JPH04173917A - 誘導加熱による焼ならし方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は誘導加熱による焼ならし方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 鉄鋼の前加工の影響を除去し、結晶粒を微細化して、機
械的性質を改善するために焼ならし加工を行うことは、
特開昭５６−１５０１２７号公報等に開示されている如
く周知であり、そして、その焼ならし加工は電気炉を用
いて行うのが一般的であった。

［本発明が解決しようとする課題］ ところが、電気炉による焼ならし加工では、高温空気に
よる鋼の脱炭量の増大、高温空気により酸化スケールの
発生、広いスペースが必要、被加熱物の温度上昇に要す
る時間及び一定温度保持時間が長く処理能力が低下、焼
ならし装置の移転不可、スペースの増大、イニシャルコ
ストおよびランニングコストが高い等の不具合があった
。

本発明者らは研究の結果、鋼材における断面全体が平均
に焼ならしに必要な温度に達していれば、前記一定温度
保持時間を長時間とる必要がないことを見出し、焼なら
し後の組織及び硬度試験から確認した。

本発明は上記研究に基づき上述の従来技術の不具合を解
決し、錆の脱炭量および酸化スケール量が少なく、焼な
らし装置の移設が可能となり、広いスペースが不要とな
り、処理能力が増大し、焼ならし装置のイニシャルコス
トおよびランニングコストが少ない等の利点のある誘導
加熱による焼ならし方法を提供することを目的とするも
のである。

［ｌｌ１題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱による焼
ならし方法は、ケース内に空隙をもって内筒を設置し、
該内筒外周部に誘導加熱コイルを配設した加熱装置の前
記内筒内にほゞ密閉的に、被加熱物を収納し、該首加熱
物を、加熱温度勾配が順次緩くなる複数の加熱ステップ
と各加熱ステップ間に所定の温度保持期間を設けて設定
焼ならし温度に到達するように設定した加熱パターンに
より加熱するようにしたことを特徴とする。

［作　用］ 先ず、被加熱物Ｗは第１の加熱ステップ■において設定
焼ならし温度Ｔｓの１／２又は１／２を若干超過した温
度Ｔ□まで大なる温度勾配αの加熱速度でもって急速加
熱が行われる。

上記温度Ｔ１到達時、被加熱物Ｗの内外周部に温度差が
生じているが、第１の保持期間ｍ１において、ケース１
１や内筒１２による雰囲気加熱が行われ、これによって
上記温度差は零又は略零となる。

次に、上記第１の保持期間ｍ２経過時に上記温度勾配α
よりも小さい温度勾配βの加熱速度でもって温度Ｔ２ま
で加熱が行われる。

上記温度Ｔ２到達時、再び被加熱物Ｗの内外周部に温度
差が生ずるが、第２の保持期間ｍ２において、上記第１
の保持期間ｍ１と同様にケース１１や内筒１２による雰
囲気加熱が行われ、これによって上記温度差は零又は略
零となる。

さらに、第２の保持期間ｍ２経過時に、上記温度勾配β
よりも小さい温度勾配γの加熱速度でもって設定焼なら
し温度Ｔｓまで加熱が行われる。

上記温度Ｔｓ到達時、再び被加熱物Ｗの内外周部にわず
かな温度差が生ずるが、第３の保持期間ｍ、において上
記第１．第２の保持期間ｍ、ｍ２と同様にケース１１が
内筒１２による雰囲気加熱が行われ、これによって上記
温度差は零又は略零となる。

被加熱物Ｗは以上の加熱パターンによって極めて短時間
のうちに、内外周の温度差を零または略零の状態で設定
焼ならし温度Ｔｓまで加熱され。

被加熱物Ｗの内部組織の結晶粒が一様に微細化され、そ
の機械的性質が改善される。

［実施例］ 以下、本発明の誘導加熱による焼ならし方法の実施例を
図について説明する。

第１図乃至第４図は、本発明の実施例における焼ならし
装置１を示すもので、制御部２１と操作部２２とから構
成された制御操作部２、発振部（インバータ）３、整合
部４、加熱部５、冷却部６、熱交換部７、赤外線放射温
度計８およびコンバータ９から構成さ・れ、夫々図のよ
うに接続されている。

上記焼ならし装置１の要部をさらに詳述すると、上記制
御操作部２の制御部２１には第５図に示すような予め設
定された加熱パターンＰのプログラムが記録されている
。この加熱パターンＰは、先ず被加熱物Ｗの内外周部の
温度差を最大限に生じさせでも良い限界とする温度、即
ちＡｃ、またはＡＱＱＩ点以上の予め設定されたところ
の設定焼ならし温度Ｔｓの１７２又は１／２を若干超過
した温度Ｔ工温度勾配αの加熱速度でもって被加熱物Ｗ
を急速加熱する加熱ステップＩ、次に供給する高周波電
流を一時的に略零とし、上記加熱ステップＩにおいて到
達した温度Ｔ１に保持する第１の保持期間ｍ□、次に上
記加熱ステップＩの温度勾配αよりも小さい温度勾配β
の加熱速度でもって被加熱物Ｗを上記温度Ｔ１と設定焼
ならし温度ＴＳとの中間の温度Ｔ２まで加熱する加熱ス
テップ■、次に、供給する高周波電流を一時的に略零と
し、上記加熱ステップ■において到達した温度Ｔ２に一
定に保持する第２の保持期間ｍ２、そして上記加熱ステ
ップ■の温度勾配βよりも小さい温度勾配γの加熱速度
でもって被加熱物Ｗを上記設定焼ならし温度Ｔｓまで緩
やかに加熱する加熱ステップ■、さらに上記加熱ステッ
プ■において到達した設定焼ならし温度Ｔｓに一定保持
する第３の保持期間ｍ、からなっている。制御部２１の
上記加熱パターンＰに基づく制御信号が自動又は手動に
より操作可能な操作部２２を経て発振部３に出力される
ようになっている。

発振部３は、上記操作部２２からの出力に応じて加熱コ
イル１３に高周波電流を供給するようになっている。

整合部４は１周知のものと同様に発振部３からの高周波
電流を整合して加熱コイル１３に供給するものである。

また、加熱部５は第２図、第３図に示すように、底部中
央に円形開口１０を有する箱状のケース１１の内部に、
適宜の空隙Ｓをもって保温性を考慮してカオウール等の
ガラス繊維から構成され、下端開放とした円筒状の内筒
１２が前記開口１０と同心的に設置されている。上記内
筒１２の外周部に高周波誘導加熱コイル１３が配設され
ている。

上記コイル１３は整合部４を介して発振部３に接続され
ている。

上記ケース１１の開口１０側には、リングギア等の被加
熱物Ｗを載置する台部１４と上記開口１０をその外側よ
り被覆するカバ一部１５とからなる載置カバ一体１６が
アクチュエータにより上下動自在に設けられている。

１８は加熱部５のベースで、その上面に形成された上記
カバ一部１５と同径の円形開口１９に上記載置カバ一体
１６が嵌装された位置において、上記被加熱物Ｗの取入
れ、取出しが行われるように構成されている。

また、ｌｌａ、１２ａは夫々ケース１１、内筒１２の上
面に設けられた赤外線放射温度計８の計測用開口である
。

上記赤外線温度計８は、加熱部５内における被加熱物Ｗ
の温度を検出するものであり、その検出された温度はコ
ンバータ９により変換されて制御操作部２にフィードバ
ックされるようになっている。

上述のように構成された焼ならし装置１を使用して被加
熱物Ｗに焼ならし加工を施した場合について説明する。

先ず、被加熱物Ｗは第１の加熱ステップ■において設定
節ならし温度Ｔｓの１／２又は１／２を若干超過した温
度Ｔ□まで大なる温度勾配αの加熱速度でもって急速加
熱が行われる。

上記温度Ｔ１到達時、被加熱物Ｗの内外周部に温度差が
生じているが、第１の保持期間ｍ工において、ケース１
１や内筒１２による雰囲気加熱が行われ、これによって
上記温度差は零又は略零となる。

次に、上記第１の保持期間ｍ２経過時に上記温度勾配α
よりも小さい温度勾配βの加熱速度でもって温度Ｔ２ま
で加熱が行われる。

上記温度Ｔ２到達時、再び被加熱物Ｗの内外周部に温度
差が生ずるが、第２の保持期間ｍ２におい、て、上記第
１の保持期間ｍ□と同様にケース１１や内筒１２による
雰囲気加熱が行われ、これによって上記温度差は零又は
略零となる。

さらに、第２の保持期間ｍ２経過時に、上記温度勾配β
よりも小さい温度勾配γの加熱速度でもって設定節なら
し温度Ｔｓまで加熱が行われる。

上記温度Ｔｓ到達時、再び被加熱物Ｗの内外周部にわず
かな温度差が生ずるが、第３の保持期間ｍ□において上
記第１．第２の保持期間ｍ、ｍ、と同様にケース１１や
内筒１２による雰囲気加熱が行われ、これによって上記
温度差は零又は略零となる。

被加熱物Ｗは以上の加熱パターンによって極めて短時間
のうちに、内外周の温度差を零または略零の状態で設定
節ならし温度Ｔｓまで加熱され、被加熱物Ｗの内部組織
の結晶粒が一様に微細化され、その機械的性質が改善さ
れる。

なお、被加熱物Ｗを設定節ならし温度Ｔｓまで加熱した
後に、空気中で冷却することは周知の通りであるが、設
定節ならし温度Ｔｓにおいて温度保持期間は従来加工方
法と比較して極めて短くて済む利点がある。

第６図、第７図は、本発明の誘導加熱による焼ならし方
法の実験例を示している。

第６図の第１の実験例は、加熱周波数２．５に＆、加熱
出力９０Ｋ１１によって焼ならしを行なった場合の例で
ある。約２８０秒で約８００℃に到達し、最終の加熱ス
テップを終了している。

第７図の第２の実験例は、加熱周波数２．５に＆、加熱
出力９５ＫＷによって焼ならしを行った場合の例である
。約２５０秒で約８２０℃に到達し、最終の加熱ステッ
プを終了している。

第８図は、本発明による焼ならし加エイを従来の電気炉
による焼ならし加工口との被加熱物Ｗの同一硬度、組織
を得るに要する加工時間比較図である。

本発明による焼ならし加エイの方が従来の焼ならし加工
口に比較して加工時間が極めて短いことがわかる。

なお、上記実験例および実験例は高周波電流（電力）に
よる誘導加熱を行う場合について記述したが、被加熱物
（Ｗ）の種類、構造、あるいは多くの被加熱物（Ｗ）を
加熱部に平面的に収納して焼ならし加工を行なう場合等
にあっては、低周波電流（電力）による誘導加熱を使用
することも可能である。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の誘導加熱による焼ならし方法は
ケース内に空隙をもって内筒を設置し、該内筒外局部に
誘導加熱コイルを配設した加熱装置の前記内筒内にはり
密閉的に、被加熱物を収納し、該被加熱物を、加熱温度
勾配が順次緩（なる複数の加熱ステップと各加熱ステッ
プ間に所定の温度保持期間を設けて設定焼ならし温度に
到達するように設定した加熱パターンにより急速均一加
熱するようにしたことを特徴とするので、鋼の脱炭量お
よび酸化スケール量が少なく、焼ならし装置の移動が可
能となり、広いスペースが不要となり、加工時間が著し
く短縮され処理能力が増大し、焼ならし装置のイニシャ
ルコストおよびランニングコストが少なくなる等の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における焼ならし装置の平面図
、第２図は上記節ならし装置の加熱部の一部破断斜視図
、第３図は上記加熱部の縦断面図、第４図は上記実施例
における加熱制御系統を示す概略図、第５図は加熱パタ
ーンを示す図、第６図。 第７図は実験例を示す特性図、第８図は本発明の焼なら
し加工と従来の焼ならし加工との比較特性図である。 １・・・焼ならし装置、２・・・制御操作部、３・・・
発振部。 ４・・・整合部、５・・・加熱部、６・・・冷却部、７
・・・熱交換部、８・・・赤外線放射温度計、９・・・
コンバータ、１１・・・ケース、１２・・・内筒、１３
・・・高周波誘導コイル、１４・・・台部、１５・・・
カバ一部、１６・・・載置カバ一体、１７・・・アクチ
ュエータ、１８・・・ベース特　許　出　願　人　自動
車部品工業株式会社同　　　　　上　日電高周波株式会
社 Ｍ１図 第８図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケース内に空隙をもって内筒を設置し、該内筒外周部に
   誘導加熱コイルを配設した加熱装置の前記内筒内にほゞ
   密閉的に、被加熱物を収納し、該被加熱物を、加熱温度
   勾配が順次緩くなる複数の加熱ステップと各加熱ステッ
   プ間に所定の温度保持期間を設けて設定焼ならし温度に
   到達するように設定した加熱パターンにより加熱するよ
   うにしたことを特徴とする誘導加熱による焼ならし方法
   。