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WO2004050922A1 - 熱処理方法及び熱処理炉 - Google Patents

熱処理方法及び熱処理炉 Download PDF

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Publication number
WO2004050922A1
WO2004050922A1 PCT/JP2003/015120 JP0315120W WO2004050922A1 WO 2004050922 A1 WO2004050922 A1 WO 2004050922A1 JP 0315120 W JP0315120 W JP 0315120W WO 2004050922 A1 WO2004050922 A1 WO 2004050922A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat treatment
chamber
furnace
hearth
work
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/015120
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Motokazu Murakami
Hiroyoshi Suzuki
Yoshiyuki Tanno
Masashi Yamaguchi
Original Assignee
Dowa Mining Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Mining Co., Ltd. filed Critical Dowa Mining Co., Ltd.
Priority to EP03812311A priority Critical patent/EP1589120B1/en
Publication of WO2004050922A1 publication Critical patent/WO2004050922A1/ja

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0056—Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F27B9/028—Multi-chamber type furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/04—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F27B9/045—Furnaces with controlled atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices

Definitions

  • the present invention relates to a metal heat treatment method and a heat treatment furnace, and more particularly, to a hearth roller type heat treatment furnace and a heat treatment method.
  • a furnace having the configuration shown in Fig. 5 has been provided as an in-furnace rail type heat treatment furnace.
  • 10 is a charging table
  • 11 is a heat treatment room
  • 12 is an oil tank
  • 13 is an outlet conveyor
  • W is a work (for example, Patent No. 3109390) No.).
  • a furnace with the configuration shown in Fig. 6 is provided as a hearth roller type batch furnace.
  • the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
  • reference numeral 14 denotes a hearth roller (for example, see JP-A-63-335552).
  • the hearth roller type batch furnace is similar to the furnace type batch furnace, for example, in the case of carburizing, carburizing in the same chamber (930 to 105) 0 ° C) and temperature soaking (830-850 ° C) are repeated, so it takes time to raise and lower the temperature and soak, resulting in poor production efficiency and thermal efficiency. Further, in order to prevent deformation of the hearth roller 14 in the high-temperature heat treatment chamber, a space for constantly rotating the hearth roller 14 forward and reverse while the work W is supplied is required. Since both ends of 14 penetrate the furnace wall, there is a problem that heat radiation is large. An object of the present invention is to solve the problems of the in-furnace rail type and the hearth roller type batch furnace having the above-mentioned configuration, and to provide an economical heat treatment method with improved production efficiency and thermal efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a compact and economical heat treatment furnace suitable for carrying out the heat treatment method. Disclosure of the invention
  • the heat treatment method according to the present invention is directed to a heat treatment furnace in which a preheating chamber, a heat treatment chamber, and a soaking chamber are provided through a partition door inside a linear furnace body, and each of the chambers is provided with an independently driven hearth roller. During the heat treatment of the workpiece, the hearth roller in the heat treatment chamber is stopped.
  • the heat treatment method since the inside of the furnace body is divided into the preheating chamber, the heat treatment chamber, and the soaking chamber by the partition door, the atmosphere and the temperature in various heat treatments can be accurately controlled.
  • the hearth roller is rotated forward and backward in the heat treatment chamber in order to prevent deformation of the hearth roller due to high-temperature heating.
  • the hearth roller is rotated in the heat treatment chamber. Do not rotate in reverse. That is, only forward rotation or inching is performed.
  • the heat treatment chamber and the entire furnace body can be made compact.
  • the effect of stirring the atmosphere gas by the stirring fan is improved. In other words, the flow velocity distribution of the atmospheric gas became more uniform, and it was confirmed that the uniform heat in the heat treatment chamber was improved.
  • the temperature of the compacted furnace according to the present invention was within ⁇ 6.0 ° C. It was confirmed that the quality of the processed product could be improved as compared with the conventional furnace.
  • the compactness of the heat treatment chamber is particularly effective because the heat treatment chamber is at a high temperature. In other words, it reduces the amount of power and gas consumed by heaters and burners required for heating and the cost thereof, and further greatly reduces the cost of heat insulating materials.
  • a preheating chamber, a heat treatment chamber, and a soaking chamber are provided inside a linear furnace body via a partition door, and each of the chambers is independently driven.
