JPS59143018A - 鋼材の熱処理方法 - 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】 本発明は鋼Ｈの熱処理方法に関し、さらに詳しくＩｔ、
鋼材例えは、ボルト等の鋼製品を熱処理する方法に関す
る。

従来から、一般にボルト等の小型鋼製品の熱処理、例え
は、焼入処ｊｌｊ　ｉ：おいては予熱工程を特に設けな
いか、或いは、設けたとしても、熱処理炉の炉内の一部
を隔壁で区切り予熱帯域として操業するのか梓辿であっ
た。

そして、熱処３３１炉の一部を予熱帯域と一部る。場合
は、予熱工程を設けない場合に比較して、熱エネルキー
効率は改善されるが、被処理物をか内で移送するコンベ
ア等の移送手段か予熱’ｊ’ｌ’ｌ域と熱処理帯域とに
跨がるので長大化し、損耗による取（÷コストの増大、
雰囲気の遮断の困り１Ｌ性、また、コンヘア等が予熱帯
域で冷却されるという問題かある。

このよっな問題を解消するための対策として、最近：こ
なって予熱室を調質炉と独立して設け、被処理物を予熱
室から調質炉へ連続的に移送できるようになっており、
移送のためのフンベアは夫々独立しているので予熱室に
おける冷Ｊ：１１、取替コストの増大、雰囲気遮断の困
列１性という問題がなく、また、イ列えは、ホ゛ル）・
笠の升ンｊ五Ｂ、ｊ；、　Ｂこ１−」着したｌ由も予熱
室で加熱除去することかできる効果があるが、７ｊ！、
Ｉ質炉内の雰囲気力スの顕熱は予熱室の被熱処Ｐ１物を
単に予熱するのみに使用さ１％、次し・で、予熱室内１
−」の外で排ガスを燃焼させて大気中に放散して・）３
１こゴさ一゛１．・ゝ一 本発明者等は、この上うな調質炉の雰［Ｉ［１気ガスの
利用法について研究をし、この調質炉内の雰囲気ガスの
燃焼熱を積極的１こ利用して熱効率を向上させることに
オ′ｉ目し予熱室内で雰囲気ガスを適度に燃焼させると
熱処理に適当な温度となり、予熱される調料に好まい）
影響を与えることを見出し、例えは、小型のｗＩ製品な
との鋼材の熱処理方法を完成したのである。

本発明に係る鋼材の熱処理力法の特徴とするところは、
予熱室１τ］調貿炉の雰囲気ガス中て゛鋼材を熱処理す
るに際し、調質炉内の雰囲気ガスを予熱室内に導入し、
〕；熱室内に空気を供給して雰囲気ガスを燃焼させて予
熱室の熱源とし、空気の哄給故を制御することにより所
望の予熱室内温度に保持することにある。

本発明に係る鋼材の熱処理方法（以下の説明において単
に本発明方法ということかある。）につ（・て以下詳細
に説明する。

本発明方法における調質炉としては、焼鈍炉、焼準炉、
焼入炉等少なくとも鋼材の熱処理温度５　（１（１’Ｃ
以上で使用する熱処理用炉である。

本発明方法で使用する雰囲×が又としては、Ｏ２を殆ん
ど含まないＫＸ、’７ス、Ｄ　Ｘ　ｌｆス、ＮＸ力゛ス
、１−Ｉ　Ｎ　Ｘ　７ｙス等の変成力ス、アンモニア分
解力゛ス等の分解ガス、Ｈ，力ス、Ｎ１１．ガスζ・γ
の単［４（ガスかあり、これらのガス中には火気中て゛
自然発熱し１（］る量のＣｏ、　Ｉｔ、か含まＪｔてい
るちのである。

本発明方法（こおいて適用できるｗＩ祠としては、鋳造
＋４、鍛造材、圧延材等の炭素鋼、低合金鋼、特殊鋼の
加工素材であり、棒、管、型材例えば、ナツト、ボルト
等の比較的小型鋼製品である。

