JP3108813B2 - 熱処理炉 - Google Patents

熱処理炉

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JP3108813B2
JP3108813B2 JP03061982A JP6198291A JP3108813B2 JP 3108813 B2 JP3108813 B2 JP 3108813B2 JP 03061982 A JP03061982 A JP 03061982A JP 6198291 A JP6198291 A JP 6198291A JP 3108813 B2 JP3108813 B2 JP 3108813B2
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忠雄 菅野
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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、コンベアにて順次搬送
される加熱されたワークを予め設定された払い出し温度
まで冷却する熱処理炉に関する。
【0002】
【従来の技術】複数のワークに対し熱処理を行う場合
に、該ワークをコンベア等により順次搬送し該コンベア
の途中に設けた加熱炉にてワークを所定温度まで加熱し
た後、該加熱炉の下流に設けられた冷却炉にて該加熱さ
れたワークを所定の冷却速度で払い出し温度まで冷却す
ることは知られている。ところで、上記加熱炉及び冷却
炉内においてワークの上面と下面とに温度差があると均
一な熱処理が出来ず、またワークが変形するおそれがあ
るため、該加熱炉及び冷却炉内の雰囲気を上下に均一に
することが望ましく、例えば、加熱炉及び冷却炉の内部
の上下空間を外設管路で連通し、該外設管路に設けたフ
ァンにて各炉内雰囲気を強制的に撹拌する装置が実公昭
59−2104号公報に記載されいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
冷却炉内に加熱炉から加熱されたワークが搬送されてく
ると、該冷却炉内は高温度のワークにより加熱されるた
め、炉内雰囲気を攪拌するばかりでなく、冷却水を冷媒
として該冷却炉内を冷却する装置を備えている。したが
って、炉内雰囲気を攪拌する装置と炉内を冷却する装置
とを別個に備えなければならないという問題がある。ま
た、加熱炉からのワークの搬送が中断した場合には冷却
炉内の温度は下降するため、加熱炉からのワークの搬送
が再開された時点では、冷却炉内温度は設定値以下に低
下しており、その結果ワークに対して所望する熱処理を
行えないという問題がある。そこで本発明は、上記の問
題点に鑑み、炉内雰囲気の攪拌と冷却とを同一の装置に
て行うと共に、ワークが搬送されてこない場合でも炉内
温度を所定温度範囲に保持し得る熱処理炉を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、加熱されたワークの搬送路途中に設けられ
該ワークを所定の払い出し温度まで空冷する熱処理炉に
おいて、該熱処理炉内へ外気を導入しつつ炉内を換気す
る換気手段と、該炉内を加熱し炉内温度を昇温せしめる
加熱手段と該炉内温度を検知する温度検知手段からの
検知信号に基づいて上記換気手段による換気量と上記加
熱手段による加熱量とを制御し炉内温度を所定温度範囲
に保持せしめる炉内温度制御手段とを備え、更に、上記
換気手段を、炉内下方に設けられ散気板を介して外気を
常時導入する給気口と、炉内上方に設けられ上記温度制
御手段により開閉制御されるバルブを介設した排気ダク
トとから構成することを特徴とする。
【0005】
【作用】炉内空気を外気にて換気することにより炉内の
冷却と炉内雰囲気の攪拌とが行われる。また、ワークが
搬送されない場合には加熱手段により炉内温度が所定温
度範囲以下に低下することを防止する。そして換気手段
を、炉内下方に設けられ散気板を介して外気を常時導入
する給気口と、炉内上方に設けられ上記温度制御手段に
より開閉制御されるバルブを介設した排気ダクトとから
構成すれば、外気が散気板を介して炉内に拡散して導入
され、炉内雰囲気の攪拌機能が向上する。また換気量を
排気ダクト側にて制御するので炉内圧力は常時正圧に保
持され、ワークの投入口や払い出し口からの不用意な外
気の流入を阻止することができる。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を、1200℃に加熱したS
