CN109689900A - 热处理装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容的热处理装置(1)是将在加热室(2)中加热后的被处理物(W)浸渍在贮存于油槽(30a)的冷却油(Y)中并冷却的热处理装置，其具备：气体喷射部(30b)，向冷却油(Y)喷射气体；油循环部(30d)，从油槽(30a)回收冷却液(Y)并使其返回至油槽(30a)，其中，油循环部(30d)具备冷却部(30j)，对冷却油(Y)进行冷却。

Description

热处理装置

技术领域

本公开内容涉及热处理装置。

本申请基于2016年12月28日在日本申请的特愿2016-255000号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

在进行淬火等热处理的热处理装置中，为了防止油(冷却油)的局部温度上升，在用于冷却被处理物的油槽中设置有使油循环的循环装置。例如，在专利文献1中公开了一种轴零件的热处理装置。专利文献1的热处理装置具备用于对加热后的轴零件进行冷却的淬火处理的油槽。

贮存在油槽中的油具有粘性，从而油的温度不易变得均匀。因此，通过使收容在油槽中的搅拌器在油槽内旋转，贮存在油槽中的油循环，从而使油的温度均匀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-162933号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，若将加热后的被处理物浸渍于冷却油，则由于被处理物处于高温，所以在被处理物的表面气化的冷却油会形成气体膜。由于该气体膜的热传导率低，因此若被处理物的整体被气体膜覆盖，则气体膜会阻碍被处理物的冷却。但是，专利文献1中的热处理装置未考虑到形成在被处理物的表面的气体膜，从而有可能无法按照计划对被处理物进行冷却。

本公开内容是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，在热处理装置中，通过除去被处理物的表面的气体膜来提高被处理物的冷却效率。

用于解决上述技术问题的方案

本公开内容的一方案的热处理装置是将在加热室中加热后的被处理物浸渍在贮存于油槽的冷却油中从而进行冷却的热处理装置，具备：气体喷射部，对所述冷却油喷射气体；油循环部，从所述油槽回收所述冷却油并使其返回至所述油槽，所述油循环部具备冷却部，对所述冷却油进行冷却。

发明效果

气体喷射部对贮存在油槽中的油喷射气体，由此在油中产生气泡。该气泡附着在形成于被处理物的表面的气体膜上，并伴随着气体膜向冷却油的油面上浮。因此，根据本公开内容，在热处理装置中，除去被处理物的表面的气体膜，由此能够提高被处理物的冷却效率。

附图说明

图1是示出本公开内容的第1实施方式的热处理装置的整体的侧剖视图。

图2是本公开内容的第1实施方式的热处理装置的油冷室的一部分的概略构成图。

图3是本公开内容的第2实施方式的热处理装置的油冷室的一部分的概略构成图。

图4是本公开内容的第2实施方式的变形例的热处理装置的油冷室的一部分的概略构成图。

图5是本公开内容的第1实施方式的变形例的热处理装置的油冷室的一部分的概略构成图。

图6是示出油面压力与被处理物的冷却所花费的时间的相关性的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开内容的热处理装置的一实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小，对各部件的比例尺进行适当地变更。图1是示出本实施方式的热处理装置1的整体的侧剖视图。

[第1实施方式]

本实施方式的热处理装置1是进行使钢的被处理物W发生马氏体相变的淬火处理的装置。热处理装置1具备加热室2与油冷室3(冷却室)，油冷室3与加热室2相邻地设置。

加热室2的形状被设定为中心轴线沿水平方向延伸的大致圆筒形。在加热室2的内部设置有长方体状的隔热室20、埋设于隔热室20的壁面的发热体21以及配置于隔热室20的内部的载置台22。另外，在加热室2的处于油冷室3一侧的壁体设置有将加热室2与油冷室3之间的空间隔开的离合式密闭门23。若离合式密闭门23关闭，则加热室2内保持为气密状态。

在油冷室3的内部设置有油冷却装置30、升降台31与开闭板32。油冷却装置30配置在油冷室3的下部，利用冷却油Y对被处理物W进行油冷却。升降台31通过在上下方向上移动，从而沿上下方向移送被处理物W。在关闭开闭板32的情况下，开闭板32将设置有油冷却装置30的油冷室3的下部的空间与油冷室3的上部的空间隔开。在油冷室3的上部的侧壁设置有油冷室用门33，用于将载置在托盘T上的被处理物W从油冷室3搬出。

