JPH0120209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導加熱手段を用いて加熱する部材の
新規な雰囲気熱処理装置に関する。

部材を雰囲気熱処理する場合には第１図に示す
従来方法および装置が用いられている。即ち上方
端面を閉面とし、下方端面を開口面とした筒体ｔ
の下方所定部分までを冷却液を満たした水槽Ｐに
挿入し、筒体ｔ内の上方閉端面と冷却液面との間
の空間に誘導加熱コイルＣを配置すると共に当該
空間を非酸化性または不活性ガスで満たして雰囲
気室Acとし上記水槽Ｐの底面外壁に装着した昇
降装置Ｅによつて冷却液中と上記雰囲気室Acと
を矢印の如く上下する部材載置台Ｓを設けた装置
を用いる。部材Ｗを熱処理する場合は、部材載置
台Ｓを冷却液中に下降させた状態で部材Ｗを載置
し、ついで部材載置台Ｓを上昇させて雰囲気室
Ac内の加熱コイルＣ内に位置せしめたのち加熱
コイルＣに通電して部材Ｗを所定温度まで加熱す
る。加熱された部材Ｗは部材載置台Ｓを下降する
ことによつて冷却液中で冷却され、冷却終了後冷
却液中から水槽Ｐ外に取り出されるという順序に
従う方法によつている。この方法は高温に加熱さ
れて酸化され易い部材を雰囲気中におく点では雰
囲気熱処理の目的を達しているが、残念ながら極
めて生産効率が低いという欠点がある。即ち、加
熱と冷却は全て一つの部材載置台上で行われるた
め、冷却時には加熱コイルは非稼働状態にあり、
かつ部材載置台の冷却液中と雰囲気室との間での
上昇下降時間中も同様非稼働状態である。そのう
え部材の部材載置台上への搬入およびそれからの
搬出はすべて冷却液中で行わねばならず、作業性
にも欠けるところがあつた。

本発明は従来雰囲気熱処理に存する上述の欠点
を解消する目的でなされた、極めて高い生産性を
もつ雰囲気熱処理装置を提供するものである。

本願発明の技術思想は、複数の部材を歩進送り
して誘導加熱炉を通過させる間に所定温度まで加
熱し、間欠的に出口より排出のうえ、急冷する熱
処理において、部材を少なくとも高温昇温時から
冷却後の低温時までの過程を通じて非酸化性また
は不活性雰囲気内に維持しつつ、誘導加熱炉で加
熱された部材を順次冷却定位置で冷却液の噴射
と、当該噴射冷却液により順次更新される冷却液
中との二冷却手段の併用によつて個別に急冷する
にある。

上記本願発明の技術思想を実現するための装置
の構成は、(1)下方に開口する入側から部材が間欠
的に搬入される縦型誘導加熱炉と、(2)当該誘導加
熱炉で加熱された部材を冷却する冷却ステーシヨ
ンと、(3)上記誘導加熱炉の上方に開口する出側お
よび冷却ステーシヨンならびに冷却ステーシヨン
で冷却された部材が投入される冷却水槽の液面を
被覆する雰囲気室と、(4)当該雰囲気室に雰囲気ガ
スを循環供給する雰囲気ガス供給装置と、(5)上記
誘導加熱炉の出側から間欠的に排出される加熱部
材を冷却ステーシヨンに搬送可能かつ冷却ステー
シヨンで冷却された部材を冷却水槽に搬送可能な
搬送装置とからなる雰囲気熱処理装置で、上記(2)
の冷却ステーシヨンを上蓋が搬送路と同一平面
にあつて冷却定位置となる如く搬送路に埋設され
た給液ケースと上記冷却定位置の上方に配置さ
れ下方端面を開とし上方閉端面近傍に冷却液溢出
管が設けられている上下変位可能な筒型チヤンバ
ーと、当該チヤンバーの下方端部内周の所定位
置に装着された、内周壁に冷却液噴射孔を有する
冷却リングとによつて構成し、部材の冷却定位
置への到来ごとに上記チヤンバーが下方変位して
当該冷却定位置を水密に被覆可能に設定すると共
に、上記給液ケースから冷却リング内へ冷却液
を供給可能に設定してあり、これにより(6)誘導加
熱炉で高温に加熱昇温される部材の高温時、高温
搬送時および急冷時が雰囲気中であるようにして
いることにある。

