JP5167640B2 - Heat treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、バッチ式炉でありながらも生産性が良好で、しかも多様なヒートパターンで金属を浸炭,焼入れ等、熱処理することができる熱処理設備に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment facility that is a batch furnace, has good productivity, and can perform heat treatment such as carburizing and quenching of metals with various heat patterns.
一般にバッチ式炉は、連続式炉と比較して生産性が劣るために、本出願人の特許出願に係る下記特許文献1に示された熱処理設備では、保温チャンバが搭載された搬送ユニットによって処理品を搬送し、該処理品を処理チャンバに受け渡しできるように構成し、これによって、多品種少量生産に適し、バッチ式炉でありながら連続式炉と同等の生産性ないし熱効率が達成可能であると同時に、連続式炉には不可能であった間引き操業、部分保守を可能にするなど、バッチ式の長所を併せ持つ熱処理設備を具現するものであった。
ところで、処理品の強度を従来の浸炭処理品と比較して向上させるために、加熱(浸炭)後に一旦冷却し、その後再加熱するような2段加熱のヒートパターンを必要とすることが多いが、従来の上記特許文献1に開示された熱処理設備では、このような多様なヒートパターンで金属を浸炭,焼入れ等、熱処理することの要請に応じられないという問題があった。
なお、上記特許文献1に開示された熱処理設備にてあえて2段加熱パターンを実行しようとすれば、処理品を冷却油槽に沈めるほかなかったが、そうすると再加熱する前に処理品に付着した油を除去洗浄する必要が生じるなど、きわめて処理効率の悪いものになるので現実的でない。
By the way, in order to improve the strength of the treated product as compared with the conventional carburized product, it is often necessary to have a two-step heating heat pattern that is once cooled after heating (carburizing) and then reheated. The conventional heat treatment equipment disclosed in Patent Document 1 has a problem in that it cannot respond to a request for heat treatment such as carburizing and quenching a metal with such various heat patterns.
If the two-stage heating pattern is to be executed intentionally in the heat treatment facility disclosed in Patent Document 1, the treated product must be submerged in a cooling oil tank, but if this is the case, the oil adhered to the treated product before reheating is performed. It is not practical because the processing efficiency becomes extremely poor.
上記課題を解決するため本発明に係る熱処理設備は、直線状のレールの一側に複数のバッチ式熱処理チャンバを並設し、該各熱処理チャンバには処理品を加熱するヒータが夫々設けられ、搬送ユニットは気密性・断熱性の開閉扉を間にして保温チャンバと受渡チャンバとを直線状に形成するとともに該保温チャンバと受渡チャンバとを台車上に支持することで前記レール上に走行可能に設けられ、該受渡チャンバには処理品を前記熱処理チャンバとの間および保温チャンバとの間で受け渡しする受渡機構が設けられ、該保温チャンバには処理品を保温するヒータおよび冷却ガスを強制循環することにより処理品を冷却するガス冷却手段が設けられ、前記搬送ユニットをいずれかの熱処理チャンバの前に移動・停止させて該受渡チャンバ内に入れられた処理品を該熱処理チャンバ内に装入して該処理品を該熱処理チャンバ内にて所定の熱処理温度に加熱した後、該処理品を該受渡チャンバを経て保温チャンバ内に移動させて前記ガス冷却手段による冷却ガスの強制循環により該保温チャンバ内にて該処理品を所要温度に冷却し、冷却を終えた処理品が該受渡チャンバを経て再び前記熱処理チャンバ内に装入されることで再加熱されるようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heat treatment equipment according to the present invention includes a plurality of batch heat treatment chambers arranged in parallel on one side of a linear rail, and each of the heat treatment chambers is provided with a heater for heating a processed product. The transfer unit forms a heat insulation chamber and a delivery chamber in a straight line with an airtight and heat insulating door between them, and supports the heat insulation chamber and the delivery chamber on the carriage so that it can run on the rail. provided, the receiving pass chamber provided delivery mechanism to pass by and between the heat insulation chamber of the previous SL thermal processing chamber treated products, forcing the heater and the cooling gas in-holding temperature chamber incubating the treated product gas cooling means for cooling is provided a treated product by circulating, move and stopped by entering the receiving pass chamber prior to any thermal processing chamber said transport unit The treated product is charged into the heat treatment chamber and the treated product is heated to a predetermined heat treatment temperature in the heat treatment chamber, and then the treated product is moved into the heat retaining chamber through the delivery chamber. The processed product is cooled to a required temperature in the heat retaining chamber by forced circulation of the cooling gas by the gas cooling means, and the processed product after cooling is charged into the heat treatment chamber again through the delivery chamber. It is characterized by being reheated .