  • a heat treatment furnace provided with a hearth roller of the type described above, when preheating and soaking the work, the hearth rollers of the preheating chamber and the soaking chamber are rotated forward and backward to swing the work. The hearth roller in the heat treatment chamber is stopped.
  • the heat treatment method in the heat treatment method in which the hearth roller in the heat treatment chamber is stopped during the heat treatment of the work, a uniformly preheated work can be supplied to the heat treatment chamber, and the heat-treated work can be accurately soaked. It is.
  • a preheating chamber, a heat treatment chamber, and a soaking chamber are provided through a partition door inside a linear furnace body, and each of the chambers is provided with an independently driven hearth roller.
  • the hearth rollers of the preheating chamber and the soaking chamber are correct.
  • the hearth roller of the heating chamber is configured to be rotatable and reversely rotatable only in forward rotation. Therefore, only the normal rotation or inching of the hearth roller is performed in the heat treatment chamber.
  • the heat treatment method according to the present invention can be easily performed. Further, since the work does not reciprocate in the heat treatment chamber, the heat treatment chamber and the entire furnace body can be made compact.
  • the hearth roller of the heat treatment chamber is formed of a material having an improved cleave characteristic obtained by adding a small amount of tungsten, cobalt, or titanium to super heat resistant steel. It is characterized by. According to the heat treatment furnace, in the heat treatment chamber, it is unnecessary to prevent the deformation of the heart roller by rotating the rotor forward and backward as in the related art, and the heat treatment of the work can be performed while the heart roller is stopped. it can. Therefore, space for reciprocating the work is not required, and the entire furnace body can be made compact. In addition, since the diameter of the hearth roller can be reduced, the amount of heat radiation from both ends penetrating the furnace wall can be reduced.
  • a heat treatment furnace is characterized in that the furnace wall of the furnace main body is constituted by a brick layer, a silica layer, a titanium oxide and a compression molded layer of inorganic fibers from the inside of the furnace. I do.
  • the heat dissipation from the furnace surface is reduced along with the improvement of the heat insulating effect of the furnace wall, and an economic effect can be obtained by saving heating energy.
  • the furnace wall thickness can be reduced, and at the same time, the shortening of the hearth roller and the effect of preventing the deformation of the hearth opening due to the shortening can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a heat treatment furnace according to the present invention and a diagram showing an embodiment of a carburizing treatment.
  • FIG. 2 is a schematic side view of a heat treatment furnace according to the present invention and a diagram showing a nitrocarburizing treatment example.
  • FIG. 3 is a schematic side view of a heat treatment furnace according to the present invention and a diagram showing an example of a refining treatment.
  • FIG. 4 is a furnace wall cross-sectional view and an adiabatic temperature curve diagram of the heat treatment furnace according to the present invention.
  • Fig. 5 is a schematic side view of a conventional rail type batch furnace.
  • FIG. 6 is a schematic side view of a conventional hearth roller type batch furnace. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • a heat treatment furnace 1 includes a preheating chamber 3, a heat treatment Chamber 4 and soaking chamber 5 are provided.
  • 10 is a charging table
  • 12 is an oil tank
  • 13 is an outlet conveyor.
  • the ratio of the size of the preheating chamber 3 to the size of the heat treatment chamber 4 is set to 1: 3, and the ratio of the size of the heat equalizing chamber 5 to the size of the heat treatment chamber 4 is also set.
  • the ratio is 1: 3, and the total length is almost the same as that of the conventional heat treatment furnace, enabling approximately three times the production.
  • the preheating chamber 3, the heat treatment chamber 4, and the soaking chamber 5 are provided with independently driven hearth rollers 6, 7, and 8, respectively. Further, the hearth rollers 6, 8 in the preheating chamber 3 and the soaking chamber 5 are configured to be freely rotatable in the forward and reverse directions, and the hearth roller 7 in the heat treatment chamber 4 is rotated in the forward or reverse direction. It is configured to be able to perform only ringing.
  • the hearth roller 7 of the heat treatment chamber 4 is formed using a material in which a very small amount of tungsten, cobalt, and titanium is added to super heat-resistant steel to improve creep characteristics. For this reason, it is not necessary to prevent the deformation by repeating the forward rotation and the reverse rotation in the heat treatment chamber 4 as in the related art. Therefore, no space is required for reciprocating the work W in the heat treatment chamber 4, and the heat treatment chamber and the entire furnace body can be made compact. In addition, since the diameter of the hearth roller can be reduced from, for example, 104 mm to 90 mm in the related art, the amount of heat radiation from both ends penetrating the furnace wall can be reduced.
