(57)【要約】【課題】熱間鍛造時にビレットを所要温度まで加熱する場合において、ビレットにおける酸化スケールの発生を防止しながら、ビレットの加熱時間を短縮し、ビレットのスケールロス低減と製造効率の向上を実現する。【解決手段】ビレットヒータ１は、複数のビレット１０・１０・・・を、該ビレット１０の酸化温度未満の温度まで予備加熱する予備加熱炉たる遠赤外線加熱炉２と、遠赤外線加熱炉２によって予備加熱がされたビレット１０を、熱間鍛造の所要温度まで高周波加熱する本加熱炉たる高周波加熱炉３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビレットを、該ビレットの酸化温度未満の温度まで予備加熱する予備加熱炉と、
前記予備加熱炉によって予備加熱がされた前記ビレットを、熱間鍛造の所要温度まで高周波加熱する本加熱炉と、
を備える、
ことを特徴とするビレットヒータ。
【請求項２】
前記本加熱炉は、
前記ビレットを一個ずつ高周波加熱する、
ことを特徴とする請求項１に記載のビレットヒータ。
【請求項３】
複数のビレットを、該ビレットの酸化温度未満の温度まで加熱する予備加熱工程と、
前記予備加熱工程において予備加熱がされた前記ビレットを、熱間鍛造の所要温度まで高周波加熱する本加熱工程と、
を備える、
ことを特徴とするビレットの加熱方法。
【請求項４】
前記本加熱工程において、
前記ビレットを一個ずつ高周波加熱する、
ことを特徴とする請求項３に記載のビレットの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間鍛造においてビレットの加熱に用いるビレットヒータおよびビレットの加熱方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間鍛造は、素材（ビレット）の変形抵抗を減少させるために、素材を再結晶温度以上の高温（１１００〜１２５０℃程度）に加熱するとともに、金型などで圧力を加えて素材を塑性流動させることによって成形し、所定の形状を有する熱間鍛造部品を得るものである。
従来、熱間鍛造においては、鍛造プレスを行う前に、高周波加熱コイルを用いた誘導加熱（以下、高周波加熱と呼ぶ）によって、ビレットを１１００〜１２５０℃程度の所要温度まで加熱することが一般的に行われている。
【０００３】
そして従来、ビレットに対する高周波加熱には、例えば、図３に示すような連続式の高周波加熱炉を用いることが一般的である。
【０００４】
図３に示す如く、従来の連続式高周波加熱炉５０は、トンネル状の炉本体５１と、炉本体５１内に配置された高周波加熱コイル５２を備えており、ビレット１０を高周波加熱コイル５２内に通過させながら加熱することで、ビレット１０を短時間で所要温度にまで加熱することができるものである。
【０００５】
連続式高周波加熱炉５０は、高周波加熱コイル５２の内側にビレット１０を配置した状態で、高周波電源（図示せず）から高周波加熱コイル５２に通電することによって、ビレット１０の表面でジュール熱を生じさせて、ビレット１０自体を発熱させて誘導加熱するものである。
【０００６】
このような連続式高周波加熱炉５０では、後工程の鍛造プレス１５がライン停止した場合に、炉本体５１内に留まっている加熱途中のビレット１０（焼き冷まし材）を、炉内から一旦除去しなければならないため、連続式高周波加熱炉５０の停止期間が長くなってしまい、熱間鍛造設備の稼働効率を悪化させる要因となっていた。
【０００７】
また、このような連続式高周波加熱炉５０において存在する問題を解決することができる加熱炉としては、図４に示すようなビレットを一個ずつ加熱する方式の高周波加熱炉が知られている。
図４に示す如く、従来の個別式高周波加熱炉５５は、炉本体５６と高周波加熱コイル５７を備えており、ビレット１０を一個ずつ加熱する構成としている。
個別式高周波加熱炉５５では、後工程が停止した場合には、炉本体５６内に留まっている加熱途中のビレット１０（焼き冷まし材）は一個だけであるため、連続式高周波加熱炉５０に比して停止期間を短くすることができる。
【０００８】
しかしながら、従来の個別式高周波加熱炉５５では、一個のビレット１０を加熱するのに要する時間が長くなるという問題があった。
これは、ビレットに対する高周波加熱は、まずビレットが表面から加熱され、その熱がビレットの内部に熱伝導することによってビレット全体が加熱されるものであるため、ビレット全体が加熱されるためには、熱伝導させるための時間が必要であり、このためにビレットの加熱時間が長くなっていた。
【０００９】
また、従来の個別式高周波加熱炉５５では、後工程の鍛造プレス１５の生産速度に対応するためには、複数の個別式高周波加熱炉５５・５５・・・を配置することが必要となっていた。このため、個別式高周波加熱炉５５を用いる場合には、設備レイアウトが複雑になるとともに、設備コストやメンテナンスコストの増大を招くという問題もあった。
