JP2005336570A - 鋼の油焼入方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを焼入槽から引き上げることなく、焼入槽内に浸漬したままで鋼のマルクエンチを行う鋼の油焼入方法及び装置を提供。
【解決手段】焼入槽２１を仕切開口部５ａを有する仕切５でそれぞれヒータ７，クーラ１０等で温度制御された上下槽に二分し、所定の焼入温度に保持された被処理物２を、エレベータ６により、焼入槽の上部開口２１ａから焼入槽内の上部の高温部（上槽）３に浸漬し急冷した後、焼入槽内の下方に移動させ焼入槽内の下部の低温部（下槽）４でさらに冷却し、さらに焼入槽内上方に移動させ、焼入槽から取り出す。被処理物の上槽での急冷時は撹拌装置８ａにて上槽の冷却剤（焼入油）を撹拌し、下槽での冷却時は撹拌装置８ｂにて下槽側を撹拌する。上槽、下槽にそれぞれ焼入油を撹拌するための撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクト１２，１３を設ける。さらに上下槽間に開閉装置３１を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は温度調整された焼入油中に高温の鋼を浸漬し、急冷させることにより鋼に焼入を施す鋼の油焼入方法及び装置の改良、特に焼入槽の改良に関する。

鋼の焼入れは臨界区域を速く、危険区域をゆっくり冷却すれば変形せず硬くなる理想的焼入れが可能になる。そのための焼入れ方法としてマルクエンチが採用されている。マルクエンチは鋼の油焼入れ時、マルテンサイト変態点（Ｍｓ点）直上まで急冷しワークの内・外温度が一定になるまで保持した後、引上げ放冷するかＭｓ点より低い温度の油槽に入れ焼入れする方法である。

例えば、特許文献１においては、処理品を焼入油中に浸漬してＭｓ点の直上まで急冷した後、処理品を焼入油中から取り出して処理品の保有熱により均熱化し、引き続き焼入油中に浸漬して冷却している。しかし、このものは、空冷時の温度制御が困難であり、また、焼入槽もほとんど一様の温度管理しかできない。また、処理品の温度がＭｓ点直上で油中より引上げ処理品の保有熱で均熱するので、処理品の温度状態が雰囲気温度と大きく異なるため、時間管理が困難であり、処理品の温度分布に差があると均熱中にＭｓ点以下になってしまうことも想定される。また、温度管理が困難であり良好な焼入は期待できない。また油槽からの引き出しや他室、他槽への搬送を伴うことにより意図しない局所的な冷却が引き起こされることによるワーク内各所での冷却速度のバラツキが生じ、焼入れひずみを引き起こす要因となる。

これに対し、焼入槽から引き上げることなく、焼入槽内に浸漬したままで焼入油の温度を制御して急冷や徐冷を行う例として、特許文献２においては、処理品の回りにフードを配して、フード内を焼入槽とし、フードの外側に大きな冷却室又はさらに副室を設けて、ポンプで循環できるようにしている。そしてまず、ポンプは停止の状態で、加熱したワークをフード内の焼入油に浸漬して、ワークの熱でフード内のワーク回りに焼入油の温度を変態点温度まで上昇させ一段焼入を行い、ワークの表面と内部の温度が均一に近づいたときにポンプを回転させフードの外側の温度の低い焼入油を循環路を通してフード内に供給し、フード上方からオーバーフローさせて、冷却室、フード内等を循環させ変態点温度以下に急冷する２段焼入を行っている。

一方、特許文献３のものでは、フード（枠）の外側の冷却室と、ポンプ出口とフード（枠）内との間に副室を設け、焼入油をポンプにより循環路を通して供給しフード上方からオーバーフローさせて、冷却室、副室、フード内を循環させながら処理品を急冷し、冷却後焼入油の供給を停止又は制御して徐冷している。さらに、徐冷（均熱）時は小容量の循環ポンプにより上下の温度差が生じないように焼入油を循環させている例が開示されている。さらに特許文献４のものは、冷却室の他にさらに大量の焼入油を供給できる貯油槽を上方に設けて、焼入槽に自然流入させ処理品を急冷し、冷却後、特許文献２と同様に焼入油の供給を停止又は制御して徐冷する例が開示されている。このように、特許文献２乃至４のものは、焼入槽より引き出すことがないので、温度管理や制御が容易である。
特開２００２−３０９３１４号公報 特許第３３４５９４９号公報 特許第２８９７９４６号公報 特許第３３６８３４１号公報

