JP2003113416A - 鋼板の高周波焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面のスケールのない鋼板の焼入れ、歪みの
ない鋼板の部分焼入れをする高周波焼入装置。 【解決手段】 被焼入鋼板Ｗに対し相対的に移動する誘
導加熱コイル１と、加熱面と裏面に冷却液を噴射する冷
却液噴射手段２、３とを備え、冷却液噴射手段により加
熱面を急冷すると共に加熱時に発生するスケールを噴射
除去する。鋼板の部分焼入れにおいて、焼入部分に相当
する大きさの窓部を設けた押え板により被焼入鋼板の両
面を押圧した状態で、窓部から焼入部分を誘導加熱焼入
れする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板の高周波加熱
による焼入装置に関するものであり、とくに鋼板の部分
焼入れに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板を高周波加熱により焼入れする場合
に加熱面にスケールが生ずる。このため焼入れ後にスケ
ール除去の工程を要した。また、スケールの発生を防止
するためにアルゴンなどの不活性ガスを吹き付けながら
加熱する方法も行われるが、コストがかかるという問題
点がある。そこでスケール除去の後工程を省略したいと
いう要請がある。

【０００３】また、鋼板から成形する部品において、一
部分のみ強度を要する部品がある。このような部品の製
造において、強度を必要とする部分を鋼板の状態であら
かじめ高周波焼入れした後成形することが行われる。こ
のように鋼板の部分焼入れの際に、鋼板の一部を単に押
さえて部分焼入れするだけでは鋼板の焼入歪みが避けら
ず、これを矯正するのに工数を要する。そこでこのよう
な場合、一般に焼入れする鋼板の両面を冷却ブロックで
挟んでプレス冷却する方法が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
レス冷却は高周波焼入れのように連続加熱冷却する焼入
れには困難であり、かつ冷却速度が大きくとれないため
に焼入性の劣る材料や板厚が大きい場合には十分な焼入
硬さが得られないという問題点がある。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点を解決して、
鋼板の高周波焼入れにおいてスケール除去の後工程を省
略し、また鋼板の部分焼入れにおいて歪みが生じない鋼
板の高周波焼入装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の鋼板の高周波焼入装置は、鋼板の高周波加
熱焼入れにおいて、被焼入鋼板に対し相対的に移動する
誘導加熱コイルと加熱面に冷却液を噴射する冷却液噴射
手段とを備え、該冷却液噴射手段は加熱面とその裏面の
いずれか片面又は両面に設けられ、かつ該冷却液噴射手
段の冷却液噴射圧力は加熱面を急冷すると共に加熱時に
発生するスケールを噴射除去する能力を有することを特
徴とするものである。

【０００７】従来から、被焼入鋼板に対し相対的に移動
する誘導加熱コイルと冷却液噴射による冷却手段とを備
えた焼入装置は公知である。しかし、従来の冷却手段の
冷却液噴射は、焼入れ冷却のみを行うように冷却液が噴
射されるので、焼入加熱により発生するスケールが冷却
後も残り、後工程で清浄作業が必要であった。

【０００８】これに対し本発明は、冷却液噴射手段の噴
射圧力をスケール除去する能力まで高めて、焼入れの急
冷と噴射によるスケールの除去を一度に行うことを特徴
とするものである。これによって、焼入面は十分な急冷
が行われて十分な焼入硬さが得られると共に、表面のス
ケールが除去されるので、スケール除去のための後工程
を省略することができコスト低減ができる。

【０００９】前記冷却液噴射手段は、鋼板の加熱面のみ
に設けても良いが、表裏両面に設けることが望ましい。
これにより表裏両面が同時急冷されるので、焼入歪みが
低減されると共に冷却速度が増して高い焼入硬さを得る
ことができる。また、板厚さの薄い鋼板の場合には裏面
まで加熱されて裏面にもスケールが生ずるが、冷却液噴
射手段を表裏両面に設けることにより表裏両面のスケー
ルを除去することができ、上記のスケール除去の後工程
を省略しコスト低減ができる。

【００１０】本発明の装置は、鋼板の全面焼入れにも、
後述する部分焼入れにも適用できる。なお、誘導加熱コ
イルと冷却液噴射手段が被焼入鋼板に対し相対的に移動
するには両者のいずれか一方が移動すればよい。

【００１１】また、本発明の鋼板の高周波焼入装置は、
高周波加熱による鋼板の部分焼入れにおいて、該焼入部
分に相当する大きさの窓部を設けた押え板を備え、該押
え板により被焼入鋼板の両面を押圧した状態で、前記窓
部から焼入部分を誘導加熱焼入れする加熱焼入手段を備
えたことを特徴とするものである。

【００１２】前述のように鋼板の部分焼入れにおいて、
被焼入鋼板の一部を保持して焼入れする方法では焼入歪
みの発生を防止できなかった。そこで、従来は焼入歪み
の防止のために、鋼板の両面を冷却ブロックでプレス冷
却する方法が行われていたが、高周波による連続加熱焼
入れは困難であった。

【００１３】本発明は、押え板により鋼板を押圧した状
態で、押え板に設けられた窓部から焼入部を加熱冷却し
て焼入するので、高周波による連続加熱冷却ができる。
これにより、冷却ブロックによるプレス冷却より高い冷
却速度が得られるので、焼入性の劣る材料の場合も十分
な焼入硬さが得られる。同時に被焼入鋼板は焼入しない
部分が押え板により拘束されているので焼入れ歪みを防
ぐことができる。

【００１４】上記の押え板の窓部は被焼入鋼板の表裏両
面の押え板に設けられることが望ましい。前記の厚板の
場合は加熱面のみに窓を設けても良いが、薄板の場合は
表裏両面に窓を設けた押え板を使用し、表裏に前記の冷
却液噴射手段を併せて備えることにより、鋼板の表裏の
スケール除去ができて鋼板の部分焼入れを一層効率的に
行うことができる。

【００１５】ここで鋼板の部分焼入とは、前記押え板の
窓部内の鋼板の焼入部分が１か所のみでなく、２か所以
上の部分焼入の場合も含むものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。

【第１実施形態】図１は本発明第１実施形態の鋼板の高
周波焼入装置の構成を示す図である。図１において、被
加熱鋼板（以下ワークという）Ｗの表面（図の上面）側
に高周波加熱コイル１と冷却液噴射手段２が設けられ、
冷却液噴射手段２の対象位置の裏面（図の下面）に冷却
液噴射手段３が設けられている。本実施形態では高周波
加熱コイル１と冷却液噴射手段２が固定され、ワークＷ
が矢印方向に移動してワークＷと高周波加熱コイル１及
び冷却液噴射手段２が相対的に移動するようになってい
る。

【００１７】高周波加熱コイル１はコイル面がワーク平
面に平行して置かれ、ワーク平面を加熱する。冷却液噴
射手段２は中空箱形をなし、導入管２ｂから中空部に導
入される冷却液がノズル２ａからワークＷの表面に噴射
される。冷却液噴射手段３は冷却液噴射手段２と対象の
形状をなし、ワークＷの裏面の対称位置に配設されてい
る。

【００１８】ワークＷを高周波加熱コイル１により加熱
しながら矢印方向に移動すると、加熱面が冷却液噴射手
段２により噴射される冷却液により急冷されて焼入れさ
れる。ワークＷの表裏面は同時に均等に冷却されるとと
もに、冷却液噴射によりスケールが除去される。導入管
２ｂに導入される冷却液は０．３ＭＰａ以上の圧力で噴
射され、本実施形態では０．５ＭＰａとした。この噴射
圧力は高いほどスケール除去の効果が大きいが実用上
０．３ＭＰａ以上あれば良いことが判った。

【００１９】上記構成の本発明の焼入装置を用いて焼入
れした鋼板の表面を、従来の冷却手段により焼入れした
鋼板表面と比較した。図４（ａ）は本発明の鋼板表面、
図４（ｂ）は従来装置による鋼板表面を示す。図から見
られるように、図４（ｂ）の従来装置による場合は表面
に多量のスケールの残留が見られるが、図４（ａ）の本
発明装置ではスケールの大部分は除去されて後工程に支
障のない程度にしか認められない。

【００２０】以上述べたように本発明の鋼板の焼入装置
によれば、加熱時に発生するスケールが焼入冷却と同時
に除去できるので、スーケール除去の後処理工程を要し
ない。

【００２１】

【第２実施形態】次に本発明の第２実施形態について説
明する。図２は本発明第２実施形態の鋼板の高周波焼入
装置の構成を示す図、図３は鋼板の焼入部分を示す図で
ある。本発明第２実施形態は、図３に示すワークＷの２
条の焼入部分Ｗ１、Ｗ１のみを高周波焼入れする装置に
関するものであるが、もとより１か所の部分焼入あるい
は３か所以上の部分焼入をする場合も同様である。

【００２２】図２において、図示しない押圧手段により
ワークＷの表裏面は表面押え板４及び裏面押え板５によ
り押圧されて保持される。表裏の押え板４、５は同形の
厚板状で、貫通した窓部４ａ，５ａ（５ａは図示しな
い）が設けられている。表面押え板４の窓部４ａの内側
に前記第１実施形態で示したと同様の高周波加熱コイル
１と冷却液噴射手段２が配設されている。また裏面押え
板５の窓部５ａの内側に裏面の冷却液噴射手段３が配設
されている（図示しない）。本実施形態では高周波加熱
コイル１と冷却液噴射手段２が固定され、ワークＷが押
え板４、５により保持されて矢印方向に移動する。

【００２３】押え板４、５の窓部４ａ，５ａの大きさ
は、前記高周波加熱コイル１と冷却液噴射手段２がワー
クＷと相対的に移動して図３の２条の焼入部が焼入れで
きる寸法にされている。

【００２４】ワーク１を移動しながら高周波加熱冷却し
て図３の２条の焼入部を部分焼入れする。この際に、ワ
ークＷは押え板４、５の縁部４ｂ，５ｂにより押圧され
ながら焼入れされるので焼入歪みが防止される。焼入れ
が終了すると、表裏の押え板を引き離してワークＷを取
り出す。

【００２５】上記構成の焼入装置を用いて以下の条件で
鋼板の焼入を行った。すなわち、図３に示す形状のＥ＝
３００ｍｍ幅、Ｌ＝８００ｍｍ長さのＴ＝１．４ｍｍ厚
さの鋼板に、Ａ２５ｍｍ×Ｄ３００ｍｍの２条の長形部
分をＢ＝６０ｍｍの間隔をおいて部分焼入れを行った。
その結果、従来方法では全長８００ｍｍについて４０ｍ
ｍの湾曲の曲がりが生じたが、本発明の方法では、同じ
全長８００ｍｍについて１０ｍｍの曲がりの平坦度が得
られた。また、焼入れ冷却条件を選択することにより、
さらに平坦度を改善できる見通しも得た。

【００２６】以上述べたように本発明第２実施形態の焼
入装置によれば、鋼板の部分焼入れにおいて十分な平坦
度が得られるので、歪取り工程が不要になりコスト低減
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋼板の高
周波焼入装置によれば、焼入れと同時にスケール除去が
行われるので、スケール除去の後処理が不要になりコス
トが低減できる。また、鋼板の部分焼入れにおいて焼入
歪みが大幅に低減できるので、焼入品の品質が向上し、
歪取り工程が省略できて鋼板部品のコストが低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明第１実施形態の鋼板の高周波焼入装置
の構成を示す図。

【図２】 本発明第２実施形態の鋼板の高周波焼入装置
の構成を示す図。

【図３】 本発明第２実施形態の鋼板の部分焼入れの状
態を示す図。

【図４】 本発明第１実施形態の鋼板の高周波焼入装置
により焼入れした鋼板の表面（ａ）と従来の高周波焼入
装置により焼入れした鋼板の表面（ｂ）を比較した図。

【符号の説明】

１ 高周波加熱コイル、２ 上冷却液噴射手段、３ 下
冷却液噴射手段、４上押え板、５ 下押え板、Ｗ ワー
ク（被焼入鋼板）

フロントページの続き (72)発明者 田淵 久 神奈川県平塚市田村5893高周波熱錬株式会 社内 Ｆターム(参考） 3K059 AA10 AB26 CD64

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の高周波加熱焼入れにおいて、被焼
   入鋼板に対し相対的に移動する誘導加熱コイルと加熱面
   に冷却液を噴射する冷却液噴射手段とを備え、該冷却液
   噴射手段は加熱面とその裏面のいずれか片面又は両面に
   設けられ、かつ該冷却液噴射手段の冷却液噴射圧力は加
   熱面を急冷すると共に加熱時に発生するスケールを噴射
   除去する能力を有することを特徴とする鋼板の高周波焼
   入装置。
2. 【請求項２】 高周波加熱による鋼板の部分焼入れにお
   いて、該焼入部分に相当する大きさの窓部を設けた押え
   板を備え、該押え板により被焼入鋼板の両面を押圧した
   状態で、前記窓部から焼入部分を誘導加熱焼入れする加
   熱焼入手段を備えたことを特徴とする鋼板の高周波焼入
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１と請求項２の構成を併せて備え
   たことを特徴とする鋼板の高周波焼入装置。