本発明を第２図に示す実施例装置によつて説明
する。

部材Ｗを加熱する加熱装置は縦型誘導加熱炉１
であつて、当該誘導加熱炉１には、下方に開口す
る入側直下に附設されていて、部材Ｗを誘導加熱
炉１内に押し上げ挿入する例えばシリンダ１１と
当該シリンダ１１のロツド１２の先端に固定され
部材Ｗを載置する端板１３を備えた押上げ装置１
０によつて、図示右方から押し送り装置例えばシ
リンダー１６でインデツクストレイ１４上を送ら
れてきた部材Ｗを所定時間間隔ごとに供給するよ
うになつている。尚１５は誘導加熱炉１内に供給
された部材Ｗの落下を防止するストツパーであつ
て、図示位置からピン１５１を回転中心としてそ
れぞれ上方へ向う回転のみ可能に設定されている
ことは勿論である。従つて部材Ｗは所定時間間隔
ごとに誘導加熱炉１の下方入側より供給される後
続の部材Ｗによつて順次歩進的に上方へ押し上げ
られ、当該誘導加熱炉１を通過する間に所定温度
にまで加熱されて間欠的に上方出側より排出され
ることとなる。

ところで加熱された部材Ｗが誘導加熱炉１の出
側より間欠的に排出される時間間隔は、後述する
冷却ステーシヨンでの部材Ｗを冷却するに要する
冷却時間ならびに部材を冷却ステーシヨンへ搬送
し、かつ冷却ステーシヨンから排出するに要する
時間との和より少なくとも大に設定され、そのた
め部材Ｗの形状・加熱条件および材質を勘案し、
誘導加熱炉１の設計…即ち炉長、炉内に内蔵され
る加熱コイルへの投入電力、周波数その他の要素
に基づく設計…がなされる必要がある。

上記誘導加熱炉１の出口から所定間隔をへだて
た位置には冷却ステーシヨン２が設けられてい
る。当該冷却ステーシヨン２は、上記誘導加熱炉
１の出口と同一水平面上となつている部材Ｗの搬
送路Ｌに埋設された給液ケース２１と、当該給液
ケース２１の上方に設けられたチヤンバー２２
と、当該チヤンバー２２の内周壁の所定位置に装
着された冷却リング２３とから構成されている。

冷却ステーシヨン２の上記構成部材をさらに詳
述する。給液ケース２１は所定容量を有する例え
ば円形の箱体であつて、その上蓋２１１表面が上
記搬送路Ｌと同一レベルにある如く埋設されると
共に、その表面には中央の所定範囲を囲繞する如
く溝２１２が刻設され、当該溝２１２に囲繞され
た中央部が冷却定位置２１３とされる。給液ケー
ス２１には単数または複数の冷却液供給パイプ２
１４が接続していて図示しない冷却液供給源から
冷却液が流入する。冷却液供給ケース２１の体腔
内と溝２１２とは複数の貫通孔で導通し、体腔内
に流入する冷却液が溝２１２方向へ分配噴出可能
な分配路２１５となつている。尚２１６は排液パ
イプであつて電磁弁２１７を動作することによつ
て体腔内の冷却液を排出可能である。

上記チヤンバー２２は給液ケース２１の上蓋２
１１に刻設された溝２１２の外周とほぼ同一の内
径を有する上方端面を閉面とし下方端面を開口面
とした所定容積の筒型に形成されており、上方端
面近傍には管材の１方端が開口し他方端は下向き
に折曲して後述する冷却水槽上に開口し、冷却液
溢出管２２１となつている。チヤンバー２２の下
方端面全外周には直角に張出す裾部２２２が形成
されており、更に当該裾部２２２の下面全周にわ
たつて刻設されたパツキング嵌入溝に例えばＯリ
ング等のシール材２２３が嵌着されている。また
チヤンバー２２の上方閉端面上には、後述する雰
囲気室の外部に配置されている例えばシリンダ２
２４等からなる昇降装置のロツド２２５の先端が
上記雰囲気室の天井を貫通して達し、固定されて
いる。従つて当該シリンダ２２４を駆動してロツ
ド２２５を後退とすることによつてチヤンバー２
２を上方変位として、当該チヤンバー２２の下方
端面と上記搬送路Ｌ上にある冷却定位置２１３と
の間を大きく開とし、またロツド２２５を前進と
することによつてチヤンバー２２を下方変位とし
て、当該チヤンバー２２の裾部２２２を上記溝２
１２外周の上蓋２１１上に押圧し、シール材２２
３によつて水密保持が可能である。

