JP2901117B2 - 鋼の焼入れ方法及びその装置 - Google Patents

鋼の焼入れ方法及びその装置

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JP2901117B2
JP2901117B2 JP5031456A JP3145693A JP2901117B2 JP 2901117 B2 JP2901117 B2 JP 2901117B2 JP 5031456 A JP5031456 A JP 5031456A JP 3145693 A JP3145693 A JP 3145693A JP 2901117 B2 JP2901117 B2 JP 2901117B2
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quenching
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quenching oil
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文隆 虻川
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雅彦 渡辺
伸 黒沢
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼の焼入れ方法及びそ
の装置に関し、処理層にばらつきが生ぜず、さらに被処
理品の変形、歪みを防止したことを特徴とする。
【0002】
【従来の技術】鋼の焼入れは、いわゆる臨界区域を早
く、危険区域をゆっくり冷やすことが原則である。従
来、特に変形、歪みを嫌う部品等の焼入れ方法として、
マルクエンチ、あるいは時間焼入れが採用され、冷却剤
として、ソルトあるいは高温焼入れ油が使用されてい
る。
【0003】マルクエンチによる焼入れは、被処理品の
マルテンサイト変態点以上の温度に保持したソルト浴
槽、あるいは高温焼入れ油槽に焼入れ温度に保持した被
処理品を投入し、マルテンサイト変態点直上で一度保持
し、被処理品が所定の温度になった後、引き上げて放冷
して変態を生じさせるか、あるいは時間焼入れを同時に
採用している場合は、変態点より低い温度に保持した第
二次槽に投入して変態を生ぜしめる方法が採用されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の焼入れにお
いては、被処理品のマルクエンチになる対象部分は、約
0.8%Cに浸炭された部分であり、全浸炭中の最表面
だけに重点を置いたものであった。
【0005】さらに焼入れ槽に投入された被処理品を所
定の均一温度に冷却するために行われている攪拌翼によ
る焼入れ油の攪拌は、その回転シャフト部から焼入れ油
に渦状に空気が吸い込まれ、さらに攪拌翼による焼入れ
油の循環過程で空気が混合して焼入れ油中に泡が発生
し、該泡が攪拌翼により焼入れ油中に拡散されて被処理
品の表面に付着して冷却にムラが生じ、その結果処理層
にばらつきが生じる場合があった。該現象は急冷のため
攪拌翼を高速回転させた場合にとくに著しいものであっ
た。
【0006】さらに従来の焼入れ槽は、焼入れ油を均一
に攪拌するための攪拌翼、その循環路の構成のため、必
要以上に大きく構成されており、その結果冷却剤の流
れ、温度にムラが生じ易く、被処理品の段取り状態、形
状等によって焼入れ油の澱みが発生して冷却にムラが生
じ、その結果処理層にばらつき、さらに処理品の変形、
歪み等が生じる場合があった。
【0007】また、その後の大気放冷においては、被処
理品を取りまく環境、すなわち、気温、湿度、風の有無
等も処理層のばらつき、処理品の変形、歪み等が生じる
要因となっていた。
【0008】また、時間焼入れによる方法では、第二次
槽に投入する時間差、すなわち、ロットで投入される
際、シリンダ、あるいはクレーンによる長時間を必要と
する投入により、上下方向による投入時間のズレでロッ
ト間に冷却時間、冷却速度のばらつきが発生する原因と
もなっていた。
【0009】そのため、被処理品の最表面から内部で
の、0.8%Cより低い炭素濃度を持つ部位の変態によ
る変形、歪み等のばらつきの発生は経験による段取り方
法や治具の改良に頼っているのが現状であった。
【0010】本発明は、前記事情に鑑みなされたもの
で、泡の発生による処理層のばらつき、冷却槽の大型化
から生じる冷却ムラ、さらに処理品の変形、歪み等を防
止した鋼の焼入れ方法及びその装置を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の方法の発明は、焼入れ槽の底部近くに均等
