JPS5816020A - 流動層式熱処理装置 - 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】 本発明は鉄鋼品を燐入れし、しかるのち高温焼戻しっま
り調質を行う熱処理装置に関し、＋１１９に焼入れ炉、
焼戻し炉にそれぞれ流動層炉を用いた熱処理￥ｌｌｌに
関する。

鉄鋼製機械部品の多くは１強靭性が要求されるため焼入
れ後に比較的高温の焼戻し、っまり調質処理されている
。このような熱処理は一般的に、暁入れ？、焼入れ槽お
よび焼戻し炉を通続的１：結んでライン構成し、被処理
物はこのラインを順次送られて熱処理されているもので
ある。

ところで近時においては作業能率の同上化を図るため、
上記熱処理設備を工場の加工ラインおよび組立ラインと
結んで１部品の機械加工。

熱処理および組立て等を一遍の流れ作業で行うことが要
請されている。

しかしながら従来の熱処理設備は、大形でありしかも熱
処理時間に長時間を要する不具合がある。すなわち従来
における焼入れ炉や焼戻し炉は、ガスの燃焼炉もしくは
電気炉を用いているため、被処理物を所定温度まで加熱
するのに長時間を要し、炉体も遍纏送り方向Ｃ；沿って
長大な構造Ｃ；なっていた。熱処理時間を短縮化するＣ
；は温度を上げればよいが、高温かつ蝋時間処理を行う
程、温度と峙間−関係を正確に制御することが困離であ
り、上記ガス＠燐炉や電気炉においては実際的に上記−
−が不可能である。

このため従来の熱処理設備は工場内Ｃ二おける加工ライ
ンや組立ラインに接続しようとしても。

熱処理に必要な時間が長いため、加工ラインや組立ライ
ンの部品送り速度と同期するような速度で連続処理する
ことが不可能であり、かつ設備も大形であるから工場内
における熱処理設備の占めるスペースが大きくて、加工
ラインや組立ラインとの接続ができない不具合がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、短
時間で熱処理が可能であり、かつ設備が小形コンパクト
化して、工場内における加工ラインや組立ラインとの接
続も容易に行える熱処理装置を提供しようとするもので
ある。

すなわち本発明は、焼入れ炉お上、び焼戻し炉として流
動層炉を使用することを前提とし、かつｉｌａ層式焼式
焼入を上段に配置するとともに流動層式焼戻し炉を下段
に配置することによりこれら両者の炉を２階部て構造と
したことを特徴とする。

加熱炉として流動層炉はすでに知られており。

熱伝導性に優れた固体粒子（粉体）を炉内において流動
させること直；より、この流動粒子のもつ熱エネルギー
が被処理物に効果的にかつ均等に伝達されることから、
被処理物を高速で高温に加熱する利点があり、かつ炉体
も小形化するものである１本発明はこのような流動層炉
の特長を生かし、さら１；焼入れ炉と焼戻し炉の配置を
工夫することによって前記間約を達成しようとするもの
である。

以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。

図中１は工場内の床面な示し、この床面１には流動層式
焼戻し炉４が載置されており、この焼戻し炉４の上には
流動層式焼入れ炉２が形成されている。また上記焼戻し
炉４の一側方には焼入れ槽１が、床面１上に載置して配
設されている。

上記焼入れ炉Ｉは耐火材料からなる炉体Ｉ内に流動層ｉ
ｖ影形成てあり、該流動層Ｉの一端には入口ｒ　ｔ’　
ｓまた他端には出口ａｖ開口しである。流動層ｃ内には
、たとえばその上部に多数個のヒーター・・・が、入口
側から出口側に沿って所定の間隔で並置されている。こ
れらヒータ９・・・はたとえば第２図鳳；示される通り
、ラジアントチューブ形ヒータであり、耐熱性チューブ
内に電熱ヒータを配置して構成されており、これらヒー
タ９川は流動層ｄ内を横架されている。

なお１０はヒータ９・・・の端子ｊａを被覆するカバー
を示す。またヒータｔ・・・は電熱ヒータに代って天然
ガスやプロパンガスなどのガスヒータ等を用いてもよい
。

流動層６の炉床１１は多孔性セラミックタイルや多孔性
耐熱鋼板によって構成されており。

該炉床１１上にはアルミナ（Ａ４１０ｍ）などのごとく
熱伝導性に優れた固体粒子１２が積層されている。また
炉床１１は多孔性セラミックや多孔性耐熱鋼板によって
形成されるので多数個の噴上げ孔１１・・・な有し、こ
の炉床１１の下面側から流動用ガス、たとえば窒素Ｎ−
ガスが噴出されるようｔ：なっている、なお窒素ガスは
後述するブロワ−５４を介して供給される。

このような流動層−においては、炉床１１の噴上げ孔１
１・・・から噴出される窒素ガスによって固体粒子１１
が噴き上げられるので、固体粒子１２は流動層Ｉ内で浮
動する。この固体粒子１２の流動はヒータｔ・・・に接
して熱エネルギーを得て粒子１１自身が高温となり、こ
の高温着子１２が智処通物としての鉄鋼品８Ｃ二当って
この接触によりその熱エネルギーを鉄鋼品８に伝達し、
もって鉄鋼品８ｖ加熱する。このような固体粒子１１の
流動層；もとづ（加熱は、流動層ｄ内を高温にし、かつ
その温度分布を均一にするし、上記熱伝動６；もとづ（
効率が優ぐれているので、鉄鋼品８を短時間で高温加熱
する。

なお、この焼入れ炉１による加熱温度は鉄鋼品８Ｃ二も
よるが、たとえばエンジンのクランク軸などの鳩舎には
９８０ｔｌｉ度Ｃ；加島する必要があり、したがって流
動ガスは窒素などの低活性度もしくは不活性ガスを用い
ることにより載化防止を図っている。

上記流動層ｅ１：は入口１から出口８に１ってシェーカ
ーへ−ス１４が設けられている。シェーカーへ−ス１４
は入口側から出口側に向って往復振動されることＳ；よ
り、この上に載せられた鉄鋼品８を順次入口側から出口
側に向って移送するものであるが１本実施例におけるシ
ェーカーへ−ス１４は多数本の長尺耐熱棒もしくは長尺
耐熱板をすのこ吠に構成してあり、流動する固体粒子１
１が各欅もしくは板の隙間を通過できるようになってい
る。またシェーカー＾−ス１４はその大部分が流動１１
１１の内部に位置されるので、このシェーカーへ−ス１
４自身を通じて外部に放熱される割合が少く、よって流
動層ｄ内の熱効率が良好となる。

流動ｒＩＩＪ６の入口１の外側にはシエ岬カー＾−ス駆
動装置１５が配置されているとともに、このｉ／ニーカ
ー八へス１４の入口側端部は、第２図に示された鉄鋼品
Ｓの投入％置、たとえばシュートもしくはコンベア１＃
が対問されている。

さらに、入口１の外側上方には、流動用ガスの熱交換器
１１が設けられている。この熱交換器１１は入口１を通
じて放出される排熱な導入し。

この排熱によって炉床１１から噴き上げられる流動用ガ
スを予め予熱するものであり、この予熱により炉床１１
から噴射される流動ガスの温度を高めておいて熱効率の
同上を図っている。

流動層−の出口１の外側には、固体粒子除去室１８が設
けられこの固体粒子除去１［１ｓの下部に固体粒子の除
去νニー）１９が設けられているとともＣ′−１上部に
は一エア吹き付は用パイプ２０が設けられている。エア
吹き付は用パイプ２０はＶニーカー八−ス１４の後端Ｃ
；送られてきた鉄−品８に空気を吹き付けることによっ
て。

この鉄鋼品８の表面に付着している固体粒子１ｊ・・・
を吹き飛ばすものであり、この吹き飛ばされた固体粒子
１２・・・は除去シュート１１に集められるようになっ
ている。なお１１・・・は保温用ヒータであり、エアａ
ｍ付は時１に鉄鋼品１の温度が低下するのを防止してい
る。

上記固体粒子除去寵Ｊ＃ｊ：＠むＶニーカー＾−ス１４
の後端には、送出シュート２２が連結されている。この
送出シュート１２は焼入れ槽１に連結されている。焼入
れ檜１は、第２図および第３ｆＩ！Ａに示された通り、
水溶性焼入れ割を混入した水などの液体を注入してあり
、この焼入れ液２１は熱交換器２４およびポンプ２５を
介して循環されるよう＆：なっている。なお熱交換器１
４ｖ使用するのは焼入れ液２＃の温度を３０〜４０℃程
度２コ維持制御するためである。

また焼入れ液として油を使用することも考えらるので装
置が複雑になる。

上記焼入れ槽１には送り方向に沿って上昇する方向−に
傾斜されたコンベア２６が設けられており、このコンベ
アｊ＃は半分以上が焼入れ液２１内６：浸漬されている
。そして前述の送出シェード２２の後端はコンベアＢｉ
ｔの送り側前端ζ；対応されている。

コンベア２ｄの送り後端は焼入れ槽１の一端上部Ｃ；位
置され、搬出シュート２１に対向している。搬出シュー
ト２１は焼戻し炉４の入ロ＆一対向している。

焼戻し炉４の構造は基本的に焼入れ炉２と同様であるか
らその詳細な説明を省略するが。

１０は流動層、１１は入口、１１は出口、１１・・・は
ヒータ、１４は炉床、５５はアルミナなどの固体粒子、
ｓｇは炉床Ｊ４６：形成した噴上げ孔を示す。焼戻し炉
４ζ；おける焼戻し温度は前述の焼入れ温度よりも低（
て、たとえば先直二述べたクランク軸の場合には焼戻し
く１ｍ質）温度は７５０℃程炭である。このため固体粒
子１１・・・を噴き上げるための流動ガスは空気であっ
てもよく１本実施例では空気を用いている。もちろん流
動ガスとして低活ｉもしくは不活性ガスを用いることは
さしつかえない。そしてこの焼戻し炉４においても前記
焼入れ炉２の場合と同様にして固体粒子１５の流動にも
とづき鉄鋼品な短時間で一温に加熱することができる。

このｔＩａｊ！シ炉４１：おいては鉄鋼品８ｖ徴透する
だめに、メツシュコンベア１７ｔ＃使用している。メツ
シュコンベア１７は流動層ｊＯの外部に設けた駆動およ
び従動ローラ１８．１９間に架は渡されて走行されるの
で、コンベア１１０半分以上が流動１ｌ１１１０の外部
を走行されることＩ：なり、よって熱放出量が多いので
流動層１０内の熱エネルギーを外部に逃がしてしまって
熱効率の点で１述のシェーカーへ−ス１４より劣るけれ
ども、走行速度の調節が容易であるから流動層１０内を
送られる鉄鋼品８０時間菅瑠が容易となる。なお、４０
は固体粒子除去室４１は除去シュート、４２はエア吹き
付は用パイプ。

４Ｊは保温用ヒータを示す。

上記コンベアＳ７の搬出端にはＶニート４４が対向され
ており、このＶニート４４は冷却水槽４５に通らなって
いる。冷却水槽４ｊ１：は送り方向に沿って上方シー傾
斜したコンベア４＃が設けられている。コンベア４１の
上方Ｃ：はＶヤワー用パイプ４１が配置されており、こ
のパイプ４７からは冷却水がシャワー状６；噴射される
よう１：なっている。またシャワー用パイプ４７の、送
り方向側方には温風吹出しパイプ４１が設けられ、この
温風吹出しパイプ４１から噴出される温風によって鉄鋼
品８を乾燥させるようになっている。またこれらシャワ
ー用パイプ４１、温風吹き出し用パイプ４１の上方１：
はフード４＃が設けられており、このフード４＃はダク
トＩＯに連結されている。該フード４＃は鉄鋼品８に冷
却水を噴射した場合（：発生される蒸気を工場外に放出
させるものである。またコンベア４６の下方にはシャワ
ー用ポンプ１１゜減速機１２が設けられている。

上記ｔＲ１４１，炉４は基台５１上−二載設されており
、基台１１ＰＩ４二は、窒素ガス用プロワ−１４゜空気
用プロワ−５５，メツシュコンベア１ｒの駆動用モータ
５＃、減速機ＩＰなどが収容されている。またＪＩは制
御盤を示す。

なお、焼入れ炉ｘｆｌａ入れ！１１およびＩＩｊｌＬ炉
４は各々別個に分割できるよう１ニなっているものであ
る。

このようなＩＩ處ε：よる熱感ｍ装置の作用について説
明する。

たとえば鍛造装置などの加工ラインから送られてきた鍛
造品、つまり鉄鋼品Ｓは第２図晶；示されるコンベア等
の搬入装置１ｇによって矢印ム方回に投入され、シェー
カーへ−ス１４上ｌ二載せられる。シェーカーへ−ス１
４上の鉄鋼品８は振動によって、第１図に示された矢印
Ｂ方向へ移動される。この移動の過程で流動層Ｉ内を通
過するので、１述した固体粒子１１・・・の流動加熱に
もとづき、鉄鋼品Ｓは高速高温加熱される。鉄鋼品８が
固体粉子除去ｇｉｓｔ：送り込まれてくると、エア吹き
付けによってこの鉄鋼品８０表面に付着されている固体
粒子１２が除去される。このような鉄鋼品８は送出シェ
ード２２によって第２図の矢印Ｃ方向へ送られて焼入れ
溶槽１内の焼入れ液２１中に浸漬される。

情人れ槽ＳにおいてはコンベアＪ６により鉄鋼品Ｓを矢
印り方向へ送り、この過程で冷却する。コンベアｊ−の
送り出し端に至った鉄鋼品８は搬出Ｖニー）１７１ｍ移
し変えられ、この搬出シュートｘ’；ｔ＠介して矢印＆
方向に送られて焼戻し炉４Ｉ：投入される。

焼戻し炉４内においては上記鉄鋼品８ｖメツシユコンベ
アＪｒ上Ｃ：載せて矢印ｒ方向へ送る。

この移送過程で鉄鋼品８は流動層１０内を通過するので
、鉄鋼品８は固体粒子Ｉｇ・・・の流動加熱により高速
高温加熱がなされる。

このように加熱された鉄鋼品８は固体粒子除去室４０に
おいてエア吹き付けＩ−より１表面墓；付着された粒子
Ｓｔｔ・・・が除去される。そしてこの鉄鋼品８はシェ
ード４４を介してコンベア４ｄに移し使えられる。コン
ベア４＃上の鉄鋼品８は、矢印Ｃ方向への搬出の途中で
、冷却水が噴射されることにより１手で触れることがで
きる程度まで冷却され、しかるのち温＆（：よって乾燥
される。

この上う橘；シて焼入れ処Ｉｌおよび＊戻し処理が行わ
れるものであり、このような熱処通が完了した鉄鋼晶畠
は上記コンベア４ｄから組立うインに載せられて送られ
ることになる。

しかして上述のごとき実施例の熱処理装置は。

慣入れ炉２および焼戻し炉４とも流動層ｔｉ０ｇ。

を使用するので、それぞれ高速、高温加熱が可能になり
、熱処理時間を大巾Ｃ；短縮することができる。たとえ
ば第４図は本実施例の場合と。

従来のガス加熱炉を用いた場合における熱処理所要時間
を示したが１本実施例の場合は実線で示される通り熱処
理に要する時間が４０分前後となり、破線で示された従
来の場合の１９０〜２００分に比べてほぼ１／、に短縮
することができた。したがって、このような高速熱処理
であれば、熱処理工程よりも先に行われる加工工程や、
熱処理工程の後に行われる組立工程と、同一ライン上に
連結して一連の流れ作業を実現できるものであり、この
場合ラインの流れ速度に熱処理速度を合致させ昌いこと
になる。

また上記実施例においては、焼戻し炉４は下段とし、こ
の上に焼入れ炉２ｖ載役して２階部構造としたため、工
場内の床Ｗｉ１に占める本島処理装置のスペースがきわ
めて小さくなり、よって前述した加工ラインや組立ライ
ンと結んでも熱処理装置の占める割合が小さくて、これ
らラインとの結合が容易である。しかもｔ１８ｊ！シ炉
４、焼入れ槽１とも床置き形としであるので。

加工ラインや組立ラインの変更時Ｃ二本熱処理装置を移
動したい場合Ｃ：は容易に移すことができる。この際、
焼入れ炉２．焼入れ槽５．暁戻し炉４などはそれぞれ互
ζ；分割可能であるため。

移動のために分割して移動することもできるものである
。

以上詳述した通り本発明は、焼入れ炉および暁戻し炉と
もに固体粒子の流動加熱による流動層を用いたので、焼
入れ、＊ｊ！Ｌがそれぞれ高速に行えることになり、よ
って全体の熱処理時間を大幅に短縮することができるか
ら、工場内における加工ライｙや組立ラインと結んでそ
のライン上の送り速度に合致した熱処理を可能Ｃ二する
。しかも本発明１；あっては、Ｉｌ入れ炉を上段とし焼
良し炉を下段に配設して２階礁構造としたので、熱処理
装置の床面に対して占める割合が小さくなって加工ライ
ンや組立ラインと結んでもそのスペースが小さくてすむ
とともにライン変更にもとづく熱処理装置の移動なども
対応し易いなどの利点がある。さらにまた、従来の焼入
れ槽は床にビットを堀って形成したのに対し１本発明で
は焼入炉ｖ２階に配置したことにより暁入れ檜が床面上
に配置することができ。

したがって装置の移動を容易に行うことができ。

かつビットなどの工事も不要になる利点も奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断面図、第
２図は第１図中１−１線に沿う断面図、第３図は第２図
中厘一層線に沿う断面図。 第４図は本実施例と従来との熱処理時間を比較して示す
特性図である。 １・・・床面、２・・・焼入れ炉、Ｊ・・・焼入れ槽、
４・・・焼戻し炉１ｇ、１６・・・流動層、ｅ、ａｓ・
・・ヒータ、１７．３４・・・炉床、ｘｚ＊ｘｉ…固体
粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被熱処理物を焼入れ後編質する熱処３Ｉ装置において、
   上段２：流動層式焼入れ炉を配置するとともに下段に流
   動層式Ｉ！戻し炉を配置し、かっこの流動層式焼戻し炉
   の側方に焼入れ槽を配し。 上記被熱処理物を上記焼入れ炉を通過させて焼入れ槽に
   浸漬ししかるのち焼戻し炉を通過させるようにしたこと
   を特徴とする流動層式熱処理ＶＩｌｌｆ。