JPH07500636A - 金属製品を熱処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 金属製品を熱処理する方法 本発明は、金属製品、特に、例えば玉軸受軌道輪、円形薄板材、刃物等の、加熱 されると容易に反り返る比較的薄い鋼部品の、ローラ式炉内での熱処理に関する ものである。

金属製品を熱処理するための公知の装置（ドイツ特許公報第３１５０５７６号） では、ローラコンベヤ上に焼なまし架枠が配置されており、架枠自体は個々の区 画内に金属部品を装着している。金属製品を装着した焼なまし架枠が炉内を通過 する。しかし、ｃｈｉ範囲の長さ寸法とａｍ範囲の僅かな厚さとを有する金属部 品が熱処理後に残留反り返りを有しないことを達成することは殆ど不可能である 。

更に、金属部品の熱処理に関連して従来一般に使用されている炉は、保護ガス雰 囲気を有し、又、例えば熱処理操作の間に金属部品の炭素含量が変化し又は金属 部品が酸化するのを防止するために、一部で電気的に加熱されている。

しかし、大部分の金属部品では炭化も脱炭も酸化も望ましくない。

本発明は、金属部品が反り返らず、些細な縁部炭化現象又は縁部脱炭現象と僅か な縁部酸化現象又は縁部スケール形成現象が現れるだけとなるような、金属部品 の熱処理を可能とする問題を扱う。

これは、金属製品が複数の子熱帯域（ｒ、ＩＩ）において遊離酸素雰囲気で段階 的に８００〜８５０°Ｃまで加熱され、次に金属製品が高温帯域（ＩＩＩ）にお いて、遊離酸素を含まない還元性雰囲気で加熱され、且つこれらの帯域を比較的 迅速に通過し、高温帯域（Ｔｌ［）のバーナが、供給される金属製品の量又は伝 達すべき熱量に応じて、短く又はより長く時間調節され、ローラが高温帯域（Ｉ ＩＩ）において相互に僅かな間隔で、又、帯域（Ｌｌｌ、ｌ１１）間の邪魔板（ Ｓ、ＵＳ）が、ローラコンベヤに対して、又はローラコンベヤ上の金属製品に対 して、できるだけ小さな間隔に調整され、バーナがローラコンベヤの上及び下に あることを特徴とする冒頭指摘した種類の方法によって達成される。

本発明方法では、まず一度、ローラコンベヤのすぐ下の温度勾配は、そこにある 金属部品が反り返ることのないほどに小さい。しかしこのような温度分布は、高 速ノ＼−すで直接加熱されるローラ入炉でのみ達成することができる。

上部ヒータのみ備えたローラ入炉において、又は焼なまし補助手段又は焼なまし 架枠を利用した場合、これは達成することができない。

鋼部品の焼なまし処理に関連して、本発明によれば、有利には、十分な熱耐久性 を有するセラミンクローラ及び無炭素ローラが使用される。更に、これにより、 “ピッチング（ｐｉＬｔｉｎｇｓ）”との表現で知られている現象が現れないよ うに達成することもできる。というのも、焼なまし操作中に高温の金属と高温の 金属との接触が起きず、鋼部品がセラミックローラに載置されているからである 。熱処理する金属産業用の公知のローラ弐炉では主に金属ローラが使用されてい るが、これは、ローラの空冷又は水冷のために比較的多（の支出が必要とされる 。

炉内の酸素含量をできるだけ小さく抑えるために、高温範囲内のバーナは、例え ば、鋼を焼入れするだめの熱処理、いわゆるオーステナイト化範囲のとき、過剰 空気なしに運転される。つまり本発明方法ではバーナは、事実上保護ガスを省く ことができるように調整される。その根拠は、このような金属部品の表面が容易 にスケール化し、それもしかも、約０．０１〜０．０３ｍＩ［ｌ程度の層厚でス ケール化することにある。この縁部スケール化は製品の品質に何ら影響しない。

その逆に、このスケール化によって、金属部品の炭化又は脱炭が防止され、熱処 理後に均一な＆ＩＩ織が達成され、又、約０．０１〜０　、０３ｍｍの縁部脱炭 が現れるだけである。一般に後段の工程においていずれにしても表面処理を実施 しなければならないので、この僅かな縁部脱炭又はスケール化はしばしば許容さ れる。

