JP2006009087A - 多段連続浸炭焼入れ炉及び連続浸炭焼入れ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性に優れると共に、均一でかつ寸法精度が確保できる高品質の浸炭焼き入れ得られる多段連続浸炭炉及び連続浸炭方法を提供する。
【解決手段】 炉内に浸炭ゾーン１１、拡散ゾーン１２、降温ゾーン１３が順に配置され、炉内を第１段〜第４段の搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４及び搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−５により第１段〜第４段の浸炭炉エリアＩ〜ＩＶに区分し、予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で各浸炭炉エリアＩ〜ＩＶに金属材料を搭載した熱処理パレット５０を投入して各浸炭炉エリアＩ〜ＩＶでバラツキのない浸炭処理をすると共に、上記浸炭炉エリア順で各浸炭炉エリアＩ〜ＩＶの降温ゾーン１３−１〜１３−４からの熱処理パレット５０を焼入れゾーン２１で焼入れ媒体内に浸漬してバラツキのない均一な焼入れ処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浸炭焼入れに使用する浸炭焼入れ炉及び浸炭焼入れ方法に関し、特に多段連続浸炭焼入れ炉及び連続浸炭焼入れ方法に関する。

強靱性、耐摩耗性、疲労強度が要求される機械部品等の金属材料には、浸炭焼入れ処理が広く行われている。この浸炭焼入れ処理には、浸炭性ガスを用いたガス浸炭処理が広く用いられる。ガス浸炭処理は、被処理部材である金属材料を浸炭性ガス雰囲気中にて、高温に加熱することにより金属材料の表面に炭素を拡散浸入させる熱処理で、その後の焼入れ処理によって内部は靱性に富み、表面は硬く耐磨耗性が得られる。

ここで、一般に金属材料を焼入れ媒体に浸漬する焼入れ処理は、金属材料を５分程度焼入れ媒体に浸漬することによって完全に焼入れ変態が完了し、焼入れサイクルに要する時間は１０分程度であるが、浸炭サイクルには３０分〜６０分程度必要であることから、焼入れサイクルに要する時間と浸炭サイクルに要する時間とに大きな差があり、浸炭サイクルに従って連続浸炭焼き入れ処理全体のサイクルが設定され、各焼入れサイクル間に待機時間が配置されて効率的な連続浸炭焼入れ処理を困難にしている。

一方、こうした連続浸炭処理には、例えば炉内上流側に浸炭ゾーンが、また炉内下流側に拡散ゾーンが形成された長尺な連続浸炭炉を用い、金属材料を共通の搬送装置で搬送しつつ、浸炭ゾーンで金属材料の表面へ浸炭し、引き続き拡散ゾーンで金属材料内部へ炭素を拡散することが行われている。しかし、金属材料を共通の搬送装置で順次搬送しつつ浸炭及び炭素拡散するために、長尺な連続浸炭炉が必要になり、その連続浸炭炉を設置するために長尺な設置場所が必要になる。

そこで、浸炭ゾーンにおいては単一の搬送装置により金属材料を順次搬送して浸炭し、拡散ゾーンでは浸炭ゾーンで浸炭された金属材料を複数の搬送装置に分散して搬送し、複数の搬送装置において並行して金属材料に炭素拡散することによって、拡散ゾーンを短くした連続浸炭炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、金属材料を順次搬送する共通の搬送装置と、浸炭深さの深い金属材料の浸炭処理に合わせた浸炭ゾーンが形成された浸炭炉を有し、搬送装置で順次に金属材料を搬入しかつ浸炭深さの浅い金属材料が浸炭深さの深い金属材料の後に続くときには、浸炭処理に費やす時間の差分、前に有る金属材料との間隔を空けてから搬入し、浸炭深さの浅い金属材料が浸炭ゾーンを通過するときには前方の空きをつめるように移送させることにより各種異なる浸炭深さの金属材料を単一の浸炭炉で連続的に浸炭処理が行える連続浸炭炉が知られている（例えば、特許文献２参照）。

更に、図１１に概要を示すように、金属材料を載置した熱処理パレット１０１を複数段積し、段積みされた複数の熱処理パレット１０１を同時に浸炭炉１０２の浸炭ゾーン１０３内をコンベヤ等の搬送装置１０６で搬送し、段積みされた複数の熱処理パレット１０１に載置されたそれぞれの金属材料を同時に浸炭及び炭素拡散し、かつ降温ゾーン１０５で徐冷した後、浸炭処理された金属材料が搭載された段積状態の複数の熱処理パレット１０１を同時に焼入れゾーン１０７において焼入れ媒体である油中に浸漬して油焼入れを施す多段連続浸炭炉も知られている。

特開平１０−２０４６０７号公報 特開平２００１−２０７２５３号公報

上記特許文献１に記載の連続浸炭炉によると、浸炭ゾーンにおいては単一の搬送装置により金属材料を順次搬送して浸炭し、拡散ゾーンでは浸炭された金属材料を複数の搬送装置に分散搬送して炭素拡散することによって連続浸炭炉を短くすることができる。

しかし、拡散ゾーンにおいて複数の搬送装置を並列配置することから、拡散ゾーンの幅方向が長くなると共に、単一の搬送装置により順に金属材料を搬送して浸炭ゾーンによって浸炭することから、効率的な浸炭処理が得られず、生産性の低下が懸念される。

一方、特許文献２に記載の連続浸炭炉によると、各種異なる浸炭深さの金属材料を単一の浸炭炉で連続的に浸炭処理が行える。しかし、単一の搬送装置により順に金属材料を搬送して浸炭することから、効率的な浸炭処理が得られず生産性の低下が懸念される。

一方、図１１に示す多段連続浸炭炉によると、金属材料を載置した各熱処理パレット１０１を多段積みし、多段積みされた複数の熱処理パレット１０１を同時に連続浸炭炉１０２の浸炭ゾーン１０３内を搬送し、複数の熱処理パレット１０１に搭載された金属材料を同時に浸炭及び炭素拡散し、かつ多段積みされた複数の熱処理パレット１０１に搭載された金属材料を同時に焼入れゾーン１０７において焼入れ処理することによって効率的に浸炭焼入れ処理が行える。

しかし、段積みされた複数の熱処理パレット１０１に搭載されたそれぞれの金属材料を連続浸炭炉１０２の浸炭ゾーン１０３内で同時に浸炭することから、段積された熱処理パレット１０１によって浸炭ゾーン１０３内の浸炭性ガスの流れに影響を与えると共に、段積みされた各熱処理パレット１０１の位置、即ち各段によって浸炭性ガスの流れにバラツキが生じ、かつ浸炭性ガスの乱れに伴って浸炭温度にもバラツキが生じ、各段における熱処理パレット１０１に載置された金属材料の表面に入り込む炭素量にバラツキが生じて、安定した均一な浸炭処理が達成できない要因となる。

更に、焼入れゾーン１０７において、段積みされた各熱処理パレット１０１にそれぞれ載置された金属材料を、その段積み状態で油に浸漬して焼入することから、焼入れ時の油への投入タイミングが下段と上段の熱処理パレット１０１でズレが生じ、かつ種々の油の影響を受けて最下段の熱処理パレット１０１に搭載された金属材料とそれより上段の熱処理パレット１０１に搭載された金属材料との間に冷却差が発生して変態の進行に差が発生し、各金属材料相互間における焼入れに伴う変形にバラツキが発生して焼入れ処理された金属材料の寸法精度が不安定になることが懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、生産性に優れると共に、安定した均一な浸炭処理が得られ、かつ寸法精度が確保できる高品質の浸炭焼き入れが行える多段連続浸炭焼入れ炉及び連続浸炭焼入れ方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の多段連続浸炭焼入れ炉の発明は、炉内の浸炭ゾーン、拡散ゾーン及び降温ゾーン内を順に搬送して金属材料表面への浸炭及び該金属材料内部への炭素拡散を行う浸炭処理と、該浸炭処理された金属材料を焼入れゾーン内において焼入れ媒体内に浸漬して焼入れする焼入れ処理とを連続して行う連続浸炭焼入れ炉において、炉内の上流側から下流側に連続して浸炭ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンが順に配置され、かつ該炉内をそれぞれ浸炭ゾーンから降温ゾーンに亘って連続する多段の浸炭炉エリアに区分する複数の搬送装置を有する多段浸炭炉と、該多段浸炭炉の上流側に配置されて予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で当該浸炭炉エリアの搬送装置の上流側に浸炭焼入れ処理すべき金属材料を搭載した熱処理パレットを順次投入するワーク投入装置と、上記多段浸炭炉の下流側に配置されて上記ワーク投入装置によって各浸炭炉ゾーンにそれぞれ投入されて搬送装置によって浸炭ゾーン及び拡散ゾーンを経て降温ゾーンに搬送されて浸炭処理された金属材料が搭載された熱処理パレットを、上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから順次連続する焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して上記金属材料に焼入れ処理を行う焼入れゾーンと、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の多段連続浸炭焼入れ炉において、上記各浸炭炉ゾーン間を区分する搬送装置は、各浸炭炉エリア相互間の気流の流通を許容することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２の多段連続浸炭焼入れ炉において、上記搬送装置は、ローラコンベヤであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの多段連続浸炭焼入れ炉において、上記各浸炭炉エリアの上流端、浸炭ゾーンと拡散ゾーンとの間、拡散ゾーンと降温ゾーンとの間をそれぞれ区画しかつ上記金属材料を搭載した熱処理パレットの該部通過時には開放して熱処理パレットの移動を許容する複数の開閉区画手段を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの多段連続浸炭焼入れ炉において、上記焼入れゾーンには、上記多段浸炭炉の下流側に配置されて上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから搬入された浸炭処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを焼入れ媒体に浸漬して金属材料を焼入れすると共に、焼入れ処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを搬出する焼入れ用エレベータを備えたことを特徴とする。

上記目的を達成する請求項６に記載の連続浸炭焼入れ方法の発明は、炉内の浸炭ゾーン、拡散ゾーン及び降温ゾーン内を順に搬送して金属材料表面への浸炭及び該金属材料内部への炭素拡散を行う浸炭処理と、該浸炭処理された金属材料を焼入れ媒体内に浸漬する焼入れ処理とを連続して行う連続浸炭焼入れ方法において、炉内の上流側から下流側に連続して浸炭ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンが順に配置され、かつ該炉内をそれぞれ浸炭ゾーンから降温ゾーンに亘って連続する多段の浸炭炉エリアに区分する複数の搬送装置を有する多段浸炭炉を備え、予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で当該浸炭炉エリアの搬送装置上流側に浸炭焼入れ処理すべき金属材料を搭載した熱処理パレットを順次投入すると共に、各浸炭炉ゾーンにそれぞれ投入されて搬送装置によって浸炭ゾーン及び拡散ゾーンを経て降温ゾーンに搬送されて浸炭処理された金属材料が搭載された熱処理パレットを、上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから連続する焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して上記金属材料を焼入れ処理することを特徴とする。

上記請求項１の発明によると、予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で各浸炭エリア内に浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレットを投入して各浸炭エリアのそれぞれの浸炭ゾーン及び拡散ゾーンにおいて並行して浸炭処理し、各降温ゾーンで徐冷した後に、上記設定された浸炭炉エリア順に従って各浸炭炉エリアの降温ゾーンから浸炭処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して金属材料を焼入れ処理することから、中断することなく連続した焼入れサイクルで順次焼入れ処理することができ生産性に優れた浸炭焼入れ処理が得られる。

更に、それぞれの搬送装置によって熱処理パレットを平積み状態で各浸炭エリアの浸炭ゾーン及び拡散ゾーン内に搬送することによって、各熱処理パレットに搭載された金属表面に入り込む炭素量及び炭素拡散にバラツキがなく良好な浸炭処理が並行して行える。また、各降温ゾーンで徐冷された金属材料が搭載された熱処理パレットをそれぞれ別個に焼入れ媒体内に浸漬することから、焼入れ媒体への投入タイミングが一定に確保でき、各金属材料の間に冷却差が生じることなく、各金属材料相互間における焼入れに伴う変形のバラツキが抑制されて処理後の金属材料の寸法精度が安定して高品質の浸炭焼き入れ処理が確保できる。また、各搬送装置によって区分した各浸炭エリアが多段状に配置されて、浸炭炉の幅方向の長さが抑制できてその設置場所の削減が期待できる。