いままで・−Ｐ熱室内で雰囲気力゛ス中において鋼材を
予熱する場合は、雰囲気ガスは略３０　（Ｊ　’Ｃの温
度で湛１貿炉から予熱室へ導入され、雰１１１１気ガス
の顕熱により鋼材は常’ｌＮｒより約１０　（１１°Ｃ
まで予熱される。そして熱放出をした雰囲気力スは、］
′−黙室の鋼材入口近傍で空気と接触して緩やか：こ燃
焼する。従って、空気を予熱室内に直接供給することに
より予熱室内で雰囲気ガスを；熱焼させると一１′−熱
室内温度か」二昇し、予熱室内にあるｗＩｌ：ｉｌを予
熱温度の最適値まで上昇させることがでｂることかわか
った。即ち、このようにすることにより熱線？亡位を顕
著に改善すると共に、加工時にｉ′：Ｉｔ　１した油を
予熱室で除去できるという効果も生しる。

なお、予熱室内の適用温度は、予熱する鋼材の品種、形
状、大きさ、呈および調質炉から予熱室・＼導入される
雰囲気ガスの種類、流ＬＸ１、温度、さらに、鋼材加二
に時（こｆｌ着した油の種類、量笠を考慮しなけれはな
らないものではあるか、本発明者等の実験研究１こよれ
はこれらの要因の変動にも拘らず予熱室内温度は常に約
５５（１’（Ｊ、下とするのか良好な結果の祷られるこ
とかわかった。そして、鋼材の予熱温度か約５　＋、ｌ
　ｆｌ　’Ｃを越えると鋼材表面の脱炭、鋼材表面の発
錆か無視できない程度になるので、大操業においては約
”、）　（１（’、ｌ　’ＣＩ：’Ｊ、下とする。

第１図は予熱室に供給する空気量（Ｎｍ”／ｌ＋ｒ）と
予熱室内温度との関係を示す図である。即ち、予熱室に
低炭素鋼製ボルトを約５０Ｉ）　Ｋｇ／　ｈｒで装入し
、調質炉からの雰囲気力ス（ＫＸ力゛ス：Ｉ−１，約２
９　＼’ｏｆ％、　ｃｏｄ、す２　、↓　〜ＩｏＩ％、
　Ｃｏ２　約１　、（）Ｖｏ１％、残部Ｎ２のガス組成
で、温度約８００’Ｃ）約４　（ｌ　Ｎ　Ｉｔ１３／　
ｌ＋ｒを予熱室内に導入し、予熱室内に供給されｔこ空
気により燃焼させてその仙ガスを予熱室鋼材入口から大
気中に放出した。この際、未燃焼ガスか存在すると予熱
室鋼キイ人口において大気との接触により完全に；熱焼
してしまう、：とか確認されている。このような条ｆ’
ｌの下における予熱室内への装入空気風と予熱室内温度
との関係を示したのか第１図である。

この第１関から明らかなように、ｆＪＩ＋給空気郊２か
０の時、即ち、雰囲気ガスそのままの時は、予熱室内イ
温度（］−熱室入１］から約１「１）の位置における（
１ｖ度測定）は約２　（１（じＣであるか、空気供給量
を次第に増加していくとｒ熱室内温度は高くなり、雰囲
気ガスの理論空気訊５こ略見合つ＋’）　５３　Ｎ　ｈ
１３／　ｈｒで最高温度の約７（月）°Ｃに達する。さ
らに、空気供給量を増加すると予熱室内は空気過料とな
り予熱室内温度はドかる。この場合に、装入したボルト
の表面状態は、約６５０°Ｃ以−」−のＪ１熱全肉温度
では鯖か発生していることか認められる。この結果から
、調質炉がらの雰囲気力スの顕然と燃焼熱により予熱室
内の鋼材を予熱する場合、予熱室内を特定の温度範囲に
保持する必要のあることは明らかで、勿論温度の調整は
供給空気量の制御番こより可能であることも明１フかで
あり、また、予熱室内の温度は５５０　’Ｃ程度までに
なるか、最適４度は−１−記したような種々の要因を４
慮して決定しなければならない。

本発明方法を実施する装置の１例を第２図１こ示す。こ
の第２図のような構成と４ることにより予熱室内におい
て雰囲気ガスを有効に燃焼させて予熱室内を適切な温度
に保持することがてたるものである。