本発明方法では、金属部品がさまざまな速度でローラ式炉内を搬送される。加熱 されない加熱帯域及び加熱される加熱帯域内では、熱処理すべき金属製品の厚さ に依存した速度で運ばれ、約８５０　’Ｃの温度に達したなら、熱処理すべき部 品はより高い速度で搬送される。これにより、より高い温度の範囲内での金属の 滞留時間は、顕著な炭化過程又は脱炭過程を許さないような時間に限定すること ができる。

最後に、第３帯域内で、鋼の場合例えばオーステナイト化温度において、金属部 品は、なお高い速度で搬送される。

高温帯域の通過後、高温の製品はきわめて迅速に炉から取り出される。

本発明方法を実施するためのローラ式炉では、入口及び出口に扉が必要でなく、 その代わりに、そこにもいわゆる邪魔板を使って作業することができ、その際、 出口には厚い邪魔板又は複数の邪魔板が相前後して設けられる。

本発明方法を実施する場合、例えば繊維材料からなる軽量耐火ライニングを備え た炉を使用すると、炉は短時間で加熱し冷却することができる。

本発明方法ではローラのすく上の温度勾配を空間的に一定に調整することができ るので、寸法の異なる金属部品を、特にこれらの部品の厚さがさして異ならない 場合、同時に処理することが可能である。一定したガス・空気混合気で調整し又 時間調節式にも運転することのできる衝動バーナ又は高速バーナを利用すること によって、温度を更に均一化することができる。

本発明方法を実施するための金属部なまし炉は、以下の条件を満たす幾一つかの 帯域に分割されている。　第１帯域の加熱されない予熱帯域では、製品の温度を できるだけ均一に約８００〜８５０°Ｃにしなければならない。ここでは均一性 が肝要であり、それ故、この帯域も幾つかの範囲Ｉこ分割することができ、それ らの範囲内で温度がそれぞれ特定の高さにされる。つまり、薄くて面積の大きい 円形板材の場合、外部の温度が内部よりも早く周囲温度となる点が問題である。

周囲温度が高すぎると、外部ではこの温度が迅速に生しるが、しかし内部はそう ではなく、内部から外部にかけてのかなりの温度差が部品の反り返りを生じるで あろう。更に、温度の緩慢な上昇は金属部品の構造の均一化も引き起こし、つま り一種の応力除去焼なましが起きる。これは、何らかの前処理に基づいて加工品 中に存在する応力である。

後続のステップでは、最終温度を達成するのが肝要である。この温度は鋼の場合 １２００〜１２５０’Ｃまでとなることがある。この場合、この温度をできるだ け正確に、つまり例えば→−／−ＩＫ又はせいぜい＋／−５にで守ることが大切 である。できるだけ一定に保たれねばならないこの温度に変化が生しると、硬さ が変化し、望ましくない組織となる。

加熱された予熱帯域内では遊離酸素雰囲気下で作業され、他方、高温帯域には遊 離酸素がもはや存在せず、その逆に還元性雰囲気、例えばＣＤが存在する。

そのことから以下の利点が得られる： 酸素含有雰囲気中でスケール化が起きる。しかし鋼が酸素含有雰囲気中でスケー ル化すると、スケール層は再び表面からきわめて容易に剥がれ、簡単に取り除く ことができ又は剥落する。それに対して、初期段階に還元性雰囲気が存在すると 、容易には取り除くことのできないいわゆる粘着スケール層が生じるであろう。

このために、支出の多い機械的処理操作を実施し、及び、／又は酸素又はアルカ リ液を使用しなければならず、きわめて望ましくない。加工品が高温内に滞留寸 ゛る時間は極めて限定されるので、つまり、炉の予熱帯域における低温滞留時間 よりもかなり短いので、特に、遊離酸素がもはや存在せず、還元性雰囲気のみ存 在づ−る理由からも、スケール層はごく僅かに増大し得るだけである。

その結果、加工品のスケール層は薄くて容易にはげ落ち、再処理操作は必要でな い、更に、高温の温度値に応じて、調整可能な且つ限定されたきわめて細かな粉 質分布も生し、この分布はきわめて細かな、均一・に分布した組織を示す。

