JP2024078722A - 熱処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理の停滞を抑制する。【解決手段】ワークＷが配置され、ワークの焼入れ、焼戻し、及び洗浄を行う共通油槽１０と、焼入れ用の焼入油を貯留する焼入油槽２１と、焼戻し用の焼戻油を加熱するとともに貯留する焼戻油槽２２と、洗浄用の洗浄油を貯留する洗浄油槽２３と、焼入油槽２１と共通油槽１０との間で焼入油を給排する焼入油経路３１と、焼戻油槽２２と共通油槽１０との間で焼戻油を給排する焼戻油経路３２と、洗浄油槽２３と共通油槽１０との間で洗浄油を給排する洗浄油経路３３と、焼戻油槽２２内の焼戻油と焼入油槽２１内の焼入油との間で熱交換を行う熱交換器４１と、焼入油槽２１内の焼入油と洗浄油槽２３内の洗浄油との間で熱交換を行う熱交換器４２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼部材の熱処理システムに関する。

従来、鋼部材に対し、焼入れや焼戻し等の熱処理を行うシステムが知られている。例えば、下記特許文献１には、浸炭処理後の鋼部材を焼入れ処理用の油槽に浸漬させて焼入れ処理を行うとともに、焼入れ処理後の鋼部材を焼戻し処理用の油槽に浸漬させて焼戻し処理を行う熱処理システムが開示されている。

特開２０１７－８２２５２号公報

上記特許文献１に記載された熱処理システムでは、焼入れ用の油槽にて焼入れ処理を行った後、焼戻し用の油槽に鋼部材を搬送する必要があり、この鋼部材の搬送にかかる時間等によって、熱処理が停滞するという問題がある。

そこで、本発明は、熱処理の停滞を抑制することができる熱処理システムを提供することを目的とする。

本発明の第一態様に係る熱処理システムは、鋼部材が配置され、前記鋼部材の焼入れ、焼戻し、及び洗浄を行う共通油槽と、前記焼入れ用の焼入油を貯留する焼入油槽と、前記焼戻し用の焼戻油を加熱するとともに貯留する焼戻油槽と、前記洗浄用の洗浄油を貯留する洗浄油槽と、前記焼入油槽と前記共通油槽との間で前記焼入油を給排する焼入油経路と、前記焼戻油槽と前記共通油槽との間で前記焼戻油を給排する焼戻油経路と、前記洗浄油槽と前記共通油槽との間で前記洗浄油を給排する洗浄油経路と、前記焼戻油槽内の前記焼戻油と前記焼入油槽内の前記焼入油との間で熱交換を行う第一熱交換器と、前記焼入油槽内の前記焼入油と前記洗浄油槽内の前記洗浄油との間で熱交換を行う第二熱交換器と、を備える。

本発明の第二態様に係る熱処理システムは、前記焼戻油槽内の前記焼戻油を、前記第一熱交換器を経由して前記焼戻油槽内に循環させるとともに、前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第一熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させる第一熱交換経路と、前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第二熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させるとともに、前記洗浄油槽内の前記洗浄油を、前記第二熱交換器を経由して前記洗浄油槽内に循環させる第二熱交換経路と、を更に備える。

本発明の第三態様に係る熱処理システムは、前記洗浄油槽内の前記洗浄油が供給され、供給された前記洗浄油を蒸留する蒸留器と、前記焼入油槽内の前記焼入油と前記蒸留器内の前記洗浄油との間で熱交換を行う第三熱交換器と、を更に備える。

本発明の第四態様に係る熱処理システムは、前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第三熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させるとともに、前記蒸留器内の前記洗浄油を、前記第三熱交換器を経由して前記蒸留器内に循環させる第三熱交換経路を更に備える。

本発明の第五態様に係る熱処理システムは、前記焼入油槽内の前記焼入油よりも低い温度の焼入油である低温焼入油を貯留する低温焼入油槽と、前記洗浄油槽内の前記洗浄油を前記蒸留器で蒸留することによって生成される再生洗浄油を貯留する再生洗浄油槽と、前記低温焼入油槽と前記共通油槽との間で前記低温焼入油を供排する低温焼入油経路と、前記低温焼入油槽内の前記低温焼入油と前記再生洗浄油槽内の前記再生洗浄油との間で熱交換を行う第四熱交換器と、を更に備える。

本発明の第六態様に係る熱処理システムは、前記低温焼入油槽内の前記低温焼入油を、前記第四熱交換器を経由して前記低温焼入油槽内に循環させるとともに、前記再生洗浄油槽内の前記再生洗浄油を、前記第四熱交換器を経由して前記再生洗浄油槽内に循環させる第四熱交換経路を更に備える。