本発明に係る熱処理設備によれば、処理品を多様なヒートパターンで効率よく熱処理することができる。 According to the heat treatment facility according to the present invention, the processed product can be efficiently heat-treated with various heat patterns.
図1は本発明の実施形態である熱処理設備の平面図である。同図において、1,1は直線状に配設された平行な2本のレール、2a〜2cは該レールの一側にその開口部を該レール側に向けて並設したバッチ式熱処理チャンバ、3は該レール上を走行するように設けられた搬送ユニット、4は該熱処理チャンバ2aの隣に並設された装入テーブル、5は該熱処理チャンバ2cの隣に並設された冷却油槽である。なお、図1は搬送ユニット3が熱処理チャンバ2bと相対するように停止した状態を示す。
FIG. 1 is a plan view of a heat treatment facility according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 and 1 are two parallel rails arranged in a straight line, and 2a to 2c are batch-type heat treatment chambers in which one side of the rail is arranged with its opening facing the rail side, 3 is a transfer unit provided to run on the rail, 4 is a charging table arranged next to the
バッチ式熱処理チャンバ2a〜2cは、図2に縦断面図を示したように、円筒形に形成された耐圧性の炉殻内に断熱材6によって囲繞した処理室7を形成し、該処理室内に設けた架台8上に処理品Wが載置されるもので、9は該処理室に処理品Wを出し入れする開口部である。該開口部には内面に断熱材6が張着された気密性の開閉扉10が設けられ、該開閉扉はその上部に水平に設けられたシリンダ11を作動させることにより該チャンバの開口縁に設けられたフランジ12の内面に沿って横スライドし、該開口部9を開閉可能なるようにしている。13は該処理室内壁に該処理品Wを加熱するために設けたヒータ、14は該処理室内に設けられたファンで、該ファンはモータ15の駆動により該処理室内のガスを攪拌する。また、16は該熱処理チャンバ2a〜2cを真空ポンプ(図示せず)に繋ぐため形成された吸気口で、該吸気口から該熱処理チャンバ内の空気を吸引することにより該チャンバ内(処理室7内)を真空状態(減圧状態)にする。また、17は該チャンバ内(処理室7内)にアセチレン等の浸炭ガスを供給する給ガス口で、該給ガス口は配管により浸炭ガスのガス源(図示せず)と連結される。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 2, the batch type
一方、搬送ユニット3は、図3に縦断面図を示すように保温チャンバ20と受渡チャンバ21とをフランジ22を間にして直線状に結合すると共に、レール1,1上を走行し得るように設けられた台車23上にコロローラ24を配置し、該コロローラ上に保温チャンバ20を支持することにより、該保温チャンバ20と受渡チャンバ21とを該台車23の走行方向と直交する方向に微小に進退動可能なるように支持している。46は該保温チャンバ20と受渡チャンバ21とを微小に進退動させるために該台車上に設けたシリンダである。また、図1に符号41で示すものは該搬送ユニット3の保温チャンバ20の一側に固設された真空ポンプ、41a,41bは該真空ポンプの吸気管に設けられた電磁バルブたる真空排気弁である。
On the other hand, as shown in the longitudinal sectional view of FIG. 3, the