  • the hearth rollers 6, 8 of the preheating chamber 3 and the soaking chamber 5 may also be formed of the same material as the hearth roller 7 of the heat treatment chamber 4.
  • ⁇ Deformation of the hearth roller specifically, The bending has a great effect on the strength of the hearth roller as well as the temperature difference between the temperature of the workpiece W and the furnace temperature.
  • the temperature difference between the temperature of the workpiece W and the furnace temperature is large in the preheating chamber 3, and therefore, in the preheating chamber 3, the hearth roller 6 is rotated forward and backward to reduce the temperature difference, and then the heat treatment is performed.
  • deformation of the hearth roller 7 in the heat treatment chamber 4 can be minimized.
  • the above values are measured by using a dial gauge between the point 75 mm inward from the flanges at both ends of the hearth roller and the center point, and the conventional hearth roller repeats normal rotation and reverse rotation.
  • the hearth roller performs only inching (stop and forward rotation).
  • FIG. 4 shows a furnace wall structure and an adiabatic temperature curve diagram of the heat treatment furnace according to the present invention. That is, the furnace wall is formed from the inside of the furnace by a brick layer 15 with a thickness of 15 mm, a silica layer 16 with a thickness of 85 mm, a compression molded body layer of titanium oxide and inorganic fiber with a thickness of 50 mm 1 Consists of seven. Looking at the adiabatic temperature curve, the surface temperature of the furnace body, which was maintained at a furnace temperature of 950 ° C, was 50.2 ° C (atmospheric temperature: 20 ° C), and the furnace wall thickness was significantly reduced. It is possible to reduce energy consumption and save energy.
  • the heat treatment furnace 1 can be used for various heat treatments of metals.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the carburizing process. That is, the work W supplied to the charging table 10 is supplied to the preheating chamber 3 through a charging door (not shown), and the hearth roller 6 in the preheating chamber 3 is rotated forward and reverse. Uniform preheating is performed.
  • the partition door 1 between the preheating chamber 3 and the heat treatment chamber 4 is opened, the hearth rollers 6, 7 are driven, and the work W is transported to the heat treatment chamber 4, for example, a carbon potential of a predetermined atmosphere.
  • Carburization treatment is performed at 1.0 / 0 and at a predetermined temperature of 940 ° C for a predetermined time of 540 minutes.
  • the carburizing treatment in the heat treatment chamber 4 is performed by stopping the hearth roller 7 without rotating it in reverse. That is, the hearth roller 7 provided in the heat treatment chamber 4 rotates forward.
  • the workpiece W is sequentially moved to a predetermined position in the heat treatment chamber 4 by inching, and the carburizing process is performed without rotating the hearth roller 7 in the reverse direction.
  • the workpiece W which has been subjected to the carburizing treatment in the heat treatment chamber 4, opens the partition door 2 between the heat treatment chamber 4 and the soaking chamber 5, and drives the hearth rollers 7, 8 to the soaking chamber 5.
  • the hearth roller 8 in the heat equalizing chamber 5 is conveyed and rotated forward and backward to lower the temperature to a predetermined soaking temperature, for example, 850 ° C., and maintain the soaking temperature.
  • an opening / closing door between the soaking chamber 5 and the oil tank 12 (not shown) is opened to quench the soaking work W.
  • an exit door (not shown) is opened, and the work W It is carried out to the exit conveyor 13.
  • the work W is charged into the preheating chamber 3, the work W is transferred from the preheating chamber 3 to the heat treatment chamber 4, The transfer of the work W to the heat chamber 5, the transfer of the work W from the soaking chamber 5 to the oil tank 12 and the transfer of the work W from the oil tank 12 to the outlet conveyor 13 are efficiently and continuously performed. The production efficiency is increased.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the soft nitriding treatment performed using the heat treatment furnace 1. That is, the work supplied to the charging table 10 is supplied to the preheating chamber 3 via a charging door (not shown), and the hearth roller 6 in the preheating chamber 3 is rotated forward and reverse to uniformly preheat. Is performed. Thereafter, the partition door 1 between the preheating chamber 3 and the heat treatment chamber 4 is opened, the hearth rollers 6 and 7 are driven, and the work W is transported to the heat treatment chamber 4 and specified.
