JPH0580533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、直径６〜15mm程度の太径素材線材を
連続的に焼入れ・焼戻しして所定引張り強さの熱
処理線材を得る方法に関する。

（従来の技術） 本出願人は嘗て、太径高強度線材を得る方法と
して、コイル状に巻回された線材を所定の張力負
荷状態下で巻き戻しつつ、当該線材に誘導加熱手
段を用いた加熱および急冷を施して焼入れし、次
いで同じく誘導加熱手段を用いた加熱および急冷
を施して焼戻しする技術を開発した。当該技術は
特許第493490号（特公昭41−13363）として公知
である。しかし乍ら、上記発明を実施して得られ
る製品は、例えばプレストレスコンクリート用や
コイルばね用の如き特殊用途に最適の極めて高品
質である反面、設備費ならびに製造コストが高い
ので、通常用途には製品価格の点で不向きであ
る。かてて加えて近来の電力代の高騰もある。そ
こで出願人は誘導加熱より加熱効率の高い直接通
電手段を用いた加熱を焼入れに取り入れ、一般用
途向きの太径熱処理線材を安価に製造することを
試みつつある。

他方、線材を連続的焼入れ・焼戻しする加熱手
段として直接通電のみを用いる方法は、特公昭44
−2542号発明に開示される如く公知である。当該
発明は、洋傘等の骨部材に使用される焼入れ・焼
戻し熱処理線材の製造方法であるが、焼入れ加熱
時に３個以上の電極を、焼戻し加熱時に３個以上
の電極を用いて通電することによる急速加熱作用
で、被焼入れ物の表面の参加による肌荒れ防止と
均熱効果とを得ることを特徴としている。

本発明者は、焼入れ加熱時のみ上記特公昭44−
2542号発明におけると同様に３個の電極による直
接通電加熱手段を用い、焼戻し加熱時には誘導加
熱手段を用いた２種類加熱手段併用による熱処理
線材の製造を試みた。当該方法を第４図に従つて
以下に説明する。

図において、１はデスケールその他前処理済み
素材線材が巻回されている巻き戻しスタンド、２
０は焼入れゾーン、３０は焼戻しゾーン、４は巻
き取りスタンドである。

焼入れゾーン２０には、線材送り通路に沿つて
ローラ状の電極Ｒ１，Ｒ２およびＲ３が、線材送
り方向後方から前方へと順に所定間隔を隔てて配
置され、走行する線材と接触可能であるととも
に、上記出側電極Ｒ３の前方所定間隔を隔てて第
１冷却ジヤケツトＪ１′が配置されている。上記
入側電極Ｒ１、中間電極Ｒ２および出側電極Ｒ３
は、図示の如き回路構成により例えば商用周波数
所定出力電源Ｅに接続されている。

上記焼戻しゾーン３０には、線材送り通路が巻
回内となる如く配置された誘導加熱コイルＣと、
当該誘導加熱コイルＣの前方所定間隔を隔てて第
２冷却ジヤケツトＪ２′が配置されている。上記
誘導加熱コイルＣは所定周波数・出力の高周波電
源HEに接続されている。

尚、説明を簡潔にするため、かつ本発明の要旨
に関連しないため、素材線材を矯直する矯正ロー
ルと、線材を所定の張力負荷状態下かつ所定送り
速度で走行させるピンチローラは図示を省略して
ある。

上記構成からなる製造ラインによる線材の連続
的焼入れ・焼戻しでは、巻戻しスタンド１から巻
き戻されつつ送り通路上を走行する線材Ｗは焼入
れゾーン２０の入側電極Ｒ１〜出側電極Ｒ３間で
所定の電圧を印加されるが、例えば入側電極Ｒ
１・中間電極Ｒ２間で700℃程度まで、また出側
電極Ｒ３通過時には900℃程度まで昇温せしめら
れ、所定間隔を隔てる第１冷却ジヤケツトJ′に達
する間に全断面均熱されたうえで当該第１冷却ジ
ヤケツトＪ１′から噴射される冷却流体で全断面
焼入れされる。走行する線材Ｗは、次いで焼戻し
ゾーン３０の誘導加熱コイルＣ内通過により、所
定の焼戻し温度…例えば400℃程度まで昇温せし
められて焼戻しされたうえ、第２冷却ジヤケツト
Ｊ２′から噴射される冷却流体で急冷されて巻き
取りスタンド４に巻き取られる。

