JP5092170B2 - Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus - Google Patents
Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5092170B2 JP5092170B2 JP2001094627A JP2001094627A JP5092170B2 JP 5092170 B2 JP5092170 B2 JP 5092170B2 JP 2001094627 A JP2001094627 A JP 2001094627A JP 2001094627 A JP2001094627 A JP 2001094627A JP 5092170 B2 JP5092170 B2 JP 5092170B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- carburizing
- quenching
- processed
- door
- 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 - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼部品の浸炭焼入れ処理の生産性を向上させる方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼部品の浸炭焼入れ処理は、通常、被処理品を所定の浸炭温度に加熱昇温させる昇温工程、被処理品表面に炭素を侵入させ内部に拡散させる浸炭拡散工程(以後、単に浸炭工程と呼ぶ)、焼入れ温度保持工程(但し、浸炭温度と焼入れ温度が異なる場合)、および焼入れ工程を経て処理される。浸炭工程は、被処理品の結晶粒の粗大化を嫌うため、1223K以下の温度で処理されるのが常であったが、最近では、浸炭工程のリードタイムを短縮するために1273Kを超える温度で行われることもある。この場合は、浸炭工程で粗大化した被処理品の結晶粒を微細化するため、浸炭工程終了後に被処理品をA1変態点以下の温度まで冷却する一次冷却工程と、その後に被処理品を焼入れ温度まで加熱昇温させる再加熱工程を追加している。
【0003】
このような浸炭焼入れ処理は、連続炉方式あるいはバッチ炉方式の炉で行われるのが大勢を占めている。連続炉は、例えば、特公平06−99794に開示されているように、被処理品を積載したトレイが一定時間毎に炉に装入され、順次昇温ゾーン、浸炭ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンに移送され、さらに焼入れによって、浸炭焼入れの各工程が連続的に行われる。また、バッチ炉は、被処理品を昇温させ、浸炭、拡散の後、焼入れ温度に降温させる浸炭室と焼入れ温度に保持された被処理品を油中等に焼入れする焼入れ室とが連接されており、被処理品の装入、抽出方法によって、例えば、特公平05−14025に開示されているようなストレートスルー式と、例えば、特公昭62−4464に開示されているようなインアウト式とがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
鋼部品の浸炭焼入れ処理において、かつての量産技術、量産設備が必要とされていた時代とはうって変わり、近来では生産変動に柔軟に対応でき、少量でも無駄の少ない効率的生産が可能となる生産システムあるいは設備が必要とされてきている。
【0005】
しかし、前記従来の連続炉方式においては、一定処理条件の被処理品を多量に処理する場合には、生産性が高く効率良く稼動させることができるが、処理条件変更に無駄時間が必要なこと、あるいは生産量増減に対するフレキシビリティーがないことなどの難点があげられる。一方、バッチ炉方式においては、焼入れ室に被処理品が占有される時間、いわゆるリードタイムが浸炭室のリードタイムに対して通常著しく短く、焼入れ室の利用効率が著しく低い状況での稼動となっている。また、インアウト式バッチ炉では、被処理品の装入及び抽出口が兼用で焼入れ室に設置されているため、焼入れ室から被処理品を抽出しない限り、新たな被処理品が装入できない構造となっており、ストレートスルー式バッチ炉に比較して生産性が低い。
【0006】
このように、従来の浸炭焼入れ方法及び装置においては、生産性向上を目的とすればフレキシビリティーが損なわれ、一方で柔軟性のある稼動を目的とすれば設備利用効率が損なわれるという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明に係る浸炭焼入れ方法は、鋼部品を被処理品とする浸炭焼入れ処理工程において、前記被処理品を、浸炭ユニットと焼入れユニットとを左右に配置しその間に真空絶縁のための仕切扉を介して設けられる搬送ユニットに供給し、該搬送ユニットは前記被処理品が酸化しない程度の減圧下に保持されており、前記搬送ユニットへの前記被処理品の供給は、前記搬送ユニットの前後いずれかに配設される真空絶縁が可能な装入扉を開けて行われ、前記搬送ユニットから前記浸炭ユニットへと前記被処理品が移送され、前記浸炭ユニットにおいて浸炭拡散工程、あるいは拡散工程が終了した被処理品を、前記搬送ユニットを介して前記焼入れユニットに移送し、前記仕切扉を閉じた後に焼入れ工程を実施し、前記焼入れユニットにおいて前記仕切扉に対面する位置に配設される抽出扉を開けて前記被処理品を前記焼入れユニットから取り出すことを特徴とする。この請求項1に示す浸炭焼入れ方法によれば、搬送ユニットを浸炭ユニットと焼入れユニットとの間に設けたため、浸炭拡散工程、あるいは拡散工程が終了した被処理品を前記搬送ユニットから焼入れ工程に移送した後、焼入れ工程中の前記被処理品をそのままにして、前記搬送ユニットを介して浸炭工程に次の被処理品を移送することができる。また、浸炭ユニットと搬送ユニットと焼入れユニットが一直線状に並ぶので、レイアウトがシンプルで設備し易いという利点がある。加えて、焼入れユニットの抽出扉が仕切扉に対面する位置に配設されるので、浸炭焼入れの全工程を通じて被処理品の移送が一つの直線上で行われることになり、その結果、移送装置もシンプルにできるという利点もある。さらにまた、焼入れユニットからの被処理品の取り出しが焼入れユニットの抽出扉を開けて行われるので、焼入れ媒体として油が用いられる場合でも、油により装置内が汚染されることがない。