チヤンバー２２の下方内周壁には冷却リング２
３が下部をチヤンバー２２の下方端面以下とする
如く垂下状態で装着されている。当該冷却リング
２３の内周壁には多数の冷却液噴射孔２３１が孔
設され、更にはリング状下方端面は例えば開口面
に形成されている。従つてチヤンバー２２の下方
端面から垂下している部分の長さおよびリング幅
を前記冷却定位置２１３を囲繞する溝２１２の深
さとほぼ同一に幅はやゝ小に設定しておけば上記
チヤンバー２２の下方変位時には垂下部分は溝２
１２内に嵌入状態となり、前述の給液ケース２１
へ冷却液を流入せしめた際に生ずる冷却液の分配
路２１５からの噴出を冷却リング体腔内へ受け入
れ、上記冷却液噴射孔２３１より噴射可能であ
る。

３は誘導加熱炉１の出側から冷却ステーシヨン
２を経て図示左方に設けてある冷却槽６の所定冷
却液面６１までを被覆する如く側壁および天井で
囲つた雰囲気室である。当該雰囲気室３の形状は
特に指定される必要はなく要は効率的に雰囲気ガ
スが用いられるように設計されればよいが、本実
施例では誘導加熱炉１の出側を覆う小雰囲気室３
１１・冷却ステーシヨン２と冷却槽６の液面まで
を覆う大雰囲気室３１２および上記両室を結ぶ部
分が仕切り天井壁３１５によつて上下に仕切られ
下方を搬送トンネル３１３上方を雰囲気ガス引出
しトンネル３１４とに分けられている。

当該雰囲気室３内へは４として示す管路系から
なる雰囲気ガス供給装置によつて窒素等の非酸化
性またはアルゴン等の不活性ガスが供給される。
当該雰囲気ガス供給装置４は例えばポンプＰ、熱
交換器Exおよび雰囲気ガス補充タンクＴ等によ
つて構成されており、大雰囲気室３１２へ供給さ
れたガスは搬送トンネル３１３を経て小雰囲気室
３１１に至りそこから雰囲気ガス引出しトンネル
３１４を介して雰囲気室３外へ引出される。この
間加熱部材Ｗによつて温度が上昇した雰囲気ガス
は熱交換器Exで冷却され再び大雰囲気室３１２
へと送られ循環する。

上記小雰囲気室３１１の図示右方側壁外には例
えばシリンダ等からなる搬送装置５が設けられて
おり、当該搬送装置５のロツド５１は上記側壁を
貫通して雰囲気室３内に侵入しており、後退時に
はその先端が図示の如く小雰囲気室３１１の右方
側壁ぎわにあり、前進時には小雰囲気室３１１を
横断して搬送トンネル３１３を経てその先端が冷
却定位置２１３まで至る第１段前進位置と、上記
側壁ぎわから冷却定位置２１３を更に横断して左
方の冷却水槽６の右側縁まで達する第２段前進位
置とをとることが可能なように諸元が設定されて
いる。

尚冷却水槽６内には例えば１方が水槽底附近に
他方が水槽外に設けられているスプロケツト７
１，７１と両スプロケツト７１，７１間にかけ渡
された複数の爪７２を有する無端チエンベルト７
３とからなる搬出装置７が設けられ、矢印方向へ
の回転が可能に設定されている。

上記構成からなる実施例装置によつて部材Ｗを
熱処理する過程を説明する。押し上げ装置１０の
ロツド１２は後退せしめてインデツクストレイ１
４で送られて来る部材Ｗの到来待ちとし、搬送装
置５のロツド５１も後退せしめておき、かつ昇降
装置２２４のロツド２２５を後退としてチヤンバ
ー２２を上方変位としてその下方端面と冷却定位
置２１３との間を開とする。また雰囲気室３内へ
雰囲気ガスの循環を開始としたのち、誘導加熱炉
１への通電を開始する。この状態においてインデ
ツクストレイ１４へ部材Ｗを供給し始める。