（従来技術に存する問題点） 上記した、焼入れに直接通電加熱手段を、焼戻
しに誘導加熱手段を用いた、２種類加熱手段併用
の熱処理線材製造方法により得られた製品線材
は、電極Ｒ１〜Ｒ３の配置間隔および印加電圧を
種々調整しても、表層部分の結晶粒が粗大化する
傾向があり、そのため当該線材の引張り試験にお
いて示される性質は十分とはいえなかつた。

上述の状況は、前記特公昭44−2542号発明は洋
傘用骨部材の如き細径線材には有効であるもの
の、本願発明の熱処理対象である太径線材には不
適であることを示すものであつた。即ち、太径線
材の熱処理では、焼入れ通電加熱時に投入する電
力が大であり、かつ各電極間の間隔を大きくとつ
て通電時間を長くする必要があり、これが起因し
て線材表層部分の結晶粒の粗大化を招くものと推
定される。

また、加熱効率の高い直接通電加熱手段を焼入
れに使用しながら、焼戻しには設備費の高価な誘
導加熱装置に依存して高コストで製造していると
いう矛盾を抱いていた。

（発明の目的） 本発明は、加熱手段に直接通電を用いて太径線
材を連続的に焼入れ、焼戻しして熱処理線材を製
造する場合に存する上述の問題点を解決するため
になされたもので、表層部分の結晶粒に粗大化を
生ぜしめず、エネルギー消費の少ない、従つて低
コストで太径熱処理線材を製造可能な方法を提供
することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の構成は、 (1) コイル状に巻回された太径線材を所定の張力
負荷状態下で巻き戻しつつこれに焼入れおよび
焼戻しを施す場合において、 (2) 上記線材を送り通路上に所定間隔を隔てて配
置した商用周波数交流電源に接続される入側、
中間、出側の３電極に順次接触させ、各電極間
で印加する所定電圧により全断面加熱する過程
で、 (3) 上記中間電極・出側電極間を走行する線材の
表面温度が870〜890℃の温度範囲まで昇温した
時点で当該線材に調整された第１の急冷を施し
た表面温度を100℃を下回る温度まで下降させ、 (4) 次いで出側電極通過時間までに線材表面温度
を所定の焼戻し温度まで昇温せしめ、 (5) 出側電極を通過後の所定位置で走行する線材
に第２の急冷を施すようにした ことを特徴とする太径線材の連続的焼入れ・焼戻
し方法にある。

（発明の作用） 本発明は、走行する線材の全断面を、所定電圧
を印加中に焼入れ温度まで昇温し急冷のうえ所定
焼戻し温度までの昇温させるようにし、表層の結
晶粒を粗大化させずに焼入れ・焼戻し熱処理する
作用がある。

（実施例） 本発明を第１図に示す実施例に従つて以下に詳
述する。

図において、１は前処理済み素材線材を巻回し
た巻き戻しスタンド、Ｒ１，Ｒ２およびＲ３それ
ぞれは入側、中間および出側電極、Ｊ１およびＪ
２それぞれは冷却ジヤケツト、４は巻き取りスタ
ンドであり、線材Ｗは所定の張力負荷状態下で上
記巻き戻しスタンド１から巻き戻され、所定送り
速度を維持しつつ上記巻き取りスタンド４に巻き
取られる。