本発明にとって特に重要なのは２つの帯域の分割と邪魔板によるその範囲限定で ある。下からのものは、好ましくは紐積み邪魔板であり、」−からは、複数のセ ラミ、り管で形成された隔壁が設Ｈ４られており、この隔壁は希望する間隔寸法 に調整することができる。また、少な（ども高温帯域には、１炉と上炉との分離 も実現されるような僅かな相互間隔で、個々のローラも設けられている。この空 間的分離は、いわば、加熱すべき製品が装入される一種の熱室をもたらし、材料 が不規則に供給される場合にもなお重要性を有する。つまり炉の場合、単位時間 当たり常にできるだけ同じ量の製品が供給されることが重要であるが、これは実 際には常に実現することができない。第１加熱帯域内では、成る加工品から別の 加工品に変更するだけでも既に発生する不均一性は従属的意味を有しており、炉 の第１加熱帯域では、出力が迅速に変動する場合、同じ熱量が常時投入される。

高温段階ではこの進路を進むことができず、そこでは時間調節が行われる。加熱 されねばならない材料が大量に高温帯域内にくると、それ相応に長く時間調節さ れる。材料がまったく存在しないと、しばしば少ない熱が供給され又はまったく 供給されない。高温帯域内に熱が供給される際のこの不均一性は、炉が邪魔板を 備えていない場合、振動現象をもたらすことがあろう。本発明で用いる炉では高 温帯域が邪魔板によってその他の炉範囲から分離されており、こうした振動が起 きない。むしろ、高温範囲内の温度は僅かな公差で一定に保つことができること が判明した。更に、ローラコンベヤの下にローラとローラ邪魔板とをこのように 配置することによって、コンベヤの上よりも高い温度（例えば２０に増）を、＋ ／−Ｉ　Ｋに調整して操業することができる。

以下、図面に基づいて本発明を例示的に説明する。

単一の図は、本発明方法を実施するためのローラ入炉を縦略示図で示す。

図にローラ式炉が略示してあり、ローラコンベヤはローラの横断面図を通して良 好に認めることができる。左側に入口、右側に出口があり、処理すべき部品の搬 送方向は矢印で示唆しである。

炉は、空間的に互いに限定された３つの帯域１．ＩＩ、ＩＩＩからなる。

帯域Ｉの加熱されない予熱帯域にはバーナが設けられておらず、ここで炉ガスが 捕集されて、煙突１０を介して排出される。更に、温度曲線を調整するために、 取入口１１を介して空気が吹き込まれる。

図中、ローラコンベヤの上と下とにバーナが略示しである。帯域ＩＩＩの高温帯 域には、帯域【Ｉの加熱される予熱帯域よりも多くのバーナが示しである。

高温帯域の後段に迅速排出部が設けられている。

帯域Ｉでは、熱処理すべき製品がｍ＝内部から外部へと均一にｍ−加熱される。

帯域１１では、高温限界に達するまで、製品が更に加熱される。

最後に、帯域ＩＩＩでは金属部品が高温範囲に達し、鋼の場合この範囲内で例え ばオーステナイト化が行われる。

帯域ＩＩ、　ＩＩＩのバーナは、希望する温度分布を得るために、群ごとに、そ れもしかもローラコンベヤの上と下とで、制御することができる。

Ｓは、個々の帯域を熱的に互いに分離するだめの、高さ調整可能な邪魔板である 。

１１５は、下側の固定邪魔板である。

炉に全自動式に装入し、チル（Ｑｕｅｊｔｅｎ）　システムで全自動式に取り出 すことが可能である。この場合本質的なことは、製品の通過と関連した製品品質 であり、製品は、加熱されるだけでなく、適切に冷却されもする。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号Ｃ２１Ｄ　９／４０　Ａ 　９３５２−４ＫＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属製品、特に、例えば玉軸受軌道輪、円形薄板材、刃物等の、加熱されると容 易に反り返る比較的薄い鋼部品を、ローラ式炉内で熱処理する方法において、金 属製品が複数の予熱帯域（Ｉ，ＩＩ）において遊離酸素雰囲気で段階的に８００ 〜８５０℃まで加熱され、次に金属製品が高温帯域（ＩＩＩ）において、遊離酸 素を含まない還元性雰囲気で加熱され、且つこれらの帯域を比較的迅速に通過し 、高温帯域（ＩＩＩ）のバーナが、供給される金属製品の量又は伝達すべき熱量 に応じて、短く又はより長く時間調節され、ローラが高温帯域（ＩＩＩ）におい て相互に僅かな間隔で、又、帯域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）間の邪魔板（Ｓ，ＵＳ） が、ローラコンベヤに対して、又はローラコンベヤ上の金属製品に対して、でき るだけ小さな間隔に調整され、バーナがローラコンベヤの上及び下にあることを 特徴とする方法。