本発明によれば、熱処理の停滞を抑制することができる熱処理システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る熱処理システムの全体の概略構成を示す図である。 熱処理の各工程におけるワークの温度変化の一例を示すグラフである。 設備昇温処理工程における焼入油・焼戻油・洗浄油の流れの一例を示す図である。 前洗浄処理工程における洗浄油を供給する流れの一例を示す図である。 前洗浄処理工程における洗浄油を排出する流れの一例を示す図である。 焼入れ処理工程における焼入油を供給する流れの一例を示す図である。 残留オーステナイト低減処理工程における低温焼入油を供給する流れの一例を示す図である。 残留オーステナイト低減処理工程における低温焼入油を排出する流れの一例を示す図である。 焼戻し処理工程における焼戻油を供給する流れの一例を示す図である。 焼戻し処理工程における焼戻油を排出する流れの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一要素又は同一機能を有する要素には可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

＜熱処理システム１の全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理システム１の全体の概略構成を示す図である。熱処理システム１は、鋼部材であるワークＷの熱処理を行うシステムである。この熱処理は、浸炭処理後の焼入れ処理、残留オーステナイト低減処理、焼戻し処理、洗浄処理等を含む。

熱処理システム１は、共通油槽１０と、貯留油槽２０と、給排経路３０と、熱交換器４１，４２，４３，４４と、熱交換経路５１，５２，５３，５４と、蒸留器６０と、制御部７０と、を備える。なお、熱処理システム１は、浸炭処理を行う浸炭室を含むものとしてもよく、当該浸炭室を含まないものとしてもよい。換言すると、ワークＷの浸炭処理は、熱処理システム１内に設けられた浸炭室で行われてもよく、熱処理システム１の外部に設けられた浸炭室で行われてもよい。

共通油槽１０は、内部に配置されたワークＷに対して熱処理油を用いて熱処理を行う油槽である。共通油槽１０には、熱処理油として、例えば、焼入れ用の焼入油、焼戻し用の焼戻油、洗浄用の洗浄油、又は低温焼入れ用の低温焼入油等が入れ替え可能に充填される。ワークＷは、例えばコンベア等の搬送装置（不図示）によって共通油槽１０内に搬送され、配置される。熱処理油は、貯留油槽２０から共通油槽１０への供給によって、共通油槽１０内にワークＷが浸漬及びシャワーするように充填される。

貯留油槽２０は、熱処理油を貯留する油槽であって、焼入油槽２１、焼戻油槽２２、洗浄油槽２３、低温焼入油槽２４、及び再生洗浄油槽２５を含む。

焼入油槽２１は、焼入油を貯留する。焼入油槽２１内の焼入油は、例えば１２０℃程度の設定温度とされている。

焼戻油槽２２は、焼戻油を加熱するとともに貯留する。焼戻油槽２２には、例えば熱源であるヒータＨが設けられている。焼戻油槽２２内の焼戻油は、このヒータＨによって加熱されており、例えば２００℃程度の設定温度とされている。なお、焼戻油槽２２内の焼戻油は、ヒータＨによる加熱に限らず、例えば浸炭室等の放熱を熱源として利用して加熱されてもよい。

洗浄油槽２３は、洗浄油を貯留する。洗浄油槽２３内の洗浄油は、例えば１１０℃程度の設定温度とされている。

低温焼入油槽２４は、低温焼入油を貯留する。低温焼入油槽２４内の低温焼入油は、焼入油槽２１内の焼入油よりも温度が低く、例えば３０℃程度の設定温度とされている。

再生洗浄油槽２５は、洗浄油槽２３内の洗浄油が蒸留器６０により蒸留されることによって生成された再生洗浄油を貯留する。再生洗浄油槽２５内の再生洗浄油は、例えば３０℃程度の設定温度とされている。

共通油槽１０及び貯留油槽２０のそれぞれには、不図示の真空ポンプが接続されており、当該真空ポンプの駆動によって内部を真空排気することが可能とされている。また、共通油槽１０及び貯留油槽２０のそれぞれには、不図示の窒素ガスタンクが接続されており、当該窒素ガスタンクから窒素ガスが供給可能とされている。共通油槽１０と焼入油槽２１、焼戻油槽２２、洗浄油槽２３、及び低温焼入油槽２４との間では、真空排気及び窒素ガス加圧によって生じる差圧を利用して、熱処理油を供給又は排出することができる。また、この供給又は排出の際、熱処理油を供給する側又は排出する側の油槽に適宜窒素ガスを供給することにより、熱処理油を圧送することもできる。また、共通油槽１０及び貯留油槽２０のそれぞれには、例えば、熱処理油の液量を測定する不図示のレベルセンサや、熱処理油の温度を測定する不図示の温度センサが設けられている。

給排経路３０は、共通油槽１０と貯留油槽２０との間で熱処理油を給排する経路であって、配管等によって構成されている。給排経路３０は、焼入油経路３１と、焼戻油経路３２と、洗浄油経路３３と、低温焼入油経路３４と、を含む。

焼入油経路３１は、焼入油槽２１と共通油槽１０との間で焼入油を給排（供給及び排出）する。焼入油経路３１は、焼入油槽２１から共通油槽１０に焼入油を供給する供給経路と、共通油槽１０から焼入油槽２１に焼入油を排出する排出経路と、を含む。この供給経路は、例えば経路ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４により構成されており、この排出経路は、例えば経路ｆ５，ｆ６により構成されている。なお、焼入油経路３１の排出経路を構成する経路ｆ６には、オーバーフロータンクＦＴが配置されており、共通油槽１０から焼入油が排出される際には、このオーバーフロータンクＦＴを経由して焼入油が排出される。

