JP3930648B2 - 鋼部品のガス冷却装置 - Google Patents
鋼部品のガス冷却装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3930648B2 JP3930648B2 JP26392298A JP26392298A JP3930648B2 JP 3930648 B2 JP3930648 B2 JP 3930648B2 JP 26392298 A JP26392298 A JP 26392298A JP 26392298 A JP26392298 A JP 26392298A JP 3930648 B2 JP3930648 B2 JP 3930648B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- inner cylinder
- gas cooling
- gas
- cooling device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼部品のガス冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
真空炉においてトレーに積載さた鋼部品を浸炭もしくはオーステナイト加熱後に前記処理を行なった容器内に冷却ガスを圧入し、循環ファンによりガスを循環させることによる強制対流冷却を行ない、この冷却ガスを循環流路に設けられた熱交換器により冷却することは、例えば特開平4−280916号公報に示されるように既知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来のガス冷却方法及び装置では冷却ガスの流速が低く冷却速度が十分ではない為、あまり速い冷却速度を必要としない一部の工具鋼等に用途が限られ、SCM420やSCr420等の肌焼き鋼には適用できなかった。
【0004】
また、冷却速度を高めるためには、冷却ガス圧力を約4MPaのように非常に高圧にすれば良いが冷却ガスの高圧化は大型化、設備費の増加、また取扱い性及び安全性の低下を招く。
【0005】
また、鋼部品をトレーに積載して処理を行なう場合には個々の鋼部品に対する流速が均一にならない為、冷却速度に差が生じ、鋼部品の品質がばらつくようになる。また、熱交換器を設ければ流路抵抗が増大し、流速の低下を招く。
【0006】
本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼部品のガス冷却装置は、鋼部品を入れる減圧密閉容器と、この減圧密閉容器内を真空にする手段と、上記減圧密閉容器内に冷却流体を導入する手段とを有し、上記減圧密閉容器が外筒と、内筒と、この外筒と内筒間に形成された冷却流体通路と、上記内筒の中心部に設けた被処理鋼部品載置部と、上記被処理部品載置部と上記内筒間に配置した中間筒状体と、この中間筒状体と上記内筒及び上記外筒の上蓋と底板間に夫々形成される流体通路と、上記中間筒状体の内周面に設けた、上記中心部で最も狭くなり、これより上下方向に向って次第に広がる縦断側面が梯形状の環状壁と、上記中間筒状体の上部中央に配置した循環ファンと、この循環ファンの駆動手段とより成ることを特徴とする。
【0013】
上記内筒の内周面に冷却フィンが形成されていることを特徴とする。
【0014】
上記循環ファンは回転数が可変であることを特徴とする。
【0015】
上記循環ファンの下面と上記鋼部品載置部間に上記中間筒状体内を流れる流体を整流するための内部ダクトを有することを特徴とする。
【0016】
また、上記内部のダクトは、逆円錐台状断面のコア部と、このコア部の外周面に互に円周方向に離間して上下方向及び半径方向外方に延び、その上端が互に同一円周方向に弧状に湾曲する複数のガイド片とより成ることを特徴とする。
【0017】
また、その中央部は円錐状に上方に盛り上がり、周辺部が弧状に上方に湾曲する下部整流板を上記底板上に有することを特徴とする。
【0018】
上記上蓋の下面に、その中央部が逆円錐台状に下方に突出する上部整流板を有することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【0020】
本発明においては、図1に示すように減圧密閉容器1と、真空ポンプ2と、この真空ポンプ2と上記容器1間を接続する排気路3と、この排気路3に介挿した排気バルブ4と、冷却ガスを貯蔵したリザーバタンク5と、このリザーバタンク5と上記容器1間を接続する冷却ガス導入路6と、この冷却ガス導入路6に介挿した導入バルブ7とにより鋼部品冷却装置を構成する。
【0021】
本発明の鋼部品冷却装置における減圧密閉容器1は、図2に示すように外筒8と内筒9とより成る二重筒構造とし、この二重筒間に冷却水通路10を形成し、例えばリング状の被処理鋼部品11を支持台12によって上記内筒9の中心部13で保持せしめると共に、上記内筒9と上記支持台12間に中間筒状体14を配置し、この中間筒状体14と上記内筒9間、容器1の上蓋15間及び底板16間に夫々流体通路17〜19を形成し、上記中間筒状体14の内周面には、上記中心部13で最も狭くなり、これより上下方向に向って次第に広がる逆円錐台状及び円錐台状の断面形状の空間20及び21が形成されるようにした縦断側面が梯形状の環状壁22を設ける。
【0022】
また、上記中間筒状体14内の上部中央には循環ファン23を配置し、上記上蓋15に載置したモーター24によって回転せしめる。
【0023】
また、上記循環ファン23の下面と上記支持台12間における上記空間20内には上記空間20を流れる流体を整流するための内部ダクト25を配置し、この内部ダクト25は図3及び図4に示すように、上記空間20の上部から上記中心部13に向って延びる逆円円錐台状断面のコア部26と、このコア部26の外周面に互に円周方向に離間して上下方向及び半径方向外方に延び、その上端が互に同一円周方向に弧状に湾曲する複数のガイド片27とにより構成し、このガイド片27の任意のものを上記中間筒状体14の壁22に固定せしめる。