【0008】
請求項2に記載の本発明に係る浸炭処理方法は、前記浸炭ユニットにおいて浸炭拡散工程、あるいは拡散工程が終了した前記被処理品に、その後に一次冷却、再加熱、焼入れの各工程を実施するにあたり、各工程間における被処理品の移送を前記搬送ユニットを介して行うことを特徴とする。この請求項2に示す浸炭焼入れ方法によれば、種々の浸炭焼入れ処理、特に高温浸炭処理の生産性を向上させることができる。
【0010】
請求項3に記載の本発明に係る浸炭焼入れ装置は、鋼部品を被処理品とする浸炭焼入れ処理装置において、前記被処理品の浸炭拡散工程を行う浸炭ユニットと浸炭拡散工程を終了した前記被処理品の焼入れ工程を行う焼入れユニットとを左右に配置し、前記被処理品の移送のための真空密閉容器とした搬送ユニットを前記浸炭ユニットと前記焼入れユニットとの間に挟まれるように配置し、前記浸炭ユニットと前記搬送ユニットとの間及び前記焼入れユニットと前記搬送ユニットとの間には真空絶縁のための仕切扉を設け、前記搬送ユニットの前後いずれかに被処理品装入用の真空絶縁が可能な装入扉を設け、前記焼入れユニットにおいて前記仕切扉に対面する位置に被処理品取出用の抽出扉を設けることを特徴とする。
この請求項3に示す浸炭焼入れ装置によれば、前記請求項1に示した浸炭焼入れ方法を有効に実施することができ、特に、インアウト式バッチ炉に対して生産性を向上させることができる。
【0011】
請求項4に記載の浸炭焼入れ装置の実施の一形態は、請求項3に記載のものにおいて、複数の浸炭ユニットを各々仕切扉を介して前記搬送ユニットに接続したことを特徴とする。この請求項4に示す浸炭焼入れ装置によれば、前記請求項3に記載の浸炭焼入れ装置における焼入れユニットの利用効率を高め、かつ、浸炭焼入れ処理の生産性を向上させる装置を提供することができる。
【0012】
請求項5に記載の本発明に係る浸炭焼入れ装置は、前記浸炭ユニットにおいて浸炭拡散工程を終了した前記被処理品をA1変態温度以下まで冷却する一次冷却工程を行う一次冷却ユニットを備え、該一次冷却ユニットが真空絶縁のための仕切扉を介して前記搬送ユニットに接続されたものである。この請求項5に示す浸炭焼入れ装置によれば、前記浸炭ユニットを被処理品の焼入れ温度に再加熱するためのユニットとして兼用することによって、被処理品の結晶粒が粗大化するような1223Kより高い浸炭温度での処理にフレキシブルに対処できる。
【0014】
請求項6に記載の浸炭焼入れ装置の実施の一形態は、前記一次冷却ユニットにおいて一次冷却工程を終えた前記被処理品を焼入れ温度まで加熱昇温し保持する再加熱工程を行うための再加熱ユニットを備え、該再加熱ユニットが真空絶縁のための仕切扉を介して前記搬送ユニットに接続されるものである。この請求項6に示す浸炭焼入れ装置によれば、前記浸炭工程及び再加熱工程を実施するためのユニットを専用化することによって、浸炭焼入れ装置の生産性をさらに向上させることができる。
【0016】
請求項7に記載の浸炭焼入れ装置の実施の一形態は、複数の再加熱ユニットを各々仕切扉を介して前記搬送ユニットに接続したことを特徴とする。この請求項7に示す浸炭焼入れ装置によれば、焼入れユニットおよび一次冷却ユニットの利用効率を高め、かつ、複数の前記再加熱ユニットを備えることで浸炭焼入れ処理の生産性を著しく向上させることができる。
【0018】
前記のごとく、本発明の浸炭焼入れ方法及び装置においては、被処理品の装入・移送のための真空密閉容器とした搬送ユニットに設けられた装入扉を介して装入された室温と同程度の温度の被処理品は、被処理品が酸化しない程度の減圧下に保持され、予め所定の処理温度に保持された浸炭ユニットに仕切扉を介して移送される。そこで所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が大気圧程度あるいは減圧下で行われる。
【0019】
焼入れ温度保持工程が終了すると、焼入れ温度の被処理品が酸化しない程度の減圧下の搬送ユニットを経由して焼入れユニットに移送されて焼入れされる。このように、高い温度に加熱されている被処理品は、減圧下において各ユニットに間を移送されるため、ほとんど温度の低下なしに次の工程に進むことになる。搬送ユニットは、仕切扉で浸炭ユニットおよび焼入れユニットと絶縁されていることにより、大気雰囲気に復帰することができ、その後、次の被処理品を搬送ユニットに装入し引き続き前記同様に浸炭焼入れ処理を行うことが可能となる。
【0020】
最近では、有効硬化深さが1mmを超えるような浸炭処理には、浸炭時間の短縮のために1223Kを超える高い温度で炭素の拡散速度を高めて行う浸炭処理、いわゆる高温浸炭処理が行われている。そこで前記の如く、搬送ユニットに1223Kを超えるような高い温度での浸炭工程を終えた被処理品を短時間にA1変態温度以下まで冷却する一次冷却ユニットを連接することによって、種々の浸炭焼入れ処理にもフレキシブルに対処でき、前記一次冷却工程は冷却能力にもよるが20分程度の工程であり高温浸炭処理のリードタイムを短縮することが可能となる。
【0021】
また、一次冷却された被処理品は、その後、浸炭ユニットに移送されて焼入れ温度に再加熱されるが、焼入れ工程は浸炭温度よりも低い1173〜1073K程度の温度で被処理品を焼き入れするのが通常である。そこで、前記の如く、前記再加熱工程を別途、搬送ユニットに連接した焼入れ温度保持専用の再加熱ユニットで行うことにより、浸炭ユニットの温度が焼入れ温度に降温するまでの待ち時間を必要とせず、一次冷却終了後直ちに焼入れ温度保持工程に進めることが可能となり、高温浸炭処理のリードタイムをさらに短縮することができる。
【0022】
一般的に、昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程は数時間を要する工程であり、一方焼入れ工程は十数分程度の短時間で完了する工程であるため、浸炭ユニットにおける被処理品の占有時間に比べ、焼入ユニットにおける被処理品の占有時間は極端に短く、従来のバッチ炉における焼入槽の稼働効率は非常に低いのが実情である。そこで前記の如く、前記搬送ユニットに複数の浸炭ユニットを連接することによって、焼入ユニットの稼働効率を高めることが可能となる。
【0023】
また、通常、各ユニットにおける被処理品の占有時間は、浸炭ユニット>再加熱ユニット>一次冷却ユニット>焼入ユニット>搬送ユニットであり、複数の浸炭ユニットに見合った複数の再加熱ユニットを搬送ユニットに連接することにより、多種少量の被処理品を効率良くかつフレキシブルに対応できる。
【0024】
また、本発明において、被処理品の占有時間が最も少ない搬送ユニットに被処理品を装入するための真空絶縁が可能な装入扉を設けることによって装入室として利用でき、搬送ユニットの利用効率をさらに高めることができる。
【0025】
前記のごとく、被処理品が酸化しない程度に保持される搬送ユニットにより、鋼部品の浸炭焼入れ処理において、生産変動に柔軟に対応でき、少量でも無駄の少ない効率的な生産が可能となる処理の方法および装置を提供することができると共に、単なる加熱焼入れ処理、焼鈍等の調質処理にも柔軟に対応できる装置が提供できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
【0027】
図1は、本発明の実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図中、1は浸炭ユニット、2は搬送ユニット、3は焼入れユニットであり、4a,4bは仕切扉、5は装入扉、6は抽出扉である。搬送ユニット2内が大気圧に復圧され、かつ、浸炭ユニット1内および搬送ユニット2内に被処理品がない状態のとき、被処理品は、装入扉5が開いて図示していない搬送機構で搬送ユニット2内に装入される。図1より明らかなように、前記各ユニット1,2,3の配置は、前記浸炭ユニット1と前記焼入れユニット3が左右に配置され、その間に挟まれるようにして前記搬送ユニット3がある。また、前記抽出扉6は、前記焼入れユニットの仕切扉4bに対面する位置に配設されている。したがって、前記各ユニット間における被処理品の移送は一つの直線上で行われることになり、且つ、前記焼入れユニットからの被処理品の取り出しも、前記一つの直線上で行われることになる。
【0028】
被処理品が搬送ユニット2内の定位置に移送されると、装入扉5が閉じ、図示していない真空排気装置で搬送ユニット2内が真空排気される。一方、予め所定の処理温度に保持された浸炭ユニット1内は、予め被処理品が酸化、あるいは脱炭しない程度の減圧下に図示していない真空排気装置で保持されており、搬送ユニット2内の圧力が浸炭ユニット1内の圧力が略同等となると、仕切扉4aが開き、被処理品は浸炭ユニット1内の定位置に移送され、仕切扉4aが閉じる。
【0029】
その後、被処理品は浸炭ユニット1内において所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が大気圧程度の雰囲気中あるいは減圧下で行われる。焼入れ温度保持工程が終了すると、浸炭ユニット1内、搬送ユニット2内および焼入れユニット3内が、被処理品が酸化しない程度の圧力まで図示していない真空排気装置で排気減圧され、仕切扉4aが開き、被処理品は浸炭ユニット1内から搬送ユニット2内に移送され仕切扉4aが閉じると共に仕切扉4bが開き、被処理品は図示していない搬送機構によって搬送ユニット2内から焼入れユニット3内の定位置に移送され、仕切扉4bが閉じる。焼入れユニット3内に移送された被処理品は、所定の条件で焼入れされる。
【0030】
焼入れ工程が終了すると、焼入れユニット3内が大気圧に復圧され被処理品は装置外に抽出されるが、焼入れに際し冷媒として油が使用される場合が多く、油による装置内の汚染を防止するために、図1中に示すような抽出扉6から取り出される。焼入れ媒体としての油による装置内の汚染の危険性がない場合には、搬送ユニット2内を経由して装入扉5を介して被処理品を取り出すことができ、この場合には抽出扉6を具備する必然性はなくなる。
【0031】
ここで、被処理品が焼入ユニット3内に移送され仕切扉4bが閉じると、搬送ユニット2内を大気雰囲気に復帰させることができ、直ちに次の被処理品を搬送ユニット2内に装入し、さらに前記と同様に浸炭ユニット1内の定位置に移送することができ、前記焼入れ工程中の被処理品が焼入れユニット3から取り出されるまでの時間を待つことなく、引き続き浸炭工程の処理を行うことが可能となり、生産性を高めることができる。
【0032】
図2は、種々の浸炭焼入れ処理にフレキシブルに対応可能な実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図1に示した実施の一形態に対し、仕切扉4cを介して新たに一次冷却ユニット7を搬送ユニット2に連接した構成である。図1に示した実施の一形態と同様に装入扉5を介して搬送ユニット2内に被処理品が装入され、さらに浸炭ユニット1内の定位置に移送されて、該浸炭ユニット1内において所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が大気圧程度の雰囲気中あるいは減圧下で行われる。
【0033】
この浸炭工程において処理タイムを短縮するために、1223Kを超える高い温度で炭素の拡散速度を高めて行う高温浸炭処理の場合、被処理品が通常の肌焼き鋼であれば結晶粒の粗大化が起こり、結晶粒微細化の操作が必要となる。そこで、浸炭ユニット1内において高温浸炭書処理の工程を終えると、浸炭ユニット1内、搬送ユニット2内および一次冷却ユニット7内は被処理品が酸化しない程度の圧力まで図示していない真空排気装置で排気減圧されこれら各ユニット1,2,7内の圧力が略同等になると仕切扉4aが開き、被処理品は浸炭ユニット1内から搬送ユニット2内に移送され、仕切扉4aが閉じると共に仕切扉4cが開き、被処理品は図示していない搬送機構によって一次冷却ユニット7内の定位置に移送され、仕切扉4cが閉じる。
【0034】
次いで、被処理品は一次冷却ユニット7内において、被処理品が酸化、あるいは脱炭しない不活性ガス雰囲気中、例えば、窒素雰囲気中で、A1変態点以下の温度まで冷却される。所定の一次冷却を終えた被処理品は、被処理品が酸化、あるいは脱炭しない減圧下で仕切扉4cを介し搬送ユニット2内を経由し、仕切扉4aを介して浸炭ユニット1内の定位置に戻され、仕切扉4aが閉じると共に、被処理品が酸化、あるいは脱炭しない雰囲気中(減圧下を含む)で焼入れ温度に再加熱される。
【0035】
所定の焼入れ温度保持工程が終了すると、図1の実施の一形態と同様に、被処理品は搬送ユニット2内を介して焼入ユニット3内の定位置に移送され、焼入れされた後、抽出扉6から取り出される。かくのごとく、図2に示す浸炭焼入れ装置は、生産性を高めながら、高温浸炭処理等、種々の浸炭焼入れ処理にもフレキシブルに対応が可能である。
【0036】
図3は、図2に示した実施例の一形態の生産性をさらに高めた実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図2に示した実施の一形態の搬送ユニット2に、増設搬送ユニット2aを連接し、かつ、該増設搬送ユニット2aに仕切扉4dおよび装入扉5を設け、前記仕切扉4dに再加熱ユニット8を接続した構成である。
【0037】
すなわち、被処理品は、装入扉5を介して増設搬送ユニット2a内に装入され、さらに搬送ユニット2内を経由して図示していない搬送機構によって酸化しない減圧下で移送され、浸炭ユニット1内の定位置に移送されて所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が実施され、その後一次冷却ユニット7内において所定の一次冷却工程が図2に示した実施の一形態と同様に実施される。
【0038】
そして、前記一次冷却ユニット7内で所定の一次冷却を終えた被処理品は、被処理品が酸化しない減圧下で仕切扉4cを介して搬送ユニット2内および増設搬送ユニット2a内を経由し、仕切扉4dを介して再加熱ユニット8内の定位置に移送され、仕切扉4dが閉じると共に、被処理品が酸化、あるいは脱炭しない雰囲気中(減圧下を含む)で焼入れ温度に再加熱される。
【0039】
所定の焼入れ温度保持工程が終了した被処理品は、被処理品が酸化しない減圧下で仕切扉4dを介して増設搬送ユニット2a内、搬送ユニット2内を経由し、仕切扉4bを介して焼入れユニット3内に移送され、図1の実施の一形態と同様に、焼入れされた後、抽出扉6から取り出される。
【0040】
その一方で、被処理品が一次冷却ユニット7内に移送されると、搬送ユニット2内および増設搬送ユニット2a内は大気圧に復圧され、その後は次の被処理品が装入扉5を介して装入され、前記同様に浸炭ユニット1内に移送され、昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が実施される。このように、各ユニットごとに工程を分散させ各ユニットが被処理品に占有される時間を短縮することによって、図2に示した実施の一形態の生産性をさらに高めることが可能となる。
【0041】
図4は、装置の稼働効率を高めた実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図1に示した実施の一形態の搬送ユニット2に、仕切扉4eを介して新たに浸炭ユニット1aを接続した構成である(図2に示した一時冷却ユニット7にかえて搬送ユニット2に浸炭ユニット1aを接続した構成である。)。
【0042】
被処理品は図1に示した実施の一形態と同様に装入扉5を介して搬送ユニット2内に装入され、つぎに浸炭ユニット1内において所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が実施され、その後焼入ユニット3内において焼入れ工程が行われる。前記被処理品が浸炭ユニット1内に移送され昇温工程が開始した後、新たな次の被処理品が装入扉5を介して搬送ユニット2に装入され、該搬送ユニット2内を経由して前記新たに設けた浸炭ユニット1a内に移送され、引き続き所定の昇温工程、浸炭工程、焼入れ温度保持工程が実施される。
【0043】
