JP2002363637A

JP2002363637A - 液体金属による金属材料の焼き入れ方法およびその装置

Info

Publication number: JP2002363637A
Application number: JP2001178360A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Sato; 藤望佐; Masahiko Osaki; 崎正彦大; Susumu Ninomiya; 宮進二
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】液体金属中の不純物を効果的に除去し得るよ
うにした液体金属による焼き入れ方法及びその装置を得
ること。【解決手段】液体金属を冷却剤として金属材料を冷却
焼き入れする液体金属による金属材料部品の焼き入れ方
法において、冷却タンク内の液体金属を上記冷却タンク
の上部からオーバーフローさせることによって冷却剤表
面に浮遊する不純物をオーバーフローさせ、冷却剤の不
純物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の焼き入
れに際し冷却剤として液体金属ナトリウム若しくは液体
金属ナトリウム−カリウムの如き液体金属を使用する焼
き入れ方法、及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属材料の焼き入れには水や
油、ポリマー等の冷却剤が使用されている。ところが、
高温に加熱された金属材料を水や油、ポリマー等の冷却
剤の中に挿入したり、また吹付けたりすると、沸騰して
その蒸気膜が発生し、その蒸気膜が発生した部分の熱除
去が悪くなる為に、焼き入れ中の金属材料の表面に大き
な温度差が発生する。

【０００３】具体的には図８に示すように、８００℃に
加熱した金属材料を水や油、ポリマーの如き冷却剤に入
れて焼き入れをすると、５５０℃以上では蒸気膜が形成
され、冷却速度が遅くなり、低温になって蒸気膜が消え
ると冷却速度が速くなる事が実験的にも確かめられてい
る。また形成された蒸気膜は金属材料の端部から徐々に
消滅するので、完全に消滅するまでの間は、その表面で
蒸気膜が有る部分と無い部分が存在し、その間で２００
℃〜３００℃程度の温度差が発生する事も実験的に確か
められている。

【０００４】この温度差により金属の熱収縮割合が変化
し、金属材料に変形や割れ、曲がり、歪みなどが発生す
る。特に水焼き入れの場合では、この傾向が著しい。こ
の水焼き入れの欠点を少しでもカバーする為に、ガスや
油やポリマーが使用されているが、ガス冷却では冷却速
度が小さく、焼き入れ硬さが低いと言う欠点が有る。油
やポリマーでは変形や割れ、曲がり、歪みが水に比べ少
し改善されるが、十分ではなく、図８に示すように冷却
速度が水よりも遅くなる為、焼き入れ硬さが低下する欠
点が有る。また油やポリマー冷却では焼き入れた部品の
表面の圧縮残留応力が水に比べ大きく低下したり、時に
よっては引っ張りの残留応力となり、疲労強度が大きく
低下する欠点が有る。

【０００５】溶融塩は蒸気膜の発生は無いが、使用温度
条件が高く一般的には焼きが入りにくい欠点と公害発生
防止の観点からその液の管理に大きな負担が掛かる欠点
が有る。また金属の錫や鉛も蒸気膜の発生は無いが、使
用温度が金属の融点以上に限られるので、一般的には焼
きが入り難いのと、コストが高く、かつ重金属公害発生
の心配も有る。

【０００６】そこで、焼き入れ冷却剤として液体金属ナ
トリウム若しくは液体金属ナトリウム−カリウムの如き
液体金属を使うことも提案されている。このように冷却
剤として液体金属を使用する場合には、７００℃以上に
加熱した金属材料を焼き入れする際にも沸騰して蒸気膜
を発生させる事が無く、しかも除熱性能に大きく影響す
る熱伝導率が水の約１００倍も有る為に、急速冷却と金
属材料表面に温度差を発生させない均一冷却が可能とな
り、金属材料の焼き入れ時の変形や割れ、曲がり、歪み
を防ぎ、しかも耐久性、耐摩耗性や耐食性に優れるとと
もに、公害防止及び費用の低減も図ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体金
属ナトリウムの如き液体金属を冷却剤として使用した場
合には、焼き入れの際に材料に付着した錆、油及び雰囲
気中の酸素、水分等の多量の不純物が冷却剤に混入す
る。その不純物のうち錆等のスラッジは沈降し、油から
発生するカーボン、過飽和となったナトリウム酸化物等
はナトリウム表面に浮遊する。