Cr420の鋼材を精密鍛造によりギヤ等のワーク(図
示しない)に成形し、該鍛造後のワークの冷却速度を制
御し該ワークに熱処理を施す場合について説明する。図
において、1は本発明に係る熱処理炉であり、上記鍛造
後のワークは該熱処理炉1の上流に配置された空冷ファ
ン2によって1次冷却として2分間で730℃まで冷却
された後、コンベア4により該熱処理炉1に搬送され、
該熱処理炉1にて2次冷却として20分間で払い出し温
度である630℃まで冷却される。従って、まず空冷フ
ァン2によりワーク組織のフェライトの析出量、即ちパ
ーライト面積を決定し、次に該熱処理炉1によりパーラ
イトの緻密さ、即ちワークの硬度を決定する。そして、
払い出し温度まで冷却されたワークの組織は既に変態が
完了しているため、上記熱処理炉1から払い出されたワ
ークは該熱処理炉1の下流に配置された空冷ファン3に
搬送され3次冷却として10分間で80℃まで冷却され
た後、ワーク表面の酸化被膜を除去するためショットブ
ラスト工程へと搬送され、その後、切削加工等の機械加
工が施される。ところで本実施例の場合、上記熱処理炉
1の内部をワークの搬送方向に沿って上流側よりA・B
・C・Dの4つの領域に分割しており、各領域の境界部
分にコンプレッサ(図示しない)からの外気を炉内へと
導入する給気口12a・12b・12cと炉内空気の排
出口となる排気ダクト13a・13b・13cとを設け
た。そして、各給気口12a・12b・12cからの外
気の導入量を個々に設定するための手動バルブ14a・
14b・14cを配置すると共に、導入される外気の流
れを分散させるため各給気口12a・12b・12cに
多孔質の散気板19a・19b・19cを配設した。ま
た、上記排気ダクト13a・13b・13cの内部には
各々開閉バルブ15a・15b・15cを設けると共
に、各開閉バルブ15a・15b・15cに開閉駆動用
のモータ16a・16b・16cを連結し、排気ダクト
13a・13b・13cの開度を制御し得るようにし
た。そして、領域A・B・Cには各領域ごとに炉内雰囲
気を加熱するヒータ17a・17b・17cと、炉内雰
囲気温度を測定するための熱電対18a・18b・18
cとを設け、更に領域Dには該熱処理炉1から払い出さ
れる直前のワーク温度を赤外線により検知する非接触温
度計5と該非接触温度計5の検知温度に応じて補助加熱
を行う補助ヒータ17dとを配置した。そして、マイク
ロコンピュータ及び各種電力制御装置からなるコントロ
ーラ6を設け、上記モータ16a・16b・16cと、
ヒータ17a・17b・17c及び補助ヒータ17d
と、熱電対18a・18b・18cと、非接触温度計5
とを該コントローラ6に接続し、熱電対18a・18b
・18cにより検知される炉内温度に基づいてモータ1
6a・16b・16c及びヒータ17a・17b・17
cを制御し上記各領域A・B・Cごとに温度制御を行い
得るようにすると共に、該熱処理炉1から払い出される
直前のワーク温度と上記払い出し温度との偏差をチェッ
クし、該偏差が所定値以上の場合には警報装置(図示し
ない)を作動させるようにした。尚、図において、11
は熱処理炉1へのワークの投入口を示し、12は該ワー
クの払い出し口を示す。
【0007】次に、上記構成によるワークの熱処理工程
について図4を用いて説明する。尚、図において2点鎖
線にて包囲した部分はコントローラ6による判断を示
す。上記冷却炉1内は上記のごとく730℃のワークを
20分間で630℃まで冷却し得る所定温度Tを中心と
する所定温度範囲に保持されなければならない。そこ
で、各熱電対により検知される領域A・B・Cの雰囲気
温度Ta・Tb・Tcと該所定温度Tとの偏差を求め、
ワークが搬送されてくる前に換気等により炉内温度が所
定温度Tより低下する場合には各ヒータを作動させ各雰
囲気温度を所定温度Tに対し−10℃から−5℃の間に
保持するように制御しておく。該状態にて空冷ファン2
からワークが搬送されてくると、該ワークはまず領域A
内に進入し、該ワークから放射される熱量や炉内空気に
伝達される熱量により該領域Aの温度は上昇する。そし
て、該領域Aの雰囲気温度Taが上記所定温度Tより1
0℃上昇すると、モータ16aを作動させ排気ダクト1
3aの開度を増加させる。すると、領域A内の空気は排
気ダクト13aから排出され領域Aに対する換気量が増
加し温度上昇が抑制される。尚、このとき隣接する領域
B内の換気量も増加するが、ヒータ17bの作動により
該領域Bの雰囲気温度Tbは所定温度Tに対し10℃以
上低下することはない。次に、ワークが領域Aから領域
