JP2019128113A - Heat treatment furnace - Google Patents
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Description
本発明は、熱処理炉に関するものであり、さらに詳しくは、貫通孔を有するワークを加熱するための熱処理炉に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment furnace, and more particularly to a heat treatment furnace for heating a workpiece having through holes.
鍛造等の熱間加工を経た後の金属製のワークに対して、焼ならしを施す等の目的で、所定温度に内部空間を加熱することができる熱処理炉が用いられる。熱処理炉において、ワークは、炉内を搬送されながら、徐冷等の処理を受ける。この種の熱処理炉は、例えば特許文献1に開示されている。
A heat treatment furnace is used which can heat the internal space to a predetermined temperature for the purpose of normalizing a metal work after hot working such as forging. In the heat treatment furnace, the work is subjected to a treatment such as slow cooling while being conveyed in the furnace. A heat treatment furnace of this type is disclosed, for example, in
特許文献1に開示されているように、従来一般の熱処理炉においては、ワークは、棚板やトレーやコンベア等の面状の保持部材に載置された状態で、熱処理を受ける。この場合、ワークと保持部材の間の接触面において、局所的にワークの熱が保持部材に奪われる抜熱が生じる。すると、単一のワーク内において、部分ごとに温度差が生じ、熱処理品質にばらつきが生じる。つまり、金属材料の組織変化が不均一に起こりやすくなり、均一な組織および物性を有するワークが得にくくなる。特に、保持部材の上にワークを無秩序に積載する場合には(バラ積み)、ワーク個体間でも熱処理品質にばらつきが生じやすくなる。このような熱処理品質のばらつきを抑えるための手段として、炉内に均熱ゾーンを設ける等の方策が考えられるが、この場合には、炉が大型化するとともに、炉全体としての熱効率が低くなってしまう。
As disclosed in
本発明が解決しようとする課題は、簡素な構成により、ワークの熱処理品質のばらつきを抑えることができる熱処理炉を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a heat treatment furnace capable of suppressing the variation in the heat treatment quality of a workpiece with a simple configuration.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱処理炉は、貫通孔を有する金属製のワークを熱処理する熱処理炉において、内部の雰囲気を所定温度に調節可能な温度調節部を有する炉体と、前記ワークの貫通孔に挿通可能であり、重力方向と交差する方向に軸を向けて前記温度調節部内に設けられた串部材と、を有することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned subject, the heat treatment furnace concerning the present invention heat-treat furnace which heat-treats metal work which has a penetration hole, and has a furnace which has a temperature control part which can adjust internal atmosphere to predetermined temperature, A gutter member may be inserted into the through hole of the work, and may be provided in the temperature control section with its axis directed in the direction intersecting the gravity direction.
ここで、前記串部材は、前記炉体内に設けられた回転軸を中心として放射状に複数設けられ、前記回転軸の周りに回転されることが好ましい。 Here, it is preferable that a plurality of the wedge members be provided radially around a rotation axis provided in the furnace body, and be rotated around the rotation axis.
また、前記炉体の外周部を構成する外周壁と前記回転軸の間には内壁が設けられ、前記回転軸と前記内壁の間の空間として前記温度調節部が設けられ、前記串部材の基端は、前記内壁に取り付けられていることが好ましい。 Further, an inner wall is provided between the outer peripheral wall constituting the outer peripheral portion of the furnace body and the rotary shaft, the temperature control unit is provided as a space between the rotary shaft and the inner wall, and a base of the wedge member The end is preferably attached to the inner wall.
上記発明にかかる熱処理炉においては、重力方向と交差する方向に軸を向けて配置された串部材を、ワークの貫通孔に挿通して、ワークを炉体の温度調節部内で保持することができる。各ワークを貫通孔の内壁の小面積の領域だけで串部材に接触させた状態でワークを保持することができるので、棚板等の面状の保持部材にワークを載置する場合と比較して、保持部材である串部材による抜熱を小さく抑えることができる。これにより、ワークの熱処理品質の均一性が高くなり、熱処理を経て、金属組織や物性の均一性が高いワークを安定して得ることができる。このように、串部材を温度調節部に設けるという簡素な構成により、貫通孔を有するワークに対して、均質性に優れた熱処理を施すことができる熱処理炉が得られる。 In the heat treatment furnace according to the present invention, the work can be held in the temperature control portion of the furnace body by inserting the wedge member disposed with its axis directed in the direction intersecting the gravity direction into the through hole of the work. . Since the work can be held in a state where each work is in contact with the wedge member only in the small area region of the inner wall of the through hole, compared to the case where the work is placed on a planar holding member such as a shelf board Thus, it is possible to suppress heat removal by the wedge member which is the holding member to a low level. As a result, the uniformity of the heat treatment quality of the workpiece is enhanced, and a workpiece having high uniformity of metal structure and physical properties can be stably obtained through the heat treatment. Thus, the heat treatment furnace which can heat-process excellent in homogeneity with respect to the work which has a penetration hole by the simple composition of providing a weir member in a temperature control part is obtained.
ここで、串部材が、前記炉体内に設けられた回転軸を中心として放射状に複数設けられ、回転軸の周りに回転される場合には、串部材を回転軸の周りに回転させながら熱処理を行うことで、串部材で保持した複数のワークを、高い均質性をもって連続的に熱処理しやすくなる。また、串部材の回転を利用して、温度調節部内へのワークの搬入および温度調節部からのワークの搬出を行いやすくなる。 Here, if a plurality of wedge members are provided radially around a rotation axis provided in the furnace body, and if it is rotated around the rotation axis, heat treatment is performed while rotating the wedge member around the rotation axis By doing this, the plurality of workpieces held by the wedge member can be easily heat-treated continuously with high homogeneity. In addition, it is easy to carry in the work into the temperature control unit and carry out the work from the temperature control unit by using the rotation of the wedge member.
また、炉体の外周部を構成する外周壁と回転軸の間に内壁が設けられ、回転軸と内壁の間の空間として温度調節部が設けられ、串部材の基端が、内壁に取り付けられている場合には、高い熱効率と均質性をもって、ワークの熱処理を行いやすくなる。 Further, an inner wall is provided between the outer peripheral wall constituting the outer peripheral portion of the furnace body and the rotating shaft, a temperature control unit is provided as a space between the rotating shaft and the inner wall, and a base end of the wedge member is attached to the inner wall In this case, it becomes easy to heat treat the workpiece with high thermal efficiency and homogeneity.
以下、本発明の一実施形態にかかる熱処理炉について、図面を参照しながら説明する。図1〜4に概略を示す本発明の一実施形態にかかる熱処理炉1は、鍛造等の熱間加工を経た後の金属製のワークWを、徐冷により焼ならしするものである。なお、各図面において、断面を示すハッチングは省略している。
Hereinafter, a heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A
[ワークの構成]
本発明の一実施形態にかかる熱処理炉1は、ワークWの形状を利用することで、簡素な構成で、均質性の高い熱処理を実施するものであり、ワークWは所定の形状を有する。つまり、ワークWは、貫通孔W1を有する金属部材よりなっている。貫通孔W1を有していれば、どのような外形を有していてもかまわないが、例えば、図5に示すように、円筒状(ドーナツ状)のワークWを、好適な熱処理対象として例示することができる。円筒状であれば、その中心軸の周りに対称な形状となっているので、熱処理の均一性を特に高くすることができる。
[Work configuration]
The
ワークWを構成する金属材料は、鍛造等の熱間加工の後に、焼きならし等、所定の熱処理を経ることで、金属組織や物性を制御することができるものならば、どのようなものであってもかまわない。その種の金属材料の例として、肌焼鋼を例示することができる。特に好適な鋼種として、SCR420やSCM420等を挙げることができる。 The metal material constituting the work W may be any material as long as it can control the metal structure and physical properties by subjecting it to a predetermined heat treatment such as normalizing after hot working such as forging. It does not matter. As an example of such a metal material, case-hardened steel can be illustrated. SCR420, SCM420 grade | etc., Can be mentioned as a especially suitable steel type.
[熱処理炉の構成]
次に、本発明の一実施形態にかかる熱処理炉1の構成について説明する。熱処理炉1においては、串部材40を除いて、特許文献1に記載される従来一般の熱処理炉と同様の構成を適用することができる。
[Composition of heat treatment furnace]
Next, the structure of the
熱処理炉1は、炉体10を本体としてなる。炉体10は、軸を略鉛直に配置した略円筒状の外周壁11と、外周壁11の内側に、外周壁11と同軸状に設けた略円筒状の内壁12とを有している。炉体10はさらに、外周壁11に囲まれた領域の上端部と下端部をそれぞれ閉塞する上壁14および下壁16を有している。外周壁11および上壁14、下壁16は金属酸化物等の耐火物よりなっている。内壁12は、軸方向に外周壁11よりも短く形成されており、上端部および下端部がそれぞれ上壁14および下壁16から離れている。
The
外周壁11には、後述する串部材40に対応する高さ位置に、ワークWを出し入れできる開口部として、搬入口18と搬出口20が設けられている。なお、特許文献1に示されるように、搬入口18と搬出口20を別に設けず、1つの開口部からワークWの出し入れの両方を行うようにしてもよい。
A carry-in
略円筒状の外周壁11および内壁12の中心には、回転軸24が設けられている。回転軸24は、炉体10の上壁14および下壁16を貫通しており、図示しない回転機構に連結されている。回転機構によって回転軸24の軸回転を駆動することができる。内壁12の上端部および下端部には、それぞれ端板26,26が設けられ、端板26,26が略円筒状の内壁12の上下の開口を閉塞するとともに、内壁12を回転軸24に固定している。これにより、回転機構を用いて回転軸24を軸回転させることで、内壁12が回転軸24を中心に回転される。
A
熱処理炉1において、外周壁11と内壁12の間の空間、詳細には、外周壁11と内壁12、上壁14と下壁16、2つの端板26,26によって囲まれて閉塞される空間が、温度調節部30となっている。炉体10の外周壁11の内側面には、例えばシーズヒータよりなる加熱部28が設けられており、温度調節部30内の雰囲気を加熱することができる。そして、上壁14には、温度調節部30に連通した複数の開口が設けられ、それぞれに、冷気を導入できる冷却ブロア32、気体を排出する排気ダクト34、気体を循環させる循環ファン36が設けられている。加熱部28、冷却ブロア32、排気ダクト34、循環ファン36の出力を組み合わせて制御することで、温度調節部30内の雰囲気を、所定の温度に調節することができる。熱間加工後のワークWに対して焼ならしを行う場合には、炉体外部の温度よりも高く、かつワークWの温度よりも低い温度に、温度調節部30内の雰囲気を調節すればよい。
In the
炉体10の温度調節部30の中には、複数の棒状の串部材40が設けられている。串部材40は、基端が内壁12の外側面に固定され、軸を略水平に向けて、外側へ向かって突出している。串部材40の先端は、外周壁11に接触していない。串部材40は、回転軸24に沿って、複数の段に設けられている(図の例では4段)。各段において、串部材40は、回転軸24を中心として対称になるように、放射状に設けられている。串部材40は、ワークWよりも高い耐熱性を有する金属材料よりなることが好ましい。
A plurality of rod-
串部材40の外径は、ワークWの貫通孔W1の孔径よりも小さく設定されている。串部材40の先端側から、串部材40をワークWの貫通孔W1に挿通し、串部材40にワークWを吊るすことで、ワークWを温度調節部30内で保持することができる。1本の串部材40で複数のワークWを保持することができる(図では5個)。串部材40の長さおよび串部材40を設ける段数、各段における串部材40の数を適切に定めることで、同じ串部材40に保持されたワークWの間、そして隣接する串部材40に保持されたワークWの間で、接触が起こらないようにして、あるいは小面積でのみ接触するようにして、多数のワークWを炉体10内に収容することができる。
The outer diameter of the
搬入口18および搬出口20の外側には、ワークWを把持して串部材40への抜き差しを行うことができるロボット(不図示)が備えられている。ロボットとしては、前後動可能な爪状の把持部を複数備え、円筒状のワークWの端面の一方側から、ワークWを把持するものを例示することができる。ロボットが、ある串部材40の位置に貫通孔W1の位置を合わせた状態でワークWを把持し、搬入口18を介して温度調節部30内に搬入して、串部材40の軸に沿って前進させることで、ワークWを串部材40に掛けることができる。串部材40に掛けたワークWを串部材40の基端側に押し、次のワークWを掛ければ、1本の串部材40に複数のワークWを順次掛けることができる。また、串部材40に保持されたワークWを、ロボットが搬出口20を介して把持部で把持し、後退させることで、ワークWを串部材40から外すことができる。
A robot (not shown) capable of gripping the workpiece W and inserting and removing the
回転軸24を間欠的に軸回転させることで、内壁12に固定された串部材40が回転軸24を中心として回転され、串部材40に保持されたワークWが炉内を移動することになる。ロボットを利用して、回転軸24の回転と同期させながら、熱間加工を受けたワークWを搬入口18から炉内に搬入するとともに、熱処理炉1内を約1周して熱処理を受け終えたワークWを搬出口20から搬出することで、多数のワークWを連続的に熱処理することができる。
By intermittently rotating the
本実施形態にかかる熱処理炉1においては、上記のように、略水平に軸を向けて設置された串部材40をワークWの貫通孔W1に挿通し、ワークWを串部材40に掛けることで、熱処理を受けるワークWを保持している。ワークWを保持する保持部材である串部材40とワークWとの間の接触部位は、ワークWの貫通孔W1の内壁の小さい面積の領域に限定される。これにより、保持部材とワークWとの間の接触部からワークWの熱が保持部材によって奪われる抜熱が抑制される。そして、単一のワークWの中で、温度分布が生じることが抑制される。その結果、保持部材が棚板やトレー、コンベア等の面状の部材よりなり、その上にワークWを載置して保持する場合と比較して、単一のワークW内での熱処理品質のばらつきが小さくなり、金属組織や物性の空間的均一性が高くなる。同一の串部材40に保持された複数のワークWの間、また隣接する串部材4に保持された複数のワークWの間の接触面積も、棚板等に無秩序に複数のワークWを載置する場合と比較して、小さく抑えることができるので、ワークWの個体間での熱処理品質のばらつきも小さく抑えることができる。