しかしながら、特許文献２乃至４においては、焼入は短時間で行う必要があり、焼入油の循環量を大量にするため、使用するポンプは吐出量が非常に大きいものが必要であり同時にモータも大きくなるという問題があった。また、特許文献４のものでは、焼入槽とは別な大きな貯留槽を上部に設ける必要があり、装置が大きく複雑になるという問題があった。さらに、均熱時は処理品が静止した油中にあるため温度分布が油槽内で同一になりにくいので、特許文献３、４のものでは焼入槽内の焼入油の温度を均一化するために、小容量の循環ポンプを別に設けているが、上下の焼入油を単に接続するに過ぎず積極的な温度管理や均一化を図ったものではない。加えるに、冷却速度を冷却時間や循環量によって制御しているので、処理を行うワークの重量や荷姿にバラツキが生じると冷却に要する時間にもバラツキが生じるほか、温度分布にもバラツキが出る。このため、ワークの変形や、焼入歪が発生しやすいという問題があった。

本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、ワークを焼入槽から引き上げることなく、焼入槽内に浸漬したままで鋼のマルクエンチを行う際に、大容量ポンプや大きな貯留槽を設けることなく、より正確な温度管理を行える鋼の油焼入方法及び装置を提供することである。さらには、循環ポンプを有効に活用し、焼入槽内の焼入油の温度の均一化を積極的にはかれる鋼の油焼入方法及び装置を提供することである。これにより、ワークの重量や姿の差による冷却速度のバラツキを低減するとともに、ワーク内での温度のバラツキをも低減して焼入れひずみを低減することである。

本発明においては、所定の焼入温度に保持された被処理物を、焼入槽の上部開口から前記焼入槽内の上部の高温部に浸漬し前記被処理物を急冷した後、前記急冷後の被処理物を前記焼入槽内の下方に移動させ前記焼入槽内の下部の低温部でさらに冷却した後、前記冷却後の被処理物を前記焼入槽内上方に移動させ、さらに前記焼入槽の上部開口から取り出す鋼の油焼入方法を提供することにより、前述した課題を解決した。

即ち、焼入槽を上下に分割し、上部の高温部の焼入油の温度をＭｓ点直上の温度に保つようにし、下部の低温部の焼入油の温度をＭｓ点以下の温度に保つようにし、まず、上部の高温部で被処理物（ワーク）をＭｓ点直上の温度まで急冷し、一定時間そのまま保持し均一化する。その後、被処理物（ワーク）を下方に移動させ、下部の低温部でＭｓ点以下の温度に冷却し均一化させ、そのまま上方に移動させ焼入槽より引き出すことにより油焼入が行われる。上下に高温、低温に配置された焼入槽内をワークを上下に通過させるだけでよいので、大容量のポンプで循環させる必要がなく、非常に簡単で操作も作業も容易である。また、焼入槽は上下別々の温度に管理されているので、循環流量や時間による温度制御でなく、より正確な温度管理ができる。なお、低温で冷却した後、ワーク引き出し時に、高温部を通過するが、ワークは既に変態を完了していおり、また、高温部での浸漬時間は長くても数分程度の短時間であるので、鋼の焼入性能に対する品質の低下や変化は無視できる。また、高温部が上側、低温部が下側に配置されるので自然の摂理に従って、上側の高温の焼入油は上側に偏り、下側の低温の焼入油は下側に偏るので上下の温度差による混合や干渉が少ない。

従来のものでは、焼入油を入れ替えるため循環させているが、本発明では上部、下部それぞれの焼入油は上下の隣接部付近での若干の混合の他は、入れ替えがない。従って、ワークの熱により焼入油温度が不均一になる。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記被処理物が前記上部の高温部で急冷されているとき、上部の高温部の冷却剤を撹拌し、前記被処理物が前記下部の低温部で冷却されているときは、下部の低温部の冷却剤を撹拌する鋼の油焼入方法とした。撹拌は別々でも同時でもよい。しかし、別々に行った方が上下焼入油の混合が少なくなり、温度管理が容易になる。

