JPH0255486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、一室式の真空熱処理炉に関し、詳
しくは、鋼材等の被処理物を真空加熱した後、ガ
ス冷却を利用して熱処理する真空熱処理炉に関す
る。

〈従来の技術〉 従来のこの種の一室式のガス冷却を利用する真
空熱処理炉では、真空容器に減圧装置と冷却ガス
供給装置とが接続され、真空容器内に加熱室が配
設され、真空容器内の加熱室周囲に、供給された
冷却ガスを循環させる循環装置が配設されてい
る。

そして、従来のこの種の真空熱処理炉では、ガ
ス冷却の方式の差により、つぎの２種類のタイプ
のものがある。

(1) １番目のタイプは、加熱室を略直方体形状と
し、前部に設けられた被処理物を出し入れする
内部扉の他に、加熱室の上壁と底壁とに冷却用
扉を設け、さらに、加熱室上方の真空容器内に
循環装置としての冷却フアンを設けるタイプで
ある。そしてこのタイプの被処理物の冷却時に
は、上下の冷却用扉を共に開放させるとともに
冷却フアンを作動させ、被処理物を冷却ガスの
上方から下方へ、あるいは下方から上方への一
方向だけの流れを利用して、被処理物を冷却し
ていた。

(2) ２番目のタイプは、加熱室を前後に横置きと
した円筒形状とし、加熱室の前後壁に冷却用扉
（前壁の冷却用扉は被処理物の出し入れ用も兼
ねる）を設け、さらに、加熱室の内周面に周方
向に沿つて複数の冷却ガスを吹き出す吹き出し
ノズルを設け、これらの各吹出ノズルに冷却ガ
スの循環装置としてのブロアから延びるダクト
を接続するタイプである。そしてこのタイプの
被処理物の冷却時には、前後の冷却用扉を共に
開放させるとともにブロアを作動させ、全てあ
るいは所定の吹出ノズルから被処理物に冷却ガ
スを吹き付け、加熱室半径方向内方へ向かつた
後に加熱室前後方向へ向かう冷却ガスの流れを
利用し、被処理物を冷却していた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 一番目のタイプの炉では、冷却ガスの上方から
下方へ、あるいは下方から上方への一方向だけの
流れを利用しており、被処理物が細長い棒状とし
ている場合には、上下方向に吊り下げるように
し、また、被処理物が薄い板状としている場合に
は、上下方向に立てるようにすれば、均一な焼入
れを行なうことができる。

しかし、被処理物を略球形状、略立方体、略直
方体等の厚肉大物被処理物とする場合には、冷却
ガスの上流側と下流側とに分かれる被処理物の上
部と下部との冷却速度が著しく異なり、被処理物
に大きな焼入れ歪が生じ易くなり、１番目のタイ
プの炉で熱処理するには不向きであつた。

なお、この欠点は、二段、三段目の段積みで熱
処理する場合にも同様であり、上段側と下段側と
の一方の冷却ガス下流側の被処理物の冷却速度が
遅くなり、その下流則の被処理物の焼入れが不充
分となつて、この１番目のタイプの炉で熱処理す
るのには下向きであつた。

また、２番目のタイプの炉では、加熱室内周壁
の吹出ノズルを経て加熱室周壁から半径方向内方
に向かつて被処理物に当たつた後、加熱室の前後
に向かう冷却ガスの流れを利用しており、被処理
物が略球状、略立方体、略直方体等の厚肉大物被
処理物としている場合には、良好に焼入れを行な
うことができる。

しかし、このタイプの炉では、既述のように、
吹出ノズルから加熱室半径方向内方へ吹出した冷
却ガスが必ず最終的に加熱室前後方向に２手に分
かれて流れることから、被処理物に対して加熱室
前後方向の冷却ガスの流れが重なることが避けら
れない。そのため、細長い棒状の被処理物を熱処
理する場合には、炉内にいかなる態様でセツトし
ても、被処理物に弓状の焼入れ歪が生じ、２番目
のタイプの炉で熱処理するには不向きであつた。

特に、近年に至つては、ターボフアンの利用や
加圧ガス冷却の発達により、より速いガス冷却速
度が得られるようになり、冷却速度が増々速くな
つているため、上述の焼入れ歪の問題が生じ易く
なつている。