この時、二つの浸炭ユニット1内及び1a内の被処理品が、同時に焼入れユニット3内に移送されることがないように、予め時間調整を行うことで、焼入ユニット3を効率よく稼働させることができる。すなわち、1ユニットの焼入ユニット3に対し、複数ユニットの浸炭ユニット1,1aを設置構成することにより、焼入ユニット3の稼働効率を高めかつ生産量に対する設備費の割合を低く抑えることができる。
【0044】
図5は、一次冷却ユニット7、再加熱ユニット8および焼入ユニット3の稼働効率を高め、かつ、生産性を高めた実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図3に示した増設搬送ユニット2aに、仕切扉4fを介して新たに浸炭ユニット1bを接続した構成である。被処理品は図3に示した実施の一形態と同様に装入扉5を介して増設搬送ユニット2a内に装入され、該増設搬送ユニット2a内および搬送ユニット2内を経由して浸炭ユニット1内の定位置に移送され、所定の昇温工程、浸炭工程が実施され、その後一次冷却ユニット7内において所定の一次冷却工程が行われ、続いて再加熱ユニット8内において所定の焼入れ温度保持工程が行われ、引き続いて焼入ユニット3内において焼入れ工程が行われる。
【0045】
前記被処理品が浸炭ユニット1内の定位置に移送され昇温工程が開始した後、新たな次の被処理品が前記同様に装入扉5を介して増設搬送ユニット2a内に装入され、該増設搬送ユニット2a内及び仕切扉4fを介してもう一方の浸炭ユニット1b内の定位置に移送されて所定の昇温工程、浸炭工程が実施されるが、引き続き行われる一次冷却工程、焼入れ温度保持工程、焼入れ工程において、前記二つの被処理品が同時に同じ工程に進むことがないように、予め時間調整を行うことで、一次冷却ユニット7、再加熱ユニット8および焼入ユニット3を効率よく稼働させることができる。
【0046】
図5に示す如く、各1ユニットの一次冷却ユニット7、再加熱ユニット8および焼入ユニット3に対し、複数ユニットの浸炭ユニット1及び1aを設置した装置を構成することにより、一次冷却ユニット7、再加熱ユニット8および焼入ユニット3の稼働効率を高めかつ生産量に対する設備費の割合を低く抑えると共に生産性を高めることができることとなる。
【0047】
図6は、一次冷却ユニット7および焼入ユニット3の稼働効率および装置の生産性をさらに高めた実施の一形態に係る浸炭焼入れ装置で、図5に示した実施の一形態の増設搬送ユニット2aに、さらに増設搬送ユニット2bを連接し、かつ、該増設搬送ユニット2bに、二つの仕切扉4gおよび4hを設け、前記仕切扉4gを介して新たな浸炭ユニット1cを接続し、前記仕切扉4hを介して新たな再加熱ユニット8aを接続した構成である。
【0048】
被処理品は図5で説明したのと同様に各工程を経て処理される。通常、浸炭焼入れ処理の工程においては、前記のごとく、各ユニットにおける被処理品の占有時間は、浸炭ユニット>再加熱ユニット>一次冷却ユニット>焼入ユニット>搬送ユニットであり、複数の浸炭ユニットに見合った複数の再加熱ユニットを搬送ユニットに連接することにより、被処理品装入の調整時間を図5で示した実施の一形態よりはるかに少なくすることができ、また、多種少量の被処理品を効率良くかつフレキシブルに処理できる。
【0049】
すなわち、各1ユニットの一次冷却ユニット7および焼入ユニット3に対し、複数ユニットの浸炭ユニット1,1b,1cおよび再加熱ユニット8,8aを設置し、浸炭ユニット1のユニット数>再加熱ユニットのユニット数とした装置を構成することにより、稼働効率が高く、かつ生産性の高い浸炭焼入れ装置とすることができる。
【0050】
また、以上の説明では、昇温工程を浸炭ユニット内で行うこととしたが、別途、昇温工程専用のユニットを接続することも可能であり、あるいは、再加熱ユニットを昇温工程に利用することもでき、多様性のある方法が取れる装置となる。
【0051】
【発明の効果】
このように本発明に係る浸炭焼入れ方法及び装置は、浸炭焼入れの工程を細分化し、該細分化した工程を専用化したユニットで処理するようにし、さらに被処理品を各々のユニットとの真空絶縁のための真空密閉容器とした搬送ユニットを経由して前記細分化した各ユニットに搬送される構成としたことにより、鋼部品の浸炭焼入れ処理において、生産変動に柔軟に対応でき、少量でも無駄の少ない効率的な生産が可能となると同時に、生産性の向上に有益な効果が得られる。その他、各工程をユニット化したことで、生産状況に適した無駄のない装置構成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浸炭焼入れ装置の実施の一形態を示す平面配置図である。
【図2】本発明の浸炭焼入れ装置の他の実施の一形態を示す平面配置図である。
【図3】本発明の浸炭焼入れ装置のさらに他の実施の一形態を示す平面配置図である。
【図4】本発明の浸炭焼入れ装置のさらに他の実施の一形態を示す平面配置図である。
【図5】本発明の浸炭焼入れ装置のさらに他の実施の一形態を示す平面配置図である。
【図6】本発明の浸炭焼入れ装置のさらに他の実施の一形態を示す平面配置図である。
【符号の説明】
1 浸炭ユニット
1a〜1c 浸炭ユニット
2 搬送ユニット
2a,2b 増設搬送ユニット
3 焼入れユニット
4a〜4h 仕切扉
5 装入扉
6 抽出扉
7 一次冷却ユニット
8,8a 再加熱ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for improving the productivity of carburizing and quenching of steel parts.