焼戻油経路３２は、焼戻油槽２２と共通油槽１０との間で焼戻油を給排する。焼戻油経路３２は、焼戻油槽２２から共通油槽１０に焼戻油を供給する供給経路と、共通油槽１０から焼戻油槽２２に焼戻油を排出する排出経路と、を含む。この供給経路及び排出経路は、それぞれ、例えば経路ｆ７，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４により構成されている。すなわち、経路ｆ７，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４が、焼戻油の供給時と排出時とで兼用されている。また、焼戻油経路３２は、焼戻油の供給時において共通油槽１０に供給した焼戻油を焼戻油槽２２に戻して循環させるための循環経路や、共通油槽１０に供給した焼戻油を焼戻油槽２２に戻さずに迂回させて共通油槽１０に戻す迂回経路と、を含む。この循環経路は、例えば経路ｆ５，ｆ９，ｆ１０，ｆ１１，ｆ７，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４により構成されており、この迂回経路は、例えば経路ｆ５，ｆ９，ｆ１２，ｆ１３，ｆ１４，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４により構成されている。

洗浄油経路３３は、洗浄油槽２３と共通油槽１０との間で洗浄油を給排する。洗浄油経路３３は、洗浄油槽２３から共通油槽１０に洗浄油を供給する供給経路と、共通油槽１０から洗浄油槽２３に洗浄油を排出する排出経路と、を含む。この供給経路は、例えば経路ｆ１５，ｆ１６により構成されており、この排出経路は、例えばｆ４，ｆ３，ｆ１７により構成されている。

低温焼入油経路３４は、低温焼入油槽２４と共通油槽１０との間で低温焼入油を給排する。低温焼入油経路３４は、低温焼入油槽２４から共通油槽１０に低温焼入油を供給する供給経路と、共通油槽１０から低温焼入油槽２４に低温焼入油を排出する排出経路と、を含む。この供給経路及び排出経路は、それぞれ、例えば経路ｆ１８，ｆ４を含んで構成されている。すなわち、経路ｆ１８，ｆ４が、低温焼入油の供給時と排出時とで兼用されている。

熱交換器４１～４４は、例えば直径の異なる２つのチューブを外側と内側の２重に組み合わせた二重管式熱交換器である。熱交換器４１～４４は、異なる温度の熱処理油を内部に流すことにより、相対的に高い温度の熱処理油から相対的に低い温度の熱処理油へと伝熱させる。

熱交換器４１（第一熱交換器）は、焼戻油槽２２内の焼戻油と焼入油槽２１内の焼入油との間で熱交換を行う。熱交換器４１は、熱交換経路５１に配置されている。熱交換経路５１を流れる焼戻油と焼入油とが熱交換器４１の内部を流れることによって、当該焼戻油と当該焼入油との間で熱交換が行われる。

熱交換器４２（第二熱交換器）は、焼入油槽２１内の焼入油と洗浄油槽２３内の洗浄油との間で熱交換を行う。熱交換器４２は、熱交換経路５２に配置されている。熱交換経路５２を流れる焼入油と洗浄油とが熱交換器４２の内部を流れることによって、当該焼入油と当該洗浄油との間で熱交換が行われる。

熱交換器４３（第三熱交換器）は、焼入油槽２１内の焼入油と蒸留器６０内の洗浄油との間で熱交換を行う。熱交換器４３は、熱交換経路５３に配置されている。熱交換経路５３を流れる焼入油と洗浄油とが熱交換器４３の内部を流れることによって、当該焼入れ油と当該洗浄油との間で熱交換が行われる。

熱交換器４４（第四熱交換器）は、低温焼入油槽２４内の低温焼入油と再生洗浄油槽２５内の再生洗浄油との間で熱交換を行う。熱交換器４４は、熱交換経路５４に配置されている。熱交換経路５４を流れる低温焼入油と再生洗浄油とが熱交換器４４の内部を流れることによって、当該低温焼入油と当該再生洗浄油との間で熱交換が行われる。

熱交換経路５１～５４は、熱処理油を循環させながら熱交換を行う経路であって、配管等によって構成されている。熱交換経路５１～５４には、熱交換器４１～４４が配置されている。熱交換経路５１～５４では、熱処理油が循環しながら熱交換器４１～４４によって熱交換される。

熱交換経路５１（第一熱交換経路）は、焼戻油槽２２内の焼戻油を、熱交換器４１を経由して焼戻油槽２２内に循環させるとともに、焼入油槽２１内の焼入油を、熱交換器４１を経由して焼入油槽２１内に循環させる。具体的には、熱交換経路５１は、焼戻油を焼戻油槽２２から排出して熱交換器４１を経由して焼戻油槽２２に戻す循環経路５１ａと、焼入油を焼入油槽２１から排出して熱交換器４１を経由して焼入油槽２１に戻す循環経路５１ｂと、を含む。循環経路５１ａは、例えば、熱交換器４１を通る経路ｆ２０と、焼戻油槽２２から経路ｆ２０の一端までを接続する経路ｆ１９，ｆ１３と、経路ｆ２０の他端から焼戻油槽２２までを接続する経路ｆ１１と、により構成されている。また、循環経路５１ｂは、例えば、焼入油槽２１から出て熱交換器４１を通り焼入油槽２１に戻る一つの経路として構成されている。