【００１０】
そして従来、高周波加熱炉によるビレットの加熱時間を短縮するための技術としては、例えば、以下に示す特許文献１、２に開示されている技術が知られている。
【００１１】
特許文献１、２に示されている従来技術では、ビレット（インゴット）を高周波加熱する前に、ビレットを予め温めておくことで、高周波加熱に要する時間を短縮することを可能にしている。例えば、特許文献１に記載の技術では、予熱温度を約１０００℃とする旨が記載されており、ビレットの加熱時間の短縮を実現している。
尚、高周波加熱に要する時間を短縮するためには、ビレットの予熱温度は、より高くしておくことが有利であると考えられる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１、２に示されている従来技術にように、ビレットの予熱温度を約１０００℃にする構成では、ビレットのスケールロス（焼減り）が増大するという問題があった。
【００１３】
鋼は、５７０℃（以下、酸化温度と呼ぶ）以上の温度に加熱されると、表面において酸化スケールが発生する。ビレットの予熱温度を約１０００℃とした場合には、ビレットの表面に酸化スケールが発生するため、予熱によってビレットのスケールロスを増大させてしまうという問題があった。尚、酸化スケールは、鋼を酸化温度以上の温度に加熱した場合に、鋼の表面に生じる酸化鉄の層である。
【００１４】
また、酸化スケールが発生したビレットは、酸化スケールを除去しなければ再利用することができないため、酸化スケールを発生させると、その除去には余計な手間がかかるため、製造効率の悪化にもつながっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭６０−６２３６号公報
【特許文献２】特開２００９−３０１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、熱間鍛造時にビレットを所要温度まで加熱する場合において、ビレットにおける酸化スケールの発生を防止しながら、ビレットの加熱時間を短縮し、ビレットのスケールロス低減と製造効率の向上を実現するビレットヒータおよびビレットの加熱方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１８】
即ち、本願発明に係るビレットヒータは、複数のビレットを、該ビレットの酸化温度未満の温度まで予備加熱する予備加熱炉と、前記予備加熱炉によって予備加熱がされた前記ビレットを、熱間鍛造の所要温度まで高周波加熱する本加熱炉と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本願発明に係るビレットヒータにおいて、前記本加熱炉は、前記ビレットを一個ずつ高周波加熱することを特徴とする。
【００２０】
また、本願発明に係るビレットの加熱方法は、複数のビレットを、該ビレットの酸化温度未満の温度まで加熱する予備加熱工程と、前記予備加熱工程において予備加熱がされた前記ビレットを、熱間鍛造の所要温度まで高周波加熱する本加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本願発明に係るビレットの加熱方法は、前記本加熱工程において、前記ビレットを一個ずつ高周波加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２３】
本願発明に係るビレットヒータおよび熱間鍛造におけるビレットの加熱方法によれば、熱間鍛造時にビレットを所要温度まで加熱する場合において、ビレットにおける酸化スケールの発生を防止しながら、ビレットの加熱時間を短縮することができ、ビレットのスケールロス低減と製造効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るビレットヒータの全体構成およびビレットの加熱方法の流れを示した模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るビレットの加熱方法におけるビレットの温度変化を示した図。
【図３】従来のビレットヒータ（連続式高周波加熱炉）を示す模式図。
【図４】従来のビレットヒータ（個別式高周波加熱炉）を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
まず始めに、本発明の一実施形態に係るビレットヒータの全体構成について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るビレットヒータ１は、熱間鍛造に供される鋼製の素材であるビレット１０を、熱間鍛造時の所要温度（約１１００〜１２５０℃）まで加熱するための装置である。
ビレットヒータ１は、鍛造プレス１５による熱間鍛造工程の前工程に配置されており、遠赤外線加熱炉２と、高周波加熱炉３によって構成される。
【００２７】
