(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直火式のバーナー方式、ラジアントチューブ方式、電気炉方式のいずれかの方式の加熱炉において、当該炉の入り側を目的とする熱処理温度である４５０〜６７０℃より２００℃以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を前記目的とする熱処理温度±２０℃以内とすることを特徴とする高効率で且つ均一性の良い厚鋼板あるいは形鋼の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は厚鋼板、形鋼などの鋼材の熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、鋼材の熱処理は加熱炉に鋼材を挿入することにより行われる場合が多い。通常は所定の温度以上に鋼材の温度が上昇することを避けるために、目的とする鋼材の熱処理温度とほぼ同等の温度に炉内の雰囲気温度を設定する。このため、鋼材の昇温速度は極めて遅く、炉加熱による熱処理の生産性は一般に低い。
【０００３】
線材のように体積あるいは重量の小さい場合は、通電加熱や高周波誘導加熱などを用いることができるが、体積あるいは重量の大きい厚板、形鋼などの鋼材の熱処理には不適である。熱処理の生産性を高めるためには、炉の設定温度を高めて炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温度差を大きくすると良いが、この方法では、鋼材の周囲が過度に加熱されて鋼材内部の温度分布が不均一になり、材質変動の原因となる。このため、効率的で且つ鋼材を均一な温度に加熱できる熱処理法が強く求められてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高効率で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の炉加熱による熱処理法の欠点を有利に排除しうる、現行の熱処理炉の設定温度を制御して高効率で且つ均一性良く鋼材を熱処理する方法であり、その要旨は次の通りである。
（１）直火式のバーナー方式、ラジアントチューブ方式、電気炉方式のいずれかの方式の加熱炉において、当該炉の入り側を目的とする熱処理温度である４５０〜６７０℃より２００℃以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を前記目的とする熱処理温度±２０℃以内とすることを特徴とする高効率で且つ均一性の良い厚鋼板あるいは形鋼の熱処理方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。本発明の根幹をなす技術思想は以下のとおりである。
一般に、炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温度差が大きくなると、鋼材の昇温速度は大きくなるため、熱処理の効率をあげるためには炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温度差を大きくすることが望ましい。しかし炉内では、鋼材は表面から加熱されるため表層部の温度は内部より高くなる。炉の雰囲気温度まで鋼材温度が上昇すれば、鋼材内部の温度分布は解消される方向に向かうが、炉の雰囲気温度と鋼材温度に差が有る限り温度差は解消されない。
【０００７】
よって、炉の雰囲気温度を目的とする鋼材の熱処理温度より高く設定すると、必然的に鋼材内部の温度差が増加し材質変動をもたらすことになる。このような温度差や材質変動を防止するためには、炉内雰囲気温度を低く設定して、鋼材表層部あるいは外周部が過度に加熱されるのを防ぐしかなった。
【０００８】
しかるに本発明者らは、炉内で鋼材を連続的に搬送して熱処理する場合において、炉の内部の雰囲気温度に傾斜をつけ、炉の入り側を高温に、出側を低温に設定することを特徴とする高効率で且つ均一性の良い熱処理方法を見出した。すなわち、炉の入り側を高温に設定することにより、炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温度差を大きくし、鋼材の昇温速度を高めことが可能である。しかる後に、被加熱鋼材は低温に設定した炉の出側を通過するために鋼材内部の温度差は収斂し、均一な熱処理が可能となる。
【０００９】
効率を最も高めるためには、炉の入り側を目的とする熱処理温度より２００℃以上高く設定することが効果的である。２００℃を切ると効率が低下し、効果が小さくなる。また均一性を高めるためには、炉の出側に向かって徐々に設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を目的とする熱処理温度±２０℃以内とすることが有効である。これ以上炉の設定温度と目的とする熱処理温度の差が大きくなると、鋼材内部の温度のばらつきが増加し、材質も不安定になる。
【００１０】
また熱処理炉は、被熱処理材の通過に伴う炉温の低下を保証しうる温度制御機能を備えたものが望ましい。加熱方法は直火式のバーナー、ラジアントチューブなどいずれでも良く、特に定める必要はない。熱処理後は放冷しても良いし、可及的すみやかに水冷しても本発明の特徴を損なうことはない。本発明はあらゆる寸法および化学成分の鋼材の熱処理に対して有効であるため、とくにその寸法や化学成分を定める必要はない。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
まず表１（熱処理材の寸法）に示す寸法の厚板および形鋼について、表２（熱処理炉▲１▼の仕様一覧表）および表３（熱処理炉▲２▼の仕様一覧表）に示す熱処理炉を用いて、表４（熱処理炉条件）に示す本発明方法および比較方法の熱処理を適用した。
【００１２】
図１は、熱処理される厚板の寸法および測温位置を示した図である。測温は図中の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄに熱電対を板厚中心部まで埋め込んで行った。図２は、熱処理される形鋼の寸法および測温位置を示した図である。測温は図中の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄに熱電対を板厚中心部まで埋め込んで行った。
【００１３】
その結果、表５（熱処理時間および鋼材内温度分布）に示したような熱処理時間と鋼材内部の温度分布が得られ、明らかに本発明により熱処理時間が短縮され、さらに鋼材内部の温度分布も低減しており、本発明は有効である。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【００１６】
【表３】
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【００１７】
【表４】
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【００１８】
【表５】
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【００１９】
表５によると、同じサイズの鋼材で熱処理時間を比較した場合、本発明の炉内雰囲気温度を段階的に低下させて設定した熱処理法で要する熱処理時間は、炉温を低温の一定温度に設定した従来の熱処理法（No．２，４，１２，１４）で要する熱処理時間より明らかに短い。この効果は炉の規模の大小、鋼材の大小を問わずに発揮される。
【００２０】
さらに、本発明の熱処理を施した鋼材内部の温度差は極めて均一であり、炉温を低温の一定温度に設定した従来の熱処理法の場合と遜色ない。また、炉温を高温の一定温度に設定した熱処理法の場合（No．６）と比較すると、明らかに温度差は小さくなっていることがわかる。
【００２１】
炉の入り側温度を目的とする熱処理温度より１００℃高く設定した場合（No．８）は、熱処理に要する時間が従来法とあまり変わらず効率の面で問題がある。炉の出側温度を目的とする熱処理温度より３０℃高く設定した場合（No．１０）は、鋼材内部の温度分布が大きく実用に適さない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、高効率で且つ均一性の良い鋼材が得られ、産業上の寄与は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱処理される厚板の寸法および測温位置を示した図である。
【図２】熱処理される形鋼の寸法および測温位置を示した図である。
【図１】
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【図２】
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