JP2008274433A

JP2008274433A - 誘導加熱によるロングバーの連続熱処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2008274433A
Application number: JP2008111099A
Authority: JP
Inventors: Chun Young Park; ヨンパク，チュン
Original assignee: JINSUNG HEAVY IND CO Ltd; JINSUNG HEAVY INDUSTRIES CO Ltd
Current assignee: JINSUNG HEAVY IND CO Ltd; JINSUNG HEAVY INDUSTRIES CO Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2008-11-13
Also published as: US20080264529A1; EP1985716A2; EP1985716A3

Abstract

【課題】誘導加熱によるロングバーの連続熱処理に関し、直径の小さな小型素材から大型素材まで連続的に熱処理することで生産性が向上し、均一な加熱により良好な組織と機械的性質を向上させる方法および装置を提供する。
【解決手段】熱処理対象物である炭素鋼及び低合金鋼材質の素材を検査し、用意する素材検査及び用意工程と、用意した素材を連続誘導加熱焼き入れ炉で８６０〜９００°Ｃに加熱した後、冷却水を噴死して焼き入れする連続誘導加熱焼き入れ工程と、焼き入れが完了した素材を、自動移送装置を利用して水平へ移動させる自動移送工程と、移送された素材を連続誘導加熱焼き戻し炉で５５０〜６９０°Ｃの温度に加熱して焼き戻す連続誘導加熱焼き戻し工程と、前記焼き戻しが完了した素材を検査して、変形した部分を校訂する検査及び変形校訂工程と、校訂が完了した素材に応力を除去し、最終検査を行う応力除去及び最終検査工程から構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理方法及び装置に関し、さらに詳細に説明すると、船舶用ステーボルト（ｓｔａｙｂｏｌｔ）、スタッドボルト（ｓｔｕｄｂｏｌｔ）、重装備用ピン（ｐｉｎ）、タイバー（Ｔｉｅｂａｒ）、アンカーボルト（ａｎｃｈｏｒｂｏｌｔ）、及びＬ．Ｍガイド（Ｌ．Ｍｇｕｉｄｅ）を製作するためのロングバーの熱処理方法及び装置に関し、連続誘導加熱焼き入れ炉を介して加熱した素材を冷却させて焼き入れ（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）した後、自動移送装置を介して連続誘導加熱焼き戻し炉に装入して、焼き戻し（Ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）を行うことによって、直径の小さな小型素材から大型素材まで連続的に熱処理することで生産性が向上し、均一な加熱により良好な組織と機械的性質を向上させる誘導加熱によるロングバーの連続熱処理方法及び装置に関する。

一般に、熱処理とは、金属材料を融点以下の温度に加熱し、冷却速度を選択的に加減することによって、必要とする組織及び性質を持たせる操作であって、焼き入れ、焼き鈍し、焼きならし、焼き戻しなどがある。

このような熱処理により、金属又は合金に求められる性質、すなわち強度、硬度、耐摩耗性、耐衝撃性、加工性、磁性などの諸般性能を付与して、金属が使用される所に適するように加工される構成を有する。

前記熱処理において、船舶用あるいは重装備用ピン及びボルトタイバーを製作するために製作される既存のロングバー及びラウンドバーの焼き入れ熱処理製造工程は、一般ピット（ｐｉｔ）等で長い形状の棒を変形を考慮して冶具、ジグ、バスケットに装入して加熱し、浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）方式で冷却する熱処理方法を主に実施した。

しかしながら、前記製造方法は、焼き入れ時に熱勾配に応じる変形が必然的に発生するようになって、完成されたロングバーの形状が所望する形状の通りに製作されるには多くの難しさがあり、行われる工程も、素材を一つ装入した後にこれを断続的に焼き入れと焼き戻しを行うが、一つの工程が完全に終了した後に、次の素材をまた装入して熱処理する不連続に行われる断続工程により生産量が低下し、それにより、様々な費用と時間損失を引き起こすという問題点を有している。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、連続誘導加熱焼き入れ炉を介して８６０〜９００°Ｃに加熱した素材を急速に冷却させて焼き入れを行った後、自動移送装置を介して連続誘導加熱焼き戻し炉に装入して５５０〜６９０°Ｃに焼き戻しを行うことによって、ロングバーの直径と長さに関わらず連続的に熱処理されて、既存の断続工程からなる熱処理システムに比べて、生産性を向上させることにある。