インデツクストレイ１４を矢印方向に従つて送
られ左方端に達した部材Ｗは所定時間間隔ごとに
動作となる押上げ装置１０によつて順次誘導加熱
炉１内へ押上げ挿入され、後続部材Ｗの挿入され
るごとに歩進的に押上げられつゝ出側附近に達す
る。この間に加熱が進み、高温に昇温する。出側
は雰囲気室内に開口しているので、雰囲気ガスは
誘導加熱炉１内にも侵入しており、高温に達した
部材Ｗは雰囲気ガス中にあることとなる。かくし
て所定温度にまで昇温した部材Ｗは後続する部材
Ｗに押上げられ所定時間間隔ごとに間欠的に出側
より排出される。この時点で搬送装置５を駆動と
してロツド５１を第１段前進位置まで前進させた
のち原位置へ直ちに復帰せしめる。上記ロツド５
１の前進動作によつて加熱された部材Ｗは搬送路
Ｌ上を搬送トンネル３１３を経て冷却定位置２１
３まで押し送りによつて搬送される。部材Ｗが冷
却定位置２１３に到来すると、昇降装置２２４を
駆動せしめてチヤンバー２２を下方変位させて部
材Ｗを当該チヤンバー２２内に内蔵する。ついで
図示しない冷却液供給源を駆動させ冷却液供給パ
イプ２１４を介して給液ケース２１内へ冷却液を
流入せしめる。冷却液は所定容量の給液ケース２
１内に直ちに充満し、複数の配分路２１５を介し
て冷却リング２３の体腔内へ噴出流入し、ついで
冷却液噴射孔２３１より噴射され、当該冷却リン
グ２３の内周壁に囲まれて載置されている加熱部
材Ｗを直撃冷却する。チヤンバー２２は所定容積
を有する如く設定され、かつ下方端面裾部２２２
は上蓋２１２と水密となる如く設定されているの
で、噴射された冷却液は忽ちチヤンバー２２の体
腔内に充満し、溢出管２２１を経てチヤンバー２
２外へ溢出し、冷却水槽６へ流入する。給液ケー
ス２１への冷却液の流入は所定時間継続するので
チヤンバー２２内の部材Ｗは噴射冷却液の直撃と
当該噴射冷却液によつて順次更新される冷却液中
との二冷却手段が併用されて急速に冷却が進行
し、急冷焼入れ等の処理が施されることとなる。
部材Ｗに対する冷却が完了すると冷却液供給源の
駆動を停止し、噴射孔２３１から冷却液の噴射を
止める。ついで電磁弁２１７を動作として少なく
ともチヤンバー２２内に残留している冷却液を排
液パイプ２１６より排出したのち昇降装置２２４
を駆動せしめてチヤンバー２２を上方変位とし、
次に搬送装置５を駆動させてロツド５１を第２段
前進位置まで前進させ、直ちに後退位置まで復帰
せしめる。当該ロツド５１の動作によつて部材Ｗ
は冷却定位置２１３から押送り搬送されて冷却水
槽６の冷却液中に投下される。部材Ｗは高温加熱
状態から冷却完了時まですべて雰囲気室内にあつ
て搬送および冷却が施されることになるので酸化
されてスケールを生ずるおそれはない。

上記ロツド５１の第２段前進位置からの後退復
帰後、前述の如く後続の部材Ｗが誘導加熱炉１の
出側から所定時素を保つて排出されるように設定
されているので、排出された加熱部材Ｗは前記と
同一の過程を経て冷却ステーシヨン２へ搬送さ
れ、こゝで冷却された後冷却水槽６へ投入され、
順次この工程が繰返される。尚冷却水槽６内へ投
入された熱処理済の部材Ｗは搬出装置７によつて
当該冷却水槽６外へ搬出され次工程へ搬送され
る。

上記実施例においては、部材Ｗの搬送を搬送装
置５におけるロツド５１の第１段および第２段前
進位置への前進動作によつて行つているが、当該
搬送装置には第１段の前進位置への動作のみ行わ
せ、第２段の冷却ステーシヨンからの搬出は例え
ば雰囲気室３の左方側壁外に設けたマニブレータ
の側壁を貫通して前進・後退する腕で把持して行
わせるようにすれば、上記ロツド５１がそれまで
行つていた第２段前進位置への動作で雰囲気室３
１１と搬送トンネル３１５とを往復するに要する
時間だけ部材Ｗの排出時間を短縮可能であり更に
は部材Ｗの冷却ステーシヨン２での冷却を、例え
ば焼入れである場合には部材Ｗがマルテンサイト
変態を完了するに必要な急冷時間のみとし、その
後の冷却を冷却水槽６中で行うようにすることに
よつて、部材Ｗの排出間隔をより以上に短縮可能
であり、装置のより高率的な運転が行いうる。

