CN102787228B - 用于在真空炉中对材料淬火的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在真空炉中对材料淬火的方法和设备。一种通过这样的方式来对材料淬火的方法，即，将低温流体喷射到冷却流中，以及同时从该冷却流中排出气体，以便在包含材料的室中保持期望的目标压力。在方法的实例性应用中，淬火是在对金属进行热处理中的步骤，而室是真空炉的一部分。还公开了这样的方法，即，将低温流体供应给某工艺，其中，通过供应管线将执行工艺所必需的量的低温流体从存储容器传送到供应容器，在此之后，关闭供应管线。通过蒸发被允许在压力容器中累积的较少量的低温流体来保持升高的压力，该压力容器与供应容器处于流体连通。

Description

用于在真空炉中对材料淬火的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年5月17日提交的美国临时申请No.61/486,812的优先权。申请No.61/486,812的公开通过引用而结合在本文中。
技术领域
本发明涉及对材料进行热处理的领域，热处理包括在高温循环结束时迅速冷却(也称为淬火)。当被处理的材料在从高温迅速冷却的期间展示期望的相变时采用迅速冷却。在当前的商业应用中，热处理的最普遍的目标是改进的硬度。
技术领域
许多热处理工艺是在真空炉中进行的。在热处理循环的淬火步骤期间，提供包含相对于被处理的材料而言为惰性的气体的气氛常常是合乎需要的。(被处理的材料在本文中也被称为“热负载”或“HL”)。氦(He)和氩(Ar)或及混和物对于这个应用是常用惰性气体。略微有活性的气体或惰性气体与略微有活性的气体的混合物在技术上说是可接受的，并且提供较不昂贵的备选方案。氮(N2)和氢(H2)是在这个应用中使用的略微有活性的气体的实例，它们能混合在一起，或者被提供二次气体添加物，例如二氧化碳(CO2)或氩。
一种用于进行淬火步骤的普通的方法是引入冷却气体，然后冷却气体在真空炉和水冷式热交换器的内部循环。使用传导性高的气体(例如氢和氦)和/或分子量高的气体(例如氩和二氧化碳)作为冷却气体能产生合乎需要的冷却速率，但是这样的气体对于许多应用来说是不切实际的。例如，使用氦往往成本高昂。氦回收和回收系统的成本能超过简单的单室真空炉的成本。使用氢会引入高的操作风险(由于其可燃性的原因)，并且需要训练有素的可靠的操作员和专门的供应系统和炉系统。另外，用在环境温度处引入的气体实现期望的冷却速率需要在较高的压力下进行淬火步骤，例如15巴-35巴，以及以较高的速度循环冷却气体。这个压力范围需要稳定可靠的炉结构，这显著地比提供介于6巴-12巴之间的冷却压力的类似的结构更昂贵。高速冷却气体流可导致对热负载进行不合需要的定向冷却和不均匀冷却，这会导致经处理的金属部件有无法接受的尺寸变形。
另一种提高冷却速率的方法包括使用呈液化或低温蒸气形式的低温流体。与在非低温的温度处引入的冷却气体相比，由于负载和冷却介质之间的扩大的温差，低温流体将使得能够有来自热负载的提高的热通量。低温流体已经代替了在热交换器中用来在淬火步骤中冷却冷却介质的水。诸如液体氮(LIN)的液化低温气体已经被用作冷却介质。这种方法得益于在液体被喷射到真空炉中时沸腾的液体的热函。不幸的是，当与在必须迅速移除的金属负载中积聚的热相比时，低温流体的热容量和能喷射到特定容积的真空炉中的LIN的潜热是微不足道的。通过提高淬火压力来提高喷射到炉中的冷冻剂的质量，以及从而提高冷却作用是可行的。但是，如上面提到的那样，这种方法需要使用能在较高的压力处操作的炉，这显著地更昂贵。现有的喷射低温流体的方法的另一个限制在于，无法迅速地喷射易于迅速沸腾以及阻塞位于热炉的内部的喷射点或喷嘴的低温流体，因为通常在饱和蒸气状况下输送低温流体。
因此，存在对改进的淬火方法的需要，该方法提供以比现有方法更低的成本使被处理的材料淬火所必须的热容量。
发明内容