請求項２の発明によると、各浸炭炉エリアの浸炭ゾーン相互間における浸炭性ガスを含む気流の流れが各搬送装置に影響されることなく炉内の浸炭ゾーン内全体の温度や雰囲気が良好な状態に制御でき、かつ浸炭炉エリアの拡散ゾーン相互間における気流の流れが各搬送装置に影響されることなく炉内の拡散ゾーン内全体の温度や雰囲気も良好な状態に制御できる。

請求項３の発明によると、既存のローラコンベヤによって請求項２の各浸炭炉エリア相互間の気流の流通を許容する搬送装置を容易に構成することができる。

請求項４の発明によると、各浸炭炉エリアの上流端、浸炭ゾーンと拡散ゾーンとの間、拡散ゾーンと降温ゾーンとの間を区画すると共に、金属材料を搭載した熱処理パレットの通過時に開放される開閉区画手段を備えることによって、効率的に炉内の各浸炭ゾーン及び各拡散ゾーンの温度や雰囲気を良好な状態に制御できる。

請求項５の発明によると、焼入れゾーンに、多段浸炭炉の下流側に配置されて設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから搬入された浸炭処理済みの金属材料を搭載した熱処理パレットを焼入れ媒体に浸漬して金属材料を焼入れすると共に、焼入れ処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを搬出する焼入れ用エレベータを備えることによって、容易に焼入れ処理を行うことができる。

請求項６の発明によると、予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で各浸炭エリア内に浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレットを投入して各浸炭エリアのそれぞれの浸炭ゾーン及び拡散ゾーンにおいて並行して浸炭処理し、各降温ゾーンで徐冷した後に、上記予め設定された浸炭炉エリア順に従って各浸炭炉エリアの降温ゾーンからの熱処理パレットを焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して金属材料を焼入れ処理することから、中断することなく連続した焼入れサイクルで順次焼入れ処理することができ生産性に優れた浸炭焼入れ処理ができる。

以下、本発明による多段連続浸炭炉及びその連続浸炭方法の実施の形態を図１乃至図１０を参照して説明する。

図１は本実施の形態に係る多段連続浸炭炉１の概要説明図である。１０は多段浸炭炉であり、多段浸炭炉１０は、炉内上流側に浸炭ゾーン１１が配置され、浸炭ゾーン１１の下流側に拡散ゾーン１２及び降温ゾーン１３が連続形成されている。

多段浸炭炉１０の炉内底部に浸炭ゾーン１１の上流端から拡散ゾーン１２の下流端に連続して第１段搬送装置となる第１段搬送ローラコンベヤ１４−１が配設されている。第１段搬送ローラコンベヤ１４−１の上方に順に等間隔で第２段〜第４段の搬送装置となる第２段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−２〜１４−４が配設されている。これら各第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４はそれぞれ独立して駆動される。

これら第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって浸炭ゾーン１１内が下側から順に第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に区分される。

第１段浸炭ゾーン１１−１には、上流側から下流側に順次第１搬送ローラコンベヤ１４−１によって搬送される熱処理パレット５０を第１停止位置１１−１ａ〜第６停止位置１１−１ｆの各停止位置に停止維持させるための図示しないストッパが設けられていると共に、第１停止位置１１−１ａにおける熱処理パレット５０の有無を検知するパレット検知センサ１１−１ｓが設けられている。

同様に、第２段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−２〜１１−４においてもそれぞれ、各第２段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−２〜１４−４によって搬送される熱処理パレット５０を、第１停止位置１１−２ａ、１１−３ａ、１１−４ａ〜第６停止位置１１−２ｆ、１１−３ｆ、１１−４ｆの各停止位置に停止維持させる図示しないストッパが設けられていると共に、各第１停止位置１１−２ａ〜１１−４ａにおける熱処理パレット５０の有無を検知するパレット検知センサ１１−２ｓ〜１１−４ｓが設けられている。

拡散ゾーン１２内は、浸炭ゾーン１１と同様に、第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって下側から順に第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４に区分される。これらの第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４は、既存の浸炭炉用のローラコンベヤによって構成され、互いに隙間を介して配設された複数のローラが回転駆動して、投入された金属部材を搭載した熱処理パレット５０を搬送するものであって、各ローラ間を介して浸炭性ガス等の気流の流通が許容される。

第１段拡散ゾーン１２−１には、上流側から下流側に順次第１搬送ローラコンベヤ１４−１によって搬送される熱処理パレット５０を第１停止位置１２−１ａ〜第３停止位置１２−１ｃの各停止位置に停止維持させるストッパ（図示せず）が設けられている。同様に、第２段〜第４段の各拡散ゾーン１２−２〜１２−４においても、第２段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−２〜１４−４によって搬送される熱処理パレット５０を第１停止位置１２−２ａ、１２−３ａ、１２−４ａ〜第３停止位置１２−２ｃ、１２−３ｃ、１２−４ｃの各停止位置に熱処理パレット５０を停止維持させる図示しないストッパが設けられている。

更に、降温ゾーン１３内には、第１段搬送ローラコンベヤ１４−１の下流側に連続して第１段搬送ローラコンベヤ１４−１と共に第１段搬送装置を構成する第１段搬出ローラコンベヤ１５−１が配設されている。第１段搬出コンベヤ１５−１の上方に順に等間隔で第２段〜第４段の各搬送装置を構成する第２段〜第４段の各搬出ローラコンベヤ１５−２〜１５−４がそれぞれ第２段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−２〜１４−４の下流側に連続して配設され、第１段〜第４段の各搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４によって降温ゾーン１３内が下側から順に第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４に区分される。これら各搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４は独立して駆動される。

第１段浸炭ゾーン１１−１の入口となる上流端、第１段浸炭ゾーン１１−１の下流端と第１段拡散ゾーン１２−１の上流端との間、第１段拡散ゾーン１２−１の下流端と第１段降温ゾーン１３−１の上流端との間、第１段降温ゾーン１３−１の下流端にはそれぞれを区画する開閉区画手段である扉１６−１、１７−１、１８−１、１９−１が開閉自在に設けられ、第１段浸炭ゾーン１１−１、第１段拡散ゾーン１２−１、第１段降温ゾーン１３−１によって第１段浸炭炉エリアＩが形成される。

同様に第２段浸炭ゾーン１１−２の入口となる上流端、第２段浸炭ゾーン１１−２と第２段拡散ゾーン１２−２との間、第２段拡散ゾーン１２−２と第２段降温ゾーン１３−２との間、及び第２段降温ゾーン１３−２の下流端にはそれぞれを区画する開閉区画手段である扉１６−２、１７−２、１８−２、１９−２が開閉自在に設けられ、第２段浸炭ゾーン１１−２、第２段拡散ゾーン１２−２、第２段降温ゾーン１３−２によって第２段浸炭炉エリアＩＩが形成される。

第３段浸炭ゾーン１１−３の上流端、第３段浸炭ゾーン１１−３と第３段拡散ゾーン１２−３との間、第３段拡散ゾーン１２−３と第３段降温ゾーン１３−３との間、第３段降温ゾーン１３−３の下流端に扉１６−３、１７−３、１８−３、１９−３が開閉自在に設けられ、第３段浸炭ゾーン１１−３、第３段拡散ゾーン１２−３、第３段降温ゾーン１３−３によって第３段浸炭炉エリアＩＩＩが形成される。同様に第４段浸炭ゾーン１１−４の上流端、第４段浸炭ゾーン１１−４と第４段拡散ゾーン１２−４との間、第４段拡散ゾーン１２−４と第４段降温ゾーン１３−４との間、第４段降温ゾーン１３−４の下流端には扉１６−４、１７−４、１８−４、１９−４が開閉自在に設けられ、第４段浸炭ゾーン１１−４、第４段拡散ゾーン１２−４、第４段降温ゾーン１３−４によって第４段浸炭炉エリアＩＶが形成される。

浸炭ゾーン１１は、上流側の各扉１６−１〜１６−４を閉じると共に、下流側の各扉１７−１〜１７−４を閉じることによって拡散ゾーン１２と区画され、かつ内部が互いの浸炭炉エリアＩとＩＩ、ＩＩとＩＩＩ、ＩＩＩとＩＶとの間の気流の流れが確保できる第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に区画される。

拡散ゾーン１２においては、上流側の扉１７−１〜１７−４を閉じることによって浸炭ゾーン１１と区画され、下流側の扉１８−１〜１８−４を閉じることによって降温ゾーン１３と区画され、かつ第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４に区画される。

第１段浸炭エリアＩ、第２段浸炭エリアＩＩ、第３段浸炭エリアＩＩＩ及び第４段浸炭エリアＩＶが段積状に配置された多段浸炭炉１０の下流側に浸炭処理された金属材料を焼入れ媒体である油中に投入して油焼き入れを施す焼入れゾーン２１が配置されている。

多段浸炭炉１０の上流側に、搬入手段である搬入ローラコンベヤ２９によって搬入される熱処理パレット５０を第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に投入するワーク投入手段である搬入用エレベータ２５が配置されている。

一方、多段浸炭炉１０の下流側に焼入れ用エレベータ２７が配設されている。この焼入れ用エレベータ２７によって、第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４の各第１段〜第４段の各搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４によって搬出される熱処理パレット５０を回収し、下降させて焼入れゾーン２１の焼入れ媒体である油中に所定時間浸漬して金属材料に油焼入れを施す。また、焼入れ処理後、焼入れ用エレベータ２７によって熱処理パレット５０を上昇せしめ、搬出手段である搬出ローラコンベヤ３０等によって多段連続浸炭炉１から搬出するように構成されている。

次に、このように構成された多段連続浸炭炉１による浸炭処理方法を、図２乃至図１０に示す工程説明図を参照して説明する。

ここで、一般に浸炭処理された金属材料を焼入れ媒体に浸漬する焼入れは、金属材料を５分程度焼入れ媒体に浸漬することによって完全に焼入れ変態が完了し、その焼入れに要する作動時間は１０分程度であることから、焼入れサイクルを１０分に設定した場合を例に説明する。

多段浸炭炉１０の上流側の各扉１６−１〜１６−４、浸炭ゾーン１１と拡散ゾーン１２とを区画する扉１７−１〜１７−４、拡散ゾーン１２と降温ゾーン１３とを区画する各扉１８−１〜１８−４、及び多段浸炭炉１０の下流側の各扉１９−１〜１９−４を閉じ、多段浸炭炉１０内を浸炭ゾーン１１と、拡散ゾーン１２と、降温ゾーン１３に区画する。

上流側の入口が各扉１６−１〜１６−４によって閉じ、かつ下流側が扉１７−１〜１７−４によって閉じられた浸炭ゾーン１１内に浸炭性ガスを供給して浸炭ゾーン１１内全体に流通させ、かつ温度制御等により浸炭ゾーン１１内の温度や雰囲気を予め設定された状態に制御する。この制御は、浸炭性ガスを含む気流の流れが確保できる第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に区分することから、これら各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４の配置に影響されることなく第１段〜第４段の浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に亘る浸炭ゾーン１１内全体の温度や雰囲気をムラのない状態に、或いは温度や雰囲気のムラの発生が極めて抑制された良好な状態に制御することができる。

同様に、上流側が閉じられた扉１７−１〜１７−４によって浸炭ゾーン１１と区画され、下流側が閉じられた扉１８−１〜１８−４によって降温ゾーン１３と区画された拡散ゾーン１２内の温度や雰囲気を、予め設定された状態に制御する。この制御は、気流の流れが確保できる第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４に区分することから、これら各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４の配置に影響されることなく第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４に亘る拡散ゾーン１２内全体の温度や雰囲気をムラのない状態に、或いは温度や雰囲気のムラの発生が極めて抑制された良好な状態に制御することができる。

また、上流側が閉じられた扉１８−１〜１８−４によって拡散ゾーン１２と区画され、下流側が扉１９−１〜１９−４によって閉じられた降温ゾーン１３内の温度や雰囲気を、予め設定された降温に適した状態に制御する。この制御は気流の流れが確保できる第１段〜第４段の各搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４によって第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４に区分することから、これら搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４の配置に影響されることなく、第１段〜第４段の降温ゾーン１３−１〜１３−４に亘る降温ゾーン１３内全体を良好な温度や雰囲気に制御することができる。

多段浸炭炉１０の浸炭ゾーン１１、拡散ゾーン１２及び降温ゾーン１３の各ゾーンの温度や雰囲気を良好な状態に維持制御した状態で、予め設定された浸炭炉エリア順、例えば第１段浸炭炉エリアＩ、第２段浸炭炉エリアＩＩ、第３段浸炭炉エリアＩＩＩ、第４段浸炭炉エリアＩＶの順に従って、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレット５０が順次投入される。そして、金属材料が搭載された熱処理パレット５０が第１段〜第４段毎に各浸炭炉エリアＩ〜ＩＶを搬送される間に金属材料が浸炭処理され、浸炭炉エリア順に第１段〜第４段の降温ゾーン１３−１〜１３−４から順次搬出されて焼入れゾーン２１において連続する焼入れサイクルで焼入れ処理される。

この浸炭焼入れ処理について具体的に説明すると、先ず、パレット検知センサ１１−１ｓによって熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、図２に示すように搬入ローラコンベヤ２９によって搬入された浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレット５０を、搬入用エレベータ２５によって扉１６−１が開放された入口から第１段浸炭炉エリアＩの第１段搬送ローラコンベヤ１４−１上に投入し、そのパレット５０をストッパによって第１停止位置１１−１ａに保持する。その後、扉１６−１を閉じ、投入された熱処理パレット５０に搭載された金属材料の浸炭が開始される。

この第１段浸炭ゾーン１１−１の第１停止位置１１−１ａに熱処理パレット５０が投入された後、焼入れサイクルに相当する１０分経過後にパレット検知センサ１１−２ｓによって第２段浸炭ゾーン１１−２の第１停止位置１１−２ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、次の浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレット５０を、搬入用エレベータ２５によって扉１６−２が開放された入口から第２段搬送ローラコンベヤ１４−２上に投入し、第１停止位置１１−２ａに保持する。そして、扉１６−２を閉じ、投入された金属材料の浸炭が開始される。

同様に、第２段浸炭ゾーン１１−２に熱処理パレット５０が投入されてから１０分経過後に、パレット検知センサ１１−３ｓによって第３段浸炭ゾーン１１−３の第１停止位置１１−３ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第３段搬送ローラコンベヤ１４−３上に投入し、その第１停止位置１１−３ａに保持する。更に、第３段浸炭ゾーン１１−３に熱処理パレット５０が投入されてから１０分経過後に、パレット検知センサ１１−４ｓによって第４段浸炭ゾーン１１−４の第１停止位置１１−４ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、浸炭処理すべき金属材料が搭載された熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第４段搬送ローラコンベヤ１４−４上に投入し、その第１停止位置１１−４ａに保持する。

第１段浸炭ゾーン１１−１〜第４段浸炭ゾーン１１−４の各第１停止位置１１−１ａ〜１１−４ａに熱処理パレット５０が順次投入されてから１０分後、即ち第４段浸炭ゾーン１１−４に熱処理パレット５０が投入されてから１０分経過後に、最初に投入された第１段浸炭炉エリアＩの第１停止位置１１−１ａにおける熱処理パレット５０の保持を解除し、この熱処理パレット５０を第１段搬送ローラコンベヤ１４−１によって第２停止位置１１−１ｂに搬送し、第２停止位置１１−１ｂに保持する。そして、パレット検知センサ１１−１ｓが第１停止位置１１−１ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、搬入用エレベータ２５によって第１段搬送ローラコンベヤ１４−１上に熱処理パレット５０を投入し、第１停止位置１１−１ａに保持する。

第１段浸炭ゾーン１１−１の第１停止位置１１−１ａに熱処理パレット５０を投入した１０分後に、第２段浸炭ゾーン１１−２の第１停止位置１１−２ａに保持されている熱処理パレット５０の保持を解除し、この熱処理パレット５０を第２段搬送ローラコンベヤ１４−２によって第２停止位置１１−２ｂに搬送し、第２停止位置１１−２ｂに保持する。パレット検知センサ１１−２ｓが第１停止位置１１−２ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、搬入用エレベータ２５によって熱処理パレット５０を第２段搬送ローラコンベヤ１４−２上に投入し、第１停止位置１１−２ａに保持する。

第２段浸炭ゾーン１１−２の第１停止位置１１−２ａに熱処理パレット５０を投入した１０分後に、第３段浸炭ゾーン１１−３の第１停止位置１１−３ａに保持されている熱処理パレット５０の保持を解除し、この熱処理パレット５０を第３段搬送ローラコンベヤ１４−３によって第２停止位置１１−３ｂに搬送し、第２停止位置１１−３ｂに保持する。パレット検知センサ１１−３ｓが第１停止位置１１−３ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、搬入用エレベータ２５によって熱処理パレット５０を第３段搬送ローラコンベヤ１４−３上に投入し、第１停止位置１１−３ａに保持する。

第３段浸炭ゾーン１１−３の第１停止位置１１−３ａに熱処理パレット５０を投入した１０分後に、第４浸炭ゾーン１１−４の第１停止位置１１−４ａに保持されている熱処理パレット５０の保持を解除し、この熱処理パレット５０を第４段搬送ローラコンベヤ１４−４によって第２停止位置１１−４ｂに搬送し、第２停止位置１１−４ｂに保持する。そして、パレット検知センサ１１−４ｓが第１停止位置１１−４ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、搬入用エレベータ２５によって熱処理パレット５０を第４段搬送ローラコンベヤ１４−４上に投入し、第１停止位置１１−４ａに保持する。

同様に、順次第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって第１停止位置１１−１ａ〜１１−４ａに投入された熱処理パレット５０を間欠搬送しつつ、パレット検知センサ１１−１ｓ〜１１−４ｓによって熱処理パレット５０の有無を確認して浸炭炉エリア順に第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４上に熱処理パレット５０が繰り返し投入される。

これにより、第１段搬送ローラコンベヤ１４−１上に投入された熱処理パレット５０は、第１段浸炭ゾーン１１−１内の第１〜第６の停止位置１１−１ａ〜１１−１ｆの各停止位置に順次間欠搬送される。そして、この搬送間に第１段浸炭ゾーン１１−１内で熱処理パレット５０に搭載された金属材料が浸炭され、更に第１段拡散ゾーン１２−１内の第１〜第３の停止位置１２−１ａ〜１２−１ｃを順次間欠移動して金属材料内に炭素拡散し、その後、第１段降温ゾーン１３−１に搬送される。

ここで、第１段搬送ローラコンベヤ１４−１によって熱処理パレット５０は、第１浸炭ゾーン１１−１内における第１〜第６の停止位置１１−１ａ〜１１−１ｆの各停止位置においてそれぞれ４０分間停止保持され第１浸炭ゾーン１１−１内において２４０分間の浸炭サイクルが確保できる。また、第１拡散ゾーン１２−１内における第１〜第３の停止位置１２−１ａ〜１２−１ｆの各停止位置においてそれぞれ４０分間停止保持され、第１拡散ゾーン１２−１内において１２０分間の拡散サイクルが確保できる。なお、各扉１６−１〜１６−４，１７−１〜１７−４，１８−１〜１８−４，１９−１〜１９−４は熱処理パレット５０の通過時のみ開放され、通常は閉じられている。

同様に、第２段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−２〜１４−４上に投入された各熱処理パレット５０は、それぞれ第２段〜第４段の浸炭ゾーン１１−２〜１１−４内の第１停止位置１１−２ａ〜１１−４ａから第６停止位置１１−２ｆ〜１１−４ｆまで各停止位置を順次間欠搬送される。そして、第２段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−２〜１１−４内で浸炭され、更に第２段〜第４段の各拡散ゾーン１２−２〜１２−４内の各第１停止位置１２−２ａ〜１２−４ａから第３停止位置１２−２ｃ〜１１−４ｃの各停止位置を順次間欠搬送され、第２段〜第４段の各拡散ゾーン１２−２〜１２−４内で金属材料内に炭素拡散され、その後、第２段〜第４段の各降温ゾーン１３−２〜１３−４に、図３に示すように搬送される。

ここで、各熱処理パレット５０は、浸炭ゾーン１１内においてそれぞれ２４０分の浸炭サイクルが確保でき、かつ拡散ゾーン１２内において１２０分の拡散サイクルが確保できる。

更に、第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４側から、第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４に配置された第１段〜第４段の各搬出ローラコンベヤ１５−１〜１５−４に、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４への熱処理パレット５０の投入間隔、即ち焼入れサイクルに相応した１０分間隔で浸炭炉エリア順に従って、浸炭及び拡散済みの金属材料が搭載された熱処理パレット５０が順次間欠的に搬入される。

第１段降温ゾーン１３−１において、第１段降温ゾーン１３−１に搬入された熱処理パレット５０に搭載された金属材料を４０分間徐冷した後、図４に示すように第１段降温ゾーン１３−１の位置まで上昇して待機している焼入れ用エレベータ２７に、第１段降温ゾーン１３−１内の熱処理パレット５０が第１段搬出ローラコンベヤ１５−１によって搬出される。熱処理パレット５０を搭載した焼入れ用エレベータ２７は、図５に示すように下降して焼入れゾーン２１の焼入れ媒体である油中に熱処理パレット５０を浸漬して金属材料に油焼入れをする。予め設定された浸漬時間が経過して金属材料の焼入変態が完了した後に、焼入れ用エレベータ２７によって焼入れゾーン２１から熱処理パレット５０を上昇させて搬出ローラコンベヤ３０に移載して搬出する。この焼入れサイクルが１０分に設定されている。

この第１段降温ゾーン１３−１から焼入れ用エレベータ２７への熱処理パレット５０の移載に連動、或いは移載後に、図６に示すように、第１段搬送ローラコンベヤ１４−１によって第１段浸炭ゾーン１１−１の第１〜第６の各停止位置１１−１ａ〜１１−１ｆに保持されていた各熱処理パレット５０は、それぞれ隣接する第２停止位置１１−１ｂ〜第１段拡散ゾーン１２−１の第１停止位置１２−１ａにそれぞれ順に搬送される。また、同様に、第１段拡散ゾーン１２−１の第１〜第３の各停止位置１２−１ａ〜１２−１ｃに保持されていた各熱処理パレット５０は、隣接する第２停止位置１２−１ｂ〜第１段降温ゾーン１３−１にそれぞれ順に搬送される。しかる後、パレット検知センサ１１−１ｓが第１停止位置１１−１ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、金属材料が搭載された新たな熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第１段搬送ローラコンベヤ１４−１上に投入し、第１停止位置１１−１ａに保持する。

次に、第２段降温ゾーン１３−２において、熱処理パレット５０に搭載された金属材料を徐冷した後、図７に示すように第２段降温ゾーン１３−２の位置に待機する焼入れ用エレベータ２７に、第２段降温ゾーン１３−２内の熱処理パレット５０を第２段搬出ローラコンベヤ１５−２によって搬出する。熱処理パレット５０を搭載した焼入れ用エレベータ２７は、図８に示すように下降して焼入れゾーン２１の油中に熱処理パレット５０を浸漬して金属材料を油焼入れする。予め設定された浸漬時間の経過後に、焼入れ用エレベータ２７によって焼入れゾーン２１から熱処理パレット５０を上昇させ、搬出ローラコンベヤ３０に移載して搬出する。

このとき第２段降温ゾーン１３−２から焼入れ用エレベータ２７への熱処理パレット５０の移載に連動、或いは移載後に、図８に示すように、第２段搬送ローラコンベヤ１４−２によって第２段浸炭ゾーン１１−２の第１〜第６の各停止位置１１−２ａ〜１１−２ｆに保持されていた各熱処理パレット５０は、それぞれ隣接する第２停止位置１１−２ｂ〜第２段拡散ゾーン１２−２の第１停止位置１２−２ａにそれぞれ順に搬送される。また、第２段拡散ゾーン１２−２の第１〜第３の各停止位置１２−２ａ〜１２−２ｃに保持されていた各熱処理パレット５０は、隣接する第２停止位置１２−２ｂ〜第２段降温ゾーン１３−２にそれぞれ順に搬送される。しかる後、パレット検知センサ１１−２ｓが第１停止位置１１−２ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、金属材料が搭載された新たな熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第２段搬送ローラコンベヤ１４−２上に投入し、第１停止位置１１−２ａに保持する。

同様に引き続き、第３段降温ゾーン１３−３において、熱処理パレット５０に搭載された金属材料が徐冷した後、図９に示すように第３段降温ゾーン１３−３の位置に待機する焼入れ用エレベータ２７に、第３段降温ゾーン１３−３内の熱処理パレット５０を第２段搬出ローラコンベヤ１５−３によって搬出する。その後、熱処理パレット５０を搭載した焼入れ用エレベータ２７が下降し、焼入れゾーン２１の油中に熱処理パレット５０を浸漬して金属材料を油焼入れする。予め設定された浸漬時間の経過後に焼入れ用エレベータ２７によって焼入れゾーン２１から熱処理パレット５０を上昇させ、搬出ローラコンベヤ３０に移載して搬出する。

この第３段降温ゾーン１３−３から焼入れ用エレベータ２７への熱処理パレット５０の移載に連動、或いは移載後に第３段搬送ローラコンベヤ１４−３によって第３段浸炭ゾーン１１−３の第１〜第６の各停止位置１１−３ａ〜１１−３ｆ及び第３段拡散ゾーン１２−３の第１〜第３の各停止位置１２−３ａ〜１２−３ｃに保持されていた各熱処理パレット５０が、それぞれ隣接する第３段浸炭ゾーン１１−３の第２停止位置１１−３ｂ〜第３段拡散ゾーン１２−３の第３停止位置１２−３ｃ及び第３段降温ゾーン１３−３に順に搬送される。しかる後、図１０に示すようにパレット検知センサ１１−３ｓが第１停止位置１１−３ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、金属材料が搭載された新たな熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第３段搬送ローラコンベヤ１４−３上に投入し、第１停止位置１１−３ａに保持する。

引き続き、第４段降温ゾーン１３−４において、熱処理パレット５０に搭載された金属材料が徐冷した後、第４段降温ゾーン１３−４の位置に待機する焼入れ用エレベータ２５に、第４段降温ゾーン１３−４内の熱処理パレット５０を第４段搬出ローラコンベヤ１５−４によって搬出する。そして、焼入れ用エレベータ２７が下降して焼入れゾーン２１の油中に熱処理パレット５０を浸漬して金属材料を油焼入れし、予め設定された浸漬時間の経過後に焼入れ用エレベータ２７によって焼入れゾーン２１から熱処理パレット５０を上昇させ、搬出ローラコンベヤ３０に移載して搬出する。

この第４段降温ゾーン１３−４から焼入れ用エレベータ２７への熱処理パレット５０の移載に連動、或いは移載後に第４段搬送ローラコンベヤ１４−４によって第４段浸炭ゾーン１１−４の第１〜第６の各停止位置１１−４ａ〜１１−４ｆ及び第４段拡散ゾーン１２−４の第１〜第３の各停止位置１２−４ａ〜１２−４ｃに保持されていた各熱処理パレット５０が、それぞれ隣接する第４浸炭ゾーン１１−４の第２停止位置１１−４ｂ〜第４段拡散ゾーン１２−４の第３停止位置１２−４ｃ及び第４段降温ゾーン１３−４に順に搬送される。しかる後、パレット検知センサ１１−４ｓが第１停止位置１１−４ａに熱処理パレット５０が不在であることを検知すると、金属材料が搭載された新たな熱処理パレット５０を搬入用エレベータ２５によって第４段搬送ローラコンベヤ１４−４上に投入し、第１停止位置１１−４ａに保持する。

このようして多段浸炭炉１０の第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に焼入れサイクルに応じた間隔で、順に浸炭炉エリア順に従って金属材料が搭載された熱処理パレット５０を投入し、熱処理パレット５０が第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４及び第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４内を移動する間に、浸炭及び炭素拡散が連続して行われ、順次第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４に搬送されて徐冷される。そして、第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４で徐冷された金属材料が搭載された熱処理パレット５０を浸炭炉エリア順に従って順に焼入れ用エレベータ２７によって焼入れゾーン２１の油中に浸漬して金属材料に焼入れする一連の浸炭焼き入れ処理が連続的に行われる。

従って、このように構成された本実施の形態による連続浸炭炉１０内の浸炭ゾーン１１内及び拡散ゾーン１２内を気流の流通が確保できる第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４及び第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４に区画することで、浸炭性ガスを含む気流の流れが第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４に影響されることなく第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に亘る浸炭ゾーン１１内全体の温度や雰囲気が良好な状態に制御でき、同様に第１段〜第４段の各拡散ゾーン１２−１〜１２−４に亘る拡散ゾーン１２内全体の温度や雰囲気を良好に制御できる。

この良好な状態に保持された第１段〜第４段の浸炭ゾーン１１−１〜１１−４及び第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４内を、金属材料を搭載した熱処理パレット５０が段積することなく１段ずつ平積み状態で第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４により搬送することから、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４内の浸炭性ガスの流れ及び浸炭温度等の雰囲気が一定に維持でき、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４において各熱処理パレット５０に搭載された金属表面に入り込む炭素量のバラツキが少なく、かつ第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４内の温度及び雰囲気が一定に維持されて、第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４において各熱処理パレット５０に搭載された金属材料の内部への炭素拡散にもバラツキがなく良好な浸炭処理が並行して効率的に連続して得られる。

更に、第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４で徐冷された金属材料が搭載された熱処理パレット５０を段積することなく単一の熱処理パレット５０を油に投入して焼入れすることから、油中に投入するタイミングにズレが生じることなく各熱処理パレット５０に載置された金属材料との間に冷却差が生じることがなくなり、焼入れ変態の進行に差がなく、各金属材料相互間における焼入れに伴う変形のバラツキが抑制されて処理後の金属材料の寸法精度が安定して高品質の浸炭焼き入れ処理が確保できる。

また、焼入れサイクルに相応する間隔で予め設定された浸炭炉エリア順に従って、順次第１段〜第４段の浸炭ゾーン１１−１〜１１−４及び第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４内に、金属材料を搭載した熱処理パレット５０を投入し、第１段〜第４段の各浸炭ゾーン１１−１〜１１−４及び第１段〜第４段の拡散ゾーン１２−１〜１２−４において並行して浸炭処理し、第１段〜第４段の各降温ゾーン１３−１〜１３−４で徐冷した後に、中断することなく連続した焼入れサイクルで焼き入れ処理することができ、生産性に優れた浸炭焼入れ処理が得られる。

更に、連続浸炭炉１０内の浸炭ゾーン１１内及び拡散ゾーン１２内を第１段〜第４段の各搬送ローラコンベヤ１４−１〜１４−４によって区画して第１段浸炭エリアＩ、第２段浸炭エリアＩＩ、第３段浸炭エリアＩＩＩ、第４段浸炭エリアＩＶを多段状に形成し、連続浸炭炉１０の上流側に搬入用エレベータ２５し、下流側に焼入れ用エレベータ２７を配置することにより、多段連続浸炭炉１の幅方向の長さが抑制できて、その設置場所の削減が期待できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では予め設定された浸炭炉エリア順に従って第１段浸炭ゾーン１１−１から第２段、第３段、第４段の浸炭ゾーン１１−２、１１−３、１１−４の順で搬入用エレベータ２５から熱処理パレット５０を投入し、第１段降温ゾーン１３−１から第２段、第３段、第４段の降温ゾーン１３−２、１３−３、１３−４の順で熱処理パレット５０を焼入れ用エレベータ２７に搬出して、順次焼入れ処理を施したが、他の浸炭炉エリア順に従って上記第１段〜第４段浸炭ゾーン１１−１〜１１−４に熱処理パレット５０を投入することもできる。この場合には第１段〜第４段の降温ゾーン１３−１〜１３−４から焼入れ用エレベータ２７に搬出する順序も投入順序に相応して変更される。

また、上記実施の形態では、第１段〜第４段の搬送装置をローラコンベヤによって形成したが、タクトコンベヤ等の気流の通過が許容される他の種類の搬送装置によって形成することもできる。

更に、上記実施の形態では第１段〜第４段の４段の浸炭エリアＩ〜ＩＶを有する場合について説明したが、２段、３段或いは５段等の複数段の浸炭エリアによって形成することもできる。

本発明に係る多段連続浸炭炉及び連続浸炭方法の実施の形態の概要を示す多段連続浸炭炉の概要説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 多段連続浸炭炉による浸炭処理方法の工程説明図である。 従来の多段連続浸炭炉の説明図である。

符号の説明

１ 多段連続浸炭炉
１０ 多段浸炭炉
Ｉ 第１段浸炭炉エリア
ＩＩ 第２段浸炭炉エリア
ＩＩＩ 第３段浸炭炉エリア
ＩＶ 第４段浸炭炉エリア
１１ 浸炭ゾーン
１１−１〜１１−４ 第１段〜第４段浸炭ゾーン
１２ 拡散ゾーン
１２−１〜１２−４ 第１段〜第４段拡散ゾーン
１３ 降温ゾーン
１３−１〜１３−４ 第１段〜第４段降温ゾーン
１４−１〜１４−４ 第１段〜第４段搬送ローラコンベヤ（第１段〜第４段搬送装置）
１５−１〜１５−４ 第１段〜第４段搬出ローラコンベヤ（第１段〜第４段搬送装置）
１６−１〜１９−４ 扉（開閉区画手段）
２１ 焼入れゾーン
２５ 搬入用エレベータ（ワーク投入手段）
２７ 焼入れ用エレベータ
２９ 搬入ローラコンベヤ
３０ 搬出ローラコンベヤ
５０ 熱処理パレット

Claims (6)

1. 炉内の浸炭ゾーン、拡散ゾーン及び降温ゾーン内を順に搬送して金属材料表面への浸炭及び該金属材料内部への炭素拡散を行う浸炭処理と、該浸炭処理された金属材料を焼入れゾーン内において焼入れ媒体内に浸漬して焼入れする焼入れ処理とを連続して行う連続浸炭焼入れ炉において、
   炉内の上流側から下流側に連続して浸炭ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンが順に配置され、かつ該炉内をそれぞれ浸炭ゾーンから降温ゾーンに亘って連続する多段の浸炭炉エリアに区分する複数の搬送装置を有する多段浸炭炉と、
   該多段浸炭炉の上流側に配置されて予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で当該浸炭炉エリアの搬送装置の上流側に浸炭焼入れ処理すべき金属材料を搭載した熱処理パレットを順次投入するワーク投入装置と、
   上記多段浸炭炉の下流側に配置されて上記ワーク投入装置によって各浸炭炉ゾーンにそれぞれ投入されて搬送装置によって浸炭ゾーン及び拡散ゾーンを経て降温ゾーンに搬送されて浸炭処理された金属材料が搭載された熱処理パレットを、上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから順次連続する焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して上記金属材料に焼入れ処理を行う焼入れゾーンと、を有することを特徴とする多段連続浸炭焼入れ炉。
2. 上記各浸炭炉ゾーン間を区分する搬送装置は、各浸炭炉エリア相互間の気流の流通を許容することを特徴とする請求項１に記載の多段連続浸炭焼入れ炉。
3. 上記搬送装置は、ローラコンベヤであることを特徴とする請求項２に記載の多段連続浸炭焼入れ炉。
4. 上記各浸炭炉エリアの上流端、浸炭ゾーンと拡散ゾーンとの間、拡散ゾーンと降温ゾーンとの間をそれぞれ区画しかつ上記金属材料を搭載した熱処理パレットの該部通過時には開放して熱処理パレットの移動を許容する複数の開閉区画手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多段連続浸炭焼入れ炉。
5. 上記焼入れゾーンには、
   上記多段浸炭炉の下流側に配置されて上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから搬入された浸炭処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを焼入れ媒体に浸漬して金属材料を焼入れすると共に、焼入れ処理された金属材料を搭載した熱処理パレットを搬出する焼入れ用エレベータを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多段連続浸炭焼入れ炉。
6. 炉内の浸炭ゾーン、拡散ゾーン及び降温ゾーン内を順に搬送して金属材料表面への浸炭及び該金属材料内部への炭素拡散を行う浸炭処理と、該浸炭処理された金属材料を焼入れ媒体内に浸漬する焼入れ処理とを連続して行う連続浸炭焼入れ方法において、
   炉内の上流側から下流側に連続して浸炭ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンが順に配置され、かつ該炉内をそれぞれ浸炭ゾーンから降温ゾーンに亘って連続する多段の浸炭炉エリアに区分する複数の搬送装置を有する多段浸炭炉を備え、
   予め設定された浸炭炉エリア順に従って焼入れサイクルに相当する間隔で当該浸炭炉エリアの搬送装置上流側に浸炭焼入れ処理すべき金属材料を搭載した熱処理パレットを順次投入すると共に、各浸炭炉ゾーンにそれぞれ投入されて搬送装置によって浸炭ゾーン及び拡散ゾーンを経て降温ゾーンに搬送されて浸炭処理された金属材料が搭載された熱処理パレットを、上記設定された浸炭炉エリア順に従って当該各浸炭炉エリアの降温ゾーンから連続する焼入れサイクルで焼入れ媒体内に浸漬して上記金属材料を焼入れ処理することを
   特徴とする連続浸炭焼入れ方法。

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