また誘導加熱炉１の下方入側を第３図に示す如
く水槽８中にあるように設定し、従つて部材Ｗの
誘導加熱炉１内への搬入も水槽８中で行うように
すれば誘導加熱炉１内は完全に雰囲気ガスが充満
し、より完全な雰囲気熱処理が可能となる。

本発明を実施することによつて、 (1) 部材は昇温時から冷却終了時までの全期間中
雰囲気ガス内にあるので雰囲気熱処理の目的が
十分達せられることは言うまでもなく、 (2) 従来方法に比べ下記の点で特に顕な高効率
性・高速性および高生産性が発揮される。

従来方法では冷却時および搬送時に加熱コ
イルを非稼働としているが、本発明では部材
の加熱と冷却とは分離して行つているので、
上記時間中も誘導加熱炉は稼働中で後続部材
を加熱しつつあり、タイムロスがない。

従来方法では加熱コイルの電源を入り切り
するか或いは通電を継続しても負荷無負荷状
態の繰り返しとなるが、本発明では常時稼働
かつ同一負荷状態を維持するので加熱電源系
の耐用時間が従来に比べ著しく長くなる。

冷却がチヤンバー内での噴射冷却液と噴射
冷却液により順次更新される冷却液中との二
手段の併用によつているので急冷効果が顕著
で冷却時間の短縮が可能になり、そのうえ冷
却液のロスが殆んどない。

上記チヤンバー内の冷却に冷却水槽中の冷
却をも付加可能であるので更に冷却時間を短
縮しうる。

等実用性に秀れ、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来雰囲気熱処理装置の断面正面図、
第２図は本発明実施例装置の断面正面図第３図は
本発明の他の実施例の断面正面図である。 １……誘導加熱炉、２……冷却ステーシヨン、
２１……給液ケース、２１１……上蓋、２１３…
…冷却定位置、２２……チヤンバー、２２１……
冷却液溢出管、２３……冷却リング、２３１……
冷却液噴射孔、３……雰囲気室、４……雰囲気ガ
ス供給装置、５……搬送装置、６……冷却水槽、
Ｌ……搬送路、Ｗ……部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下方に開口する入側から部材が間欠的に搬入
   される縦型誘導加熱炉と、当該誘導加熱炉で加熱
   された部材を冷却する冷却ステーシヨンと、上記
   誘導加熱炉の上方に開口する出側および冷却ステ
   ーシヨンならびに冷却ステーシヨンで冷却された
   部材が投入される冷却水槽の所定液面を被覆する
   雰囲気室と、当該雰囲気室に雰囲気ガスを循環供
   給する雰囲気ガス供給装置と、上記誘導加熱炉の
   出側から間欠的に排出される加熱部材を冷却ステ
   ーシヨンに搬送可能、かつ冷却ステーシヨンで冷
   却された部材を冷却水槽に搬送可能な搬送装置と
   からなり、前記冷却ステーシヨンを上蓋が搬送路
   と同一平面にあつて冷却定位置となる如く搬送路
   に埋設された給液ケースと、上記冷却定位置の上
   方に配置され下方端面を開とし上方閉端面近傍に
   冷却液溢出管が設けられている上下変位可能な筒
   型チヤンバーと、当該チヤンバーの下方端部内周
   の所定位置に装着された、内周壁に冷却液噴射孔
   を有する冷却リングとによつて構成し、部材の冷
   却定位置への到来ごとに上記チヤンバーが下方変
   位して当該冷却定位置を水密に被覆可能に設定す
   ると共に、上記給液ケースから冷却リング内へ冷
   却液を供給可能に設定し、誘導加熱炉で加熱昇温
   される部材の高温時・高温搬送時および急冷時が
   雰囲気中であることを特徴とする雰囲気熱処理装
   置。 ２ 誘導加熱炉の入側が水中に開口していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の雰囲気
   熱処理装置。