且つ下向きに複数個配設した焼入れ油の供給ノズルから
焼入れ油を焼入れ槽底部に向けて噴射供給し、前記焼入
れ油を受け槽にオーバーフローさせ、さらに該受け槽か
ら前記供給ノズルへ循環させつつ被処理品を急冷し、被
処理品が所定温度に冷却された後、前記供給ノズルから
の焼入れ油の供給を停止あるいは制御して徐冷を行うも
のである。
【0012】また、本発明の装置の発明は、焼入れ槽の
底部近くに均等且つ下向きに焼入れ油の供給ノズルを
数個配設し、別に前記焼入れ槽からオーバーフローした
焼入れ油の受け槽を設け、該焼入れ油の受け槽と前記焼
入れ槽間に流量制御弁を介して循環管路を設けたもので
ある。
【0013】
【作用】浸炭等の熱処理を終えた被処理品14が焼入れ
ベステイブル1内のエレベータ4上に供給され、焼入れ
槽2内の焼入れ油5中に浸漬して焼入れが行われる。そ
して本発明では該浸漬に先立ち、あるいは浸漬と同時に
流量制御弁9が開かれて複数個の供給ノズル6から焼入
れ槽2の底部2aに向けて噴射させられた焼入れ油5が
均一に焼入れ槽2内を上昇させられ、被処理品14の均
一急冷が行われ、急冷作用を終えた焼入れ油5はオーバ
ーフローして受け槽7に流入する。
【0014】すなわち、本発明は、従来のごとく攪拌翼
等で焼入れ油5を攪拌しないため、従来のごとく焼入れ
油5中に泡が発生することがない。さらに、従来のごと
く被処理品14により加熱された焼入れ油5が焼入れ槽
2内で循環させられることがなく、常に一定温度(約摂
氏160度)の焼入れ油5が均一の流れを保って入れ替
わり状態で被処理品14の周囲に制御供給されるため冷
却時間の短縮が図られる。すなわち、本発明では、従来
のごとく、焼入れ油が複数個配設された供給ノズルから
直接被処理品に向けて供給されることがなく、一旦焼入
れ槽2の底部2aに向けて噴射供給され、焼入れ油5の
上昇流の均一化が図られるものである。
【0015】つぎに、被処理品14が所定の温度、例え
ば、摂氏450〜470度になったことを確認して前記
流量制御弁9が閉じられる。その結果、焼入れ油5が被
処理品14の保有する熱により所定の温度、例えば摂氏
230度に上昇させられ、前記流量制御弁9が開かれ被
処理品14が所定の温度まで冷却され、さらに徐冷が行
われる。
【0016】さらに必要に応じて循環ポンプ12を作動
させて焼入れ槽2内において焼入れ油5を循環させ、被
処理品14の温度の均一化を図って所定の温度まで冷却
した後、該所定の温度となった被処理品14を焼入れ槽
2内で徐冷してもよい。
【0017】なお、前記流量制御弁9を閉じた結果、被
処理品14の温度が必要以上に上昇した場合には再び流
量制御弁9を開き、受け槽7から焼入れ油5を制御供給
し、被処理品14を所定の温度まで冷却する。
【0018】また、焼入れ油5の供給停止後に循環ポン
プ12を作動させると、冷却時、あるいは徐冷時に焼入
れ槽2内の上下に温度差が生ずることがなく好ましいも
のである。
【0019】
【実施例】以下に本発明の一実施例を装置に基づいて詳
細に説明する。図中1は焼入れベステイブルであり、下
方に焼入れ槽2が構成され、さらに内部に浸炭処理等を
終えた被処理品14の移送装置3を有するエレベータ4
が設けられている。図中5は焼入れ油である。
【0020】なお、焼入れ槽2は前記エレベータ4の昇
降の邪魔にならない大きさで、できる限り小さく構成さ
れる。その結果後に述べる焼入れ油5の流速が早くなり
冷却効果が高められる。
【0021】さらに、本発明では前記焼入れ槽2の底部
2a近くに均等且つ下向きに焼入れ油5の供給ノズル6
が複数個配設される。すなわち、図2のごとく、後述す
る循環管路8を分岐して焼入れ槽2の両側底部2a近く
に導き、さらに適数に分岐8aして各分岐管8aを両側
から連結し、さらにそれぞれの分岐管8aの下面に適当
間隔を開けて前記焼入れ油5の供給ノズル6が複数個
成される。
【0022】つぎに本発明の装置では、前記焼入れ槽2
からオーバーフローした焼入れ油5を受け入れる受け槽
7が設けられる。図面実施例では前記焼入れ槽2の周
囲、換言すれば、前記焼入れ槽2より深く、大きく構成
した受け槽7の内部に前記焼入れ槽2を設けた構成とし
ている。
【0023】さらに、該焼入れ油5の受け槽7と前記焼
入れ槽2間に流量制御弁9及び循環ポンプ10を介して
循環管路8が構成される。もっとも、オーバーフローし
た焼入れ油5を前記焼入れ槽2より高所のタンク(図示
せず。)にポンプアップし、該タンクから前記循環管路
8を設け、自然落差を利用する場合には前記循環ポンプ
10は不要である。
【0024】図中、11は前記焼入れ槽2の上下間を連
通する循環路であり、途中に循環ポンプ12を有する。
なお、該循環ポンプ12は正逆自在のものが望ましい。