また、本発明の他の目的は、連続誘導加熱炉の内部にロングバーの直径より１０％以上大きい誘導コイルを複数装着して、素材がこのコイルを通過しつつ全体的に均一に加熱されることによって、熱勾配に応じる良好な組織と機械的性質を向上させ、加熱部位の熱伝逹面積が小さいから、均一加熱効果を向上させることにある。

本発明は、誘導加熱によるロングバーの連続熱処理方法及び装置に関し、連続誘導加熱焼き入れ炉を介して加熱した素材を冷却させて焼き入れした後、自動移送装置を介して連続誘導加熱焼き戻し炉に装入して、焼き戻しを行うことによって、直径の小さな小型素材から大型素材まで連続的に熱処理することで生産性が向上し、均一な加熱により良好な組織と機械的性質を向上させる特徴がある。

本発明は、大きく６つのステップからなるが、熱処理対象物である炭素鋼及び低合金鋼材質の素材１を検査し、これを用意する素材検査及び用意工程（Ｓ１）と、前記用意した素材１を連続誘導加熱焼き入れ炉１０に装入して８６０〜９００°Ｃの温度に加熱した後、スプレー１２ａにより冷却水を噴死して焼き入れを完了する連続誘導加熱焼き入れ工程（Ｓ２）と、前記焼き入れが完了した素材１を、自動移送装置２０を利用して水平へ移動させる自動移送工程（Ｓ３）と、前記移送された素材１を連続誘導加熱焼き戻し炉３０に装入して５５０〜６９０°Ｃの温度に加熱することによって焼き戻しを完了する連続誘導加熱焼き戻し工程（Ｓ４）と、前記焼き戻しが完了した素材１を検査して、変形した部分を校訂する検査及び変形校訂工程（Ｓ５）と、校訂が完了した素材１に応力を除去し、最終検査を行い応力除去及び最終検査工程（Ｓ６）から構成されて、直径の小さな小型素材又は大型素材で製作された長さが長いロングバーの熱処理を完了する大略的な構成を有する。

本発明によると、連続誘導加熱焼き入れ炉を介して８６０〜９００°Ｃに加熱した素材を急速に冷却させて焼き入れを行った後、自動移送装置を介して連続誘導加熱焼き戻し炉に装入して５５０〜６９０°Ｃに焼き戻しを行うことによって、ロングバーの直径と長さに関わらず連続的に熱処理されて、既存の断続工程からなる熱処理システムに比べて、生産性を向上させうるという効果がある。

また、連続誘導加熱炉の内部にロングバーの直径より１０％以上大きい誘導コイルを複数装着して、素材がこのコイルを通過しつつ全体的に均一に加熱されることによって、熱勾配に応じる熱処理された素材の良好な組織と機械的性質を向上させ、加熱部位の熱伝逹面積が小さいから、均一加熱効果を向上させる他の効果がある。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の工程順序図を示したものであり、図２は、本発明の装置図を示したもので、図１及び図２に示すように、第１工程は、炭素鋼及び低合金鋼材質からなる円形棒状の素材１を検査し、これを作業環境に合うようにその長さなどを調節して用意する素材検査及び用意工程（Ｓ１）を完了する。

前記使用される素材１は、炭素、クロム及びモリブデン、ニッケル（Ｎｉ）を同時に添加した炭素鋼及び低合金鋼を利用し、通常１％程度のクロムと０．１５〜０．３％のモリブデン及び０．２〜０．４５％の炭素と１．６〜２．２％ニッケルが含有されたものを主に使用して、強じん性が求められる船舶用ステーボルトとスタッドボルト、重装備用シリンダーロードとピン、射出機タイバー、アンカーボルト素材及びその他産業用部品に適した構成を有する。

次に、第２工程は、前記検査及び用意を完了した素材１を連続誘導加熱焼き入れ炉１０に装入して加熱した後に、急速に冷却させて焼き入れを完了する連続誘導加熱焼き入れ工程（Ｓ２）を完了する。

前記使用される連続誘導加熱焼き入れ炉１０の構成が図３によく示されているように、内部には、複数の誘導コイル１０ａが形成されるが、加熱通路１１及び誘導コイル１０ａの直径は、それを通過する素材１の直径より１０％以上大きく製作して、素材１が誘導コイル１０ａに接しないで通過する形態で加熱されるようにすることによって、温度分布が均一であり、かつ加熱部位の熱伝達面積が小さいから、素材１の表面と内部に均一に加熱されるようにする構成を有する。

