JPH09256053A - 高効率で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方法
を提供する。 【解決手段】 炉内で鋼材を連続的に搬送して熱処理す
る場合において、鋼材の進行方向に向かって炉の設定温
度を変化させ、炉の入り側を高温に、出側を低温に設定
する。さらに炉の入り側を目的とする熱処理温度より２
００℃以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に設
定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を目的
とする熱処理温度±２０℃以内とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は厚鋼板、形鋼などの
鋼材の熱処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、鋼材の熱処理は加熱炉に鋼材
を挿入することにより行われる場合が多い。通常は所定
の温度以上に鋼材の温度が上昇することを避けるため
に、目的とする鋼材の熱処理温度とほぼ同等の温度に炉
内の雰囲気温度を設定する。このため、鋼材の昇温速度
は極めて遅く、炉加熱による熱処理の生産性は一般に低
い。

【０００３】線材のように体積あるいは重量の小さい場
合は、通電加熱や高周波誘導加熱などを用いることがで
きるが、体積あるいは重量の大きい厚板、形鋼などの鋼
材の熱処理には不適である。熱処理の生産性を高めるた
めには、炉の設定温度を高めて炉内雰囲気温度と被加熱
鋼材の温度差を大きくすると良いが、この方法では、鋼
材の周囲が過度に加熱されて鋼材内部の温度分布が不均
一になり、材質変動の原因となる。このため、効率的で
且つ鋼材を均一な温度に加熱できる熱処理法が強く求め
られてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高効率で且
つ均一性の良い鋼材の熱処理方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来の炉加熱による熱処理法の欠点を有利に排除しう
る、現行の熱処理炉の設定温度を制御して高効率で且つ
均一性良く鋼材を熱処理する方法であり、その要旨は次
の通りである。 （１）炉内で鋼材を連続的に搬送して熱処理する場合に
おいて、鋼材の進行方向に向かって炉の設定温度を変化
させ、炉の入り側を高温に、出側を低温に設定すること
を特徴とする高効率で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方
法。 （２）炉の入り側を目的とする熱処理温度より２００℃
以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に設定炉温
を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を目的とする
熱処理温度±２０℃以内とすることを特徴とする高効率
で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の根幹をなす技術思想は以下のとおりであ
る。一般に、炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温度差が大
きくなると、鋼材の昇温速度は大きくなるため、熱処理
の効率をあげるためには炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の
温度差を大きくすることが望ましい。しかし炉内では、
鋼材は表面から加熱されるため表層部の温度は内部より
高くなる。炉の雰囲気温度まで鋼材温度が上昇すれば、
鋼材内部の温度分布は解消される方向に向かうが、炉の
雰囲気温度と鋼材温度に差が有る限り温度差は解消され
ない。

【０００７】よって、炉の雰囲気温度を目的とする鋼材
の熱処理温度より高く設定すると、必然的に鋼材内部の
温度差が増加し材質変動をもたらすことになる。このよ
うな温度差や材質変動を防止するためには、炉内雰囲気
温度を低く設定して、鋼材表層部あるいは外周部が過度
に加熱されるのを防ぐしかなった。

【０００８】しかるに本発明者らは、炉内で鋼材を連続
的に搬送して熱処理する場合において、炉の内部の雰囲
気温度に傾斜をつけ、炉の入り側を高温に、出側を低温
に設定することを特徴とする高効率で且つ均一性の良い
熱処理方法を見出した。すなわち、炉の入り側を高温に
設定することにより、炉内雰囲気温度と被加熱鋼材の温
度差を大きくし、鋼材の昇温速度を高めことが可能であ
る。しかる後に、被加熱鋼材は低温に設定した炉の出側
を通過するために鋼材内部の温度差は収斂し、均一な熱
処理が可能となる。

【０００９】効率を最も高めるためには、炉の入り側を
目的とする熱処理温度より２００℃以上高く設定するこ
とが効果的である。２００℃を切ると効率が低下し、効
果が小さくなる。また均一性を高めるためには、炉の出
側に向かって徐々に設定炉温を低下させ、炉の出口前で
の炉の設定温度を目的とする熱処理温度±２０℃以内と
することが有効である。これ以上炉の設定温度と目的と
する熱処理温度の差が大きくなると、鋼材内部の温度の
ばらつきが増加し、材質も不安定になる。

【００１０】また熱処理炉は、被熱処理材の通過に伴う
炉温の低下を保証しうる温度制御機能を備えたものが望
ましい。加熱方法は直火式のバーナー、ラジアントチュ
ーブなどいずれでも良く、特に定める必要はない。熱処
理後は放冷しても良いし、可及的すみやかに水冷しても
本発明の特徴を損なうことはない。本発明はあらゆる寸
法および化学成分の鋼材の熱処理に対して有効であるた
め、とくにその寸法や化学成分を定める必要はない。

【００１１】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。まず表１（熱処理材の寸法）に示す寸法の厚板お
よび形鋼について、表２（熱処理炉の仕様一覧表）お
よび表３（熱処理炉の仕様一覧表）に示す熱処理炉を
用いて、表４（熱処理炉条件）に示す本発明方法および
比較方法の熱処理を適用した。

【００１２】図１は、熱処理される厚板の寸法および測
温位置を示した図である。測温は図中の位置ａ，ｂ，
ｃ，ｄに熱電対を板厚中心部まで埋め込んで行った。図
２は、熱処理される形鋼の寸法および測温位置を示した
図である。測温は図中の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄに熱電対を
板厚中心部まで埋め込んで行った。

【００１３】その結果、表５（熱処理時間および鋼材内
温度分布）に示したような熱処理時間と鋼材内部の温度
分布が得られ、明らかに本発明により熱処理時間が短縮
され、さらに鋼材内部の温度分布も低減しており、本発
明は有効である。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】

【表５】

【００１９】表５によると、同じサイズの鋼材で熱処理
時間を比較した場合、本発明の炉内雰囲気温度を段階的
に低下させて設定した熱処理法で要する熱処理時間は、
炉温を低温の一定温度に設定した従来の熱処理法（No．
２，４，１２，１４）で要する熱処理時間より明らかに
短い。この効果は炉の規模の大小、鋼材の大小を問わず
に発揮される。

【００２０】さらに、本発明の熱処理を施した鋼材内部
の温度差は極めて均一であり、炉温を低温の一定温度に
設定した従来の熱処理法の場合と遜色ない。また、炉温
を高温の一定温度に設定した熱処理法の場合（No．６）
と比較すると、明らかに温度差は小さくなっていること
がわかる。

【００２１】炉の入り側温度を目的とする熱処理温度よ
り１００℃高く設定した場合（No．８）は、熱処理に要
する時間が従来法とあまり変わらず効率の面で問題があ
る。炉の出側温度を目的とする熱処理温度より３０℃高
く設定した場合（No．１０）は、鋼材内部の温度分布が
大きく実用に適さない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、高効率で且つ均一性の
良い鋼材が得られ、産業上の寄与は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱処理される厚板の寸法および測温位置を示し
た図である。

【図２】熱処理される形鋼の寸法および測温位置を示し
た図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内で鋼材を連続的に搬送して熱処理す
   る場合において、鋼材の進行方向に向かって炉の設定温
   度を変化させ、炉の入り側を高温に、出側を低温に設定
   することを特徴とする高効率で且つ均一性の良い鋼材の
   熱処理方法。
2. 【請求項２】 炉の入り側を目的とする熱処理温度より
   ２００℃以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に
   設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の設定温度を目
   的とする熱処理温度±２０℃以内とすることを特徴とす
   る高効率で且つ均一性の良い鋼材の熱処理方法。