JP7390153B2 - クエンチ処理設備及びクエンチ処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、被処理材にクエンチ処理を施すためのクエンチ処理設備及びクエンチ処理方法に関する。
金属材料を使用した被処理材のうち、硬さや強度の向上を要求されるものについては、焼入れ処理（クエンチ処理）が施される。このクエンチ処理は、被処理材を所定の高温域に加熱してオーステナイト化した後、所定の低温域まで急冷してオーステナイトからマルテンサイト組織に変態させる処理である。
上述のようなクエンチ処理を実施するための設備として、特許文献１～３に示されるものが提案されている。これら特許文献１～３は、水や油等の熱媒体を使用し、その熱媒体に被処理材を浸漬することによって、被処理材の急冷を行っている。
また、金型を使用したプレス加工によって鋼板等の金属材料を所定形状に成形して被処理材にすると同時に、金型と金属材料との接触による冷却を利用して被処理材にクエンチ処理を施すダイクエンチ処理を実施するための設備として、特許文献４，５に示されるものが提案されている。
上述のようなクエンチ処理を実施するための設備として、特許文献１～３に示されるものが提案されている。これら特許文献１～３は、水や油等の熱媒体を使用し、その熱媒体に被処理材を浸漬することによって、被処理材の急冷を行っている。
また、金型を使用したプレス加工によって鋼板等の金属材料を所定形状に成形して被処理材にすると同時に、金型と金属材料との接触による冷却を利用して被処理材にクエンチ処理を施すダイクエンチ処理を実施するための設備として、特許文献４，５に示されるものが提案されている。
上述のクエンチ処理は、被処理材を熱媒体に浸漬して急冷するため、被処理材に反りや歪みが発生しやすく、特に薄板状に成形された被処理材については大きな反りや歪みが発生しやすい。また、熱媒体に油を使用する場合は、火災や油煙による環境汚染が発生する可能性がある。
また、上述のダイクエンチ処理は、被処理材を金型に接触させて急冷するため、特定形状の被処理材しか対応することができず汎用性に欠ける。加えて、ダイクエンチ処理は、急冷時等に被処理材の表面に発生した酸化スケール等の異物が金型の型面に付着したり、設備内に堆積したりして成形不良の原因になってしまう。
そして、上述のクエンチ処理及びダイクエンチ処理は、水や油等の熱媒体を貯留する大型の槽や、成形のための大きな金型が必要となるため、設備が大型化して煩雑なものになってしまう。
また、上述のダイクエンチ処理は、被処理材を金型に接触させて急冷するため、特定形状の被処理材しか対応することができず汎用性に欠ける。加えて、ダイクエンチ処理は、急冷時等に被処理材の表面に発生した酸化スケール等の異物が金型の型面に付着したり、設備内に堆積したりして成形不良の原因になってしまう。
そして、上述のクエンチ処理及びダイクエンチ処理は、水や油等の熱媒体を貯留する大型の槽や、成形のための大きな金型が必要となるため、設備が大型化して煩雑なものになってしまう。
本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、熱媒体への浸漬や金型を使用することなくクエンチ処理を施すことができるクエンチ処理設備及びクエンチ処理方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、金属材料を使用して薄板状に形成された被処理材に対してクエンチ処理を施すために、上記被処理材を所定の高温度域に加熱する加熱室と、上記加熱室で加熱された上記被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却装置と、上記加熱室から上記冷却装置へ上記被処理材を搬送する搬送装置と、を有するクエンチ処理設備であって、上記冷却装置は、平板状に形成されて上記被処理材との間で伝熱を行う定盤と、上記定盤の温度を上記所定の低温度域に制御する温度制御装置と、上記定盤と上記被処理材とを圧接させる押圧装置と、を有することを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記クエンチ処理設備は、バッチ式のものであり、上記加熱室と上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置されているとともに、上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、ことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記クエンチ処理設備は、連続式のものであり、上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置され、上記加熱室の室内と上記収容室の室内とが連通されているとともに、上記加熱室及び上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記加熱室内及び上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、ことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のうち何れか一項に記載の発明において、上記冷却装置は、上記被処理材が圧接される上記定盤の圧接面に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付装置をさらに有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のうち何れか一項に記載の発明８において、上記被処理材の厚さは、１～５ｍｍであることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記クエンチ処理設備は、バッチ式のものであり、上記加熱室と上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置されているとともに、上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、ことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記クエンチ処理設備は、連続式のものであり、上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置され、上記加熱室の室内と上記収容室の室内とが連通されているとともに、上記加熱室及び上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記加熱室内及び上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、ことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のうち何れか一項に記載の発明において、上記冷却装置は、上記被処理材が圧接される上記定盤の圧接面に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付装置をさらに有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のうち何れか一項に記載の発明８において、上記被処理材の厚さは、１～５ｍｍであることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のうち何れか一項に記載のクエンチ処理設備を使用し、金属材料を所定の薄板状に成形して得られた被処理材に対してクエンチ処理を施すためのクエンチ処理方法であって、上記被処理材を所定の高温度域に加熱する加熱工程と、上記加熱工程後の上記被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却工程と、を備え、上記冷却工程は、上記温度制御装置によって上記所定の低温度域に制御された上記定盤と上記被処理材とを、上記押圧装置を用いて所定の圧力で圧接させることにより、所定の上記薄板状に成形された上記被処理材の形状が保持された状態で行う、ことを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記加熱工程又は上記冷却工程は、無酸化雰囲気下で行われることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、上記所定の高温度域は、８００～９００℃であり、上記所定の低温度域は、５０～1００℃であることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項６から８のうち何れか一項に記載の発明において、上記冷却工程において、上記所定の圧力は、１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記加熱工程又は上記冷却工程は、無酸化雰囲気下で行われることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、上記所定の高温度域は、８００～９００℃であり、上記所定の低温度域は、５０～1００℃であることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項６から８のうち何れか一項に記載の発明において、上記冷却工程において、上記所定の圧力は、１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることを要旨とする。
本発明によれば、クエンチ処理設備は、冷却装置として、平板状に形成されて被処理材との間で伝熱を行う定盤と、定盤の温度を所定の低温度域に制御する温度制御装置と、定盤と被処理材とを圧接させる押圧装置と、を有している。
また、クエンチ処理方法は、上記クエンチ処理設備を使用して行われ、加熱工程後の被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却工程が、被処理材と、温度制御装置によって所定の低温度域に制御された定盤とを、押圧装置を用いて所定の圧力で圧接させることにより、被処理材の形状が保持された状態で行われる。
従って、クエンチ処理設備を使用したクエンチ処理方法は、冷却装置によって被処理材を急冷することができるため、熱媒体への浸漬や金型を使用することなくクエンチ処理を施すことができる。
また、クエンチ処理方法は、上記クエンチ処理設備を使用して行われ、加熱工程後の被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却工程が、被処理材と、温度制御装置によって所定の低温度域に制御された定盤とを、押圧装置を用いて所定の圧力で圧接させることにより、被処理材の形状が保持された状態で行われる。
従って、クエンチ処理設備を使用したクエンチ処理方法は、冷却装置によって被処理材を急冷することができるため、熱媒体への浸漬や金型を使用することなくクエンチ処理を施すことができる。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
また、下記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
本実施形態に係るクエンチ処理設備（１０）は、例えば図１、図３に示すように、被処理材（Ｗ）を所定の高温度域に加熱する加熱室（１１）と、この加熱室（１１）で加熱された被処理材（Ｗ）を所定の低温度域に急冷する冷却装置（１２）と、加熱室（１１）から冷却装置（１２）へ被処理材（Ｗ）を搬送する搬送装置（１０Ａ）と、を有している。
冷却装置（１２）は、例えば図２に示すように、平板状に形成されて被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行う定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と、定盤（１３Ａ，１３Ｂ）の温度を所定の低温度域に制御する温度制御装置（１４）と、定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と被処理材（Ｗ）とを圧接させる押圧装置（１５）と、を有している。
この冷却装置（１２）は、温度制御装置（１４）によって所定の低温度域に制御された定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と、被処理材（Ｗ）とを、押圧装置（１５）を使用して圧接させることにより、定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行わせ、被処理材（Ｗ）を所定の低温度域に冷却する。
この冷却装置（１２）は、温度制御装置（１４）によって所定の低温度域に制御された定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と、被処理材（Ｗ）とを、押圧装置（１５）を使用して圧接させることにより、定盤（１３Ａ，１３Ｂ）と被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行わせ、被処理材（Ｗ）を所定の低温度域に冷却する。
クエンチ処理設備（１０）は、加熱室（１１）と冷却装置（１２）と搬送装置（１０Ａ）とを有し、被処理材（Ｗ）にクエンチ処理を行うように構成されているものであれば、大きさ、炉内容積等について、特に問わない。
加熱室（１１）は、構成、形状、炉内容積、加熱方式等について特に問わず、一般的な加熱炉や加熱室を使用することができる。
加熱室（１１）は、構成、形状、炉内容積、加熱方式等について特に問わず、一般的な加熱炉や加熱室を使用することができる。
クエンチ処理設備（１０）の処理方式は、小ロットで多種類の被処理材（Ｗ）を処理するバッチ式と、１種類の被処理材（Ｗ）を大量に処理する連続式とが挙げられ、何れかについて特に問わない。
クエンチ処理設備（１０）の搬送装置（１０Ａ）による搬送方式は、構成、形状等について特に問わず、処理方式に応じたものを使用することができる。搬送装置（１０Ａ）による搬送方式は、バッチ式のものであればローラーハース式、固定炉床式、台車式等が挙げられ、連続式のものであればローラーハース式、ウォーキングビーム式、ウォーキングハース式、プッシャ式等が挙げられる。
上述した搬送方式の中でもローラーハース式は、構成が簡易であり、薄板状に形成された被処理材（Ｗ）を搬送するのに好適であるという観点から、クエンチ処理設備（１０）の搬送方式として好ましい。
クエンチ処理設備（１０）の搬送装置（１０Ａ）による搬送方式は、構成、形状等について特に問わず、処理方式に応じたものを使用することができる。搬送装置（１０Ａ）による搬送方式は、バッチ式のものであればローラーハース式、固定炉床式、台車式等が挙げられ、連続式のものであればローラーハース式、ウォーキングビーム式、ウォーキングハース式、プッシャ式等が挙げられる。
上述した搬送方式の中でもローラーハース式は、構成が簡易であり、薄板状に形成された被処理材（Ｗ）を搬送するのに好適であるという観点から、クエンチ処理設備（１０）の搬送方式として好ましい。
クエンチ処理設備（１０）は、冷却装置（１２）を有しているため、水や油等の熱媒体へ浸漬したり、あるいは金型を使用したりせずにクエンチ処理を施すことができるという効果を奏する。このように熱媒体への浸漬や金型を使用しない場合には、被処理材（Ｗ）の表面に熱媒体や酸化スケール等の異物が付着し難く、こうした異物の洗浄・除去に係る作業を簡易化することができるとともに、異物による汚染を抑制することができるという利点を有する。
また、クエンチ処理設備（１０）は、熱媒体を貯留するための貯留槽や金型を要さないことから、設備の小型化や省スペース化、設備のメンテナンスの容易化、構成の簡易化などを図ることができるという利点を有する。
また、クエンチ処理設備（１０）は、熱媒体を貯留するための貯留槽や金型を要さないことから、設備の小型化や省スペース化、設備のメンテナンスの容易化、構成の簡易化などを図ることができるという利点を有する。
冷却装置（１２）は、定盤（１３）と、温度制御装置（１４）と、押圧装置（１５）と、を有する構成であれば、その他の構成、形状、被処理材の搬送方式等について特に問わない。
定盤（１３）は、平板状に形成されており、被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行うものであれば、構成、材質等について特に問わない。この定盤（１３）は、内部に冷却回路が設けられた構成とすることができる。また、定盤（１３）の材質には、被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行うことが可能な熱伝導率を有する鉄、アルミニウム、銅、チタン等の金属、あるいはそれら金属を使用した合金を使用することができる。
定盤（１３）は、平板状に形成されており、被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行うものであれば、構成、材質等について特に問わない。この定盤（１３）は、内部に冷却回路が設けられた構成とすることができる。また、定盤（１３）の材質には、被処理材（Ｗ）との間で伝熱を行うことが可能な熱伝導率を有する鉄、アルミニウム、銅、チタン等の金属、あるいはそれら金属を使用した合金を使用することができる。
ここで、定盤（１３）の形状について説明すると、本発明の冷却工程は、被処理材（Ｗ）を所定の形状に成形することを目的とした工程ではなく、所定の薄板状に成形して得られた被処理材（Ｗ）を、その形状を保持しながら、つまりは金属組織の変態による反りや歪みの発生を防止しながら、冷却することを目的とした工程である。
このため、被処理材（Ｗ）と圧接されることで該被処理材（Ｗ）を冷却する定盤（１３）の形状は、薄板状とされた被処理材（Ｗ）の形状を保持可能であるという観点から、平板状とすることが好ましい。
また、定盤（１３）の形状は、被処理材（Ｗ）との接触面積が増すことで冷却効率の向上を図ることができるという観点から、被処理材（Ｗ）が圧接される圧接面を平坦状とすることがより好ましい。
このため、被処理材（Ｗ）と圧接されることで該被処理材（Ｗ）を冷却する定盤（１３）の形状は、薄板状とされた被処理材（Ｗ）の形状を保持可能であるという観点から、平板状とすることが好ましい。
また、定盤（１３）の形状は、被処理材（Ｗ）との接触面積が増すことで冷却効率の向上を図ることができるという観点から、被処理材（Ｗ）が圧接される圧接面を平坦状とすることがより好ましい。
温度制御装置（１４）は、定盤（１３）の温度を制御可能な構成であれば、その他の構成、冷却方式等について特に問わない。この温度制御装置（１４）には、任意の温度に調整した熱媒体を定盤（１３）との間で回流させる温度調節機などを使用することができる。
押圧装置（１５）は、被処理材（Ｗ）と定盤（１３）とを圧接させることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、形状、油圧式や空圧式や電動などの駆動方式等について特に問わない。この押圧装置（１５）には、一般的なプレス装置などを使用することができる。
押圧装置（１５）は、被処理材（Ｗ）と定盤（１３）とを圧接させることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、形状、油圧式や空圧式や電動などの駆動方式等について特に問わない。この押圧装置（１５）には、一般的なプレス装置などを使用することができる。
被処理材（Ｗ）は、金属材料を所定の薄板状に成形して得られたものであれば、それ以外の形状、大きさ等は、特に問わない。
金属材料は、特に問わないが、クエンチ処理が硬さや靱性の要求に応えるべく施されるという観点から、好ましくは炭素鋼であり、より好ましくは炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼等の工具鋼であり、さらに好ましくは高速度工具鋼（ハイス鋼）である。この高速度工具鋼とは、高温下での硬さと耐軟化性を高めた材料であり、金属用の切削工具の材料として有用である。
薄板状に成形される被処理材（Ｗ）の厚さ（Ｔ）は、反りや歪みの発生を抑制することができるという観点から、好ましくは１～５ｍｍ、より好ましくは１．５～４ｍｍ、さらに好ましくは１．５～３ｍｍである。特に被処理材（Ｗ）の厚さが上述の範囲である場合、通常のソルトバスを使用したクエンチ処理であれば反りや歪みが頻繁に発生することに比べて、本発明は反りや歪みの発生を抑制することができる点で有用である。
金属材料は、特に問わないが、クエンチ処理が硬さや靱性の要求に応えるべく施されるという観点から、好ましくは炭素鋼であり、より好ましくは炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼等の工具鋼であり、さらに好ましくは高速度工具鋼（ハイス鋼）である。この高速度工具鋼とは、高温下での硬さと耐軟化性を高めた材料であり、金属用の切削工具の材料として有用である。
薄板状に成形される被処理材（Ｗ）の厚さ（Ｔ）は、反りや歪みの発生を抑制することができるという観点から、好ましくは１～５ｍｍ、より好ましくは１．５～４ｍｍ、さらに好ましくは１．５～３ｍｍである。特に被処理材（Ｗ）の厚さが上述の範囲である場合、通常のソルトバスを使用したクエンチ処理であれば反りや歪みが頻繁に発生することに比べて、本発明は反りや歪みの発生を抑制することができる点で有用である。
クエンチ処理設備（１０）は、設備内に不活性ガスを供給して無酸化雰囲気にするための不活性ガス供給装置（１７）をさらに有することができる。
不活性ガス供給装置（１７）を使用してクエンチ処理設備（１０）内を無酸化雰囲気にする場合、被処理材（Ｗ）の表面への酸化スケールの付着を抑制することができ、酸化スケールの除去に係る作業を省略することができる。
不活性ガス供給装置（１７）は、設備内に不活性ガスを供給可能な構成を有するのであれば、その他の構成、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。
不活性ガス供給装置（１７）を使用してクエンチ処理設備（１０）内を無酸化雰囲気にする場合、被処理材（Ｗ）の表面への酸化スケールの付着を抑制することができ、酸化スケールの除去に係る作業を省略することができる。
不活性ガス供給装置（１７）は、設備内に不活性ガスを供給可能な構成を有するのであれば、その他の構成、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。
図１に示すようなバッチ式のクエンチ処理設備（１０）の場合、不活性ガス供給装置（１７）は、加熱室（１１）と冷却装置（１２）と搬送装置（１０Ａ）とが１つの収容室（１８）の室内に設置されている構成として、この収容室（１８）に接続されていることが好ましい。
図３に示すような連続式のクエンチ処理設備（１０）の場合、不活性ガス供給装置（１７）は、冷却装置（１２）と搬送装置（１０Ａ）とが１つの収容室（１８）の室内に設置されている構成として、この収容室（１８）と加熱室（１１）とに接続されていることが好ましい。また、収容室（１８）と加熱室（１１）とは、互いの室内が連通する構成とされていることが好ましい。
収容室（１８）は、冷却装置（１２）等を収容可能なサイズを有し、内部に不活性ガスを供給することで無酸化雰囲気にすることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、サイズ、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。
図３に示すような連続式のクエンチ処理設備（１０）の場合、不活性ガス供給装置（１７）は、冷却装置（１２）と搬送装置（１０Ａ）とが１つの収容室（１８）の室内に設置されている構成として、この収容室（１８）と加熱室（１１）とに接続されていることが好ましい。また、収容室（１８）と加熱室（１１）とは、互いの室内が連通する構成とされていることが好ましい。
収容室（１８）は、冷却装置（１２）等を収容可能なサイズを有し、内部に不活性ガスを供給することで無酸化雰囲気にすることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、サイズ、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。
クエンチ処理設備（１０）において、加熱室（１１）から冷却装置（１２）へ搬送装置（１０Ａ）を介して搬送する際、被処理材（Ｗ）が冷えるが、この際に被処理材（Ｗ）が空気（酸素）に触れることが可能な状態、つまり酸化雰囲気であると、被処理材（Ｗ）の表面に酸化スケールが付着してしまう。また、冷却装置（１２）の定盤（１３）との圧接によって被処理材（Ｗ）を急冷する際、酸化雰囲気であると、被処理材（Ｗ）の表面に特に多くの酸化スケールが付着してしまう。
この酸化スケールは、クエンチ処理設備（１０）内に堆積して設備内を汚したり、被処理材（Ｗ）を定盤（１３）に固着させたり、定盤（１３）の表面に付着して汚したりする等といった不具合を発生させる。
このため、バッチ式のクエンチ処理設備（１０）であれば、加熱室（１１）、冷却装置（１２）及び搬送装置（１０Ａ）を収容する収容室（１８）の室内を不活性ガスで満たして無酸化雰囲気にする。
また、連続式のクエンチ処理設備（１０）であれば、冷却装置（１２）及び搬送装置（１０Ａ）を収容する収容室（１８）と、加熱室（１１）とを連通させて、収容室（１８）及び加熱室（１１）の室内を不活性ガスで満たして無酸化雰囲気にする。
この酸化スケールは、クエンチ処理設備（１０）内に堆積して設備内を汚したり、被処理材（Ｗ）を定盤（１３）に固着させたり、定盤（１３）の表面に付着して汚したりする等といった不具合を発生させる。
このため、バッチ式のクエンチ処理設備（１０）であれば、加熱室（１１）、冷却装置（１２）及び搬送装置（１０Ａ）を収容する収容室（１８）の室内を不活性ガスで満たして無酸化雰囲気にする。
また、連続式のクエンチ処理設備（１０）であれば、冷却装置（１２）及び搬送装置（１０Ａ）を収容する収容室（１８）と、加熱室（１１）とを連通させて、収容室（１８）及び加熱室（１１）の室内を不活性ガスで満たして無酸化雰囲気にする。
冷却装置（１２）は、被処理材（Ｗ）が圧接される定盤（１３）の圧接面に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）をさらに有することができる。
不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、上述した酸化スケールによる被処理材（Ｗ）の定盤（１３）への固着を抑制するという観点で設けられる。すなわち、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）を使用し、定盤（１３）の圧接面に不活性ガスを吹き付けることにより、定盤（１３）の圧接面を無酸化雰囲気にして被処理材（Ｗ）を圧接させることができる。
不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、定盤（１３）の圧接面に不活性ガスを吹き付けることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。例えば、図２に示すように、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、不活性ガス供給装置（１７）から伸びる不活性ガスの供給路に分岐路（１７Ａ）を設け、この分岐路（１７Ａ）の端部を、定盤（１３）に設けられた吹付路（１３Ｄ）に接続して構成することができる。あるいは、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、定盤（１３）の圧接面の近傍に配設されたノズルに分岐路（１７Ａ）の端部を接続して構成することもできる。
不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、上述した酸化スケールによる被処理材（Ｗ）の定盤（１３）への固着を抑制するという観点で設けられる。すなわち、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）を使用し、定盤（１３）の圧接面に不活性ガスを吹き付けることにより、定盤（１３）の圧接面を無酸化雰囲気にして被処理材（Ｗ）を圧接させることができる。
不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、定盤（１３）の圧接面に不活性ガスを吹き付けることが可能な構成を有するのであれば、その他の構成、不活性ガスの供給量や供給方式等について、特に問わない。例えば、図２に示すように、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、不活性ガス供給装置（１７）から伸びる不活性ガスの供給路に分岐路（１７Ａ）を設け、この分岐路（１７Ａ）の端部を、定盤（１３）に設けられた吹付路（１３Ｄ）に接続して構成することができる。あるいは、不活性ガス吹付装置（１３Ｃ）は、定盤（１３）の圧接面の近傍に配設されたノズルに分岐路（１７Ａ）の端部を接続して構成することもできる。
クエンチ処理設備（１０）を使用し、被処理材（Ｗ）に対してクエンチ処理を施すためのクエンチ処理方法は、加熱工程と、冷却工程と、を備えている。
加熱工程は、被処理材（Ｗ）を所定の高温度域に加熱する工程である。この加熱工程は、クエンチ処理設備（１０）の加熱室（１１）を使用して実行される。そして、加熱工程を施された被処理材（Ｗ）は、その金属組織がオーステナイト組織に変態される。
冷却工程は、加熱工程後の被処理材（Ｗ）を所定の低温度域に急冷する工程である。この冷却工程は、クエンチ処理設備（１０）の冷却装置（１２）を使用して行われる。そして、冷却工程で急冷された被処理材（Ｗ）は、その金属組織がオーステナイトからマルテンサイト組織に変態される。
加熱工程は、被処理材（Ｗ）を所定の高温度域に加熱する工程である。この加熱工程は、クエンチ処理設備（１０）の加熱室（１１）を使用して実行される。そして、加熱工程を施された被処理材（Ｗ）は、その金属組織がオーステナイト組織に変態される。
冷却工程は、加熱工程後の被処理材（Ｗ）を所定の低温度域に急冷する工程である。この冷却工程は、クエンチ処理設備（１０）の冷却装置（１２）を使用して行われる。そして、冷却工程で急冷された被処理材（Ｗ）は、その金属組織がオーステナイトからマルテンサイト組織に変態される。
クエンチ処理方法は、加熱工程と、冷却工程と、を備えているのであれば、その他の工程を備えていることについて、特に問わない。例えば、クエンチ処理方法は、冷却工程後に複数の被処理材（Ｗ）を段積みする工程、冷却工程後に被処理材（Ｗ）を常温になるまで放冷や冷却等する第２の冷却工程などを備えることができる。
冷却工程は、冷却装置（１２）を使用して実行されるが、詳しくは温度制御装置（１４）によって所定の低温度域に制御された定盤（１３）と被処理材（Ｗ）とを、押圧装置（１５）を用いて所定の圧力で圧接させることにより、所定の薄板状に形成された被処理材（Ｗ）の形状が保持された状態で行われる。
すなわち、薄板状に形成された被処理材（Ｗ）は、金属組織をオーステナイト組織からマルテンサイト組織へ変態させる急冷時に、反りや歪み等が非常に発生しやすい。そこで、クエンチ処理方法は、定盤（１３）と被処理材（Ｗ）とを押圧装置（１５）を用いて所定の圧力で圧接させることにより、金属組織の変態時における被処理材（Ｗ）の反りや歪みの発生を抑制している。
すなわち、薄板状に形成された被処理材（Ｗ）は、金属組織をオーステナイト組織からマルテンサイト組織へ変態させる急冷時に、反りや歪み等が非常に発生しやすい。そこで、クエンチ処理方法は、定盤（１３）と被処理材（Ｗ）とを押圧装置（１５）を用いて所定の圧力で圧接させることにより、金属組織の変態時における被処理材（Ｗ）の反りや歪みの発生を抑制している。
また、冷却装置（１２）を使用して被処理材（Ｗ）を急冷する際、被処理材（Ｗ）と定盤（１３）との間に隙間があると、その隙間の部分が伝熱不良となって急冷が行われずに金属組織がマルテンサイト以外の組織に変態したり、酸化スケールが発生したりしてしまう。
そこで、冷却工程では、被処理材（Ｗ）の全体を略均一に急冷するとともに、酸化スケールの発生を抑制するという観点から、押圧装置（１５）を用いて被処理材（Ｗ）と定盤（１３）とを圧接させている。
但し、この冷却工程は、例えばダイクエンチ処理のような、被処理材（Ｗ）を所定の形状に成形することを目的とした工程ではなく、所定の薄板状に成形して得られた被処理材（Ｗ）の形状を保持することを目的とした工程である。従って、押圧装置（１５）を用いて定盤（１３）と圧接された被処理材（Ｗ）の形状が変化してしまうことは、この冷却工程の目的から外れており、このため押圧装置（１５）を用いた被処理材（Ｗ）と定盤（１３）との圧接は、被処理材（Ｗ）の形状を保持可能な程度の所定の圧力で行われる。
そこで、冷却工程では、被処理材（Ｗ）の全体を略均一に急冷するとともに、酸化スケールの発生を抑制するという観点から、押圧装置（１５）を用いて被処理材（Ｗ）と定盤（１３）とを圧接させている。
但し、この冷却工程は、例えばダイクエンチ処理のような、被処理材（Ｗ）を所定の形状に成形することを目的とした工程ではなく、所定の薄板状に成形して得られた被処理材（Ｗ）の形状を保持することを目的とした工程である。従って、押圧装置（１５）を用いて定盤（１３）と圧接された被処理材（Ｗ）の形状が変化してしまうことは、この冷却工程の目的から外れており、このため押圧装置（１５）を用いた被処理材（Ｗ）と定盤（１３）との圧接は、被処理材（Ｗ）の形状を保持可能な程度の所定の圧力で行われる。
加熱工程又は冷却工程は、被処理材（Ｗ）の表面への酸化スケールの付着を抑制するという観点から、無酸化雰囲気下で行われることが好ましい。
無酸化雰囲気下で加熱工程又は冷却工程を実行することについては、その実行のための構成などについて特に問わないが、例えば上述したように冷却装置（１２）等を収容する収容室（１８）の内部や、加熱室（１１）と収容室（１８）の内部に不活性ガスを供給することにより、実行することができる。
無酸化雰囲気下で加熱工程又は冷却工程を実行することについては、その実行のための構成などについて特に問わないが、例えば上述したように冷却装置（１２）等を収容する収容室（１８）の内部や、加熱室（１１）と収容室（１８）の内部に不活性ガスを供給することにより、実行することができる。
加熱工程において、被処理材（Ｗ）を加熱する所定の高温度域は、使用される金属材料に応じて設定されるのであれば特に問わない。
被処理材（Ｗ）の金属材料が、例えば上述の炭素鋼であれば、オーステナイト組織に好適に変態させるという観点から、所定の高温度域は、８００～９００℃が好ましく、８２０～９００℃がより好ましく、８５０～９００℃がさらに好ましい。
被処理材（Ｗ）の金属材料が、例えば上述の炭素鋼であれば、オーステナイト組織に好適に変態させるという観点から、所定の高温度域は、８００～９００℃が好ましく、８２０～９００℃がより好ましく、８５０～９００℃がさらに好ましい。
冷却工程において、被処理材（Ｗ）を急冷する所定の低温度域は、被処理材（Ｗ）の金属組織としてマルテンサイト組織が生成される温度域であれば、使用される金属材料に応じて設定され、特に問わない。
被処理材（Ｗ）金属材料が、例えば上述の炭素鋼であれば、所定の低温度域は、好ましくは５０～１００℃であり、より好ましくは７０～１００℃であり、さらに好ましくは７０～９０℃である。
被処理材（Ｗ）金属材料が、例えば上述の炭素鋼であれば、所定の低温度域は、好ましくは５０～１００℃であり、より好ましくは７０～１００℃であり、さらに好ましくは７０～９０℃である。
冷却工程において、定盤（１３）と被処理材（Ｗ）とを押圧装置（１５）を用いて所定の圧力で圧接させる場合の圧力は、被処理材（Ｗ）の形状を保持可能な範囲であって、金属組織の変態による被処理材（Ｗ）の反りや歪みを防止可能であるとともに、加熱工程後の軟らかくなっている被処理材（Ｗ）を変形させない範囲であれば、特に問わない。
具体的に、上記所定の圧力は、好ましくは１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、より好ましくは２０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、さらに好ましくは３０～９５ｋｇｆ／ｃｍ２である。
具体的に、上記所定の圧力は、好ましくは１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、より好ましくは２０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、さらに好ましくは３０～９５ｋｇｆ／ｃｍ２である。
以下、図面を参照しつつ、本発明のクエンチ処理設備を具体化した実施例と、それを使用したクエンチ処理方法について説明する。
図１に示すように、バッチ式のクエンチ処理設備１０は、搬送装置１０Ａによる搬送方式をローラーハース式としたものである。この搬送装置１０Ａは、被処理材Ｗの搬送方向で上流側（図１中で左側）から下流側（図１中で右側）へ、クエンチ処理設備１０の全体にわたって設けられている。
クエンチ処理設備１０は、上流側から下流側へ順番に、加熱室１１、冷却装置１２を有している。
加熱室１１は、内部に被処理材Ｗを収容する空間が設けられている。加熱室１１の内部には、ヒータ１１Ｂが設けられている。そして、加熱室１１は、内部に装入された被処理材Ｗをヒータ１１Ｂによって加熱することにより、被処理材Ｗの金属組織をオーステナイト化させる。
クエンチ処理設備１０は、上流側から下流側へ順番に、加熱室１１、冷却装置１２を有している。
加熱室１１は、内部に被処理材Ｗを収容する空間が設けられている。加熱室１１の内部には、ヒータ１１Ｂが設けられている。そして、加熱室１１は、内部に装入された被処理材Ｗをヒータ１１Ｂによって加熱することにより、被処理材Ｗの金属組織をオーステナイト化させる。
図２に示すように、冷却装置１２は、定盤１３として下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと、温度制御装置１４と、押圧装置１５と、を有している。
下定盤１３Ａは、平板状に形成されており、その上面には加熱室１１から送られた被処理材Ｗが載せられるように構成されている。また、下定盤１３Ａの内部には、冷却回路１３Ｃと、不活性ガス吹付装置１３Ｃとが設けられている。
上定盤１３Ｂは、平板状に形成されており、押圧装置１５に取り付けられて、下定盤１３Ａの上方に配置されている。この上定盤１３Ｂは、押圧装置１５の作動時に下定盤１３Ａへ接近することで、この下定盤１３Ａとの間に被処理材Ｗを挟持するように構成されている。
また、上定盤１３Ｂの内部には、冷却回路１３Ｃと、不活性ガス吹付装置１３Ｃとが設けられている。
下定盤１３Ａは、平板状に形成されており、その上面には加熱室１１から送られた被処理材Ｗが載せられるように構成されている。また、下定盤１３Ａの内部には、冷却回路１３Ｃと、不活性ガス吹付装置１３Ｃとが設けられている。
上定盤１３Ｂは、平板状に形成されており、押圧装置１５に取り付けられて、下定盤１３Ａの上方に配置されている。この上定盤１３Ｂは、押圧装置１５の作動時に下定盤１３Ａへ接近することで、この下定盤１３Ａとの間に被処理材Ｗを挟持するように構成されている。
また、上定盤１３Ｂの内部には、冷却回路１３Ｃと、不活性ガス吹付装置１３Ｃとが設けられている。
温度制御装置１４は、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの冷却回路１３Ｃと、媒体供給路１４Ａ及び媒体回収路１４Ｂを介して接続されている。この温度制御装置１４は、媒体供給路１４Ａ及び媒体回収路１４Ｂを介することにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの冷却回路１３Ｃとの間で冷媒、熱媒などの媒体を流動させるように構成されている。そして、温度制御装置１４は、媒体の温度を調整することにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの温度を所定の低温度域に制御するように構成されている。
押圧装置１５は、上定盤１３Ｂを下定盤１３Ａへ接近させ、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの間に被処理材Ｗを挟持させるとともに、上定盤１３Ｂを押圧することにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとを所定の圧力で圧接させるように構成されている。
そして、冷却装置１２は、温度制御装置１４によって所定の低温度域に制御された下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと、被処理材Ｗとが、押圧装置１５を用いて所定の圧力で圧接されることにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとの間で伝熱が行われ、被処理材Ｗを、その形状が保持された状態で所定の温度域まで冷却する。
押圧装置１５は、上定盤１３Ｂを下定盤１３Ａへ接近させ、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの間に被処理材Ｗを挟持させるとともに、上定盤１３Ｂを押圧することにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとを所定の圧力で圧接させるように構成されている。
そして、冷却装置１２は、温度制御装置１４によって所定の低温度域に制御された下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと、被処理材Ｗとが、押圧装置１５を用いて所定の圧力で圧接されることにより、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとの間で伝熱が行われ、被処理材Ｗを、その形状が保持された状態で所定の温度域まで冷却する。
図１に示すように、バッチ式のクエンチ処理設備１０において、上述した加熱室１１及び冷却装置１２は、収容室１８内に収容されている。
この収容室１８には、不活性ガス供給装置１７が接続されており、収容室１８の内部は、不活性ガス供給装置１７から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、充満されることにより、無酸化雰囲気とされている。
また、収容室１８において、内部に被処理材Ｗを出し入れするための出入口には、収容室１８内部に不活性ガスを充満させて無酸化雰囲気とするための開閉式の扉１８Ａが設けられている。
この収容室１８には、不活性ガス供給装置１７が接続されており、収容室１８の内部は、不活性ガス供給装置１７から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、充満されることにより、無酸化雰囲気とされている。
また、収容室１８において、内部に被処理材Ｗを出し入れするための出入口には、収容室１８内部に不活性ガスを充満させて無酸化雰囲気とするための開閉式の扉１８Ａが設けられている。
図２に示すように、不活性ガス供給装置１７から分岐して伸びる分岐路１７Ａは、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの不活性ガス吹付装置１３Ｃに接続されている。
冷却装置１２は、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとが圧接される際、不活性ガス供給装置１７から分岐路１７Ａを介して不活性ガス吹付装置１３Ｃへ供給される、例えば窒素ガス等の不活性ガスを、定盤１３の圧接面、具体的には下定盤１３Ａの上面と上定盤１３Ｂの下面とに吹き付けるように構成されている。
このため、被処理材Ｗが圧接される定盤１３の圧接面（下定盤１３Ａの上面及び上定盤１３Ｂの下面）は、不活性ガス吹付装置１３Ｃによって吹き付けられた不活性ガスにより、無酸化雰囲気とされている。
冷却装置１２は、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと被処理材Ｗとが圧接される際、不活性ガス供給装置１７から分岐路１７Ａを介して不活性ガス吹付装置１３Ｃへ供給される、例えば窒素ガス等の不活性ガスを、定盤１３の圧接面、具体的には下定盤１３Ａの上面と上定盤１３Ｂの下面とに吹き付けるように構成されている。
このため、被処理材Ｗが圧接される定盤１３の圧接面（下定盤１３Ａの上面及び上定盤１３Ｂの下面）は、不活性ガス吹付装置１３Ｃによって吹き付けられた不活性ガスにより、無酸化雰囲気とされている。
図３に示すように、連続式のクエンチ処理設備１０は、搬送装置１０Ａによる被処理材Ｗの搬送方式をローラーハース式としたものである。この搬送装置１０Ａは、被処理材Ｗの搬送方向で上流側（図３中で左側）から下流側（図３中で右側）へ、クエンチ処理設備１０の全体にわたって設けられている。
クエンチ処理設備１０は、上流側から下流側へ順番に、加熱室１１、冷却装置１２、及び冷却室１６を有している。
加熱室１１は、内部に被処理材Ｗを収容する空間が設けられた炉本体１１Ａを有している。炉本体１１Ａの内部には、ヒータ１１Ｂが設けられており、また炉本体１１Ａの内部に被処理材Ｗを装入するための入口には、扉１１Ｃが開閉可能に設けられている。そして、加熱室１１は、炉本体１１Ａの内部に装入された被処理材Ｗをヒータ１１Ｂによって加熱することにより、被処理材Ｗの金属組織をオーステナイト化させる。
クエンチ処理設備１０は、上流側から下流側へ順番に、加熱室１１、冷却装置１２、及び冷却室１６を有している。
加熱室１１は、内部に被処理材Ｗを収容する空間が設けられた炉本体１１Ａを有している。炉本体１１Ａの内部には、ヒータ１１Ｂが設けられており、また炉本体１１Ａの内部に被処理材Ｗを装入するための入口には、扉１１Ｃが開閉可能に設けられている。そして、加熱室１１は、炉本体１１Ａの内部に装入された被処理材Ｗをヒータ１１Ｂによって加熱することにより、被処理材Ｗの金属組織をオーステナイト化させる。
冷却装置１２は、上述したバッチ式のクエンチ処理設備１０の冷却装置１２と同様の構成を有しており、説明を省略する。
冷却室１６は、内部に被処理材Ｗを収容するための空間を有している。この冷却室１６は、内部に収容された被処理材Ｗを常温となるまで冷やすためのものであり、被処理材Ｗに風を当てて冷やすべくブロア装置（図示略）を有している。
また、冷却装置１２と冷却室１６との間には段積み装置（図示略）が設けられている。この段積み装置を用いることにより、冷却装置１２によって急冷された被処理材Ｗは、段積みされて、複数がまとまった状態として、冷却室１６の内部に収容されている。
そして、冷却室１６は、内部に段積みされた複数の被処理材ＷＳが収容されるとともに、これら被処理材ＷＳを常温となるまで冷やすように構成されている。
冷却室１６は、内部に被処理材Ｗを収容するための空間を有している。この冷却室１６は、内部に収容された被処理材Ｗを常温となるまで冷やすためのものであり、被処理材Ｗに風を当てて冷やすべくブロア装置（図示略）を有している。
また、冷却装置１２と冷却室１６との間には段積み装置（図示略）が設けられている。この段積み装置を用いることにより、冷却装置１２によって急冷された被処理材Ｗは、段積みされて、複数がまとまった状態として、冷却室１６の内部に収容されている。
そして、冷却室１６は、内部に段積みされた複数の被処理材ＷＳが収容されるとともに、これら被処理材ＷＳを常温となるまで冷やすように構成されている。
クエンチ処理設備１０において、上述した冷却装置１２及び冷却室１６は、収容室１８内に収容されている。
加熱室１１及び収容室１８には、不活性ガス供給装置１７が接続されており、加熱室１１及び収容室１８の内部は、不活性ガス供給装置１７から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、充満されることにより、無酸化雰囲気とされている。
また、収容室１８において、内部に被処理材Ｗを出し入れするための出入口には、収容室１８内部に不活性ガスを充満させて無酸化雰囲気とするための開閉式の扉１８Ａが設けられている。
加熱室１１及び収容室１８には、不活性ガス供給装置１７が接続されており、加熱室１１及び収容室１８の内部は、不活性ガス供給装置１７から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、充満されることにより、無酸化雰囲気とされている。
また、収容室１８において、内部に被処理材Ｗを出し入れするための出入口には、収容室１８内部に不活性ガスを充満させて無酸化雰囲気とするための開閉式の扉１８Ａが設けられている。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、クエンチ処理設備１０における被処理材Ｗは、周縁部に複数の刃を有するように略円板状に成形された丸鋸の回転刃である。
この被処理材Ｗの金属材料には、炭素鋼が使用されており、被処理材Ｗの厚さＴは、１～５ｍｍとされている。
この被処理材Ｗの金属材料には、炭素鋼が使用されており、被処理材Ｗの厚さＴは、１～５ｍｍとされている。
上述のクエンチ処理設備１０を使用したクエンチ処理方法は、加熱工程と、冷却工程と、を備えている。
まず、加熱工程において、被処理材Ｗは、加熱室１１で所定の高温度域である８００～９００℃に加熱されることにより、その金属組織がオーステナイト組織に変態され、オーステナイト化される（図１参照）。
まず、加熱工程において、被処理材Ｗは、加熱室１１で所定の高温度域である８００～９００℃に加熱されることにより、その金属組織がオーステナイト組織に変態され、オーステナイト化される（図１参照）。
次に、冷却工程において、被処理材Ｗは、冷却装置１２によって、所定の低温度域である５０～１００℃に急冷される。
冷却装置１２による冷却工程において、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂは、温度制御装置１４によって、予め５０～１００℃に制御されている（図２参照）。
加熱室１１から送り出された被処理材Ｗは、まず下定盤１３Ａの上面に載せられ、次いで、押圧装置１５により上定盤１３Ｂが下定盤１３Ａに接近することで、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの間に挟持される（図２参照）。
冷却装置１２による冷却工程において、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂは、温度制御装置１４によって、予め５０～１００℃に制御されている（図２参照）。
加熱室１１から送り出された被処理材Ｗは、まず下定盤１３Ａの上面に載せられ、次いで、押圧装置１５により上定盤１３Ｂが下定盤１３Ａに接近することで、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの間に挟持される（図２参照）。
被処理材Ｗが下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂの間に挟持された後、押圧装置１５により上定盤１３Ｂが１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で被処理材Ｗを押圧することにより、被処理材Ｗと、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂとが圧接される。
このように下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと圧接された被処理材Ｗは、冷却による反りや歪みの発生を防止されるとともに、圧力が所定範囲に保たれることで、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂとの圧接による変形や成形を防止される。
そして、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと圧接された被処理材Ｗは、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂとの間で伝熱を行うことにより、所定の低温度域である５０～１００℃に急冷されて、その金属組織がオーステナイト組織からマルテンサイト組織に変態される。
このように下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと圧接された被処理材Ｗは、冷却による反りや歪みの発生を防止されるとともに、圧力が所定範囲に保たれることで、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂとの圧接による変形や成形を防止される。
そして、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂと圧接された被処理材Ｗは、下定盤１３Ａ及び上定盤１３Ｂとの間で伝熱を行うことにより、所定の低温度域である５０～１００℃に急冷されて、その金属組織がオーステナイト組織からマルテンサイト組織に変態される。
冷却工程における冷却時間は、被処理材Ｗの金属材料に応じて設定すればよく、特に問わない。
炭素鋼による被処理材Ｗの場合、急冷による割れ等の不良を防止するとともに、作業効率の向上を図るという観点から、冷却時間は、好ましくは１～２０秒、より好ましくは５～１５秒、さらに好ましくは８～１２秒である。
炭素鋼による被処理材Ｗの場合、急冷による割れ等の不良を防止するとともに、作業効率の向上を図るという観点から、冷却時間は、好ましくは１～２０秒、より好ましくは５～１５秒、さらに好ましくは８～１２秒である。
恒温工程後の被処理材Ｗは、クエンチ処理が完了しているため、バッチ式のクエンチ処理設備１０であればそのまま設備内から取り出す、あるいは常温となった後、設備内から取り出される。また、また連続式のクエンチ処理設備１０であれば、段積みされてまとまった複数の被処理材ＷＳが、冷却室１６で常温となるまで冷やされた後、設備内から取り出される。
上述のクエンチ処理設備１０は、冷却工程で熱媒体へ浸漬したり、金型を使用したりせずに、冷却装置１２を用いたことにより、被処理材Ｗの表面に熱媒体や酸化スケール等といった異物が付着しない。このため、異物の洗浄・除去に係る作業を省略することができる。
さらに、冷却装置１２の定盤１３と被処理材Ｗとが圧接されることにより、急冷時における被処理材Ｗの反りや歪みの発生が防止されており、不良発生率の低減を図ることができる。
また、加熱工程及び冷却工程を無酸化雰囲気下で行うとともに、定盤１３と被処理材Ｗとが圧接され、さらに不活性ガス吹付装置１３Ｃによって定盤１３の圧接面が無酸化雰囲気とされることにより、酸化スケールの原因となる外気が被処理材Ｗの表面に触れ難くなっており、被処理材Ｗの表面に酸化スケールが付着し難いため、酸化スケール等の除去に係る作業を簡易化することができる。
上述のクエンチ処理設備１０は、冷却工程で熱媒体へ浸漬したり、金型を使用したりせずに、冷却装置１２を用いたことにより、被処理材Ｗの表面に熱媒体や酸化スケール等といった異物が付着しない。このため、異物の洗浄・除去に係る作業を省略することができる。
さらに、冷却装置１２の定盤１３と被処理材Ｗとが圧接されることにより、急冷時における被処理材Ｗの反りや歪みの発生が防止されており、不良発生率の低減を図ることができる。
また、加熱工程及び冷却工程を無酸化雰囲気下で行うとともに、定盤１３と被処理材Ｗとが圧接され、さらに不活性ガス吹付装置１３Ｃによって定盤１３の圧接面が無酸化雰囲気とされることにより、酸化スケールの原因となる外気が被処理材Ｗの表面に触れ難くなっており、被処理材Ｗの表面に酸化スケールが付着し難いため、酸化スケール等の除去に係る作業を簡易化することができる。
１０ クエンチ処理設備
１１ 加熱室
１２ 冷却装置
１３ 定盤
１３Ａ 下定盤
１３Ｂ 上定盤
１４ 温度制御装置
１５ 押圧装置
１６ 冷却室
１７ 不活性ガス供給装置
１８ 収容室
Ｗ 被処理材
１１ 加熱室
１２ 冷却装置
１３ 定盤
１３Ａ 下定盤
１３Ｂ 上定盤
１４ 温度制御装置
１５ 押圧装置
１６ 冷却室
１７ 不活性ガス供給装置
１８ 収容室
Ｗ 被処理材
Claims (8)
- 金属材料を使用して薄板状に形成された被処理材に対してクエンチ処理を施すために、上記被処理材を所定の高温度域に加熱する加熱室と、上記加熱室で加熱された上記被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却装置と、上記加熱室から上記冷却装置へ上記被処理材を搬送する搬送装置と、を有するクエンチ処理設備であって、
上記冷却装置は、平板状に形成されて上記被処理材との間で伝熱を行う定盤と、上記定盤の温度を上記所定の低温度域に制御する温度制御装置と、上記定盤と上記被処理材とを圧接させる押圧装置と、を有し、急冷される前記被処理材の前記薄板状の形状を前記定盤と前記被処理材との圧接によって保持し、
上記冷却装置は、上記被処理材が圧接される上記定盤の圧接面に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付装置をさらに有し、前記不活性ガスを吹き付けることにより前記圧接面を無酸化雰囲気にして前記被処理材と圧接させることを特徴とするクエンチ処理設備。 - 上記クエンチ処理設備は、バッチ式のものであり、上記加熱室と上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置されているとともに、
上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、請求項１に記載のクエンチ処理設備。 - 上記クエンチ処理設備は、連続式のものであり、上記冷却装置と上記搬送装置とが１つの収容室の室内に設置され、上記加熱室の室内と上記収容室の室内とが連通されているとともに、
上記加熱室及び上記収容室には不活性ガスを供給する不活性ガス供給器が接続されており、該不活性ガスを充満させることによって上記加熱室内及び上記収容室内が無酸化雰囲気とされている、請求項１に記載のクエンチ処理設備。 - 上記被処理材の厚さは、１～５ｍｍである請求項１から３のうち何れか一項に記載のクエンチ処理設備。
- 請求項１から４のうち何れか一項に記載のクエンチ処理設備を使用し、金属材料を所定の薄板状に成形して得られた被処理材に対してクエンチ処理を施すためのクエンチ処理方法であって、
上記被処理材を所定の高温度域に加熱する加熱工程と、
上記加熱工程後の上記被処理材を所定の低温度域に急冷する冷却工程と、を備え、
上記冷却工程は、上記温度制御装置によって上記所定の低温度域に制御された上記定盤と上記被処理材とを、上記押圧装置を用いて所定の圧力で圧接させることにより、所定の上記薄板状に成形された上記被処理材の形状が保持された状態で行い、上記定盤と上記被処理材との圧接を、上記被処理材が圧接される上記定盤の圧接面に上記不活性ガス吹付装置により不活性ガスを吹き付けることによって、前記圧接面を無酸化雰囲気にして行うことを特徴とするクエンチ処理方法。 - 上記加熱工程又は上記冷却工程は、無酸化雰囲気下で行われる請求項５に記載のクエンチ処理方法。
- 上記所定の高温度域は、８００～９００℃であり、上記所定の低温度域は、５０～1００℃である請求項５又は６に記載のクエンチ処理方法。
- 上記冷却工程において、上記所定の圧力は、１０～１００ｋｇｆ／ｃｍ２である請求項５から７のうち何れか一項に記載のクエンチ処理方法。
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