JPH1081913A - ガス冷却による等温焼き入れ装置 - Google Patents
ガス冷却による等温焼き入れ装置Info
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- JPH1081913A JPH1081913A JP23611496A JP23611496A JPH1081913A JP H1081913 A JPH1081913 A JP H1081913A JP 23611496 A JP23611496 A JP 23611496A JP 23611496 A JP23611496 A JP 23611496A JP H1081913 A JPH1081913 A JP H1081913A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度制御が容易なガス冷却による等温焼き入
れ装置を提供する。 【解決手段】 圧力容器１と、圧力容器１内のガス圧を
調整するガス圧調整装置１２と、圧力容器１内に設けら
れた断熱壁に囲まれ、この断熱壁の一部が開閉可能な炉
２と、圧力容器１内に設けられ炉内ガスを熱交換器５で
冷却し、冷却ファン６で循環する冷却ライン８と、炉内
に設けられ炉内ガスを加熱するヒータ１１と、炉内ガス
を循環する循環ファン１５と、被処理体９の表面および
中心温度、炉内温度、圧力容器内圧力を入力し、ガス圧
調整装置１２、冷却ライン８、ヒータ１１および循環フ
ァン１５を制御して被処理体９の表面温度と中心温度と
が設定温度になるように制御する制御部２０とを備え
る。
れ装置を提供する。 【解決手段】 圧力容器１と、圧力容器１内のガス圧を
調整するガス圧調整装置１２と、圧力容器１内に設けら
れた断熱壁に囲まれ、この断熱壁の一部が開閉可能な炉
２と、圧力容器１内に設けられ炉内ガスを熱交換器５で
冷却し、冷却ファン６で循環する冷却ライン８と、炉内
に設けられ炉内ガスを加熱するヒータ１１と、炉内ガス
を循環する循環ファン１５と、被処理体９の表面および
中心温度、炉内温度、圧力容器内圧力を入力し、ガス圧
調整装置１２、冷却ライン８、ヒータ１１および循環フ
ァン１５を制御して被処理体９の表面温度と中心温度と
が設定温度になるように制御する制御部２０とを備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は等温焼き入れをガス
冷却で行う等温焼き入れ装置に関する。
冷却で行う等温焼き入れ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】等温焼き入れ（マルクエンチまたはマル
テンパと言われる）は被処理体のマルテンサイト生成温
度域の上部またはそれよりやや高い温度（これを設定温
度という）に保持した冷却剤中に焼き入れして、各部が
一様にその温度になるまで保持した後、除冷する熱処理
方法で、焼き入れによる歪発生や焼き割れを防ぐととも
に、適当な焼き入れ組織を得ることができる。
テンパと言われる）は被処理体のマルテンサイト生成温
度域の上部またはそれよりやや高い温度（これを設定温
度という）に保持した冷却剤中に焼き入れして、各部が
一様にその温度になるまで保持した後、除冷する熱処理
方法で、焼き入れによる歪発生や焼き割れを防ぐととも
に、適当な焼き入れ組織を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】等温焼き入れは従来塩
浴処理が行われていた。塩浴処理は設定温度に保持した
塩浴槽に被処理体を入れ、表面および内部の温度が一様
となった後塩浴槽から取り出し除冷する。この方法は温
度管理が容易であるため、広く使用されているが作業環
境が悪いという問題がある。このためガス冷却による等
温焼き入れも行われているが、温度制御が難しいという
問題があった。
浴処理が行われていた。塩浴処理は設定温度に保持した
塩浴槽に被処理体を入れ、表面および内部の温度が一様
となった後塩浴槽から取り出し除冷する。この方法は温
度管理が容易であるため、広く使用されているが作業環
境が悪いという問題がある。このためガス冷却による等
温焼き入れも行われているが、温度制御が難しいという
問題があった。
【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、温度制御が容易なガス冷却による等温焼き入れ
装置を提供することを目的とする。
もので、温度制御が容易なガス冷却による等温焼き入れ
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、圧力容器と、該圧力容器内のガス
圧を調整するガス圧調整装置と、該圧力容器内に設けら
れ断熱壁に囲まれ、該断熱壁の一部が開閉可能な炉と、
前記圧力容器内に設けられ、炉内ガスを熱交換器で冷却
し冷却ファンで循環する冷却ラインと、前記炉内に設け
られ炉内ガスを加熱するヒータと、前記炉内に設けられ
炉内ガスを循環する循環ファンと、前記炉内に設けられ
炉内ガスの温度を測定するガス温度センサと、前記圧力
容器内に設けられガス圧を検出するガス圧センサと、炉
内に載置される被処理体の表面および中心温度を測定す
る温度センサと前記ガス温度センサと前記ガス圧センサ
との検出値を入力し、ガス圧調整装置、冷却ライン、ヒ
ータおよび循環ファンを制御して被処理体の冷却を行
い、被処理体の表面温度と中心温度が設定温度になるよ
うに制御する制御部とを備える。
請求項１の発明では、圧力容器と、該圧力容器内のガス
圧を調整するガス圧調整装置と、該圧力容器内に設けら
れ断熱壁に囲まれ、該断熱壁の一部が開閉可能な炉と、
前記圧力容器内に設けられ、炉内ガスを熱交換器で冷却
し冷却ファンで循環する冷却ラインと、前記炉内に設け
られ炉内ガスを加熱するヒータと、前記炉内に設けられ
炉内ガスを循環する循環ファンと、前記炉内に設けられ
炉内ガスの温度を測定するガス温度センサと、前記圧力
容器内に設けられガス圧を検出するガス圧センサと、炉
内に載置される被処理体の表面および中心温度を測定す
る温度センサと前記ガス温度センサと前記ガス圧センサ
との検出値を入力し、ガス圧調整装置、冷却ライン、ヒ
ータおよび循環ファンを制御して被処理体の冷却を行
い、被処理体の表面温度と中心温度が設定温度になるよ
うに制御する制御部とを備える。
【０００６】炉の断熱壁の一部を開けて冷却ラインによ
り炉内ガスの冷却を行うことにより設定温度近くまで被
処理体を冷却する。このときガス調整装置により圧力容
器内のガス圧を高めることにより、炉内ガスの密度が大
きくなり熱伝達能力が増加して冷却ラインの冷却能力が
高まる。また炉壁を閉じ循環ファンを作動させることに
より、被処理体の表面温度と中心温度の均一化を促進す
る。また表面温度が設定温度より低下した時はヒータに
より炉内ガスを加熱し、表面温度を設定温度の近傍にな
るようにし、中心温度が設定温度に近づくようにする。
このように炉内ガスを冷却、加圧、加熱、循環すること
により被処理体の表面温度と中心温度が設定温度になる
ように制御することができる。
り炉内ガスの冷却を行うことにより設定温度近くまで被
処理体を冷却する。このときガス調整装置により圧力容
器内のガス圧を高めることにより、炉内ガスの密度が大
きくなり熱伝達能力が増加して冷却ラインの冷却能力が
高まる。また炉壁を閉じ循環ファンを作動させることに
より、被処理体の表面温度と中心温度の均一化を促進す
る。また表面温度が設定温度より低下した時はヒータに
より炉内ガスを加熱し、表面温度を設定温度の近傍にな
るようにし、中心温度が設定温度に近づくようにする。
このように炉内ガスを冷却、加圧、加熱、循環すること
により被処理体の表面温度と中心温度が設定温度になる
ように制御することができる。
【０００７】請求項２の発明では、前記制御部は、前記
被処理体の表面温度Ｔ２と前記設定温度Ｔ１との差Ｄ
（＝Ｔ２−Ｔ１）に応じて、 Ｄ＞Ｋ１の冷却域では、炉を開放し前記冷却ラインを
作動させると共に前記ガス圧調整装置により炉内ガス圧
をＤの値に応じて調整させ、 Ｋ１≧Ｄ＞Ｋ２の緩衝域では、前記冷却ラインの冷却
ファンを停止すると共に炉内ガス圧を一定値とし、炉を
開放状態で炉内ガスを自然循環させ、 Ｋ２≧Ｄ＞−Ｋ３の調整域では炉を閉鎖し炉内ガス圧
を一定値とし、 −Ｋ３≧Ｄの加熱域では、炉を閉鎖し前記循環ファン
と前記ヒータとを動作させると共に炉内ガス圧を一定値
とし、 上記Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を正数とし、制御を行う。
被処理体の表面温度Ｔ２と前記設定温度Ｔ１との差Ｄ
（＝Ｔ２−Ｔ１）に応じて、 Ｄ＞Ｋ１の冷却域では、炉を開放し前記冷却ラインを
作動させると共に前記ガス圧調整装置により炉内ガス圧
をＤの値に応じて調整させ、 Ｋ１≧Ｄ＞Ｋ２の緩衝域では、前記冷却ラインの冷却
ファンを停止すると共に炉内ガス圧を一定値とし、炉を
開放状態で炉内ガスを自然循環させ、 Ｋ２≧Ｄ＞−Ｋ３の調整域では炉を閉鎖し炉内ガス圧
を一定値とし、 −Ｋ３≧Ｄの加熱域では、炉を閉鎖し前記循環ファン
と前記ヒータとを動作させると共に炉内ガス圧を一定値
とし、 上記Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を正数とし、制御を行う。
【０００８】被処理体の表面温度Ｔ２と設定温度Ｔ１と
の差Ｄに応じた炉内ガスの温度制御を次の４つの場合に
分けて行う。差ＤがＫ１より大きい冷却域では炉を開放
し冷却ラインの作動とガス圧調整装置の作動により、密
度の大きいガスを冷却ラインで冷却して炉内を通して循
環させ被処理体の温度を低下させる。ＤがＫ１とＫ２温
度の間の緩衝域では、冷却ラインの冷却ファンを停止
し、炉内ガス圧を一定値とし、炉内ガスを冷却ラインを
通して自然循環させる。自然循環中被処理体は冷却され
て温度が設定温度に近づく。ＤがＫ２と−Ｋ３の間とな
る調整域では、炉を閉鎖し、炉内ガス圧を一定値とす
る。この場合、被処理体の表面温度はほぼ設定値となっ
ているが、中心温度が設定値より高いため、炉内でガス
が自然循環を行い被処理体と熱交換する。この際循環フ
ァンを作動させると炉内温度分布が均一化し冷却時間の
短縮が図れる。Ｄが−Ｋ３より小さくなる加熱域では炉
を閉鎖した状態で炉内ガス圧を一定とし、循環ファンと
ヒータを作動させる。この場合、被処理体の表面温度が
設定温度より下がり過ぎるので加熱して設定温度に近づ
ける。中心温度は冷却を続け設定温度に近づく。このよ
うな４段階の制御を行うことにより、被処理体の表面温
度と中心温度を設定温度とすることができる。なお、Ｋ
１，Ｋ２，Ｋ３の値は被処理体の材質によって定める。
の差Ｄに応じた炉内ガスの温度制御を次の４つの場合に
分けて行う。差ＤがＫ１より大きい冷却域では炉を開放
し冷却ラインの作動とガス圧調整装置の作動により、密
度の大きいガスを冷却ラインで冷却して炉内を通して循
環させ被処理体の温度を低下させる。ＤがＫ１とＫ２温
度の間の緩衝域では、冷却ラインの冷却ファンを停止
し、炉内ガス圧を一定値とし、炉内ガスを冷却ラインを
通して自然循環させる。自然循環中被処理体は冷却され
て温度が設定温度に近づく。ＤがＫ２と−Ｋ３の間とな
る調整域では、炉を閉鎖し、炉内ガス圧を一定値とす
る。この場合、被処理体の表面温度はほぼ設定値となっ
ているが、中心温度が設定値より高いため、炉内でガス
が自然循環を行い被処理体と熱交換する。この際循環フ
ァンを作動させると炉内温度分布が均一化し冷却時間の
短縮が図れる。Ｄが−Ｋ３より小さくなる加熱域では炉
を閉鎖した状態で炉内ガス圧を一定とし、循環ファンと
ヒータを作動させる。この場合、被処理体の表面温度が
設定温度より下がり過ぎるので加熱して設定温度に近づ
ける。中心温度は冷却を続け設定温度に近づく。このよ
うな４段階の制御を行うことにより、被処理体の表面温
度と中心温度を設定温度とすることができる。なお、Ｋ
１，Ｋ２，Ｋ３の値は被処理体の材質によって定める。
【０００９】請求項３の発明では、前記制御部は、前記
加熱域において前記被処理体の設定温度Ｔ１と炉内ガス
温度の差が所定値となった時、被処理体の設定温度Ｔ１
と中心温度との差が所定の範囲になったと判定する。
加熱域において前記被処理体の設定温度Ｔ１と炉内ガス
温度の差が所定値となった時、被処理体の設定温度Ｔ１
と中心温度との差が所定の範囲になったと判定する。
【００１０】被処理体の中心温度は冷却域、緩衝域、調
整域では炉内ガス温度と離れているが、加熱域で設定温
度Ｔ１に近づいてくると炉内ガス温度も設定温度Ｔ１に
近づくことが実験的に明らかとなってきた。これにより
炉内ガス温度を測定し、設定温度Ｔ１との差が所定値と
なった時、設定温度Ｔ１と中心温度の差が所定の範囲に
なったと判定することが可能となる。被処理体の中心に
温度センサを設けることは困難な場合は有益な方法であ
る。
整域では炉内ガス温度と離れているが、加熱域で設定温
度Ｔ１に近づいてくると炉内ガス温度も設定温度Ｔ１に
近づくことが実験的に明らかとなってきた。これにより
炉内ガス温度を測定し、設定温度Ｔ１との差が所定値と
なった時、設定温度Ｔ１と中心温度の差が所定の範囲に
なったと判定することが可能となる。被処理体の中心に
温度センサを設けることは困難な場合は有益な方法であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本実施の形態の等温
焼き入れ装置の縦断面図を示し、図２は図１のＸ−Ｘ断
面図を示す。１は圧力容器で大気圧に対し負圧を保持す
る。２は断熱壁によって囲まれた炉で上蓋３ａ、下蓋３
ｂ、前方蓋３ｃが設けられ、上蓋３ａ、下蓋３ｂは冷却
時炉内ガス通風のため開放される。前方蓋３ｃは被処理
体９の搬出入の時に開閉される。５は熱交換器で炉内ガ
スを冷却する。冷媒として水が用いられ図示しない配管
により圧力容器１の外部から供給され、排出される。６
は冷却ファンで炉内ガスを熱交換器５に吸引し、冷却し
た後再び炉２内へ循環させる。７はガス分配器で冷却フ
ァン６より送られてくる冷却ガスを炉内へ分散して供給
し、炉内を均一に流れるようにする。熱交換器５，冷却
ファン６およびガス分配器７は冷却ライン８を構成す
る。本実施の形態はガス分配器７を有する場合について
述べるがこの機器７を有しなくても同様の処理が可能で
あり、不可欠の機器ではない。
て図面を参照して説明する。図１は本実施の形態の等温
焼き入れ装置の縦断面図を示し、図２は図１のＸ−Ｘ断
面図を示す。１は圧力容器で大気圧に対し負圧を保持す
る。２は断熱壁によって囲まれた炉で上蓋３ａ、下蓋３
ｂ、前方蓋３ｃが設けられ、上蓋３ａ、下蓋３ｂは冷却
時炉内ガス通風のため開放される。前方蓋３ｃは被処理
体９の搬出入の時に開閉される。５は熱交換器で炉内ガ
スを冷却する。冷媒として水が用いられ図示しない配管
により圧力容器１の外部から供給され、排出される。６
は冷却ファンで炉内ガスを熱交換器５に吸引し、冷却し
た後再び炉２内へ循環させる。７はガス分配器で冷却フ
ァン６より送られてくる冷却ガスを炉内へ分散して供給
し、炉内を均一に流れるようにする。熱交換器５，冷却
ファン６およびガス分配器７は冷却ライン８を構成す
る。本実施の形態はガス分配器７を有する場合について
述べるがこの機器７を有しなくても同様の処理が可能で
あり、不可欠の機器ではない。
【００１２】炉２内には被処理体９を支持する支持台１
０が設けられている。支持台１０は格子状等の骨組で構
成され、通風が十分行われる形状となっている。炉２の
周囲壁および天井、床に沿って被処理体９を加熱する電
気ヒータ１１が設けられている。１２はガス圧調整装置
で圧力容器１内のガス圧を調整する。１３はガス分配器
駆動装置で、ガス分配器７の開度を調整し、炉内を循環
する冷却ガスの流量を調整する。１４は蓋駆動装置で、
炉の上蓋３ａおよび下蓋３ｂの開閉を行う。１５は炉内
に設けられた循環ファンで炉２の上下蓋３ａ，３ｂおよ
び前方蓋３ｃを閉鎖した状態で炉内ガスの強制循環を行
う。１６はヒータ電極で炉内の電気ヒータに電力を供給
する。
０が設けられている。支持台１０は格子状等の骨組で構
成され、通風が十分行われる形状となっている。炉２の
周囲壁および天井、床に沿って被処理体９を加熱する電
気ヒータ１１が設けられている。１２はガス圧調整装置
で圧力容器１内のガス圧を調整する。１３はガス分配器
駆動装置で、ガス分配器７の開度を調整し、炉内を循環
する冷却ガスの流量を調整する。１４は蓋駆動装置で、
炉の上蓋３ａおよび下蓋３ｂの開閉を行う。１５は炉内
に設けられた循環ファンで炉２の上下蓋３ａ，３ｂおよ
び前方蓋３ｃを閉鎖した状態で炉内ガスの強制循環を行
う。１６はヒータ電極で炉内の電気ヒータに電力を供給
する。
【００１３】図３は炉を制御する制御ブロック図を示
す。制御部２０には被処理体９の表面温度を検出する表
面温度センサ２１と中心温度を検出する中心温度センサ
２２が接続され、さらに圧力容器１の内圧を検出するガ
ス圧センサ２３および炉内のガス温度を検出するガス温
度センサ２４が接続されている。制御部２０はこれらの
センサの検出値を入力して、予め設定された手順に従
い、ガス圧調整装置１２、冷却ライン８、循環ファン１
５、電気ヒータ１１および蓋駆動装置１４を制御する。
す。制御部２０には被処理体９の表面温度を検出する表
面温度センサ２１と中心温度を検出する中心温度センサ
２２が接続され、さらに圧力容器１の内圧を検出するガ
ス圧センサ２３および炉内のガス温度を検出するガス温
度センサ２４が接続されている。制御部２０はこれらの
センサの検出値を入力して、予め設定された手順に従
い、ガス圧調整装置１２、冷却ライン８、循環ファン１
５、電気ヒータ１１および蓋駆動装置１４を制御する。
【００１４】上記のように構成された等温焼き入れ装置
による等温焼き入れ処理について説明する。等温焼き入
れは、被処理体９の材質によって決まる適切な温度から
マルテンサイト生成温度域の上部またはそれよりやや高
い温度（これを設定温度Ｔ１とする）まで冷却し、被処
理体９の表面と中心の温度を所定の許容値内で設定温度
Ｔ１にした後除冷する。なお炉内で使用する冷却ガスは
窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスである。
による等温焼き入れ処理について説明する。等温焼き入
れは、被処理体９の材質によって決まる適切な温度から
マルテンサイト生成温度域の上部またはそれよりやや高
い温度（これを設定温度Ｔ１とする）まで冷却し、被処
理体９の表面と中心の温度を所定の許容値内で設定温度
Ｔ１にした後除冷する。なお炉内で使用する冷却ガスは
窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスである。
【００１５】第１実施の形態を表１，図４を用いて説明
する。表１は本発明の４段制御冷却手順を示し、図４は
冷却温度曲線を示す。図４において、実線が被処理体の
中心温度、破線が表面温度、菱形で表した線が炉内ガス
温度を示す。本実施の形態の被処理体は炭素鋼の中物、
小物で、設定温度Ｔ１＝３７０℃とし、１０００℃から
冷却した場合を示す。被処理体の表面温度をＴ２、中心
温度をＴ４、炉内ガス温度をＴ３とする。４段階制御は
表面温度Ｔ２と設定温度Ｔ１との差Ｄ＝Ｔ２−Ｔ１に基
づいて行われる。
する。表１は本発明の４段制御冷却手順を示し、図４は
冷却温度曲線を示す。図４において、実線が被処理体の
中心温度、破線が表面温度、菱形で表した線が炉内ガス
温度を示す。本実施の形態の被処理体は炭素鋼の中物、
小物で、設定温度Ｔ１＝３７０℃とし、１０００℃から
冷却した場合を示す。被処理体の表面温度をＴ２、中心
温度をＴ４、炉内ガス温度をＴ３とする。４段階制御は
表面温度Ｔ２と設定温度Ｔ１との差Ｄ＝Ｔ２−Ｔ１に基
づいて行われる。
【００１６】
【表１】
【００１７】温度差Ｄが１０℃以上までを冷却域と称
し、炉２の上蓋３ａ，下蓋３ｂを開放し、冷却ライン８
を作動させると共にガス圧調整装置１２により圧力容器
１内ガス圧をＤに応じて６００ｋＰａから１３０ｋＰａ
まで調整する。ガス圧を高めて冷却ガスの密度を高くす
ることにより冷却が促進される。この冷却域では表面温
度Ｔ２が急速に低下するが、中心温度Ｔ４の低下は遅れ
る。炉内ガス温度Ｔ３は熱交換器５を通過させることに
よって急激に低下する。
し、炉２の上蓋３ａ，下蓋３ｂを開放し、冷却ライン８
を作動させると共にガス圧調整装置１２により圧力容器
１内ガス圧をＤに応じて６００ｋＰａから１３０ｋＰａ
まで調整する。ガス圧を高めて冷却ガスの密度を高くす
ることにより冷却が促進される。この冷却域では表面温
度Ｔ２が急速に低下するが、中心温度Ｔ４の低下は遅れ
る。炉内ガス温度Ｔ３は熱交換器５を通過させることに
よって急激に低下する。
【００１８】温度差Ｄが１０℃から３℃までの間を緩衝
域と称する。表面温度Ｔ２はほぼ設定温度Ｔ１に近づい
ているので冷却ライン８を停止し、炉内圧力は１３０ｋ
Ｐａに保持し、上蓋３ａ、下蓋３ｂは開の状態にして炉
内ガスの自然循環を行い、中心温度Ｔ４の低下を待つ。
この場合、熱交換器５は作動している。この領域では、
表面温度Ｔ２は中心からの放熱により上昇した後、再び
低下する。中心温度Ｔ４は放熱により急激に表面温度Ｔ
２に近づく。
域と称する。表面温度Ｔ２はほぼ設定温度Ｔ１に近づい
ているので冷却ライン８を停止し、炉内圧力は１３０ｋ
Ｐａに保持し、上蓋３ａ、下蓋３ｂは開の状態にして炉
内ガスの自然循環を行い、中心温度Ｔ４の低下を待つ。
この場合、熱交換器５は作動している。この領域では、
表面温度Ｔ２は中心からの放熱により上昇した後、再び
低下する。中心温度Ｔ４は放熱により急激に表面温度Ｔ
２に近づく。
【００１９】温度差Ｄが３℃から−１０℃（つまり表面
温度Ｔ２が設定温度Ｔ１より低下）までの間を調整域と
称する。表面温度Ｔ２は設定温度Ｔ１にほぼ到達してい
るが、中心温度Ｔ４がまだＴ１に到達していない状態で
ある。この場合、炉２の上蓋３ａと下蓋３ｂとを閉とし
て炉２を閉鎖状態とし、循環ファン１５を作動して炉内
ガスを炉内循環させ、中心温度Ｔ４を低下させる。この
場合炉２は断熱壁で構成されているが、放熱作用があ
り、表面温度Ｔ２は低下してゆくが、中心温度Ｔ４はま
だ設定温度Ｔ１に到達しない。なお、ガス圧は１３０ｋ
Ｐａで一定である。
温度Ｔ２が設定温度Ｔ１より低下）までの間を調整域と
称する。表面温度Ｔ２は設定温度Ｔ１にほぼ到達してい
るが、中心温度Ｔ４がまだＴ１に到達していない状態で
ある。この場合、炉２の上蓋３ａと下蓋３ｂとを閉とし
て炉２を閉鎖状態とし、循環ファン１５を作動して炉内
ガスを炉内循環させ、中心温度Ｔ４を低下させる。この
場合炉２は断熱壁で構成されているが、放熱作用があ
り、表面温度Ｔ２は低下してゆくが、中心温度Ｔ４はま
だ設定温度Ｔ１に到達しない。なお、ガス圧は１３０ｋ
Ｐａで一定である。
【００２０】温度差Ｄが−１０℃から−３０℃またはそ
れ以下の間を加熱域と称する。中心温度Ｔ４が設定温度
Ｔ１にまで低下するのを待つ間に表面温度Ｔ２は設定温
度Ｔ１より下がってしまったので、循環ファン１５を作
動させた状態で電気ヒータ１１を作動させた状態であ
る。これにより炉内ガス温度Ｔ３は上昇し、表面温度Ｔ
２も上昇して設定温度Ｔ１に近づくと共に、中心温度Ｔ
４も設定温度Ｔ１に近づいてきて、許容範囲（例えば１
０℃以内）になる。この時点で表面温度Ｔ２と中心温度
Ｔ４が設定温度Ｔ１に到達したものとみなし、冷却制御
を終了する。この場合炉内ガス温度Ｔ３は急激に上昇
し、設定温度Ｔ１にかなり近くなってくる。これ以降は
電気ヒータ１１を停止し、循環ファン１５を停止し、炉
２の上蓋３ａと下蓋３ｂとを開放し、冷却ライン８によ
る冷却を行う。
れ以下の間を加熱域と称する。中心温度Ｔ４が設定温度
Ｔ１にまで低下するのを待つ間に表面温度Ｔ２は設定温
度Ｔ１より下がってしまったので、循環ファン１５を作
動させた状態で電気ヒータ１１を作動させた状態であ
る。これにより炉内ガス温度Ｔ３は上昇し、表面温度Ｔ
２も上昇して設定温度Ｔ１に近づくと共に、中心温度Ｔ
４も設定温度Ｔ１に近づいてきて、許容範囲（例えば１
０℃以内）になる。この時点で表面温度Ｔ２と中心温度
Ｔ４が設定温度Ｔ１に到達したものとみなし、冷却制御
を終了する。この場合炉内ガス温度Ｔ３は急激に上昇
し、設定温度Ｔ１にかなり近くなってくる。これ以降は
電気ヒータ１１を停止し、循環ファン１５を停止し、炉
２の上蓋３ａと下蓋３ｂとを開放し、冷却ライン８によ
る冷却を行う。
【００２１】次に第２実施の形態を表２，図５を用いて
説明する。表２は本発明の４段制御冷却手順を示し、図
５は冷却温度曲線を示す。図５の各曲線の表す意味は図
４と同じである。本実施の形態の被処理体は炭素鋼で大
物の場合であり、設定温度Ｔ１＝３７０℃とし、１００
０℃から冷却する。第１実施の形態との相違点は被処理
体が大物であることで、冷却域における冷却を段階的に
行わず同一条件で行う。
説明する。表２は本発明の４段制御冷却手順を示し、図
５は冷却温度曲線を示す。図５の各曲線の表す意味は図
４と同じである。本実施の形態の被処理体は炭素鋼で大
物の場合であり、設定温度Ｔ１＝３７０℃とし、１００
０℃から冷却する。第１実施の形態との相違点は被処理
体が大物であることで、冷却域における冷却を段階的に
行わず同一条件で行う。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２、図５において、表面温度Ｔ２と設定
温度Ｔ１との温度差Ｄが一旦、３℃以下になるまで初期
冷却設定圧力６００ｋＰａで圧力容器１内のガス圧力を
一定とし、冷却ライン８のみで冷却を行う。その後、圧
力容器１内ガス圧力を１３０ｋＰａとし、温度差Ｄの値
に応じて＋１０℃以上となった場合には、冷却域の動作
を行い、その後は１０℃から３℃までの緩衝域、３℃か
ら−１０℃までの調整域、−１０℃以下の加熱域の処理
は表１，図４の場合と同様である。
温度Ｔ１との温度差Ｄが一旦、３℃以下になるまで初期
冷却設定圧力６００ｋＰａで圧力容器１内のガス圧力を
一定とし、冷却ライン８のみで冷却を行う。その後、圧
力容器１内ガス圧力を１３０ｋＰａとし、温度差Ｄの値
に応じて＋１０℃以上となった場合には、冷却域の動作
を行い、その後は１０℃から３℃までの緩衝域、３℃か
ら−１０℃までの調整域、−１０℃以下の加熱域の処理
は表１，図４の場合と同様である。
【００２４】上述した実施の形態では被処理体の中心温
度Ｔ４を被処理体の中心に設けた熱電対で測定してい
る。しかし、被処理体によって、このように中心に熱電
対を設定できない場合がある。図４，図５の加熱域の終
了時、つまり表面温度Ｔ２と、中心温度Ｔ４とが設定温
度Ｔ１に許容偏差（例えば１０℃）以内で一致する時、
図において円Ａで示すように炉内ガス温度Ｔ３も設定温
度Ｔ１に近づいている。炉内ガス温度Ｔ３と設定温度Ｔ
１との差が所定値となったとき、中心温度Ｔ４は設定温
度Ｔ１に達したと判定することができる。この所定値に
ついては材質同一でほぼ同様の大きさの被処理体につい
て中心温度を測定して等温焼き入れしたデータに基づい
て決定する。なお、材質および大きさが同一の被処理体
の等温焼き入れのデータがある場合は、同一処理を行う
ことにより、タイマーにより表面温度Ｔ２と中心温度Ｔ
４が設定温度Ｔ１に到達したことを判定することができ
る。
度Ｔ４を被処理体の中心に設けた熱電対で測定してい
る。しかし、被処理体によって、このように中心に熱電
対を設定できない場合がある。図４，図５の加熱域の終
了時、つまり表面温度Ｔ２と、中心温度Ｔ４とが設定温
度Ｔ１に許容偏差（例えば１０℃）以内で一致する時、
図において円Ａで示すように炉内ガス温度Ｔ３も設定温
度Ｔ１に近づいている。炉内ガス温度Ｔ３と設定温度Ｔ
１との差が所定値となったとき、中心温度Ｔ４は設定温
度Ｔ１に達したと判定することができる。この所定値に
ついては材質同一でほぼ同様の大きさの被処理体につい
て中心温度を測定して等温焼き入れしたデータに基づい
て決定する。なお、材質および大きさが同一の被処理体
の等温焼き入れのデータがある場合は、同一処理を行う
ことにより、タイマーにより表面温度Ｔ２と中心温度Ｔ
４が設定温度Ｔ１に到達したことを判定することができ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、炉内ガス圧力調整装置：冷却ライン、炉内の循環フ
ァン、およびヒータを用い、被処理体の表面温度、中心
温度、炉内ガス温度を検出してガス冷却を行い、等温焼
き入れを行うことができる。また、表面温度と設定温度
との温度差により冷却域、緩衝域、調整域および加熱域
を設定して処理することにより精度よく等温焼き入れを
行うことができる。またその際中心温度の測定に代えて
炉内ガス温度より、中心温度を推定することができる。
は、炉内ガス圧力調整装置：冷却ライン、炉内の循環フ
ァン、およびヒータを用い、被処理体の表面温度、中心
温度、炉内ガス温度を検出してガス冷却を行い、等温焼
き入れを行うことができる。また、表面温度と設定温度
との温度差により冷却域、緩衝域、調整域および加熱域
を設定して処理することにより精度よく等温焼き入れを
行うことができる。またその際中心温度の測定に代えて
炉内ガス温度より、中心温度を推定することができる。
【図１】本実施の形態の等温焼き入れ装置の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】制御系統を示す図である。
【図４】第１実施の形態の処理温度曲線を示す図であ
る。
る。
【図５】第２実施の形態の処理温度曲線を示す図であ
る。
る。
１ 圧力容器 ２ 炉 ３ａ 上蓋 ３ｂ 下蓋 ３ｃ 前方蓋 ５ 熱交換器 ６ 冷却ファン ７ ガス分配器 ８ 冷却ライン ９ 被処理体 １０ 支持台 １１ 電気ヒータ １２ ガス圧調整装置 １３ ガス分配器駆動装置 １４ 蓋駆動装置 １５ 循環ファン １６ ヒータ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 圧力容器と、該圧力容器内のガス圧を調
整するガス圧調整装置と、該圧力容器内に設けられ断熱
壁に囲まれ、該断熱壁の一部が開閉可能な炉と、前記圧
力容器内に設けられ、炉内ガスを熱交換器で冷却し冷却
ファンで循環する冷却ラインと、前記炉内に設けられ炉
内ガスを加熱するヒータと、前記炉内に設けられ炉内ガ
スを循環する循環ファンと、前記炉内に設けられ炉内ガ
スの温度を測定するガス温度センサと、前記圧力容器内
に設けられガス圧を検出するガス圧センサと、炉内に載
置される被処理体の表面および中心温度を測定する温度
センサと前記ガス温度センサと前記ガス圧センサとの検
出値を入力し、ガス圧調整装置、冷却ライン、ヒータお
よび循環ファンを制御して被処理体の冷却を行い、被処
理体の表面温度と中心温度が設定温度になるように制御
する制御部とを備えたことを特徴とするガス冷却による
等温焼き入れ装置。 - 【請求項２】 前記制御部は、前記被処理体の表面温度
Ｔ２と前記設定温度Ｔ１との差Ｄ（＝Ｔ２−Ｔ１）に応
じて、 Ｄ＞Ｋ１の冷却域では、炉を開放し前記冷却ラインを
作動させると共に前記ガス圧調整装置により炉内ガス圧
をＤの値に応じて調整させ、 Ｋ１≧Ｄ＞Ｋ２の緩衝域では、前記冷却ラインの冷却
ファンを停止すると共に炉内ガス圧を一定値とし、炉を
開放状態で炉内ガスを自然循環させ、 Ｋ２≧Ｄ＞−Ｋ３の調整域では炉を閉鎖し炉内ガス圧
を一定値とし、 −Ｋ３≧Ｄの加熱域では、炉を閉鎖し前記循環ファン
と前記ヒータとを動作させると共に炉内ガス圧を一定値
とし、 上記Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を正数とし、制御を行うことを特
徴とする請求項１記載のガス冷却による等温焼き入れ装
置。 - 【請求項３】 前記制御部は、前記加熱域において前記
被処理体の設定温度Ｔ１と炉内ガス温度の差が所定値と
なった時、被処理体の設定温度Ｔ１と中心温度との差が
所定の範囲になったと判定することを特徴とする請求項
２記載のガス冷却による等温焼き入れ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23611496A JPH1081913A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | ガス冷却による等温焼き入れ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23611496A JPH1081913A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | ガス冷却による等温焼き入れ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081913A true JPH1081913A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=16995953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23611496A Pending JPH1081913A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | ガス冷却による等温焼き入れ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1081913A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10224129A1 (de) * | 2002-05-29 | 2003-12-18 | Schmetz Gmbh | Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage |
| JP2005240104A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 冷却方法 |
| JP2007162142A (ja) * | 2007-01-29 | 2007-06-28 | Dowa Holdings Co Ltd | 鋼部品のガス冷却方法 |
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| KR100873791B1 (ko) | 2007-04-27 | 2008-12-15 | 주식회사 엔케이 | 고압 가스용기 제조용 담금질 방법 및 담금질 장치 |
| JP2009513825A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半製品の材料組織を乾燥変態させるための方法及び装置 |
| WO2011118737A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 株式会社Ihi | 熱処理方法 |
| JP2012047445A (ja) * | 2008-07-24 | 2012-03-08 | Ipsen Co Ltd | 金属加工品の熱処理のためのレトルト炉 |
| CN109022711A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-18 | 江苏力沃新能源科技股份有限公司 | 大型压力容器外整体焊后热处理*** |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23611496A patent/JPH1081913A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10224129B4 (de) * | 2002-05-29 | 2006-11-02 | Schmetz Gmbh | Wärmebehandlungsanlage zum Betreiben einer solchen Anlage |
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| CN102822357A (zh) * | 2010-03-25 | 2012-12-12 | 株式会社Ihi | 热处理方法 |
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| CN109022711A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-18 | 江苏力沃新能源科技股份有限公司 | 大型压力容器外整体焊后热处理*** |
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