JP6002111B2 - Heating device and hot forging device - Google Patents
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Description
本発明は、被加熱材料を加熱する加熱装置と、被加熱材料を鍛造する熱間鍛造装置に関する。 The present invention relates to a heating device that heats a material to be heated and a hot forging device that forges the material to be heated.
金属材料を鍛造することにより成型する鍛造では、金属材料を加熱させた上で鍛造を行う熱間鍛造が知られている。熱間鍛造においては、金属材料に高周波電力を印加して金属材料を加熱する誘導加熱装置が広く用いられている。 In forging that is formed by forging a metal material, hot forging is known in which forging is performed after the metal material is heated. In hot forging, an induction heating apparatus that heats a metal material by applying high-frequency power to the metal material is widely used.
このような誘導加熱装置には、棒状の金属材料を所定の長さに切断し、切断された被加熱材料を連続して加熱コイルに搬送することで、加熱コイルを通過することによって所望の温度まで上昇させる構成が知られている(特許文献1参照)。 In such an induction heating apparatus, a rod-shaped metal material is cut into a predetermined length, and the cut material to be heated is continuously conveyed to the heating coil, thereby passing the heating coil to a desired temperature. The structure which raises to is known (refer patent document 1).
特許文献1に記載の従来技術は、被加熱材料を送り方向に連続して搬送することで、効率よく多くの被加熱材料の温度を上昇させるように構成されている。 The prior art described in Patent Document 1 is configured to efficiently raise the temperature of many materials to be heated by continuously conveying the materials to be heated in the feeding direction.
ところで、このような加熱装置では、被加熱材料が積層された状態で連続して搬送されるので、加熱された状態の被加熱材料が、隣接する被加熱材料とで互いに接合する場合がある。隣接する被加熱材料が接合した場合は鍛造装置のチョコ停、故障の原因となる。 By the way, in such a heating apparatus, since the materials to be heated are continuously conveyed in a stacked state, the materials to be heated in a heated state may be bonded to each other with adjacent materials to be heated. If adjacent materials to be heated are joined, it will cause a choke stop or failure of the forging device.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、被加熱材料を連続して加熱するときに、被加熱材料同士が接合することを防止できる加熱装置及び熱間鍛造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a heating device and a hot forging device capable of preventing the heated materials from joining when the heated materials are continuously heated. With the goal.
本発明のある態様によれば、被加熱材料を加熱する誘導加熱装置であって、被加熱材料を加熱する第1加熱部及び第2加熱部と、第1加熱部へと被加熱材料を連続して搬送する入口搬送部と、第1加熱部と第2加熱部との間に備えられ、第1加熱部から出た被加熱材料を一つずつ分離して第2加熱部へと搬送する中間搬送部と、を備え、中間搬送部は、入口搬送部が被加熱材料を第1加熱部へと搬送する速度よりも速い速度で、被加熱材料を前記第2加熱部へと搬送することを特徴とする。 According to an aspect of the present invention, there is provided an induction heating apparatus for heating a material to be heated, the first heating unit and the second heating unit for heating the material to be heated, and the material to be heated continuously to the first heating unit. The transporting material is provided between the inlet transporting unit, the first heating unit, and the second heating unit, and the materials to be heated that have come out of the first heating unit are separated one by one and transported to the second heating unit. An intermediate conveyance unit, and the intermediate conveyance unit conveys the material to be heated to the second heating unit at a speed higher than a speed at which the inlet conveyance unit conveys the material to be heated to the first heating unit. It is characterized by.
上記態様によれば、中間搬送部において、第1加熱部から出た被加熱材料を一つずつ分離して第2加熱部へと搬送するので、一旦所定の温度まで昇温された被加熱材料が一時的に外気に晒されることにより表面に酸化膜が生成されて、隣接する被加熱材料が接合することを防止できる。 According to the above aspect, in the intermediate conveyance unit, the heated materials that have come out of the first heating unit are separated one by one and conveyed to the second heating unit, so that the heated material that has been once heated to a predetermined temperature Is temporarily exposed to the outside air, so that an oxide film is generated on the surface and the adjacent heated materials can be prevented from joining.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態の熱間鍛造装置1の構成を示す説明図である。 Drawing 1 is an explanatory view showing the composition of hot forging device 1 of the embodiment of the present invention.
