JP5383269B2 - 徐冷方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼製歯車などを製造する過程で、熱間鍛造された鋼製ワークを冷却するときの技術に関する。

従来、構造用鋼製歯車などを製造するに際しては、例えば、鋼製ワークを再結晶温度以上に加熱し、加熱された鋼製ワークに熱間鍛造処理を施し、この後、熱間鍛造された鋼製ワークに焼鈍し処理を施し、その後、鋼製ワークに機械加工処理を施して、構造用鋼製歯車などを製造する方法が採用されている。

この際、構造用鋼製歯車のうち質量の小さい歯車は、熱間鍛造後、室温まで急激に冷やされると、鋼製ワークにフェライトとパーライトを含む組織が生成されないことがある。このため、質量の小さい歯車を製造する場合、熱間鍛造後に、鋼製ワークに焼鈍しを施すことで、所定のフェライトとパーライトを含む組織が生成されるようにする方法が採用されている。

しかし、熱間鍛造後に、焼鈍し処理を行う方法では、製造時間や製造コストが増大することになる。

そこで、焼鈍し処理を簡素化する方法として、例えば、鋼材に対して熱間温度域で塑性変形加工を施し、塑性変形加工された鋼材を、加工熱が残留している時点で加熱してＡｃ１〜Ａｃ３点間の温度に保持し、加熱保持された鋼材を、パーライトの析出が終了する温度となるまで５〜４５℃／分の冷却速度で冷却するとともに、鋼材を加熱保持するための保持時間を１０分以内としたものが提案された（特許文献１参照）。

特開２００７−２３９０２４号公報

従来技術においては、加工熱が残留している時点で熱処理を行っているので、塑性変形加工が施された鋼材を保管するためのスペースが不要になり、しかも、鋼材を加熱保持するための保持時間を１０分以内としているので、焼鈍し設備などを小さくすることができる。

しかし、従来技術では、焼鈍し処理を省略することができないので、製造時間や製造コストを低減するには十分ではない。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、熱間鍛造された鋼製ワークに焼鈍し処理を施すことなく、結晶粒度の細粒な鋼製ワークを製造することができる徐冷方法及びその装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る徐冷方法においては、熱間鍛造された鋼製ワークを、その温度が、前記熱間鍛造時の温度からＡ１変態点以下になるまで徐々に冷却する構成とした。

（作用）熱間鍛造された鋼製ワーク、例えば、９００℃を超える温度で熱間鍛造された鋼製ワークを、その温度が、熱間鍛造時の温度からＡ１変態点以下、例えば、７２６℃以下になるまで徐々に冷却するようにした。このため、熱間鍛造後に、鋼製ワークに焼鈍し処理を施すことなく、鋼製ワークに、所定のフェライトとパーライトを含む組織を生成することができ、結果として、鋼製ワークに関する製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることが可能になる。

また、請求項１に係る徐冷方法においては、前記熱間鍛造された鋼製ワークを、鉛直方向に沿って配置された筒状放熱塔の下部側から前記放熱塔内部に順次挿入し、前記放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを上下相隣接するもの同士互いに接触させた状態で前記放熱塔の上部側へ移動させ、前記放熱塔の上部側まで移動した鋼製ワークを、その温度が前記Ａ１変態点以下になったことを条件に、前記放熱塔外部に排出する構成とした。

（作用）熱間鍛造された鋼製ワークを、筒状放熱塔の下部側から放熱塔内部に順次挿入し、放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを上下に相隣接するもの同士互いに接触させた状態で放熱塔の上部側へ移動させ、放熱塔の上部側まで移動した鋼製ワークを、その温度が前記Ａ１変態点以下になったことを条件に、放熱塔外部に排出するようにしたので、放熱塔内に挿入された各鋼製ワークは、自己の熱を相隣接する上部側の鋼製ワークに伝導（放熱）させながら放熱塔内を移動する。

このため、各鋼製ワークは、放熱塔の上部側まで所定時間、例えば、６分以上かけて移動する過程で、徐々に放熱し、その温度がＡ１変態点以下となる。各鋼製ワークを、その温度がＡ１変態点以下になったことを条件に、放熱塔外部に排出することで、浸炭処理後における鋼製ワークの結晶粒度が粗大化するのを防止することができ、結果として、耐割れ性に優れるとともに機械的性質にも優れ、且つ結晶粒度の細粒な鋼製ワークを製造することができる。

