JP2011184712A - 連続熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】丸棒材の焼き入れ処理及び焼きならし処理が可能な連続加熱冷却装置の提供。
【解決手段】複数の丸棒鋼Ｗを並列させて搬送するための搬送機２と、内部を通過する丸棒鋼Ｗを加熱するための加熱炉３と、この加熱炉３の下流に位置する冷却装置４と、上記冷却装置４の下流に設置された焼きもどし炉と、上記搬送機２の、上記冷却装置４と上記焼きもどし炉との間の部分に設置された、丸棒鋼Ｗを搬送機２外へ送り出すための払い出し装置５とを備えており、上記搬送機２が、並列された多数の搬送ローラ６を備えており、上記冷却装置４が、搬送機２内において上記丸棒鋼Ｗを冷却する作用位置ＯＰと、搬送機２から脱出して丸棒鋼Ｗを冷却し得ない退避位置ＲＰとに移動可能に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、丸棒材が連続的に加熱及び冷却されうる装置に関する。

丸棒鋼の焼入れに、連続炉が用いられている。図６に、連続炉が用いられた従来の装置５１が示されている。この装置５１は、多数の搬送ローラ５２、加熱炉５３及び冷却装置５４を備えている。図６には、７本の丸棒鋼Ｗも示されている。それぞれの丸棒鋼Ｗは、図６の右から左に向かって進行する。それぞれの搬送ローラ５２は、丸棒鋼Ｗの進行方向と直交する方向に対して傾斜している。図示されていないが、搬送ローラ５２は、その表面に７つの溝を備えている。それぞれの溝は、搬送ローラ５２の周方向に延在している。この溝に丸棒鋼Ｗが嵌り込んだ状態で、搬送ローラ５２が回転する。搬送ローラ５２が傾斜していることと、この搬送ローラ５２が周方向の溝を備えていることとにより、丸棒鋼Ｗには周方向へのモーメントが加わる。このモーメントにより、丸棒鋼Ｗは周方向に（自軸回りに）回転する。丸棒鋼Ｗは、回転しつつ進行する。加熱炉５３を通過することにより、丸棒鋼Ｗは所定温度にまで加熱される。回転により、丸棒鋼Ｗはほぼ均一に加熱される。

冷却装置５４は、７つの冷却器５５を備えている。それぞれの冷却器５５は、隣接する２つの搬送ローラ５２の間に配置されている。冷却器５５と搬送ローラ５２との干渉を避けるため、７つの冷却器５５は、図６中、上から下に向かって左から右に向かう方向に沿って配置されている。すなわち、７つの冷却器５５は、搬送ローラ５２の軸方向に沿って並んでいる。加熱炉５３を通過した丸棒鋼Ｗは、冷却装置５４を通過する。冷却装置５４において丸棒鋼Ｗは、急冷される。急冷により、丸棒鋼Ｗはマルテンサイト変態を起こす。マルテンサイト変態により、丸棒鋼Ｗは硬化する。焼き入れ処理された丸棒鋼Ｗは、図中左方の焼きもどし炉（図示していない）に搬送される。

丸棒鋼Ｗの焼きならし処理のために、上記焼き入れ処理用の上記装置５１を流用することができればたいへん便利である。焼き入れ処理においては、一般的に、丸棒鋼Ｗを８００〜９５０℃程度に加熱した後、油冷又は水冷によって急冷する。一方、焼きならし処理においては、一般的に、丸棒鋼Ｗを８００〜９００℃程度に加熱した後、空冷によって徐冷する。

両処理は加熱温度が比較的近似していることから、焼きならし処理に対し、焼き入れ処理用の上記装置５１のうちの加熱炉５３を流用することは可能である。しかしながら、焼きならし処理に、水冷の上記冷却装置５４を使用することはできない。上記冷却装置５４への冷却水の供給を停止することによって冷却動作を停止しておくと、加熱された丸棒鋼Ｗの熱によって冷却装置５４が損傷するおそれがある。また、上記冷却装置５４の下流側の搬送ラインは、急冷されて低温となった丸棒鋼Ｗの搬送を条件として設計製造されている。従って、この搬送ラインは徐冷中の高温の丸棒鋼Ｗの搬送には不向きである。