遠赤外線加熱炉２は、複数（本実施形態では４個）のビレット１０・１０・１０・１０を、ビレット１０の酸化温度（５７０℃）に満たない温度にまで、一度に加熱することができる装置であり、トンネル状の炉本体４、遠赤外線ヒータ５・６等を備えている。
また、炉本体４内には、コンベア等の図示しない搬送装置が備えられており、遠赤外線ヒータ５・６によって、ビレット１０を加熱しながら、前記搬送装置によって、ビレット１０を高周波加熱炉３側に向けて搬送することができるように構成している。
【００２８】
尚、遠赤外線ヒータ５・６としては、電気式、ガス式等の種々の方式のものを採用することができる。また、本実施形態では、ビレット１０を予備加熱するための熱源として、遠赤外線ヒータを使用しているが、本発明に係るビレットヒータにおける予備加熱のための熱源の態様はこれに限定されない。
【００２９】
遠赤外線加熱炉２は、炉本体４内に導入したビレット１０を遠赤外線ヒータ５・６によって設定した所定の温度まで加熱し、ビレット１０を設定した所定の温度に保持することができるものである。このように、遠赤外線加熱炉２は、遠赤外線によりビレット１０を加熱するものであるため、ビレット１０の表面だけでなく内部をも加熱することができ、ビレット１０を全体的かつ速やかに予備加熱することが可能となっている。
【００３０】
遠赤外線加熱炉２では、ビレット１０を加熱する際の設定温度が、ビレット１０の酸化温度（５７０℃）に満たない温度に設定されており、ビレット１０に酸化スケールが発生しない温度域で、高周波加熱炉３に導入する前のビレット１０を、予備加熱することができるように構成している。
尚、本実施形態では、遠赤外線加熱炉２におけるビレット１０を予備加熱する際の設定温度を、５００℃に設定している。
【００３１】
さらに、遠赤外線加熱炉２では、炉本体４内に複数のビレット１０・１０・・・を保持することができ、複数のビレット１０・１０・・・を一度に予備加熱することができるため、鍛造プレス１５の生産速度に余裕を持って対応することができる。
【００３２】
高周波加熱炉３は、予備加熱されたビレット１０を、熱間鍛造時の所要温度（約１１００〜１２５０℃）まで加熱する装置であり、炉本体７、高周波加熱コイル８等を備えている。
【００３３】
高周波加熱炉３は、高周波加熱コイル８の内側にビレット１０を配置した状態で、高周波電源（図示せず）から高周波加熱コイル８に通電することによって、ビレット１０の表面をジュール熱によって、ビレット１０自体を発熱させて誘導加熱するものである。
そして、本実施形態に示す高周波加熱炉３では、高周波加熱コイル８内にビレット１０を一個だけ配置し、ビレット１０を一個ずつ本加熱する構成としている。
尚、本実施形態では、高周波加熱炉３におけるビレット１０を本加熱する際の設定温度を、１２５０℃に設定している。また、本実施形態では、予備加熱の後で、熱間鍛造時の所要温度（約１１００〜１２５０℃）まで昇温させる加熱を本加熱と呼んでいる。
【００３４】
高周波加熱炉３では、予備加熱されたビレット１０を本加熱するため、従来の個別式高周波加熱炉５５（図４参照）を使用した場合に比して、ビレット１０の加熱時間が短縮されている。
このため、高周波加熱炉３では、ビレット１０を一個ずつ本加熱したとしても、高周波加熱炉３の台数を増やすことなく、鍛造プレス１５の生産速度に対応することができる。
【００３５】
即ち、本発明の一実施形態に係るビレットヒータ１は、複数のビレット１０・１０・・・を、該ビレット１０の酸化温度（５７０℃）未満の温度（本実施形態では５００℃）まで予備加熱する予備加熱炉たる遠赤外線加熱炉２と、遠赤外線加熱炉２によって予備加熱がされたビレット１０を、熱間鍛造の所要温度（本実施形態では１２５０℃）まで高周波加熱する本加熱炉たる高周波加熱炉３と、を備えるものである。
【００３６】
また、本発明の一実施形態に係るビレットヒータ１において、高周波加熱炉３は、ビレット１０を一個ずつ高周波加熱するものである。
【００３７】
そして、このように構成したビレットヒータ１によれば、熱間鍛造時にビレット１０を所要温度まで加熱する場合において、ビレット１０における酸化スケールの発生を防止しながら、ビレット１０の加熱時間を短縮することができ、ビレット１０のスケールロス低減と製造効率の向上を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態に係るビレットの加熱方法について、図１および図２を用いて説明をする。本発明の一実施形態に係るビレットの加熱方法では、前述したビレットヒータ１を用いている。
【００３９】
（予備加熱工程）
本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、まず、ビレットヒータ１の遠赤外線加熱炉２によって、ビレット１０を予備加熱する工程（以下、予備加熱工程と呼ぶ）を実行する。
【００４０】