第２図において、予熱室２を焼入炉］に傾斜トンネル１
．↓を介して密閉連結すれて」二値に独立位置させてあ
り、さらに、傾斜トンネル目途中１：上下動可の遮断グ
ンパー１３か設けられてり）る。

この構成１こしたため、焼入炉１からの雰囲気ガスｄの
トラフト効果かねらえ、予熱室２内で雰囲気ガスか′空
気と反応して燃焼したガスが焼入炉１へ逆流するのを防
くことかで外、予熱室２の装入口２４から大気中に放出
できる。この装入１コ２４は傾斜トンネル１４よ１）上
に位置している。また、遮断夕゛ンパー１３は燃焼ガス
の焼入炉］への逆ｌオこを防ぐことかでき、予熱室２の
修理に際して焼入炉１と遮１１Ｊｉすることもでｂる。

次に、予熱室２内へ供給する空気供給管２１はその位置
を可能な限り焼入炉〕の近く（こ設置するのかよく、こ
の空気供給管２１を装入ｔｌ　２４近傍に設けてもよい
か、）熱焼した雰囲気ガスは殆んど装入ロン４から放出
され乞ので、予熱室２の温度を」ユ昇させる効果はなく
、従って、空気供給管２１は焼入炉１：こ近い程予熱室
２の温度上層効果か高くなり、また、予熱室２内て゛雰
囲気ガスか燃焼すると予熱室２内て゛カス本容量が増加
し、その影響で焼入炉］内・＼雰囲気力゛スを供給する
と焼入炉１の炉内圧を−１−けることになり雰囲気ガス
の使用量を節約することかできる。さらに、焼入炉］の
鋼利出「１］７近傍に？＋ｌｔ留している雰囲気ガス（
炉尻ガス）を予熱室２へ尋人して燃焼させることもでき
る。即ち、焼入炉１内へ供給された雰囲気ガスは、ヒー
ター１８で加熱されて、殆んどか傾斜トンネル］・４を
通って予熱室２内へ導入されるが、−・部は焼入炉１の
鋼材出１コ］７近傍にｄ；ｚ留して炉尻ガスとなり、こ
の炉尻ガスａ１はＩＩ、０やＣＯ，笠か４１１当含まれ
てし・るので、従来はｖ１出管より七１出して大気中で
・）熱焼靜せて−Ｖ）る。しかし、本発明方法にお〜・
ではこの炉尻ガスａ、をち予熱室２へ導入して燃焼させ
銅ｊ材の予熱に有効に利用するのである。このようにし
て、予熱室における雰囲気ガスの燃焼により鋼材を有効
に予熱することかでとる。

本発明に係る鋼材の熱処理方法の実施例を説明する。

実施例 第２図に示す予熱室（てＩ焼入炉を使用して低炭素鋼製
高力ボルトの焼入処理を行なった。

焼入炉処理能力　　　　　　　５０　ｆ）　Ｋ　Ｈ／　
ｉ＋＋〜焼入炉加熱能力　　　　　　　］　０　（Ｊ　
Ｋ　Ｗｌ−１焼入炉内温度　　　　　　　　８８　（１
’Ｃ雰囲気力゛久（ＲＸ力゛久；ＣＯ約２３＼“０１％
、Ｈ＝約２９Ｖｏ１％、残部Ｎ２および微量　のＣＯ，
、）−１２０，Ｃ＋ｌ−１１ｏ）　　　　　　４０　Ｎ
＋ｎ’／ｌ＋ｒ（１）焼入炉のみて゛ボルト５００Ｋｇ
／ｈｒを焼入れ処３’！Ｊ！　した場合。

焼入処理結果 ヒーター発熱■タ　　　　　　　１３５にΔ”Ｉ−１電
力原車位　　　　　　　　２７　（Ｊ　Ｋ　Ｗ　ＩＩ　
／　１発煙　　　　　　　　　　　　なし 錆　　　　　　　　　　　　　なし く２）　Ｆ熱室内へ雰囲気ガスを導入し、予熱室内で焼
入炉より導入されたままの雰囲気力スでホル）　５　ｆ
’、ｌ　（ｌ　Ｋ　６　／　ｂ　＋を「熱し、；尭大更
：こより焼入れ処理をした場合。

この時、ボルトの温度は約１（月）°Ｃ：こ達していた
。

焼入処理結果 ヒーター発熱量　　　　　　　１２　（ＪＫ〜′１」電
力原単位　　　　　　　　２５８　ＫＷＩＩ／１発煙　
　　　　　　　　　　　なし 錆　　　　　　　　　　　　　なし く３）予熱室内に空気を供糺し、焼入炉より導入した雰
囲気ガスを炊、焼させて、予熱室内でホルト６５０Ｋｇ
／ｈｒを予熱し、焼入炉で焼入れ処理をした場合。

この１１乳干熱されたボルトの温度は・＋　３１）　°
Ｃに達していた。

焼入処理結果 ヒーター発熱量　　　　　　　＋　３ＣＩ　ＫｗトＩ電
力原単位　　　　　　　　２０　Ｕ　ＫｗＨ／を発煙　
　　　　　　　　　　　　なし 錆　　　　　　　　　　　　　なし 上記において、予熱室内で雰囲気力スを燃焼させてボル
トを予熱した場合は、雰囲気ガスの７Ｗ度のみの予熱の
場合に比較して、電力原単位が３０％節減でき、がっ、
熱処理量は約３０％向上している。

以」二説明したように、本発明に係る鋼Ｈの熱処理方法
は−１−記の構成を有しているものであるから、〕７熱
室内の温度の変化を監視しながら、空気供給量を制御す
ることにより、被処理物の処理量の変動に対して鋼材過
熱の危険もなく、より高い熱効率の熱処理が可能となり
、生産性を向−１ニさせることのできる優れた効果を奏
するもので゛ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は予熱室内装入空気量と温度との関係を示す図で
あり、図中曲線イは鋼材を装入しない時の予熱室内温度
、口はｗＪ祠を装入した時のＴＺ熱Ｙ内温度、ハは鋼材
を装入した時の予熱室出口近傍の鋼材中心温度を示し、
第２図は本発明に係る鋼材の熱処理方法を実施するため
の装置買の例を示す１部面面慨略図である。 １〜焼入炉、２−予熱室、１１〜雰凹×ガス供給管、１
２．２２〜コンベア、１３〜遮断ダンパー、］・１〜仲
、斜トンネル、］５〜炉尻ガス管、１７・−鋼材量Ｄ、
２１〜空気供給管、２・・１〜鋼４．４人［」、ａ−雰
囲気ガス、ａ１〜炉尻ガス、１〕〜鋼祠、。 手続補正書（自発） 昭和５８年特許願第０１７２１７号 ２、発明の名称 １ＩＩ４材の熱処理力法 ３、補正をする者 ４？　Ｉ’ｌ−との関係　　特許出願人住所川崎市川崎
区宮木町２＠２７″＋ 名称　大同窯炉株式会社（！／ｌ−１名）代　表　ｉ　
　　ｊｌｉ　　　辺　　　哲　　　ノ（４、代理人 ｉｔ所　東京都ＬＬ東区南砂２丁目２８１５号藤和束陽
町コープ９０１号 〒１３６電話＜６４Ｇ）　６１９４ 氏名　弁理士　（６９３７）　　九　木　良　久５、補
正命令の日イ・」（自発） ６、補正の対象 ？、補正の内容 （１）明細書第１１頁］行および同第５　ｇｉ　１　フ
イｔのＩＫＸｆＪ′人４をｌ−ＲＸ力゛ス−１と補正す
る。 （２）明細書第・［頁１５行、同第６（（２行、３１ｆ
、同第１２頁１３〜１・４行の［鋼々１人し口をし装入
口１と補正する。 （３）ＩＩＩ４　ｆｆｔｌｌ　！第５　ｇｉ　１４行の
ｌ−（Ｎｍ’／　ｈｒ）、ｌを［（Ｎ　ｔ＋＋　’　／
　ｔｔτ）４と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予熱室イ潜Ｊ！、１質炉の雰囲気カス中で鋼材を熱処理
   するに際し、調質炉内の雰囲気ガスを予熱室内に導入し
   、予熱室内に空気を供給して雰囲気ガスを燃焼させて予
   熱ギの熱源とし、空気の供給量を制御することにより所
   望の予熱室内温度に保持することを特徴とする鋼Ｈの熱
   処理方法。