In the
また、熱処理品質のばらつきを小さく抑えられることにより、上記のように、全体として温度制御した温度調節部30内で約1周にわたってワークWを移動させるだけの簡素な熱処理炉1によって、ワークWに均一性の高い熱処理を施すことができる。ワークWを一旦所定の温度まで加熱する均熱ゾーン等、温度調節部30以外の空間を熱処理品質の均質化を目的として炉内に設ける必要はない。その結果、従来に比べて、熱処理炉1を小型化することができる。また均熱ゾーン等の空間を加熱するための熱源が省略されることにより、熱処理炉1全体としての熱効率を高めることができる。
In addition, since the variation in the heat treatment quality can be suppressed to a small value, as described above, the work W can be moved by the simple
串部材40にワークWを吊るすようにして保持することには、熱処理品質の均質化以外の利点もある。略水平に突出した串部材40をワークWの貫通孔W1に挿通し、重力によってワークWを吊り下げることで、ワークWの姿勢および位置がその状態から変化しにくく、熱処理工程全体を安定に実行することができる。また、保持部材として棚板等の面状の部材を利用する場合と比較して、ワークWを温度調節部30内に高密度に収容することが可能となる。さらに、ロボットを用いて連続的にワークWを串部材40に対して抜き差しする場合に、ロボットがワークWを把持するとともに前後動させるだけで、抜き差しの動作を行うことができる。この観点から、串部材40の先端等には、ワークWの落下防止等を目的として、軸と交差する方向に突出した構造が設けられないことが好ましく、上記のように、串部材40が単純な棒状構造よりなることが好ましい。
Holding the workpiece W by hanging it on the
なお、本実施形態においては、串部材40の軸を略水平に配置しており、それによって、同じ串部材40に保持されたワークW間の接触面積を小さくすることができ、またロボットによるワークWの抜き差しを容易に行うことができる。ただし、必ずしも串部材40の突出方向は水平に限られるものではなく、重力方向と交差する方向に軸を向けていればよい。
In the present embodiment, the axis of the
本実施形態においては、回転軸24を中心として回転される内壁12から突出させて串部材40が設けられたが、内壁12に限らず、炉体10を構成する任意の部材に串部材40を固定するようにしてもよい。しかし、上記のように、複数の串部材40を回転軸24の周りに対称になるように放射状に突出させ、回転軸24の周りを回転させることで、多数のワークWに対して、個体間での熱処理品質のばらつきを抑えた状態で、連続的に熱処理を行いやすくなる。さらに、回転軸24と内壁12の間に空間を設け、串部材40を回転軸24から離れた内壁12の面から突出させることで、温度調節部30の加熱における熱処理効率を高めることができる。内壁12を設けずに外周壁11の内側の領域を全て温度調節部30とし、串部材40を回転軸24から直接突出させる場合よりも、隣接するワークとの接触を小さくしながら保持できるワークWの数に対して、加熱が必要な温度調節部30の容積が小さくなるためである。また、串部材40の基端側に配置したワークWと先端側に配置したワークWの間での熱処理品質のばらつきも、小さく抑えることができる。
In the present embodiment, the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 熱処理炉
10 炉体
11 外周壁
12 内壁
18 搬入口
20 搬出口
24 回転軸
26 端板
28 加熱部
30 温度調節部
32 冷却ブロア
34 排気ダクト
36 循環ファン
40 串部材
W ワーク
W1 貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
内部の雰囲気を所定温度に調節可能な温度調節部を有する炉体と、
前記ワークの貫通孔に挿通可能であり、重力方向と交差する方向に軸を向けて前記温度調節部内に設けられた串部材と、を有することを特徴とする熱処理炉。 In a heat treatment furnace for heat treating a metal workpiece having a through hole,
A furnace body having a temperature control unit capable of adjusting the internal atmosphere to a predetermined temperature;
A heat treatment furnace characterized by comprising: a wedge member which can be inserted into the through hole of the work and which is provided in the temperature control section with its axis directed in the direction intersecting the gravity direction.
前記串部材の基端は、前記内壁に取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載の熱処理炉。 An inner wall is provided between an outer peripheral wall constituting an outer peripheral portion of the furnace body and the rotary shaft, and the temperature control unit is provided as a space between the rotary shaft and the inner wall,
The heat treatment furnace according to claim 2, wherein a base end of the skewer member is attached to the inner wall.
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2018
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