詳しくは、熱間鍛造直後の温度の高い新たな鋼製ワークが放熱塔下側から放熱塔内に順次挿入される度に、この新たな鋼製ワーク（後続の鋼製ワーク）が放熱搭内に先に挿入された鋼製ワーク（先行する鋼製ワーク）を持ち上げるため、放熱塔内の各鋼製ワークは、新たな鋼製ワークの挿入動作にあわせて、上下に段積みされた鋼製ワーク群として一体化された形態を保持しつつ放熱塔内をゆっくりと上方に移動する。このため、以下の作用が奏される。第１には、鋼製ワーク群全体が一つの集合体となって熱を蓄えることとなって、各鋼製ワークの熱がそれだけさめ難い。第２には、鋼製ワーク群（各鋼製ワーク）と放熱搭間に隙間があるため、各鋼製ワークの熱がそれだけ奪われ難い。第３には、熱間鍛造直後の温度の高い新たな鋼製ワークが放熱塔下側から放熱塔内に順次挿入されるとともに、所定温度に冷却された最上段の鋼製ワークが放熱塔外部に排出されるので、放熱搭内の鋼製ワーク群の温度は、下側ほど温度が高く上側に行くにしたがって徐々に温度が低くなるという一定の温度分布に保持される。この結果、常に一定の品質の鋼製ワークを製造することができる。

請求項２に係る徐冷装置においては、鉛直方向に沿って配置された筒状放熱塔と、熱間鍛造された鋼製ワークを前記筒状放熱塔の下部側に順次搬入するワーク搬入手段と、前記筒状放熱塔の下部側に搬入された各鋼製ワークを押し上げて前記筒状放熱塔内部に挿入するワーク挿入手段と、前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを順次把持して、前記各鋼製ワークの落下を阻止するワーク把持手段と、前記ワーク挿入手段の挿入動作によって前記放熱塔の上部側に順次移動した各鋼製ワークを前記放熱塔外部に順次排出するワーク排出手段とを備え、前記ワーク挿入手段によって前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークが、前記ワーク排出手段によって排出される前記放熱塔上部側まで移動したときに、その温度がＡ１変態点以下に低下するように構成した。

なお、放熱塔は、その内径が鋼製ワークの外径に略整合する大きさ（段積みされた鋼製ワーク群全体が段積み状態を崩さず、かつ放熱搭の内周面と干渉することなくスムーズに上方に移動できることのできる大きさ）に形成されており、放熱搭内に段積みされた鋼製ワーク群は、ワーク挿入手段によって、新たな鋼製ワークが放熱搭内部に挿入されるたびに、段積みされた形態を保持したまま、上方に移動する。

（作用）熱間鍛造された鋼製ワークを、搬入手段により、筒状放熱塔の下部側に順次搬入し、搬入された各鋼製ワークを、挿入手段により、押し上げて筒状放熱塔内部に挿入する一方、挿入された各鋼製ワークを、把持手段により、順次把持する動作を繰り返すと、各鋼製ワークは、放熱塔内上部側に順次移動する。そして、放熱塔の上部側に移動した鋼製ワークは、その温度がＡ１変態点以下に低下したことを条件に、排出手段によって放熱塔外部に排出される。

即ち、請求項１で説明したと同様の作用（放熱塔内の各鋼製ワークは、新たな鋼製ワークの挿入動作にあわせて、上下に段積みされた鋼製ワーク群として一体化された形態を保持しつつ放熱塔内をゆっくりと上方に移動して、放熱塔内上部において、その温度がＡ１変態点以下に低下したことを条件に、排出手段によって放熱塔外部に排出される）が奏されて、熱間鍛造後に、鋼製ワークに焼鈍し処理を施すことなく、鋼製ワークに、所定のフェライトとパーライトを含む組織を生成することができ、結果として、鋼製ワークに関する製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることが可能になる。

請求項３に係る徐冷装置においては、請求項２に記載の徐冷装置において、前記挿入手段によって前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークは、上下に相隣接するもの同士互いに接触した状態で前記放熱塔の上部側へ移動するように構成した。

（作用）放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを上下に相隣接するもの同士互いに接触させた状態で放熱塔の上部側へ所定時間、例えば、６分以上かけて移動させると、放熱塔内に挿入された各鋼製ワークは、自己の熱を相隣接する上部側の鋼製ワークに伝導（放熱）させながら放熱塔内を移動することになる。このため、放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを徐々に放熱させながら、各鋼製ワークの温度をＡ１変態点以下にすることができる。これにより、浸炭処理後における鋼製ワークの結晶粒度が粗大化するのを防止することができ、結果として、耐割れ性に優れるとともに機械的性質にも優れ、且つ結晶粒度の細粒な鋼製ワークを製造することができる。

請求項４においては、請求項３に記載の徐冷装置において、前記ワーク把持手段を、前記放熱塔の下端部に設けた、水平方向に接近離反動作する一対のシャッターで構成し、前記鋼製ワークの下端部には、前記シャッターの板厚よりも僅かに高い、前記シャッターが把持できる円盤状下方凸部を形成するように構成した。

(作用) 各鋼製ワークの下端部には、円盤状下方凸部が形成されており、把持手段である一対のシャッターによって、水平方向どの方向からでも鋼製ワーク（円盤状下方凸部）を把持できるので、シャッターに対し鋼製ワークを周方向に位置決めする必要がない。