前述のとおり、焼き入れ処理用の上記装置５１では、搬送ラインにおける冷却装置５４の下流側に焼きもどし炉が並設されている。従って、この装置１を焼きならし処理に用いた場合、焼きならし処理された丸棒鋼Ｗは、必要がないにも関わらず、上記焼きもどし炉内を通過せざるを得ない。このとき、もちろん、焼きもどし炉の運転は停止している。しかし、丸棒鋼Ｗが、焼きならしにおける空冷時に曲がってしまった場合、焼きもどし炉内で搬送のトラブルが発生するおそれがある。鋼材の焼き入れ処理に用いられる連続熱処理装置の一例が、特開２００５−４８２６４公報に開示されている。

特開２００５−４８２６４公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、丸棒材の焼入れに用いられる連続熱処理装置であって、丸棒材の焼きならしにも問題なく流用することができる連続熱処理装置を提供することをその目的としている。

本発明に係る連続加熱冷却装置は、
複数の丸棒材を並列させて搬送するための搬送機と、
内部を通過する丸棒材を加熱するための加熱炉と、
この加熱炉の下流に位置する冷却装置とを備えており、
上記搬送機が、並列された多数の搬送ローラを備えており、
上記冷却装置が、搬送機内において上記丸棒材を冷却しうる作用位置と、搬送機から脱出して丸棒材を冷却し得ない退避位置とに移動可能に構成されている。

かかる構成の連続加熱冷却装置によれば、丸棒材に対して焼き入れ処理を行う場合には、上記冷却装置が作用位置に位置して丸棒材を急冷し、焼きならし処理を行う場合には、冷却装置が退避位置に脱出して丸棒材は徐冷される。このように、焼き入れ処理及び焼きならし処理の双方が可能となる。

上記冷却装置の下流に設置された焼きもどし炉と、上記搬送機の、上記冷却装置と上記焼きもどし炉との間の部分に設置された、丸棒材を搬送機外へ送り出すための払い出し装置とをさらに備えるのが好ましい。焼きならし処理のときには、丸棒材を、焼きもどし炉の手前でラインから外すことができるからである。

本発明に係る焼きならし処理方法は、
丸棒材を搬送する搬送機と、丸棒材を加熱する加熱炉と、搬送機内において丸棒材を冷却しうる作用位置と搬送機から脱出して丸棒材を冷却し得ない退避位置とに移動可能な冷却装置とを備えた連続加熱冷却装置を用いて丸棒材に焼きならし処理を施す方法であって、
上記搬送機から冷却装置を脱出させる冷却装置退避工程と、
複数の丸棒材を、上記加熱炉を通過させることによって加熱する加熱工程と、
これら丸棒材を、上記冷却装置が脱出した後の搬送機上を搬送させながら空冷する徐冷工程とを含んでいる。

上記連続加熱冷却装置が、上記冷却装置の下流に設置された焼きもどし炉と、上記搬送機の、上記冷却装置と上記焼きもどし炉との間の部分に設置された、丸棒材を搬送機外へ送り出すための払い出し装置とをさらに備えており、
徐冷された上記丸棒材を、焼きもどし炉に入る前に上記払い出し機によって搬送機の外部に送り出す工程をさらに含んでいるのが好ましい。

本発明に係る連続加熱冷却装置では、従来困難であった丸棒材の焼き入れ処理及び焼きならし処理のいずれをも、簡単な準備作業によって行うことができる。その結果、設備コストの低減及び設備用敷地の節約が可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る連続加熱冷却装置の各機器の配置を示す平面図である。 図２は、図１の連続加熱冷却装置の一部を丸棒鋼と共に示す平面図である。 図３は、図１の装置の加熱炉及び搬送ローラを丸棒鋼と共に示す側面図である。 図４は、図１の装置の冷却器を丸棒鋼と共に示す横断面図である。 図５は、図１の装置の払い出し装置を丸棒鋼と共に示す側面図である。 図６は、従来の連続加熱冷却装置の一部を丸棒鋼と共に示す平面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１及び図２に示された連続加熱冷却装置１は、丸棒鋼Ｗを搬送するための搬送機２を備えている。連続加熱冷却装置１はさらに、下流に向かって順に、加熱炉３、冷却装置４、払い出し装置５及び焼きもどし炉１０を備えている。図１では、加熱炉３と焼きもどし炉１０とが一直線上に配置されているが、かかる構成には限定されない。焼きもどし炉１０が加熱炉３と平行に配置され、丸棒鋼Ｗは加熱炉３を出た後、折り返して焼きもどし炉１０に搬送される構成もありうる。図２には、複数の丸棒鋼Ｗも示されている。この実施形態では、丸棒鋼Ｗの数は７である。図１及び図２において、丸棒鋼Ｗは右から左へ搬送される。