[0002]
[Prior art]
The carburizing and quenching treatment of steel parts is usually performed by a temperature raising process in which the article to be treated is heated to a predetermined carburizing temperature, a carburizing diffusion process in which carbon penetrates the surface of the article to be treated and diffuses inside (hereinafter simply referred to as a carburizing process). Called), a quenching temperature holding step (provided that the carburizing temperature and the quenching temperature are different), and a quenching step. The carburizing process is usually processed at a temperature of 1223K or less because it dislikes the coarsening of the crystal grains of the product to be processed. Recently, however, the temperature exceeds 1273K in order to shorten the lead time of the carburizing process. Sometimes it is done. In this case, in order to refine the crystal grains of the processed product coarsened in the carburizing process, a primary cooling process for cooling the processed product to a temperature below the A1 transformation point after the carburizing process, and then the processed product A reheating process is added to heat up to the quenching temperature.
[0003]
Such carburizing and quenching treatment is often performed in a continuous furnace type or batch furnace type furnace. For example, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 06-99794, a continuous furnace is loaded with a tray loaded with articles to be processed at regular intervals, and is sequentially heated, carburized, diffused, and cooled. Each process of carburizing and quenching is continuously performed by quenching. The batch furnace is connected to a carburizing chamber for raising the temperature of the product to be treated, carburizing and diffusing, and then lowering the temperature to the quenching temperature, and a quenching chamber for quenching the product to be treated which is held at the quenching temperature in oil. Depending on the method of loading and extracting the processed product, for example, a straight-through type as disclosed in JP-B 05-14025 and an in-out type as disclosed in JP-B 62-4464, for example, There is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Unlike the time when mass production technology and mass production equipment were required for carburizing and quenching of steel parts, it is now possible to flexibly respond to production fluctuations and enable efficient production with little waste even in small quantities. There is a need for production systems or equipment.
[0005]
However, in the conventional continuous furnace method, when a large amount of articles to be processed with a constant processing condition is processed, it is possible to operate with high productivity and efficiency, but wasteful time is required for changing the processing condition. Or the lack of flexibility to increase or decrease production. On the other hand, in the batch furnace method, the time for which the workpiece is occupied in the quenching chamber, that is, the so-called lead time is usually significantly shorter than the lead time of the carburizing chamber, and the operation is performed in a state where the utilization efficiency of the quenching chamber is extremely low. ing. Moreover, in the in-out type batch furnace, since the charging and extraction ports for processed products are also used in the quenching chamber, new processed products cannot be charged unless the processed products are extracted from the quenching chamber. The structure is low and the productivity is low compared to a straight-through batch furnace.
[0006]
As described above, the conventional carburizing and quenching method and apparatus have a problem that flexibility is impaired for the purpose of improving productivity, while facility utilization efficiency is impaired for the purpose of flexible operation. there were.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the carburizing and quenching method according to the present invention described in
[0008]
The carburizing method according to the present invention described in
[0010]
Claim 3The carburizing and quenching apparatus according to the present invention described in the above is a carburizing and quenching processing apparatus that uses steel parts as articles to be processed. The carburizing unit that performs the carburizing diffusion process of the article to be processed and the article to be processed that has finished the carburizing diffusion process A quenching unit that performs the quenching processPlaced on the left and right,A transport unit as a vacuum sealed container for transferring the article to be processedArranged so as to be sandwiched between the carburizing unit and the quenching unit, and provided with a partition door for vacuum insulation between the carburizing unit and the transfer unit and between the quenching unit and the transfer unit. In addition, a charging door capable of vacuum insulation for charging the processed product is provided either before or after the transfer unit, and an extraction door for removing the processed product is provided at a position facing the partition door in the quenching unit.It is characterized by that.
This claim3According to the carburizing and quenching apparatus shown in FIG. 1, the carburizing and quenching method shown in
[0011]
Claim4One embodiment of the carburizing and quenching apparatus described inIn
[0012]
Claim5The carburizing and quenching apparatus according to the present invention described inIn the carburizing unitA primary cooling unit that performs a primary cooling process for cooling the article to be processed that has finished the charcoal diffusion process to an A1 transformation temperature or lower.The primary cooling unit is connected to the transport unit through a partition door for vacuum insulation.This claim5According to the carburizing and quenching apparatus shown in FIG. 1, by using the carburizing unit as a unit for reheating to the quenching temperature of the article to be treated, the carburizing temperature higher than 1223K so that the crystal grains of the article to be treated are coarsened. Can be handled flexibly.
[0014]
Claim6One embodiment of the carburizing and quenching apparatus described inOne in the primary cooling unitA reheating unit for performing a reheating process in which the workpiece to be processed after the next cooling process is heated to a quenching temperature and held.The reheating unit for vacuum insulationConnected to the transport unit via a partition doorIt is what is done.This claim6According to the carburizing and quenching apparatus shown in Fig. 4, the productivity of the carburizing and quenching apparatus can be further improved by using a dedicated unit for carrying out the carburizing process and the reheating process.
[0016]
Claim7An embodiment of the carburizing and quenching apparatus according to
[0018]
As described above, in the carburizing and quenching method and apparatus of the present invention,Charging /A product to be processed having a temperature similar to room temperature inserted through a loading door provided in a transfer unit, which is a vacuum sealed container for transfer, is treated as an acid.Turn intoIt is kept under a reduced pressure of a certain level and transferred to a carburizing unit that is kept at a predetermined processing temperature in advance through a partition door. Therefore, the predetermined temperature raising step, carburizing step, and quenching temperature holding step are performed at about atmospheric pressure or under reduced pressure.