  • a soft nitriding treatment is performed at a predetermined temperature of 550 ° C. for a predetermined time of 120 minutes.
  • the partition door 2 between the heat treatment chamber 4 and the soaking chamber 5 is opened, and the hearth openings 7 and 8 are driven.
  • the work W is conveyed to the soaking chamber 5, and without going through the soaking process, an opening / closing door (not shown) between the soaking chamber 5 and the oil tank 12 is opened to harden the work W.
  • an exit door (not shown) is opened, and the work W is transported to the exit conveyor 13.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the refining process performed by using the heat treatment furnace 1. That is, the work supplied to the charging table 10 is supplied to the preheating chamber 3 via a charging door (not shown), and the hearth roller 6 in the preheating chamber 3 is rotated forward and reverse to uniformly preheat. Is performed. Thereafter, the partition door 1 between the preheating chamber 3 and the heat treatment chamber 4 is opened, the hearth rollers 6, 7 are driven, and the work W is transported to the heat treatment chamber 4, where the carbon potential of the predetermined atmosphere is set. In the range of 0.3 to 0.5 ⁇ 1 ⁇ 2, for example, a refining process is performed at a predetermined temperature of 880 ° C. for a predetermined time of 30 minutes.
  • a heat treatment method with improved production efficiency and heat efficiency and the heat treatment method thus, it is possible to provide a compact and economical heat treatment furnace for carrying out the treatment method.

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Abstract

直線状の炉本体内部に、仕切扉(1,2)を介して予熱室(3)、熱処理室(4)及び灼熱室(5)が設けられ、前記各室にそれぞれ独立駆動のハースローラ(6,7,8)が設けられた熱処理炉(1)において、ワーク(W)の予熱時及び灼熱時には、前記予熱室(3)及び前記灼熱室(5)の前記ハースローラ(6,8)を正回転及び逆回転させてワーク(W)を揺動させ、該ワーク(W)の加熱処理時には前記熱処理室(4)の前記ハースローラ(7)を停止する。

Description

明 細 書 熱処理方法及び熱処理炉 技術分野
本発明は、 金属の熱処理方法及び熱処理炉に関し、 詳しくは、 ハース ローラタイプの熱処理炉及び熱処理方法に関する。 背景技術