かかる鋼の焼入方法を行うための装置は、請求項３に記載の被処理物を冷却するための冷却剤が貯留された焼入槽と、前記被処理物を前記焼入槽の上部開口を出入り可能かつ前記焼入槽内を上下に移動可能にされたエレベータと、前記エレベーターが通過可能な仕切開口部を備えた前記焼入槽を二分する仕切と、前記仕切の上部の高温部を制御する上部温度制御装置と、前記仕切の下部の低温部を制御する下部温度制御装置と、を有する鋼の油焼入装置により提供される。

即ち、焼入槽を上下に仕切り、上下を別々の温度管理できるようにして、上下間をエレベータで移動することにより、急冷、冷却、引き上げを行う。仕切は穴がない方が上下の焼入油の混合が少ないが、エレベータの通過する穴、即ち仕切開口部が必要である。従って、この仕切開口部の大きさは、エレベータの通過できる範囲で、できる限り小さい方が好ましい。

また、上下の高温部及び低温部はそれぞれ温度制御されるが、単に循環ポンプで焼入槽の上下を接続し循環させる程度では、均一化できない。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記上部温度制御装置は、クーラと、ヒータと、を備え、さらに前記上部の高温部の冷却剤を上部の高温部の上方から前記上部の高温部の側面側、前記仕切の上側に沿って流れ、前記仕切開口部縁から水平より上方に向かって流れるようにする撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクトを少なくとも対称となる２カ所に設けるようにされた撹拌装置を有する鋼の油焼入装置とした。これにより上部の高温部内での焼入油の撹拌を行い、均一化をはかる。中央では水平方向よりやや上方へ流すので、下部への影響が少ない。

また、請求項５に記載の発明においては、前記下部温度制御装置は、クーラと、ヒータと、を備え、さらに前記下部の低温部の冷却剤を下部の低温部の上方から前記下部の低温部の側面側、前記下部の低温部の底に沿って流れ、前記底部より中央側で上方に向かって流れるようにする撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクトを少なくとも対称となる２カ所に設けるようにされた撹拌装置を有する鋼の油焼入装置とした。下部の低温部では、中央より上方に向けて流れるが、ワーク等の抵抗があるので上部への高温部への影響が少なく、容易に撹拌し温度の均一化ができる。なお、ダクト等は移動するエレベータ、ワーク等と干渉しない位置に設けられるのはいうまでもない。

前述したように、仕切開口部の開口（穴）は小さい方がよい。そこで、請求項６に記載の発明においては、前記仕切開口部には、前記仕切開口部の開口率が５０％以下に遮蔽できる開閉装置が設けられた鋼の油焼入装置とした。開閉装置を設けるので、上下焼入槽間の焼入油の混合が少なくなり温度制御も容易になる。開口率は０％、即ち閉塞するのが良いが、全く０とする必要はないので、上限を５０％とした。上限を５０％とすることにより、開閉装置の扉は一枚板のようなものばかりでなく、すだれやシャッターのような、細い板をつなげ巻き取りや、曲げ変形可能にされた扉とすることができる。また、ワークを下部の低温部焼入槽に浸漬しているときにエレベータの懸架装置等が仕切開口部を通るため、一部のみを閉じて上下焼入油の混合を少なくすることも可能である。

前述したように、開閉装置はできる限り閉状態にある方が、上下焼入油の混合を防止するために好ましいが、かならずしも必要でない。そこで、請求項７に記載の発明においては、前記開閉装置は、前記被処理物（ワーク）が前記上部の高温部で急冷されているときは、遮蔽状態にされ、前記被処理物が前記下部の低温部で冷却されているときは開放するようにされている鋼の油焼入装置とした。これにより、急冷時のワーク及び上部焼入油の温度の下部への影響が少ない。また、ワークが下部の低温部にあるときは、冷却時の低温焼入油が高温側に上がるとこも少ないので、開放したままでよい。