Bへと搬送され領域Aの雰囲気温度Taが所定温度Tま
で低下すると排気ダクト13aを閉鎖し、更に所定温度
Tより10℃以下まで低下すると、次回のワーク投入に
備え上記のヒータ17aによる保温制御を再開する。一
方領域Bにおいては、領域Aからワークが搬送されたこ
とにより雰囲気温度Tbが上昇し、所定温度Tに対し1
0℃上昇する場合には上記領域Aの場合と同様に排気ダ
クト13bの開度を制御し雰囲気温度Tbの上昇を抑制
する。そして、該ワークは領域Cへと搬送され、該領域
Cにおいても雰囲気温度Tcが上昇するようであれば上
記領域A・Bの場合と同様に排気ダクト13cの開度制
御が行われる。従ってワークは領域A・B・Cを通過す
る間、常に所定温度Tを中心とする所定温度範囲に保持
された雰囲気にて冷却されることになる。そして、この
様にして冷却されたワークの払い出し直前における実際
の温度Twを非接触温度計5にてチェックし、所定の払
い出し温度Tp、すなわち630℃に対するワーク温度
Twの偏差を求め、該偏差が10℃以内であれば次工程
である空冷ファン3へとワークを払い出し、該偏差が1
0℃を越える場合には警報装置を作動させ、ワークの払
い出しを停止させる。尚、該偏差が10℃以内であって
も、ワーク温度Twが払い出し温度Tpより低温の場合
には補助ヒータ17dを作動させ領域Dの雰囲気を補助
的に暖める。以上の熱処理工程を経たワークについて硬
度を測定したところ、HRB(ロックウェル硬度Bスケ
ール)85であり、切削加工した場合の刃具寿命は通常
の焼準処理を施したワークを加工した場合の2.5〜3
倍であることが確認された。
【0008】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願発
明によれば、炉内雰囲気の冷却と撹拌とを換気手段とい
う単一の手段にて行うことができ、かつワーク未搬入時
の炉内温度の低下も防止でき、ワークを所望の冷却速度
で正確に冷却でき、更に、熱処理炉内を常時正圧に保持
するので該熱処理内への外気の不用意な侵入を防止で
きると共に炉内雰囲気の撹拌機能も向上し、炉内を温度
むらなく所望温度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の熱処理炉が適用される熱処理工程を
示す平面図
【図2】 本発明による熱処理炉のX−X断面図
【図3】 本発明による熱処理炉のY−Y断面図
【図4】 本発明の熱処理炉が適用される熱処理工程を
示すフロー図
【符号の説明】
1 熱処理炉 2 空冷ファン
(1次冷却用) 3 空冷ファン(3次冷却用) 5 非接触温度
計 6 コントローラ 12a・12b・12c 給気口 13a・13b・13c 排気ダクト 15a・15b・15c 開閉バルブ 17a・17b・17c ヒータ 17d 補助ヒータ 18a・18b・18c 熱電対 19a・19b・19c 散気板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F27D 9/00 F27D 9/00 (56)参考文献 特開 平2−93019(JP,A) 特開 昭51−20009(JP,A) 特開 昭61−73826(JP,A) 特開 昭62−40311(JP,A) 実開 昭56−29796(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/74,1/76,1/767 C21D 9/32,11/00 F27B 9/12,9/40 F27D 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱されたワークの搬送路途中に設けられ
    該ワークを所定の払い出し温度まで空冷する熱処理炉に
    おいて、該熱処理炉内へ外気を導入しつつ炉内を換気す
    る換気手段と、該炉内を加熱し炉内温度を昇温せしめる
    加熱手段と該炉内温度を検知する温度検知手段からの
    検知信号に基づいて上記換気手段による換気量と上記加
    熱手段による加熱量とを制御し炉内温度を所定温度範囲
    に保持せしめる炉内温度制御手段とを備え、更に、上記
    換気手段を、炉内下方に設けられ散気板を介して外気を
    常時導入する給気口と、炉内上方に設けられ上記温度制
    御手段により開閉制御されるバルブを介設した排気ダク
    トとから構成することを特徴とする熱処理炉。
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