【０００８】そこで、これらの不純物を除去しないとナ
トリウムの融点（９８℃）の上昇、浮遊不純物の材料付
着等により、ナトリウム浴としての性能が低下すると共
に配管部等での閉塞等が発生する。

【０００９】本発明は、このような点に鑑み、これらの
不純物を効率良く除去することができるようにした液体
金属による金属材料の焼き入れ方法及びその装置を得る
ことを目的とする

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
液体金属を冷却剤として金属材料を焼き入れする液体金
属による金属材料の焼き入れ方法において、金属材料を
焼き入れするための冷却タンク内の液体金属を上記冷却
タンクの上部からオーバーフローさせることによって冷
却剤表面に浮遊する不純物を除去することを特徴とす
る。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、冷却剤中に沈降する不純物を、上記冷却タ
ンク内の下部から除去することを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明において、冷却剤中に懸濁した不純物を、上記冷却タ
ンクに接続されたフイルターにより除去することを特徴
とする。

【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１に係る発
明において、冷却剤中に溶解している不純物を、上記冷
却タンク外に於いて冷却剤を冷却することによって除去
することを特徴とする。

【００１４】請求項５に係る発明は、請求項２に係る発
明において、上記冷却タンク内の下部に沈降した不純物
を、沈降不純物タンクに排出することによって冷却剤か
ら除去することを特徴とする。

【００１５】請求項６に係る発明は、請求項１に係る発
明において、複数の冷却タンクを設け、これら冷却タン
クに付設された浮遊不純物除去装置のいずれかの性能が
低下した場合には、当該冷却タンクの冷却剤をドレンし
て再生を行なうとともに、他の冷却タンクで焼き入れを
行うことを特徴とする。

【００１６】請求項７に係る発明は、液体金属を冷却剤
として金属材料を焼き入れする液体金属による金属材料
の焼き入れ装置において、金属材料を焼き入れする冷却
タンクの上部には、冷却タンク内の冷却剤とともに冷却
剤表面に浮遊する不純物を除去するオーバーフローライ
ンが開口されていることを特徴とする。

【００１７】請求項８に係る発明は、請求項７に係る発
明において、前記オーバーフローラインは、上記冷却タ
ンクとその冷却タンクを収容し温度制御装置を備えた外
槽との間の環状間隙を含むことを特徴とする。

【００１８】請求項９に係る発明は、請求項７に係る発
明において、前記オーバーフローラインは、上記冷却タ
ンク内に設けられたパイプを含むことを特徴とする。

【００１９】請求項１０に係る発明は、請求項７に係る
発明において、前記オーバーフローラインには浮遊不純
物除去装置が設けられていることを特徴とする。

【００２０】請求項１１に係る発明は、請求項７に係る
発明において、前記オーバーフローラインは、フイルタ
ー、溶解不純物除去タンク及び冷却剤供給タンクを有す
る循環ラインを介して冷却タンクに接続されていること
を特徴とする。

【００２１】請求項１２に係る発明は、請求項７に係る
発明において、上記オーバーフローラインには、冷却剤
の凝固による配管閉鎖を防止するための加熱器が設けら
れていることを特徴とする。

【００２２】請求項１３に係る発明は、請求項１１に係
る発明において、前記溶解不純物除去タンクには、不純
物を付着させ除去する冷却管が設けられていることを特
徴とする。

【００２３】請求項１４に係る発明は、請求項１１に係
る発明において、前記溶解不純物除去タンクにはスラッ
ジ分離隔壁が設けられ、このスラッジ分離隔壁を経た冷
却剤が前記冷却剤供給タンクに供給されるようにしてあ
ることを特徴とする。