熱交換経路５２（第二熱交換経路）は、焼入油槽２１内の焼入油を、熱交換器４２を経由して焼入油槽２１内に循環させるとともに、洗浄油槽２３内の洗浄油を、熱交換器４２を経由して洗浄油槽２３内に循環させる。具体的には、熱交換経路５２は、焼入油を焼入油槽２１から排出して熱交換器４２を経由して焼入油槽２１に戻す循環経路５２ａと、洗浄油を洗浄油槽２３から排出して熱交換器４２を経由して洗浄油槽２３に戻す循環経路５２ｂと、を含む。循環経路５２ａは、例えば、熱交換器４２を通る経路ｆ２２と、焼入油槽２１から経路ｆ２２の一端までを接続する経路ｆ２１と、経路ｆ２２の他端から焼入油槽２１までを接続する経路ｆ２３と、により構成されている。また、循環経路５２ｂは、洗浄油槽２３から出て熱交換器４２を通り洗浄油槽２３に戻る一つの経路として構成されている。

熱交換経路５３（第三熱交換経路）は、焼入油槽２１内の焼入油を、熱交換器４３を経由して焼入油槽２１内に循環させるとともに、蒸留器６０内の洗浄油を、熱交換器４３を経由して蒸留器６０内に循環させる。具体的には、熱交換経路５３は、焼入油を焼入油槽２１から排出して熱交換器４３を経由して焼入油槽２１に戻す循環経路５３ａと、洗浄油を蒸留器６０から排出して熱交換器４３を経由して蒸留器６０に戻す循環経路５３ｂと、を含む。循環経路５３ａは、熱交換器４３を通る経路ｆ２４と、焼入油槽２１から経路ｆ２４の一端までを接続する経路ｆ２１と、経路ｆ２４の他端から焼入油槽２１までを接続する経路ｆ２３と、により構成されている。なお、図１においては、熱交換器４３を通る経路ｆ２４の途中部の図示を省略し「Ａ」及び「Ｂ」の丸印を付しているが、実際の経路ｆ２４は、図示中の「Ａ」の丸印同士と「Ｂ」の丸印同士が接続されてなる。また、循環経路５３ｂは、例えば、蒸留器６０から出て熱交換器４３を通り蒸留器６０に戻る一つの経路として構成されている。

熱交換経路５４（第四熱交換経路）は、低温焼入油槽２４内の焼入油を、熱交換器４４を経由して低温焼入油槽２４内に循環させるとともに、再生洗浄油槽２５内の洗浄油を、熱交換器４４を経由して再生洗浄油槽２５内に循環させる。具体的には、熱交換経路５４は、低温焼入油を低温焼入油槽２４から排出して熱交換器４４を経由して低温焼入油槽２４に戻す循環経路５４ａと、再生洗浄油を再生洗浄油槽２５から排出して熱交換器４４を経由して再生洗浄油槽２５に戻す循環経路５４ｂと、を含む。循環経路５４ａは、例えば、低温焼入油槽２４から出て熱交換器４４を通り低温焼入油槽２４に戻る一つの経路として構成されている。また、循環経路５４ｂは、例えば、再生洗浄油槽２５から出て熱交換器４４を通り再生洗浄油槽２５に戻る一つの経路として構成されている。

蒸留器６０は、洗浄油槽２３内の洗浄油を蒸留することによって、再生洗浄油を生成する。蒸留器６０には、洗浄油槽２３内の洗浄油が経路ｆ２５を通って供給される。蒸留器６０は、供給された洗浄油を蒸留し、再生洗浄油を生成する。生成された再生洗浄油は、経路ｆ２６を通って再生洗浄油槽２５に供給される。再生洗浄油槽２５内に貯留された再生洗浄油は、経路ｆ２７，ｆ１５を通って洗浄油槽２３に供給される。なお、蒸留器６０には、洗浄油の蒸留の際に生じた廃油を貯留する廃油タンク（不図示）が接続されている。

給排経路３０や熱交換経路５１～５４を含む各経路を構成する配管には、所定の位置において開閉弁Ｖが設けられている。すなわち、給排経路３０や熱交換経路５１～５４の所定位置には、開閉弁Ｖが配置されている。なお、図面においては、経路ｆ１に配置された開閉弁Ｖのみ符号を図示し、図面を簡略化して理解を容易にするため、その他の開閉弁Ｖについては符号の図示を省略する。制御部７０による開閉弁Ｖの開閉制御によって、給排経路３０や熱交換経路５１～５４において熱処理油を通すか通さないかが制御される。開閉弁Ｖは、例えばエアオペレート弁（空圧駆動弁）である。また、各熱交換経路５１～５４における所定の位置には、不図示のポンプが配置されている。制御部７０による当該ポンプの制御によって、熱交換経路５１～５４における熱処理油の循環が行われる。