本実施形態の熱間鍛造装置1は、金属材料により形成されたビレット50を加熱し、目標温度まで昇温されたビレット50を打撃、加圧することにより所定の形状に形成するものである。
The hot forging device 1 according to the present embodiment heats the
熱間鍛造装置1は、被加熱材料であるビレット50を形成する切断装置5と、ビレット50を目標温度まで昇温する誘導加熱装置10と、昇温されたビレット50を鍛造して中間材料90を形成する鍛造装置80と、から構成される。
The hot forging device 1 includes a cutting device 5 that forms a
切断装置5は、棒状の金属材料51を所定の長さ(又は所定の重量)で切断することにより、ビレット50を形成する。切断装置5は、シャー切断又は丸鋸、帯鋸等による切削により、金属材料51を切断する。
The cutting device 5 forms the
誘導加熱装置10は、加熱部11を備え、その内部にビレット50を通過させることにより、ビレット50を、鍛造装置80における熱間鍛造のための目標温度(例えば1200℃)まで昇温させる。
The
鍛造装置80は、目標温度まで昇温されたビレット50を、金型により打撃、加圧することにより鍛造を行い、中間材料90を形成する。
The
図2は、本発明の実施形態の誘導加熱装置10の構成を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the
誘導加熱装置10は、加熱部11と、入口搬送部20、中間搬送部30及びコントローラ60を備えて構成される。誘導加熱装置10は、被加熱材料であるビレット50を所定の温度まで加熱する。加熱されたビレット50は、次工程の鍛造装置80へと送られる。
The
入口搬送部20は、ビレット50を加熱部11の内部へと搬送する。入口搬送部20は向かい合う一組のローラが回転することによりビレット50を挟持して送り方向に搬送するピンチローラにより構成されている。入口搬送部20は、ビレット50を連続して加熱部11の内部へと搬送することで、ビレット50が送り方向に積層して搬送される。
The
加熱部11は、入口側から出口側に向かって複数の加熱コイル14(14a、14b、14c、14d)を備えて構成される。
The
加熱コイル14は、搬送されるビレット50の周囲に形成され、高周波電力が印加されることによりビレット50の内部に渦電流を発生させ、渦電流によるジュール熱によりビレット50を加熱する誘導加熱を行う。加熱コイル14は、その内部にビレット50の外径よりも僅かに大きい形状の空孔を有しており、ビレット50が加熱コイル14の内部を摺動しながら搬送される。後述するように、加熱コイル14の内部ではビレット50が前後のビレットと接触して連続して搬送される。
The
このように構成することにより、ビレット50が、加熱コイル14において外気(酸素)から遮断された状態で加熱されるので、ビレット50の表面に酸化膜が生成されることが抑制される。
By configuring in this way, the
ビレット50は加熱部11の入口付近では低温(周囲環境温度と略同一温度)であり、目標温度(1200℃)まで一度に上昇させるためには大きな電力が必要となる。そこで、加熱部11の加熱コイル14を複数に分割し、ビレット50をこれら複数の加熱コイル14に順次通過させることにより、段階的に目標温度まで昇温させる。図2に示す例では、入口側から出口側に向かうに従って、4つの加熱コイル14(14a、14b、14c、14d)が備えられている。
The
コントローラ60は、加熱コイル14(14a、14b、14c、14d)に印加する電流、入口搬送部20及び中間搬送部30の動作を制御する。
The
ところで、このように構成された誘導加熱装置10において、従来次のような問題があった。
By the way, the
入口搬送部20は、ビレット50を加熱コイル14の内部へと搬送する。ビレット50は、前後のビレット50と互いに接触した状態で、搬送方向の後ろ側のビレット50に押されながら加熱コイル14の内部を通過する。加熱コイル14を通過するビレット50は、その切断面において前後のビレット50に互いに接触している。
The
このとき、加熱されるビレット50が、前後のビレット50と接合する場合がある。
At this time, the
ビレット50が加熱されると、ビレット50を構成する鉄原子の運動が大きくなる。鉄原子の運動が大きくなることにより、鉄原子が切断面を飛び越えて隣接するビレット50に移動する。移動する鉄原子により、ビレット50の切断面において隣接するビレット50同士が接合する場合がある(拡散接合)。ビレット50が接合した場合は、次行程の鍛造装置80における歩留まりの原因となる。
When the
特に、丸鋸等による切削を行った場合は、切断面の直角度が大きいので、ビレット50同士が接合する可能性が高まる。
In particular, when cutting with a circular saw or the like is performed, the perpendicularity of the cut surface is large, so that the possibility that the
そこで、本発明の実施形態では、次のような構成により、隣接するビレット50が接合することを抑制した。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the
本発明の実施形態は、図2に示すように、加熱部11に中間部15を備えた。 In the embodiment of the present invention, as shown in FIG.