この発明は、上述の問題を解決できるもので、
被処理物の形状・大きさ等が変わつても、冷却ガ
スの流れを適宜変更することができ、被処理物を
均一な速度で冷却することができて、焼入れ歪の
発生を極力抑えて熱処理することができる真空熱
処理炉を提供することを目的する。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明に係る真空熱処理炉は、真空容器に減
圧装置と冷却ガス供給装置とが接続され、真空容
器内には、加熱室と、加熱室周囲の所定位置に配
置されて、供給される冷却ガスを真空容器内で循
環させる循環装置とが配設されている真空熱処理
炉であつて、 加熱室が略直方体形状とし、 循環装置の冷却ガス吐出側には、それぞれ独立
して開閉可能なダンパを備えるとともに、それぞ
れ先端に吹出ノズルを備える４つのダクトが接続
され、 各吹出ノズルが、それぞれ加熱室における上
壁、底壁及び左右の両側壁に対して、間隙を有し
かつ対向して配置され、 加熱室における吹出ノズルに対向する上壁、底
壁及ぴ左右の両側壁の部位と、前壁及び後壁の部
位とには、それぞれ独立して開閉可能な冷却用扉
が設けられていることを特徴とする。

〈発明の作用・効果〉 この発明に係る真空熱処理炉では、被処理物の
真空加熱処理後、冷却ガス供給装置からの冷却ガ
スを真空容器内に供給して、加熱室の上壁、底壁
及び左右の両側壁の任意の冷却用扉を開放すると
ともに、加熱室の前後壁の冷却用扉も任意に開放
する。と同時に循環装置を作動させて、所定のダ
ンパを開放させれば、冷却ガスがダクトを介して
所定の吹出ノズルから吹き出され、所定の加熱室
の壁部から加熱室内にその冷却ガスが流入され
る。その後流入された冷却ガスは、被処理物を冷
却した後、冷却ガスの流入なく開放されている加
熱室の壁部から加熱室外へ流出され、循環装置に
吸気されて再び循環する。

すなわち、この発明に係る真空熱処理炉では、
加熱室における上壁・底壁及び左右の側壁のそれ
ぞれの冷却用扉を任意に開閉し、かつ、ダンパを
操作してそれらの壁部に対向する吹出ノズルから
任意に冷却ガスを吹き出させれば、加熱室内の上
方・下方・左方・右方の任意の方向から冷却ガス
を流入させることができる。そして、加熱室の他
の冷却用扉を開放しておけば、流入した冷却ガス
を流入方向以外の加熱室の前方・後方・上方・下
方・左方・及び右方の任意の方向に流出させるこ
とができる。

したがつて、この発明に係る真空熱処理炉で
は、冷却ガスの流れを適宜変更することができる
ため、被処理物の形状・大きさ等が変わることと
なつても、被処理物に対応した冷却ガスの流れで
冷却でき、被処理物を均一な速度で冷却できて、
焼入れ歪の発生を極力抑えることができる。

〈実施例〉 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

実施例の真空熱処理炉Ｆは、第１〜３図に示す
ように、真空容器１に公知の減圧装置２と窒素ガ
ス等の冷却ガス供給装置３とが接続され、真空容
器１内に加熱室４が配設されている。真空容器１
の前部は内部に被処理物Ｍを装入する装入扉１Ａ
としている。

加熱室４は、略直方体形状とし、図示しない公
知の発熱体を具備し、公知の断熱材で囲つて構成
されている。加熱室４は、上壁４Ａ、底壁４Ｂ、
左側壁４Ｃ、右側壁４Ｄ、前壁４Ｅ、及び後壁４
Ｆに、それぞれ被処理物Ｍを冷却する際選択して
開放される冷却用扉８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８
Ｅ，８Ｆを備えている。各冷却用扉８Ａ〜８Ｆ
は、真空容器１外に配置される図示しないエアシ
リンダ等を利用した開閉装置により、それぞれ独
立して開閉可能としている。なお、前壁４Ｅの冷
却用扉８Ｅは、被処理物Ｍ装入用の機能を兼ねる
こととなる。また、４ａは、被処理物Ｍの架台で
ある。

加熱室４後方には、冷却ガス供給装置３によつ
て供給される冷却ガスを真空容器１内で循環させ
るフアンやブロア等を備えた循環装置５が配設さ
れている。この循環装置５の吸気側は、第１図に
示すように、加熱室４後方の一箇所としている
が、吐出側は、第３図に示すように、それぞれダ
クト６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及び６Ｄに接続されて４つ
に分岐されている。なお、この循環装置５は、循
環する冷却ガスを冷却する図示しない公知の冷却
手段も具備している。

各ダクト６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及び６Ｄは、第３図
に示すように、元部側にダンパ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
及び７Ｄを備えている。各ダクト７Ａ〜７Ｄは、
真空容器１外に配置される図示しないエアエシリ
ンダ等を利用した開閉装置により、それぞれ独立
して開閉可能としている。

また、各ダクト６Ａ〜６Ｄの先端側は、第１，
２図に示すように、加熱室４の上壁４Ａ、底壁４
Ｂ、及び左右側壁４Ｃ，４Ｄにおける冷却用扉８
Ａ〜８Ｄの開放部位まで延びている。そして、そ
れぞれの先端部位には、各壁部４Ａ〜４Ｄに対し
て間隙を有しかつ対向して配置され、複数の吐出
孔を備える吹出ノズル９Ａ，９Ｂ，９Ｃ及び９Ｄ
が配置されている。

つぎに、この実施例の炉Ｆの使用態様について
説明する。

まず、薄い板状の被処理物Ｍ１を熱処理する場
合について述べる。ちなみに、被処理物Ｍ１が薄
い板状とする場合には、処理量を考慮すると、複
数の被処理物Ｍ１を立てて上下方向で冷却ガスを
流すことが好ましい。

まず、装入扉１Ａと加熱室前壁４Ｅの冷却用扉
８Ｅとを開放して加熱室４内に複数の被処理物Ｍ
１を立てて装入し、装入扉１Ａと冷却用扉８Ｅと
を閉鎖する。

そして、減圧装置２を作動させて、真空容器１
内を真空状態とし、被処理物Ｍ１を加熱する。

被処理物Ｍ１を所定温度で所定時間維持したな
らば、冷却ガス供給装置３を作動させ、真空容器
１内を冷却ガスの加圧状態とする。と同時に、加
熱室上・底壁４Ａ，４Ｂの冷却用扉８Ａ，８Ｂ
と、上壁４Ａに通じるダクト６Ａのダンパ７Ａと
を開放し、循環装置５を作動させる。

すると、冷却ガスは、吹出ノズル９Ａを経て加
熱室上壁４Ａから流入して底壁４Ｂから流出し、
その後、循環装置４内へ吸入され、ダクト６Ａを
経て再び吹出ノズル９Ａから加熱室４へ上方から
流入して循環することとなる（第１〜４図参照）。

その後、ダンパ７Ａを閉じ、底壁４Ｂに通ずる
ダクト６Ｂのダンパ７Ｂを開放する。

すると、冷却ガスは、吹出ノズル９Ｂを経て加
熱室底壁から流入して上壁４Ａから流出し、その
後、循環装置５を経て循環することとなる（第５
図参照）。

そして、これらの加熱室４内を上方から下方へ
又は下方から上方へ流れる冷却ガスにより、薄い
板状の被処理物Ｍ１が各部を均一な冷却速度で冷
却され、焼入れ歪の発生を低減されて焼入れされ
ることとなる。

その後、焼入れ処理がなされたならば、循環装
置５を停止させ、装入扉１Ａ及び加熱室前壁４Ｅ
の冷却用扉８Ｅを開放し、被処理物Ｍ１を取出せ
ばよい。

つぎに、二・三段等の段積みで被処理物Ｍ２を
熱処理する場合を説明すると、冷却時、加熱室左
右側壁４Ｃ，４Ｄの冷却用扉８Ｃ，８Ｄを共に開
放し、さらに、左側壁４Ｃに通じるダクト６Ｃの
ダンパ７Ｃと、右側壁４Ｄに通じるダンパ６Ｄの
ダンパ７Ｄとを順次交互に開放し、循環装置５を
作動させればよい。

すると、冷却ガスは、第６，７図に示すよう
に、吹出ノズル９Ｃを経て左側壁４Ｃから加熱室
４へ流入して右側壁４Ｄから流出して循環した
り、吹出ノズル９Ｄを経て右側壁４Ｄから加熱室
４へ流入して左側壁４Ｃから流出して循環する。

そのため、段積みの被処理物Ｍ２の各々を均一
に冷却することができ、焼入れ歪の発生を押えて
被処理物Ｍ２の焼入れが行なえる。

さらに、球状板の厚肉大物の被処理物Ｍ３を熱
処理する場合には、冷却時、加熱室４の各壁４Ａ
〜４Ｆと、各ダクト６Ａ〜６Ｄの各ダンパ７Ａへ
７Ｄとを全て開放して循環装置５を作動させれば
よい。