従来、 炉内レールタイプ熱処理炉として、 図 5に示す構成の炉が提供 されている。 同図において、 1 0は、装入テーブル、 1 1 は、熱処理室、 1 2は、 油槽、 1 3は、 出口コンベア、 Wはワークである （例えば、 特 許第 3 1 0 3 9 0 5号公報参照。）。
前記の炉内レールタイプのバッチ炉は、 例えば、 浸炭処理の場合、 同 じ室で浸炭 （ 9 3 0〜 1 0 5 0 °C ) 及び降温均熱 （ 8 3 0〜 8 5 0 °C ) を繰り返すため、 昇温、 降温均熱に時間がかかり、 生産効率及び熱効率 が悪いという問題がある。また、炉内レール受けがレンガであり、脆く、 蓄熱量が大きいため、 シーズニング時間が大きいという問題も残されて いる。
その他、 ハースローラタイプのバッチ炉として、 図 6に示す構成の炉 が提供されている。 なお、 同図において、 図 5と同一部分には同一符号 を付してある。 図 6中、 1 4は、 ハースローラである （例えば、 特開昭 6 3 - 3 3 5 5 2号公報参照）。
前記ハースローラタイプのバッチ炉も前記炉内レールタィプのバッチ 炉と同様に、 例えば、 浸炭処理の場合、 同じ室で浸炭 （ 9 3 0 ~ 1 0 5 0 °C ) 及び降温均熱 （8 3 0〜 8 5 0 °C ) を繰り返すため、 昇温、 降温 均熱に時間がかかり、 生産効率及び熱効率が悪いという問題がある。 ま た、 高温の熱処理室における前記ハースローラ 1 4の変形を防止するた め、 ワーク Wが供給された状態で前記ハースローラ 1 4を常時正回転及 び逆回転させるスペースが必要であり、 さらに、 ハースローラ 1 4の両 端が炉壁を貫通しているため、 熱放射が大きいという問題がある。 本発明は、 前記構成の炉内レールタィプ及びハースローラタィプのバ ツチ炉の問題を解決し、 生産効率及び熱効率を高めた経済的な熱処理方 法を提供することを目的としている。
本発明はまた、 前記熱処理方法を実施するのに用いて好適な、 コンパ ク 卜で経済的な熱処理炉を提供することを目的としている。 発明の開示
本発明に係る熱処理方法は、 直線状の炉本体内部に、 仕切扉を介して 予熱室、 熱処理室及び均熱室が設けられ、 前記各室にそれぞれ独立駆動 のハースローラが設けられた熱処理炉において、 ワークの加熱処理時に は前記熱処理室のハースローラを停止することを特徴とする。
前記熱処理方法によれば、 炉本体内部が仕切扉によリ予熱室、 熱処理 室及び均熱室に区画されているため、 各種熱処理における雰囲気及び温 度制御を正確に行うことができる。
また、 従来のローラハース炉においては、 高温加熱によるハースロー ラの変形を防止するため、 熱処理室において、 前記ハースローラを正回 転及び逆回転させていたが、 本発明では、 前記熱処理室においては前記 ハースローラを逆回転させない。 すなわち、 正回転あるいはインチング のみを行うことを特徴とする。 上記の結果、 ワークを往復動させるためのスペースが不要になり、 前 記熱処理室及び炉本体全体のコンパク 卜化が可能になる。 また、 攪拌フ アンによる雰囲気ガスの攪拌効果も向上する。 すなわち、 雰囲気ガスの 流速分布がより均一になり、 熱処理室内の均熱の向上が確認された。 例 えば、 前記従来のハースローラを正回転及び逆回転させる炉では ± 7 . 5 °Cであったのに対して、本発明に係るコンパク 卜化された炉では ± 6 . 0 °C以内になったことが確認され、 前記従来の炉に比べて、 処理品の品 質向上が可能となった。
さらに、 前記熱処理室のコンパク ト化は、 該熱処理室が高温であるこ とから、 特に効果が大きい。 すなわち、 加熱に要するヒーターやパーナ 一、 その電力やガスの消費量及びその経費削減、 さらには断熱材等の大 幅な経費削減になる。
本発明の他の実施の形態に係る熱処理方法は、直線状の炉本体内部に、 仕切扉を介して予熱室、 熱処理室及び均熱室が設けられ、 前記各室にそ れぞれ独立駆動のハースローラが設けられた熱処理炉において、 ワーク の予熱時及び均熱時には、 前記予熱室及ぴ均熱室のハースローラを正回 転及び逆回転させてワークを揺動させ、 ワークの加熱処理時には前記熱 処理室のハースローラを停止することを特徴とする。
前記熱処理方法によれば、 前記ワークの加熱処理時に前記熱処理室の ハースローラを停止させる熱処理方法において、 均一に予熱したワーク を前記熱処理室に供給でき、 さらに熱処理完了ワークの正確な均熱化が 可能である。
