JP3537573B2 - 熱処理冷却装置 - Google Patents

熱処理冷却装置

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大二 伊藤
久 田淵
和男 尾田
昭司 森井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連鎖状のリ
ンクチエンなどの焼入冷却の場合のように複雑に組み合
った部分を有して、通常の噴射冷却では冷却し難い部分
が生ずる物品を噴射冷却により連続的に焼入れする場合
などの熱処理冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の焼入熱処理における噴射冷却によ
る冷却装置は、図6に示すように、円筒断面の冷却筒2
の中に加熱体(被冷却体)Wを通過させ、冷却筒の内面
側に設けたノズル3から円筒中心に向かって冷却液を噴
射して冷却するものが多く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷却装置は単体の棒材などの冷却には適するが、例
えばリンクチエンなどの冷却の場合には、図6に示すよ
うにチエンのリンク素子Wの内面側に冷却液が当たり難
い部分が生ずるため、この部分が急冷されず焼入硬さが
低下してリンク素子に硬さむらが生ずる場合がある。こ
のため、チエンの強度が不足して破断するなどの問題点
があった。
【0004】そこで本発明は、被冷却体の周囲に直交し
て配列されたノズルから互いに干渉しない冷却液を噴射
することにより、冷却液の噴射線の死角を減少して特に
リンクチエンなどの焼入れにおいて均一に冷却できる熱
処理冷却装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱処理冷却装置は、熱処理温度に加熱され
た加熱体(被冷却体)を冷却液噴射により急冷熱処理す
る連続冷却装置において、筒のほぼ中心軸線を移動する
加熱体(被冷却体)の周囲を囲む方形断面の中空筒状の
冷却箱を備え、該冷却箱の周囲4方の壁面の内側に互い
に対向する壁面に向かって冷却液を噴射するように配列
された複数の冷却液噴射ノズルが設けられ、該相対する
壁面の複数のノズル相隣る壁面の複数のノズルは、い
ずれもその噴射線が前記方形断面の同一断面の平面上で
干渉しないように互いに食い違って配設されたことを特
徴とするものである。
【0006】すなわち、本発明の熱処理冷却装置は、従
来の冷却装置のように冷却液を円周上から中心に向かっ
て放射線状に噴出するのでなく、方形断面の中空筒状の
冷却箱の内側に設けられたノズルからの噴射線が互いに
干渉しない直交するノズルから冷却液を噴射して加熱体
を冷却するので、従来装置のように噴射線の死角がな
く、例えばリンクチエンのリンク素子の内側まで均一に
冷却される。
【0007】また、前記中空筒状の冷却箱は、前記加熱
体(被冷却体)に対して冷却液の噴射線の方向が変えら
れるように該冷却箱の筒の中心を軸として回動可能に装
着されることにより、リンクチエンなどの場合には、噴
射する冷却液をリンク内側により良く当たるように冷却
箱を回動させて調整することができる。さらに、前記
空筒状の冷却箱は、前記加熱体(被冷却体)に対し冷却
液を噴射しながら該冷却箱の筒の中心を軸として往復回
動運動をすることにより、噴射線の死角を一層減少して
冷却を均一にできる。
【0008】この様に前記構成の本発明の熱処理冷却装
置は誘導加熱により加熱されたリンクチエンなどの連続
焼入れ熱処理など使用される場合にとくに効果が大き
い。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明第1実施形態
の熱処理冷却装置の全体構成を示す斜視図、図2は本発
明第1実施形態の熱処理冷却装置の側面一部断面図であ
る。図3は図2のA矢視断面図、図4は各ノズル板のノ
ズル位置を説明する図である。図5はリンクチエン素子
に対する冷却液噴射の噴射線を示す図である。
【0010】これらの図において、冷却装置10の冷却
箱11は断面が正方形の筒状を成し、その4方の壁面に
はそれぞれ方形の窓14が設けられ、その壁面の外側に
は窓14を覆うように液槽15が気密に固着されてい
る。それぞれの液槽15には給液パイプ16が固着さ
れ、図示しない給液装置から圧力を持った冷却液が液槽
15に送られるようになっている。
【0011】冷却箱11の4方のそれぞれの窓14の内
側には、ノズル板171,172,173,174が窓
14を覆うようにそれぞれ4本のボルト18により固着
されている。ノズル板171,172,173,174
にはそれぞれ複数列、複数段のノズル孔171a,17
2a,173a,174aが設けられ、給液パイプ16
から液槽15に導入された冷却液は各ノズル孔171a
…から冷却箱11内に各ノズル板171…に直交して噴
射されるようになっている。図5に示すように相対する
壁面のノズル板171と173のノズル孔171aと1
73a及びノズル板172と174のノズル孔172a
と174aはそれぞれ冷却箱の軸線に直角の同一平面に
その噴射線が食い違うように設けられている。また、ノ
ズル孔171a及び173aと直角に交わるノズル孔1
72a及び174aは図4に示すように、その噴射線が
高さ方向で食い違うように高さ方向の平面を変えて設け
られている。ソして、同じノズル板の高さ方向の段の異
なるノズル孔は図5の実線と破線で示すヨうに交互に列
を変えて設けられている。これにより図5に示すように
各ノズルの冷却液の噴射線は互いに干渉しないように食
い違って噴射され、かつ同一ノズル板の段の異なる上下
ノズルが図5の実線と破線で示すように互いにカバーし
合って噴射線の死角を無くし、加熱体のリンクチエンW
のリンク素子の内側まで均一に冷却するようになってい
る。
【0012】冷却箱11の下部4隅には座板12が固着
され、座板12に設けられた扇形の長孔12aに挿通さ
れたボルト13によりブラケット21の受け台22に固
定されるようになっている。そして、扇形の長孔12a
により冷却箱11がその断面中心を芯として一定角度回
動でき、前記噴射線の被冷却体に当たる角度を調整でき
るようになっている。前記受け台22には冷却箱11の
中空部に貫通して被冷却体が通過する貫通孔24が設け
られ、ブラケット21の取付け部23がボルト27によ
り焼入装置のフレーム1に固定されてている。
【0013】冷却装置10の上側には図示しない高周波
誘導加熱コイルが設けられ、この加熱コイル中を通過し
て所定焼入れ温度に誘導加熱されたリンクチエン(被冷
却体)Wは、図示しない送り用のスプロケットなどによ
り移動速度を一定に保たれながら図1の上方から下方矢
印Xの方向に冷却箱10の空間中心を移動するように駆
動されている。
【0014】以下に上記構成の冷却装置の動作について
説明する。被冷却体のリンクチエンWは、前記図示しな
いスプロケットによりその各リンク素子が冷却箱11に
対して一定角度の向きをなして冷却箱11内に導入され
るので、作業開始前に冷却箱11の座板12を固定して
いるボルト13を緩めて冷却箱11を回動させ、冷却液
の噴射線がリンクチエンWのリンク素子の内外部にまん
べんなく当たる角度に調整した後、ボルト13を締めて
冷却箱11をブラケット21に固定する。焼入れ作業を
開始すると、図示しない高周波誘導加熱コイルにより焼
入れ温度に誘導加熱されたリンクチエンWは、連続的に
図1の上方から下方に送られて冷却箱11の中心を通過
する。このとき、冷却箱11の4方のノズル板171…
のノズル孔171a…から冷却液が噴射され被加熱体の
リンクチエンWを急冷する。この際、図5に示すように
4方のノズル板171…に設けられた複数のノズル孔1
71a…は直交してかつ噴射線が互いに干渉しないよう
に設けられているので、噴射された冷却液は死角が無く
リンク素子の内側にまでまんべんなく当たる。したがっ
て、リンクチエンWには焼入硬さのむらが生じない。
【0015】
【実施例】上記構成の冷却装置により以下の条件で焼入
れ実験を行った。 被加熱体: 炭素鋼リンクチエン : リンク素子寸法mm 16φ×外幅45×外長さ90 加熱方法及び温度: 誘導加熱により950℃まで加熱 冷却方法: 前記チエンを連続的に加熱し、図6に示す従来の冷却装 置と本発明の冷却装置を使用して連続的に冷却、焼入れした。 試験方法: 焼入れ冷却後の前記リンクチエンのリンク素子を1メー トル間隔に5個採取し、そのリンク素子を切断して図7に示すリンクの断面位置 の硬さ分布を測定比較した。その実験結果を表1に示す。図8は表1の結果から 最大硬さ及び最小硬さの分布を図示したものである。
【0016】[表1]
【0017】表1及び図8の結果から分かるように、従
来の冷却装置による場合はリンク素子の内側C,Gの位
置の焼入硬さが低くなり、外側A,Eの位置の硬さとの
差は最大Hv62となった。これに対して本発明の冷却
装置では内側C,Gも十分焼入れされ、内側と外側の硬
さの差異は最大Hv25にすぎなかった。これは前述し
たように、図6の従来装置ではリンク素子の内側に冷却
液が十分に当たらない死角が生ずるのに対して本発明の
装置では図5に示すようにまんべんなく当たり内側も十
分冷却されるからである。
【0018】以上述べたように、本発明の第1の実施形
の冷却装置によれば、加熱体を囲む方形断面の中空筒
状の冷却箱の壁面に噴射線が互いに干渉しないように噴
射する複数の冷却液噴射ノズルを備えているので、冷却
液を円周上から中心に向かって放射線状に噴出する従来
の冷却装置のように噴射線の死角がなく、リンクチエン
のリンク素子の内側まで均一に冷却液が当たりるため均
等に冷却され焼入硬さのむらが防止できる。
【0019】また、前記中空筒状の冷却箱は、加熱体に