【0024】
更に上記内筒9の内周面には図5に示すように半径方向内方にV字状に開いて上下方向に延びる鋼製の伝熱フィン28を複数個取り付けると共に、上記容器1の底板16上には、その中央部29が円錐状に上方に盛り上がり、周辺部30が弧状に上方に湾曲する下部整流板31を配置し、上記上蓋15の下面には、その中央部32が逆円錐台状に下方に突出する上部整流板33を配置し、この中央部を貫通して上記モーター24の回転軸34が上記循環ファン23に向って延びるようにする。
【0025】
なお、35は上記上蓋15と上記モーター24の回転軸34間に形成した磁気シール、36は上記底板16と、上記支持台12の支持棒37間に形成した真空シールである。
【0026】
本発明においては、減圧密閉容器1内を真空ポンプ2により排気バルブ3を介して内部圧力が1Pa程度(被処理鋼部品が焼き入れ温度で酸化されない圧力)になるまで真空排気し、上記減圧密閉容器1内の所定の位置に被処理鋼部品11を保持した後、排気バルブ4を閉じてから上記減圧密閉容器1内に外部に設置したリザーバタンク5に蓄えた冷却ガスを導入バルブ7を開いて所定の圧力例えば1MPa〜0.6MPaになるまで導入する。導入バルブ7を閉じて容器1内に冷却ガスを封入した後、被処理鋼部品11の上部に設けた循環ファン23をモータ24で駆動し図2中に矢印で示すように冷却ガスを空間20,21、流体通路19,17,18を介して循環せしめる。
【0027】
所定の時間、循環ファン23を駆動させ被処理鋼部品11を冷却し、その間、冷却ガスを水冷された伝熱フィン28を有する内筒9を介して冷却する。
【0028】
上記冷却ガスとしては一種の不活性ガス、一種或いは二種以上の混合不活性ガス、または水素ガス単体或いは水素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いる。
【0029】
上記循環ファン23としては軸流ファンを用い、駆動モータ24の出力をインバータ等により調節し、その回転数を変えることにより被処理鋼部品に最適な熱履歴を与えるようにする。
【0030】
(実験例1)
【0031】
図1に示す本発明のガス冷却装置内に、被処理鋼部品11として前工程で約870℃に加熱した外径190mm、内径140mm、厚さ25mm、重さ2.4Kgの角状断面のリング状鋼部品を入れ焼入れを行なった。鋼部品の材質は一般的な肌焼き鋼であるSCM420及びSCr420とし、冷却ガスは窒素単体、導入圧力は0.6MPaとした。
【0032】
循環ファン駆動モータ24としては出力18.5kwの2極汎用モータを用い、運転周波数は60Hzとし循環ファン23の回転数を3600rpmとした。
【0033】
図6は冷却時の被処理鋼部品各部分の、冷却時間−温度の変化を示したものである。図6における曲線▲1▼〜▲3▼は夫々図2に示す配置のリング状鋼部品の前部,背部,側部の温度変化を示す。この図6から明らかなように被処理鋼部品の各部は略均一に冷却されており、ファン起動時の被処理鋼部品の温度は搬送中に降温し約850℃であったが、ファン起動後は30秒後で530℃、60秒後で300℃、90秒後で150℃、120秒後で100℃であった。
【0034】
また、被処理鋼部品の冷却ガスの流速は34m/sであった(大気圧下において羽根車式流速計により測定)。焼き入れの結果、被処理鋼部品の芯部硬さはロックウェル硬さでSCM420材がHRC32.5、SCr420材でHRC31.4であった。この値は焼き入れ油による焼き入れ硬さと略同等である。
【0035】
図7は、被処理鋼部品の材質をSCM420とし、ファンの回転数を3600rpmとしてガス圧力を変化させた場合の被処理鋼部品の焼入れした芯部硬さの関係を、図8は同様の条件の下で、ファン回転数と被処理鋼部品の焼入れした芯部硬さの関係を示したものである。このようにガス圧力およびファン回転数を変化させることで任意の芯部硬さを得ることが可能となる。
【0036】
(実験例2)
【0037】
図1に示す本発明のガス冷却装置内に、外径220mmのリングギアを入れ焼入れを行なった。鋼部品の材質は一般的な肌焼き鋼であるSCM420とし、冷却ガスは窒素単体、導入圧力は0.6MPaとした。
【0038】
循環ファン駆動モータ24としては出力18.5kwの2極汎用モータを用い、運転周波数は60Hzとし循環ファン23の回転数を3600rpmとした。
【0039】
ファン起動時の被処理鋼部品の温度は、搬送中に降温し約830℃であったが、ファン起動後の被処理鋼部品の温度(最大肉厚部)は30秒後で430℃、60秒後で200℃、90秒後で80℃、120秒後で50℃であった。
【0040】
図9は浸炭後焼入れした後の被処理鋼部品の各部分の断面の硬さ分布測定結果である。図9における曲線▲1▼〜▲3▼は夫々図2に示す配置のリング状鋼部品の前部,背部,側部の硬さ変化を示す。被処理鋼部品の表面から0.05mmの部分の硬さはマイクロビッカース硬さで約Hmv(0.5)730、焼入れした芯部硬さはロックウェル硬さでHRC30であった。図9から明らかなように、被処理鋼部品はその各部で均一な硬さ分布が得られている。
【0041】
図10は、鋼部品としてSCM420を用い循環ファンの回転数を換えた場合の冷却時間−温度の変化を示し、曲線▲1▼〜▲4▼は夫々6barのN2 ガスを用い、ファンの回転数を3600rpm,3000rpm,1800rpm,600rpmとした場合である。
【0042】
【発明の効果】