本発明に係る熱処理炉は、 直線状の炉本体内部に、 仕切扉を介して予 熱室、 熱処理室及び均熱室が設けられ、 前記各室に独立駆動のハース口 ーラが設けられてなり、 前記予熱室及び前記均熱室のハースローラが正 回転及び逆回転自在に、 前記加熱室のハースローラが正回転のみ可能に 構成されてなることを特徴とする。 したがって、 前記熱処理室において は、 前記ハースローラの正回転あるいはィンチングのみが行われる。 前記熱処理炉によれば、 本発明に係る前記熱処理方法を容易に実施す ることができる。 また、 前記熱処理室においてワークを往復動させるこ とがないため、 前記熱処理室及び炉本体全体のコンパク 卜化が可能とな る。この熱処理室のコンパク 卜化により、大幅な経費削減も可能となる。 本発明の他の実施の形態に係る熱処理炉は、 前記熱処理室の前記ハー スローラが、 超耐熱鋼に微量のタングステン、 コバルト、 チタンを添加 してクリーブ特性を高めた素材で形成されていることを特徴とする。 前記熱処理炉によれば、 前記熱処理室内において、 従来のように、 ハ 一スローラを正回転及び逆回転させてその変形を防止する必要がなく、 ハースローラを停止させたままワークの熱処理を行うことができる。 し たがって、 ワークを往復動させるためのスペースが不要であり、 炉本体 全体のコンパク 卜化が図られる。 また、 ハースローラの径を小さくでき るため、 炉壁を貫通している両端からの放熱量を減少させることができ る。
本発明の他の実施の形態に係る熱処理炉は、 前記炉本体の炉壁が、 炉 内側からレンガ層、 シリカ層、 酸化チタン及び無機ファイバーの圧縮成 形体層で構成されていることを特徴とする。 この熱処理炉によれば、 炉 壁の断熱効果の向上に伴い、 炉表面からの熱放散が低減させられ、 加熱 エネルギーの節減による経済的効果が得られる。 また、 炉壁厚の縮小が 可能であり、 同時に、 ハースローラの短縮及び該短縮に伴うハース口一 ラの変形防止効果の向上を図ることができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び浸炭処理実施例を示 す図である。
図 2は、 本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び軟窒化処理実施例を 示す図である。
図 3は、 本発明に係る熱処理炉の概略側面図及び調質処理実施例を示 す図である。
図 4は、 本発明に係る熱処理炉の炉壁断面図及び断熱温度曲線図であ る。
図 5は、 従来のレールタイプバッチ炉の概略側面図である
図 6は、 従来のハースローラタイプバッチ炉の概略側面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の好適な実施の一形態に係る熱処理炉 1は、 図 1乃至図 3に示 すように、 直線状の炉本体の内部に、 仕切扉 1及び 2を介して、 予熱室 3、 熱処理室 4及び均熱室 5が設けられている。 図中、 1 0は、 装入テ —ブル、 1 2は、 油槽、 1 3は、 出口コンベアである。 さらに、 好まし い例として、 図面実施例では、 前記予熱室 3と前記熱処理室 4の大きさ の比率が 1 ： 3とされ、 前記均熱室 5と前記熱処理室 4の大きさの比率 も 1 ： 3とされ、 全長を従来の熱処理炉とほぼ同様にして、 約 3倍の生 産量を可能にしている。
前記予熱室 3、 前記熱処理室 4及び前記均熱室 5には、 それぞれ独立 駆動のハースローラ 6、 7及び 8が設けられている。 さらに、 前記予熱 室 3及び前記均熱室 5内のハースローラ 6， 8が正回転及び逆回転自在 に構成され、 前記熱処理室 4内のハースローラ 7が正回転あるいはイン チングのみ可能に構成されている。
前記熱処理炉 1 においては、 超耐熱鋼に微量のタングステン、 コバル 卜、 チタンを添加してクリープ特性を高めた素材を用いて、 前記熱処理 室 4の前記ハースローラ 7を形成している。 このため、 従来のごとく、 前記熱処理室 4内において、 正回転及び逆回転を繰り返してその変形を 防止する必要がない。 したがって、 前記熱処理室 4内においてワーク W を往復動させるためのスペースが不要であり、 熱処理室及び炉本体全体 のコンパク 卜化が可能となる。また、前記ハースローラの径を、例えば、 従来の 1 0 4 m mから 9 0 m mに小さくできるため、 炉壁を貫通してい る両端からの放熱量を減少させることもできる。