在一方面，本发明包括一种对材料淬火的方法，该方法包括：将低温流体喷射到冷却系统的第一流中，该冷却系统适合于使低温流体循环通过热交换器和包含该材料的室，第一流位于室的上游以及热交换器的下游，如果没有低温流体从冷却系统中排出，则喷射到第一流中的低温流体的量足以导致室超过目标压力；使低温流体循环通过热交换器和包含该材料的室；以及从冷却系统的第二流中排出足够量的低温流体，以便在室中保持不大于目标压力的压力。
在另一方面，本发明包括一种将低温流体供应给某工艺的方法，其包括：通过第一供应管线将低温流体从存储容器传送到供应容器；隔断供应容器与存储容器；将低温流体从存储容器传送到压力容器；隔断压力容器与存储容器；允许存储容器中的压力提高到第一压力，第一压力大于低温流体供应给工艺时所处的压力；打开压力容器和供应容器之间的第二供应管线，从而导致供应容器中的压力提高；以及将低温流体从供应容器供应给工艺。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的前述概述以及以下详细描述。为了示出本发明，在图中显示本发明的某些实施例。但是，应当理解，本发明不限于所显示的确切布置和工具。在图中：
图1是根据本发明的第一个实例性实施例的真空炉的示意图；
图2是根据本发明的第二个实例性实施例的真空炉的示意图；
图3是根据本发明的第三个实例性实施例的真空炉的示意图；
图4是根据本发明的第四个实例性实施例的真空炉的示意图；
图5是根据本发明的实例性实施例的、用于在真空炉中进行高压淬火的LIN供应系统的示意图；
图6是描绘了图5中显示的炉和供应系统的操作的实例的流程图。
图7是示出了根据现有技术的、由于将氮喷射到真空炉中而导致理论炉温从初始的规定温度降低的图示；
图8是示出了根据本发明的、由于将三倍质量的氮喷射到真空炉中而导致理论炉温从初始的规定温度降低的图示；
图9是示出了根据本发明的实例性实施例的、喷射到炉中的LIN的理论质量流率和体积流率以及从炉中排出的N2的体积流率的图示；
图10是示出了根据现有技术的、喷射到真空炉中以在规定的初始温度处达到特定压力的不同质量的N2的理论炉温的图示；
图11是示出了根据本发明的、喷射到真空炉中以在规定的初始温度处达到特定压力的不同质量的N2的理论炉温的图示；
图12是根据本发明的第五个实例性实施例的真空炉的示意图；
以及
图13是根据本发明的第六个实例性实施例的真空炉的示意图。
具体实施方式
在描述图中示出的本发明的实施例时，为了清楚，将使用特定用语。但是，本发明不意图限于像这样选择的特定用语，要理解，各个特定用语均包括以类似的方式操作来实现类似的目的的技术等效方案。要理解，图没有精确地按比例绘制。以下描述了本发明的具体实施例。但是，应当理解，本发明不限于在本文中详细说明的实施例。
为了说明书和权利要求的目的，“过冷的LIN”表示处于低于以下等式中的平衡温度T的温度处的液体氮(LIN)，其中P等于以巴为单位的LIN压力，并且温度T以摄氏度表达：
T＝13×ln(P)-200                         等式1
图1是显示了用于冷却热负载17的实例性冷却系统19的示意图的图示。如传统上那样，冷却系统19包括送风机12和热交换器16，送风机12由电动机(EM)14提供动力。在淬火步骤期间，启动送风机12，并且在喷射点18处将低温流体(例如LIN)喷射到冷却介质流24中。低温流体立即蒸发，并且循环经过热负载17，然后加温的低温蒸气的一部分穿过热交换器16，以及穿过送风机12，其中它被再循环。在这个实例中，热交换器16使用水作为其冷却介质，但是用于热交换器16的任何适当的介质可取而代之。
低温流体优选地以在真空炉中保持较恒定的压力(“目标压力”)的方式喷射到冷却介质流24中，在热负载17冷却时，冷却系统19位于该真空炉中。冷却系统19包括排出点20，在淬火步骤期间，LIN蒸气的其余部分(已被热负载17加温)通过排出点20从冷却流24中释放。排出点20优选地位于热负载17的下游以及热交换器16的上游。在这个实例中，在增加的“剂量”的LIN被喷射到冷却流24中的同时，加温的LIN蒸气的大部分通过排出点20而释放。这使得在淬火工艺期间能够将更多LIN喷射到冷却流24中，从而比在没有排出的情况下使冷却系统19有更大的冷却容量。
优选的是，喷射到冷却流24中的LIN的量是保持目标压力所必需的LIN的量的至少1.5倍，以及优选至少两倍。在排出点20处从冷却系统19中排出的LIN蒸气的量优选足以保持目标压力。例如，如果在喷射点18处喷射保持目标压力所需的量的三倍的LIN，则优选同时从排出点20中排出等于喷射的LIN的三分之二的量的LIN蒸气。类似地，如果在喷射点18处喷射保持目标压力所需的量的两倍的LIN，则优选地同时从排出点20中排出等于喷射的LIN的一半的量的LIN蒸气。应当理解，用语“喷射点”和“排出点”意图分别包括任何适当类型的喷射和排出装置，包括可包括多个端口的装置。
图2至4和12至13各自表示在不同的真空炉布置中使用图1的冷却系统19的示意图。在这些实例中的各个中，与图1的冷却系统19共用的元件由增加了因数100的参考标号表示。例如，图1的送风机12对应于图2的送风机112和图3的送风机212。为了清楚，在图中标示了在图2-4和图12-13中显示的与图1共用的一些特征，但在说明书中没有对此具体论述。
注意，对于分别在图2-4中示出的真空炉110、210和310中的各个，HL、气体冷却和气体循环的顺序始终是相同的：送风机或压缩机通过热交换器抽取热的气体，然后压缩机压缩冷却气体，并且使冷却气体朝热负载HL返回。LIN喷射到位于送风机和热负载之间的冷却介质流径的一部分中(即，在冷却介质已经被热交换器冷却之后)。多余的热GAN(即加温的LIN蒸气)从位于热负载和热交换器之间的冷却介质流的一部分中排出。
图2示出了真空炉110的实例性实施例，其中，箭头显示了冷却介质的气体循环型式。在这个实例中，热交换器116位于送风机112的正前方。气体送风机112沿大体平行于气体送风机112的旋转平面的方向沿着真空炉110的外壁沿径向向外将气体循环到真空室111。
图3显示了具有热交换器216的真空炉210，该热交换器216在形状上为环形，其中，送风机212位于热交换器216的环状空间内。送风机212沿大体垂直于送风机212的旋转平面的方向将气体循环到真空室211中。
图4显示了双室真空炉系统310，其中，热负载HL在热的真空室311(在图4的左边)中被加热，以及然后被传送到冷的冷却室313(在图4的右边)中。门315分开真空室311与冷却室313，并且门315在加热工艺期间关闭。在热负载HL在真空室311中被加热之后，门315打开，热负载HL传送到冷却室313，并且门315关闭。然后在冷却室313中进行淬火工艺。
本领域技术人员将认可，图4中显示的氮的流动型式可有所不同，并且在冷却回路322中，送风机312以及热交换器316可位于冷却室313的外部。其中内部送风机312和热交换器316以类似于图2和3中显示的那些的方式位于冷却室313中的构造也在本发明的范围之内。
图12和13分别提供了本文描述的真空炉系统610和710的额外的实施例600和700。图12和13两者描绘了双室系统，其中，第一室601和701容纳热负载617和717，而第二室603和703包括通过冷却回路622和722与第一室601和701处于流体连通的水热交换器和送风机或压缩机(未显示)。两个室如所显示的那样利用大型管道605和705连接到彼此上。在两幅图中，液体氮(LIN)通过喷射点618和718而喷射到系统中，并且在排出点620和720处抽出多余的氮蒸气。但是，在图12中，冷的气体流是逆时针的，而在图13中，冷的气体流是顺时针的。在图12和13两者中，第一室601和701进一步包括外壳和允许热的和冷的气体流入具有热负载617和717的第一室中以及流出该第一室的可渗透的内壳。
图5示出了用于对本发明的淬火工艺供应LIN的供应系统430。应当理解，供应系统430可用来供应其它低温流体，并且可用来供应用于在其它类型的工艺中使用的低温流体。供应系统430特别适合于在其中断断续续地需要低温流体的供应的工艺中使用。
在这个实例中，供应系统430包括存储容器432，存储容器432优选地保持在较低的压力P1处，例如，介于大约25PSIG(1.7巴)和大约125PSIG(8.5巴)之间。存储容器432中的压力能由减压阀434调节。应当注意，除了减压阀，在供应系统430中使用的阀可为廉价的螺线管阀，它们中的各个可与防止LIN或GAN回流的止回阀相结合。
在这个实例中，LIN被供应给位于建筑结构446的内部的真空炉410。为了安全和其它原因，存储容器432位于建筑结构446的外部。供应缸体448定位在建筑结构446内且在真空炉410的附近。供应管线451将供应缸体448连接到存储容器432上。供应缸体448由供应管线457连接到真空炉410上，供应管线457具有定位在其上的阀456。供应管线457适合于对真空炉410的LIN喷射点(未显示)供应LIN。供应缸体448还优选地包括减压阀452。
供应系统430还包括压力缸体436，压力缸体436通过供应管线439连接到存储容器432上，供应管线439具有位于其上的阀438。压力缸体436通过供应管线445连接到供应缸体448上，供应管线445具有位于其上的阀444。蒸发器442优选顺列地定位在压力缸体436和供应缸体448之间。
图6示出了操作真空炉410和供应系统430的实例性方法。在工艺开始时，将待处理的材料(热负载)插入到炉410中(步骤510)，关闭炉室，并且对室抽真空(步骤512)。然后加热炉410和材料(步骤514)。可选地，可通过将经加热的惰性气体泵送到炉室中(步骤516)且然后排空惰性气体(步骤518)而经由对流来加快加热。典型地在低于750摄氏度的炉温处执行这些可选的步骤。继续加热材料，直到材料和炉410达到目标温度为止(步骤520)。材料和炉410典型地保持在目标温度处达一段时间(步骤522)。可选地，然后可通过将活性气体(例如烃)引入到炉410中(步骤524)来使材料经受表面处理和/或扩散处理，然后排空活性气体(步骤526)。
接下来，对材料淬火。但是，在淬火操作开始之前，供应缸体448优选地在其中包含足够的LIN，以提供进行单次淬火操作所需的总量的LIN。优选地，供应缸体448包含比淬火操作需要的多至少10％的LIN。在下面阐述了为淬火操作准备供应缸体448的工艺的实例。
首先，LIN从存储容器432传送到供应缸体448和压力缸体436(步骤610)。在这个实例中，供应缸体448配备有LIN液位传感器(未显示)。当供应缸体448中的LIN液位下降到预先确定的第一液位(由传感器确定)时，阀450打开，并且LIN流出存储容器432，通过供应管线451，并且流到供应缸体448。在开始从存储容器432中传送LIN之前，供应缸体448中的压力P5优选地减小到低于存储容器压力P1的压力。可通过正好在填充步骤(步骤610)之前打开和关闭阀452来实现这一点。当传感器探测到供应缸体448中的LIN液位已经升高到预先确定的第二液位时，关闭阀450。在填充之后，主要由于摩擦和重力损失的原因，供应缸体448中的压力将略微小于存储容器432中的压力P1。
因为通过供应管线451的LIN流是断断续续的，所以当不在填充供应缸体448时，LIN驻留在供应管线中。这允许供应管线451由具有低成本的聚合物泡沫绝热体的金属或聚合物管制成，与其中典型地将需要带真空夹套的管线的现有技术系统相比，这基本降低了供应管线451的成本。
在填充步骤(步骤610)之后，以及在下一个淬火操作开始之前，压力缸体436和供应缸体448与系统430的其余部分隔断(步骤612)，然后供应缸体448中的压力P5优选地提高到显著地高于P1的压力(步骤614)。为了实现这一点，通过打开阀438，将少量LIN抽入压力缸体436中。然后关闭阀438，并且在压力缸体436的内部的LIN被传统的增压盘管(未显示)加压到压力P2。在淬火操作期间，压力P2超过真空炉410中的期望压力P6(优选超过至少25％)。优选地在阀438的关闭和阀444的打开之间提供时延(典型地几分钟)，以允许压力缸体436达到期望压力P2(步骤614)。如有需要，在压力缸体436中，压力P2可由减压阀440降低。
然后打开阀444(步骤616)，这允许LIN流过蒸发器442，在蒸发器442中，LIN转化成高压GAN(气体氮)。然后，GAN通过供应管线445以类似于活塞作用的方式对供应缸体448的顶部空间加压。为了在供应缸体448中保持期望压力P5，阀444优选地在其中LIN供应到真空炉410的时期期间保持打开。在较不优选的选项中，阀444可一直保持打开，除了当LIN从存储容器432传送到供应缸体448时。
如前面的段落中阐述的那样提高供应缸体448的顶部空间压力P5具有使供应缸体448中的LIN“过冷”的作用，这会减少LIN在排到压力较低的环境中的期间的沸腾，并且改进LIN的下游流特性。因此，可通过简单的金属或聚合物泡沫管而非传统的带真空夹套的管来将LIN传送到真空炉410。
在供应缸体448中使用过冷的LIN具有其它有益作用。存储在存储容器432中的LIN在压力P1处饱和(与其蒸气平衡)。当LIN传送到供应缸体448时，LIN继续在压力P1处饱和达从周围将热“泄漏”到供应缸体448中所需的相当长的一段时间。由于供应缸体448的低温绝热的原因，这一段时间显著地比炉加热和淬火操作的时间尺度更长。因此，存储在供应缸体448中的LIN在整个真空炉淬火循环中都保持在不过高于对应于压力P1的平衡温度的温度处。
为了减少LIN被沸掉，正好在真空炉410中开始淬火步骤之前，优选地将供应缸体448从低于P1加压到P5，这高于P6。
为了开始淬火，打开阀456(步骤618)，以将LIN喷到真空炉410中。炉压力一接近目标淬火压力P6，就启动送风机，并且将阀420设定成在炉中的实际压力超过P6时排出多余的LIN蒸气(步骤528)。由于喷射的LIN量大于达到真空炉中的期望压力P6所需的量，所以打开阀420(设定成在压力P6处进行释放)，以通过排出管道454排出多余的GAN。在淬火继续时，真空炉410的内部的温度迅速降低，从而导致内部压力下降到压力P6之下，这又导致通过供应管线457喷射额外的LIN。
在真空炉410的内部喷LIN的喷射速度和均匀性对淬火操作的成功具有直接影响。过冷的LIN也可以高于饱和的LIN的流率喷射到真空炉410中，并且喷嘴或多个喷嘴(未显示)可在真空炉410的内部以均匀得多和可预计的方式以雾状喷射过冷的LIN。例如，优选地在10秒或更少的时间里输送在淬火工艺开始时喷射的初始剂量的LIN。使用饱和的LIN难以实现这一点(如果不是不可行的话)，因为喷嘴(或其它喷射装置)会非常热，而且饱和的LIN在一与喷嘴接触时会立刻沸腾。但是，使用过冷的LIN就能够实现这一点，过冷的LIN不会迅速沸腾。
当达到最终的炉淬火温度时，关闭阀420、444和456，并且停止送风机(步骤530、620和532)。然后对真空炉减压(优选地减到环境压力)，并且移除经热处理的材料(步骤532、534)。然后可重复工艺。在重复填充步骤(步骤610)之前，打开阀452，直到供应缸体448中的压力降低到小于P1为止(步骤622)。
实例1
使用具有5立方米的容积的真空炉来对具有500kg的质量和0.50kJ/(kg K)的比热的材料(热负载)进行热处理。在淬火操作开始时，材料的温度为1000摄氏度，而在淬火操作结束时的期望温度为100摄氏度。真空炉构造成像图2中显示的真空炉110一样。应当注意，提供的与这个实例相关联的数据表示计算值。在适用的情况下，确定这些计算所基于的假设。
图7是显示了对于室中的各个100度温度下降而保持12巴的压力(在没有排出的情况下)将需要的氮的量的图示。初始LIN喷射将为大约15.5kg，并且对于整个淬火工艺将需要总共大约53.0kg的氮。
图7中显示的由于喷射LIN而引起的温度下降计算如下：
Tr＝{Tf(Mf Cf+Mnp Cn)+Mn(Cn Tn-H)}/(Mf Cf+Mnp Cn+Mn Cn)                               等式2
其中：
Mn＝在给定的温度水平处喷射以符合12巴的压力要求的LIN的质量[kg]
Mnp＝以前喷射的LIN的总质量(kg)
Mf＝炉负载的质量(kg)(在这个实例中，500kg)
Cn＝LIN蒸气的比热容量(1.05kJ/(kg K)；假设是恒定的)
Cf＝炉负载的比热容量(0，50kJ/(kg K)，假设是恒定的)
Tn＝喷射的LIN的初始蒸气温度(77开氏度)
Tf＝炉和负载的初始温度(开氏度)
Tr＝炉负载和喷射的LIN蒸气的降低的温度(开氏度)
H＝LIN沸腾热函＝200kJ/kg，假设是恒定的(简化)
图8是显示了对于室中的各个100度温度下降而保持12巴的压力(以等于喷射速率的三分之二的速率排出)将需要的氮的量的图示。初始LIN喷射将为大约46.6kg，并且对于整个淬火工艺将需要总共大约159.0kg氮。在这个实例中，以在室中保持12巴的压力所必需的速率的三倍(以质量为基础)的速率喷射LIN，并且氮以等于喷射速率的大约三分之二的速率从室中排出(在本文中称为“三倍质量LIN喷射”)。
使用与等式2(在上面)相同的变量值，图8中显示的由于喷射三倍的LIN量以及排出所产生的加温的蒸气的三分之二而引起的温度下降计算如下：
Tr＝{Tf(Mf Cf+Mnp Cn)+3Mn(Cn Tn-H)}/(Mf Cf+MnpCn+3Mn Cn)                              等式3
图9是显示了在淬火工艺期间对炉室进行三倍质量LIN的近似质量和体积流率以及从室中排出的氮的体积流率的图示。在图9中，假设每当室中的温度下降100摄氏度时，以十秒的间隔喷射LIN(和排出氮)。LIN喷射流率的范围为从高达345升每分钟(L/min)(在1000摄氏度处的初始喷射)至29升每分钟。这些是可使用在远端源(例如图5中显示的供应系统430)中产生的压位差下喷射的过冷的LIN最佳地实现的较高的液体流率。热的氮气的同时排出流率的范围为从5656标准立方英尺每分钟(SCFM)至482SCFM。这些是需要使用适当地大的排出管道的较高的气体流率。
图10是其中相对于没有排出的LIN喷射的在各个十秒的氮喷射和排出间隔即刻之后的温度(y轴)标绘正好在各个十秒的氮喷射和排出间隔之前的室和材料的温度(x轴)的图示。图11显示了关于与排出相结合的三倍质量的LIN喷射的相同的信息。线“6巴”、“12巴”和“18巴”指的是炉的内部的目标淬火压力。如已经由图7和8示出的那样，使用蒸气排出淬火方法，温度下降较大。
还值得注意的是，在低于100摄氏度的温度处喷射LIN可导致炉的内部有零度以下的温度，这在完成某些合金钢的马氏体式转变时是合乎需要的。
如图7-8和10-11中反映的那样，与没有排出的LIN喷射相比，三倍质量的LIN喷射会对热负载导致显著地较大的冷却速率。图中的若干数据点可量化冷却性能的提高。例如，在图8中，对于12巴的目标压力和在1000摄氏度处进行初始喷射时的炉温，与使用没有排出的传统LIN喷射(参见图7)而得到的915摄氏度相比，在三倍质量的LIN喷射的情况下，在第一次LIN喷射之后的瞬间平衡温度为773摄氏度。而且，对于在200摄氏度处和200摄氏度之下的喷射，可对钢进行零下处理。
总之，在图7-11中详细说明的计算显示，涉及在真空炉中喷射和沸腾“多余”量的LIN连同同时排出“多余”的气体的有创造性的本方法可移除相当大量的热，并且因而，显著地加快金属冷却速率。应当注意，喷射和同时排出“多余”的LIN在涉及对介质和低合金钢进行马氏体式转变硬化的应用中可为特别重要的。
因而，已经在本公开的优选实施例和备选实施例的方面公开了本发明。当然，根据本发明的教导，本领域技术人员可构想到多种改变、改良和变化，而不偏离本发明所意图的精神和范围。

Claims (13)

1. 一种对材料淬火的方法，所述方法包括：
将低温流体喷射到冷却系统的第一流中，所述冷却系统适合于使所述低温流体循环通过热交换器和包含所述材料的室，所述第一流位于所述室的上游以及所述热交换器的下游，如果没有低温流体从所述冷却系统排出，则喷射到所述第一流中的低温流体的量足以导致所述室超过目标压力；
使所述低温流体循环通过所述热交换器和包含所述材料的所述室；以及
从所述冷却系统的第二流中排出足够量的所述低温流体，以便在所述室中保持不大于目标压力的压力。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射步骤进一步包括以下步骤：如果没有低温流体从所述冷却系统中排出，则将导致所述室超过目标压力所必需的量的至少1.5倍的低温流体喷射到所述第一流中。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射步骤进一步包括以下步骤：如果没有低温流体从所述冷却系统中排出，则将导致所述室超过目标压力所必需的量的至少三倍的低温流体喷射到所述第一流中。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在开始所述循环步骤之前开始所述喷射步骤。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排出步骤包括通过减压阀而释放低温流体，所述减压阀设定成在所述目标压力处进行释放。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射步骤包括喷射包含过冷的低温液体的低温流体。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射步骤包括将低温流体喷射到冷却系统的第一流中，所述冷却系统适合于使所述低温流体循环通过热交换器和包含所述材料的室。
8. 一种将低温流体供应给工艺的方法，包括：
通过第一供应管线将所述低温流体从存储容器传送到供应容器；
隔断所述供应容器与所述存储容器；
将所述低温流体从所述存储容器传送到压力容器；
隔断所述压力容器与所述存储容器；
允许所述压力容器中的压力提高到第一压力，所述第一压力大于执行所述工艺时所处的压力；
打开所述压力容器和所述供应容器之间的第二供应管线，从而导致所述供应容器中的压力提高；
将所述低温流体从所述供应容器供应给所述工艺；以及
在所述工艺中的实际压力超过执行所述工艺时所处的压力时，排出多余的低温流体。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过第一供应管线将所述低温流体从存储容器传送到供应容器进一步包括传送足够的低温流体，以执行所述工艺。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在整个供应步骤期间使所述第二供应管线保持打开。
11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述打开步骤导致所述供应容器中的所述低温流体的液体部分过冷。
12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述供应步骤包括将所述低温流体从所述供应容器供应给所述工艺，所述工艺包括对金属淬火。
13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述供应步骤包括将所述低温流体从所述供应容器供应给所述工艺，所述工艺包括在真空炉中对金属淬火。
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