また、鋼製ワークを把持している一対のシャッターには、放熱搭内に段積みされた鋼製ワーク群の重量負荷が作用しているが、ワーク挿入手段により新たな鋼製ワークが挿入されると、ワーク挿入手段により下方から支持された新たな鋼製ワークが、シャッターの下面に僅かに突出している先行鋼製ワークの下端部（円盤状下方凸部）を下方から支持した状態（それまで作用していた段積み鋼製ワーク群の重量負荷がシャッターに一切作用しない形態）となって、ワーク把持手段による把持解除（シャッターの離間する方向への移動）が行われる。

以上の説明から明らかなように、請求項１によれば、鋼製ワークに関する製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることができる。

請求項１によれば、耐割れ性に優れるとともに機械的性質にも優れ、且つ結晶粒度の細粒な品質の安定した鋼製ワークを製造することができる。

請求項２によれば、鋼製ワークに関する製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることができる。

請求項３によれば、耐割れ性に優れるとともに機械的性質にも優れ、且つ結晶粒度の細粒な品質の安定した鋼製ワークを製造することができる。

請求項４によれば、段積み鋼製ワーク群の重量負荷がシャッターに一切作用しない形態で、シャッターによる鋼製ワークの把持を解除できるので、シャッターの駆動がスムーズとなる。

本発明の一実施例を示す徐冷装置の縦断面図である。 籠内のＬ字板の動きを説明する図で、（ａ）は籠が棒に当接する前の状態を示す断面図、（ｂ）は籠が棒に当接したときの状態を示す断面図である。 放熱塔下部に一番目の鋼製ワークがセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 放熱塔下部に一番目の鋼製ワークが挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 放熱塔下部に挿入された一番目の鋼製ワークがシャッターで把持された状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 二番目の鋼製ワークが放熱塔下部にセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 二番目の鋼製ワークが放熱塔下部に挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 一番目からｎ番目までの鋼製ワークが放熱塔内に挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 一番目の鋼製ワークが放熱塔から排出用シュートに排出された状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 一番目の鋼製ワークが搬送ローダに収納され、ｎ＋１番目の鋼製ワークが放熱塔下部にセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 一番目の鋼製ワークが搬送ローダから振り分け器内に落下した状態を示す徐冷装置の縦断面図である。 ワーク挿入手段により放熱搭下部に挿入された新たな鋼製ワークが放熱搭内部に挿入されている先の鋼製ワークを押し上げる様子を示す断面図である。 ワーク把持手段であるシャッターとワーク挿入手段である押上げロッドの斜視図である。 ワーク把持手段であるシャッターが鋼製ワークを把持した状態の断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す徐冷装置の縦断面図、図２は、籠内のＬ字板の動きを説明する図で、（ａ）は籠が棒に当接する前の状態を示す断面図、（ｂ）は籠が棒に当接したときの状態を示す断面図、図３は、一番目の鋼製ワークが放熱塔下部にセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図、図４は、一番目の鋼製ワークが放熱塔下部に挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図、図５は、放熱塔下部に挿入された一番目の鋼製ワークがシャッターで把持された状態を示す徐冷装置の縦断面図、図６は、二番目の鋼製ワークが放熱塔下部にセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図、図７は、二番目の鋼製ワークが放熱塔下部に挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図、図８は、一番目からｎ番目までの鋼製ワークが放熱塔内に挿入された状態を示す徐冷装置の縦断面図、図９は、一番目の鋼製ワークが放熱塔から排出用シュートに排出された状態を示す徐冷装置の縦断面図、図１０は、一番目の鋼製ワークが搬送ローダに収納され、ｎ＋１番目の鋼製ワークが放熱塔下部にセットされた状態を示す徐冷装置の縦断面図、図１１は、一番目の鋼製ワークが搬送ローダから振り分け器内に落下した状態を示す徐冷装置の縦断面図、図１２はワーク挿入手段により放熱搭下部に挿入された新たな鋼製ワークが放熱搭内部に挿入されている先の鋼製ワークを押し上げる様子を示す断面図で、図１３はワーク把持手段であるシャッターとワーク挿入手段である押上げロッドの斜視図、図１４はワーク把持手段であるシャッターが鋼製ワークを把持した状態の断面図である。

図１に示す本実施例の徐冷装置１０を用いて徐冷する対象は、図１２の符号３０で示す、鍛造された歯車用の鋼製ワークで、その上面側には傘歯車３０ａが形成され、その下面側には、下方に向けて縮径するテーパ部３０ｂを介して、幾分径の小さい円盤状凸部３０ｃが形成されている。この円盤状凸部３０ｃは、後述するシャッター５２，５４によって把持される部位で、その高さ（上下長さ）Ｌ１がシャッター５２，５４の厚さｔよりも僅かに（例えば、１ｍｍ）大きく形成されている。

図１において、徐冷装置１０は、鋼製ワーク３０を冷却するための冷却装置として、複数本の支柱１２を備えており、各支柱１２頂部には、平板状の支持台１４が固定されている。支持台１４の上部側には、ワーク搬入台１６と枠体１８が固定され、支持台１４上には位置決めシリンダ２０が配置されている。支持台１４の下部側には、ベース２２と押し上げシリンダ２４が固定されている。

