JPH07179952A - 材料の熱処理制御方法、熱処理制御装置及び熱処理履歴測定装置 - Google Patents

材料の熱処理制御方法、熱処理制御装置及び熱処理履歴測定装置

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JPH07179952A
JPH07179952A JP34579493A JP34579493A JPH07179952A JP H07179952 A JPH07179952 A JP H07179952A JP 34579493 A JP34579493 A JP 34579493A JP 34579493 A JP34579493 A JP 34579493A JP H07179952 A JPH07179952 A JP H07179952A
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JP
Japan
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heat treatment
temperature
time
heating
parameter
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JP34579493A
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English (en)
Inventor
Toshifumi Nakajima
敏史 中島
Nobuhiko Ozaki
信彦 尾崎
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼材の熱処理管理を正確に行う。 【構成】 温度計3と時間測定器7aで得たデータを
用いて演算部8で積算テンパーパラメータを算出し、こ
のパラメータを用いて熱処理の温度、時間を管理する。 【効果】 機械的性質に関係するテンパーパラメータ
を正確に算出でき、これによって、熱処理時に材料の機
械的性質を正確に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材等の熱処理製造に
おけるテンパーや時効処理での製品熱履歴を積算テンパ
ーパラメーターPに換算し、このP値を利用して熱処理
の操業を管理することにより材料の機械的性質を精度良
く制御する熱処理制御方法、熱処理制御装置及び熱処理
履歴測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように鋼のテンパー過程では、主
に熱処理時間と加熱温度で決定されるテンパー効果が得
られる。 このテンパー効果を評価する方法としては、
熱処理時間と温度との互換性を示すP値(テンパーパラ
メータ;Larson−Millerの式による)を用
い、この数値の大小で評価する方法が一般的に知られて
いる。上記したLarson−Millerの式は、以
下の方程式で示されており、 P=(273+T)×(logt+A) ‥‥(1) T:温度(℃) t:時間(hr) A:定数 このP値と熱処理後の鋼の機械的性質との相関関係は、
例えば図5に示すように実験室データーとして整理され
ている。
【0003】従来、このような観点から実操業において
も、予め設定P値を定め、このP値から加熱温度と加熱
時間の目標値を定めておき、操業時にこの目標値に合わ
せるように熱処理炉の加熱温度及び加熱時間を管理して
所望の機械的性質を得るものとしている。これを図6を
用いて具体的に説明すると、予め所望の機械的性質に合
わせて目標のテンパーパラメータが設定されており、こ
のテンパーパラメータから熱処理温度及び時間を目標値
として定め、制御器24に入力しておく。そして、処理
開始後、雰囲気温度計20で熱処理炉21の雰囲気温度
を測定するとともに、接触温度計22で対象材23の接
触温度を測定する。上記した接触温度は図4に示すよう
に昇温に従って徐々に雰囲気温度に近接するので、接触
温度が定常状態になった後、前記目標値に合わせるよう
に調節器25を制御器24で制御して雰囲気温度を調整
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、実際の大型鋳鍛
鋼品などの製造では時間とともに温度が刻々と変化する
熱履歴となり、また徐熱や徐冷が避けられない場合も多
い。これらの昇温や冷却中にもテンパー効果が進行して
おり、単に従来のように一定の目標値に合わせて管理す
るだけでは、対象材に正確なテンパー効果を与えること
は困難である。このため、熱処理後の材料の機械的性質
を正確に制御することは困難であり、製品によって品質
にばらつきが生じてしまうという問題がある。この発明
は、上記事情を背景としてなされたものであり、正確な
テンパー効果を与えることによって対象材の機械的性質
を正確に制御できる材料の熱処理制御方法、熱処理制御
装置及び熱処理履歴測定装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願発明の材料の熱処理制御方法は、熱処理中に、熱処
理対象材料の温度を所定の時間毎に測定し、この温度デ
ータと時間データから積算テンパーパラメータを算出
し、算出された積算テンパーパラメータと予め設定した
テンパーパラメータとを逐次比較して、比較結果に基づ
いて熱処理加熱手段の加熱温度および加熱時間を制御す
ることを特徴とする。
【0006】また、第2の発明の熱処理制御装置は、熱