保温チャンバ20は、図4にも示したように円筒形に形成された耐圧性の炉殻内に断熱材25によって囲繞した処理室26を形成し、該処理室内に処理品Wが載置される架台27を設けると共に、該処理室内壁に保温用のヒータ28を設け、該処理室26の上壁と下壁に夫々通風口29,30を形成し、該通風口に夫々シリンダ31,32により開閉可能なるように断熱性扉33,34を設けている。44は炉内ガスを強制循環させるために上方の通風口29の上部に設けられたモータ45によって回転するよう配置されたファンである。なお、37は該ファン44の過熱を防止するために通風口29上に設けられた冷却水配管である。また、38,38は処理室26の両側に配置された一対の熱交換器からなるガス冷却手段で、該熱交換器中に冷却水を通水することにより該熱交換器は低温度に保たれる。39は受渡チャンバ21との境に設けられた開閉扉で、該開閉扉は上部に水平に設けられたシリンダ40を作動させることによりフランジ22の内面に沿って横スライドする。なお、該開閉扉39の内面にも断熱材25が張着されている。このため、該保温チャンバ20は該開閉扉39を閉じることにより受渡チャンバ21との間に気密性、断熱性が保たれる。42は吸気口で、該吸気口は前記真空ポンプ41の真空排気弁41aに繋がれ、該吸気口からガスを吸引することにより該保温チャンバ内を減圧状態にできる。また、43は該保温チャンバ内に窒素ガス等の不活性ガスを供給するために形成された給ガス口で、該給ガス口はフレキシブルホース(図示せず)を介してガス源(図示せず)に連結される。
As shown in FIG. 4, the
受渡チャンバ21は、略円筒形で耐圧性に形成され、その一端を前記フランジ22の外面にボルト50によって固定すると共に、他端に枠状パッキン51が固着され、前記シリンダ46を作動させて該受渡チャンバ21を保温チャンバ20と共に進出動させたときに図5に示したように該枠状パッキン51が前記熱処理チャンバ2a〜2cの開口部に設けられたフランジ12外面に気密に圧接し得るようにしている。また、52は該受渡チャンバ21内底部に設けられた受渡機構で、該受渡機構は図6に概略を示すように、処理品Wを載置し得るフォーク53が水平スライド部材54a,54b上に支持され、該水平スライド部材をモータ等の駆動源により進退動させることにより該フォーク53が前記熱処理チャンバ2a〜2c内および保温チャンバ20内に進退動し、前記架台8,27上の処理品Wを該フォーク53上に受け渡しできるようにしている。また、55は該受渡チャンバ21を前記真空ポンプ41の真空排気弁41bに繋ぐために形成された吸気口、56は該受渡チャンバ内に窒素ガス等の不活性ガスを供給するために形成された給ガス口で、該給ガス口はフレキシブルホース(図示せず)を介して給気源(図示せず)に連結される。
The
図1に示した冷却油槽5は、容器中に焼入れ用の冷却油が収容され、該容器のレール1,1側と相対する前面にフランジ63を備えた開口が形成され、該開口内にシリンダ65を作動させることにより自動で開閉する引戸式の扉60が設けられ、その背面にはフランジ64を備えた開口が形成され、該開口内にシリンダ66を作動させることにより自動で開閉する引戸式の扉61を設けたものである。
The
このように構成した熱処理設備において、処理品Wを例えば図7に示したように、950℃に昇温・均熱して浸炭・拡散させた後、100℃〜650℃に冷却し、その後、該処理品Wを850℃に再度昇温・均熱して浸炭・拡散させ、850℃にて保温後に油冷するといった2段加熱のヒートパターンにて熱処理する手順を次に説明する。先ず、装入テーブル4上にある処理品Wを搬送ユニット3によってバッチ式熱処理チャンバ2a〜2cのいずれかに搬入する。そのために搬送ユニット3をレール1,1上を走行させて装入テーブル4の前に停止し、受渡機構52を作動させることにより該装入テーブル上の処理品Wをフォーク53上に受けて受渡チャンバ21内に入れる。そして搬送ユニット3をいずれかの熱処理チャンバの前に移動・停止させ、シリンダ46を作動させることにより受渡チャンバ21の枠状パッキン51を該熱処理チャンバのフランジ12外面に圧接させた後、真空排気弁41bを開放して真空ポンプ41により受渡チャンバ21内部を真空排気する。真空排気完了後、該熱処理チャンバの開閉扉10を開き、フォーク53を進出させることにより該処理品Wを該熱処理チャンバ内に装入する。