なお、前記予熱室 3及び前記均熱室 5の前記各ハースローラ 6 , 8も、 前記熱処理室 4の前記ハースローラ 7と同じ前記素材で形成しても良い < 前記ハースローラの変形、 具体的には、 曲がりには、 該ハースローラ の強度とともに、 ワーク Wの温度と炉内温度との温度差が大きく影響す る。 前記ワーク Wの温度と炉内温度との温度差が大きいのは予熱室 3で あり、 したがって、 予熱室 3において、 ハースローラ 6を正回転及び逆 回転させ、 前記温度差を小さく した後、 前記熱処理室 4に供給すること により、 該熱処理室 4におけるハースローラ 7の変形を最小限に抑える ことができる。
なお、 浸炭炉における熱処理室において、 従来のハースローラと本実 施の形態におけるハースローラとを比較したところ、 従来品の場合、 受 入れ時、 2 m m以下の曲がりであったものが、 3ヶ月の使用後には、 5 m m以上の曲がりとなり、 交換の必要が発生したのに対し、 本実施の形 態におけるハースローラは、 受入れ時、 0 . 3 m mの曲がりであったも のが、 8ヶ月の使用後においても、 曲がりが 1 m m以下の状態であり、 交換の必要はなかった。
なお、 前記数値は、 ハースローラ両端のフランジ部からそれぞれ内側 に 7 5 m mの地点と中央地点間をダイヤルゲージによって測定したもの であり、 前記従来品のハースローラは、 正回転及び逆回転を繰り返した 場合であり、 本実施の形態におけるハースローラは、 インチング （停止 及び正回転） のみを行った場合である。
図 4には、 本発明に係る熱処理炉の炉壁構造及び断熱温度曲線図が示 されている。 すなわち、 炉壁が、 炉内側から、 厚さ 1 1 5 m mのレンガ 層 1 5、 厚さ 8 5 m mのシリカ層 1 6、 厚さ 5 0 m mの酸化チタン及び 無機ファイバーの圧縮成形体層 1 7で構成されている。 また、 断熱温度 曲線を見ると、 炉内温度 9 5 0 °Cに維持した炉本体の表面温度は 5 0 . 2 °C (大気温度： 2 0 °C ) であり、 炉壁厚が大幅に削減されるとともに 省ェネルギー化が可能となつた。
前記熱処理炉 1は、 金属の各種熱処理に使用することができる。 図 1 は浸炭処理の一実施例である。 すなわち、 前記装入テーブル 1 0に供給 されたワーク Wが、 図示しない装入扉を介して予熱室 3に供給され、 該 予熱室 3内のハースローラ 6力《、 正回転及び逆回転させられて均一予熱 が行われる。
その後、 前記予熱室 3と前記熱処理室 4との間の仕切扉 1が開かれ、 前記ハースローラ 6， 7が駆動させられ、 ワーク Wが前記熱処理室 4へ 搬送され、 例えば、 所定雰囲気のカーボンポテンシャル 1 . 0 0/0及び所 定温度の 9 4 0 °Cにて、 所定時間の 5 4 0分間の浸炭処理が行われる。 図 1乃至図 3に示す熱処理炉では、 前記熱処理室 4内における浸炭処理 は、 前記ハースローラ 7を逆回転させることなく、 停止して行われる。 すなわち、 前記熱処理室 4内に設けた前記ハースローラ 7を正回転ある いはィンチングさせてワーク Wを前記熱処理室 4内の所定位置に順次移 動させ、 前記ハースローラ 7を逆回転させることなく浸炭処理が行われ る。
具体的には、 前記の浸炭処理条件の場合には、 前記熱処理室 4内へ搬 送及び収容可能な三ブロックのワーク Wが、 前記熱処理室 4内に、 それ ぞれ 5 4 0分間滞在させられて浸炭処理が行われるように、 前記熱処理 4内のハースローラ 7が正回転あるいはィンチング及び停止させられて 浸炭処理が行われる。 同時に浸炭処理を完了したワーク Wが均熱室 5へ 搬送され、 さらに予熱室 3から浸炭処理すべき次のワーク Wの搬入が行 われる。
前記熱処理室 4において浸炭処理が完了したワーク Wは、 前記熱処理 室 4と均熱室 5との間の仕切扉 2が開かれ、 前記ハースローラ 7， 8が 駆動させられて前記均熱室 5へ搬送され、 該均熱室 5内の前記ハース口 ーラ 8が正回転及び逆回転させられて、 所定の均熱温度、 例えば、 8 5 0 °Cに降温、 均熱保持される。
その後、 図示しない均熱室 5と油槽 1 2との間の開閉扉が開かれて、 均熱ワーク Wの焼入れが行われ、 焼入れ完了とともに、 図示しない出口 扉が開かれて、 ワーク Wが前記出口コンベア 1 3へ搬出される。
前記のごとく、 図 1乃至図 3に示す熱処理炉では、 前記予熱室 3への ワーク Wの装入、 該予熱室 3から前記熱処理室 4へのワーク Wの搬送、 該熱処理室 4から前記均熱室 5へのワーク Wの搬送、 さらには該均熱室 5から油槽 1 2へのワーク Wの搬送、 該油槽 1 2から前記出口コンベア 1 3へのワーク Wの搬出が、 効率よく連続的に行われ、 生産効率が高め られる。