搬送機２は、多数の搬送ローラ６を備えている。それぞれの搬送ローラ６は、丸棒鋼Ｗの進行方向と直交する方向に対して傾斜している。図示されていないが、搬送機２は駆動手段を備えている。典型的な駆動手段は、電動モータである。この駆動手段により、搬送ローラ６は、自軸回りに回転させられる。

加熱炉３の出口３ｏは、丸棒鋼Ｗの進行方向と直交する方向に対して傾斜している。この傾斜角度は、搬送ローラ６の傾斜角度と同一である。換言すれば、出口３ｏは、搬送ローラ６の軸方向に沿った形状を有している。加熱炉３の入口３ｉは、丸棒鋼Ｗの進行方向と直交する方向に対して傾斜している。この傾斜角度は、搬送ローラ６の傾斜角度と同一である。換言すれば、入口３ｉは、出口３ｏと平行な形状を有している。

図３は、図１の装置１の加熱炉３及び搬送ローラ６が丸棒鋼Ｗと共に示された拡大側面図である。図３に示されるように、搬送ローラ６は、その表面に７つの溝７を備えている。それぞれの溝７は、搬送ローラ６の周方向に延在している。この溝７に丸棒鋼Ｗが嵌り込んでいる。搬送ローラ６の回転により、丸棒鋼Ｗがその軸方向に進行する。搬送ローラ６が傾斜しており、かつ丸棒鋼Ｗが搬送ローラ６の溝７に嵌っているので、搬送ローラ６が回転すると、丸棒鋼Ｗには周方向のモーメントが加わる。このモーメントにより、丸棒鋼Ｗは周方向に回転する。図３では、加熱炉３の内部に位置する丸棒鋼Ｗが示されている。図示されていないが、加熱炉３は加熱手段を備えている。典型的な加熱手段は、ガスバーナーである。

図２に示されるように、冷却装置４は加熱炉３の下流に位置している。冷却装置４は搬送ローラ６の軸方向に平行に配置されている。すなわち、加熱炉３の出口３ｏ及び入り口３ｉと平行に配置されている。従って、加熱炉３を出た７本の丸棒鋼Ｗはいずれも同一時間経過後に冷却装置４に至る。その結果、全ての丸棒鋼Ｗの熱履歴がほぼ統一され、冷却後の丸棒鋼Ｗの組織がほぼ統一される。

冷却装置４は、１つの搬送ローラ６と、この搬送ローラ６と隣接する他の搬送ローラ６との間に配置されている。冷却装置４は、ハウジング８と、このハウジング８の中に収容された複数の冷却器１４とを備えている。冷却装置４は、同時に搬送される丸棒鋼Ｗの本数と同じく、７つの冷却器１４を備えている。冷却器１４は、ハウジングに代えて枠体に取り付けられてもよい。上記各冷却器１４は、１本の丸棒鋼Ｗに対応している。図示されていないが、冷却装置４は配管を備えている。この配管を通じ、それぞれの冷却器１４に水が供給される。

図４は、図１の装置１の冷却器１４が丸棒鋼Ｗと共に示された拡大横断面図である。この冷却器１４は、断面円形である外筒１５と、断面円形である内筒１６とを備えている。外筒１５と内筒１６とは、同心に配置されている。内筒１６の内部を、丸棒鋼Ｗが通過する。外筒１５と内筒１６との間には、加圧状態にある水が供給される。内筒１５は、多数のノズル１７を備えている。このノズル１７を通して、丸棒鋼Ｗに向かって水が噴射される。