加熱部11は、加熱コイル14a、14bとからなる第1加熱部101と、加熱コイル14c、14dとからなる第2加熱部102との二つから構成される。これら第1加熱部101と第2加熱部102との間に中間部15が構成される。
The
中間部15において、第1加熱部101と第2加熱部102との間に中間搬送部30が備えられる。
In the
中間搬送部30は、ビレット50を、一時的に外気(酸素雰囲気)に晒すために、加熱部11の外部へと露出させる。また、中間搬送部30は、入口搬送部20よりもビレット50を送る速度が速く設定される。
The
本発明の実施形態は、このような構成により次のような作用を得る。 The embodiment of the present invention obtains the following operation by such a configuration.
所定の長さに切断されたビレット50は、入口搬送部20により第1加熱部101へと送り方向に積層して搬送される。第1加熱部101において、各ビレット50は、所定の温度まで昇温させられる。第1加熱部101により昇温される所定の温度は例えば約1000℃とする。
The
第1加熱部101を通過したビレット50は、中間部15において加熱部11の外部に露出する。中間部15において、ビレット50は、中間搬送部30によって第2加熱部102へと一つずつ分離して搬送される。中間搬送部30は、入口搬送部20の搬送速度よりも速い搬送速度でビレットを搬送するように構成されている。これにより、第1加熱部101から搬送されたビレット50は、中間搬送部30において一つずつ分離されてから、第2加熱部102へと搬送される。
The
中間部15において、中間搬送部30が、入口搬送部20がビレット50を搬送する速度よりも速い速度でビレット50を第2加熱部102へと搬送することで、ビレット50が一つずつ分離される。これにより、ビレット50の表面(特に切断面)が外気に晒される。ビレット50の表面が外気に晒されることにより、ビレット50の切断面に酸化膜が生成される。
In the
表面に酸化膜が形成されたビレット50は、中間搬送部30により第2加熱部102へと送り方向に積層して搬送される。第2加熱部102は、ビレット50を目標温度まで昇温する。
The
第2加熱部102において、ビレット50は、前後のビレット50に接触しながら搬送されるが、切断面に形成された酸化膜によって、鉄原子が隣接するビレット50へと移動することが妨げられる。このようにして、隣接するビレット50が接合することが防止される。
In the
目標温度まで昇温されたビレット50は、次工程の鍛造装置80へと送られる。
The
以上説明したように、本発明の実施形態では、熱間鍛造のための被加熱材料であるビレット50を加熱する誘導加熱装置10において、第1加熱部101と第2加熱部102との間に、連続して搬送されたビレット50を一つずつ分離して第2加熱部へと搬送する中間搬送部30を備えた。
As described above, in the embodiment of the present invention, in the
本発明の実施形態は、このような構成により、中間搬送部30において、ビレット50を一時的に外気に晒すことにより、ビレット50の表面に酸化膜を生成することができる。ビレット50の表面に酸化膜が形成されることにより、隣接するビレット50同士が接合することを防止できる。この効果は請求項1に対応する。
In the embodiment of the present invention, an oxide film can be generated on the surface of the
中間搬送部30は、入口搬送部20がビレット50を搬送する速度よりも速い速度でビレット50を第2加熱部102へと搬送するので、第1加熱部101から搬送されたビレット50の切断面を外気に晒すことができる。これにより、ビレット50の表面に酸化膜が形成され、隣接するビレット50同士が接合することを防止できる。この効果は請求項2に対応する。
Since the
加熱部11を構成する第1加熱部101と第2加熱部102とは、加熱コイル14に高周波電流が印加されることによりビレット50を加熱する誘導加熱を行う。誘導加熱は、コントローラ60による制御により被加熱材料の温度を簡易に制御でき、エネルギー変換効率も高いため、省電力化ができる。この効果は請求項3に対応する。
The
そして、本実施形態は、切断装置5と誘導加熱装置10と鍛造装置80とから構成される熱間鍛造装置1において、前述のようにビレット50同士が接合することを防止するので、鍛造装置80におけるチョコ停、故障を解消することができる。この効果は請求項4に対応する。
And since this embodiment prevents the
なお、ビレット50の表面に生成される酸化膜は、鍛造装置80の金型に傷を付ける等の影響を与える可能性があるため、中間部15においては、ビレット50が接合しない程度に、金型に影響を与えない範囲で、最低限の酸化膜とすることが望ましい。
In addition, since the oxide film produced | generated on the surface of the