図 2は、前記熱処理炉 1 を用いて行った軟窒化処理の一実施例である。 すなわち、 前記装入テーブル 1 0に供給されたワーク が、 図示しない 装入扉を介して前記予熱室 3に供給され、 該予熱室 3内のハースローラ 6が正回転及び逆回転させられて均一予熱が行われる。 その後、 前記予 熱室 3と前記熱処理室 4との間の前記仕切扉 1が開かれ、 前記ハース口 ーラ 6， 7が駆動させられ、 ワーク Wが前記熱処理室 4へ搬送され、 所 定雰囲気の R Xガス及びアンモニアガス中で、 例えば、 所定温度の 5 5 0 °C、 所定時間の 1 2 0分間の軟窒化処理が行われる。
前記熱処理室 4において所定時間の軟窒化処理が完了すると、 前記熱 処理室 4と、 前記均熱室 5間との間の仕切扉 2が開かれ、 前記ハース口 —ラ 7， 8が駆動させられ、 ワーク Wが前記均熱室 5に搬送され、 均熱 工程を経ることなく、 前記均熱室 5と前記油槽 1 2との間の図示しない 開閉扉が開かれてワーク Wの焼入れが行われ、 該焼入れ完了とともに、 図示しない出口扉が開かれて、 ワーク Wが前記出口コンベア 1 3へ搬送 される。
図 3は、 前記熱処理炉 1 を用いて行った調質処理の一実施例である。 すなわち、 前記装入テーブル 1 0に供給されたワーク が、 図示しない 装入扉を介して前記予熱室 3に供給され、 該予熱室 3内のハースローラ 6が正回転及び逆回転させられて均一予熱が行われる。 その後、 前記予 熱室 3と前記熱処理室 4との間の仕切扉 1が開かれ、 前記ハースローラ 6， 7が駆動させられ、 ワーク Wが前記熱処理室 4へ搬送され、 所定雰 囲気のカーボンポテンシャル 0 . 3〜0 . 5 <½中で、 例えば、 所定温度 の 8 8 0 °C、 所定時間の 3 0分の調質処理が行われる。
その後の工程は、 前記軟窒化処理の場合と同様であり、 均熱工程を経 ることなく、 焼入れが行われる。
本発明によれば、 生産効率及び熱効率を高めた熱処理方法及び該熱処 理方法を実施するためのコンパク 卜で経済的な熱処理炉を提供すること ができる。

Claims

請求の範囲 直線状の炉本体内部に、 仕切扉 （ 1 , 2) を介して予熱室 （3)、 熱処理室 （4 ) 及び均熱室 （5 ) が設けられ、 前記各室にそれぞ れ独立駆動のハースローラ （6， 7 , 8) が設けられた熱処理炉 ( 1 ) において、 ワーク （W)の加熱処理時には前記熱処理室（4) の前記ハースローラ （7 ) を停止することを特徴とする熱処理方 法。 2 直線状の炉本体内部に、 仕切扉 （ 1 ,
2) を介して予熱室 （3)、 熱処理室 （4) 及び均熱室 （5 ) が設けられ、 前記各室にそれぞ れ独立駆動のハースローラ （6， 7 , 8) が設けられた熱処理炉 ( 1 ) において、 ワーク （W) の予熱時及び均熱時には、 前記予 熱室 （ 3 ) 及び前記均熱室 （5 ) の前記ハースローラ （ 6， 8) を正回転及び逆回転させてワーク （W) を揺動させ、該ワーク （W) の加熱処理時には前記熱処理室 （4) の前記ハースローラ （7 ) を停止することを特徴とする熱処理方法。
3. 直線状の炉本体内部に、 仕切扉 （ 1 , 2) を介して予熱室 （3)、 熱処理室 （4) 及び均熱室 （5 ) が設けられ、 前記各室にそれぞ れ独立駆動のハースローラ （6， 7， 8) が設けられてなり、 前 記予熱室 （3 ) 及び前記均熱室 （ 5 ) の前記ハースローラ （6， 8 ) が正回転及び逆回転自在に構成され、 前記熱処理室 （4) の 前記ハースローラ （7 ) が正回転のみ可能に構成されてなること を特徴とする熱処理炉。
4. 前記熱処理室 （4) の前記ハースローラ （ 7 ) が、 超耐熱鋼に微 量のタングステン、 コバルト、 チタンを添加してクリープ特性を 高めた素材で形成されていることを特徴とする請求の範囲第 3項 に記載の熱処理炉。
5. 前記炉本体の炉壁が、炉内側から、 レンガ層 （ 1 5)、 シリカ層 （ 1 6)、 酸化チタン及び無機ファイバーの圧縮成形体層 （ 1 7 ) で構 成されていることを特徴とする請求の範囲第 3項または第 4項に 記載の熱処理炉。
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