上記各電極Ｒ１，Ｒ２およびＲ３は従来同様ロ
ーラ状であり、線材Ｗの送り通路上に所定間隔を
隔てて配置され、走行する線材Ｗと接触可能であ
り、図示の如き回路構成により所定出力電源Ｅに
接続されている。尚、図示しないが、上記回路に
は変圧器が介挿され、走行する線材Ｗに印加する
電圧が入側電極Ｒ１・中間電極Ｒ２間および中間
電極Ｒ２・出側電極Ｒ３間でそれぞれ所定値とな
るように設定されていることは云うまでもない。
また、各電極Ｒと線材Ｗとの接触圧を所定の如く
してスパークの発生を防止するようにしているこ
と勿論である。

上記第１冷却ジヤケツトＪ１は中間電極Ｒ２と
出側電極Ｒ３との間の所定位置に配置され、通過
する線材Ｗを所定流量の冷却流体で急冷可能に設
定される。

上記第２冷却ジヤケツトＪ２は出側電極Ｒ３の
送り方向前方所定位置に配置され、通過する線材
Ｗを所定流量の冷却流体で冷却可能に設定され
る。

而して本発明では、第１に、走行する線材Ｗが
所定位置に配置された第１冷却ジヤケツトＪ１に
到来するまでに、表面温度が870〜890℃の範囲ま
で昇温する如く、各電極Ｒ１，Ｒ２およびＲ３間
の間隔と第１冷却ジヤケツトＪ１の配置位置およ
び印加電圧が線材Ｗの走行速度および線径との関
係において調整・設定される。第２に、第１冷却
ジヤケツトＪ１から噴射されて線材Ｗを急例する
冷却流体の流量が、線材Ｗの走行速度ならびに線
径との関係において、これを通過直後の線材Ｗの
表面温度を100℃を下廻る温度まで下降するよう
に設定される。第３に、第１冷却ジヤケツトＪ１
を通過して急冷された線材Ｗが出側電極Ｒ３通過
直後に所定焼戻し温度、即ち当該線材の仕上がり
引張り強さに応じて定まる温度まで昇温するよう
に、第１冷却ジヤケツトＪ１と出側電極Ｒ３との
間隔および印加電圧が線材Ｗの走行速度および線
径との関係において調整・設定される。

上記構成からなる実施例の連続的焼入れ・焼戻
しラインを通過する線材Ｗは、表層部分が過加熱
状態に至らない表面温度870〜890℃、芯部温度
850〜870℃に昇温した時点で、中間電極Ｒ２・出
側電極Ｒ３間に配置された第１冷却ジヤケツトＪ
１による第１の急冷を施されて焼入れされるの
で、当該表層部分の結晶粒の粗大化が回避され、
また出側電極Ｒ３通過直後には、焼入れ残熱と引
き続く印加電圧による加熱で所定焼戻し温度まで
昇温し、所定間隔を走行して第２冷却ジヤケツト
Ｊ２に至つて第２の急冷を施される間に、焼戻し
が施されることとなる。

本発明は、本発明が効果を奏するための諸条件
を見いだすため、第１冷却ジヤケツトＪ１による
冷却効果と出側電極Ｒ３までの昇温に留意して多
数の実験をおこなつた。その一部を以下に開示す
る。

〔実施例〕

☆実験方法；第１図に示す実施例焼入れ・焼戻し
ラインを用い、後記条件に従つて下記供試体に
連続的に焼入れ・焼戻しを施した。

Γ供試体；φ9.2mm（S35CSi相当材） Γ印加電圧；一定とする Ｒ１・Ｒ２間……2200A Ｒ２・Ｒ３間……1450A Γ各要素の間隔； Ｒ１・Ｒ２間……2990mm ただし一定とする Ｒ２・Ｊ１間……条件変更 Ｒ３・Ｊ２間……1880mm Γ焼入れ温度；880℃……一定 ただしＪ１侵入直前の供試体表面温度 Γ焼戻し温度；目標表面温度380℃ （仕上がり目標を引張り強さ150Kgｆ／mm²
として） Γ供試体送り速度；ｖ（mm／sec）……条件変更 ΓＪ１による焼入れ；冷却液……上水 流量ｑ（／min）……条件変更 ☆確性試験；上記の如く一部条件変更下で供試体
を焼入れ・焼戻しし、次ぎの確性試験に付し
た。

