JP2010159452A

JP2010159452A - Quenching method

Info

Publication number: JP2010159452A
Application number: JP2009001694A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Yamaguchi; 和嘉山口
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-07
Also published as: JP5317709B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quenching method capable of suppressing the sticking of soot onto a workpiece and the blackening of the workpiece and quenching the workpiece at lower running cost than heretofore. <P>SOLUTION: Nitrogen gas and methanol, are supplied into a furnace body 21 and the methanol is thermally decomposed to generate the atmospheric gas containing 3.5-6 vol% carbon-monoxide gas and 0.02-0.1 vol% carbon-dioxide gas and having carbon potential of 0.4-0.5%. At the period of time from the charging of a basket 12, in which the workpiece 41 is incorporated, into the furnace body 21 until the temperature in the furnace body 21 exceeds 700°C, the supply of the methanol into the furnace body 21 is stopped to suppress the production of the soot and the carbon dioxide by a Boudouard reaction of the carbon monoxide gas produced from the methanol. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、焼入れ方法に関する。 The present invention relates to a quenching method.

自動車部品、建設機械部品等の製造に用いられる鋼材は、その物理的性質を改変して、所定の強度を確保するために、焼入れ処理などの種々の熱処理が施されている。この焼入れ処理は、例えば、ワークを所定温度に加熱保持して均熱処理を行なった後、この加熱したワークを急冷することにより行なわれている。 Steel materials used for manufacturing automobile parts, construction machine parts, and the like are subjected to various heat treatments such as quenching in order to modify their physical properties and ensure a predetermined strength. This quenching process is performed, for example, by heating and holding the workpiece at a predetermined temperature and performing soaking, and then rapidly cooling the heated workpiece.

前記焼入れ処理では、均熱処理に際して、焼入炉において、還元性金属保護雰囲気ガス中でワークを所定温度に加熱保持することによって、脱炭による焼割れや表面強度の低下を防止している。
前記焼入れ処理では、通常、前記雰囲気ガスとして、液化石油ガス（ＬＰＧ）、プロパン、ブタンなどの原料ガスや空気などを変成することにより製造された変成ガスを用いている。
かかる焼入れ処理は、例えば、図８に示される焼入装置１００により行なわれる。焼入装置１００は、混合ガス生成流路１０１と、変成ガス生成流路１０２と、焼入炉１０３と、焼入槽１０４とを備えている。混合ガス生成流路１０１は、ＬＰＧ槽１１１と、空気供給源１１２と、キャブレタ１１３とを備えている。また、変成ガス生成流路１０２は、混合ガス生成流路１０１の下流側に接続された変成炉１２１を備えている。 In the quenching process, during soaking, the work is heated and held at a predetermined temperature in a reducing metal protective atmosphere gas in a quenching furnace, thereby preventing quench cracking and a decrease in surface strength due to decarburization.
In the quenching treatment, a modified gas produced by modifying a raw material gas such as liquefied petroleum gas (LPG), propane or butane or air is usually used as the atmospheric gas.
Such a quenching process is performed by, for example, a quenching apparatus 100 shown in FIG. The quenching apparatus 100 includes a mixed gas generation channel 101, a modified gas generation channel 102, a quenching furnace 103, and a quenching tank 104. The mixed gas generation flow path 101 includes an LPG tank 111, an air supply source 112, and a carburetor 113. The shift gas generation flow path 102 includes a shift furnace 121 connected to the downstream side of the mixed gas generation flow path 101.

混合ガス生成流路１０１では、ＬＰＧ槽１１１から供給されたＬＰＧと、空気供給源１１２から供給された空気とがキャブレタ１１３で混合されことにより、混合ガスが生成される。そして、変成ガス生成流路１０２では、混合ガス生成流路１０１で生成した混合ガスが変成炉１２１に供給され、変成されることにより、変成ガスが生成される。つぎに、変成ガス生成流路１０２の下流側に接続された焼入炉１０３内に、変成炉１２１で生成した変成ガスが供給されるとともに、ワークを入れたバスケットが装入され、前記変成ガス中で前記ワークが所定温度に加熱保持される。その後、加熱された前記ワークが、焼入炉１０３から焼入槽１０４に搬送され、油中で急冷される。
しかしながら、前記焼入れ装置１００は、変成ガスの原料となるＬＰＧおよび空気それぞれの供給設備であるＬＰＧ槽１１１および空気供給源１１２や、当該ＬＰＧおよび空気を変成する変成炉１２１を備えているため、広い設置スペースが必要である。しかも、前記焼入れ装置１０によれば、空気およびＬＰＧを変成して、変成ガスを製造する際に、多量のエネルギーを消費する。 In the mixed gas generation flow path 101, the LPG supplied from the LPG tank 111 and the air supplied from the air supply source 112 are mixed by the carburetor 113 to generate a mixed gas. In the metamorphic gas generation flow channel 102, the mixed gas generated in the mixed gas generation flow channel 101 is supplied to the metamorphic furnace 121 and is converted, thereby generating a metamorphic gas. Next, in the quenching furnace 103 connected to the downstream side of the shift gas generation flow path 102, the shift gas generated in the shift furnace 121 is supplied, and a basket containing workpieces is charged. The workpiece is heated and held at a predetermined temperature. Thereafter, the heated workpiece is transferred from the quenching furnace 103 to the quenching tank 104 and rapidly cooled in oil.
However, the quenching apparatus 100 is provided with an LPG tank 111 and an air supply source 112 which are supply facilities for LPG and air, respectively, which are raw materials for the shift gas, and a shift furnace 121 for converting the LPG and air. Installation space is required. Moreover, according to the quenching apparatus 10, a large amount of energy is consumed when the modified gas is produced by modifying air and LPG.

そこで、省エネルギーや省スペースの観点から、雰囲気ガスとして、浸炭焼入れ処理で行なわれている手法と同様に、窒素ガスとメタノールとを原料ガスとして用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この方法では、メタノールおよび窒素ガスを焼入炉に供給し、この焼入炉内で前記メタノールと窒素ガスとを含む気液混合物を熱分解することにより雰囲気ガスを生成している。 Therefore, from the viewpoint of energy saving and space saving, a method using nitrogen gas and methanol as raw material gases has been proposed as an atmospheric gas, as in the method performed in carburizing and quenching (for example, Patent Document 1). reference). In this method, methanol and nitrogen gas are supplied to a quenching furnace, and an atmosphere gas is generated by thermally decomposing the gas-liquid mixture containing the methanol and nitrogen gas in the quenching furnace.

特開昭６３−７２８２１号公報JP 63-72821 A

しかしながら、前記方法では、通常、浸炭焼入れ処理を行なうときに用いられる雰囲気ガスと同様に、雰囲気ガスの一酸化炭素ガス濃度を２０〜３３体積％に設定した場合、一酸化炭素ガスのブードア反応により煤および二酸化炭素ガスが発生し、ワークに煤が付着するとともに、二酸化炭素ガスに起因する酸化によりワークが黒色化することがある。 However, in the above method, when the carbon monoxide gas concentration of the atmospheric gas is set to 20 to 33% by volume as in the case of the atmospheric gas usually used when performing the carburizing and quenching process, Soot and carbon dioxide gas are generated, soot adheres to the work, and the work may become black due to oxidation caused by the carbon dioxide gas.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ワークへの煤などの付着および当該ワークの黒色化を抑制することができ、かつ従来よりも低ランニングコストでワークの焼入れを行なうことができる、焼入れ方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress adhesion of wrinkles to the workpiece and blackening of the workpiece, and quenching the workpiece at a lower running cost than conventional. An object of the present invention is to provide a quenching method.

本発明の焼入れ方法は、特殊鋼からなるワークの焼入れ方法であって、（Ａ）内部に撹拌ファンを有する焼入炉の所定温度以上に加熱された炉本体内に、窒素ガスおよびメタノールを供給し、前記撹拌ファンにより撹拌しながら、前記炉本体内で前記メタノールを熱分解して、３．５〜６体積％一酸化炭素ガスと０．０２〜０．１体積％二酸化炭素ガスとを含み、カーボンポテンシャルが０．４〜０．５％である雰囲気ガスを生成する工程、（Ｂ）前記工程（Ａ）で生成した雰囲気ガスを含む前記炉本体内への前記メタノールの供給を停止するとともに、前記ワークを入れたバスケットを前記炉本体内に装入する工程、（Ｃ）バスケットを装入した前記炉本体内を加熱し、炉本体内の温度が７００℃を超えたとき、この炉本体内へのメタノールの供給を再開し、前記雰囲気ガスを生成する工程、および（Ｄ）前記炉本体内に生成した前記雰囲気ガスを前記撹拌ファンで撹拌して炉本体内で循環させながら前記ワークを焼入温度に加熱保持して、前記ワークに均熱処理を施した後、前記ワークを冷却媒体中で急冷する工程を含むことを特徴としている。 The quenching method of the present invention is a quenching method for a workpiece made of special steel, and (A) supplying nitrogen gas and methanol into a furnace body heated to a predetermined temperature or higher in a quenching furnace having a stirring fan inside. Then, while stirring with the stirring fan, the methanol is pyrolyzed in the furnace body, and includes 3.5 to 6 vol% carbon monoxide gas and 0.02 to 0.1 vol% carbon dioxide gas. A step of generating an atmospheric gas having a carbon potential of 0.4 to 0.5%, and (B) stopping the supply of the methanol into the furnace body containing the atmospheric gas generated in the step (A). A step of charging the basket containing the workpiece into the furnace main body, and (C) heating the inside of the furnace main body charged with the basket so that the temperature inside the furnace main body exceeds 700 ° C. Meta into And (D) quenching the workpiece while the atmosphere gas generated in the furnace body is stirred by the stirring fan and circulated in the furnace body. The method includes a step of heating and holding at a temperature, soaking the workpiece and soaking the workpiece in a cooling medium.

本発明の焼入れ方法では、３．５〜６体積％一酸化炭素ガスと０．０２〜０．１体積％二酸化炭素ガスとを含み、カーボンポテンシャルが０．４〜０．５％である雰囲気ガスを生成している。したがって、プロパンガスやブタンガスを変成させることにより得られる変成ガスを用いる場合に比べ、省エネルギーで、かつ省スペースで焼入れを行なうことができる。
これに加えて、本発明の焼入れ方法では、雰囲気ガスの一酸化炭素濃度を３．５〜６体積％に設定しているため、一酸化炭素ガスのブードア反応による煤および二酸化炭素ガスの発生を抑制するとともに、消費するメタノールの量を削減することができる。
さらに、本発明の焼入れ方法では、炉本体内に前記バスケットを装入する時から、炉本体内の温度が７００℃を超えるまでの間、炉本体内へのメタノールの供給を停止している。そのため、前記バスケットの装入により焼入温度からブードア反応が起こりやすい７００℃以下の温度に低下した炉本体内において、一酸化炭素ガスの原料であるメタノールの供給を停止することによって、前記一酸化炭素ガスのブードア反応による煤および二酸化炭素ガスの発生を抑制するとともに、消費するメタノールの量を削減することができる。
したがって、本発明の焼入れ方法によれば、ワークへの煤の付着および二酸化炭素ガスに起因する酸化によるワークの黒色化を抑制することができ、かつ従来よりも低ランニングコストでワークの焼入れを行なうことができる。 In the quenching method of the present invention, an atmospheric gas containing 3.5 to 6% by volume of carbon monoxide gas and 0.02 to 0.1% by volume of carbon dioxide gas and having a carbon potential of 0.4 to 0.5%. Is generated. Therefore, quenching can be performed with energy saving and space saving as compared with the case of using a modified gas obtained by modifying propane gas or butane gas.
In addition, in the quenching method of the present invention, since the carbon monoxide concentration in the atmospheric gas is set to 3.5 to 6% by volume, soot and carbon dioxide gas are generated by the Boudor reaction of carbon monoxide gas. While suppressing, the amount of methanol consumed can be reduced.
Furthermore, in the quenching method of the present invention, the supply of methanol into the furnace body is stopped from when the basket is inserted into the furnace body until the temperature inside the furnace body exceeds 700 ° C. Therefore, by stopping the supply of methanol, which is a raw material of carbon monoxide gas, in the furnace main body, which has been lowered from a quenching temperature to a temperature of 700 ° C. or less, which is likely to cause a booth reaction, by charging the basket, the monoxide is removed. While suppressing the generation of soot and carbon dioxide gas due to the Boudouard reaction of carbon gas, the amount of methanol consumed can be reduced.
Therefore, according to the quenching method of the present invention, adhesion of soot to the workpiece and blackening of the workpiece due to oxidation caused by carbon dioxide gas can be suppressed, and the workpiece is quenched at a lower running cost than in the past. be able to.

本発明の焼入れ方法では、前記工程（Ａ）における撹拌ファンによる撹拌により生じる雰囲気ガスの循環流の速度に対して、前記工程（Ｂ）における雰囲気ガスの循環流の速度を速くすることが好ましい。
かかる焼入れ方法によれば、前記ワークの炉本体への装入に際して、この炉本体内の雰囲気ガスの循環を速やかに行なうことによって、ワークの近傍での煤および二酸化炭素ガスの滞留を抑制することができるため、ワークへの煤の付着および前記ワークの黒色化をより確実に抑制することができる。 In the quenching method of the present invention, it is preferable to increase the speed of the atmospheric gas circulation flow in the step (B) with respect to the speed of the atmospheric gas circulation flow generated by the stirring by the stirring fan in the step (A).
According to this quenching method, when the work is charged into the furnace body, the atmosphere gas in the furnace body is circulated quickly to suppress the retention of soot and carbon dioxide gas in the vicinity of the work. Therefore, adhesion of wrinkles to the workpiece and blackening of the workpiece can be more reliably suppressed.

本発明の焼入れ方法では、前記工程（Ｂ）において、前記ワークを入れたバスケットを前記炉本体内に複数個重ねて配置し、かつこの炉本体内の雰囲気ガスの循環流の下流側に位置するバスケット内の中心部において、前記雰囲気ガスの循環用の間隙を設けてワークを配置することが好ましい。
かかる焼入れ方法によれば、前記ワークの均熱処理に際して、前記炉本体内の雰囲気ガスを効率よく循環することができるため、ワークへの煤の付着および前記ワークの黒色化をより確実に抑制することができる。 In the quenching method of the present invention, in the step (B), a plurality of baskets containing the work are arranged in the furnace body, and are positioned downstream of the circulation flow of the atmospheric gas in the furnace body. It is preferable that a work is disposed in the central portion of the basket with a space for circulating the atmospheric gas.
According to this quenching method, the atmosphere gas in the furnace body can be efficiently circulated during the soaking process of the workpiece, so that the adhesion of soot to the workpiece and the blackening of the workpiece can be more reliably suppressed. Can do.

本発明の焼入れ方法によれば、ワークへの煤などの付着および当該ワークの黒色化を抑制することができ、かつ従来よりも低ランニングコストでワークの焼入れを行なうことができる。 According to the quenching method of the present invention, adhesion of wrinkles and the like to the workpiece and blackening of the workpiece can be suppressed, and the workpiece can be quenched at a lower running cost than before.

本発明の一実施形態に係る焼入れ方法に用いられる焼入装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardening apparatus used for the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示される焼入装置の流体導入管を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the fluid introduction pipe | tube of the hardening apparatus shown by FIG. 本発明の一実施形態に係る焼入れ方法に用いられるワークが入ったバスケットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the basket containing the workpiece | work used for the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る焼入れ方法の工程図である。It is process drawing of the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る焼入れ方法において、炉本体内の温度の変動を示す線図である。It is a diagram which shows the fluctuation | variation of the temperature in a furnace main body in the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る焼入れ方法における焼入れ処理の熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions of the hardening process in the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る焼入れ方法における雰囲気ガスの循環流の速度の条件を示す線図である。It is a diagram which shows the conditions of the speed of the circulation flow of atmospheric gas in the hardening method which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の焼入装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional hardening apparatus.

〔焼入装置の構成〕
まず、添付図面を参照しつつ、本発明の焼入れ方法に用いられる焼入装置を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焼入れ方法に用いられる焼入装置を示すブロック図である。
図１に示すように、焼入装置１は、流体流路１０と、焼入炉２０と、焼入槽３０とを備えている。 [Configuration of quenching equipment]
First, a quenching apparatus used in the quenching method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a quenching apparatus used in a quenching method according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the quenching apparatus 1 includes a fluid flow path 10, a quenching furnace 20, and a quenching tank 30.

流体流路１０は、窒素ガス槽１１と、メタノール槽１２と、窒素ガス槽１１およびメタノール槽１２それぞれの下流側に設けられている流体導入管１４とを備えている。
メタノール槽１２と流体導入管１４との間には、ポンプ１３が設けられている。そして、メタノール槽１２からのメタノールの供給および供給停止は、ポンプ１３により制御される。
流体導入管１４は、図２に示されるように、窒素ガスを焼入炉２０に供給する外管１４ａとメタノールを焼入炉２０に供給する内管１４ｂとからなる二重管構造となっている。 The fluid flow path 10 includes a nitrogen gas tank 11, a methanol tank 12, and a fluid introduction pipe 14 provided on the downstream side of each of the nitrogen gas tank 11 and the methanol tank 12.
A pump 13 is provided between the methanol tank 12 and the fluid introduction pipe 14. The supply and stoppage of methanol from the methanol tank 12 are controlled by the pump 13.
As shown in FIG. 2, the fluid introduction pipe 14 has a double pipe structure including an outer pipe 14 a that supplies nitrogen gas to the quenching furnace 20 and an inner pipe 14 b that supplies methanol to the quenching furnace 20. Yes.

焼入炉２０は、ワークを加熱する炉本体２１と、この炉本体２１内に設けられた撹拌ファン２２とを備えている。炉本体２１内には、流体流路１０から、窒素ガスおよびメタノールの両方または窒素ガスのみが供給される。
そして、この焼入炉２０の炉本体２１内では、メタノールが熱分解され、一酸化炭素ガスと水素ガスとを含む雰囲気ガスが生成される。
焼入炉２０の炉本体２１内では、撹拌ファン２２による撹拌により、雰囲気ガスが循環している。
これにより、炉本体内の雰囲気ガスは、当該炉本体内において、効率よく循環する。その結果、ワーク付近における煤や二酸化炭素ガスの滞留を抑制することができ、ワークへの煤の付着および前記ワークの黒色化を抑制することができる。
炉本体２１は、ワーク４１が入ったバスケット４２（図３を参照）を、当該炉本体２１の内部に複数個重ねて配置することができるように構成されている。 The quenching furnace 20 includes a furnace body 21 that heats a workpiece, and a stirring fan 22 provided in the furnace body 21. Both nitrogen gas and methanol or only nitrogen gas is supplied from the fluid flow path 10 into the furnace body 21.
And in the furnace main body 21 of this hardening furnace 20, methanol is thermally decomposed and the atmospheric gas containing carbon monoxide gas and hydrogen gas is produced | generated.
In the furnace body 21 of the quenching furnace 20, atmospheric gas is circulated by stirring by the stirring fan 22.
Thereby, the atmospheric gas in the furnace body circulates efficiently in the furnace body. As a result, soot and carbon dioxide gas can be prevented from staying in the vicinity of the work, and soot can be prevented from adhering to the work and blackening of the work.
The furnace body 21 is configured such that a plurality of baskets 42 (see FIG. 3) containing workpieces 41 can be placed inside the furnace body 21 in a stacked manner.

焼入槽３０は、図示しない断熱扉を介して、バスケットを搬送可能に焼入炉２０と連結されている。焼入槽３０内には、冷却媒体である焼入れ油が入った図示しない油槽が設けられている。焼入槽３０では、焼入炉２０から搬送された加熱したワークが、油槽に浸漬されて急冷される。 The quenching tank 30 is connected to the quenching furnace 20 through a heat insulating door (not shown) so that the basket can be conveyed. In the quenching tank 30, an oil tank (not shown) containing quenching oil as a cooling medium is provided. In the quenching tank 30, the heated workpiece conveyed from the quenching furnace 20 is immersed in an oil tank and rapidly cooled.

〔焼入れ方法の処理手順〕
つぎに、添付図面を参照しつつ、前記焼入装置１を用いた本発明の一実施形態に係る焼入れ方法の処理手順を説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る焼入れ方法の工程図である。 [Quenching procedure]
Next, a processing procedure of a quenching method according to an embodiment of the present invention using the quenching apparatus 1 will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a process diagram of a quenching method according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の焼入れ方法では、まず、窒素ガスおよびメタノールを、焼入炉２０の炉本体２１内に供給して、撹拌ファン２２により撹拌しながら加熱する（加熱工程）。
かかる加熱工程では、炉本体２１内の温度は、所定温度（例えば、８４０℃）まで昇温し、その後、前記温度に維持される（図５参照）。
これにより、炉本体２１内において、前記メタノールが熱分解して、雰囲気ガスを生成する。 In the quenching method of the present embodiment, first, nitrogen gas and methanol are supplied into the furnace main body 21 of the quenching furnace 20 and heated while being stirred by the stirring fan 22 (heating process).
In such a heating process, the temperature in the furnace body 21 is raised to a predetermined temperature (for example, 840 ° C.), and then maintained at the temperature (see FIG. 5).
Thereby, in the furnace main body 21, the said methanol thermally decomposes and produces | generates atmospheric gas.

前記雰囲気ガスにおける一酸化炭素ガスの濃度は、酸化を防止する観点から、３．５体積％以上であり、煤発生を防止する観点から、６体積％以下である。 The concentration of the carbon monoxide gas in the atmospheric gas is 3.5% by volume or more from the viewpoint of preventing oxidation, and 6% by volume or less from the viewpoint of preventing soot generation.

また、前記雰囲気ガスにおける二酸化炭素ガス濃度は、煤発生および酸化を防止する観点から、０．０２〜０．１体積％である。 Moreover, the carbon dioxide gas concentration in the atmospheric gas is 0.02 to 0.1% by volume from the viewpoint of preventing soot generation and oxidation.

前記雰囲気ガスのカーボンポテンシャルは、脱炭を防止する観点から、０．４％以上であり、煤発生を抑制する観点から、０．５％以下である。 The carbon potential of the atmospheric gas is 0.4% or more from the viewpoint of preventing decarburization, and 0.5% or less from the viewpoint of suppressing soot generation.

窒素ガスの供給量は、炉圧を維持し、爆発を防止し、雰囲気への外乱を防ぐ観点から、炉本体２１の内部容積１．３６ｍ³に対して、好ましくは３ｍ³／時間以上であり、窒素ガスを節約する観点から、好ましくは３．４ｍ³／時間以下である。 The supply amount of nitrogen gas is preferably 3 m ³ / hour or more with respect to the internal volume of 1.36 m ³ of the furnace body 21 from the viewpoint of maintaining the furnace pressure, preventing explosion, and preventing disturbance to the atmosphere. From the viewpoint of saving nitrogen gas, it is preferably 3.4 m ³ / hour or less.

メタノールの供給量は、酸化および脱炭を防止する観点から、炉本体２１の内部容積１．３６ｍ³に対して、好ましくは５．０×１０^-4ｍ³／時間以上であり、煤発生を防止する観点から、好ましくは５．８×１０^-4ｍ³／時間以下である。 From the viewpoint of preventing oxidation and decarburization, the amount of methanol supplied is preferably 5.0 × 10 ⁻⁴ m ³ / hour or more with respect to the internal volume of 1.36 m ³ of the furnace body 21, and soot is generated. From the viewpoint of prevention, it is preferably 5.8 × 10 ⁻⁴ m ³ / hour or less.

焼入炉２０の炉本体２１内に供給した窒素ガスおよびメタノールの加熱温度は、メタノールが分解して生じる一酸化炭素のブードア反応による煤および二酸化炭素ガスの発生を抑制する観点から、７００℃以上である。 The heating temperature of the nitrogen gas and methanol supplied into the furnace body 21 of the quenching furnace 20 is 700 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing the generation of soot and carbon dioxide gas due to the carbon monoxide Boudoor reaction generated by decomposition of methanol. It is.

つぎに、生成した雰囲気ガスを含む炉本体２１内に窒素ガスを供給し、かつメタノールの供給を停止するとともに、ワーク４１を入れたバスケット４２を前記炉本体２１内に装入する（ワーク装入工程）。
かかるワーク装入工程では、前記加熱工程において、炉本体２１内の温度が、炉本体２１内へのワーク４１を入れたバスケット４２の装入によって低下する（図５参照）。 Next, nitrogen gas is supplied into the furnace main body 21 containing the generated atmospheric gas, and the supply of methanol is stopped, and the basket 42 containing the work 41 is charged into the furnace main body 21 (work charging). Process).
In such a work charging process, in the heating process, the temperature in the furnace body 21 is lowered by charging the basket 42 containing the work 41 into the furnace body 21 (see FIG. 5).

本工程では、炉本体２１内への窒素ガスの供給を続けつつ、メタノールの供給を停止しているため、前記バスケットの装入によりブードア反応が起こりやすい温度に低下した炉本体内において、前記メタノールから生成する一酸化炭素ガスの量を減少させることができ、ひいては、前記一酸化炭素ガスのブードア反応による煤および二酸化炭素ガスの発生を抑制することができる。
したがって、本実施形態の焼入れ方法によれば、ワークへの煤の付着および二酸化炭素ガスによる酸化によるワークの黒色化を抑制することができる。また、本実施形態の焼入れ方法によれば、焼入れ処理に際して消費されるメタノールの量を従来よりも削減することができるので、従来よりも低ランニングコストでワークの焼入れを行なうことができる。
本工程における窒素ガスの供給量は、前記加熱工程の場合と同様である。 In this step, since the supply of methanol is stopped while continuing the supply of nitrogen gas into the furnace body 21, the methanol is reduced in the furnace body, which has been lowered to a temperature at which a boot door reaction easily occurs due to the charging of the basket. It is possible to reduce the amount of carbon monoxide gas produced from the carbon dioxide, and consequently suppress the generation of soot and carbon dioxide gas due to the Boudor reaction of the carbon monoxide gas.
Therefore, according to the quenching method of the present embodiment, blackening of the workpiece due to adhesion of soot to the workpiece and oxidation with carbon dioxide gas can be suppressed. Further, according to the quenching method of the present embodiment, the amount of methanol consumed in the quenching process can be reduced as compared with the prior art, so that the workpiece can be quenched at a lower running cost than in the prior art.
The supply amount of nitrogen gas in this step is the same as in the heating step.

炉本体２１内には、通常、ワーク４１が入った複数個のバスケット４２が重ねて配置される。バスケット４２の中心部には、当該バスケット４２を搬送可能に支持するための図示しない支軸が挿入される孔部４３が設けられている。前記複数個のバスケット４２のうち炉本体内の雰囲気ガスの循環流の下流側に位置するバスケット４２には、前記孔部４３の周りに、雰囲気ガスの循環用の間隙Ｓを設けてワーク４１が配置される。 In the furnace main body 21, usually, a plurality of baskets 42 containing workpieces 41 are arranged in an overlapping manner. At the center of the basket 42, there is provided a hole 43 into which a support shaft (not shown) for supporting the basket 42 so as to be transported is inserted. Among the plurality of baskets 42, the basket 42 positioned on the downstream side of the circulation flow of the atmospheric gas in the furnace body is provided with a gap S for circulation of the atmospheric gas around the hole portion 43 so that the workpiece 41 is provided. Be placed.

つぎに、バスケット４２を装入した前記炉本体２１内を加熱し、炉本体２１内の温度が７００℃を超えたとき、この炉本体２１内へのメタノールの供給を再開し、前記雰囲気ガスを生成する（再加熱工程）。
本工程では、炉本体２１内の温度は、昇温する（図５参照）。 Next, the inside of the furnace main body 21 in which the basket 42 is charged is heated, and when the temperature in the furnace main body 21 exceeds 700 ° C., the supply of methanol into the furnace main body 21 is resumed, and the atmosphere gas is reduced. (Reheating process).
In this step, the temperature in the furnace body 21 is increased (see FIG. 5).

また、本工程では、炉本体２１内の温度が７００℃以下であるときには、窒素ガスのみが炉本体２１内に供給され、炉本体２１内の温度が７００℃を超えたとき、窒素ガスおよびメタノールが炉本体２１内に供給される。
このように、一酸化炭素のブードア反応が起こりやすい７００℃以下の温度では、炉本体２１内のメタノールの量が少なくなるため、前記メタノールから生成される一酸化炭素ガスのブードア反応による煤および二酸化炭素ガスの発生を抑制することができる。また、７００℃を超えたときには、前記メタノールから一酸化炭素ガスが生成されるようになるため、ワークの酸化を抑制して、良好な光輝性を確保することができる。
本工程における窒素ガスの供給量およびメタノールの供給の再開時のメタノールの供給量は、前記加熱工程の場合と同様である。 Further, in this step, when the temperature in the furnace body 21 is 700 ° C. or lower, only nitrogen gas is supplied into the furnace body 21, and when the temperature in the furnace body 21 exceeds 700 ° C., nitrogen gas and methanol Is supplied into the furnace body 21.
Thus, since the amount of methanol in the furnace body 21 decreases at a temperature of 700 ° C. or less at which a carbon monoxide boudoorre reaction is likely to occur, soot and carbon dioxide due to the boudouard reaction of the carbon monoxide gas generated from the methanol is reduced. Generation of carbon gas can be suppressed. Moreover, since carbon monoxide gas will be produced | generated from the said methanol when it exceeds 700 degreeC, the oxidation of a workpiece | work can be suppressed and favorable glitter can be ensured.
The supply amount of nitrogen gas in this step and the supply amount of methanol when restarting the supply of methanol are the same as in the heating step.

つぎに、図６に示されるように、炉本体２１内に生成した前記雰囲気ガスを撹拌ファン２２で撹拌して炉本体２１内で循環させながらワーク４１を焼入温度に加熱保持して、ワーク４１に均熱処理（均熱処理工程）を施した後、ワーク４１を冷却媒体である焼入れ油に浸漬して急冷する〔急冷（油冷）工程〕。
均熱処理工程では、炉本体２１内への窒素ガスおよびメタノールの供給が行なわれる（図５参照）。本工程における窒素ガスおよびメタノールの供給量は、前記加熱工程の場合と同様である（図５参照）。 Next, as shown in FIG. 6, the atmospheric gas generated in the furnace body 21 is stirred by the stirring fan 22 and circulated in the furnace body 21, and the work 41 is heated and held at the quenching temperature. After subjecting 41 to a soaking process (soaking process), the work 41 is immersed in quenching oil as a cooling medium and rapidly cooled [rapid cooling (oil cooling) process].
In the soaking process, nitrogen gas and methanol are supplied into the furnace body 21 (see FIG. 5). The supply amounts of nitrogen gas and methanol in this step are the same as in the heating step (see FIG. 5).

焼入温度は、良好なマルテンサイト変態を行なうために金属組織をより均質なオーステナイト相にするという観点から、８００℃以上であり、ワーク中における結晶粒の粗大化を抑制して、適度な硬さを確保するとともに、ワークの脆化を抑制する観点から、８５０℃以下である。
また、均熱処理時間は、より均質なオーステナイト相を得るという観点から、０．３時間〜１．５時間である。 The quenching temperature is 800 ° C. or more from the viewpoint of making the metal structure a more homogeneous austenite phase in order to perform good martensitic transformation, and suppresses the coarsening of the crystal grains in the workpiece, so that an appropriate hardness is obtained. From the viewpoint of ensuring the thickness and suppressing the embrittlement of the workpiece, it is 850 ° C. or lower.
The soaking time is 0.3 hours to 1.5 hours from the viewpoint of obtaining a more homogeneous austenite phase.

急冷工程において、急冷の際に用いる焼入れ油の温度は、ワーク全体における歪みの発生を抑制し、良好なマルテンサイト変態を行なう観点から、６０℃以上であり、歪を防止する観点から、１２０℃以下である。
焼入れ油中へのワークの浸漬時間は、マルテンサイト変態を十分に行なう観点から、１０〜２０分である。 In the rapid cooling step, the temperature of the quenching oil used for rapid cooling is 60 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing the occurrence of strain in the entire workpiece and performing good martensitic transformation, and from the viewpoint of preventing strain, 120 ° C. It is as follows.
The immersion time of the workpiece in the quenching oil is 10 to 20 minutes from the viewpoint of sufficiently performing the martensitic transformation.

なお、本実施形態の焼入れ方法では、図７に示されるように、前記加熱工程に比べて、ワーク装入工程において、撹拌ファン２２の回転速度を大きくすることにより、加熱工程における雰囲気ガスの循環流の速度に対して、ワーク装入工程における雰囲気ガスの循環流の速度を高くする。
これにより、炉本体２１内における雰囲気ガスの循環を速やかに行ない、煤や二酸化炭素ガスの滞留を抑制し、ワーク４１への煤の付着および二酸化炭素ガスに起因する酸化によるワークの黒色化をより確実に抑制することができる。 In the quenching method of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the atmospheric gas is circulated in the heating process by increasing the rotational speed of the stirring fan 22 in the work charging process compared to the heating process. The speed of the circulation flow of the atmospheric gas in the work charging process is increased with respect to the flow speed.
Thereby, circulation of the atmospheric gas in the furnace body 21 is performed quickly, the stay of soot and carbon dioxide gas is suppressed, and the blackening of the work due to the adhesion of soot to the work 41 and oxidation caused by the carbon dioxide gas is further improved. It can be surely suppressed.

前記加熱工程における撹拌ファン２２の回転速度に対する前記ワーク装入工程における撹拌ファン２２の回転速度の増加割合は、煤や二酸化炭素ガスの滞留を抑制する観点から、２５％以上、好ましくは３３％以上であり、ワークの寿命を十分なものとする観点から、４２％以下である。 The rate of increase in the rotational speed of the stirring fan 22 in the work charging process with respect to the rotational speed of the stirring fan 22 in the heating process is 25% or more, preferably 33% or more, from the viewpoint of suppressing retention of soot and carbon dioxide gas. From the viewpoint of making the work life sufficient, it is 42% or less.

（実施例）
図１に示される焼入装置１を用いて、以下のように、軸受綱からなるワーク４１の焼入れ処理を行なった。なお、本実施例で用いられる焼入装置１の焼入炉２０において、内部体積は、１．３６ｍ³であり、撹拌ファン２２は、翼数：４、翼径：４５ｃｍである遠心ファンである。また、ワーク４１として、ＳＵＪ２からなるワークを用いた。 (Example)
The quenching apparatus 1 shown in FIG. 1 was used to quench the workpiece 41 made of bearing steel as follows. In the quenching furnace 20 of the quenching apparatus 1 used in the present embodiment, the internal volume is 1.36 m ³ , and the stirring fan 22 is a centrifugal fan having 4 blades and a blade diameter of 45 cm. . Further, as the work 41, a work made of SUJ2 was used.

撹拌ファン２２を回転速度６３５ｒｐｍで回転させながら、８４０℃に保たれた炉本体２１内に、窒素ガスを流速３ｍ³／時間で供給するとともに、メタノールを流速５．０×１０^-4ｍ³／時間で供給し、メタノールを熱分解することにより、炉本体２１内において、一酸化炭素濃度が５体積％であり、二酸化炭素濃度が０．０５体積％でありカーボンポテンシャルが０．４５％である雰囲気ガスを生成した（図７参照）。 While rotating the stirring fan 22 at a rotational speed of 635 rpm, nitrogen gas is supplied at a flow rate of 3 m ³ / hour into the furnace body 21 maintained at 840 ° C., and methanol is supplied at a flow rate of 5.0 × 10 ⁻⁴ m ³ / hour. By supplying methanol over time and thermally decomposing methanol, the carbon monoxide concentration is 5% by volume, the carbon dioxide concentration is 0.05% by volume, and the carbon potential is 0.45% in the furnace body 21. Atmospheric gas was generated (see FIG. 7).

一方、ワーク４１を、中心部に支軸を挿入するための孔部４３を有するバスケット４２内に入れた。
そして、炉本体２１へのメタノールの供給を停止するとともに、撹拌ファン２２の回転速度を８８３ｒｐｍに設定した後、ワーク４１が入ったバスケット４２を炉本体２１内に３段に重ねて配置した（図７参照）。なお、最上段に位置するバスケット４２においては、当該バスケット４２の孔部４３の周りに、５０ｍｍの間隙を設けてワーク４１を配置した。 On the other hand, the workpiece 41 was placed in a basket 42 having a hole 43 for inserting a support shaft at the center.
Then, while stopping the supply of methanol to the furnace body 21 and setting the rotational speed of the stirring fan 22 to 883 rpm, the basket 42 containing the work 41 is arranged in three stages in the furnace body 21 (see FIG. 7). In the basket 42 located at the uppermost stage, the work 41 is arranged around the hole 43 of the basket 42 with a gap of 50 mm.

