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公開番号2024054971
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161472
出願日2022-10-06
発明の名称熱処理方法及び熱処理炉
出願人大同プラント工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C21D 1/26 20060101AFI20240411BHJP(鉄冶金)
要約【課題】加熱処理による被処理物の残熱を利用し、金属組織の変態を伴う熱処理を施すことができる熱処理方法及び熱処理炉を提供する。
【解決手段】鉄系材料が用いられた被処理物の熱処理方法であって、加熱処理による残熱を有する被処理物を、第1冷却温度に冷却する第1工程と、第1工程後の被処理物を、第1冷却温度と同じ温度又は第1冷却温度よりも低温度である第1保持温度とした雰囲気中に保持する第2工程と、第2工程後の被処理物を、第1保持温度よりも低温度の第2冷却温度に冷却する第3工程と、第3工程後の被処理物を、第2冷却温度と同じ温度又は第2冷却温度よりも低温度である第2保持温度とした雰囲気中に保持する第4工程と、を備え、熱処理炉の炉本体11は、第1工程を行う第1冷却室21、第2工程を行う第1均熱室22、第3工程を行う第2冷却室23、及び第4工程を行う第2均熱室24を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鉄系材料が用いられた被処理物の熱処理方法であって、
加熱処理による残熱を有する前記被処理物を、第１冷却温度に冷却する第１工程と、
前記第１工程後の前記被処理物を、前記第１冷却温度と同じ温度又は前記第１冷却温度よりも低温度である第１保持温度とした雰囲気中に保持する第２工程と、
前記第２工程後の前記被処理物を、前記第１保持温度よりも低温度の第２冷却温度に冷却する第３工程と、
前記第３工程後の前記被処理物を、前記第２冷却温度と同じ温度又は前記第２冷却温度よりも低温度である第２保持温度とした雰囲気中に保持する第４工程と、を備えることを特徴とする熱処理方法。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記加熱処理による残熱を有する前記被処理物の温度が１０００℃以上１５００℃以下である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
前記加熱処理は、熱間鍛造である請求項２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記第１冷却温度が前記第１保持温度よりも１０℃～７０℃高い温度である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記第２工程は、前記鉄系材料の結晶粒の整粒化を促す工程である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項６】
前記第２工程において、前記第１保持温度が８５０℃以上９５０℃以下である請求項５に記載の熱処理方法。
【請求項７】
前記第３工程において、前記第２冷却温度が前記第２保持温度よりも５℃～６０℃高い温度である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項８】
前記第４工程は、前記鉄系材料の等温変態を促す工程である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項９】
前記第４工程において、前記第２保持温度が６００℃以上８００℃以下である請求項８に記載の熱処理方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の熱処理方法に用いられる熱処理炉であって、
鉄系材料が用いられ、加熱処理による残熱を有する被処理物を収容する炉本体を備え、
前記炉本体は、
残熱を有する状態の温度から第１冷却温度となるまで前記被処理物を冷却する第１冷却室と、
第１保持温度とした雰囲気中に前記被処理物を保持する第１均熱室と、
前記第１保持温度から第２冷却温度となるまで前記被処理物を冷却する第２冷却室と、
第２保持温度とした雰囲気中に前記被処理物を保持する第２均熱室と、を備えることを特徴とする熱処理炉。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄系材料が用いられた被処理物の熱処理方法、及びその熱処理方法に使用される熱処理炉に関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素鋼、合金鋼、鋳鍛鋼、特殊鋼などの鋼、あるいは鋳鉄などの鉄系材料が用いられた製品、部品等は、鉄系材料を熱間鍛造や鋳造等の加熱処理で所望の形状に形成した後、内部応力の除去、硬さの調整、加工性の向上などを目的とした熱処理を施される。
通常、熱処理は、鉄系材料を所望の金属組織に変態させる処理であり、加熱処理後に放冷等して略常温とした製品、部品等を被処理物とし、被処理物を加熱して高温度に熱し、その後、被処理物を急冷して前述の高温度よりも低い温度に冷やし、その温度で保持することで実行される。
近時の熱処理では、温室効果ガスの排出量の削減（カーボンニュートラル）への要請等から、被処理物の加熱に利用されるプロパンガス、ブタンガス等といった燃料の使用量の削減、つまり省エネルギー化を要求されている。こうした省エネルギー化への要求に関し、例えば、特許文献１、２には、熱間鍛造の熱を利用し、特許文献１であればローラーシェルへの焼入れ及び焼もどしを施す方法、特許文献２であればエンジンバルブの傘部鍛造等を施す方法が記載されている。
具体的に、特許文献１には、１回の温度サイクルを「常温－約１２００℃－約８００℃－約２００℃－常温」とする熱間鍛造直接焼入れ自己焼もどしが記載され、詳しくは、熱間鍛造の熱を利用してローラーシェルの素材の表面部に焼入れを施し、その焼入れの冷却を途中で停止し、素材の芯部から表面部への熱伝導の熱を利用して表面部に低温焼もどしを施す方法が記載されている。
特許文献２には、母材を７００～１２００℃の高温度に加熱して熱間鍛造で粗形状まで鍛造し、すみやかに７００～１０００℃の範囲に冷却した後、残熱を利用して傘部を鍛造し、６００～９００℃に冷却して、その傘部鍛造後の残熱を利用し、６００～９００℃に保持して、時間変態を促進させる時効処理を施す方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－１００１９３号公報
特開２００１－３２３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１は、熱間鍛造直接焼入れ自己焼もどしに係る方法であり、特許文献２は、熱間鍛造の残熱を傘部の鍛造に利用することを主とする方法であるから、何れも被処理物への熱処理に関して適用できる用途が限られてしまい、汎用性に欠ける。
また、通常の熱処理は、加熱処理後の高温度から略常温になるまで冷やした被処理物を、再び加熱して高温度に熱する必要があるため、省エネルギー化への要求に応えることが難しい。
さらに、通常の熱処理で、特許文献１、２のように熱間鍛造等の加熱処理による残熱を利用しようとする場合、硬度のばらつきが生じやすく、安定した品質を保つことが難しい、という問題を有する。
【０００５】
本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、加熱処理による被処理物の残熱を利用し、金属組織の変態を伴う熱処理を施すことができる熱処理方法及び熱処理炉を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、鉄系材料が用いられた被処理物の熱処理方法であって、
加熱処理による残熱を有する前記被処理物を、第１冷却温度に冷却する第１工程と、
前記第１工程後の前記被処理物を、第１保持温度とした雰囲気中に保持する第２工程と、
前記第２工程後の前記被処理物を、前記第１保持温度よりも低温度の第２冷却温度に冷却する第３工程と、
前記第３工程後の前記被処理物を、第２保持温度とした雰囲気中に保持する第４工程と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加熱処理による残熱を有する前記被処理物の温度が１０００℃以上１５００℃以下であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記加熱処理は、熱間鍛造であることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１工程において、前記第１冷却温度が前記第１保持温度よりも１０℃～７０℃高い温度であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２工程は、前記鉄系材料の結晶粒の整粒化を促す工程であることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記第２工程において、前記第１保持温度が８５０℃以上９５０℃以下であることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第３工程において、前記第２冷却温度が前記第２保持温度よりも５℃～６０℃高い温度であることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第４工程は、前記鉄系材料の等温変態を促す工程であることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記第４工程において、前記第２保持温度が６００℃以上８００℃以下であることを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の熱処理方法に用いられる熱処理炉であって、
鉄系材料が用いられ、加熱処理による残熱を有する被処理物を収容する炉本体を備え、
前記炉本体の内部に、
残熱を有する状態の温度から第１冷却温度となるまで前記被処理物を冷却する第１冷却室と、
第１保持温度とした雰囲気中に前記被処理物を保持する第１均熱室と、
前記第１保持温度から第２冷却温度となるまで前記被処理物を冷却する第２冷却室と、
第２保持温度とした雰囲気中に前記被処理物を保持する第２均熱室と、を備えることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記被処理物を加熱処理する加熱処理装置と、
前記加熱処理装置から前記炉本体へ前記被処理物を搬送する搬送装置と、をさらに備えることを要旨とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第１保持温度は、８５０℃以上９５０℃以下であることを要旨とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第１冷却温度は、前記第１保持温度よりも１０℃～７０℃高温度であることを要旨とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第２保持温度は、６００℃以上８００℃以下であることを要旨とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第２冷却温度は、前記第２保持温度よりも５℃～６０℃高温度であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加熱処理による被処理物の残熱を利用し、金属組織の変態を伴う熱処理を施すことができる熱処理方法及び熱処理炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態の熱処理炉の一例を示す説明図。
実施例の熱処理方法を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１０】
［１］熱処理方法
本発明の熱処理方法は、鉄系材料が用いられた被処理物の熱処理方法であって、
加熱処理による残熱を有する前記被処理物を、第１冷却温度に冷却する第１工程と、
前記第１工程後の前記被処理物を、前記第１冷却温度と同じ温度又は前記第１冷却温度よりも低温度である前記第１保持温度とした雰囲気中に保持する第２工程と、
前記第２工程後の前記被処理物を、前記第１保持温度よりも低温度の第２冷却温度に冷却する第３工程と、
前記第３工程後の前記被処理物を、前記第２冷却温度と同じ温度又は前記第２冷却温度よりも低温度である第２保持温度とした雰囲気中に保持する第４工程と、を備えることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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