【００２４】請求項１５に係る発明は、請求項７に係る
発明において、前記冷却タンクの下部には、沈降不純物
タンクに連通するドレンラインが接続されていることを
特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。なお、図中の同一構成要素に
は同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２６】図１は、本発明における冷却剤として液体
金属ナトリウムを使用した場合の金属材料の焼き入れ方
法の手順を示す図であって、７００℃以上で所定の時間
加熱された金属材料は液体金属ナトリウムで１００℃近
くまで急速冷却される。この時に液体金属ナトリウム中
に多量の不純物が混入するので、この不純物を連続的お
よび間欠的に除去する。次に付着したナトリウムの化学
的な活性を押さえる為に不活性ガス中で常温まで冷却
し、その後蒸気や水などで表面に付着したナトリウムを
取り除く。

【００２７】図２は、本発明の第１実施形態の焼き入れ
装置の概略構成を示す図であって、入口エアロック１、
加熱炉２、金属材料投入部３、焼き戻し及びNa除去部
４、及び出口側エアロック５が水平方向にこの順で配設
されている。上記入口エアロック１、加熱炉２、金属材
料投入部３、焼き戻し及びNa除去部４、及び出口側エア
ロック５には、それぞれ温度調整用のヒータ１a、２a、
３a、４a、５aが設けられるとともに、不活性ガス注入
ライン６が接続されており、入口エアロック１には入口
ハッチ７が設けられ、出口側エアロック５には出口ハッ
チ８が設けられている。そして、上記金属材料投入部３
の下方に、温度調整用ヒータを備えた外槽９が設けら
れ、その外槽９内に金属材料１１を焼き入れする冷却タ
ンク１０が収容配設されている。

【００２８】しかして、金属材料１１の焼き入れに際し
ては、まず焼き入れを行うための金属材料１１がッチ７
を介して入口側エアロック１に収納され、不活性ガス注
入ライン６から窒素やアルゴンなどの不活性ガスが注入
された後、加熱炉２に搬入されて所定の温度まで加熱さ
れる。加熱された前記金属材料１１は不活性カバーガス
で覆われた液体金属ナトリウムが入っている冷却タンク
１０内に搬入され、そこで液体金属ナトリウムで焼き入
れされる。上記冷却タンク１０で焼き入れされた金属材
料１１は、その後焼き戻し及びＮａ除去部４に搬入さ
れ、焼き戻し及びＮａ除去が行なわれる。次に金属材料
１１は出口側エアロック５に搬入され常温まで冷却され
る。この出口側エアロック５には不活性ガス注入ライン
６から窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されてお
り、大気に触れる事無く冷却できる。

【００２９】上記冷却タンク１０には、温度制御装置１
２を有するNa注入ライン１３が接続されている。そして
そのNa注入ライン１３の端部がNa供給タンク１４に接続
されており、上記Na注入ライン１３に設けられたNaポン
プ１５aによってNa供給タンク１４から液体金属ナトリ
ウムが冷却タンク１０に供給されようにしてある。ま
た、図３に示すように、前記外槽９と冷却タンク１０と
の間には環状通路１６が形成されており、その環状通路
１６にはNa戻りライン１７が接続され、その環状通路１
６とNa戻りライン１７によりオーバーフローライン１８
が構成されている。上記環状通路１６とともにオーバー
フローライン１８を構成するNa戻りライン１７には、温
度制御装置１９、フィルター２０、及びNaポンプ１５b
が接続され、そのNa戻りライン１７の他端が熔解不純物
除去タンク２１に接続されている。この熔解不純物除去
タンク２１にはNaポンプ１５cを有するNa再生ライン２
３の一端が接続され、そのNa再生ライン２３の他端が前
記Na供給タンク１４に連結されている。

【００３０】ところで、上記環状通路１６（図３）には
金網のような浮遊不純物除去装置２４が設けられてお
り、また、熔解不純物除去タンク２１内にはスラッジ分
離隔壁２５で区画されており、そのスラッジ分離隔壁２
５で区画された部分内に不純物を付着させ不純物を除去
するフイン付冷却管２６が設けられている。一方、冷却
タンク１０の下部にはバルブ２７を介して沈降不純物タ
ンク２８に連通するドレンライン２９が接続されてい
る。