予備加熱工程では、図２に示すように、常温Ｔ０であるビレット１０を遠赤外線加熱炉２に導入し、遠赤外線ヒータ５・６によって、ビレット１０を予備加熱温度Ｔ１まで加熱し、その後ビレット１０を予備加熱温度Ｔ１で保持する。
本実施形態では、予備加熱温度Ｔ１を５００℃としており、本実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、予備加熱温度Ｔ１を４５０〜５００℃とすることが好ましい。
【００４１】
ビレット１０の酸化温度は、５７０℃であるため、予備加熱工程では、ビレット１０に酸化スケールが発生することはない。
【００４２】
また、予備加熱工程の後工程において不具合が生じ、ビレットヒータ１を停止させる場合であっても、ビレット１０に酸化スケールが発生することがなく、遠赤外線加熱炉２内からビレット１０を取り出す必要がないため、不具合が解消された後に、ビレットヒータ１をすぐに再昇温して使用することができる。これにより、本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、ビレットヒータ１の停止時間を短縮して、製造効率の向上が図られる。
【００４３】
（本加熱工程）
本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、次に、ビレットヒータ１の高周波加熱炉３によって、ビレット１０を本加熱する工程（以下、本加熱工程と呼ぶ）を実行する。
【００４４】
本加熱工程では、図２に示すように、予備加熱工程において、予備加熱温度Ｔ１まで加熱されたビレット１０を高周波加熱炉３に導入し、高周波加熱コイル８によって、ビレット１０を本加熱温度Ｔ２まで加熱する。
本実施形態では、本加熱温度Ｔ２を１２５０℃としており、本実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、本加熱温度Ｔ２は、１２００〜１２５０℃とすることができる。
【００４５】
本加熱工程では、図２に示すように、予め予備加熱温度Ｔ１まで加熱されているビレット１０を本加熱温度Ｔ２まで加熱するため、従来の個別式高周波加熱炉５５（図４参照）を使用した場合に比して、高周波加熱に要する時間が短縮されている。
また、本加熱工程では、高周波加熱に要する時間が短縮されていることによって、従来の個別式高周波加熱炉５５（図４参照）を使用した場合に比して、ビレット１０における酸化スケールの発生量が低減される。
【００４６】
また、本加熱工程の後工程において不具合が生じ、ビレットヒータ１を停止させる場合であっても、高周波加熱炉３内にあるビレット１０は一個だけであるため、ビレット１０のスケールロスを最小限にとどめることができる。
【００４７】
（熱間鍛造工程）
本発明の一実施形態に係るビレットヒータ１によって、所定の本加熱温度Ｔ２に加熱されたビレット１０は、鍛造プレス１５に導入され、プレス処理が施されることによって、熱間鍛造部品２０が製造される。
【００４８】
このように、本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、予備加熱工程において、酸化温度（５７０℃）未満の予備加熱温度Ｔ１まで予備加熱したビレット１０を、本加熱工程で本加熱する構成としており、このような構成によって、ビレット１０のスケールロスを低減しながら、熱間鍛造部品２０の製造効率を向上させることを可能にしている。
【００４９】
即ち、本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法は、複数のビレット１０・１０・・・を、該ビレット１０の酸化温度（５７０℃）未満の温度（本実施形態では５００℃）まで加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程において予備加熱がされたビレット１０を、熱間鍛造の所要温度（本実施形態では１２５０℃）まで高周波加熱する本加熱工程と、を備えるものである。
【００５０】
また、本発明の一実施形態に係るビレット１０の加熱方法では、本加熱工程において、ビレット１０を一個ずつ高周波加熱するものである。
【００５１】
このようなビレット１０の加熱方法によれば、熱間鍛造時にビレット１０を所要温度まで加熱する場合において、ビレット１０における酸化スケールの発生を防止しながら、ビレット１０の加熱時間を短縮することができ、ビレット１０のスケールロス低減と製造効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１    ビレットヒータ
２    遠赤外線加熱炉
３    高周波加熱炉
１０  ビレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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