制御部７０は、例えば、ＣＰＵを含む半導体集積回路で構成される。制御部７０は、ＲＯＭからＣＰＵを動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ＲＡＭや他の電子回路等と協働して熱処理システム１の全体を管理及び制御する。図示は省略するが、制御部７０は、制御対象の構成（ヒータＨ、開閉弁Ｖ、不図示のポンプや各種センサ等）に対して通信可能に接続されている。制御部７０は、例えば、貯留油槽２０に設けられたレベルセンサや温度センサ等により検出された情報に基づき、ヒータＨの駆動制御、開閉弁Ｖの開閉制御、ポンプの駆動制御等を行う。

＜各工程におけるワークＷの温度変化＞
次に、図２を参照して、熱処理の各工程の流れとワークＷの温度変化について説明する。図２は、熱処理の各工程におけるワークＷの温度変化の一例を示すグラフである。図２の横軸は時間を示し、図２の縦軸はワークＷの温度を示す。ここで、熱処理前のワークＷ受け入れ時には、ワークＷの温度は常温であって例えば３０℃程度であると仮定する。なお、熱処理の各工程の流れは、図２に示す例に限定されず、例えば後洗浄処理が省略されてもよい。

図２に示すように、共通油槽１０内における前洗浄処理工程において、共通油槽１０内のワークＷの温度は、３０℃程度の常温状態から８３～１１０℃程度に上昇する。続いて、浸炭室における浸炭処理工程において、ワークＷの温度は９３０℃程度になる。続いて、浸炭処理後にワークＷが共通油槽１０内に搬入された状態において、ワークＷの温度は８５０℃程度になる。続いて、共通油槽１０内における焼入れ処理工程において、ワークＷの温度は１２０℃程度になる。続いて、共通油槽１０内における残留オーステナイト低減処理工程において、ワークＷの温度は３０℃程度になる。続いて、共通油槽１０内における後洗浄処理工程において、ワークＷの温度は８３～１１０℃程度になる。続いて、共通油槽１０内における焼戻し処理工程において、ワークＷの温度は２００℃程度になる。続いて、共通油槽１０内における後洗浄処理工程において、ワークＷの温度は８３～１１０℃程度になる。その後、３０℃程度になった状態で、熱処理後のワークＷが払い出される。

＜熱処理油の流れ＞
次に、図３～図１０を参照して、熱処理システム１における熱処理油の流れについて説明する。図３～図１０は、前洗浄処理、焼入処理、残留オーステナイト低減処理、又は焼戻し処理の各工程における熱処理油の流れの一例を示す図である。図３～図１０においては、熱処理油の流れを太い実線の矢印で示している。なお、後洗浄処理工程については、前洗浄処理工程と同様であるため、図示及び説明を省略する。また、図３～図１０においては、制御部７０の図示を省略する。

図３は、設備昇温処理工程における焼入油・焼戻油・洗浄油の流れの一例を示す図である。図３に示すように、設備昇温処理工程（熱処理システム１の立ち上げ時）においては、熱交換経路５１，５２を通って循環する焼入油・焼戻油・洗浄油の熱交換を利用して、常温の熱処理油を設定温度に昇温させる。熱処理システム１の立ち上げ前においては、熱処理油の温度は例えば３０℃程度であって、熱処理油の設定温度は、例えば、焼入油が１２０℃程度、焼戻油が２００℃程度、洗浄油が１１０℃程度とされている。

具体的には、制御部７０が、焼戻油槽２２内のヒータＨを駆動させ、このヒータＨによって、焼戻油槽２２内の焼戻油の温度が２００℃程度に加熱される。また、制御部７０は、熱交換経路５１，５２に配置されたポンプ及び開閉弁Ｖの制御によって、熱交換経路５１，５２において焼入油、焼戻油、及び洗浄油を循環させる。これにより、焼戻油が循環経路５１ａを矢印の向きに循環するとともに、焼入油が循環経路５１ｂを矢印の向きに循環する。また、焼入油が循環経路５２ａを矢印の向きに循環するとともに、洗浄油が循環経路５２ｂを矢印の向きに循環する。この結果、焼戻油と焼入油との間の熱交換器４１による熱交換によって、焼戻油の熱を利用して焼入油が３０℃程度から１２０℃程度に加熱される。また、焼入油と洗浄油との間の熱交換器４２による熱交換によって、焼入油の熱を利用して洗浄油が３０℃程度から１１０℃程度に加熱される。

なお、図３に示す熱交換経路５１，５２における熱処理油の循環は、設備昇温処理工程に限らず、循環させる熱処理油の貯留油槽２０（焼入油槽２１、焼戻油槽２２、洗浄油槽２３）内の油量が所定量以下にならない限り続けて行われる。換言すると、制御部７０は、貯留油槽２０内の油量が所定量以上である場合には、熱交換経路５１，５２に配置されたポンプを駆動させるとともに開閉弁Ｖを開かせるように制御し、熱処理油同士の熱交換を利用して各熱処理油が設定温度を維持できるように管理する。

図４は、前洗浄処理工程における洗浄油を供給する流れの一例を示す図である。図４に示すように、前洗浄処理工程の洗浄油供給時においては、制御部７０が、洗浄油槽２３が共通油槽１０よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、洗浄油経路３３における供給経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、洗浄油槽２３内の洗浄油は、洗浄油経路３３における経路ｆ１５，f１６を矢印の向きに流れて、共通油槽１０に供給される。共通油槽１０内では、供給された洗浄油にワークＷが浸漬し、ワークＷの前洗浄処理が行われる。なお、制御部７０は、十分な量の洗浄油が共通油槽１０に供給されると、洗浄油経路３３における供給経路に配置された開閉弁Ｖを閉じさせる。

図５は、前洗浄処理工程における洗浄油を排出する流れの一例を示す図である。図５に示すように、前洗浄処理工程の洗浄油排出時においては、制御部７０が、共通油槽１０が洗浄油槽２３よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、洗浄油経路３３における排出経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、共通油槽１０内の洗浄油は、洗浄油経路３３における経路ｆ４，ｆ３，ｆ１７を矢印の向きに流れて、洗浄油槽２３に排出される。このとき、洗浄油槽２３に排出される洗浄油の温度は、８３℃程度となっている。ここで、熱交換経路５２では、洗浄油槽２３内の洗浄油と焼入油槽２１内の焼入油とが循環しながら熱交換を行う。その結果、洗浄油槽２３内の洗浄油の温度を上げ、１１０℃程度（設定温度）に復温することができる。

図６は、焼入れ処理工程における焼入油を供給する流れの一例を示す図である。図６に示すように、浸炭処理後の焼入れ処理工程においては、制御部７０が、焼入油槽２１が共通油槽１０よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、焼入油経路３１における供給経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、焼入油槽２１内の焼入油は、焼入油経路３１における経路ｆ１，f２，ｆ３，ｆ４を矢印の向きに流れて、共通油槽１０に供給される。共通油槽１０内では、供給された焼入油にワークＷが浸漬し、ワークＷの焼入れ処理が行われる。なお、制御部７０は、十分な量の焼入油が共通油槽１０に供給されると、焼入油経路３１における供給経路に配置された開閉弁Ｖを閉じさせる。

図７は、残留オーステナイト低減処理工程における低温焼入油を供給する流れの一例を示す図である。図７に示すように、残留オーステナイト低減処理工程においては、制御部７０が、低温焼入油槽２４が共通油槽１０よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、低温焼入油経路３４における供給経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、低温焼入油槽２４内の低温焼入油は、低温焼入油経路３４における経路ｆ１８，ｆ４を矢印の向きに流れて、共通油槽１０に供給される。共通油槽１０内では、供給された低温焼入油にワークＷが浸漬し、ワークＷの残留オーステナイト低減処理が行われる。なお、この残留オーステナイト低減処理において、低温焼入油は、ワークＷに対してミスト状に吹き付けられてもよい。ワークＷに低温焼入油をミスト状に吹き付ける場合には、ワークＷを低温焼入油に浸漬させる場合に比して、より効率的にワークＷの温度を下げることができる。

また、残留オーステナイト低減処理工程において、制御部７０は、共通油槽１０内の焼入油が、焼入油経路３１における排出経路に配置されたオーバーフロータンクＦＴを経由して経路ｆ５，ｆ６を矢印の向きに流れて焼入油槽２１に排出されるように制御する。このとき、焼入油槽２１に排出される焼入油の温度は、１５０℃程度となっている。ここで、制御部７０は、経路ｆ２５に配置された開閉弁Ｖを開かせて、洗浄油槽２３内の洗浄油を蒸留器６０に供給する。また、制御部７０は、熱交換経路５３に配置されたポンプ及び開閉弁Ｖの制御によって、熱交換経路５３において焼入油及び洗浄油を循環させる。これにより、熱交換経路５３において、焼入油槽２１内の焼入油と蒸留器６０内の洗浄油とが循環しながら熱交換を行う結果、焼入油槽２１内の焼入油の温度を下げ、１２０℃程度（設定温度）に復温することができる。

図８は、残留オーステナイト低減処理工程における低温焼入油を排出する流れの一例を示す図である。図８に示すように、残留オーステナイト低減処理工程の低温焼入油排出時においては、制御部７０が、共通油槽１０が低温焼入油槽２４よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、低温焼入油経路３４における排出経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、共通油槽１０内の低温焼入油は、低温焼入油経路３４における経路ｆ４，ｆ１８を矢印の向きに流れて、低温焼入油槽２４に排出される。このとき、低温焼入油槽２４に排出される低温焼入油の温度は、４０℃程度となっている。ここで、制御部７０は、熱交換経路５４に配置されたポンプ及び開閉弁Ｖの制御によって、熱交換経路５４において低温焼入油及び再生洗浄油を循環させる。これにより、熱交換経路５４において、低温焼入油槽２４内の低温焼入油と再生洗浄油槽２５内の再生洗浄油とが循環しながら熱交換を行う結果、低温焼入油槽２４内の低温焼入油の温度を下げ、３０℃程度（設定温度）に復温することができる。

図９は、焼戻し処理工程における焼戻油を供給する流れの一例を示す図である。図９に示すように、焼戻し処理工程の焼戻油供給時においては、制御部７０が、焼戻油槽２２が共通油槽１０よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、焼戻油経路３２における供給経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、焼戻油槽２２内の焼戻油は、焼戻油経路３２における経路ｆ７，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４を矢印の向きに流れて、共通油槽１０に供給される。また、制御部７０は、焼戻油経路３２における排出経路に配置された開閉弁Ｖを開かせ、共通油槽１０内に供給した焼戻油が、焼戻油経路３２における経路ｆ５，ｆ９，ｆ１０，ｆ１１を矢印の向きに流れて、焼戻油槽２２に戻るように循環させる。これにより、共通油槽１０内に、焼戻し処理を行うのに適切な温度で焼戻油が充填されるようにする。なお、制御部７０は、焼戻油が十分に温まっている場合には、焼戻油を、経路ｆ９から焼戻油槽２２を介さずに迂回させてもよい。この場合の焼戻油の流れは、図示は省略するが、例えば経路ｆ５，ｆ９に続いて経路ｆ１２を通り、経路ｆ１３，ｆ１４，ｆ８，ｆ２，ｆ３，ｆ４を当該順で流れて共通油槽１０に戻る流れとなる。共通油槽１０内では、供給された焼戻油にワークＷが浸漬し、ワークＷの焼戻し処理が行われる。

図１０は、焼戻し処理工程における焼戻油を排出する流れの一例を示す図である。図１０に示すように、焼戻し処理工程の焼戻油排出時においては、制御部７０が、共通油槽１０が焼戻油槽２２よりも高圧となるように真空排気や窒素ガス供給の制御を行うとともに、焼戻油経路３２における排出経路に配置された開閉弁Ｖを開かせる。これにより、共通油槽１０内の焼戻油は、焼戻油経路３２における経路ｆ４，ｆ３，ｆ２，ｆ８，ｆ７を矢印の向きに流れて、焼戻油槽２２に排出される。

＜作用効果＞
以上、本実施形態に係る熱処理システム１によれば、給排経路３０（焼入油経路３１、焼戻油経路３２、洗浄油経路３３）によって、貯留油槽２０（焼入油槽２１、焼戻油槽２２、洗浄油槽２３）と共通油槽１０との間で熱処理油（焼入油、焼戻油、洗浄油）が供給及び排出される。これにより、同じ共通油槽１０において、ワークＷの焼入れ処理、焼戻し処理、及び洗浄処理の各工程を行うことができる。従来技術のように、各工程を異なる油槽で行う場合には、各油槽にワークＷを搬送する時間がかかっていたが、熱処理システム１によれば、この搬送の際にかかる時間を削減することができる。更に、熱処理システム１によれば、焼戻油槽２２において加熱された状態の焼戻油の熱を、熱交換器４１によって焼入油に利用するとともに、この焼入油の熱を、熱交換器４２によって洗浄油に利用することができる。このように熱を順次移していくことにより、熱処理によって焼入油及び洗浄油が設定温度よりも下がった場合であっても、設定温度に効率よく復温することができるため、焼入油及び洗浄油を復温するまでの時間を短縮することができる。以上より、熱処理システム１によれば、ワークＷの搬送や熱処理油の復温にかかる時間によって生じる熱処理の停滞を抑制することができる。

また、熱処理システム１では、熱交換経路５１，５２によって、焼戻油槽２２内の焼戻油と焼入油槽２１内の焼入油とをそれぞれ循環させながら熱交換するとともに、焼入油槽２１内の焼入油と洗浄油槽２３内の洗浄油とをそれぞれ循環させながら熱交換する。これにより、当該焼入油と当該焼戻油との間の熱交換、及び、当該焼入油と当該洗浄油との間の熱交換を、より効率良く行うことができる。

また、熱処理システム１によれば、蒸留器６０内の洗浄油と焼入油槽２１内の焼入油との間での熱交換器４３による熱交換によって、焼入油の熱を蒸留器６０内の洗浄油に移すことができる。これにより、設定温度よりも上がった焼入油の温度を下げて設定温度に復温することができる。

また、熱処理システム１では、熱交換経路５３によって、焼入油槽２１内の焼入油と蒸留器６０内の洗浄油とをそれぞれ循環させながら熱交換する。これにより、当該焼入油と当該洗浄油との間の熱交換を、より効率良く行うことができる。

また、熱処理システム１によれば、低温焼入油経路３４によって低温焼入油を共通油槽１０に供給し、共通油槽１０内において低温焼入油にワークＷを浸漬させて、残留オーステナイト低減処理を行うことができる。また、再生洗浄油槽２５内の再生洗浄油と低温焼入油槽２４内の低温焼入油との間での熱交換によって、低温焼入油の熱を再生洗浄油に移すことができるため、残留オーステナイト低減処理によって設定温度より高くなった低温焼入油の温度を下げて設定温度に復温することができる。

また、熱処理システム１によれば、熱交換経路５４によって、低温焼入油槽２４内の低温焼入油と再生洗浄油槽２５内の再生洗浄油とをそれぞれ循環させながら熱交換する。これにより、当該低温焼入油と当該再生洗浄油との間の熱交換を、より効率良く行うことができる。

＜変形例＞
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記の実施形態に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、上記の実施形態及び後述する変形例が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

例えば、給排経路３０や熱交換経路５１～５４は、上記実施形態で説明した構成に限定されず、例えば図に示した経路以外の他の経路等を含んで構成されていてもよい。また、例えば、熱処理システム１は、低温焼入油槽２４、再生洗浄油槽２５、熱交換器４３，４４等を備えていなくてもよく、熱交換器４１，４２による熱交換によってのみ、熱処理油の温度が設定温度になるよう管理してもよい。また、上記実施形態では、熱交換経路５１～５４で熱処理油を循環させながら熱交換器４１～４４による熱処理油の熱交換を行う例について説明したが、熱交換経路５１～５４で熱処理油を循環させずに、熱交換器を介して各貯留油槽２０同士を接続すること等によって熱処理油の熱交換を行ってもよい。

また、上記実施形態では、熱処理システム１が、一つの共通油槽１０を備える例について説明したが、熱処理システム１が複数の共通油槽１０を備えていてもよい。熱処理システム１は、複数の共通油槽１０のそれぞれにおいて、異なるワークＷの熱処理を同時に又は並行して行ってもよい。

１：熱処理システム、１０：共通油槽、２１：焼入油槽、２２：焼戻油槽、２３：洗浄油槽、２４：低温焼入油槽、２５：再生洗浄油槽、３１：焼入油経路、３２：焼戻油経路、３３：洗浄油経路、４１，４２，４３，４４：熱交換器（第一～第四熱交換器）、５１，５２，５３，５４：熱交換経路（第一～第四熱交換経路）、６０：蒸留器、Ｗ：ワーク（鋼部材）

Claims (6)

1. 鋼部材が配置され、前記鋼部材の焼入れ、焼戻し、及び洗浄を行う共通油槽と、
   前記焼入れ用の焼入油を貯留する焼入油槽と、
   前記焼戻し用の焼戻油を加熱するとともに貯留する焼戻油槽と、
   前記洗浄用の洗浄油を貯留する洗浄油槽と、
   前記焼入油槽と前記共通油槽との間で前記焼入油を給排する焼入油経路と、
   前記焼戻油槽と前記共通油槽との間で前記焼戻油を給排する焼戻油経路と、
   前記洗浄油槽と前記共通油槽との間で前記洗浄油を給排する洗浄油経路と、
   前記焼戻油槽内の前記焼戻油と前記焼入油槽内の前記焼入油との間で熱交換を行う第一熱交換器と、
   前記焼入油槽内の前記焼入油と前記洗浄油槽内の前記洗浄油との間で熱交換を行う第二熱交換器と、
   を備える、熱処理システム。
2. 前記焼戻油槽内の前記焼戻油を、前記第一熱交換器を経由して前記焼戻油槽内に循環させるとともに、前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第一熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させる第一熱交換経路と、
   前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第二熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させるとともに、前記洗浄油槽内の前記洗浄油を、前記第二熱交換器を経由して前記洗浄油槽内に循環させる第二熱交換経路と、
   を更に備える、請求項１に記載の熱処理システム。
3. 前記洗浄油槽内の前記洗浄油が供給され、供給された前記洗浄油を蒸留する蒸留器と、
   前記焼入油槽内の前記焼入油と前記蒸留器内の前記洗浄油との間で熱交換を行う第三熱交換器と、を更に備える、
   請求項１又は２に記載の熱処理システム。
4. 前記焼入油槽内の前記焼入油を、前記第三熱交換器を経由して前記焼入油槽内に循環させるとともに、前記蒸留器内の前記洗浄油を、前記第三熱交換器を経由して前記蒸留器内に循環させる第三熱交換経路を更に備える、
   請求項３に記載の熱処理システム。
5. 前記焼入油槽内の前記焼入油よりも低い温度の焼入油である低温焼入油を貯留する低温焼入油槽と、
   前記洗浄油槽内の前記洗浄油を前記蒸留器で蒸留することによって生成される再生洗浄油を貯留する再生洗浄油槽と、
   前記低温焼入油槽と前記共通油槽との間で前記低温焼入油を供排する低温焼入油経路と、
   前記低温焼入油槽内の前記低温焼入油と前記再生洗浄油槽内の前記再生洗浄油との間で熱交換を行う第四熱交換器と、
   を更に備える、
   請求項３に記載の熱処理システム。
6. 前記低温焼入油槽内の前記低温焼入油を、前記第四熱交換器を経由して前記低温焼入油槽内に循環させるとともに、前記再生洗浄油槽内の前記再生洗浄油を、前記第四熱交換器を経由して前記再生洗浄油槽内に循環させる第四熱交換経路を更に備える、
   請求項５に記載の熱処理システム。
   
   

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