【００３１】しかして、前述のように所定温度に加熱さ
れた金属材料１１がクレーン等により冷却タンク１０に
搬入され、そこで焼き入れが行なわれる。このとき上記
冷却タンク１０にはNa注入ライン１３から液体金属ナト
リウムが供給されているので、その液体金属ナトリウム
とともに液体金属ナトリウムの表面に浮遊している浮遊
不純物が冷却タンク１０の上縁からオーバーフローし、
浮遊不純物が冷却タンク１０から除去される。そしてこ
のようにして冷却タンク１０からオーバーフローした浮
遊不純物は環状通路１６に設けられた浮遊不純物除去装
置２４で捕集除去される。

【００３２】この浮遊不純物除去装置２４を経た液体金
属ナトリウムはNaポンプ１５bによりNa戻りライン１７
を通り熔解不純物除去タンク２１に流入される。この場
合、温度制御装置１９により加熱され、液体金属ナトリ
ウムの凝固が防止されるとともに不純物の溶解が行わ
れ、液体金属ナトリウム中に懸濁している懸濁不純物は
フイルタ２０で除去される。このようにして浮遊不純物
及び懸濁不純物が除去された液体金属ナトリウムが熔解
不純物除去タンク２１に導入され、そこで熔解不純物の
除去が行われる。

【００３３】すなわち、熔解不純物除去タンク２１に導
入されスラッジ分離隔壁２５でスラッジが分離された液
体金属ナトリウムはフイン付冷却管２６で冷却され、液
体金属ナトリウム中に溶解していた不純物が上記冷却管
２６に付着して除去される。

【００３４】このようにして熔解不純物が除去された液
体金属ナトリウムはスラッジ分離隔壁２５を経た後Naポ
ンプ１５ｃによりNa供給タンク１４に返流され、その後
Naポンプ１５aによりNa再生ライン１３を通って冷却タ
ンク１０に環流される。また、冷却タンク１０の下部に
沈降した不純物は、バルブ２７を定期的に解放すること
により沈降不純物タンク２８にドレンされる。

【００３５】このようにして冷却タンク１０の液体金属
ナトリウム中の不純物が効率よく除去され、金属材料部
品への不純物の付着が防止されるとともに、不純物によ
る配管等での閉塞が防止される。

【００３６】また、高温の金属材料１１を前記冷却タン
ク１０に挿入する際に発生するナトリウムベーパーは冷
却タンク１０の上部に設けた循環ポンプ３０及びベーパ
トラップ３１を有するベーパ除去ライン３２により除去
される。

【００３７】なお、金属材料１１の入口側エアロック１
から出口側エアロック５まで搬送する搬送装置、各部の
ドアの開閉、ナトリウム浴への出し入れはコンピュータ
に予めプログラムされ、自動的に搬送、焼き入れ、Ｎａ
除去（焼き戻し）、及び冷却が行われるようにしてあ
る。

【００３８】図４は本発明の第２の実施の形態を示す図
であり、図３と同様に構成された冷却タンク１０の上方
に加熱炉等の各機器が縦方向に配列されている。すなわ
ち、冷却タンク１０の上方に加熱炉３５が配設されてお
り、その加熱炉３５の上方に不活性ガス供給系３６を有
する不活性ガスタンク部３７が配設され、加熱炉３５と
その下方に設けられた冷却タンク１０との間に加熱不活
性ガス供給系３８を有する加熱不活性ガスパージ部３９
が配設されている。上記不活性ガスタンク部３７の上方
には断熱材４０を介して開閉蓋４１が設けられており、
上記不活性ガスタンク部３７と加熱炉３５の間には断熱
材４２を介してゲートバルブ４３が設けられ、また加熱
炉３５と加熱不活性ガスパージ部３９との間には断熱材
４４が介装されている。さらに加熱不活性ガスパージ部
３９と冷却タンク１０との間にはゲートバルブ４５が設
けられている。また冷却タンク１０の上方部には、ベー
パートラップ４６及び循環ポンプ４７を有し不活性ガス
を供給循環させるベーパー除去装置４８が配設されてい
る。

【００３９】しかして、焼き入れする金属材料１１をク
レーン５０で焼き入れ装置の上に移動する。この時、ゲ
ートバルブ４３、４５が閉まっていること及び装置内が
不活性ガス雰囲気であることを確認し、開閉蓋４１を開
ける。そして上記金属材料１１を不活性ガスタンク部３
７に下ろし、開閉蓋４１を閉める。開閉蓋４１は、材料
を吊っているクレーン５０のワイヤー部分から多少のリ
ークはあるものの密閉できる構造となっている。