上記のように本発明のガス冷却装置によれば、冷却ガスとして安価で取り扱い性の良い窒素ガス単体を用い、0.6MPaという従来装置に比較して低い圧力において従来の装置では困難であった、肌焼き鋼に対して焼き入れを行なうことができる。また使用圧力が低く、複雑な熱交換器を必要とせず、モータも低出力の汎用モータを使用することができるから設備の簡素化、設備費の低減が可能となり安全性も高い等大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガス冷却装置の説明図である。
【図2】 本発明のガス冷却装置における減圧密閉容器の縦断正面図である。
【図3】 図2に示す減圧密閉容器における内部ダクトの平面図である。
【図4】 図3に示す内部ダクトの正面図である。
【図5】 図2に示す減圧密閉容器の一部の横断平面図である。
【図6】 本発明の鋼部品のガス冷却装置によって処理した鋼部品の冷却時間−温度の関係を示す線図である。
【図7】 本発明の鋼部品のガス冷却装置によって処理した鋼部品の芯部硬さと冷却ガス圧の関係を示す線図である。
【図8】 本発明の鋼部品のガス冷却装置によって処理した鋼部品の芯部硬さとファン回転数の関係を示す線図である。
【図9】 本発明の鋼部品のガス冷却装置によって処理した浸炭した鋼部品の表面からの距離と硬さの関係を示す線図である。
【図10】 本発明の鋼部品のガス冷却装置によって処理した鋼部品の温度−冷却時間と循環ファン回転数との関係を示す線図である。
【符号の説明】
1 減圧密閉容器
2 真空ポンプ
3 排気路
4 排気バルブ
5 リザーバタンク
6 冷却ガス導入路
7 導入バルブ
8 外筒
9 内筒
10 冷却水通路
11 被処理鋼部品
12 支持台
13 中心部
14 中間筒状体
15 上蓋
16 底板
17 流体通路
18 流体通路
19 流体通路
20 空間
21 空間
22 環状壁
23 循環ファン
24 モーター
25 内部ダクト
26 コア部
27 ガイド片
28 伝熱フィン
29 中央部
30 周辺部
31 下部整流板
32 中央部
33 上部整流板
34 回転軸
35 磁気シール
36 真空シール
37 支持棒
Claims (7)
- 鋼部品を入れる減圧密閉容器と、この減圧密閉容器内を真空にする手段と、上記減圧密閉容器内に冷却流体を導入する手段とを有し、上記減圧密閉容器が外筒と、内筒と、この外筒と内筒間に形成された冷却流体通路と、上記内筒の中心部に設けた被処理鋼部品載置部と、上記被処理部品載置部と上記内筒間に配置した中間筒状体と、この中間筒状体と上記内筒及び上記外筒の上蓋と底板間に夫々形成される流体通路と、上記中間筒状体の内周面に設けた、上記中心部で最も狭くなり、これより上下方向に向って次第に広がる縦断側面が梯形状の環状壁と、上記中間筒状体の上部中央に配置した循環ファンと、この循環ファンの駆動手段とより成ることを特徴とする鋼部品のガス冷却装置。
- 上記内筒の内周面に冷却フィンが形成されていることを特徴とする請求項1記載の鋼部品のガス冷却装置。
- 上記循環ファンの回転数が可変であることを特徴とする請求項1または2記載の鋼部品のガス冷却装置。
- 上記循環ファンの下面と上記鋼部品載置部間に上記中間筒状体内を流れる流体を整流するための内部ダクトを有することを特徴とする請求項1、2または3記載の鋼部品のガス冷却装置。
- 上記内部ダクトが、逆円錐台状断面のコア部と、このコア部の外周面に互に円周方向に離間して上下方向及び半径方向外方に延び、その上端が互に同一円周方向に弧状に湾曲する複数のガイド片とより成ることを特徴とする請求項4記載の鋼部品のガス冷却装置。
- その中央部が円錐状に上方に盛り上がり、周辺部が弧状に上方に湾曲する下部整流板を上記底板上に有することを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の鋼部品のガス冷却装置。
- 上記上蓋の下面に、その中央部が逆円錐台状に下方に突出する上部整流板を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載の鋼部品のガス冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26392298A JP3930648B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 鋼部品のガス冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26392298A JP3930648B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 鋼部品のガス冷却装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007018463A Division JP4709955B2 (ja) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | 鋼部品のガス冷却方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000087136A JP2000087136A (ja) | 2000-03-28 |
JP3930648B2 true JP3930648B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=17396141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26392298A Expired - Fee Related JP3930648B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 鋼部品のガス冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3930648B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007162142A (ja) * | 2007-01-29 | 2007-06-28 | Dowa Holdings Co Ltd | 鋼部品のガス冷却方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5817173B2 (ja) * | 2011-03-29 | 2015-11-18 | Dowaサーモテック株式会社 | ガス焼入れ方法 |