ワーク搬入台１６は、上部表面が搬送面として形成されており、ワーク搬入台１６の上部側端部にはガイド２６が配置されている。このガイド２６は、搬入用シュート２８に隣接して配置され、熱間鍛造された鋼製ワーク３０が搬入用シュート２８から搬入されたときに、この鋼製ワーク３０をワーク搬入台１６上にガイドするようになっている。ワーク搬入台１６上にはスライダ３２が摺動自在に配置されており、ワーク搬入台１６上に搬入された鋼製ワーク３０は、スライダ３２によって、ストッパ３４と当接する位置まで搬送される。ストッパ３４は、枠体１８内部に固定され、スライダ３２は、位置決めシリンダ２０のピストンロッド３６に連結されている。

そして、位置決めシリンダ２０の駆動により、ピストンロッド３６がベース２２側に移動すると、ピストンロッド３６の移動に伴ってスライダ３２が鋼製ワーク３０をストッパ３４と当接する位置まで搬送し、鋼製ワーク３０をベース２２上に位置決めするようになっている。この場合、スライダ３２と位置決めシリンダ２０は、ワーク搬送手段を構成することになる。

ベース２２は、略円筒状に形成されており、このベース２２の内側には、円柱状の押し上げロッド３８が摺動自在に挿入されている。押し上げロッド３８の長手方向端部（下部側）には、連結ロッド４０の長手方向一端部がピン４２を介して連結されている。連結ロッド４０の長手方向他端部は、ピン４４を介して押し上げシリンダ２４のピストンロッド４６に連結されている。連結ロッド４０の中程は、支持台１４に固定された支持ロッド４８の下部側にピン５０を介して連結されている。

押し上げロッド３８は、押し上げシリンダ２４の非駆動時には、その上部側端面が、ベース２２の上部側端面とワーク搬入台１６の上部側搬送面と面一となるように配置され、押し上げシリンダ２４の駆動時には、その上部側が、ベース２２から上方に突出するように構成されている。

具体的には、押し上げシリンダ２４の第１のピストン２４Ａが駆動されて、ピストンロッド４６が下方に移動すると、連結ロッド４０がピン５０を支点として揺動し、押し上げロッド３８が上方に移動し、押し上げロッド３８の上部側がベース２２から突出して、鋼製ワーク３０を落下防止用シャッター５２，５４に当接する寸前まで押し上げる。即ち、図１２矢印Ａに示すように、シャッター５２，５４で把持されている先行の鋼製ワーク３０Ａの円盤状凸部３０ｃ（シャッター５２，５４下面に僅かに突出する円盤状凸部３０ｃ）に新たな後続の鋼製ワーク３０Ｂが下方から当接して、新たな鋼製ワーク３０Ｂが先行の鋼製ワーク３０Ａを下方から支える（図１２の仮想線を参照）。これにより、落下防止用シャッター５２，５４に作用していた、先行鋼製ワーク３０Ａを含む段積みされた鋼製ワーク群の重量負荷が開放される。

次に、落下防止用シャッター５２，５４が開く方向に駆動（図１２矢印Ｂに示すように、互いに遠ざかる方向に移動）するとともに、押し上げシリンダー２４の第２のピストン２４Ｂが駆動して、ピストンロッド４６が更に下方に移動し、連結ロッド４０がピン５０を支点として揺動して、押し上げロッド３８が更に鋼製ワーク３０の厚さＬ相当だけ上方に移動する。これにより、先行鋼製ワーク３０Ａと後続鋼製ワーク３０Ｂが段積みされた形態で、押し上げロッド３８とともに鋼製ワーク３０の高さＬ相当だけ放熱搭５６内を上昇する。その後、落下防止用シャッター５２，５４が閉じる方向に駆動（互いに接近する方向に移動）して、鋼製ワーク３０下端部の円盤状凸部３０ｃ外周面を把持する（図１４矢印参照）とともに、押し上げロッド３８が元の位置まで下降すると、後続の新たな鋼製ワーク３０が連結ロッド４０上に位置決めされる。この場合、押し上げシリンダ２４（ピストン２４Ａ，ピストン２４Ｂ），連結ロッド４０および押し上げロッド３８は、鋼製ワーク３０を放熱搭に挿入するワーク挿入手段および放熱搭５６内の鋼製ワーク群を上方に移動させるワーク移動手段を構成することになる。

なお、押し上げロッド３８の外径は、鋼製ワーク３０下端部の円盤状凸部３０ｃの外径より幾分小さく構成されており、押し上げロッド３８と鋼製ワーク３０の軸芯が水平方向に多少ずれたり、押し上げロッド３８の上昇ストロークに多少のばらつきがあったとしても、シャッター５２、５４が鋼製ワーク３０（の円盤状凸部３０ｃ）を把持する際に、誤って押し上げロッド３８を把持することがないようになっている。