In the heat treatment equipment configured in this way, as shown in FIG. 7, for example, the processed product W is heated to 950 ° C., soaked, carburized and diffused, and then cooled to 100 ° C. to 650 ° C. Next, a procedure for heat-treating the processed product W in a two-step heating pattern in which the temperature of the processed product W is raised to 850 ° C., soaked, carburized and diffused, kept at 850 ° C., and then oil cooled will be described. First, the processed product W on the charging table 4 is carried into one of the batch
該熱処理チャンバは予め850℃〜950℃程度に予熱されており、処理品W装入後は、引き続き処理品Wの昇温工程が行われる。この際特に650℃以下の低温域での昇温速度を短縮する目的で、窒素ガスを大気圧程度まで導入して輻射加熱と対流加熱を併用してもよい。処理品Wが浸炭温度(ここでは950℃)に昇温できたら、一旦該熱処理チャンバ内の窒素ガスを再度真空排気した後、浸炭ガスを所定量だけ導入して、浸炭・拡散工程が行われる。浸炭ガスは予め設定された条件に従って、断続的に導入される。その間に保温チャンバ20および受渡チャンバ21は、真空排気弁41aおよび41bを開き真空ポンプ41により真空排気されたまま、処理品Wを受け入れるために待機している。浸炭・拡散工程完了後、開閉扉10および39を開き、該熱処理チャンバ内に受渡機構52のフォーク53を進出させて該フォーク上に処理品Wを受け、該フォーク53を後退させることによりそのまま該フォーク53を保温チャンバ20内に進出させ、該熱処理チャンバから取り出した処理品Wを該保温チャンバ内の架台27上に載置する。そして、開閉扉10および39を閉じ、さらに真空排気弁41aを閉じた後、給ガス口43より窒素ガスを導入し、該保温チャンバ20内を所定の圧力に加圧して、ガス冷却手段たる熱交換器38に冷却水を通水すると共に、ファン44を回転させ該保温チャンバ20内のガスを図4に矢印で示したように、通風口29,30を通して熱交換器38,38と処理品Wに強制循環させ、該処理品Wをガス冷却する。これにより処理品Wは100℃〜650℃の所要温度に冷却される。
The heat treatment chamber is preheated to about 850 ° C. to 950 ° C., and after the processing product W is charged, the temperature raising process of the processing product W is continuously performed. At this time, for the purpose of shortening the rate of temperature rise particularly in a low temperature region of 650 ° C. or less, nitrogen gas may be introduced to about atmospheric pressure and radiation heating and convection heating may be used in combination. Once the processed product W has been raised to the carburizing temperature (here, 950 ° C.), the nitrogen gas in the heat treatment chamber is once evacuated again, and then a predetermined amount of the carburizing gas is introduced to perform the carburizing / diffusion process. . The carburizing gas is introduced intermittently according to preset conditions. In the meantime, the