◎引張り試験；試験結果を別表に示す。

ただし、表中の温度の欄は下記を示す。

……第１冷却ジヤケツトＪ１通過直前の供
試体の表面温度。

……出側電極Ｒ３通過直後の供試体の表面
温度。

引張り試験結果は、同表に並記したJIS・
G3109のPC鋼棒Ｃ種の規格値との対比から、
供試体No.３およびNo.４がこれを上まわつてい
るが、No.４には仕上がりのバラツキが見ら
れ、No.３が安定した値を示していことが確認
された。

◎顕微鏡観察； イ 結晶粒度試験＝供試体No.３の表層部を
JIS規定試験方法に従つた結晶粒度試験に
付し、従来品と比較観察した。第２図ａお
よびｂそれぞれは供試体No.３および従来品
の顕微鏡写真であり、従来品にあつた表層
の粗大化が供試体No.３には認められなかつ
た。

ロ 組織試験＝供試体No.３の芯部をJIS規定
試験方法に従つた組織試験に付し、仕上が
り組織を観察した。これを第３図の顕微鏡
写真（倍率400倍）に示す。同図から焼戻
しマルテンサイト組織が得られていること
が確認された。

以上から、太径線材では、当該線材を連続的に
走行させつつ所定電圧を印加する過程で、線材の
表面温度が870〜890℃の温度範囲まで昇温した時
点で、当該線材に調整した流量による冷却液で急
冷を施して表面温度を100℃を下回る温度まで下
降させ、次いで通電終了時までに線材表面温度を
所定の焼戻し温度まで昇温せしめるように設定
し、通電終了後の所定位置の走行線材に冷却を施
すようにすれば、表層の結晶粒を粗大化すること
なく所定引張り強度…例えば150Kgｆ／mm²クラス
の焼入れ・焼戻し熱処理線材が得られることが証
明された。

尚、焼入れ残熱により、予定焼戻し温度よりも
低温で所期の焼戻し仕上がりを得られることも判
明した。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、簡易な設備・低
コストで品質の高い太径焼入れ、焼戻し熱処理線
材を製造可能となり、各種用途向け…耐震性向上
を目的とした現場打ち鉄筋コンクリート杭の縦
筋・ブロツク塀用鉄筋、各種機械・装置類の部
品、防犯用窓格子など…として安価に提供し得る
ので、齎される効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例製造ラインを示す
正面図、第２図ａは実験例における本発明実施供
試体の結晶粒度顕微鏡写真図、第２図ｂは従来方
法で処理した線材の結晶粒度顕微鏡写真図、第３
図は本発明実施供試体の組織顕微鏡写真図、第４
図は従来製造ラインを示す正面図である。 Ｅ……商用周波数交流電源、Ｒ１……入側電
極、Ｒ２……中間電極、Ｒ３……出側電極。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コイル状に巻回された太径線材を所定の張力
   負荷状態下で巻き戻しつつこれに焼入れおよび焼
   戻しを施す場合において、上記線材を送り通路上
   に所定間隔を隔てて配置した商用周波数交流電源
   に接続される入側、中間、出側の３電極に順次接
   触させ、各電極間で印加する所定電圧により全断
   面加熱する過程で、上記中間電極・出側電極間を
   走行する線材の表面温度が870〜890℃の温度範囲
   まで昇温した時点で当該線材に調整された第１の
   急冷を施して表面温度を100℃を下回る温度まで
   下降させ、次いで出側電極通過時までに線材表面
   温度を所定の焼戻し温度まで昇温せしめ、出側電
   極を通過後の所定位置で走行する線材に第２の急
   冷を施すようにしたことを特徴とする太径線材の
   連続的焼入れ・焼戻し方法。