その後、炉本体２１内の温度が７００℃になるまで加熱した。炉本体２１内の温度が７００℃を超えたとき、炉本体２１内へのメタノールの供給を再開した。
そして、ワーク４１を８４０℃で４０分間加熱保持することにより、均熱処理を行なった後、８０℃に保たれた焼入油に１５分間浸漬することにより、油冷を行なった（図６参照）。
その結果、煤が付着しておらず、かつ黒色化しておらず、光輝性に優れた製品が得られた。
なお、鋼材として、軸受綱を用いる場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、合金鋼などの一般的な特殊鋼にも適用することができる。 Then, it heated until the temperature in the furnace main body 21 became 700 degreeC. When the temperature in the furnace body 21 exceeded 700 ° C., the supply of methanol into the furnace body 21 was resumed.
The workpiece 41 was heated and held at 840 ° C. for 40 minutes to perform soaking, and then immersed in quenching oil maintained at 80 ° C. for 15 minutes to perform oil cooling (see FIG. 6). .
As a result, there was obtained a product having no glitter and no blackening, and having excellent glitter.
In addition, although the case where a bearing rope was used as a steel material was demonstrated, this invention is not limited to this, It can apply also to general special steel, such as alloy steel.

２０焼入炉
２１炉本体
２２撹拌ファン
４０バスケット
４１ワーク 20 Quenching furnace 21 Furnace body 22 Stirring fan 40 Basket 41 Workpiece

Claims

特殊鋼からなるワークの焼入れ方法であって、
（Ａ）内部に撹拌ファンを有する焼入炉の所定温度以上に加熱された炉本体内に、窒素ガスおよびメタノールを供給し、前記撹拌ファンにより撹拌しながら、前記炉本体内で前記メタノールを熱分解して、３．５〜６体積％一酸化炭素ガスと０．０２〜０．１体積％二酸化炭素ガスとを含み、カーボンポテンシャルが０．４〜０．５％である雰囲気ガスを生成する工程、
（Ｂ）前記工程（Ａ）で生成した雰囲気ガスを含む前記炉本体内への前記メタノールの供給を停止するとともに、前記ワークを入れたバスケットを前記炉本体内に装入する工程、
（Ｃ）バスケットを装入した前記炉本体内を加熱し、炉本体内の温度が７００℃を超えたとき、この炉本体内へのメタノールの供給を再開し、前記雰囲気ガスを生成する工程、および
（Ｄ）前記炉本体内に生成した前記雰囲気ガスを前記撹拌ファンで撹拌して炉本体内で循環させながら前記ワークを焼入温度に加熱保持して、前記ワークに均熱処理を施した後、前記ワークを冷却媒体中で急冷する工程
を含むことを特徴とする特殊鋼からなるワークの焼入れ方法。 A method of quenching a workpiece made of special steel,
(A) Nitrogen gas and methanol are supplied into a furnace body heated to a predetermined temperature or higher in a quenching furnace having a stirring fan inside, and the methanol is heated in the furnace body while stirring with the stirring fan. It decomposes to produce an atmospheric gas containing 3.5 to 6% by volume carbon monoxide gas and 0.02 to 0.1% by volume carbon dioxide gas and having a carbon potential of 0.4 to 0.5%. Process,
(B) Stopping the supply of the methanol into the furnace body containing the atmospheric gas generated in the step (A), and charging the basket containing the workpiece into the furnace body;
(C) heating the inside of the furnace body charged with the basket, and when the temperature inside the furnace body exceeds 700 ° C., restarting the supply of methanol into the furnace body to generate the atmosphere gas; And (D) After the atmosphere gas generated in the furnace body is stirred with the stirring fan and circulated in the furnace body, the workpiece is heated and held at a quenching temperature, and the workpiece is subjected to soaking treatment A method for quenching a workpiece made of special steel, comprising a step of quenching the workpiece in a cooling medium.

前記工程（Ａ）における撹拌ファンによる撹拌により生じる雰囲気ガスの循環流の速度に対して、前記工程（Ｂ）における雰囲気ガスの循環流の速度を速くする請求項１に記載の特殊鋼からなるワークの焼入れ方法。 The workpiece made of the special steel according to claim 1, wherein the speed of the circulation flow of the atmospheric gas in the step (B) is increased with respect to the speed of the circulation flow of the atmospheric gas generated by the stirring by the stirring fan in the step (A). Quenching method.

前記工程（Ｂ）において、前記ワークを入れたバスケットを前記炉本体内に複数個重ねて配置し、かつこの炉本体内の雰囲気ガスの循環流の下流側に位置するバスケット内の中心部において、前記雰囲気ガスの循環用の間隙を設けてワークを配置する請求項１または２に記載の特殊鋼からなるワークの焼入れ方法。 In the step (B), a plurality of baskets containing the work are arranged in the furnace body, and at the center of the basket located downstream of the circulation flow of the atmospheric gas in the furnace body, The method for quenching a workpiece made of special steel according to claim 1 or 2, wherein the workpiece is arranged with a gap for circulating the atmospheric gas.