以上述べたように、本発明においては、上下に高温、低温に配置された焼入槽内をワークを上下に移動させるだけで油焼入を行い、大容量のポンプが不要で、非常に簡単で操作も作業も容易であり、また、焼入槽は上下別々の温度に管理されているので、大容量ポンプや大きな貯留槽を設けることなく、より正確な温度管理で焼入槽内に浸漬したままで鋼のマルクエンチ行える鋼の油焼入方法及び装置を提供するものとなった（請求項１、３）。また油没したままＭｓ点温度近傍での均熱、およびゆっくりとした冷却を制御することが可能であり、マルクエンチ実施時に、処理を行うワークの重量や姿のバラツキが生じることによる冷却に要する時間のバラツキが生じにくいほか、油槽からの引き出しや他室、他槽への搬送を伴うことがないことにより、意図しない局所的な冷却が引き起こされることがないため、ワーク内各所での冷却速度のバラツキによる焼入れひずみが低減される。

また、被処理物が上部の高温部で急冷、又は下部の低温部で冷却されているとき、上部の高温部、下部の低温部のそれぞれの冷却剤（焼入油）を撹拌するようにしたので、焼入槽内の焼入油の温度の均一化を積極的にはかれるものとなった（請求項２）。

さらに、請求項４、５に記載の発明において、温度制御装置は、クーラと、ヒータと、を備える他に、上部、下部のそれぞれの冷却剤（焼入油）の撹拌流路を、上下互いに混じりにくく、影響が少ないようにすると共に、上下それぞれの焼入槽（高温部又は低温部）内を大きく撹拌できるように撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクトを設けたので、焼入油の温度が均一になり、ワークの重量や姿の差による冷却速度のバラツキ、ワーク内での温度のバラツキが低減して焼入れひずみが低減するものとなった。単に潤滑ポンプをで焼入槽内の焼入油を出し入れする程度の従来例の潤滑方法より性能の高いものとなった。

また、請求項６に記載の発明においては、仕切開口部に、開口率が５０％以下に遮蔽できる開閉装置を設け、上下焼入槽間の焼入油の混合を少なく、温度制御を容易にしたので、より温度のバラツキがなく、ワークの焼入歪も少ないものとなった。また、開閉装置の扉をすだれ形状等の種々の形状とできるので設計自由度が高く、応用性の高い、コンパクトなものとなった。

また、請求項７に記載の発明においては、ワーク（被処理物）が上部の高温部で急冷されているとき、開閉装置を遮蔽状態にし、ワークが下部の低温部で冷却されているときは開閉装置を開放し、上下間の互いの影響を少なくしたので、構造及び温度制御が容易で、操作もし易く、焼入ひずみやバラツキのない鋼の油焼入装置を提供するものとなった。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す鋼の油焼入槽の断面図である。図１に示すように、本実施の形態の鋼の油焼入装置１は、高温又は冷却後のワーク（被処理物）２を外部より搬入・搬出するための搬入・搬出室２０の下に、油焼入槽２１が設けられている。油焼入槽２１の上部には上部開口２１ａが設けられ、油焼入槽内にはワークを冷却するための冷却剤であるクェンチング油（焼入油）２２が貯留されている。さらに、油焼入槽２１は仕切５により上下に分割され、上部の高温部（上槽）３と、下部の低温部（下槽）４に仕切られている。ワーク２はシリンダ（昇降装置）１１のロッド先端１１ａに取り付けられた枠６ａで構成されたエレベータ６の枠内の底部６ｂ上に載置される。エレベータ６はシリンダ１１により搬入・搬出室２０、油焼入槽２１の上槽３、下槽４間を上下に移動できるようにされている。また、仕切５には仕切開口部５ａが明けられ、この仕切開口部の穴の大きさは、エレベータ６の平面視外形より若干大きい寸法にされ、エレベータが通過可能にされている。

上槽３には上部温度制御装置が設けられており、上部温度制御装置は、上槽３の下部より外部配管９ａが接続され、潤滑ポンプ９、クーラ（冷却器）１０を通して、上槽の上部に戻り配管１０ａが接続され、上槽の焼入油を潤滑ポンプで循環させ、クーラで冷却することにより上槽の焼入油を冷却する。さらに、上部温度制御装置は、上槽３内に投げ込みヒータ７が設置され、投げ込みヒータを通電することにより上槽の焼入油を高温にすることができるようにされている。潤滑ポンプ９及びクーラ１０、又は投げ込みヒータ７を適宜運転又は通電することにより上槽３の温度制御を行う。同様に、下槽４にも下部温度制御装置が設けられており、上槽と同符号で示す潤滑ポンプ９及びクーラ１０、又は投げ込みヒータ７を適宜運転又は通電することにより下槽の温度制御を行う。なお、上槽、下槽にはそれぞれ、図示しない油温度測定用熱電対などの温度センサー等を設け、各槽ほぼ独立して温度制御を可能としている。

また、上槽３の撹拌装置８ａは、撹拌用案内ダクト１２と撹拌翼１４から構成され、撹拌用案内ダクトは、上槽の垂直壁面３ａを背にして、仕切５上に、仕切開口部５ａを挟んで対称位置に計２ヶ所設けられている。撹拌用案内ダクト１２は、上部１２ａが開口し、Ｌ字又は逆Ｌ字に折れ曲がり、先端１２ｂがやや上方に開口し、断面が矩形状にされている。上部１２ａの開口に近い円筒部１２ｃ内にプロペラ式の撹拌翼１４が設けられ、撹拌翼の回転により焼入油を上部１２ａ開口から先端１２ｂに向かって流すようにされている。撹拌翼の回転軸１４ａは上方に延び上槽の上板上に設けられた電動機１６により回転され、上槽３の焼入油を上槽の上方から側面側３ａ、仕切の上側５ｂに沿って流し、仕切開口部５ａの縁５ｂから水平より上方に向かって流れる。

同様に、下槽４の撹拌装置８ｂは、撹拌用案内ダクト１３と撹拌翼１５から構成され、下槽用の撹拌用案内ダクト１３は、下槽の垂直壁面４ｂを背にして、下槽の底４ａ上に、互いに出口１３ｂを隣合わせて対称となるように計２ヶ所設けられている。下槽用の撹拌用案内ダクト１３は、上部１３ａが開口し、Ｊ字又は逆Ｊ字に折れ曲がり、先端１３ｂが上方に開口し、断面が矩形状にされている。上部１３ａの開口に近い円筒部１３ｃ内にプロペラ式の撹拌翼１５が設けられ、撹拌翼の回転により下槽４の焼入油を上部１３ａ開口から先端１３ｂに向かって流すようにされている。撹拌翼１５の回転軸１５ａは上方に延び上槽の回転軸１４ａに接続され、上板上に設けられた電動機１６により回転され、下槽４の焼入油を下槽の上方から側面４ｂ側、底４ａ側に沿って流し、底部より中央側で上方に向かって流す。なお、回転軸、電動機の支持等については省略している。

かかる本発明の実施の形態の作用について説明する。図２は図１の鋼の油焼入装置を用いた焼入方法を示し、（ａ）はワーク搬入状態、（ｂ）はワーク上槽浸漬状態、（ｃ）はワーク下槽浸漬状態を示す説明図である。図２（ａ）に示すように、別室で焼入れ温度になったワーク２は図示しない搬送手段で搬入・搬出室２０内のエレベータ６内運ばれ、エレベータが下降し、図２（ｂ）に示すように、上槽３の焼入油に浸漬し急冷する。上槽３の油温はワーク２のマルテンサイト変態開始点（Ｍｓ点）よりわずか高い温度で保持されているためワークの角部など冷却されやすい部分が過度に冷却されることはない。

撹拌翼１４を回転させ上槽の焼入油を撹拌し、均一な冷却を行う。また、油冷中にはワークの熱を奪うことによる焼入油の温度上昇が生じるが、これについては潤滑ポンプ９及びクーラ１０を用いて抑制する。上槽内の焼入れ油の温度上昇率が所定の値より小さくなるまで冷却を継続し、所定の温度に達したら、攪拌のみを行ってワーク２と焼入油の温度を保持する。その後、焼入れ油を攪拌しつつ油温をゆっくりとＭｓ点未満の温度まで降下させる。必要により撹拌、ヒータ、クーラ等による温度調整を行う。撹拌用案内ダクト１２により、上槽の焼入油を撹拌し均一化するが、ダクト先端１２ｂが仕切開口部５ａの縁から水平より上方に向かって流れるようにされているので、下槽４の焼入油との混合が少ない。

上槽３の焼入油中で、ワーク２を再び一定時間温度を保持した後、図２（ｃ）に示すように、エレベータ６をさらに下降させ、Ｍｓ点より低い温度に設定された下槽４の焼入油中に浸漬し、再度急冷を行い焼入を行う。かかる本発明のマルチエンチにおけるワークと焼入油の経過時間に対する温度変化を図６に示す。本発明の実施の形態によれば、図６に示すように理想的な油焼入が可能となった。引き続きエレベータ６を搬入・搬出室２０まで引き上げることにより一連のワーク２の焼入処理を終了する。焼入れ処理終了後は油槽仕切５部をワークが通過したことにより上下槽３，４の焼入れ油が一部混合されているため、ヒータ９、クーラ１０等、及び撹拌翼を用いて上下槽をそれぞれ別の温度となるように調整して次の焼入れ処理に備える。エレベータ６（ワーク２）引き上げ時に、温度の高い上槽３を通過するが、数秒から数分という短時間であり焼入性に影響はほとんどない。

また、上下槽を仕切る仕切５にはワーク２が通過するための開口部５ａがあるが、ここでは比較的高温の上槽３の焼入油と、比較的低温な下槽４の焼入油が直接接触するものの、比重の小さい高温の焼入油が常に上になろうとするため、上下槽の焼入油が自然に混ざり合って油槽全体の温度が均一になることはない。これは、撹拌機能を持たない下部から直接風呂釜を加熱するタイプの風呂で、浴槽の湯が上下に分離したままいつまでも混ざらないのと同じ理由である。また、下槽４の撹拌用案内ダクト１３により、下槽の焼入油を撹拌し均一化するが、下槽４のダクト先端１３ｂは上方に向かっているので、ワーク２に向かって焼入油が流れ、ワーク２との熱交換効率が促進される。また、ワークにより流れる力が減衰されるので、上方に向かう焼入油の勢いが減じ、上槽３の焼入油との混合が少ない。

このように本実施の形態においては、貯留槽や大容量ポンプを持ちなくても、焼入槽を上下の二槽３，４とし、各槽の焼入油を撹拌翼１４，１５により撹拌するので、焼入槽内の焼入油の温度を均一でき、温度制御も容易である。また、エレベータ６による上下移動のみで急冷、冷却、焼入完了を行え、水平移動もなく、全体の大きさも小さく、構造も簡単である。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の他の実施の形態を示す鋼の油焼入槽の（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４の（ａ）は開閉装置を閉じた仕切開口部付近の平面図、（ｂ）は開閉装置を開いた仕切開口部付近の平面図である。図３、４のものは、前述した図１の仕切開口部５ａを開閉できるようにし、また、上下槽の撹拌翼を個別作動できるようにしたものである。その他の部分は図１と同様であるので、同符号を付し説明の一部を省略する。なお、下槽の撹拌用案内ダクトはＵ字形状としている。図３、４に示すように、本実施の形態の鋼の油焼入装置１′は、上下槽３，４を仕切る仕切５の仕切開口部５ａを開閉する開閉装置３１が設けられている。

開閉装置３１は、多数の短冊状の板３２を互いに折り曲げ可能にチェーン３３に連結したすだれ状の蓋３４、仕切開口部５ａの四隅にチェーン３３の回転支持方向が同方向に設けられたチェーンスプロケット３５、一方の二個のチェーンスプロケットを介して上方に延びる二本のチェーン３３の一端にそれぞれ接続されたシリンダ３６のロッド３６ａ、他方のチェーンスプロケットを介して上方に延びるチェーン３３の他端に上部チェーンスプロケット３７を介して下方にチェーンを引っ張るように配置されたバランスウエイト３８を備えている。図３、図４（ａ）においては、蓋３４は平面視で仕切開口部５ａとほぼ同形、同寸法、同位置にされ、仕切開口部を閉塞し、上下槽３，４を仕切っている。

シリンダロッド３６ａを上方に引き込むと、シリンダ３６側のチェーン３３を上方に引っ張り、蓋３４を上方に引っ張る。蓋３４はすだれ状であり、スプロケット回りに回転しながら上方に移動でき、仕切開口部５ａから移動し、図４（ｂ）に示すように、仕切開口部を全開する。逆に、シリンダロッド３６ａを下方に伸ばすと、バランスウエイト３８の重量により、バランスウエイト側のチェーン３３が上方に引っ張られ、蓋３４を下方に引っ張る。蓋３４はすだれ状であり、スプロケット回りに回転しながら仕切開口部５ａ上に移動し、図３、図４（ａ）に示すように、仕切開口部を閉塞する。蓋３４はすだれ状であり、短冊状の板間に隙間３２ａがある。この隙間は、板３２より狭くされ、仕切開口部での蓋の開口率が５０％以下となるようにされている。

また、撹拌翼１４の回転軸１４ａ′は中空とされ、中空内を撹拌翼１５の回転軸１５ａ′が挿通されている。上槽の上板上には歯車切換装置１７が設けられ、電動機１６に接続されている。歯車切換装置により電動機１６の回転は上槽側回転軸１４ａ′又は下槽側回転軸１５ａ′と選択的に連結できるようにされ、上槽側を選択すると回転軸１４ａ′が回転し、回転軸１５ａ′は停止するようにされている。また、下槽側を選択すると回転軸１５ａ′が回転し、回転軸１４ａ′が停止するようにされている。なお、かかる装置は種々公知であるので説明を省略する。

かかる本発明の他の実施の形態の作用について説明する。図５は図３の鋼の油焼入装置を用いた焼入方法を示し、（ａ）はワーク搬入状態、（ｂ）はワーク上槽浸漬状態、（ｃ）はワーク下槽浸漬状態を示す説明図である。図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、開閉装置３１の蓋３４が仕切開口部５ａ上に配置され、上下槽３，４間を仕切ようにされている。この状態で、図５（ａ）に示すように、別室で焼入れ温度になったワーク２は図示しない搬送手段で搬入・搬出室２０内のエレベータ６内に運ぶ。次に、図５（ｂ）に示すように、エレベータ６を下降させ、上槽３の焼入油２２に浸漬し急冷する。開閉装置３１の蓋３４により上下槽３，４が仕切られているので、ワーク２を上槽に入れるとき、上槽に入れた後の急冷時とも上槽の焼入油は下槽の焼入油と混じることが少なく、仕切開口部５ａが開いたまま急冷する前述の焼入方法より良好な焼入ができる。このとき、上槽３側の撹拌翼１４のみを回転させ撹拌し、上槽の焼入油の均一化、均熱化を行う。上槽の撹拌翼のみを回転させるのでエネルギー損失も少ない。

急冷完了後、図４（ｃ）に示すように、開閉装置３１の蓋３４を移動させ、仕切開口部５ａを開き、さらに、エレベータ６を下降させ、ワーク２を下槽４の焼入中に浸漬し、冷却を行う。このとき、下槽４側の撹拌翼１５のみを回転させ撹拌し、下槽の焼入油の均一化、均熱化を行う。下槽の撹拌翼のみを回転させるのでエネルギー損失も少ない。このとき、仕切開口部５ａが開いているが、前述した理由で上槽３の焼入油との混合は少ない。なお、ワーク２が下槽４にあるとき、開閉装置３１の蓋３４をエレベータ装置と干渉することなく一部を仕切開口部にかかるようにし、仕切開口部の一部を閉じるようにすれば、上下槽の焼入油の混合が少なくなる。その他の構成・作用等については前述したので説明を省略する。

なお、撹拌翼は上下槽同時にしたり、別にしたりしたが、適宜選択すればよい。また、撹拌装置をプロペラ状の撹拌翼をしたが、クロスフロータイプや他の形式のものでよく、また、一枚でなく複数枚でもよい。また、撹拌用案内ダクトの断面を円形としたが、楕円形、角形、台形等種々の形態が適用できる。さらに、昇降装置や開閉装置の駆動にシリンダを用いているがその他の昇降装置でもよい等、適宜適用できることはいうまでもない。