対して冷却液の噴射線の方向が変えられるように筒の中
心を軸として回動可能であるので、噴射する冷却液をリ
ンクチエンのリンク内側により良く当たるように調整し
て固定することにより、噴射線の死角を一層減少して冷
却を均一にすることができる。
【0020】図9は第2の実施形態の冷却装置の一部断
面図を示す。第1実施形態においては冷却箱11をブラ
ケット21上に固定したが、第2実施形態においては、
冷却箱11とブラケット21の間に環状のリテーナ31
に保持したローラ32を介在させ、ブラケット21上で
冷却箱11をその中心を軸として図示しない回動駆動装
置により連続的に正反転回動させるようにしたものであ
る。これにより一層死角のない均一な冷却ができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明構成の冷却
装置によれば、従来の噴射冷却装置では均一な焼入れが
困難であったリンクチエンなどの噴射焼入れ冷却が簡易
な装置で可能となり、焼入れチエンの量産と信頼性の向
上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の熱処理冷却装置の全体
構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態の熱処理冷却装置の側面
一部断面図である。
【図3】図2のA矢視断面図である。
【図4】本発明の第1実施形態の熱処理冷却装置の各ノ
ズル板のノズル位置を説明する断面図である。
【図5】本発明の第1実施形態の熱処理冷却装置のリン
クチエン素子に対する冷却液の噴射線を説明する図であ
る。
【図6】従来の冷却装置の冷却液の噴射線を説明する図
である。
【図7】本発明実施例の冷却実験におけるリンクチエン
素子の焼入れ後の断面硬さの測定位置を示す図である。
【図8】本発明実施例の実験結果の断面硬さ分布を比較
した図である。
【図9】本発明の第2の実施形態の熱処理冷却装置の側
面一部断面図である。
【符号の説明】
1 フレーム 2 冷却筒 3 ノズル 10 冷却装置 11 冷却箱 12 座板 13 ボルト 14 窓 15 液槽 16 給液パイプ 18 ボルト 21 ブラケット 22 受け台 23 支持板 31 リテーナ 32 ローラ 171 第1ノズル板 171a ノズル 172 第2ノズル板 172a ノズル 173 第3ノズル板 173a ノズル 174 第4ノズル板 174a ノズル W リンクチエン(加熱体、被冷却体)■
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森井 昭司 神奈川県平塚市田村5893 高周波熱錬株 式会社湘南事業所内 (56)参考文献 特開 昭47−21319(JP,A) 特開 昭52−152809(JP,A) 特開 昭58−207326(JP,A) 特公 昭62−53567(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/00 - 1/84 C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱処理温度に加熱された加熱体(被冷却
    体)を冷却液噴射により急冷熱処理する連続冷却装置に
    おいて、筒のほぼ中心軸線を移動する加熱体(被冷却
    体)の周囲を囲む方形断面の中空筒状の冷却箱を備え、
    該冷却箱の周囲4方の壁面の内側に互いに対向する壁面
    に向かって冷却液を噴射するように配列された複数の冷
    却液噴射ノズルが設けられ、該相対する壁面の複数のノ
    ズル相隣る壁面の複数のノズルは、いずれもその噴射
    線が前記方形断面の同一断面の平面上で干渉しないよう
    に互いに食い違って配設されたことを特徴とする熱処理
    冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記中空筒状の冷却箱は、前記加熱体
    (被冷却体)に対して冷却液の噴射線の方向が変えられ
    るように該冷却箱の筒の中心を軸として回動可能に装着
    されたことを特徴とする請求項1に記載の熱処理冷却装
    置。
  3. 【請求項3】 前記中空筒状の冷却箱は、前記加熱体
    (被冷却体)に対し冷却液を噴射しながら該冷却箱の筒
    の中心を軸として往復回動運動をすることを特徴とする
    請求項1または2に記載の熱処理冷却装置。
  4. 【請求項4】 前記中空筒状の冷却箱中を移動する加熱
    体(被冷却体)は、誘導加熱により加熱されたリンクチ
    エンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか
    に記載の熱処理冷却装置。
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