また、前記連続誘導加熱焼き入れ炉１０により８６０〜９００°Ｃの温度で分当り９０〜５５５ｍｍの速度で加熱された素材１は、連続誘導加熱焼き入れ炉１０と隣接して設けられた冷却部１２により冷却されるため、冷却部１２の内部には円筒状のスプレー１２ａが備えられて、４０°Ｃの温度で供給された冷却水を利用して瞬間的に強力に噴死して冷却するスプレー方式で素材を急冷させるようにすることによって、焼き入れの効果を高めるように構成される。

前記素材１のサイズによって焼き入れされる条件は、以下の表１のとおりである。

その後に行なわれる第３工程は、前記焼き入れが完了した素材１を後述する焼き戻し工程へ移送する工程であって、自動移送装置２０を介して連続誘導加熱焼き入れ炉１０から排出された素材１を連続誘導加熱焼き戻し炉３０側に水平移送する自動移送工程（Ｓ３）を完了する。

前記使用される自動移送装置２０は、前記連続誘導加熱焼き入れ炉１０の出口側と連続誘導加熱焼き戻し炉３０の入口側に位置するテーブルの形態で構成されるが、前記焼き入れが完了した素材１が移送装置２０の一側の上段に載置されると、シリンダー２１ａと連結した移送板２１が上昇して、傾斜台２３の高さと同じ地点まで上昇を完了しつつ、このとき、素材１は、移送板２１へ移動され、また移送板２１が下降すると、素材は傾斜台２３側に転がされて自動移送装置２０の他側へ移送される構成を有する。

このように移送された素材１は、自動移送装置２０の他側に備えられたシリンダー２２ａと連結した収納板２２上に載置され、シリンダー２２ａの作動により収納板２２が下降するに伴い、自動移送装置２０上に固着されて、後述する連続誘導加熱焼き戻し炉３０の内部に移送される構成を有する。

その後、第４工程は、前記自動移送装置２０により移送された素材１を連続誘導加熱焼き戻し炉３０に装入して硬度を下げ、粘性を高めるようにする焼き戻しを完了する連続誘導加熱焼き戻し工程（Ｓ４）を完了する。

前記使用される連続誘導加熱焼き戻し炉３０は、前記第２工程により発生した組織の変態又は析出を進行させて、安定な組織に近いようにする機能を果たし、所要の性質及び状態を付与するために、５５０〜６９０°Ｃの温度で分当り６０〜２５０ｍｍの速度で加熱した後に徐冷することによって、素材１の組織を安定化させる構成を有する。

以下、前記素材１のサイズによって焼き戻しされる条件は、表２のとおりである。

その後に行なわれる第５工程は、前記熱処理が完了した素材１の物性及び外形などを検査し、変形した部分が発生した場合に校訂する検査及び変形校訂工程（Ｓ５）を完了する。

最後の工程である第６工程は、前記検査を介して変形した部分を校訂した後、応力除去焼鈍（ｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆａｎｎｅａｌｉｎｇ）を実施するが、素材１の内部に残存する残留応力を除去することによって、後加工工程で発生する恐れのあるねじりと寸法変化、クラック及びパダンなどを未然に防止するようにし、これを最終的に検査する応力除去及び最終検査工程（Ｓ６）を完了することによって、本発明の工程を全て完了する構成を有する。

前記のような工程からなる本発明の実施の形態の作動過程を、図４及び図５を参照して説明すると、図４及び図５に示すように、連続誘導加熱焼き入れ炉１０に直径が２００ｍｍである円形棒状の素材１を装入し、その内部に設置された誘導コイル１０ａにより装入された素材１が８６０°Ｃ〜９００°Ｃの温度と分当り１５０ｍｍの速度で移送されながら誘導加熱されるようにし、加熱が完了した素材１は、４０°Ｃの冷却水により噴射方式で急速に冷却されて焼き入れが完了するようにする。

その後、前記焼き入れが完了した後には、素材１が自動移送装置２０の一側に載置され、移送板２１がシリンダー２１ａにより上昇及び下降して傾斜台２３側に素材１を転がすと、傾斜台２３に沿って移送された素材１は、自動移送装置２０の収納板２２上に載置され、収納板２２と結合されたシリンダー２２ａの作動により収納板２２が下降することによって、自動移送装置２０の他側の上部に載置されうるように構成される。