图2是本实施方式的热处理装置1的油冷室3的一部分的概略构成图。

如图2所示，油冷却装置30具备：油槽30a，贮存有冷却油Y；气体喷射装置30b(气体喷射部)，向冷却油Y喷射气体。此外，油冷却装置30具备未图示的控制装置，实施贮存于油槽30a的冷却油Y的温度的控制以及被处理物W的浸渍时间的控制。该控制装置调整油槽30a中的被处理物W的浸渍时间等。该控制装置还从未图示的温度传感器的数据中获得油槽30a内的冷却油Y的温度，从而对气体喷射装置30b、热交换器30j以及发热源30k进行控制，以使冷却油Y的温度处于预先确定的温度范围。

在油槽30a中贮存有冷却油Y。油槽30a具有能够收容作为冷却对象的被处理物W的容量。通过在油槽30a中将被处理物W浸渍于冷却油Y从而冷却被处理物W。

气体喷射装置30b具备:油循环装置30d(油循环部)、压缩机30e(压送部)、吸入管道30f、排出管道30g以及喷射喷嘴30h。

油循环装置30d具备冷却油泵30i、热交换器30j(冷却部)、发热源30k(加热部)。油循环装置30d利用冷却油泵30i从油槽30a的上部回收冷却油Y，并经由热交换器30j以及/或者发热源30k使冷却油Y从设置于油槽30a的底面的喷出口回到油槽30a的下部。油循环装置30d通过使从油槽30a的上部回收的冷却油Y向油槽30a的下部返回而循环，从而辅助在油槽30a内产生冷却油Y的强制对流的效果。热交换器30j是水冷式的热交换器。热交换器30j设置在冷却油泵30i的下游，利用热交换对冷却油Y进行冷却。发热源30k设置在冷却油泵30i的下游，与热交换器30j并联地连接，从而对冷却油Y进行加热。作为发热源30k，例如能够列举加热器或者热交换器。此外，利用分别设于热交换器30j以及发热源30k的上游侧的阀30m、30n对在热交换器30j以及发热源30k中流动的冷却油Y的流量进行调整。

压缩机30e与吸入管道30f以及排出管道30g连接，对从吸入管道30f流入的气体进行加压并向排出管道30g输送。吸入管道30f在油槽30a中连接在比冷却油Y的油面更靠近上侧的位置，从而回收贮存在油槽30a的冷却油Y的上方的气体。排出管道30g在油槽30a的底部配置有多个，由压缩机30e送入的气体流入排出管道30g。在排出管道30g的周面且配置于油槽30a时为上侧的区域形成有多个开口。多个开口在喷出管道30g的延长方向上等间隔地形成。在多个开口的每一个上安装有喷射喷嘴30h。喷射喷嘴30h二维(同一平面上)地设置在油槽30a的底部。

输送装置4配置在油冷室3的内部，使载置在托盘T上的被处理物W沿水平方向移动。输送装置4具有用于沿水平方向输送被处理物W的输送路径40。由此，输送装置4能够使被处理物W沿着输送路径40从油冷室用门33通过油冷室3的上部从而移动至加热室2。

对这样的本实施方式的热处理装置1的动作进行说明。

首先，使载置于托盘T的被处理物W通过油冷室用门33而载置在设置于油冷室3的升降台31上。若将被处理物W载置于升降台31上，则油冷室用门33关闭，利用减压装置将油冷室3以及加热室2的内部抽真空。另外，也可以预先将加热室2抽真空。然后，使升降台31下降，直到升降台31的上表面与设置在加热室2的隔热室20内的载置台22的上表面高度相同。之后，通过输送装置4的驱动将被处理物W连同托盘T一起被输送至加热室2内。

接着，关闭离合式密闭门23，由发热体21对被处理物W进行加热处理直到1000℃左右。若对被处理物W的加热处理结束，则打开离合式密闭门23。通过驱动输送装置4，将被处理物W连同托盘T一起被输送到油冷室3内。接着，打开开闭板32。通过使升降台31下降，被处理物W下降并浸渍在贮存有冷却油Y的油槽30a内。此时，由控制装置将贮存在油槽30a中的冷却油Y设定为不会产生被处理物W的烧裂的规定的温度。并且，通过驱动油循环装置30d，使冷却油Y循环。由循环的冷却油Y对被处理物进行冷却，直到被处理物W的表面温度为例如200℃左右。