そして、冷却を終えた処理品Wは、受渡チャンバ21を経て再び熱処理チャンバ2a〜2cに装入され、該熱処理チャンバにて再加熱し、850℃に昇温・均熱後、浸炭ガスを導入して2回目の浸炭・拡散工程を行う。この間に該保温チャンバはヒータ28に通電することにより、850℃に予熱され、再度該処理品Wを受け入れるために待機している。浸炭・処理工程完了後、該処理品Wは再度前回と同様の手順により該熱処理チャンバから該保温チャンバに搬送され、該保温チャンバにて850℃に保持されると共に、その間に、搬送ユニット3は該熱処理チャンバから冷却油槽5の前に移動・停止し、シリンダ46を作動させることにより受渡チャンバ21の枠状パッキン51を該冷却油槽5のフランジ63外面に圧接させた後、真空排気弁41bを開放して真空ポンプ41により受渡チャンバ21内部を一旦真空排気し、その後、真空排気弁41を閉じ、給ガス口56を開いて窒素ガスを導入し、該受渡チャンバ21内が大気圧の窒素ガスで満たされるようにする。所定の保持時間経過後、真空排気弁41aを閉じ、給ガス口43を開いて窒素ガスを導入し、該保温チャンバ20内を大気圧の窒素ガスで満たしてから、開閉扉60および39を開き、受渡機構52のフォーク53を該保温チャンバ20内に進出させて該処理品Wを受け、該フォーク53を前進させることによりそのまま該フォーク53を冷却油槽5内に進出させ、該保温チャンバ20から取り出した処理品Wを冷却油槽5内の架台上に載置する。開閉扉60および39を閉じ、冷却油槽5内の架台を油槽内で降下させることにより、該処理品Wは焼入油中に浸漬され、焼入れ工程が行われる。このようにして一連の熱処理を終えた処理品Wは、該冷却油槽5の背面に設けられた扉61を開けて抽出される。
After the cooling, the processed product W is inserted into the
なお、保温チャンバ20内で処理品Wを冷却している間に搬送ユニット3を移動させ、装入テーブル4上に用意された次の処理品Wを空いている熱処理チャンバ2a〜2cに装入することができると共に、該熱処理チャンバ2a〜2c内の再加熱が終わった処理品Wを該熱処理チャンバから取り出して冷却油槽5に搬送することができる。このため本発明の熱処理設備は、バッチ式でありながらも処理品Wを次から次へと効率よく熱処理することができ高い生産性を維持することができる。
The
しかも本発明では、搬送ユニット3の保温チャンバ20と受渡チャンバ21とを台車23上にその走行方向と直交する方向に微小に進退動可能なるように支持することにより、該受渡チャンバ21の開口部を前記各バッチ式熱処理チャンバ2a〜2cの開口部に密着させられるようにし、該保温チャンバ20にガス冷却手段を備えたことにより、外部空気に曝すことなく処理品Wを該熱処理チャンバから保温チャンバ20に移動させ冷却ガスを強制循環することにより該処理品Wをガス冷却することができるので、この実施形態に示した2段加熱のように種々の処理品を金属の特質に依存する多様なヒートパターンにより熱処理することの要請に応じることができる。
In addition, in the present invention, the opening chamber of the
なお、この実施形態ではレールの一側に3つの熱処理チャンバ2a〜2cを設けたが、熱処理チャンバの数は生産能力の要請に従い増減することができる。また、搬送ユニット3についてもレール上に2台以上を走行させるようにしてもよい。また、受渡機構52はこの実施形態ではフォーク53を進退動させる構成としたが、受渡機構はこのような構成に限らずローラ式等その他の機構としてもよい。
In this embodiment, three
W 処理品
1 レール
2a〜2c バッチ式熱処理チャンバ
3 搬送ユニット
4 装入テーブル
5 冷却油槽
9 開口部
10 開閉扉
13 ヒータ
16 吸気口
17 給ガス口
20 保温チャンバ
21 受渡チャンバ
23 台車
24 コロローラ
28 ヒータ
29,30 通風口
38 ガス冷却手段(熱交換器)
39 開閉扉
41 真空ポンプ
42 吸気口
43 給ガス口
44 ファン
52 受渡機構
55 吸気口
56 給ガス口
W treated product 1
39 Opening / closing
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