JP5912670B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2016-04-27 | Dowaサーモテック株式会社 | ワークのガス冷却装置 |
CN115864741B (zh) * | 2023-03-01 | 2023-06-09 | 厚华(天津)动力科技有限公司 | 一种电动两轮车气冷轮毂电机 |
CN116032070B (zh) * | 2023-03-25 | 2023-06-23 | 厚华(天津)动力科技有限公司 | 一种轮毂电机 |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP26392298A patent/JP3930648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007162142A (ja) * | 2007-01-29 | 2007-06-28 | Dowa Holdings Co Ltd | 鋼部品のガス冷却方法 |
JP4709955B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2011-06-29 | Dowaサーモテック株式会社 | 鋼部品のガス冷却方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000087136A (ja) | 2000-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6814573B2 (en) | Vacuum heat-treatment apparatus | |
KR100250010B1 (ko) | 종형 열처리장치 | |
US8652370B2 (en) | Hot isostatic pressing method and apparatus | |
EP2116802A1 (en) | Gas cooling type vacuum heat treating furnace and cooling gas direction switching device | |
JP5577573B2 (ja) | 真空浸炭処理方法および真空浸炭処理装置 | |
US5550858A (en) | Heat treat furnace with multi-bar high convective gas quench | |
JP3930648B2 (ja) | 鋼部品のガス冷却装置 | |
JP6147261B2 (ja) | 焼入れ処理室 | |
US4986750A (en) | Furnace | |
US3219331A (en) | Heat treating furnace | |
JP4709955B2 (ja) | 鋼部品のガス冷却方法 | |
US4755236A (en) | Method of annealing using diffuser system for annealing furnace with water cooled base | |
JP2019112689A (ja) | 熱処理装置および熱処理方法 | |
EP0530513A1 (en) | Heat treat furnace system for performing different carburizing processes simultaneously | |
JP4158905B2 (ja) | ガス浸炭処理装置 | |
JP2006183874A (ja) | 熱処理装置及び熱処理部品の製造方法 | |
US5100112A (en) | Vertical-shaft furnace for the heat-treatment of metallic workpieces | |
JP4010346B2 (ja) | 不等肉厚部を有する部材の内周面を高周波焼入する方法 | |
JP5511240B2 (ja) | ワークのガス冷却装置およびガス冷却方法 | |
JP2007327110A (ja) | 転がり軸受軌道輪の製造方法 | |
JP5817173B2 (ja) | ガス焼入れ方法 | |
JPS5987032A (ja) | 加工品処理装置 | |
JPH10141859A (ja) | バッチ式熱処理炉 | |
JPH0533060A (ja) | 薄肉リングの連続焼入れ装置及びその連続焼入れ方法 | |
US3975145A (en) | Open coil heat shielding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050324 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061128 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070309 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140316 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |