JPH07310127A - 線材コイルの加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】線材コイルをごく短時間のうちに均一に昇温す
ることが可能な加熱方法を提供する。 【構成】線材コイルの一方の端に塞ぎ板を当ててこの端
を塞ぎ、他方の端より燃焼ガスを吹込んで線材コイルの
内部に前記燃焼ガスを強制対流させて線材コイルに伝熱
することにより、６００℃未満の温度まで加熱し、次い
で、線材コイルを高温の保護ガス（ＲＸ＋Ｎ₂ ）で充満
された熱処理炉に移し、この熱処理炉内において前記線
材コイルの一方の端を塞ぎ板で塞ぎ、他方の端より高温
の前記保護ガスを吹込みつつ加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線材コイルの熱処理に
際する線材コイルの加熱方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、線材コイル、特に、軸受鋼、ばね
鋼、機械構造用合金鋼などの特殊鋼線材に対して球状化
焼鈍、軟化焼鈍などの熱処理を行うに際しては、非脱炭
性ガスまたは不活性ガスなどの保護ガスを用いた雰囲気
加熱を行って高温加熱による線材の酸化、脱炭を防ぐこ
とが行われ、例えば、図４に示すような構造をもつ加熱
炉を用いて行っていた。

【０００３】図４に示す加熱炉１は、炉体２の下部側に
設けた炉床３の上に線材コイル４をそのコイル軸方向が
上下の向きとなるように載置し、線材コイル４の上方に
加熱用のラジアントチューブ５を設けるとともに線材コ
イル４の下方にも加熱用ラジアントチューブ６を設け、
上方のラジアントチューブ５の上方には撹拌扇７を設け
た構造をもつ。そして炉体２の内部には（ＲＸ＋Ｎ₂ ）
ガスのような保護ガスが充満されており、ラジアントチ
ューブ５および６によって線材コイル４を加熱するに際
しては、撹拌扇７を回すことによって矢印Ａの方向に高
温の保護ガス流が形成されるようにしている。

【０００４】上述のような加熱炉を用いた従来の線材コ
イル４の加熱方法では、ラジアントチューブ５および６
によって加熱され、かつ、撹拌扇７によって撹拌された
高温の保護ガス流が図４の矢印Ａの方向に形成されるの
で、線材コイル４の内径側表層部分および外径側表層部
分は比較的急速に加熱される。しかし、線材コイル４の
線材束の内部は高温のガスの流通が不十分であるため昇
温が遅れ、線材コイル４の表層部と内部とでは大きな温
度差が生じ、線材コイル４の全体を均一に加熱するため
には長時間の加熱を要する。

【０００５】ＲＸガスを含む保護ガス中で加熱する場
合、昇温に長時間を要すると、線材表面が浸炭された
り、スーティングが発生して線材コイルの運搬時等に崩
れを起こしたり、熱処理後の酸洗において脱スケール性
を害するなどの問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のごとき
現状に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、線材コイルの熱処理における加熱に際して、前記線
材コイルをごく短時間のうちに、しかも、均一に昇温す
ることが可能な加熱方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の線材コイルの加熱方法は、線材コイルの一
方の端に塞ぎ板を当ててこの端を塞ぎ、他方の端より燃
焼ガスを吹込んで線材コイルの内部に前記燃焼ガスを強
制対流させて線材コイルに伝熱することにより、前記線
材コイルを６００℃未満の温度まで２０℃／ｍｉｎ以上
の昇温スピードで加熱し、次いで、少なくとも還元ガ
ス、中性ガスまたは不活性ガス中で線材コイルを加熱す
る手段と前記還元ガス、中性ガスまたは不活性ガスを循
環する手段とを備えた熱処理炉内において前記線材コイ
ルの一方の端に塞ぎ板を当ててこの端を塞ぎ、他方の端
より、高温の還元ガス、中性ガスまたは不活性ガスを吹
込みつつ線材コイルを加熱することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の線材コイルの加熱方法によれば、上述
したように、まず、線材コイルの一方の端が塞ぎ板によ
って塞がれ他方の端より燃焼ガスが吹込まれて生じる線
材コイル内部の燃焼ガスの強制対流によって線材コイル
の内外および上下間の温度差は最小に保たれながら加熱
される。