すると、冷却ガスは、第１０，１１図に示すよ
うに、各吹出ノズル９Ａ〜９Ｄを経て加熱室４全
周の上壁４Ａ・底壁４Ｂ・及び左右側壁４Ｃ，４
Ｄから流入し、前後壁４Ｅ，４Ｆから流出して循
環する。

そのため、従来の技術の欄で述べた２番目のタ
イプの炉と同様となつて、厚肉大物被処理物Ｍ３
を均一に冷却することができ、焼入れ歪の発生を
抑えて被処理物Ｍ３の焼入れが行える。

さらに、所望に応じて、加熱室前後壁４Ｅ，４
Ｆを除いた各壁４Ａ〜４Ｄを開放した状態で、
上・底壁４Ａ，４Ｂに通じるダクト６Ａ，６Ｂの
ダクト７Ａ，７Ｂを開放させたり、左右側壁４
Ｃ，４Ｄを通じるダクト６Ｃ，６Ｄのダンパ７
Ｃ，７Ｄを開放させ、循環装置５を作動させても
よい。

このような態様とすると、冷却ガスは、第８，
９図に示すように、加熱室４内へ上下方向から流
入して左右方向へ流出したり、あるいは、加熱室
４内へ左右方向から流入して上下方向へ流出する
こととなる。

したがつて、実施例の真空熱処理炉Ｆでは、冷
却用扉８Ａ〜８Ｆやダンパ７Ａ〜７Ｄを操作し、
冷却時における加熱室４内の冷却ガスの流れを上
下方向・左右方向・前後方向等を組合わせた第４
〜１０図に示す７つの基本形の他、さらに種々の
流れを選択することができる。

そのため、被処理物の形状・大きさ等が変わる
こととなつても、冷却ガスの流れを適宜変更する
ことができるため、被処理物に対応した冷却ガス
の流れで冷却でき、既述の発明の作用・効果の欄
で述べたと同様な効果を奏する。

なお、実施例の炉Ｆにおいて、各冷却用扉８Ａ
〜８Ｆやダンパ７Ａ〜７Ｄの動作をコントローラ
等で調整できるようにし、例えば、第４〜１０図
に示す７つの基本形を時間を含めて自動的に構成
できるようにして、同一あるいは異種の被処理物
Ｍを種々のパターンによる自動操作で真空熱処理
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図は同実施例における第１図の−部位を示
す断面図、第３図は同実施例における第１図の
−部位を示す断面図、第４図・第５図・第６
図・第７図・第８図・第９図・第１０図はそれぞ
れ冷却時の冷却ガスの流れを種々変更させた際の
概略断面図、第１１図は同実施例における第１０
図の−部位を示す概略断面図である。 １……真空容器、２……減圧装置、３……冷却
ガス供給装置、４……加熱室、４Ａ……上壁、４
Ｂ……底壁、４Ｃ……左側壁、４Ｄ……右側壁、
４Ｅ……前壁、４Ｆ……後壁、５……循環装置、
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ……ダクト、７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，７Ｄ……ダンパ、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，
８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ……冷却用扉、９Ａ，９Ｂ，９
Ｃ，９Ｄ……吹出ノズル、Ｆ……真空熱処理炉、
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３……被処理物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器に減圧装置と冷却ガス供給装置とが
   接続され、前記真空容器内には、加熱室と、該加
   熱室周囲の所定位置に配置されて、供給される冷
   却ガスを前記真空容器内で循環させる循環装置と
   が配設されている真空熱処理炉であつて、 前記加熱室が略直方体形状とし、 前記循環装置の冷却ガス吐出側には、それぞれ
   独立して開閉可能なダンパを備えるとともに、そ
   れぞれ先端に吹出ノズルを備える４つのダクトが
   接続され、 前記各吹出ノズルが、それぞれ前記加熱室にお
   ける上壁、底壁及び左右の両側壁に対して、間隙
   を有しかつ対向して配置され、 前記加熱室における前記吹出ノズルに対向する
   上壁、底壁及び左右の両側壁の部位と、前壁及び
   後壁の部位とには、それぞれ独立して開閉可能な
   冷却用扉が設けられている、 ことを特徴とする真空熱処理炉。