本発明の実施の形態を示す鋼の油焼入槽の断面図である。 図１の鋼の油焼入装置を用いた焼入方法を示し、（ａ）はワーク搬入状態、（ｂ）はワーク上槽浸漬状態、（ｃ）はワーク下槽浸漬状態を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態を示す鋼の油焼入槽の（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す鋼の油焼入槽の（ａ）は開閉装置を閉じた仕切開口部付近の平面図、（ｂ）は開閉装置を開いた仕切開口部付近の平面図である。 本発明の他の実施の形態を示す図３の鋼の油焼入装置を用いた焼入方法を示し、（ａ）はワーク搬入状態、（ｂ）はワーク上槽浸漬状態、（ｃ）はワーク下槽浸漬状態を示す説明図である。 本発明のマルクエンチにおけるワークと焼入油の経過時間に対する温度変化を示す温度推移図である。

符号の説明

１′ 鋼の焼入装置
２ 被処理物（ワーク）
３ 上部の高温部（上槽）
３ａ 上部の高温部の側面（上槽の垂直壁面）
４ 下部の低温部（下槽）
４ａ 下部の低温部の底部
４ｂ 下部の低温部の側面（下槽の垂直壁面）
５ 仕切
５ａ 仕切開口部
５ｂ 仕切の上
５ｃ 仕切開口部縁
６ エレベータ（昇降装置）
７ ヒーター
８ａ 上槽用攪拌装置
８ｂ 下槽用撹拌装置
９ 潤滑ポンプ
１０ クーラ（熱交換器）
１２ 上槽側撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクト
１３ 下槽側撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクト
２１ 焼入槽
２１ａ 焼入槽の上部開口
２２ 冷却剤（焼入油）
３１ 開閉装置

Claims (7)

1. 所定の焼入温度に保持された被処理物を、焼入槽の上部開口から前記焼入槽内の上部の高温部に浸漬し前記被処理物を急冷した後、前記急冷後の被処理物を前記焼入槽内の下方に移動させ前記焼入槽内の下部の低温部でさらに冷却した後、前記冷却後の被処理物を前記焼入槽内上方に移動させ、さらに前記焼入槽の上部開口から取り出すことを特徴とする鋼の油焼入方法。
2. 前記被処理物が前記上部の高温部で急冷されているとき、上部の高温部の冷却剤を撹拌し、前記被処理物が前記下部の低温部で冷却されているときは、下部の低温部の冷却剤を撹拌することを特徴とする請求項１記載の鋼の油焼入方法。
3. 被処理物を冷却するための冷却剤が貯留された焼入槽と、前記被処理物を前記焼入槽の上部開口を出入り可能かつ前記焼入槽内を上下に移動可能にされたエレベータと、前記エレベーターが通過可能な仕切開口部を備えた前記焼入槽を二分する仕切と、前記仕切の上部の高温部を制御する上部温度制御装置と、前記仕切の下部の低温部を制御する下部温度制御装置と、を有することを特徴とする鋼の油焼入装置。
4. 前記上部温度制御装置は、クーラと、ヒータと、を備え、さらに前記上部の高温部の冷却剤を上部の高温部の上方から前記上部の高温部の側面側、前記仕切の上側に沿って流れ、前記仕切開口部縁から水平より上方に向かって流れるようにする撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクトを少なくとも対称となる２カ所に設けるようにされた撹拌装置を有することを特徴とする請求項３記載の鋼の油焼入装置。
5. 前記下部温度制御装置は、クーラと、ヒータと、を備え、さらに前記下部の低温部の冷却剤を下部の低温部の上方から前記下部の低温部の側面側、前記下部の低温部の底に沿って流れ、前記底部より中央側で上方に向かって流れるようにする撹拌用案内板又は撹拌用案内ダクトを少なくとも対称となる２カ所に設けるようにされた撹拌装置を有することを特徴とする請求項３又は４記載の鋼の油焼入装置。
6. 前記仕切開口部には、前記仕切開口部の開口率が５０％以下に遮蔽できる開閉装置が設けられていることを特徴とする請求項３又は４又は５記載の鋼の油焼入装置。
7. 前記開閉装置は、前記被処理物が前記上部の高温部で急冷されているときは、遮蔽状態にされ、前記被処理物が前記下部の低温部で冷却されているときは開放するようにされていることを特徴とする請求項６記載の鋼の油焼入装置。
   

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