【0025】前記構成において、焼入れ槽2内にはエレ
ベータ4上に供給された被処理品14の下降に先立ち、
あるいは下降と同時に流量制御弁9を開き、循環ポンプ
10を作動させると、受け槽7から焼入れ油5が焼入れ
槽2の底部2aに向けて連続的に噴射供給されて焼き入
れ油5の上昇流の均一化が図られる。そして、被処理晶
14が急冷され、被処理品14の冷却を終えた焼入れ油
5はオーバーフローして受け槽7に流入させられる。
【0026】そして、被処理品14が摂氏450〜47
0度に冷却されたことを確認して、前記流量制御弁9が
閉じられる。その結果焼入れ槽2内の焼入れ油5は被処
理品14の保有する熱により所定の温度まで上昇させら
れ、逆に被処理品14が所定の温度まで冷却される。同
時に必要に応じて循環ポンプ12が駆動させられて焼入
れ槽2内において焼入れ油5が循環させられ、被処理品
14の温度の均一化が図られる。
【0027】また、前記流量制御弁9を閉じた結果、被
処理品14の温度が上昇した場合には再び流量制御弁9
が開かれて焼入れ油5が受け槽7から供給され、所定の
温度まで冷却される。その後所定の温度となった被処理
品14は焼入れ槽2内でゆっくり冷却される。その際、
焼入れ槽2内の上下に温度差が生じないように循環ポン
プ12を作動させるとよい。
【0028】下記表1には、図2に示した被処理品(試
験品)、すなわち、同一浸炭処理後のキー溝付きスリー
ブ(長さ100mm、直径60mm)の各種焼入れ処理
前後の変化量の平均値測定結果が示されている。なお、
図3はその測定位置を示し、また、表1中における
「上」、「下」は図2におけるキー溝付きスリーブの上
下を意味する。
【0029】
【表1】表1によれば、被処理品(試験品)の上下にお
ける実際変化量の幅も従来方法に比べて小さく、被処理
品の変形、歪みの防止効果が優れていることが確認され
たものであり、したがって、同時に処理層のばらつきも
防止され、本発明の装置によれば前記方法を有効に実施
できるものである。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法及び装置によれば、攪拌翼
等が不要であるため、焼入れ油中に泡が発生することが
なく、さらに理想的な焼入れ方式であるところの臨界区
域を早く、危険区域をゆっくり冷やすことができ、した
がって、被処理品に変形、歪み、さらには処理層のばら
つきが生じない等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の一実施例を示す概略図である。
【図2】本発明の焼入れ槽及び受け槽部の平面図であ
る。
【図3】被処理品(試験品)の斜視図である。
【図4】被処理品(試験品)の測定位置を示す平面図で
ある。
【符号の説明】
2 焼入れ槽 5 焼き入油 6 供給ノズル 7 受け槽 9 流量制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 雅彦 神奈川県横浜市港北区箕輪町2丁目6番 26号 同和鉱業株式会社横浜工場内 (72)発明者 黒沢 伸 神奈川県横浜市港北区箕輪町2丁目6番 26号 同和鉱業株式会社横浜工場内 (72)発明者 神杉 普文 神奈川県横浜市港北区箕輪町2丁目6番 26号 同和鉱業株式会社横浜工場内 (56)参考文献 実公 昭53−10415(JP,Y2) 実公 昭36−25513(JP,Y1) 実公 昭49−29202(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 1/18,1/64 C23C 8/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼入れ槽の底部近くに均等且つ下向きに
    複数個配設した焼入れ油の供給ノズルから焼入れ油を焼
    入れ槽底部に向けて噴射供給し、前記焼入れ油を受け槽
    にオーバーフローさせ、さらに該受け槽から前記供給ノ
    ズルへ循環させつつ被処理品を急冷し、被処理品が所定
    温度に冷却された後、前記供給ノズルからの焼入れ油の
    供給を停止あるいは制御して徐冷を行うことを特徴とす
    る鋼の焼入れ方法。
  2. 【請求項2】 焼入れ槽の底部近くに均等且つ下向きに
    焼入れ油の供給ノズルが複数個配設され、別に前記焼入
    れ槽からオーバーフローした焼入れ油の受け槽が設けら
    れ、該焼入れ油の受け槽と前記焼入れ槽間に流量制御弁
    を介して循環管路が構成されてなることを特徴とする鋼
    の焼入れ装置。
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