[0019]
When the quenching temperature holding process is completed, the product to be treated at the quenching temperature is converted to acid.Turn intoIt is transferred to the quenching unit via the transfer unit under a reduced pressure and quenched. As described above, since the article to be processed heated to a high temperature is transferred to each unit under reduced pressure, the process proceeds to the next step with almost no decrease in temperature. The transfer unit is insulated from the carburizing unit and the quenching unit by the partition door, so that it can be returned to the atmosphere. After that, the next product to be processed is charged into the transfer unit and subsequently carburized and quenched as described above. Can be performed.
[0020]
In recent years, carburizing treatment in which the effective hardening depth exceeds 1 mm is performed by so-called high-temperature carburizing treatment which is performed by increasing the diffusion rate of carbon at a high temperature exceeding 1223 K in order to shorten the carburizing time. Yes. Therefore, as described above, various carburizing and quenching treatments are performed by connecting a primary cooling unit that cools the workpiece to be processed after the carburizing process at a high temperature exceeding 1223 K to the A1 transformation temperature or less in a short time. The primary cooling process is a process of about 20 minutes depending on the cooling capacity, and the lead time of the high-temperature carburizing process can be shortened.
[0021]
Further, the article to be treated that has been primarily cooled is then transferred to the carburizing unit and reheated to the quenching temperature. In the quenching process, the article to be treated is quenched at a temperature of about 1173 to 1073 K, which is lower than the carburizing temperature. It is normal. Therefore, as described above, by performing the reheating step separately in a reheating unit dedicated to maintaining the quenching temperature connected to the transport unit, a waiting time until the temperature of the carburizing unit is lowered to the quenching temperature is not required, Immediately after the completion of the primary cooling, it is possible to proceed to the quenching temperature maintaining step, and the lead time for the high-temperature carburizing process can be further shortened.
[0022]
In general, the temperature raising process, carburizing process, and quenching temperature holding process are processes that require several hours, while the quenching process is a process that is completed in a short time of about ten minutes or more. Compared to the occupation time, the occupation time of the article to be processed in the quenching unit is extremely short, and the operating efficiency of the quenching tank in the conventional batch furnace is very low. Therefore, as described above, the operation efficiency of the quenching unit can be increased by connecting a plurality of carburizing units to the transfer unit.
[0023]
Moreover, the occupation time of the article to be processed in each unit is usually carburizing unit> reheating unit> primary cooling unit> quenching unit> conveying unit, and a plurality of reheating units corresponding to a plurality of carburizing units are conveyed units. By connecting them to each other, it is possible to efficiently and flexibly handle a small amount of products to be processed.
[0024]
Further, in the present invention, it is possible to use the transfer unit as a charging chamber by providing a charging door capable of vacuum insulation for charging the processed product in the transfer unit having the least occupied time of the processed product. Efficiency can be further increased.
[0025]
As described above, the product to be treated is acid.Turn intoWith the conveyance unit held to a certain extent, it is possible to provide a processing method and apparatus capable of flexibly responding to production fluctuations in carburizing and quenching processing of steel parts and enabling efficient production with little waste even with a small amount. In addition, it is possible to provide an apparatus that can flexibly cope with a tempering process such as a simple heat-quenching process and an annealing process.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a carburizing unit, 2 is a transport unit, 3 is a quenching unit, 4a and 4b are partition doors, and 5 is a charging door. , 6 is an extraction door. When the inside of the
[0028]
When the article to be processed is transferred to a fixed position in the
[0029]
After that, the article to be treated is subjected to a predetermined temperature raising process, carburizing process, and quenching temperature maintaining process in the
[0030]
When the quenching process is completed, the inside of the
[0031]
Here, when the product to be processed is transferred into the
[0032]
FIG. 2 is a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment that can flexibly cope with various carburizing and quenching processes. In contrast to the embodiment shown in FIG. 1, a
[0033]
In this carburizing process, in order to shorten the processing time, in the case of a high-temperature carburizing process performed by increasing the diffusion rate of carbon at a high temperature exceeding 1223 K, if the object to be processed is a normal case-hardened steel, the coarsening of the crystal grains is reduced. Occurs and requires the operation of crystal grain refinement. Therefore, when the process of the high-temperature carburizing book processing is completed in the
[0034]
Next, the article to be treated is cooled in the
[0035]
When the predetermined quenching temperature holding step is completed, the processed product is transferred to a fixed position in the
[0036]
FIG. 3 is a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment in which the productivity of the embodiment of the embodiment shown in FIG. 2 is further increased. The
[0037]
In other words, the product to be processed is charged into the additional transfer unit 2a through the charging
[0038]
And saidonceThe product to be processed after the predetermined primary cooling in the
[0039]
The processed product that has undergone the predetermined quenching temperature maintaining process isTurn into1 is transferred to the
[0040]
On the other hand, when the product to be processed is transferred into the
[0041]
FIG. 4 shows a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment in which the operating efficiency of the apparatus is increased. A new carburizing unit 1a is connected to the
[0042]
As in the embodiment shown in FIG. 1, the product to be processed is inserted into the
[0043]
At this time, the
[0044]
FIG. 5 is a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment in which the operating efficiency of the
[0045]
After the article to be treated is transferred to a fixed position in the
[0046]
As shown in FIG. 5, the
[0047]
FIG. 6 is a carburizing and quenching apparatus according to an embodiment in which the operating efficiency of the
[0048]
The article to be processed is processed through the respective steps in the same manner as described with reference to FIG. Usually, in the carburizing and quenching process, as described above, the occupation time of each product in each unit is carburizing unit> reheating unit> primary cooling unit> quenching unit> conveying unit. By connecting a plurality of matching reheating units to the transport unit, the adjustment time for charging the article to be processed can be made much shorter than that of the embodiment shown in FIG. The product can be processed efficiently and flexibly.