【００４０】開閉蓋４１を閉めた後、不活性ガス供給系
３６より金属材料１１が位置する開閉蓋４１とゲートバ
ルブ４３の間へ不活性ガスを注入し、より高い不活性ガ
ス雰囲気とする。

【００４１】そこでゲートバルブ４３を開き、金属材料
１１を加熱炉３５の位置まで下ろし、ゲートバルブ４５
を閉める。加熱炉３５により金属材料１１を所定の昇温
速度で所定の温度に昇温し、所定の時間保持する。この
時の昇温速度・昇温温度および保持時間は材料の材質お
よび量によって異なる。

【００４２】その後、不活性ガス供給系３６から不活性
ガスが供給され、不活性ガス排出系から供給されている
流量と同じ流量で排出されていることを確認し、温度の
保持が終了した時点でゲートバルブ４５を開き、金属材
料１１を液体金属ナトリウムが収容されている冷却タン
ク１０中に速やかに挿入する。この時、加熱炉３５は、
焼き戻し温度に調整する。焼き戻し温度は、金属材料１
１の材質および目的の硬さによって異なる。冷却タンク
１０中に挿入した金属材料１１は、所定時間後に加熱不
活性ガスパージ部３９まで引き揚げ、ゲートバルブ４５
を閉める。この時、冷却タンク１０中に挿入している時
間は、熱伝達率が大きいほど短く小さいほど長い、ま
た、質量が大きいほど長く小さいほど短い。

【００４３】加熱不活性ガスパージ部３９まで引き揚げ
た金属材料１１に、焼き戻し温度と同温度の不活性ガス
を加熱不活性ガス供給系３８より勢いよく吹き付け、金
属材料１１に付着している液体金属ナトリウムを吹き飛
ばし除去する。

【００４４】付着したナトリウムを除去した材料を加熱
炉３５の位置まで引き上げ、焼き戻し温度に昇温する。
この時の冷却方法が炉内冷却であればその位置で冷却を
開始し、空冷であれば不活性タンク部３７の位置に引き
上げ、不活性ガスにより冷却する。

【００４５】また本発明における駆動部・供給系・排出
系およびヒータ・電気炉をコンピューター制御とし、本
発明内雰囲気の不活性ガス化の行程・昇温速度・昇温温
度・保持時間・液体金属ナトリウム中への昇給時間およ
び焼き戻し温度・焼き戻し方法等をコンピューターに予
め入力しておき、コンピューターによる制御により行程
を実施する。

【００４６】このように冷却タンク１０、加熱炉３５等
を縦方向に配設することにより装置の設置スペースを狭
くすることができる。

【００４７】ところで、上記実施の形態においては冷却
タンク１０と外槽９との環状通路１６とそれに接続され
たNa戻りライン１７によりオーバーフローライン１６を
構成したものを示したが、冷却タンク１０内に複数のオ
ーバーフローパイプを設けてもよい。また、金属材料１
１をクレーンで搬入、搬送等を行うようにしたものを示
したが、クレーン以外の昇降装置等を使用するようにし
てもよい。さらに、上記両実施の形態においては、１個
の冷却タンクが配設された装置について説明したが、冷
却タンクを複数設けそのいずれかの冷却タンクに付設さ
れた浮遊不純物除去装置の性能が低下した場合には、そ
の冷却タンクの冷却剤をドレンして再生を行うととも
に、他の冷却タンクで焼き入れを行うことにより、連続
運転を行うことができる。

【００４８】図５は、本発明の第３実施の形態を示す図
であり、Naポンプ５１の前後にバルブ５１a、５１bを設
け、バルブ５１a、５１bの外側に配管取り外し用ジョイ
ント５２a、５２bを備えた配管５３で、不純物を除去す
る機構を持たない二つの冷却タンク５４a、５４bをつな
いだ構造を有している。