对被处理物W的冷却进行详细的说明。在被处理物W浸渍于冷却油Y的状态下，利用气体喷射装置30b从油槽30a的下侧朝向上侧喷射气体。喷射的气体在冷却油Y内成为无数的气泡，气泡的一部分附着于被处理物W的表面。在被处理物W的冷却初期，由于被处理物W的热而在被处理物W的表面气化的冷却油Y会在被处理物W的表面形成气体膜。从气体喷射装置30b喷射的气泡附着于该气体膜，附着的气泡带动着气体膜上浮从而破坏气体膜。进而，随着被喷射的气体因浮力而从油槽30a的下侧上升到上侧，在油槽30a的冷却油Y中产生上升流。与此同时，利用油循环装置30d使冷却油Y循环。

但是，为了使被处理物W发生马氏体相变，需要在使被处理物W移动到油槽30a之后的几十秒间急剧冷却被处理物W直到达到规定的温度，之后缓慢地使被处理物W的温度下降。因此，本实施方式的油冷却装置30基于控制装置的指示，在被处理物W刚浸渍于冷却油Y之后，利用热交换器30j使冷却油Y一边冷却一边循环。由此，在刚浸渍于冷却油Y之后，被处理物W的温度急剧地下降。

并且，油冷却装置30在被处理物W浸渍于冷却油Y并经过20秒左右之后，继续由气体喷射装置30b进行冷却油Y的循环，并且停止热交换器30j对冷却油Y的冷却。由此，油槽30a内的冷却油Y接收来自被处理物W的热，温度逐渐上升。若停止热交换器30j对冷却油Y的冷却，则伴随着冷却油Y的温度上升，被处理物W的温度的下降变得缓慢。

另外，油冷却装置30在冷却油Y的温度上升超过上限值的情况下，再次开始热交换器30j对冷却油Y的冷却。此外，在冷却油Y的温度低于设想的温度的情况下，被处理物W存在变形的可能性，所以油冷却装置30通过发热源30k将冷却油Y加热至期望的温度。

然后，若上述冷却工序结束，则升降台31上升至与输送路径40相同的高度，被处理物W连同托盘T一起从油冷室用门33搬出至输送路径40。

根据这样的本实施方式的热处理装置1，利用气体喷射装置30b从油槽30a的下方喷射气体，在冷却油Y中产生无数的气泡，从而在被处理物W的表面附着无数的气泡。在气泡附着于形成在被处理物W的表面的气体膜的状态下，气泡与气体膜一起上浮，由此除去形成在被处理物W的表面的气体膜。因此，被处理物W在刚移动至油槽30a之后，就能够与冷却油Y直接接触。此外，通过利用具备热交换器30j的油循环装置30d使冷却后的冷却油Y循环，在油槽30a中产生强制对流，从而促进被处理物W的冷却。因此，本实施方式的热处理装置1能够提高被处理物W的冷却效率。

此外，根据本实施方式的热处理装置1，气体喷射装置30b以及油循环装置30d分别在油槽30a的底部设置有喷射喷嘴30h以及油循环装置30d的喷出口。由此，能够从相同位置向相同方向喷出气体以及冷却油Y，从而能够使气泡混入到冷却油Y的强制对流中。因此，本实施方式的热处理装置1能够进一步提高被处理物W的冷却效率。另外，喷射喷嘴30h以及油循环装置30d的喷出口也可以设置在油槽30a的底面(相同面)。

此外，根据本实施方式的热处理装置1，利用气体喷射装置30b从油槽30a的下方喷射气体，从而能够使冷却油Y强制对流。因此，无需在油槽30a的内部设置用于配置使冷却油Y强制对流的搅拌机的空间，从而能够使油槽30a中的能够配置被处理物W的空间比以往扩大。进而，由于能够使油槽30a中的能够配置被处理物W的空间比以往扩大，所以也能够减小油槽30a自身尺寸，从而能够使装置紧凑化。

另外，根据本实施方式的热处理装置1，通过设置发热源30k，能够调整油槽30a中的冷却油Y的温度。由此，能够准确地控制冷却油Y的温度。因此，能够对冷却油Y的温度进行控制，以使被处理物W的温度曲线为期望的温度曲线。

进而，根据本实施方式的热处理装置1，在使被处理物W浸渍于冷却油Y之后立即用热交换器30j对冷却油Y进行冷却，在经过20秒左右之后停止由热交换器30j进行的冷却。由此，在刚被浸渍于冷却油Y之后的冷却的初期阶段，被处理物W的温度急剧地下降，之后通过停止由热交换器30j进行的冷却，使被处理物W的温度的降低变得缓慢。因此，通过使被处理物W在冷却的初期阶段被急冷而能够使被处理物W发生马氏体相变，之后被处理物W的温度降低变得缓慢，由此能够防止变形、裂纹，并能够对被处理物W进行冷却。

[第2实施方式]

接着，将第1实施方式的热处理装置1的变形例作为第2实施方式进行说明。另外，对于与第1实施方式共通的结构，赋予相同的附图标记并省略说明。图3是本实施方式的热处理装置的油冷室3的一部分的概略构成图。

如图3所示，本实施方式的热处理装置具备气体循环装置30p(气体喷射部)代替气体喷射装置30b。气体循环装置30p具备:油循环装置30d；均压腔室30r，设置在油槽30a的底部；压缩机30e(压送部)，向均压腔室30r送入气体。均压腔室30r是对从压缩机30e压送而来的惰性气体或空气等气体进行均压的空间。此外，在均压腔室30r的上表面，等间隔地形成有将均压腔室30r与油槽30a连通的多个喷出口。

图4是示出图3的变形例的图。如图4所示，均压腔室30r的上部也可以是将盖部件30r1与上表面板30r2重叠的双层结构。在该情况下，在盖部件30r1的整体上形成有多个喷出口，在上表面板30r2上的与喷出口在上下方向上不重叠的位置形成有开口。盖部件30r1能够沿上下方向移动。由从上表面板30r2的喷出口喷出的气体的压力将盖部件30r1向上方推起，从而在盖部件30r1与上表面板30r2之间形成间隙。在这样的结构的均压腔室30r中，在驱动压缩机30e时，盖部件30r1被推起从而向冷却油Y中排出气体。另外，由于在停止压缩机30e时，盖部件30r1被冷却油Y的压力下压而与上表面板30r2紧贴，从而上表面板30r2堵塞住喷出口，所以冷却油Y不会向均压腔室30r逆流。

压缩机30e设置在将均压腔室30r与油槽30a的比冷却油Y的油面靠上方的空间相连接的管道上。压缩机30e将气体从油槽30a的比冷却油Y的油面靠上方的空间送入至均压腔室30r。由此，将均压腔室30r的压力设定为比贮存在油槽30a中的冷却油Y的内压高。

在这样的本实施方式的热处理装置的油冷室3中，被处理物W被浸渍在油槽30a内时，通过压缩机30e从油槽30a的上方的空间抽吸气体并将其填充到均压腔室30r。填充在均压腔室30r中的气体从喷出口向油槽30a排出。从均压腔室30r排出的气体成为气泡并通过均压腔室30r的压力与气体自身的浮力而朝向冷却油Y的油面上浮。通过该气泡的移动，形成冷却油Y朝向上方的流动，从而在冷却油Y中产生对流。

此外，由于刚浸渍于油槽30a后的被处理物W与冷却油Y相比为高温，所以在被处理物W的表面附着有无数的气泡，从而在被处理物W的表面形成气体膜。由于该气体膜的热传导率低，所以阻碍被处理物W的冷却。在本实施方式的热处理装置中，通过从油槽30a的下方喷射气体，使气体膜与喷射的气体的气泡接触，从而使气体膜向冷却油Y的油面上浮。

根据这样的本实施方式的热处理装置，通过从油槽30a的下方排出气体，能够利用气泡除去被处理物W的表面的气体膜。因此，能够提高被处理物W的冷却效率。

此外，根据本实施方式的热处理装置，从设置于油槽30a的下方的均压腔室30r排出气体。设置于均压腔室30r的喷出口与第一实施方式的排出管道30g不同，由于不需要配置管道，所以能够自由地改变喷出口的间距。

以上，虽然参照附图对本公开内容的优选的实施方式进行了说明，但是本公开内容并不限于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各构成部件的各种形状、组合等仅为一例，在不脱离本公开内容的主旨的范围内能够基于设计要求等进行各种变更。

虽然在上述第1实施方式以及第2实施方式中，构成为将气体从油槽30a的下方朝向上方排出，但本公开内容并不限于此。也能够采用将气体从油槽30a的侧方朝向中央部排出的结构。

图5是第一实施方式的热处理装置1的变形例中的油冷室的一部分的概略构成图。如图5所示，气体喷射装置也能够采用吸入管道30f与气体罐G连接的构成。通过采用这样的结构，例如在气体喷射装置喷射惰性气体的情况下，能够防止空气混入到向冷却油Y喷射的惰性气体中。

此外，虽然在上述第1实施方式以及第2实施方式中，热处理装置采用了具备发热源30k的构成，但也可以采用不具备发热源30k的构成。

此外，在上述第1实施方式中，油循环装置30d也能够采用从设置于油槽30a的侧面的多个喷出口喷出冷却油Y的构成。在该情况下，优选是，油循环装置30d的喷出口以在俯视时相对于被处理物W左右对称的方式设置。例如，在油槽30a的内部为长方体形状的情况下，在油槽30a所具有的4个侧面中的对置的两个侧面上，在这两个侧面的相同位置设置有油循环装置30d的喷出口。此外，也能够采用在所有的4个侧面设置油循环装置30d的喷出口的构成。

通过采用这样的构成，能够朝向被处理物W的侧面喷射冷却油Y。因此，通过冷却油Y的强制对流，能够将由气体喷射装置30b喷射的气体引导至被处理物W的表面。即，不会因冷却油Y的强制对流而阻碍气泡与气体膜的接触，而能够更高效地除去被处理物W的气体膜。因此，在这样的构成的热处理装置中，能够进一步提高被处理物W的冷却效率。

此外，在上述实施方式中，压缩机30e也能够构成为：向油槽30a的冷却油Y供给被加压的气体，以使冷却油Y的油面中的压力(油面压)成为比大气压高的压力(例如200kPa)。在该情况下，在油槽30a内能够使冷却油Y以高密度产生气泡，从而容易形成使冷却油Y从油槽30a的底面向油面上浮的流动。因此，通过采用这样的构成，能够进一步提高被处理物W的冷却效率。

图6是示出了油面压力与被处理物W的冷却所花费的时间的相关性的图表。如图6的图表所示，可知油槽30a的油面压力越高，直到气体膜开始中断为止的时间越短，被处理物W的温度降低的速度越快。因此，能够想到通过在加压状态下喷射气体，能够增大油槽30a的油面压力，从而进一步缩短除去气体膜所需的时间。

工业实用性

根据本公开内容，即便对于形状复杂的被处理物，也能够以不变更被处理物的姿态的方式进行清洗。

附图标记

1 热处理装置

2 加热室

3 油冷室

4 输送装置

20 隔热室

21 发热体

22 载置台

23 离合式密闭门

30 油冷却装置

30a 油槽

30b 气体喷射装置

30d 油循环装置

30e 压缩机

30f 吸入管道

30g 排出管道

30h 喷射喷嘴

30i 冷却油泵

30j 热交换器

30k 发热源

30m 阀

30n 阀

30p 气体循环装置

30r 均压腔室

30r1 盖部件

30r2 上表面板

31 升降台

32 开闭板

33 油冷室用门

40 输送路径

G 气体罐

T 托盘

W 被处理物

Y 冷却油

Claims (8)

1.一种热处理装置，将在加热室中加热后的被处理物浸渍在贮存于油槽的冷却油中从而进行冷却，其特征在于，具备：

气体喷射部，对所述冷却油喷射气体；

油循环部，从所述油槽回收所述冷却油并使其返回至所述油槽，

所述油循环部具备冷却部，对所述冷却油进行冷却。

2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

所述气体喷射部将所述气体加压至比大气压高的压力并喷射至所述冷却油。

3.如权利要求1或者2所述的热处理装置，其特征在于，

所述气体喷射部的喷出口与所述油循环部的喷出口设置在所述油槽的底部。

4.如权利要求1或者2所述的热处理装置，其特征在于，

所述油循环部具备多个喷出口，所述多个喷出口以在俯视时相对于所述被处理物对称的方式设置在所述油槽的侧面。

5.如权利要求1～4的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述气体喷射部具备喷射喷嘴，所述喷射喷嘴二维地配置在所述油槽的底部并将所述气体朝向上方喷射。

6.如权利要求1～5的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述气体喷射部具备：

压送部，将所述气体加压并排出；

均压腔室，配置在所述油槽的底部，具有形成在其上部的多个喷出口，将从所述压送部供给的所述气体均压并从所述喷出口喷射。

7.如权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，所述均压腔室的形成有所述喷出口的面为双层结构。

8.如权利要求1～7的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

在所述油循环部设置有加热部，对所述冷却油进行加热。