[0049]
That is, a plurality of
[0050]
In the above description, the temperature raising step is performed in the carburizing unit. However, a unit dedicated to the temperature raising step can be connected separately, or the reheating unit is used for the temperature raising step. It is possible to use a variety of methods.
[0051]
【Effect of the invention】
As described above, the carburizing and quenching method and apparatus according to the present invention subdivides the carburizing and quenching process, processes the subdivided process with a dedicated unit, and further, vacuum-insulates the workpieces with each unit. In the carburizing and quenching treatment of steel parts, it is possible to flexibly cope with production fluctuations, and even a small amount is wasted. Less efficient production is possible, and at the same time, a beneficial effect is obtained for improving productivity. In addition, since each process is unitized, a lean apparatus configuration suitable for the production situation is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a carburizing and quenching apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan layout view showing another embodiment of the carburizing and quenching apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a plan layout view showing still another embodiment of the carburizing and quenching apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a plan layout view showing still another embodiment of the carburizing and quenching apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a plan layout view showing still another embodiment of the carburizing and quenching apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a plan layout view showing still another embodiment of the carburizing and quenching apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Carburizing unit
1a-1c Carburizing unit
2 Transport unit
2a, 2b Expansion transfer unit
3 Quenching unit
4a ~ 4h Partition door
5 loading door
6 Extraction door
7 Primary cooling unit
8,8a Reheating unit
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001094627A JP5092170B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001094627A JP5092170B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002294429A JP2002294429A (en) | 2002-10-09 |
JP5092170B2 true JP5092170B2 (en) | 2012-12-05 |
Family
ID=18948795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001094627A Expired - Lifetime JP5092170B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5092170B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005053134A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-10 | Robert Bosch Gmbh | Plant for dry conversion of a material structure of semi-finished products |
JP2009185349A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Ihi Corp | Multichamber heat treatment furnace |
JP2011017040A (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Toyota Motor Corp | Cell type decompressed carburization furnace |
JP6403959B2 (en) | 2014-03-06 | 2018-10-10 | Dowaサーモテック株式会社 | Carburizing and quenching equipment |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61117268A (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-04 | Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd | Vacuum carburization method of steel material parts |
JPH0686652B2 (en) * | 1986-02-10 | 1994-11-02 | 大同特殊鋼株式会社 | Heat treatment equipment |
JPS63148088A (en) * | 1986-07-17 | 1988-06-20 | 大亜真空株式会社 | Continuous type vacuum heat treating furnace |
JPH04268748A (en) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH06158180A (en) * | 1992-11-27 | 1994-06-07 | Kawasaki Steel Corp | Continuous annealing equipment of metallic strip |
JP2757797B2 (en) * | 1994-11-10 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | Wiring layer forming method and apparatus therefor |
DE29505496U1 (en) * | 1995-03-31 | 1995-06-01 | Ipsen Industries International GmbH, 47533 Kleve | Device for the heat treatment of metallic workpieces under vacuum |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001094627A patent/JP5092170B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002294429A (en) | 2002-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0811697B1 (en) | Method and apparatus for carburizing, quenching and tempering | |
US5722825A (en) | Device for heat-treating metallic work pieces in a vacuum | |
JP4305716B2 (en) | Heat treatment furnace | |
US5624255A (en) | Multipurpose controlled atmosphere heat treatment system | |
US20090178738A1 (en) | Self-annealing enclosure | |
JP3490791B2 (en) | Multi-chamber heat treatment furnace | |
JP2005009702A (en) | Multi-cell type vacuum heat treating apparatus | |
JPS63148088A (en) | Continuous type vacuum heat treating furnace | |
EP1482060A1 (en) | Continuous vacuum carburizing furnace | |
JP5092170B2 (en) | Carburizing and quenching method and carburizing and quenching apparatus | |
JP5686918B1 (en) | Heat treatment equipment | |
JP3869499B2 (en) | Substrate processing method | |
US3971679A (en) | Method of annealing oriented silicon steel | |
JPH06137765A (en) | Automatically heat-treating apparatus | |
JP4537522B2 (en) | Intermittently driven vacuum carburizing furnace | |
JP3547700B2 (en) | Continuous vacuum carburizing furnace | |
JP3537049B2 (en) | Continuous vacuum carburizing method and apparatus | |
JPS60141863A (en) | Method and device for continuous heat treatment | |
JP2601514Y2 (en) | Continuous heat treatment furnace | |
JP2001004282A (en) | Vacuum heater | |
JP2555868B2 (en) | Vacuum heat treatment method | |
KR100368063B1 (en) | Heat treatment method for wire rod | |
JPS6386812A (en) | Induction heating type die quenching equipment | |
JP4169299B2 (en) | Atmosphere batch furnace | |
JPH0234716A (en) | Heat treatment apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110204 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110405 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110509 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110613 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110913 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20111221 |
|
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: 20120611 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120710 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20120710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120831 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5092170 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150928 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150928 Year of fee payment: 3 |
|
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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |