箱型炉は汎用性の高い工業用加熱システムで、主に輻射および対流熱伝達メカニズムを伴う様々な熱処理プロセス用に設計されています。箱型炉は、加熱中に材料が静止し、単一のアクセスポイントから搬出入を行う断続的な生産シナリオに適しています。主な熱処理には、硬度向上のための焼入れ、応力緩和と軟化のための焼きなまし、合金の均質化のための溶体化処理などがあります。これらのプロセスは、強度、耐摩耗性、寸法安定性といった目標とする機械的特性を達成するために精密な熱制御を必要とする金属や合金に対応しています。箱型炉は伝統的な加熱原理で作動しますが、次のような近代的な代替炉もあります。 イグブト誘導炉 IGBT誘導炉は、特殊な用途のために異なる加熱方法を提供します。
キーポイントの説明
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一次熱処理工程
- 焼入れ :マルテンサイト変態によって硬度を高めるために、加熱した金属を急冷すること（通常は油中または水中）。工具鋼や耐摩耗性を必要とする部品に使用される。
- 焼きなまし :金属を軟化させ、機械加工性を向上させ、前の製造工程で生じた内部応力を緩和する徐冷工程。冷間加工された金属にとって重要である。
- 溶液処理 :合金を加熱して二次相を母相に溶解させ、次いで急冷して過飽和固溶体を維持する。アルミニウムシリーズのような析出硬化性合金に不可欠。
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操作上の特徴
- 全熱サイクル中のワーク位置の固定
- シングルドアによるバッチ処理 (連続炉とは異なる)
- 高温 (>700°C) での輻射伝熱が支配的で、対流は二次的役割
- 熱電対制御の発熱体により温度均一性を維持
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材料用途
- 鉄合金炭素鋼、工具鋼、ステンレス鋼
- 非鉄金属：アルミニウム、銅、およびそれらの合金
- 特殊な用途粉末冶金の焼結、ろう付け作業
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比較優位性
- 静的負荷に対する代替システムよりも優れた温度均一性
- 非反応性材料用の真空炉よりも運転コストが低い
- メンテナンスが IGBT誘導炉 システム
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プロセス制御に関する考察
- 高感度材料の加熱速度は通常5～10℃/分
- 材料の厚みと希望する相変態に基づいて計算された浸漬時間
- 雰囲気オプション：空気（酸化性）、不活性ガス（窒素/アルゴン）、脱炭防止用発熱ガス
これらの基本プロセスは、誘導加熱システムのような新技術の出現にもかかわらず、箱型炉がいかに冶金的変態に不可欠であるかを示しています。箱型炉はそのシンプルさと信頼性により、熱処理工場における永続的な資産となっています。
総括表
| プロセス | 目的 | 材料 |
|---|---|---|
| 焼入れ | 急冷して硬度を上げる（マルテンサイト変態） | 工具鋼、耐摩耗部品 |
| 焼きなまし | 金属を軟化させ、応力を緩和し、機械加工性を向上させるための徐冷。 | 冷間加工金属、ステンレス鋼 |
| 溶体化処理 | 加熱して二次相を溶解し、焼入れして合金を均質化する。 | 析出硬化性合金 (アルミニウムシリーズなど) |
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