ベース２２の上方には、一対の落下防止用シャッター５２、５４が水平方向に沿って配置されているとともに、放熱塔５６が鉛直方向に沿って配置されている。

各落下防止用シャッター５２、５４は、ワーク把持手段として、放熱塔５６下部側に水平方向進退自在（接近離反動作可能）に配置されて、図示しないシャッタ駆動装置に接続されている。各落下防止用シャッター５２、５４は、鋼製ワーク３０が押し上げロッド３８により放熱搭５６内に押し上げられたときに、互いに接近する方向に移動して、鋼製ワーク３０下端部の円盤状凸部３０ｃを把持するようになっている。シャッター５２、５４の相対向する側には、図１３，１４に示すように、Ｖ字形状の切欠き５２ａ，５４ａが形成されており、鋼製ワーク３０の円盤状凸部３０ｃの外径が異なっても、確実に円盤状凸部３０ｃを把持できるようになっている。即ち、円盤状凸部３０ｃを含む全体のサイズや仕様が異なる鋼製ワークについても、この徐冷装置１０を用いて冷却することができる。

放熱塔５６は、同軸状に配置された一対のパイプ５８、６０を備え、各パイプ５８、６０は、鋼製ワーク３０の外径より幾分大きい内径の略円筒状に形成されて、鉛直方向に沿って配置されている。下方のパイプ５８は、長手方向下端側が枠体１８の上部に固定され、上端側が、枠体１８に連結された枠体６２の上部に円筒形状支持部材５９を介して上下方向伸縮可能に支持されている。一方、上方のパイプ６０は、長手方向上端側が、枠体６２上部に連結された枠体７０の上部に固定され、下端側が枠体６２の上部に円筒形状支持部材５９を介して上下方向伸縮可能に支持されている。

また、パイプ６０内には、パイプ６０内の温度を計測するための温度計７２、７４の先端部がそれぞれ上下に分かれて配置されている。パイプ５８の外周側には、パイプ５８内を加熱するためのヒータ６４が巻き付けられ、パイプ５８内には、パイプ５８内の温度を計測するための温度計６６、６８の先端部がそれぞれ上下に分かれて配置されている。パイプ５８は、ヒータ６４の加熱によって、その内部が５００℃以上に保たれるようになっている。

このように、本実施例の放熱搭５６の内部には、上端側の固定された上方パイプ６０と、下端側の固定された下方パイプ５８とが鉛直方向に所定距離だけ離間させて同軸状に配置された構造で、パイプ５８，６０がそれぞれ熱によって伸縮したとしても、放熱搭５６の全長が一定に保持されている。

放熱搭５６の上部であるパイプ６０の上部側には、排出シリンダ７６と排出用シュート７８が左右に分かれて配置されている。排出シリンダ７６は、パイプ６０の上方に押し上げられた鋼製ワーク３０を排出用シュート７８側に排出するワーク排出手段として、下部側が支柱８０に支持され、上部側がロープ８２に支持され、先端側が支持板８３に支持されている。

ロッドで構成された支柱８０は、枠体７０に固定された円筒形状の支持ベース８４内に挿通されて、図示しない支柱固定手段によって、支柱８０の支持ベース８４に対する上下位置を調整できる。ロープ８２は、プーリ８６、８８を介して錘９０に連結されている。プーリ８６、８８は、支持台９２の両端に回転自在に固定されている。支持台９２は、その中央部が支柱９４に支持され、支柱９４の下部側が支持ベース９６に支持されている。支持ベース９６は、その一端側が枠体７０上部に固定され、他端側に錘９０をガイドするためのガイドピン９８が固定されている。即ち、本実施例で使用されている鋼製ワーク３０と異なる仕様の鋼製ワーク（高さＬの異なる鋼製ワーク）を冷却する場合は、放熱搭５６内に鋼製ワークが段積みされることでその最上段の鋼製ワークの位置が本実施例で使用されている鋼製ワーク３０の場合とは当然異なってくるが、そのような場合に、枠体７０（放熱搭５６）に対し、排出シリンダ７６の上下方向の位置を調節することで、鋼製ワークをスムーズかつ確実に排出用シュート７８側に排出することができる。

排出用シュート７８は、鋼製ワーク３０の排出路として、略筒状に形成されて、放射塔５６に対して傾斜した状態で配置されている。排出用シュート７８は、長手方向一端側が支持板８３に支持され、長手方向他端側が、支持板８３と支柱１００とを結ぶ傾斜板１０２に支持されている。

この排出用シュート７８の出口側には、鋼製ワーク３０の移動を阻止するシャッター１０４が往復動自在に配置されており、シャッター１０４の一端側がシャッター駆動用シリンダ１０６に連結されている。

このシャッター１０４は、シャッター駆動用シリンダ１０６の前進駆動時、排出用シュート７８内に挿入されて、鋼製ワーク３０の排出を阻止する。一方、シャッター１０４は、シャッター駆動用シリンダ１０６の後退駆動時、排出用シュート７８から後退して、鋼製ワーク３０の排出を自由にする。