【００４９】しかして、金属材料１１の焼き入れを行な
い冷却タンク５４bのナトリウムに不純物が蓄積された
と判断した場合、Ｎａポンプ５１を冷却タンク５４bか
ら冷却タンク５４aへナトリウムが流れるように起動す
る。そしてバルブ５１bを開け次いでバルブ５１aを開け
ることでナトリウムを冷却タンク５４bから冷却タンク
５４aへ移動させ、バルブ５１a、５１bを閉める。する
と、冷却タンク５４bの内壁および底部に不純物が残留
する。

【００５０】したがって、配管取り外しジョイン５２b
により配管を取り外し、冷却タンク５４bの内壁に付着
した不純物を除去するための治具を冷却タンク５４ｂに
取り付ける。この治具は、図６に示すように、先端に滑
り止めのゴム５５を備え油圧により伸縮するアームによ
り冷却タンク５４b内に治具を固定する油圧式伸縮固定
アーム５６と、アクリル製のへらや銅製のブラシのよう
な不純物より十分に硬く冷却タンク（ＳＵＳ製）より柔
らかい材質で作られた不純物掻き取り部５７が先端に取
り付けられ、その不純物掻き取り部５７を冷却タンク５
４bの内壁に押し付けるための空気圧式伸縮アーム５８
と、その空気圧式伸縮アーム５８を回転させるモータ５
９から構成さている。

【００５１】しかして、油圧式伸縮固定アーム５６によ
り不純物除去治具を冷却タンク５４b内に固定し、空気
圧式伸縮回転アーム５８を回転させながら空気圧により
アームを伸ばす。空気圧式伸縮回転アーム５６は、不純
物を除去しながら冷却タンクの内径をリミットとする位
置まで伸ばす。空気圧式伸縮回転アーム５８が冷却タン
ク５４bの内径で1回転以上すると、その部分の不純物の
除去を終了したとして、次の位置に移動し固定して不純
物の除去を行う。

【００５２】上記の操作で冷却タンク５４b内壁の不純
物を全て除去できたら、不純物除去治具を冷却タンク５
４bから一旦外し、油圧式伸縮固定アーム５６から空気
圧式伸縮回転アーム５８を外し、図７に示すような冷却
タンク底部不純物掻き取り具６０を油圧式伸縮固定アー
ム５６に取り付け、冷却タンク５４bに再度取り付け、
回転させて冷却タンク５４bの底部の不純物を除去す
る。

【００５３】冷却タンク５４a内に不純物が蓄積した場
合には、液体金属ナトリウムを冷却タンク５４bに移
し、冷却タンク５４aで同様の操作を行う。この方法に
より、複雑な不純物除去機構を備えること無しに液体金
属ナトリウムによる焼入れを行うことができる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明による焼き入れ
方法及び装置によれば、液体金属による焼き入れの際に
混入した不純物の除去を容易にし、焼き入れの性能低下
および配管部等での閉塞等を防止しすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による材料の焼き入れ方法とその手順を
示した図。