その後、自動移送装置２０に載置された素材１は、連続誘導加熱焼き戻し炉３０に装入されて、６２０°Ｃの温度と分当り１２０ｍｍの速度で移送されて、素材１が安定な組織に変わりうるようにする焼き戻しを完了する構成を有する。

前記焼き戻しを完了した素材１は、検査により変形した部分がある場合には校訂した後、応力を除去し最終検査を行うことによって、本発明の作動を完了する。

本発明の工程順序図である。本発明の全体装置図である。本発明の連続誘導加熱焼き入れ炉の分解斜視図である。本発明の作動状態の斜視図である。本発明の作動状態の側断面図である。

符号の説明

１素材
１０連続誘導加熱焼き入れ炉
１０ａ誘導コイル
１２ａスプレー
１１加熱通路
１２冷却部
２０自動移送装置
２１移送板
２１ａ、２２ａシリンダー
２２収納板
２３傾斜台
３０連続誘導加熱焼き戻し炉
Ｓ１素材検査及び用意工程
Ｓ２連続誘導加熱焼き入れ工程
Ｓ３自動移送工程
Ｓ４連続誘導加熱焼き戻し工程
Ｓ５検査及び変形校訂工程
Ｓ６応力除去及び最終検査工程

Claims

熱処理方法であって、
炭素鋼及び低合金鋼材質の素材１を検査し、これを用意する素材検査及び用意工程（Ｓ１）と、
用意した素材１を連続誘導加熱焼き入れ炉１０に装入して８６０〜９００°Ｃの温度に加熱した後、スプレー方式で冷却水を噴死して焼き入れを完了する連続誘導加熱焼き入れ工程（Ｓ２）と、
前記焼き入れが完了した素材１を、自動移送装置２０を利用して水平へ移動させる自動移送工程（Ｓ３）と、
移送された素材１を連続誘導加熱焼き戻し炉３０に装入して５５０〜６９０°Ｃの温度に加熱することによって焼き戻しを完了する連続誘導加熱焼き戻し工程（Ｓ４）と、
前記焼き戻しが完了した素材１を検査して、変形した部分を校訂する検査及び変形校訂工程（Ｓ５）と、
校訂が完了した素材１に応力を除去し、最終検査を行い応力除去及び最終検査工程（Ｓ６）から構成されて、直径の小さな小型素材から大型素材まで連続的に熱処理することによって、生産性が向上し、均一な加熱により組織と機械的性質とを向上させることを特徴とする誘導加熱によるロングバーの連続熱処理方法。
熱処理装置であって、
長方形の筐体状に形成されるが、内部には、円形のコイル状に誘導コイル１０ａが一定間隔に形成された連続誘導加熱焼き入れ炉１０と、
長方形の筐体状に形成されるが、内部には、円筒形のスプレー１２ａが形成された冷却部１２で構成され、円形棒状の素材１が連続的に熱処理されることを特徴とする請求項１に記載のロングバーの連続熱処理装置。
熱処理装置であって、
直径が４０〜２００ｍｍである円形棒状の素材１を装入し、その内部に設置された誘導コイル１０ａにより８６０〜９００°Ｃの温度と分当り９０〜５５５ｍｍの速度で移送加熱されるように構成された連続誘導加熱焼き入れ炉１０と、
前記加熱が完了した素材１をスプレー１２ａにより噴射される４０°Ｃの冷却水により冷却されるように構成された冷却部１２と、
前記焼き入れが完了した素材１が載置されると、移送板２１がシリンダー２１ａにより上昇及び下降して傾斜台２３上に転がって移送させ、移送された素材１は、収納板２２を介して移送が完了するように構成された自動移送装置２０と、
前記移送された素材１が装入加熱して、素材１が安定な組織に焼き戻しされるようにする連続誘導加熱焼き戻し炉３０と、で構成されて、直径が小さな小型素材から大型素材まで連続的に熱処理できることを特徴とする誘導加熱によるロングバーの連続熱処理装置。
連続誘導加熱焼き戻し炉３０は、焼き入れした後に自動移送装置２０により移送された直径４０〜２００ｍｍである円形棒状の素材１が装入されえると、５５０〜６９０°Ｃの温度と分当り６０〜２５０ｍｍの速度で移送加熱されて、素材１が安定な組織に変わりうるように焼き戻しすることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱によるロングバーの連続熱処理装置。