【０００９】燃焼ガスを生成する燃料としては、プロパ
ンなどの気体燃料、重油などの液体燃料、石炭粉末など
の固体燃料の何れでもよい。燃料を燃焼効率の最もよい
状態で燃焼させることによって、経済的かつ急速に線材
コイルを加熱することができる。線材コイルの一方の端
に当てる塞ぎ板は、他方の端から吹込まれる燃焼ガスが
線材コイルの空洞部を通り抜けることを妨げ、燃焼ガス
流が線材コイルの内部に進入してコイル内部の線材に伝
熱することを助ける。これによって、線材コイル内外お
よび上下間の温度差は最小となり、線材コイル各部の急
速な加熱が可能となる。

【００１０】燃焼ガスによる線材コイルの加熱温度の上
限を６００℃未満とすることによって、熱処理終了後の
線材コイルの酸洗における脱スケール性の劣化が防止さ
れる。さらに、加熱する鋼種によっては線材コイルの加
熱温度の上限を６００℃未満とすることによって脱炭の
発生が防止される。本発明の線材コイルの加熱方法にお
いては、線材コイルは、燃焼ガスによる加熱に次いで、
還元ガス、中性ガスまたは不活性ガス中で所定の温度ま
で加熱される。この際、線材コイルの一方の端に塞ぎ板
を当ててこの端を塞ぎ、他方の端より、高温の還元ガ
ス、中性ガスまたは不活性ガスを吹込みつつ加熱する。
塞ぎ板は、他方の端から吹込まれる高温の還元ガス、中
性ガスまたは不活性ガスが線材コイルの空洞部を通り抜
けることを妨げ、これらのガス流が線材コイルの内部に
進入してコイル内部の線材に伝熱することを助けること
によって、線材コイル内外および上下間の温度差は最小
となり、線材コイル各部の急速な加熱が可能となる。な
お、線材コイルは還元ガス、中性ガスまたは不活性ガス
中において加熱されるので、６００℃以上の高温加熱に
おける脱炭の発生が防止される。

【００１１】また、熱処理炉内での加熱に際して、例え
ば、還元性ガス中で加熱するとき、線材コイルの表面で
の脱炭や浸炭を防止する場合には各々の温度に見合った
ＣＯ／ＣＯ₂ のガスバランスで加熱されるが、線材コイ
ルの内外や上下における温度差が著しく大きいとコイル
内部が低温であるためにそこでは一酸化炭素ＣＯの分解
反応が生じる。その分解生成物であるＣが線材の表面に
付着していわゆるスーティングや浸炭を生じさせると線
材コイルの品質を低下させたり、表層における潤滑性の
増大により荷崩れを生じさせたりする原因となることが
ある。本発明の線材コイルの加熱方法によれば、線材コ
イル内部の温度差は小さいものとなり、一酸化炭素の分
解反応は阻止されるようになって、線材コイルの品質低
下や荷崩れが防止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の線材コイル加熱方法について
実施例によって具体的に説明する。本実施例では、ま
ず、図１に示す予熱装置１１の予熱室１２内において線
材コイル１４を燃焼ガスによって、最も高い温度に加熱
される部分の温度が５５０℃となるまで加熱した。その
後、直ちに図２に示す急速加熱炉２１に移して７００℃
まで加熱した。

【００１３】図１に示すように、予熱装置１１における
予熱室１２の内部には線材コイル１４がそのコイル軸が
上下方向となるようにローラ上に載置されるとともに線
材コイル１４の上端はエアシリンダ１９によって昇降可
能に支持される塞ぎ板１３によって塞がれており、予熱
室１２の下部には前記線材コイル１４の空洞部に連通す
る燃焼ガス送給管１５が設けられている。燃焼ガス送給
管１５に接続したガス送給管１７より送給されたガスと
空気供給管１８より送給された空気との燃焼により発生
した高温の燃焼ガスは、送風機３７によって燃焼ガス供
給管１５に送られ、さらに燃焼ガス送給管１５に導かれ
て線材コイル１４の空洞部に至る。

【００１４】線材コイル１４の上端には塞ぎ板１３が設
置されているため線材コイル１４の空洞部に至った高温
の燃焼ガスは線材コイル１４の内径側から外径側に向け
て線材コイル１４の内部で強制対流することとなり、こ
の強制対流による伝熱によって線材コイル１４が加熱さ
れる。なお、線材コイル１４を加熱したのちの燃焼ガス
は予熱室１２の上部に設けられた燃焼ガス流出口１６よ
り流出する。

【００１５】図２は予熱装置１１で予熱した線材コイル
１４を目標加熱温度まで加熱するための急速加熱炉２１
であって、その内部はラジアントチューブ２５、２６に
よって加熱された保護ガスによって充満されている。ロ
ーラ２３の上に塞ぎ板２２が置かれその上に線材コイル
１４が、そのコイル軸が上下方向となり、かつ、線材コ
イル１４の下端は塞ぎ板によって閉塞されるように載置
される。

【００１６】送風機２７によって導気管２９の吸込口２
８より吸込まれた保護ガスは線材コイル１４の空洞部の
上端に位置して設けられた吹出口３０から吹出されて線
材コイル１４の空洞部に導かれる。線材コイル１４の空
洞部の下端は塞ぎ板２２によって塞がれているため線材
コイル１４の空洞部に至った高温の保護ガスは線材コイ
ル１４の内径側から外径側に向けて線材コイル１４の内
部で強制対流し、この伝熱によって線材コイル１４が加
熱される。なお、線材コイル１４はその側面に位置する
ように設けられたラジアントチューブ２６および線材コ
イル１４の下端の下方に位置するように設けられたラジ
アントチューブ２５による放射伝熱によっても加熱され
る。

【００１７】図３に本発明の方法によって線材コイルを
加熱した結果を示す。実施例１では線材コイル１４とし
ては鋼種ＳＵＪ２、線径７．０ｍｍ、コイル単重２ｔｏ
ｎのものを用いた。予熱装置１１における燃焼用ガスと
してはＬＮＧを用いた。線材コイル１４内を通過する燃
焼ガスの平均流速は２．２ｍ／秒と推定された。急速加
熱炉２１における保護ガスとしては（ＲＸ＋Ｎ₂ ）ガス
を用いた。送風機２７によって送られて線材コイル１４
内を通過する保護ガスの平均流速は１．１ｍ／秒と推定
された。

【００１８】図３には比較例１として図４に示す従来の
加熱炉によって実施例１の場合と同様な線材コイル１４
を加熱したときの昇温曲線を示した。図３から明らかな
ように、線材コイル１４の中で最も早く昇温する部分の
昇温状況は実施例１と比較例１との間に大差はないが、
最も早く昇温する部分の温度は、実施例１においては比
較例１に較べて著しく早く上昇していることが判る。

【００１９】表１は予熱装置１１における最高加熱温度
を変えて加熱し、急速加熱炉２１で熱処理したのちの酸
洗による脱スケール性を調べた結果である。酸洗は６５
℃の１１％硫酸水溶液で行った。予熱装置１１における
加熱温度が６００℃以上となると熱処理後の酸洗時の脱
スケール性が損われることが判る。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の線材コイルの加
熱方法によれば、線材コイルの熱処理における加熱に際
して、比較的経済的に前記線材コイルをごく短時間のう
ちに、しかも、均一に昇温することが可能となり、線材
コイルの内外ないし上下における組織や特性のばらつき
を低減することができるという著しく優れた効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における線材コイルの予熱方法
を示す概要図である。

【図２】本発明の実施例における線材コイルの急速加熱
方法を示す概要図である。

【図３】本発明の実施例における線材コイルの加熱状況
を示す温度−時間特性図である。

【図４】従来の加熱炉の構成を示す説明図である。

【符号の説明】 １１ 予熱装置 １２ 予熱室 １３ 塞ぎ板 １４ 線材コイル １５ 燃焼ガス送給管 １６ 燃焼ガス流出口 １７ ガス送給管 １８ 空気供給管 １９ エアシリンダ ２０ ローラ ２１ 急速加熱炉 ２２ 塞ぎ板 ２３ ローラ ２７ 送風機 ２８ 吸込口 ３０ 吹出口 ３７ 送風機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材コイルの一方の端に塞ぎ板を当てて
   この端を塞ぎ、他方の端より燃焼ガスを吹込んで線材コ
   イルの内部に前記燃焼ガスを強制対流させて線材コイル
   に伝熱することにより、前記線材コイルを６００℃未満
   の温度まで２０℃／ｍｉｎ以上の昇温スピードで加熱
   し、次いで、少なくとも還元ガス、中性ガスまたは不活
   性ガス中で線材コイルを加熱する手段と前記還元ガス、
   中性ガスまたは不活性ガスを循環する手段とを備えた熱
   処理炉内において前記線材コイルの一方の端に塞ぎ板を
   当ててこの端を塞ぎ、他方の端より、高温の還元ガス、
   中性ガスまたは不活性ガスを吹込みつつ加熱することを
   特徴とする線材コイルの加熱方法。