュート６０近傍を示す部分拡大断面図である。
【図４】従来の連続式熱処理装置の一例を示す全体図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００…連続式熱処理装置
２０…加熱炉
２４…内部シュート
２４ａ…上端開口部
２４ｂ…下端開口部
２５…ガス吹出ノズル
２８…シュート加熱用ヒータ
３０…冷却槽（ソルト槽）
６０…外部シュート
６１…上部シュート
６２…下部シュート
６３…ガス排気通路
６５…焼入液噴出ノズル
Ｌ１…ガス供給ライン
Ｌ２…排気ライン
Ｌ３…焼入液供給ライン
【図１】
0005275603.tif 000002
【図２】
0005275603.tif 000003
【図３】
0005275603.tif 000004
【図４】
0005275603.tif 000005