專利名稱：熱處理裝置以及熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理裝置以及熱處理方法，是能夠適宜地用于例如被處理物的淬火等的處理的熱處理裝置。本申請(qǐng)基于2009年2月10日在日本提出的特愿2009-(^8900號(hào)、以及2009年2 月27日在日本提出的特愿2009-047227號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在加熱作為被處理物的金屬材料并冷卻從而進(jìn)行所謂的淬火等的處理的熱處理裝置中，在需要進(jìn)行高速的冷卻時(shí)，以往使用油冷方式的冷卻裝置及氣體冷卻方式的冷卻裝置。在上述油冷方式的冷卻裝置中，冷卻效率優(yōu)異，但是存在幾乎無(wú)法進(jìn)行細(xì)微的冷卻控制而被熱處理品容易發(fā)生變形的問(wèn)題。另一方面，在氣體冷卻方式的冷卻裝置中，借助氣體的流量控制等而容易進(jìn)行冷卻控制，在被熱處理品的變形方面性能優(yōu)異但是存在冷卻效率低的問(wèn)題。因此，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了下述技術(shù)包圍被熱處理品而配置液用噴嘴和氣體用噴嘴，從液用噴嘴以噴淋方式供給冷卻液(所謂的噴霧冷卻)，從氣體用噴嘴供給冷卻氣體，從而實(shí)現(xiàn)冷卻控制性以及冷卻效率的提高。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-153386號(hào)公報(bào)。但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下的問(wèn)題。在對(duì)于冷卻室內(nèi)的噴霧密度存在分布不均時(shí)，冷卻特性產(chǎn)生差異而可能在被處理物上存在溫度分布不均。此外，在被處理物為多個(gè)時(shí)，可能會(huì)根據(jù)噴霧密度的分布而在被處理物之間產(chǎn)生溫度差。這樣地在被處理物上產(chǎn)生溫度分布不均時(shí)，有成為被處理物的變形的原因的可能，并且在將產(chǎn)生了溫度分布不均的被處理物用于淬火處理時(shí)，有可能被處理物無(wú)法得到同樣的硬度。另一方面，在多個(gè)被處理物中產(chǎn)生了溫度差的情況下，在被處理物之間產(chǎn)生品質(zhì)差異，存在品質(zhì)不良的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種能夠抑制冷卻時(shí)的溫度分布不均的熱處理裝置以及熱處理方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的構(gòu)成
(1)本發(fā)明的熱處理方法具有使用噴霧狀的冷卻液對(duì)被加熱后的被處理物進(jìn)行冷卻的冷卻工序，其中交互地反復(fù)進(jìn)行以第一噴霧密度對(duì)上述被處理物進(jìn)行冷卻的第一工序、和以第二噴霧密度對(duì)上述被處理物進(jìn)行冷卻的第二工序，所述第二噴霧密度的密度比上述第一噴霧密度小。從而，在本發(fā)明的熱處理方法中，即便在第一工序中在被處理物中產(chǎn)生溫度分布不均，在第二工序中由于噴霧密度變小所以能夠抑制由于噴霧冷卻導(dǎo)致的溫度分布不均的擴(kuò)大，并且能夠借助被處理物的熱傳導(dǎo)而緩和溫度分布不均。從而，在本發(fā)明中，能夠抑制對(duì)于被處理物的冷卻時(shí)的溫度分布不均，能夠避免發(fā)生變形以及硬度偏差等的品質(zhì)不良。( 2)在上述(1)所述的熱處理方法中，也可以在上述第一工序中以噴霧狀供給上述冷卻液，在上述第二工序中停止上述噴霧狀的冷卻液的供給。由此，在本發(fā)明中，能夠有效地促進(jìn)在第二工序中被處理物的熱傳導(dǎo)所實(shí)現(xiàn)的溫度分布不均的緩和。(3)在上述(1)或(2)所述的熱處理方法中，也可以通過(guò)上述冷卻液的供給量、供給壓力、供給時(shí)間的至少一個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)上述噴霧的密度。(4)在上述(1)至(3)所述的熱處理方法中，也可以保持上述噴霧狀的冷卻液的供給狀態(tài)和上述被處理物的溫度特性的相關(guān)關(guān)系，基于上述相關(guān)關(guān)系而切換上述第一工序和上述第二工序。由此，在本發(fā)明中，能夠?qū)嵤┗陬A(yù)先保持的相關(guān)關(guān)系來(lái)切換上述第一工序和上述第二工序的開(kāi)放式控制，能夠?qū)嵤└咝腋呔鹊臒崽幚怼?5)在上述(1)至(4)所述的熱處理方法中，也可以具有測(cè)量上述被處理物的溫度的工序、和基于測(cè)量到的溫度控制上述噴霧狀的冷卻液的供給的工序。由此，在本發(fā)明中，通過(guò)根據(jù)被處理物的溫度來(lái)調(diào)節(jié)噴霧狀的冷卻液的供給量、供給壓力、供給時(shí)間等，能夠?qū)嵤┳罴训睦鋮s處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被處理物的高精度的熱處理。(6)在上述(5)所述的熱處理方法中，也可以在多個(gè)位置測(cè)量上述被處理物的溫度，并基于測(cè)量到的上述被處理物的溫度差而切換上述第一工序和上述第二工序。由此，在本發(fā)明中，能夠在被處理物的溫度差超過(guò)既定的閾值后從第一工序切換為第二工序而抑制溫度差的擴(kuò)大，在借助熱傳導(dǎo)而被處理物的溫度差收斂到閾值內(nèi)后，從第二工序切換為第一工序而進(jìn)行對(duì)被處理物的冷卻處理。(7)在上述(5)所述的熱處理方法中，此外，在被處理物存在多個(gè)時(shí)，也可以對(duì)多個(gè)上述被處理物測(cè)量溫度，并基于測(cè)量到的上述被處理物之間的溫度差而切換上述第一工序和上述第二工序。由此，在本發(fā)明中，能夠抑制多個(gè)被處理物之間的溫度差，能夠抑制各被處理物中的品質(zhì)不良的發(fā)生。而且，本發(fā)明的熱處理裝置是向冷卻室供給噴霧狀的冷卻液而對(duì)被加熱后的被處理物進(jìn)行冷卻的熱處理裝置，其中，具有將上述噴霧狀的冷卻液的供給交互地切換為第一噴霧密度和第二噴霧密度的切換裝置，所述第二密度是比上述第一噴霧密度小的密度。從而，在本發(fā)明的熱處理裝置中，在由于以第一噴霧密度供給冷卻液而在被處理物上產(chǎn)生溫度分布不均時(shí)，也能夠通過(guò)以密度小于第一噴霧密度的第二噴霧密度供給冷卻液而抑制由于噴霧冷卻導(dǎo)致的溫度分布不均的擴(kuò)大，并且能夠借助被處理物的熱傳導(dǎo)來(lái)緩和溫度分布不均。從而，在本發(fā)明中，能夠抑制對(duì)被處理物進(jìn)行冷卻時(shí)的溫度分布不均，能夠避免變形及硬度偏差等的品質(zhì)不良的發(fā)生。在本發(fā)明中，能夠抑制對(duì)被處理物進(jìn)行冷卻時(shí)的溫度分布不均，能夠避免變形及硬度偏差等的品質(zhì)不良的發(fā)生。


圖1是本實(shí)施方式的真空熱處理爐的整體構(gòu)成圖。圖2是冷卻室160的主視剖視圖。圖3是圖2中的A-A線剖視圖。圖4是表示進(jìn)行噴霧冷卻時(shí)的時(shí)間與溫度的關(guān)系的圖。圖5是表示交互地反復(fù)進(jìn)行第一工序與第二工序時(shí)的時(shí)間與溫度的關(guān)系的圖。圖6是冷卻多個(gè)被處理物時(shí)的冷卻室160的主視剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下參照?qǐng)D1至圖6說(shuō)明本發(fā)明的熱處理裝置以及熱處理方法的實(shí)施方式。另外，在以下的說(shuō)明中使用的各圖中，為了令各部件為能夠辨識(shí)的大小而適宜地變更了各部件的比例尺。此外，在本實(shí)施方式中，作為熱處理裝置示出多室型的真空熱處理爐(以下簡(jiǎn)稱 “真空熱處理爐”)的例子。圖1是本實(shí)施方式的真空熱處理爐的整體構(gòu)成圖。真空熱處理爐(熱處理裝置)100是對(duì)被處理物實(shí)施熱處理的裝置，順次鄰接地配置有脫氣室110、預(yù)熱室120、浸碳室130、擴(kuò)散室140、降溫室150、冷卻室160，被處理物順次單列地向各室110至160運(yùn)送。本發(fā)明中冷卻室I60中的冷卻處理是特征所在，所以以下詳細(xì)說(shuō)明冷卻室160。圖2是冷卻室160的主視剖視圖，圖3是圖2中的A-A線剖視圖。冷卻室160形成在真空容器1內(nèi)。此外，在真空容器1內(nèi)，設(shè)置有運(yùn)送裝置10、氣體冷卻裝置20、噴霧冷卻裝置30、含有溫度測(cè)量裝置80的冷卻單元⑶。運(yùn)送裝置10能夠沿水平方向運(yùn)送被處理物M，具有相互隔開(kāi)間隔而對(duì)置配置的沿運(yùn)送方向(水平方向)延伸的一對(duì)的支承框架11、旋轉(zhuǎn)自如且在運(yùn)送方向上隔開(kāi)既定間隔地設(shè)置在各支承框架11的對(duì)置的表面上的滾子12、載置被處理物M而在滾子12上被運(yùn)送的托盤13、沿鉛直方向設(shè)置而支承支承框架11的兩端的支承框架14 (圖2中未圖示)。另外，在以下的說(shuō)明中，將基于運(yùn)送裝置10的被處理物M的運(yùn)送方向簡(jiǎn)稱為運(yùn)送方向。托盤13將例如板材配列為格子狀，為大致長(zhǎng)方體。托盤13的寬度比被處理物M的寬度稍大，為在底面的寬度方向的端緣處被滾子12支承的大小。作為被處理物M的例子， 在此例示在中央部形成有空間的環(huán)狀的物體。氣體冷卻裝置20是通過(guò)向冷卻室160內(nèi)供給冷卻氣體而對(duì)被處理物M進(jìn)行冷卻的裝置，具有集流管21、供給管22、氣體回收以及供給系統(tǒng)23。集流管21如圖3中雙點(diǎn)劃線所示，配置在冷卻室160的運(yùn)送方向的下游側(cè)端部，形成為以基于運(yùn)送裝置10的被處理物M的運(yùn)送路徑為中心的環(huán)狀。借助氣體回收以及供給系統(tǒng)23向該集流管21供給冷卻氣體。供給管22 —端部與集流管21連接，另一端側(cè)朝向運(yùn)送方向上游側(cè)而沿水平方向延伸形成，以基于運(yùn)送裝置10的被處理物M的運(yùn)送路徑為中心，在周方向上大致等間隔地 (在此90°的間隔)設(shè)置多個(gè)(在此為四個(gè))。具體而言，如圖3所示，供給管22設(shè)置在環(huán)狀的集流管21的三點(diǎn)位置、6點(diǎn)位置、9點(diǎn)位置、12點(diǎn)位置(上下左右的位置)。各供給管22為遍及冷卻室160的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，另一端側(cè)朝向冷卻室160的運(yùn)送方向上游側(cè)沿水平方向延伸形成。各供給管22中，在長(zhǎng)度方向整體的范圍內(nèi)分別隔開(kāi)既定間隔地形成多個(gè)噴出口對(duì)，該噴出口 M朝向被處理物的運(yùn)送經(jīng)路開(kāi)口。氣體回收以及供給系統(tǒng)23包含與真空容器1連接的排氣管25、設(shè)置于排氣管25 的開(kāi)閉閥沈、作為對(duì)由排氣管25回收的冷卻氣體再次進(jìn)行冷卻的冷卻器的熱交換器27、向集流管21供給再冷卻后的冷卻氣體的風(fēng)扇觀。作為冷卻氣體，例如使用氬氣、氦氣、氮等的非活性氣體。噴霧冷卻裝置30是通過(guò)將冷卻液噴霧狀地供給至冷卻室160內(nèi)而對(duì)被處理物M 進(jìn)行冷卻的裝置，具有集流管31 (圖3中未圖示)、供給管32、冷卻液回收以及供給系統(tǒng)33。 集流管31配置在冷卻室160的運(yùn)送方向上游側(cè)端部，形成為以基于運(yùn)送裝置10的被處理物M的運(yùn)送經(jīng)路為中心的環(huán)狀。借助冷卻液回收以及供給系統(tǒng)33向該集流管31供給冷卻液。供給管32 —端部與集流管31連接，另一端側(cè)朝向運(yùn)送方向下游側(cè)沿水平方向延伸形成。此外，供給管32以基于運(yùn)送裝置10的被處理物M的運(yùn)送經(jīng)路為中心，沿周方向大致等間隔(在此為90°間隔)設(shè)置多個(gè)(在此為四個(gè))。具體而言，如圖3所示，供給管32在環(huán)狀的集流管21上設(shè)置在從水平方向偏離士45°的位置。各供給管32為遍及冷卻室160 的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，另一端側(cè)朝向冷卻室160的運(yùn)送方向下游側(cè)沿水平方向延伸形成。在各供給管32上，在長(zhǎng)度方向整體的范圍內(nèi)分別隔開(kāi)既定間隔地形成多個(gè)噴嘴部34，所述噴嘴部 34朝向被處理物的運(yùn)送路徑噴霧狀地噴射冷卻液。另外，作為供給管32以及噴嘴部34的配置，由于噴霧狀的冷卻液會(huì)受到重力的影響，所以優(yōu)選避開(kāi)有可能產(chǎn)生供給量的差異的上下方向，優(yōu)選沿水平方向供給噴霧狀的冷卻液。但是，在沿著上下方向供給冷卻液時(shí)，也可以考慮重力帶來(lái)的影響而令供給量不同。 此外，供給管32也可以不是四個(gè)，在例如配置三個(gè)時(shí)，為了盡力避免垂直成分，優(yōu)選配置在頂板部和夾著該頂板部為士 120°的位置。冷卻液回收以及供給系統(tǒng)33包含與真空容器1連接的排液管35、設(shè)置于排液管 35的開(kāi)閉閥36、借助馬達(dá)39的驅(qū)動(dòng)經(jīng)由配管37向集流管31對(duì)由排液管35回收的冷卻液進(jìn)行送液的泵38、測(cè)量冷卻室160的壓力(氣壓)的傳感器40、作為基于傳感器40的測(cè)量結(jié)果控制馬達(dá)39的驅(qū)動(dòng)的冷卻液的流量控制器的變換器41、令由于自處理品的受熱而氣化了的冷卻液液化的液化器(液化凝水器)42。作為冷卻液，能夠使用例如油、鹽、后述的氟類非活性液體等。溫度測(cè)量裝置80是測(cè)量被處理物M的溫度的裝置，包含設(shè)置在被處理物M的外周的溫度傳感器80A、設(shè)置在被處理物M的內(nèi)周中央的溫度傳感器80B。溫度傳感器80A、80B 的測(cè)量結(jié)果輸出到變換器41。作為溫度傳感器80A、80B，在此設(shè)置熱電偶，但也可以是借助例如放射溫度計(jì)那樣的非接觸式的傳感器來(lái)測(cè)量多個(gè)位置。變換器41根據(jù)溫度傳感器80A、80B的測(cè)量結(jié)果控制馬達(dá)39的驅(qū)動(dòng)。接著，對(duì)在上述的真空熱處理爐100中在冷卻室160中冷卻加熱后的被處理物M 的順序進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于運(yùn)送至冷卻室160的被處理物M，從噴霧冷卻裝置30中的噴嘴部34噴霧狀地供給以及噴射冷卻液。在此，作為自噴嘴部34的擴(kuò)散角度，例如如圖3所示那樣設(shè)定為 90°，從而能夠?qū)Ρ惶幚砦颩的側(cè)面(外周面)全面地進(jìn)行噴射。此外，由于托盤13由格子狀地排列板材而成的部件形成，所以此時(shí)從位于被處理物M(托盤13)的斜下方的噴嘴部34 噴出的冷卻液會(huì)通過(guò)板材的間隙從而沒(méi)有障礙地到達(dá)被處理物M而進(jìn)行冷卻。此外，對(duì)于被處理物M的運(yùn)送方向前面以及背面，由于噴嘴部34在冷卻室160的長(zhǎng)度方向整體的范圍內(nèi)設(shè)置，所以借助特別是從位于供給管32的兩端側(cè)的噴嘴部34的噴射，能夠以既定的噴霧密度(第一噴霧密度)供給噴霧狀的冷卻液，所以能夠借助噴霧狀的冷卻液的蒸發(fā)潛熱來(lái)沒(méi)有障礙地冷卻被處理物M (第一工序、圖5中、符合K1)。在此，冷卻室160中的噴霧密度不一樣，由于噴嘴部34的配置等產(chǎn)生分布不均，所以對(duì)于被處理物M的冷卻特性產(chǎn)生差異。特別地，在像本實(shí)施方式的被處理物M那樣在中心部形成有空間時(shí)，在外周部附近和內(nèi)周部附近由于噴霧密度的差異而產(chǎn)生冷卻特性的差異，所以產(chǎn)生溫度差。例如，如圖4所示那樣，噴霧密度大冷卻效率高的位置的溫度TA與噴霧密度小且冷卻效率低的位置的溫度TB相比，溫度低下在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而溫度差TS變大。因此，在本實(shí)施方式中，在推定為溫度差最大的被處理物M的外周面以及內(nèi)周面的里側(cè)分別配置溫度傳感器80A、80B。而且，從溫度傳感器80A、80B的測(cè)量結(jié)果求得的被處理物M的溫度差TS超過(guò)既定的閾值(例如10°C)時(shí)(時(shí)間Tl)，變換器41作為切換裝置發(fā)揮作用，控制馬達(dá)39的驅(qū)動(dòng)而停止自噴霧冷卻裝置30的噴嘴部34的噴霧供給。由此，冷卻室160內(nèi)的特別是被處理物M的外周附近的噴霧密度降低(變?yōu)榈诙婌F密度)，以低于第一工序的冷卻效率對(duì)被處理物M進(jìn)行冷卻(第二工序、圖5中，符合K2)。 此時(shí)，在被處理物M中，借助熱傳導(dǎo)，從高溫部向低溫部傳熱，從而溫度差TS變小。而且，在溫度差TS變?yōu)榧榷ǖ拈撝?例如10°C)以內(nèi)后，再次從噴嘴部34將噴霧狀的冷卻液向冷卻室160供給以及噴射。這樣，設(shè)定既定的閾值，使用溫度傳感器80A、80B的測(cè)量結(jié)果直到被處理物M變?yōu)榧榷囟?，交互地反?fù)進(jìn)行第一工序和第二工序。在此，可以在超過(guò)閾值后馬上停止噴霧供給或進(jìn)行噴霧供給的再次開(kāi)始，但為了防止馬達(dá)39以及泵38反復(fù)進(jìn)行短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而負(fù)荷過(guò)大，優(yōu)選例如在超過(guò)閾值后經(jīng)過(guò)既定時(shí)間(例如5秒鐘)后進(jìn)行馬達(dá)39以及泵38的驅(qū)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)停止。此外，也可以不是設(shè)定延遲時(shí)間而設(shè)定差別(differential)溫度(例如2°C)，在溫度差TS超過(guò)12°C時(shí)停止噴霧冷卻，在溫度差TS變?yōu)?°C以內(nèi)時(shí)再次開(kāi)始噴霧冷卻。在上述噴霧狀的冷卻液供給中，從防止處理中冷卻液自真空容器1漏出的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在大氣壓以下進(jìn)行處理。此外，作為與冷卻液相關(guān)的物性值，在大氣壓下常溫25°C 時(shí)，期望為與水同等以上的沸點(diǎn)(100°C以上的沸點(diǎn))。這是由于下述原因由于作為噴霧噴出的冷卻液由于與被處理物M的熱交換而溫度上升，所以作為對(duì)其進(jìn)行冷卻的機(jī)構(gòu)(液化器42)使用熱交換器，作為熱交換介質(zhì)一般使用水。更詳細(xì)而言，作為熱交換介質(zhì)的水一般為使用冷卻塔進(jìn)行冷卻的方式，所以若考慮與冷卻液的熱交換效率，在40 50°C左右下使用(即熱交換后的冷卻液溫度(噴霧狀冷卻液的供給溫度)在40 50°C左右下使用)是妥當(dāng)?shù)?。此外，?duì)于冷卻液，由于吸收與其沸點(diǎn)和被處理物M的溫度的差對(duì)應(yīng)的熱量，所以考慮吸收更多的熱量，期望相對(duì)于噴霧狀冷卻液的供給溫度具有高出30 50°C左右的溫度的沸點(diǎn)。從這點(diǎn)出發(fā)，期望作為冷卻液的沸點(diǎn)而為與水同等以上的沸點(diǎn)(100°C以上的沸點(diǎn))。具體而言，在使用例如大氣壓下(IOlkPa (abs))下常溫25°C下沸點(diǎn)131 °C的氟類非活性液時(shí)，優(yōu)選在沸點(diǎn)為110°c的環(huán)境調(diào)節(jié)壓55kPa (abs) 沸點(diǎn)為80°C的環(huán)境調(diào)節(jié)壓 20kPa (abs)左右的條件下進(jìn)行處理。此外，冷卻液吸收與其沸點(diǎn)與被處理物M的溫度的差對(duì)應(yīng)的熱量，所以若考慮抑制自被處理物M的吸熱量的不均，期望噴霧狀冷卻液的供給溫度與冷卻液的沸點(diǎn)的溫度差一定。具體而言，期望在噴霧狀冷卻液的供給溫度下降時(shí)，提高環(huán)境調(diào)節(jié)壓而使得與該下降的溫度的量對(duì)應(yīng)冷卻液的沸點(diǎn)也降低。另一方面，在噴霧狀冷卻液的供給溫度上升時(shí)， 期望降低環(huán)境調(diào)節(jié)壓而使得與該上升的溫度對(duì)應(yīng)冷卻液的沸點(diǎn)也升高。另外，通過(guò)借助未圖示的真空排氣裝置來(lái)對(duì)容器內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣而降低環(huán)境調(diào)節(jié)壓。另一方面，對(duì)于被處理物M，自氣體冷卻裝置20的噴出口 M供給以及噴射冷卻氣體。借助噴出的冷卻氣體直接冷卻被處理物M，并且借助冷卻氣體的流動(dòng)使噴霧狀地噴霧的冷卻液在冷卻室160內(nèi)擴(kuò)散，從而能夠令冷卻室160的環(huán)境均一。在使用該噴霧狀的冷卻液進(jìn)行冷卻時(shí)，能夠連續(xù)地供給冷卻液而進(jìn)行與被處理物 M的熱交換。因此，不會(huì)發(fā)生像將被處理物M浸漬在冷卻液中的情況那樣的下述不良由于與高溫的被處理物M接觸的冷卻液沸騰而產(chǎn)生的氣泡，與冷卻液的接觸面積減小而冷卻效率降低，進(jìn)而氣泡量增加而變?yōu)檎羝ざ纬筛魺釋?，冷卻效率顯著降低，從而能夠連續(xù)地進(jìn)行對(duì)被處理物M的冷卻處理。噴霧狀地向冷卻室160供給的冷卻液在真空容器1的內(nèi)壁面及液化器42中液化而積存在真空容器1的底部。而且，在關(guān)閉氣體回收以及供給系統(tǒng)23的開(kāi)閉閥沈、打開(kāi)冷卻液回收以及供給系統(tǒng)33的開(kāi)閉閥36的狀態(tài)下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)39而令泵38動(dòng)作，積存的冷卻液經(jīng)由配管37而向集流管31供給以進(jìn)行循環(huán)。特別地，在傳感器40檢測(cè)到冷卻室 160內(nèi)的氣壓降低而冷卻液的供給、噴射量降低時(shí)，借助變換器41控制馬達(dá)39的驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)冷卻液的供給量，從而對(duì)集流管31總是供給適當(dāng)量的冷卻液。另一方面，對(duì)于向冷卻室160供給的冷卻氣體，也進(jìn)行循環(huán)而再次進(jìn)行使用。具體而言，通過(guò)關(guān)閉冷卻液回收以及供給系統(tǒng)33中的開(kāi)閉閥36，打開(kāi)氣體回收以及供給系統(tǒng)23中的開(kāi)閉閥沈，從冷卻室160向排氣管25導(dǎo)入的冷卻氣體被熱交換器27再次冷卻，能夠借助風(fēng)扇觀的動(dòng)作向集流管21供給以進(jìn)行循環(huán)。如以上說(shuō)明的那樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)交替反復(fù)進(jìn)行以第一噴霧密度冷卻被處理物M的第一工序、和以第二噴霧密度冷卻被處理物M的第二工序，能夠減小冷卻處理時(shí)的被處理物M的溫度差TS。因此，在本實(shí)施方式中，能夠抑制由于冷卻處理導(dǎo)致的被處理物 M產(chǎn)生變形，并且能夠抑制被處理物M的熱處理后的硬度分布不均，能夠得到高品質(zhì)的被處理物。特別地，在本實(shí)施方式中，在第二工序中停止噴霧狀的冷卻液的供給，所以能夠令第一、第二噴霧密度差為最大，能夠更有效地減小被處理物M的溫度差TS。
此外，在本實(shí)施方式中，在多個(gè)位置、更詳細(xì)而言在冷卻效率高的位置和低的位置處測(cè)量被處理物M的溫度，并與該測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)地切換第一工序和第二工序，所以能夠?qū)嵤?shí)現(xiàn)了基于自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的高生產(chǎn)性的熱處理。此外，在淬火時(shí)等，設(shè)定期望的冷卻曲線(時(shí)間與溫度降低特性的關(guān)系)，能夠?qū)嵤┭刂摾鋮s曲線的被處理物M的冷卻，所以對(duì)于例如鋼材的被處理物M進(jìn)行淬火等的熱處理時(shí)，能夠在鋼材中不形成硬而脆的珠光體阻止的條件下進(jìn)行冷卻，能夠得到高品質(zhì)的被處理物M。另外，作為上述實(shí)施方式的冷卻液，能夠優(yōu)選使用氟類非活性液體。在使用氟類非活性液體時(shí)，不會(huì)浸入被處理物M的構(gòu)成材料而能夠防止對(duì)被處理物M產(chǎn)生不良影響。此外，由于氟類非活性液體具有不燃性，所以能夠提高安全性。此外， 氟類非活性液體沸點(diǎn)比水高，所以冷卻潛能也高，能夠抑制使用水時(shí)產(chǎn)生的氧化以及蒸汽膜等的問(wèn)題。并且，在蒸發(fā)潛熱這一點(diǎn)上，熱傳遞能夠優(yōu)異，能夠有效地冷卻被處理物M。進(jìn)而， 即便氟類非活性液體附著于被處理物M也無(wú)需清洗，能夠提高生產(chǎn)性。以上，參照

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于此。上述例子中示出的各構(gòu)成部件的各自的形狀以及組合等僅為一例，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)基于設(shè)計(jì)要求等而進(jìn)行各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中，在第二工序中停止噴霧狀的冷卻液的供給，但并不限定于此，只要是比第一工序中供給的冷卻液的噴霧密度小的密度，也可以在第二工序中以噴霧狀供給冷卻液。作為調(diào)節(jié)噴霧密度的方法，能夠采用下述方法使用上述的馬達(dá)39以及泵38的冷卻液的供給量調(diào)節(jié)、供給壓力調(diào)節(jié)、供給時(shí)間調(diào)節(jié)(使用節(jié)流閥等的頻率調(diào)節(jié))等。上述情況下，都能夠與對(duì)于被處理物M的冷卻特性對(duì)應(yīng)而適宜地設(shè)定第一、第二噴霧密度。此外，在上述實(shí)施方式中，自多個(gè)噴嘴部34的冷卻液(噴霧)供給量一樣，但并不限定于此，也可以根據(jù)溫度測(cè)量結(jié)果而令供給量不同。例如，也可以對(duì)四個(gè)供給管32的每一個(gè)設(shè)置能夠控制供給量的供給系統(tǒng)，根據(jù)溫度測(cè)量結(jié)果而對(duì)每個(gè)供給管32增減供給量，進(jìn)而可以在每個(gè)噴嘴部34上設(shè)置開(kāi)閉閥而對(duì)每個(gè)噴嘴部34調(diào)節(jié)供給量。此外，在上述實(shí)施方式中，利用溫度傳感器80A、80B測(cè)量被處理物M的溫度并根據(jù)測(cè)量到的溫度差切換第一工序和第二工序，但是除了溫度差之外，也可以根據(jù)被處理物M 的代表溫度及測(cè)量的溫度的平均值來(lái)切換第一工序和第二工序。此外，也可以不是一邊進(jìn)行被處理物M的溫度測(cè)量一邊進(jìn)行工序切換，而是例如借助預(yù)先的實(shí)驗(yàn)及模擬計(jì)算等將噴霧狀的冷卻液的供給與被處理物M的溫度(冷卻特性)的相關(guān)關(guān)系保持為平臺(tái)，基于該相關(guān)關(guān)系調(diào)節(jié)冷卻液的供給，同時(shí)進(jìn)行定時(shí)運(yùn)行。此外，在上述實(shí)施方式中，在單體的被處理物M中在多個(gè)部位測(cè)量溫度而求得溫度差，但在例如圖6所示那樣對(duì)支承于架臺(tái)15的多個(gè)被處理物M進(jìn)行冷卻處理時(shí)也能夠應(yīng)用本發(fā)明。此時(shí)，也可以在多個(gè)被處理物M中配置在噴霧密度大的位置(例如外側(cè)的位置)的被處理物M處設(shè)置溫度傳感器80A，并且在配置于噴霧密度小的位置(例如中側(cè)的位置)的被處理物M處設(shè)置溫度傳感器80B，如上所示，根據(jù)這些溫度傳感器80A、80B所測(cè)量的溫度差來(lái)進(jìn)行第一工序和第二工序的切換。
由此，在本發(fā)明中，能夠抑制多個(gè)被處理物M之間的溫度差，能夠抑制各被處理物中的品質(zhì)不良的發(fā)生。此外，上述實(shí)施方式中說(shuō)明了的冷卻液的供給通常在真空條件下進(jìn)行，但也可以在例如噴霧冷卻時(shí)添加上述的非活性氣體。通常，若環(huán)境壓高則沸點(diǎn)上升，若環(huán)境壓低則沸點(diǎn)下降。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)非活性氣體的添加量而令環(huán)境壓上升，能夠提高基于冷卻液的氣化潛熱的冷卻能力，相反通過(guò)降低環(huán)境壓，沸點(diǎn)下降而與供給液溫度的溫度差變小而能夠抑制冷卻速度(冷卻能力)。這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)非活性氣體的添加量，能夠控制對(duì)于被處理物M的冷卻特性，能夠進(jìn)行更高精度的冷卻。此外，在上述實(shí)施方式中，并用了噴霧冷卻裝置30與氣體冷卻裝置20，但不限定于此，也可以僅設(shè)置噴霧冷卻裝置30。此外，在上述實(shí)施方式中，作為冷卻液例示了油、鹽、氟類非活性氣體等，但此外在氧化及蒸汽膜等的影響輕微時(shí)也可以使用水。在作為噴霧的冷卻液使用水時(shí)，出于與使用上述氟類非活性液時(shí)相同的理由，優(yōu)選在沸點(diǎn)為90°C的環(huán)境調(diào)節(jié)壓70kPa (abs) 沸點(diǎn)為 80°C的環(huán)境調(diào)節(jié)壓48kPa (abs)左右的條件下進(jìn)行處理。在作為冷卻液使用水時(shí)，無(wú)論是液相還是氣相，都無(wú)需復(fù)雜的后處理而能夠安全地進(jìn)行排出，所以從后處理時(shí)的成本方面以及地球環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)是適宜的。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置以及熱處理方法，能夠抑制冷卻時(shí)的溫度分布，能夠避免變形及硬度的偏差等的品質(zhì)不良的發(fā)生。附圖標(biāo)記說(shuō)明
20氣體冷卻裝置、30噴霧冷卻裝置、32供給管(管體)、34噴嘴部、41變換器(切換裝置)、80溫度測(cè)量裝置、100真空熱處理爐(熱處理裝置)、160冷卻室、⑶冷卻單元、M 被處理物、Kl第一工序、K2第二工序。
權(quán)利要求
1.一種熱處理方法，具有使用噴霧狀的冷卻液對(duì)加熱后的被處理物進(jìn)行冷卻的冷卻工序，其特征在于，交替地反復(fù)進(jìn)行下述工序以第一噴霧密度對(duì)上述被處理物進(jìn)行冷卻的第一工序、和利用第二噴霧密度對(duì)上述被處理物進(jìn)行冷卻的第二工序，所述第二噴霧密度是比上述第一噴霧密度的密度小的密度。
2.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其中，在上述第一工序中供給上述噴霧狀的冷卻液，在上述第二工序中停止上述噴霧狀的冷卻液的供給。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱處理方法，其中，通過(guò)上述冷卻液的供給量、供給壓力、供給時(shí)間的至少一種來(lái)調(diào)節(jié)上述噴霧狀的冷卻液的密度。
4.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的熱處理方法，其中，保持上述噴霧狀的冷卻液的供給狀態(tài)與上述被處理物的溫度特性的相關(guān)關(guān)系，基于上述相關(guān)關(guān)系來(lái)切換上述第一工序和上述第二工序。
5.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的熱處理方法，其中，具有下述工序測(cè)量上述被處理物的溫度的工序、和基于測(cè)量的溫度控制上述噴霧狀的冷卻液的供給的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其中，在多個(gè)位置測(cè)量上述被處理物的溫度，并基于測(cè)量的上述被處理物的溫度差來(lái)切換上述第一工序與上述第二工序。
7.如權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其中，對(duì)多個(gè)上述被處理物進(jìn)行溫度測(cè)量，基于測(cè)量的上述被處理物之間的溫度差來(lái)切換上述第一工序和上述第二工序。
8.一種熱處理裝置，向冷卻室供給噴霧狀的冷卻液，并對(duì)被加熱了的被處理物進(jìn)行冷卻，其特征在于，具有切換裝置，對(duì)于上述噴霧狀的冷卻液的供給，交互地切換為第一噴霧密度、和與上述第一密度相比密度小的第二噴霧密度。
全文摘要
本發(fā)明涉及抑制冷卻時(shí)的溫度分布不均的熱處理裝置及熱處理方法，具有使用噴霧狀的冷卻液對(duì)被加熱了的被處理物進(jìn)行冷卻的冷卻工序，交互地反復(fù)進(jìn)行以第一噴霧密度對(duì)被處理物進(jìn)行冷卻的第一工序(K1)、和以密度小于第一噴霧密度的第二噴霧密度對(duì)被處理物進(jìn)行冷卻的第二工序(K2)而進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)C21D1/667GK102308008SQ200980156318
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者勝俁和彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 Ihi