処理対象材の温度を測定する温度測定手段と、熱処理中
の時間を測定する時間測定手段と、温度測定手段からの
測温データおよび時間測定手段からの時間データを受け
て積算テンパーパラメータを算出する演算部とを有し、
さらに、この演算部で算出されたデータと予め設定した
設定テンパーパラメータとを比較する比較部と、比較部
の結果に基づいて熱処理加熱手段を制御する加熱制御手
段とを有することを特徴とする。
【0007】さらに、第3の発明は、熱処理対象材料の
温度を測定する温度測定手段と、熱処理中の時間を測定
する時間測定手段と、温度測定手段からの測温データお
よび時間測定手段からの時間データを受けて積算テンパ
ーパラメータを算出する演算部と、データ処理部とを有
することを特徴とする。
【0008】熱処理対象材料は主として鋳鍛鋼品が想定
されるが、本発明としてはこれに限定されるものではな
く、テンパーパラメータで熱処理効果が評価される他の
材料(例えば非鉄材料)であってもよい。上記した温度
の測定は、対象材の温度を直接測定する接触温度計など
を用いるのが望ましく、雰囲気温度計を併用することも
可能である。また、時間の測定は、経過時間を測定する
方法の他に、時間の間隔を示すタイマであってもよい。
これら測定手段から得られるデータに基づいて積算パラ
メータを算出する演算部には、必要に応じてこれらデー
タを蓄積する記憶部を併設してもよい。熱処理履歴測定
器におけるデータ処理部では、演算部での演算結果や処
理温度、時間のデータ処理がなされる。このデータ処理
部は例えば、ディスプレイ装置や印刷装置、データ保存
装置等の単独又は組合わせで構成することができる。
【0009】
【作用】すなわち、本願発明によれば、熱処理中に刻々
と変化する温度変化や徐熱、徐冷に対応して昇温曲線に
沿った正確なP値が得られる。本願発明の測定器では、
このP値がデータ処理部で処理されるので、正確なP値
を的確に把握することができ、所望により即座に出力す
ることもできる。このP値を用いて、熱処理過程で熱処
理温度、時間の管理を行なうことにより、対象材にテン
パー効果を正確に与えることができ、機械的性質を正確
に制御することができる。さらに、本願発明の熱処理制
御方法および熱処理制御装置によれば、上記熱処理温度
と時間の管理を、予め設定したP値と比較しつつ行なう
ので、より正確かつ迅速にテンパー効果を制御すること
ができる。
【0010】なお、積算テンパーパラメータの演算は、
例えば以下の手法で行なう。先ず、図4に示すように、
所定の時刻範囲内(to〜te)で演算すべき温度(接
触温度)の下限を定める(T1)。そして、この温度以
上の範囲で所定の時間間隔毎(Δt)に温度を測定す
る。最初の測定時におけるテンパーパラメータP1は前
述した(1)式から、P1=(273+T1)*(lo
gΔt+A) で示される。そして、次回算出時には
温度はT2となる。前記したテンパーパラメータP1を
この温度に換算し、算出される微少時間をΔt1とする
と、以下の式が得られる。 (273+T1)*(logΔt+A)=(273+T
2)*(logΔt1+A) そして、上記2回の算出に係る時間内(2×Δt)にお
ける積算パラメータPは、P=(273+T2)*(l
og(Δt+Δt1)+A)となる。したがって、これ
を繰り返すことにより当初からn回算出時までの積算パ
ラメータPは、以下の式で示される。 P=(273+Tn)*(logΣΔtn+A) (2) 以上の手法に従って上記(2)式により積算パラメータ
を算出することによりn回測定までの積算パラメータP
値が正確に得られる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下に、本発明の熱処理測定装置の実施例
を図1に基づいて説明する。熱処理炉1内に配置された
鋼材(熱処理対象材)2に温度測定手段である接触温度
計3が接続されており、さらに炉1内には雰囲気温度計
4の一端が配置されている。熱処理炉の1には、鋼材2
に対応して加熱手段5が配置されており、加熱手段5に
は、これを調整する調節器6が接続され、調節器6には
時間測定器7aを内蔵した制御器7が接続されている。
また、前記接触温度計3および時間測定器7aの出力側
は演算部8に接続されており、演算部8の出力は、デー
タ処理部を構成するCRT9a、印刷装置9b、記録装
置9cに接続されている。
【0012】上記測定装置の動作について説明すると、
先ず、制御器7で、調節器6を制御する手順を定めてお
く。この手順に従って熱処理炉1で鋼材2を加熱し、そ
の温度を接触温度計3で観察する。温度計3と時間測定
器7aの出力は1分毎に演算部8に出力され、前記で説
明した(2)式によって積算パラメータPが算出され
る。その結果は、CRT9a、印刷装置9b、記録装置
9cに送出される。CRT9aでは積算テンパーパラメ
ータが表示され、印刷装置9で印刷されるとともに、記
録装置9cに記録保存される。なお、データ処理部では
これら装置を同時に作動される必要はなく、単独で、ま
た、時をずらして動作させることが可能である。また、
記録装置9cの保存内容は、磁気カード、ICカードな
どに再保存することも可能である。
【0013】上記により測定された積算テンパーパラメ
ータは、テンパーパラメータと材料の機械的性質の相関
関係を導きだすために利用することができる。したがっ
て、この測定器で上記相関関係を得ておけば、実操業に
際して、測定で得た情報に基づいて熱処理温度と時間を
管理することにより、刻々と変化する温度や徐熱、徐冷
にも対応して材料の機械的性質を正確に制御することが
できる。なお、上記記録装置9cで所望により利用した
磁気カードなどを実操業で入力装置用データカード等と
して用いれば、入力作業を簡易かつ正確に行なうことが
できる。
【0014】(実施例2)次に、本発明の熱処理制御方
法および装置の実施例を図2および図3に基づいて説明
する。なお、この実施例で、実施例1と同様の構造につ
いては同一符号を付して説明を省略する。この装置では
演算部8の出力側が比較部10に接続されており、比較
部10の入力側には、さらにP値入力装置11が接続さ
れている。この比較部10の出力側はタイマ12aを内
蔵した制御部12に接続され、制御部12の出力側には
調節器6が接続されており、上記制御部12と調節器6
で加熱制御手段が構成されている。なお、上記したタイ
マ12aは前述した演算部8に接続されている。
【0015】次に、上記熱処理制御装置の動作について
図3のフローチャートを用いつつ説明する。先ず、所望
の機械的性質が得られるように選定したP値をP値入力
装置に入力する(ステップ1)。この入力は、手入力の
他に必要なデータが保存されている磁気カード、フロッ
ピーディスク等を用いた方法で行なうことも可能であ
る。なお、P値入力装置11には、P値の他に、熱処理
温度、時間のデータが入力される。 これらデータは必
要に応じて比較部10に送出される次に、操業データと
して熱処理温度および時間のデータを制御部12に入力
する(ステップ2)。このデータには、上記P値入力装
置11に入力したデータを流用することも可能である。
【0016】制御部12では入力されたデータに基づい
て調節器6を制御して加熱手段5で熱処理炉1内を所望
の温度に加熱する(ステップ3)。鋼材2は徐々に昇温
し、その温度は接触温度計3で観察されている(ステッ
プ4)。温度計3と時間測定器7aの出力は、実施例1
と同様に演算部8に出力されて、積算テンパーパラメー
タPが算出される(ステップ5)。このP値は演算部8
から比較部10へと送出され、比較部10でP値入力装
置11から引き出された対応データと比較される(ステ
ップ6)。比較部10では、この比較結果に基づいて、
測定テンパーパラメータが設定値よりも小さければ、加
熱温度を上げたり、加熱時間を延長したりする指示を制
御部12に与える。制御部12ではこの指示に従って制
御内容を修正する(ステップ7)。上記動作を繰り返す
ことにより熱処理条件を管理して、熱処理を終了する。
熱処理済みの鋼材は、テンパーパラメータの的確な管理
によって所望の機械的性質に極めて近い特性を有してい
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、熱処理中に正確な積算テンパーパラメータが得られ
るので、これを利用することにより正確なテンパー効果
が得られ、熱処理対象材の機械的性質を正確に制御する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施例を示すブロック図
である。
【図2】図2は、第2実施例のブロック図である。
【図3】図3は、第2実施例の制御手順を示すフローチ
ャートである。
【図4】図4は、本発明の温度測定内容を示すグラフで
ある。
【図5】図5は、テンパーパラメータと機械的性質の相
関関係の一例を示すグラフである。
【図6】図6は、従来の熱処理制御に用いられている装
置のブロック図である。
【符号の説明】
1 熱処理炉 2 鋼材 3 接触温度計 5 加熱手段 6 調節器 7 制御器 7a 時間測定器 8 演算部 9a ディスプレイ 9b 印刷装置 9c 記録装置 10 比較部 12 制御部 12a タイマ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱処理中に、熱処理対象材料の温度を所
    定の時間毎に測定し、この温度データと時間データから
    積算テンパーパラメータを算出し、算出された積算テン
    パーパラメータと予め設定したテンパーパラメータとを
    逐次比較して、比較結果に基づいて熱処理加熱手段の加
    熱温度および加熱時間を制御することを特徴とする材料
    の熱処理制御方法
  2. 【請求項2】 熱処理対象材の温度を測定する温度測定
    手段と、熱処理中の時間を測定する時間測定手段と、温
    度測定手段からの測温データおよび時間測定手段からの
    時間データを受けて積算テンパーパラメータを算出する
    演算部とを有し、さらに、この演算部で算出されたデー
    タと予め設定した設定テンパーパラメータとを比較する
    比較部と、比較部の結果に基づいて熱処理加熱手段を制
    御する加熱制御手段とを有することを特徴とする熱処理
    制御装置
  3. 【請求項3】 熱処理対象材料の温度を測定する温度測
    定手段と、熱処理中の時間を測定する時間測定手段と、
    温度測定手段からの測温データおよび時間測定手段から
    の時間データを受けて積算テンパーパラメータを算出す
    る演算部と、データ処理部とを有することを特徴とする
    熱処理履歴測定装置
JP34579493A 1993-12-24 1993-12-24 材料の熱処理制御方法、熱処理制御装置及び熱処理履歴測定装置 Pending JPH07179952A (ja)

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