排出用シュート７８の出口側には搬送ローダ１０８が昇降自在に配置されている。搬送ローダ１０８は、籠１１０とスライダ１１２を備えて構成されている。籠１１０は、略箱型形状に形成され、搬入口１１４から搬入された鋼製ワーク３０を収納することができる。スライダ１１２は、鉛直方向に沿って配置された支柱１００に昇降自在に配置されている。

すなわち、搬送ローダ１０８は、搬入口１１４から搬入された鋼製ワーク３０を籠１１０内に収納し、鋼製ワーク３０が収納された籠１１０をスライダ１１２の駆動により、支柱１００に沿って昇降するようになっている。

この際、搬送ローダ１０８は、支柱１００の下部側（下死点）まで下降したときには、図２に示すように、籠１１０内のＬ字板１１６が振り分け器１１８の棒１２０に当接し、Ｌ字板１１６がピン１２２を支点として上方に回動し、鋼製ワーク３０を振り分け器１１８内に落下させるようになっている。

支柱１００の下部側に配置された振り分け器１１８は、円筒状の小径部１２４と、円筒状の大径部１２６と、小径部１２４と大径部１２６とを結ぶテーパ部１２８から構成され、テーパ部１２８から大径部１２６に亘って振り分け板１３０が配置されている。振り分け板１３０は、中央部よりも上側がピン１３２で回動自在に支持されている。

振り分け板１３０は、実線で示す位置にあるときに、搬送ローダ１０８の籠１１０から鋼製ワーク３０が落下してきたときには、まず、上部側で鋼製ワーク３０を受け、そのまま鋼製ワーク３０を下部側へ移動させる。これにより、この鋼製ワーク３０は、振り分け板１３０の下部側から、振り分け器１１８下方に配置された第１の鉄箱（図示せず）に向かって落下する。このとき、振り分け板１３２は、鋼製ワーク３０の落下に伴う力に応答して、ピン１３２を支点として回動し、破線で示す位置に位置決めされる。

振り分け板１３０が破線で示す位置にあるときに、搬送ローダ１０８の籠１１０から鋼製ワーク３０が落下してきたときには、振り分け板１３０は、まず、上部側で鋼製ワーク３０を受け、そのまま鋼製ワーク３０を下部側へ移動させる。これにより、この鋼製ワーク３０は、振り分け板１３０の下部側から、振り分け器１１８下方に配置された第２の鉄箱（図示せず）に向かって落下する。このとき、振り分け板１３２は、鋼製ワーク３０の落下に伴う力に応答して、ピン１３２を支点として回動し、実線で示す位置に位置決めされる。

すなわち、振り分け器１１６は、搬送ローダ１０８の籠１１０から鋼製ワーク３０が落下してきたときには、この鋼製ワーク３０を振り分け板１３０で振り分け、振り分けられた鋼製ワーク３０を第１の鉄箱または第２の鉄箱に向かって落下させることができる。

次に、徐冷装置１０の作用（動作）を説明する。まず、ヒータ６４がオンになって放熱塔５６のパイプ５８内が加熱される。パイプ５８内の温度が５００℃以上になると、ヒータ６４がオフになるとともに、図３に示すように、９００℃を超える温度で熱間鍛造された鋼製ワーク３０が搬入用シュート２８からガイド２６を介してワーク搬入台１６上に搬入される。

この鋼製ワーク３０が一番目の鋼製ワーク３０としてワーク搬入台１６上に搬入されると、位置決めシリンダ２０が駆動され、スライダ３２がベース２２側に移動する。これにより、一番目の鋼製ワーク３０は、スライダ３２の移動に伴ってストッパ３４と当接するまで、ワーク搬入台１６およびベース２２上を移動する。

一番目の鋼製ワーク３０がストッパ３４に当接すると、位置決めシリンダ２０が後退駆動し、一番目の鋼製ワーク３０がベース２２上に位置決めされる。この後、位置決めシリンダ２０の後退駆動により、スライダ３２は、元の位置に復帰する。

次に、押上げシリンダ２４が駆動すると、図４に示すように、押上げロッド３８が上方に押し上げられ、ベース２２上の、一番目の鋼製ワーク３０が、ベース２２から離れて、押上げロッド３８とともに上方に移動し、放熱塔５６を構成する５００℃以上に保たれたパイプ５８内に挿入される。

この後、図５に示すように、各落下防止用シャッター５２、５４が互いに接近する方向に駆動され、一番目の鋼製ワーク３０は、その円盤状凸部３０ｃ外周面が落下防止用シャッター５２、５４によって把持される。続いて、押上げシリンダ２４が後退駆動し、押上げロッド３８が元の位置に復帰する。

この後、図６に示すように、熱間鍛造された、次の鋼製ワーク（二番目の鋼製ワーク）３０が搬入用シュート２８からガイド２６を介してワーク搬入台１６上に搬入される。続いて、位置決めシリンダ２０が駆動され、スライダ３２が鋼製ワーク３０を押圧しながらベース２２側に移動する。スライダ３２の移動に伴って、ワーク搬入台１６上の鋼製ワーク３０がストッパ３４に当接する位置まで移動すると、位置決めシリンダ２０が後退駆動し、鋼製ワーク３０がベース２２上に位置決めされる。この後、位置決めシリンダ２０の後退駆動により、スライダ３２は、元の位置に復帰する。