【図２】本発明による焼き入れ装置の第１の実施に形態
の概略構成を示す図。

【図３】冷却タンク部の拡大断面図。

【図４】本発明による焼き入れ装置の第２の実施の形態
の概略構成を示す図。

【図５】本発明による焼き入れ装置の第３の実施の形態
の概略構成を示す図。

【図６】第３の実施の形態における不純物除去方法を示
す説明図。

【図７】冷却タンク底部不純物掻き取り具を示す図。

【図８】焼き入れ冷却剤の違いによる冷却速度の違いを
説明する図。

【符号の説明】

１入口側エアロック２加熱炉３金属材料部品投入部４焼き戻し及びNa除去部５出口側エアロック６不活性ガス注入ライン９外槽１０冷却タンク１１金属材料部品１３ Na注入ライン１４ Na供給タンク１６環状通路１７ Na戻りライン１８オーバーフローライン２０フィルター２１熔解不純物除去タンク２３ Na再生ライン２４浮遊不純物除去装置２６冷却管２８沈降不純物タンク２９ドレンライン３２ベーパー除去ライン３５加熱炉３６不活性ガス供給系３７不活性ガスタンク部３８加熱不活性ガス供給系３９加熱不活性ガスパージ部４１開閉蓋４３、４５ゲートバルブ４８ベーパー除去装置５０クレーン５１ Naポンプ５１a、５１b バルブ５４a、５４b 冷却タンク５６油圧式伸縮固定アーム５７不純物掻き取り部５８空気圧式伸縮アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二宮進神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 4K034 AA02 AA06 FA04 FB11 FB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体金属を冷却剤として金属材料を焼き入
れする液体金属による金属材料の焼き入れ方法におい
て、金属材料を焼き入れするための冷却タンク内の液体
金属を上記冷却タンクの上部からオーバーフローさせる
ことによって冷却剤表面に浮遊する不純物を除去するこ
とを特徴とする液体金属による金属材料の焼き入れ方
法。
【請求項２】冷却剤中に沈降する不純物を、上記冷却タ
ンク内の下部から除去することを特徴とする、請求項１
記載の液体金属による金属材料の焼き入れ方法。
【請求項３】冷却剤中に懸濁した不純物を、上記冷却タ
ンクに接続されたフイルターにより除去することを特徴
とする、請求項１記載の液体金属による金属材料の焼き
入れ方法。
【請求項４】冷却剤中に溶解している不純物を、上記冷
却タンク外に於いて冷却剤を冷却することによって除去
することを特徴とする、請求項１記載の液体金属による
金属材料の焼き入れ方法。
【請求項５】上記冷却タンク内の下部に沈降した不純物
を、沈降不純物タンクに排出することによって冷却剤か
ら除去することを特徴とする、請求項２記載の液体金属
による金属材料の焼き入れ方法。
【請求項６】複数の冷却タンクを設け、これら冷却タン
クに付設された浮遊不純物除去装置のいずれかの性能が
低下した場合には、当該冷却タンクの冷却剤をドレンし
て再生を行うとともに、他の冷却タンクで焼き入れを行
うことを特徴とする、請求項１記載の液体金属による金
属材料の焼き入れ方法。
【請求項７】液体金属を冷却剤として金属材料を焼き入
れする液体金属による金属材料の焼き入れ装置におい
て、金属材料を焼き入れする冷却タンクの上部には、冷
却タンク内の冷却剤とともに冷却剤表面に浮遊する不純
物を除去するオーバーフローラインが開口されているこ
とを特徴とする、液体金属による金属材料の焼き入れ装
置。
【請求項８】前記オーバーフローラインは、上記冷却タ
ンクとその冷却タンクを収容し温度制御装置を備えた外
槽との間の環状間隙を含むことを特徴とする、請求項７
記載の液体金属による金属材料の焼き入れ装置。
【請求項９】前記オーバーフローラインは、上記冷却タ
ンク内に設けられたパイプを含むことを特徴とする、請
求項７記載の液体金属による金属材料の焼き入れ装置。
【請求項１０】前記オーバーフローラインには浮遊不純
物除去装置が設けられていることを特徴とする、請求項
７記載の液体金属による金属材料の焼き入れ装置。
【請求項１１】前記オーバーフローラインは、フイルタ
ー、溶解不純物除去タンク及び冷却剤供給タンクを有す
る循環ラインを介して冷却タンクに接続されていること
を特徴とする、請求項７記載の液体金属による金属材料
の焼き入れ装置。
【請求項１２】上記オーバーフローラインには、冷却剤
の凝固による配管閉鎖を防止するための加熱器が設けら
れていることを特徴とする、請求項７記載の液体金属に
よる金属材料の焼き入れ装置。
【請求項１３】前記溶解不純物除去タンクには、不純物
を付着させ除去する冷却管が設けられていることを特徴
とする、請求項１１記載の液体金属による金属材料の焼
き入れ装置。
【請求項１４】前記溶解不純物除去タンクにはスラッジ
分離隔壁が設けられ、このスラッジ分離隔壁を経た冷却
剤が前記冷却剤供給タンクに供給されるようにしてある
ことを特徴とする、請求項１１記載の液体金属による金
属材料の焼き入れ装置。
【請求項１５】前記冷却タンクの下部には、沈降不純物
タンクに連通するドレンラインが接続されていることを
特徴とする、請求項７記載の液体金属による金属材料の
焼き入れ装置。