一例として、第1加熱部101により約1000℃に昇温されたビレット50を、10秒間程度外気に晒すことにより、最低限の酸化膜を生成することができる。
As an example, the minimum oxide film can be generated by exposing the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment is merely a part of an application example of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. is not.
上記実施形態では、入口搬送部20よりも中間搬送部30の速度を速くすることで、ビレット50を一つずつ分離して第2加熱部102へと搬送するように構成したがこれに限られない。例えば中間部15において、ビレット50の搬送方向と直交する方向に一時的ビレット50を移動させることで、ビレット50の切断面を外気に晒すような構成であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、加熱コイル14に高周波電力を印加することによりビレット50を加熱する誘導加熱を例に説明したが、これに限られない。化石燃料による燃焼加熱であってもよいし、ビレット50に直接電流を通電する抵抗加熱であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the induction heating which heats the
また、ビレット50の表面に必要以上に酸化膜が生成されないように、中間搬送部30以外の箇所を、アルゴン等の不活性気体雰囲気としてもよい。
Moreover, it is good also considering places other than the
1 熱間鍛造装置
5 切断装置
10 誘導加熱装置
11 加熱部
14 加熱コイル
15 中間部
20 入口搬送部
30 中間搬送部
40 制御装置
50 ビレット
60 コントローラ
80 鍛造装置
101 第1加熱部
102 第2加熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot forging apparatus 5
Claims (3)
前記被加熱材料を加熱する第1加熱部及び第2加熱部と、
前記第1加熱部へと前記被加熱材料を連続して搬送する入口搬送部と、
前記第1加熱部と前記第2加熱部との間に備えられ、前記第1加熱部から出た前記被加熱材料を一つずつ分離して前記第2加熱部へと搬送する中間搬送部と、
を備え、
前記中間搬送部は、前記入口搬送部が前記被加熱材料を前記第1加熱部へと搬送する速度よりも速い速度で、前記被加熱材料を前記第2加熱部へと搬送する
ことを特徴とする加熱装置。 A heating device for heating a material to be heated,
A first heating unit and a second heating unit for heating the material to be heated;
An inlet transport unit that continuously transports the material to be heated to the first heating unit;
An intermediate conveyance unit that is provided between the first heating unit and the second heating unit, and that separates the material to be heated from the first heating unit one by one and conveys the material to the second heating unit; ,
Equipped with a,
The intermediate transport unit transports the heated material to the second heating unit at a speed faster than the inlet transport unit transports the heated material to the first heating unit. A heating device characterized by that.
請求項1または2に記載の加熱装置と、 The heating device according to claim 1 or 2,
前記加熱装置により加熱された前記被加熱材料を鍛造する鍛造装置と、 A forging device forging the heated material heated by the heating device;
を備えることを特徴とする熱間鍛造装置。 A hot forging device comprising:
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