次に、図７に示すように、押上げシリンダ２４が駆動されると、押上げロッド３８が上方に押し上げられ、ベース２２上の鋼製ワーク３０は、二番目の鋼製ワークとして、ベース２２から離れて、押上げロッド３８とともに上方に移動し、落下防止用シャッター５２、５４によって把持されている、一番目の鋼製ワーク３０に当接する。この後、各落下防止用シャッター５２、５４が互いに離れる方向に後退駆動され、一番目の鋼製ワーク３０に対する把持が解除される。このため、押上げロッド３８によって上方に押し上げられている、二番目の鋼製ワーク３０は、一番目の鋼製ワーク３０を押し上げながら上方に移動し、パイプ５８内に挿入される。

この後、各落下防止用シャッター５２、５４が互いに近づく方向に駆動され、二番目の鋼製ワーク３０の両側面側が落下防止用シャッター５２、５４によって把持される。続いて、押上げシリンダ２４が後退駆動し、押上げロッド３８が元の位置に復帰する。

以上の工程を順次繰り返すことで、図８に示すように、一番目の鋼製ワーク３０からｎ番目の鋼製ワーク３０までが順次放熱塔５６内に挿入される。

ここで、一番目の鋼製ワーク３０が放熱塔５６内に挿入されてから、放熱塔５６上部開口側に移動するまでには６分以上経過している。すなわち、９００℃を超える温度で熱間鍛造された鋼製ワーク３０は、５００℃以上に保たれた放熱塔５６内に挿入された後、６分以上かけて徐々に放熱塔５６上部開口側まで押し上げられる。

この過程で、一番目の鋼製ワーク３０は、５００℃以上に保たれたパイプ５８内で徐々に放熱しながらパイプ５８内を上方に移動するとともに、パイプ６０内を上方に移動する。このとき、一番目の鋼製ワーク３０は、二番目の鋼製ワーク３０と接触した状態にあるので、二番目の鋼製ワーク３０の熱が一番目の鋼製ワーク３０に伝導する（放熱される）。同様に、三番目の鋼製ワーク３０の熱は、二番目の鋼製ワーク３０に伝導し（放熱され）、四番目の鋼製ワーク３０の熱は、三番目の鋼製ワーク３０に伝導し、以下、同様に、ｎ番目の鋼製ワーク３０の熱は、ｎ-１番目の鋼製ワーク３０に伝導する（放熱される）。

すなわち、放熱塔５６内に複数の鋼製ワーク３０が積み重ねられた状態にあるときには、相隣接する鋼製ワーク３０のうち下部側の鋼製ワーク３０の熱が上部側の鋼製ワーク３０に順次伝導する（放熱される）。

下部側の鋼製ワーク３０の熱が上部側の鋼製ワーク３０に順次伝導する（放熱される）雰囲気の下で、９００℃を超える温度で熱間鍛造された鋼製ワーク３０が、５００℃以上に保たれたパイプ５８内に挿入された後、６分以上かけて徐々に放熱塔５６上部開口側まで押し上げられると、放熱塔５６上部開口側に押し上げられた鋼製ワーク３０の温度は、Ａ１変態点以下、例えば、７２６℃以下になる。

次に、一番目の鋼製ワーク３０が放熱塔５６上部開口側に押し上げられると、図９に示すように、排出用シリンダ７６が駆動され、放熱塔５６上部開口側に位置する鋼製ワーク３０は、排出用シリンダ７６によって排出用シュート７８内に排出される。

このとき、図１０に示すように、シャッター駆動用シリンダ１０６が駆動され、シャッター１０４が排出用シュート７８から後退し、排出用シュート７８内を移動する鋼製ワーク３０が、そのまま搬入口１０４から搬送ローダ１０８の籠１１０内に落下する。同時に、９００℃を超える温度で熱間鍛造された、ｎ＋１番目の鋼製ワーク３０が搬入用シュート２８からガイド２６を介してワーク搬入台１６上に搬入されるとともに、位置決めシリンダ２０が駆動され、スライダ３２が、ｎ＋１番目の鋼製ワーク３０を前方に押圧しながらベース２２側に移動する。スライダ３２の移動に伴って、ワーク搬入台１６上の鋼製ワーク３０がストッパ３４に当接する位置まで移動すると、位置決めシリンダ２０が後退駆動し、ｎ＋１番目の鋼製ワーク３０がベース２２上に位置決めされる。この後、位置決めシリンダ２０の後退駆動により、スライダ３２は、元の位置に復帰する。

一番目の鋼製ワーク３０が籠１１０内に配置されると、搬送ローダ１０８が支柱１００に沿って下降する。籠１１０が下死点まで下降すると、図２に示すように、籠１１０内のＬ字板１１６が振り分け器１１８の棒１２０に当接し、Ｌ字板１１６がピン１２２を支点として上方に回動し、一番目の鋼製ワーク３０が振り分け器１１８内に落下する。

振り分け器１１８内に落下した、一番目の鋼製ワーク３０は、振り分け板１３０に当接した後、振り分け器１１８下方に配置された鉄箱、例えば、第１の鉄箱に向かって落下する。

この後、二番目の鋼製ワーク３０が排出用シリンダ７６によって排出用シュート７８内に排出される。二番目の鋼製ワーク３０も、一番目の鋼製ワーク３０と同様に、搬送ローダ１０８で下死点まで下降した後、振り分け器１１８によって振り分けられ、その後、鉄箱内に落下する。

以下、同様に、各鋼製ワーク３０は、５００℃以上に保たれたパイプ５８内に挿入された後、６分以上かけて徐々に放熱塔５６上部開口側まで押し上げられると、排出用シリンダ７６によって排出用シュート７８内に順次排出され、搬送ローダ１０８で下死点まで下降した後、振り分け器１１８によって順次振り分けられ、その後、鉄箱内に順次落下する。

以上の工程を経て製造された鋼製ワーク３０は、熱間鍛造後に焼鈍し処理を実行しなくても、従来と同等の、フェライトとパーライトを含む組織を生成することができる。

本実施例によれば、９００℃を超える温度で熱間鍛造された鋼製ワーク３０を、５００℃以上に保たれたパイプ５８内に順次挿入し、挿入された各鋼製ワーク３０を、６分以上かけて徐々に放熱塔５６上部開口側まで押し上げ、押し上げられた各鋼製ワーク３０を、その温度がＡ１変態点以下になったことを条件に排出用シュート７８内に順次排出し、排出された各鋼製ワーク３０を搬送ローダ１０８で下降させた後、振り分け器１１８で鉄箱に振り分けるようにしたため、浸炭処理後の結晶粒度の粗大化を防止することができ、結果として、耐割れ性に優れるとともに機械的性質にも優れ、且つ結晶粒度の細粒な鋼製ワーク３０を製造することができる。

また、本実施例によれば、熱間鍛造後の焼鈍工程を省略することができるので、鋼製ワーク３０に関する製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明は、鋼製ワーク３０として、歯車をはじめ、その他の熱間鍛造品の製造にも適用できる。

１０ 徐冷装置
１６ ワーク搬入台
２０ 位置決めシリンダ
２４ 押上げシリンダ
２４Ａ 第１のピスストン
２４Ｂ 第２のピスストン
３０ 鋼製ワーク
３８ ワーク挿入手段である押上げロッド
５２、５４ ワーク把持手段であるシャッター
５６ 放熱塔
５８、６０ パイプ
７６ 排出シリンダ
７８ 排出用シュート
１０４ 落下防止用シャッター
１０６ シャッター駆動シリンダ
１０８ 搬送ローダ
１１８ 振り分け器

Claims (4)

1. 熱間鍛造された鋼製ワークを、その温度が、前記熱間鍛造時の温度からＡ１変態点以下になるまで徐々に冷却する徐冷方法において、
   前記熱間鍛造された鋼製ワークを、鉛直方向に沿って配置された筒状放熱塔の下部側から前記放熱塔内部に順次挿入し、前記放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを上下相隣接するもの同士互いに接触させた状態で前記放熱塔の上部側へ移動させ、前記放熱塔の上部側まで移動した鋼製ワークを、その温度が前記Ａ１変態点以下になったことを条件に、前記放熱塔外部に排出することを特徴とする徐冷方法。
2. 鉛直方向に沿って配置された筒状放熱塔と、熱間鍛造された鋼製ワークを前記筒状放熱塔の下部側に順次搬入する搬入手段と、前記筒状放熱塔の下部側に搬入された各鋼製ワークを押し上げて前記筒状放熱塔内部に挿入するワーク挿入手段と、前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークを順次把持して、前記各鋼製ワークの落下を阻止するワーク把持手段と、前記ワーク挿入手段の挿入動作によって前記放熱塔の上部側に順次移動した各鋼製ワークを前記放熱塔外部に順次排出するワーク排出手段とを備え、前記ワーク挿入手段によって前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークは、前記排出手段によって排出される前記放熱塔上部側まで移動したときに、その温度がＡ１変態点以下に低下するように構成されたことを特徴とする徐冷装置。
3. 請求項２に記載の徐冷装置において、前記挿入手段によって前記筒状放熱塔内部に挿入された各鋼製ワークは、上下相隣接するもの同士互いに接触した状態で前記放熱塔の上部側へ移動するように構成されたことを特徴とする徐冷装置。
4. 請求項３に記載の徐冷装置において、前記ワーク把持手段は、前記放熱塔の下端部に設けられて、水平方向に接近離反動作する一対のシャッターで構成され、前記鋼製ワークの下端部には、前記シャッターの板厚よりも僅かに高い、前記シャッターが把持できる円盤状下方凸部が形成されたことを特徴とする徐冷装置。

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