冷却装置４はレール９の上に配置されている。このレール９は冷却装置４の長手方向に延びている。換言すれば、レール９は、搬送ローラ６の軸方向に平行な方向に敷設されている。冷却装置４は、レール９の上を、搬送機２内の作用位置ＯＰと、搬送機から完全に脱出した退避位置ＲＰとに移動可能である。冷却装置４は、作用位置ＯＰにおいては冷却水の供給によって丸棒鋼を水冷することができるが、退避位置ＲＰにおいてはそれができない。冷却装置４は台車の構造を有している。この冷却装置４を作用位置ＯＰと退避位置ＲＰとに移動させる方法は、電動モータを用いた駆動装置の他、手動も採用されうる。作用位置ＯＰ及び退避位置ＲＰにおける冷却装置４の位置決めのために、図示されていない機械的なストッパ及びロック装置が設けられる。また、上記駆動装置が用いられる場合には、リミットスイッチ、光センサ、赤外線センサ等が用いられ、これらセンサの検知結果に基づいて駆動装置が停止されるようにしてもよい。

冷却装置４は、レール９上を移動するものに限定はされない。冷却装置が床面を移動しうるように車輪を有しており、この移動を案内する案内部材が設けられてもよい。又は、冷却装置４を搬送機２より上方の退避位置に吊り上げるためのチェーンブロック、クレーン等が採用されてもよい。又は、冷却装置４が昇降台の上に取り付けられ、この昇降台によって冷却装置４が上方の作用位置と下方の退避位置とに昇降させられるように構成されてもよい。しかし、移動機構が簡単で冷却装置の位置決めも容易な上記レール式が好ましい。

作用位置ＯＰにある冷却装置４は、搬送されてきた丸棒鋼Ｗを水によって冷却する。退避位置ＲＰにある冷却装置４は、冷却のための水は供給されないが、搬送されている高温の丸棒鋼Ｗから離れているので、その熱の影響は受けにくい。冷却装置４が退避位置ＲＰにあるときでも、搬送機２は問題なく丸棒鋼Ｗを搬送することができる。搬送ローラ６が、丸棒鋼Ｗの長さより遙かに短い間隔で配列されているからである。冷却装置４が退避位置ＲＰにあるときは、丸棒鋼Ｗに対する水冷による急冷はなされず、自然冷却等による徐冷がなされる。加熱炉３のすぐ下流部、すなわち、冷却装置４が脱出した後の搬送機２の部分は、丸棒鋼Ｗの空冷ゾーンＣＺといえる。空冷ゾーンＣＺより下流の、払い出し装置５の設置されている部分は搬送ゾーンＴＺであり、４００℃以上の耐熱仕様で設計製造されている。

図５に示すように、本実施形態に係る払い出し装置５は、複数本の傾動バー１１を有している。各傾動バー１１は、隣接する搬送ローラ６同士の間に、搬送ローラ６と平行に配置されている。全傾動バー１１は、搬送機２の一方の側縁Ｅ１に揺動支点Ｐを有している。全傾動バー１１は、一体で、搬送機２の他方の側縁Ｅ２側の端部が上方へ移動するように構成されている。傾動バー１１がこのように傾動したとき、払い出し装置５が作用位置となる。この揺動駆動装置としては、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、電動モータ等が用いられる。この払い出し装置５の横には丸棒鋼Ｗ用の集積クレードル１２が設置されている。

全傾動バー１１が一体で作用位置まで傾動すれば、その上に乗っている７本の丸棒鋼Ｗは、傾斜した傾動バー１１上を滑動又は転動して搬送機２の外の集積クレードル１２内に落とされる。クレードル１２に集積された焼きならし処理後の丸棒鋼Ｗは、次の工程の設備に搬送される。丸棒鋼Ｗが搬送機２によって搬送されている最中は、払い出し装置５は非作用位置にある。すなわち、傾動バー１１の上端が搬送ローラ６の上端よりわずかに下方に位置している。従って、傾動バー１１が丸棒鋼Ｗの搬送の障害になることはない。

この装置１によれば、丸棒鋼Ｗに対する焼き入れ処理のみならず焼きならし処理が可能である。焼き入れ処理が行われる場合、冷却装置４は作用位置ＯＰに位置し、払い出し装置５は非作用位置にあって動作しない。丸棒鋼Ｗは、加熱炉３内を回転しつつ進行し、８００℃〜９５０℃程度に加熱される。次いで、丸棒鋼Ｗは、冷却装置４によって急冷され、マルテンサイト変態を起こす。次いで、丸棒鋼Ｗは、搬送機２によって焼きもどし炉１０（図１）に搬送される。焼きもどし炉１０において、丸棒鋼Ｗは、回転しつつＡ１変態点以下の温度に加熱される。焼きもどし炉１０から搬出された丸棒鋼Ｗは冷却される。

焼きならし処理が行われる場合、冷却装置４は退避位置ＲＰに脱出しており、払い出し装置５は動作可能状態にある。丸棒鋼Ｗは、加熱炉３内を回転しつつ進行し、８００℃〜９００℃程度に加熱される。次いで、丸棒鋼Ｗは、上記空冷ゾーンＣＺにおいて、空冷によって４００℃程度にまで徐冷される。次いで、丸棒鋼Ｗは、払い出し装置５が設置されている搬送ゾーンＴＺに搬送され、払い出し装置５によって集積クレードル１２に集積される。集積クレードル１２内の丸棒鋼Ｗは次工程の設備に搬送される。

以上説明された装置は、焼入れのみならず、焼ならし処理にも用いられうる。この装置は、種々の金属材料からなる丸棒材の熱処理に用いられうる。

１・・・連続加熱冷却装置
２・・・搬送機
３・・・加熱炉
４・・・冷却装置
５・・・払い出し装置
６・・・搬送ローラ
７・・・溝
８・・・ハウジング
９・・・レール
１０・・・焼きもどし炉
１１・・・傾動バー
１２・・・集積クレードル
１４・・・冷却器
１５・・・外筒
１６・・・内筒
１７・・・ノズル
Ｅ１・・・（搬送機の）一方の側縁
Ｅ２・・・（搬送機の）他方の側縁
Ｐ・・・（払い出し装置の）揺動支点
ＯＰ・・・（冷却装置の）作用位置
ＲＰ・・・（冷却装置の）退避位置
ＣＺ・・・空冷ゾーン
ＴＺ・・・搬送ゾーン
Ｗ・・・丸棒鋼

Claims (4)

1. 複数の丸棒材を並列させて搬送するための搬送機と、
   内部を通過する丸棒材を加熱するための加熱炉と、
   この加熱炉の下流に位置する冷却装置とを備えており、
   上記搬送機が、並列された多数の搬送ローラを備えており、
   上記冷却装置が、搬送機内において上記丸棒材を冷却しうる作用位置と、搬送機から脱出して丸棒材を冷却し得ない退避位置とに移動可能に構成されている連続加熱冷却装置。
2. 上記冷却装置の下流に設置された焼きもどし炉と、
   上記搬送機の、上記冷却装置と上記焼きもどし炉との間の部分に設置された、丸棒材を搬送機外へ送り出すための払い出し装置とをさらに備えている請求項１に記載の装置。
3. 丸棒材を搬送する搬送機と、丸棒材を加熱する加熱炉と、搬送機内において丸棒材を冷却しうる作用位置と搬送機から脱出して丸棒材を冷却し得ない退避位置とに移動可能な冷却装置とを備えた連続加熱冷却装置を用いて丸棒材に焼きならし処理を施す方法であって、
   上記搬送機から冷却装置を脱出させる冷却装置退避工程と、
   複数の丸棒材を、上記加熱炉を通過させることによって加熱する加熱工程と、
   これら丸棒材を、上記冷却装置が脱出した後の搬送機上を搬送させながら空冷する徐冷工程とを含む焼きならし処理方法。
4. 上記連続加熱冷却装置が、上記冷却装置の下流に設置された焼きもどし炉と、上記搬送機の、上記冷却装置と上記焼きもどし炉との間の部分に設置された、丸棒材を搬送機外へ送り出すための払い出し装置とをさらに備えており、
   徐冷された上記丸棒材を、焼きもどし炉に入る前に上記払い出し機によって搬送機の外部に送り出す工程をさらに含んでいる請求項３に記載の焼きならし処理方法。

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