DE112016002361T5

DE112016002361T5 - Wärmebehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016002361T5
Application number: DE112016002361.8T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Katsumata
Original assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2018-02-22
Also published as: US10648050B2; CN107614709A; JPWO2016189919A1; WO2016189919A1; US20180016652A1; CN107614709B; JP6338314B2

Abstract

Diese Wärmebehandlungsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass ein Behandlungsobjekt (X) über eine Zwischenförderkammer (1) gefördert wird und in einer Heizkammer (K) aufgenommen wird. Die Wärmebehandlungsvorrichtung ist mit einer Gaskühlkammer (RG) versehen, die benachbart zu der Zwischenförderkammer (1) angeordnet ist und in der das Behandlungsobjekt (X) gekühlt wird, indem ein Kühlgas verwendet wird, dass ein Oxidationsmittel enthält.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung. Es wird die Priorität von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-106336 , eingereicht am 26. Mai 2015, in Anspruch genommen, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technischer Hintergrund
Das nachfolgende Patentdokument 1 zeigt einen Mehrkammerunterdruckheizungsofen, in welchem eine Heizkammer und eine Kühlkammer nebeneinander angeordnet sind, mit einer Trennwand, die dazwischen angeordnet ist. Dieser Mehrkammerunterdruckheizofen ist ein Mehrkammertyp-Mehrfachkühlungsunterdruckofen, der ein Kühlgas gegen einen wärmezubehandelnden Artikel aus einer Vielzahl von Gasdüsen bläst, die so angeordnet sind, dass sie den wärmezubehandelnden Artikel innerhalb der Kühlkammer umgeben, um dadurch den wärmezubehandelnden Artikel zu kühlen.
Unterdessen zeigt das nachfolgende Patentdokument 2 eine Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung, die drei Heizkammern und eine Kühlkammer hat, die darin angeordnet sind, wobei eine Zwischenförderkammer dazwischen angeordnet ist, und die ein Behandlungsobjekt zwischen den drei Heizkammern und der einen Kühlkammer über die Zwischenförderkammer bewegt, um dadurch eine gewünschte Wärmebehandlung an dem Behandlungsobjekt auszuführen. Die Kühlkammer in dieser Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung ist unterhalb der Zwischenförderkammer angeordnet und kühlt das Behandlungsobjekt, welches von der Zwischenförderkammer durch eine eigene Hebevorrichtung zugeführt wird, unter Verwendung einer Flüssigkeit oder eines nebelartigen Kühlmediums.
Zitierliste
Patentdokument

[Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungserstveröffentlichung Nr. H11-153386
[Patentdokument 2] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungserstveröffentlichung Nr. 2014-051695

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die Wärmebehandlungsvorrichtung vom Mehrkammertyp, die in dem Patentdokument 2 gezeigt ist, ist von einem Typ, in welchem Flüssigkeit oder nebelförmiges Kühlmedium verwendet wird, und eine Wärmebehandlungsvorrichtung vom Mehrkammertyp mit einem Kühltyp (Gaskühltyp), der Gas als Kühlmedium verwendet, wurde bisher bei Wärmebehandlungsvorrichtungen vom Mehrkammertyp mit Zwischenförderkammer nicht entwickelt. In der Wärmebehandlungsvorrichtung eines Typs, in welcher ein beheiztes Behandlungsobjekt unter Verwendung von Gas gekühlt wird, ohne auf die gasgekühlte Wärmebehandlungsvorrichtung vom Mehrkammertyp beschränkt zu sein, die die obige Zwischenförderkammer hat, ist es allgemein üblich, ein Inertgas als das Kühlgas zu verwenden. Wenn jedoch das Kühlgas auf Inertgas beschränkt ist, schrumpft der Freiheitsgrad bei der Wahl des Kühlgases extrem.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Schwierigkeiten gemacht und eine Aufgabe davon ist es, den Freiheitsgrad bei der Auswahl eines Kühlgases zu erhöhen, wenn eine gewünschte Wärmebehandlung eines Behandlungsobjekts realisiert wird, in einem Fall, in welchem ein Gaskühlungstyp in einer Wärmebehandlungsvorrichtung verwendet wird.
Lösung des Problems
Die vorliegende Offenlegung umfasst die nachfolgende Konfiguration als Mittel zur Lösung des obigen Problems.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Wärmebehandlungsvorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass ein Behandlungsobjekt über eine Zwischenförderkammer gefördert und in einer Heizkammer aufgenommen wird. Die Wärmebehandlungsvorrichtung hat eine Gaskühlkammer, die neben der Zwischenförderkammer angeordnet ist und das Behandlungsobjekt kühlt, indem ein Kühlgas verwendet wird, das ein Oxidationsmittel enthält.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Wärmebehandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist die Gaskühlkammer vorgesehen, die das Behandlungsobjekt mit dem Kühlgas kühlt, das ein Oxidationsmittel enthält. Auch in einem Fall, in welchem das Kühlgas, das ein Oxidationsmittel enthält, wie in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann das Behandlungsobjekt gekühlt werden, ohne eine solche Korngrenzenoxidation, die der gewünschten Widerstandskraft nicht genügt, in einer Oberflächenschicht des Behandlungsobjekts hervorzurufen. Folglich kann gemäß der vorliegenden Offenbarung das Behandlungsobjekt unter Verwendung des Kühlgases, das ein Oxidationsmittel enthält, gekühlt werden und es ist möglich, den Freiheitsgrad der Auswahl von Kühlgas zu erhöhen, während eine gewünschte Wärmebehandlung des Behandlungsobjekts realisiert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht einer Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, von der Vorderseite gesehen.
2 ist eine Schnittansicht der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, von oben gesehen.
3 ist eine Längsschnittansicht, die das Einbringen und Herausnehmen eines Behandlungsobjekts bei der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
4 ist eine Längsschnittansicht, die ein Gebläse in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
5 ist eine Längsschnittansicht eines modifizierten Beispiels einer Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, von vorne gesehen.
6 ist eine Längsschnittansicht des modifizierten Beispiels der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, von vorne gesehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zudem sind in den nachfolgenden Zeichnungen die Maßstäbe entsprechender Elemente geeignet geändert, um die entsprechenden Elemente mit erkennbarer Größe zu zeigen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung (Wärmebehandlungsvorrichtung) gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung, in welcher eine Gaskühlvorrichtung RG, eine Nebelkühlvorrichtung RM und drei Heizvorrichtungen K miteinander über eine Zwischenfördervorrichtung H kombiniert sind. Zudem hat eine aktuelle Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung die drei Heizvorrichtungen K, die mit der Zwischenfördervorrichtung H verbunden sind. Jedoch ist in 1 lediglich eine Heizeinrichtung K gezeigt, weil ein Längsschnitt in der Mitte der Gaskühlvorrichtung RG und der Mitte der Zwischenfördervorrichtung H in einer Draufsicht der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gezeigt ist. Zudem hat diese Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung eine Vakuumpumpe, verschiedene Rohre, verschiedene Ventile, verschiedene Hebemechanismen, ein Steuerpanel, eine Steuervorrichtung und dergleichen als Bestandteile, die in 1 bis 4 nicht gezeigt sind.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, hat die Zwischenfördervorrichtung H eine Förderkammer 1, eine Nebelkühlkammerhebeplattform 2, eine Vielzahl von Förderschienen 3, drei Paare von Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b, drei Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c, eine verlängerte Kammer 8, eine Trennwandtür 9 und dergleichen.
Die Förderkammer 1 ist ein Container, der zwischen der Nebelkühlvorrichtung RM und den drei Heizvorrichtungen K vorgesehen ist. Wie in 2 gezeigt ist, sind die drei Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c an einem Bodenabschnitt der Förderkammer 1 angeordnet, um die Nebelkühlkammerhebeplattform 2 zu umgeben. Ein innerer Raum einer solchen Förderkammer 1 und ein innerer Raum der verlängerten Kammer 8, die nachfolgend zu beschreiben sind, sind Zwischenförderkammern, in welchen sich ein Behandlungsobjekt X, wie ein Bauelement aus Metall, bewegt.
Die Nebelkühlkammerhebeplattform 2 ist eine Halteplattform, auf der das Behandlungsobjekt X platziert wird, wenn das Behandlungsobjekt X mit der Nebelkühlvorrichtung RM gekühlt wird, und wird mit einem Hebemechanismus (nicht gezeigt) angehoben und abgesenkt. Dies bedeutet, dass die obigen Hebemechanismen in einem Zustand arbeiten, in welchem das Behandlungsobjekt X auf der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 platziert ist und somit bewegt sich das Behandlungsobjekt X zwischen der Zwischenfördervorrichtung H und der Nebelkühlkammerhebeplattform 2.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die Vielzahl von Förderschienen 3 auf dem Bodenabschnitt der Förderkammer 1, auf der Nebelkühlkammerhebeplattform 2, auf den Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c und dem Bodenabschnitt der verlängerten Kammer 8 ausgelegt. Solche Förderschienen 3 sind Führungselemente, wenn das Behandlungsobjekt X innerhalb der Förderkammer 1 und der verlängerten Kammer 8 bewegt wird. Die drei Paare von Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b sind Förderaktuatoren, die das Behandlungsobjekt X innerhalb der Förderkammer 1 und der verlängerten Kammer 8 antreiben.
Dies bedeutet, dass ein Paar von Schubmechanismus 4a und 4b, die auf der gleichen geraden Linie angeordnet sind, von den drei Paaren von Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b, das Behandlungsobjekt X zwischen der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 und der Heizkammerhebeplattform 7a bewegt. Ein Schubmechanismus 4a von dem Paar von Schubmechanismen 4a und 4b drückt das Behandlungsobjekt X in Richtung der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 von der Heizkammerhebeplattform 7a und der andere Schubmechanismus 4b drückt das Behandlungsobjekt X in Richtung der Heizkammerhebeplattform 7a von der Nebelkühlkammerhebeplattform 2.
Auf die gleiche Weise bewegt ein Paar von Schubmechanismen 5a und 5b, die auf der gleichen geraden Linie angeordnet sind, das Behandlungsobjekt X zwischen der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 und der Heizkammerhebeplattform 7b. Ein Schubmechanismus 5a von dem Paar von Schubmechanismus 5a und 5b drückt das Behandlungsobjekt X in Richtung der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 von der Heizkammerhebeplattform 7b und der andere Schubmechanismus 5b drückt das Behandlungsobjekt X in Richtung der Heizkammerhebeplattform 7b von der Nebelkühlkammerhebeplattform 2.
Zudem bewegt ein Paar von Schubmechanismen 6a und 6b, die auf der gleichen geraden Linie angeordnet sind, das Behandlungsobjekt X zwischen der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 und der Heizkammerhebeplattform 7c. Dies bedeutet, dass ein Schubmechanismus 6a aus dem Paar von Schubmechanismen 6a und 6b das Behandlungsobjekt X in Richtung der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 von der Heizkammerhebeplattform 7c drückt und der andere Schubmechanismus 6b das Behandlungsobjekt X in Richtung der Heizkammerhebeplattform 7c von der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 drückt.
Die Vielzahl der Förderschienen 3, die oben beschrieben sind, führt zudem die Bewegung von Schubteilen, die an Spitzen der drei Paare von Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b befestigt sind, zusätzlich zum Führen des Behandlungsobjekts X zur sanften Bewegung, wenn das Behandlungsobjekt X bewegt wird, unter Verwendung dieser drei Paare von Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b als Antriebsquelle.
Die drei Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c sind Halteplattformen, auf denen das Behandlungsobjekt X platziert wird, wenn das Behandlungsobjekt X mit den entsprechenden Heizvorrichtung K wärmebehandelt wird, und sie sind unmittelbar unterhalb den entsprechenden Heizvorrichtungen K angeordnet. Solche Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c werden durch den Hebemechanismus (nicht gezeigt) angehoben und abgesenkt, und bewegen dadurch das Behandlungsobjekt X zwischen der Zwischenfördervorrichtung H und den entsprechenden Heizvorrichtungen K.
Die verlängerte Kammer 8 ist im Wesentlichen ein kastenförmiger verlängerter Behälter, der mit einem Seitenteil der Förderkammer 1 verbunden ist und der bequemlichkeitshalber vorgesehen ist, um die Zwischenfördervorrichtung H und die Gaskühlvorrichtung RG miteinander zu verbinden. Ein erstes Ende (eine Fläche) der verlängerten Kammer 8 ist mit dem Seitenteil der Förderkammer 1 verbunden und das zweite Ende (eine Fläche) der verlängerten Kammer 8 ist mit der Trennwandtür 9 versehen. Die Förderschienen 3 sind auf den Bodenabschnitt einer solchen verlängerten Kammer 8 ausgelegt, so dass das Behandlungsobjekt X darauf bewegbar ist.
Die Trennwandtür 9 ist eine öffnende und schließende Tür, die die Zwischenförderkammern trennt, die die Innenräume der Förderkammer 1 und der verlängerten Kammer 8 und einer Gaskühlkammer, die der Innenraum der Gaskühlvorrichtung RG ist, sind, und die in einer Senkrechtstellung am zweiten Ende (eine Fläche) der verlängerten Kammer 8 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass sich die Trennwandtür 9 mit einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) aufwärts und abwärts bewegt, und dadurch das zweite Ende der verlängerten Kammer 8 öffnet oder abdeckt.
Nachfolgend wird die Gaskühlvorrichtung RG beschrieben. Die Gaskühlvorrichtung RG ist eine Kühlvorrichtung, die das Behandlungsobjekt X unter Verwendung eines Kühlgases Y kühlt, das ein Gas ist, das ein Oxidationsmittel enthält. Als das Kühlgas Y kann Luft (d. h. Umgebungsluft) außerhalb der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung verwendet werden. Zudem kann Luft, deren Temperatur oder Feuchtigkeit eingestellt ist, ebenfalls verwendet werden. Zudem ist es in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels auch möglich, ein Gasgemisch, das Sauerstoff enthält, zu verwenden, das auf das Behandlungsobjekt X als ein Oxidationsmittel wirkt, d. h. Kohlendioxid oder dergleichen zusätzlich zu Luft, welches ein Gas ist, das ein Oxidationsmittel enthält, als das Kühlgas. Zudem kann der Anteil von Sauerstoff, der mit dem obigen Kühlgas gemischt ist, entsprechend geändert werden.
Jedoch kann das Kühlgas Y einfach und billig zugeführt werden, indem die Umgebungsluft als das Kühlgas Y verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, hat eine solche Gaskühlvorrichtung RG eine Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer), eine Umlaufkammer 11, einen Gaskühler 12, ein Gebläse 13, ein Kühlgaszuführrohr 14, ein erstes Steuerventil 15, eine Absaugpumpe 16, ein zweites Steuerventil 17, eine Stromversorgungsvorrichtung 18 und dergleichen.
Zudem bilden die Umlaufkammer 11 (Gaskühlkammer), der Gaskühler 12, das Gebläse 13, das Kühlgaszuführrohr 14, das erste Steuerventil 15, die Absaugpumpe 16, das zweite Steuerventil 17 und die Stromversorgungsvorrichtung 18 mit Ausnahme der Kühlkammer 10 unter der Vielzahl von Bauelementen einen Kühlgasverteilmechanismus, der das Kühlgas von oben gegen das Behandlungsobjekt X innerhalb der Kühlkammer 10 bläst und das Kühlgas, welches zur Kühlung des Behandlungsobjekts X beigetragen hat, von unterhalb des Behandlungsobjekts X ausstößt.
Die Kühlkammer 10 ist ein Behälter mit einer gerundeten, im Wesentlichen vertikal-zylindrischen Form mit einer horizontalen Querschnittsform von im Wesentlichen kreisförmiger (ringförmig) Form und ist benachbart zu der verlängerten Kammer 8 vorgesehen, die eine Zwischenförderkammer bildet. Der Innenraum der Kühlkammer 10 ist eine Gaskühlkammer, die ein vorbestimmtes Kühlgas gegen das Behandlungsobjekt X bläst und dadurch einen Kühlprozess an dem Behandlungsobjekt X ausführt. Zudem ist die Form der Kühlkammer 10 zu einer hochdruckbeständigen Form geformt, d. h. eine gerundete, im Wesentlichen zylindrische Form, um einen Innenüberdruck von 500 kPa oder mehr zu widerstehen.
Zudem ist die Kühlkammer 10 in einem Zustand mit der verlängerten Kammer 8 verbunden, in welchem ein Abschnitt der verlängerten Kammer 8 aufgenommen ist, d. h. die Trennwandtür 9 steht von einer Seite einwärts in die Gaskühlkammer vor. Ferner ist ein Werkstückeinlass/-auslass 10a an einer Position vorgesehen, der der Trennwandtür 9 in der Kühlkammer 10 gegenüberliegt. Der Werkstückeinlass/-auslass 10a ist eine Öffnung, die es gestattet, das Behandlungsobjekt X zwischen der Umgebung und der Gaskühlkammer einzubringen und herauszunehmen.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Behandlungsobjekt X innerhalb der Kühlkammer 10 von dem Werkstückeinlass/-auslass 10a in einem Zustand angeordnet, wo das Objekt X auf einen Förderwagen 10b geladen ist. Der Förderwagen 10b hat eine Anordnungsplattform 10c, die das Behandlungsobjekt X auf einer vorbestimmten Höhe hält, und ist vorwärts und rückwärts bezüglich des Werkstückeinlasses/-auslasses 10a beweglich. Dies bedeutet, dass der Förderwagen 10b sich entlang Wagenschienen bewegt, die auf einer Bodenfläche eines Gebäudes ausgelegt sind, auf dem die Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung aufgebaut ist, und er kann somit dicht an die Kühlkammer 10 gebracht werden oder davon getrennt werden.
Zusätzlich ist der Förderwagen 10b mit einer Verschlussplatte 10d und einem Zylindermechanismus 10e für Eingang und Ausgang versehen. Die Verschlussplatte 10d ist ein plattenförmiges Element, das gegen den Werkstückeinlass/-auslass 10a anliegt, um den Werkstückeinlass/-auslass abzudichten, wenn das Behandlungsobjekt X innerhalb der Kühlkammer 10 aufgenommen ist. Die Verschlussplatte 10d dichtet den Werkstückeinlass/-auslass 10a beispielsweise dadurch ab, dass sie in einem Zustand mit dem Werkstückeinlass/-auslass 10a verschraubt wird, in welcher die Verschlussplatte gegen den Werkstückeinlass/-auslass 10a anliegt.
Der Zylindermechanismus 10e für Eingang und Ausgang ist ein Fördermechanismus, der das Behandlungsobjekt X innerhalb einer Kühlkammer (Kühlkammer 10) und einer Förderkammer 1 (Zwischenförderkammer) bewegt. Dies bedeutet, dass der Zylindermechanismus 10e für Eingang und Ausgang ein Schub- und Zugfördermechanismus ist, der das Behandlungsobjekt X auf der Anordnungsplattform 10c drückt, um dadurch das Behandlungsobjekt X auf die Nebelkühlkammerhebeplattform 2 innerhalb der Zwischenförderkammer zu bewegen, und der mit dem Behandlungsobjekt X auf der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 in Eingriff ist, um das Behandlungsobjekt X zu ziehen, um dadurch das Behandlungsobjekt X von der Innenseite der Zwischenförderkammer auf die Anordnungsplattform 10c zu bewegen.
In der Förderkammer 1 ist es, wie in 2 gezeigt ist, hier möglich, eine Öffnung für den Eintritt und Ausgang des Behandlungsobjekts X auf einer Seite gegenüber der verlängerten Kammer 8 vorzusehen. Folglich kann anstelle der Kühlkammer 10 der Werkstückeinlass/-auslass auf der Seite gegenüber der verlängerten Kammer 8 vorgesehen werden. In diesem Fall ist zudem der Schub- und Zugfördermechanismus mit der gleichen Funktion wie der Zylindermechanismus 10e für den Eingang und Ausgang fest in der Kühlkammer 10 angeordnet, der Werkstückeinlass/-auslass, der in der Förderkammer 1 vorgesehen ist, ist mit einer eigenen Öffnungs- und Schließtür versehen und das Behandlungsobjekt X wird in die Förderkammer 1 (Zwischenförderkammer) von dem Werkstückeinlass/-auslass unter Verwendung des Förderwagens, der separat vorbereitet wird, hineingetragen und wird auf der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 angeordnet.
In einer Konfiguration, in welcher die Förderkammer 1 auf diese Weise mit dem Werkstückeinlass/-auslass versehen ist, ist es möglich, den Fördermechanismus äquivalent zu dem Zylindermechanismus 10e für Eingang und Ausgang in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung fest zu installieren. Somit ist es möglich, die Verwendbarkeit und Haltbarkeit der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung zu garantieren.
Die Umlaufkammer 11 ist zu einem unteren Teil (Unterseite) der Kühlkammer 10 offen, so dass ein Zirkulationsende (Gaseinblasanschluss 11a) zu einem oberen Teil (Oberseite) der Kühlkammer 10 offen ist, die die im Wesentlichen senkrechte zylindrische Form hat, und gleichermaßen ist das andere Zirkulationsende (Gasausblasanschluss 11b) einem Gaseinblasanschluss 11a zugewandt, mit dem Behandlungsobjekt X dazwischen. Eine solche Umlaufkammer 11 ist ein Behälter, der die Kühlkammer 10, den Gaskühler 12 und das Gebläse 13 miteinander in einer insgesamt ringförmigen Gestalt verbindet. Dies bedeutet, dass die Kühlkammer 10, die Umlaufkammer 11, der Gaskühler 12 und das Gebläse 13 einen Gasumlaufpfad R bilden, der gestattet, dass das Kühlgas Y dadurch umgewälzt wird, so dass das Kühlgas Y von dem Gaseinblasanschluss 11a abwärts strömt, d. h. in Richtung des Gasausblasanschlusses 11b fließt.
In einem solchen Gasumlaufpfad R wird eine Strömung des Kühlgases im Uhrzeigersinn erzeugt, wie durch einen Pfeil in 1 gezeigt ist, infolge des Betriebs des Gebläses 13. Zudem ist das Behandlungsobjekt X zwischen den oben beschriebenen Gaseinblasanschluss 11a und Gasausblasanschluss 11b angeordnet. Das Kühlgas Y, das davon dem Gaseinblasanschluss 11a abwärts geblasen wird, wird von oben gegen das Behandlungsobjekt X geblasen und das Behandlungsobjekt X wird gekühlt. Dann wird das Kühlgas, das zu der Kühlung des Behandlungsobjekts X beigetragen hat, in der Umlaufkammer 11 zurückgewonnen, indem es unter dem Behandlungsobjekt X ausströmt und in den Gasausblasanschluss 11b fließt.
Wie hier in 1 gezeigt ist, erstreckt sich der Gaseinblasanschluss 11a aufwärts nach unmittelbar oberhalb des Behandlungsobjekts X in der Gaskühlkammer und der Gasausblasanschluss 11b erstreckt sich bis unmittelbar unterhalb des Behandlungsobjekts X innerhalb der Gaskühlkammer. Somit wird Kühlgas Y, das aus dem Gaseinblasanschluss 11a ausgeblasen wird, hauptsächlich gegen das Behandlungsobjekt X geblasen, ohne innerhalb der Gaskühlkammer verteilt zu werden und das Kühlgas Y, das zu der Kühlung des Behandlungsobjekts X beigetragen hat, wird gleichermaßen in der Umlaufkammer 11 zurückgewonnen, ohne innerhalb der Gaskühlkammer verteilt zu werden.
Zudem sind, wie in 1 und 2 gezeigt ist, die Positionen des Umlaufgaseinblasanschlusses 11a und des Gasausblasanschlusses 11b in einer horizontalen Richtung bezüglich der im Wesentlichen kreisförmigen Kühlkammer 10 nicht konzentrisch, sondern die Mitten davon sind versetzt. Dies bedeutet, dass, obwohl die Mitte des Gaseinblasanschlusses 11a und die Mitte des Gasausblasanschlusses 11b in der horizontalen Richtung miteinander konzentrisch sind, die Mitte des Gaseinblasanschlusses 11a und die Mitte des Gasausblasanschlusses 11b zu dem Werkstückeinlass/-auslass 10a versetzt sind, d. h. auf die Seite gegenüber der Trennwandtür 9 von der Mitte der Kühlkammer 10.
Wie oben beschrieben, ist hier die verlängerte Kammer 8 mit der Kühlkammer 10 in einem Zustand verbunden, in welchem die Trennwandtür 9 einwärts von einer Seite in die Gaskühlkammer vorsteht, aber die Druckbeständigkeit der Kühlkammer 10 sicherstellt. Dies bedeutet, dass, obwohl die verlängerte Kammer 8 und die Kühlkammer 10 miteinander durch Schweißen verbunden sind, wenn die Trennwandtür 9 in die Nähe einer Seitenwand der Kühlkammer 10 gebracht wird, eine Schweißlinie kompliziert wird und es schwierig wird, eine ausreichende Schweißqualität sicherzustellen. Unter solchen Umständen ist die verlängerte Kammer 8 mit der Kühlkammer 10 in einem Zustand verbunden, in welchem die Trennwandtür 9 von einer Seite einwärts in die Gaskühlkammer vorsteht, d. h. in einem Zustand, in welchem ein Abschnitt der verlängerten Kammer 8 aufgenommen ist.
Jedoch können der Gaseinblasanschluss 11a und der Gasausblasanschluss 11b nicht konzentrisch innerhalb der Kühlkammer 10 angeordnet werden, weil die Trennwandtür 9 von einer Seite in die Gaskühlkammer vorsteht. Es ist hier möglich, die Kühlkammer 10 mit einem größeren Durchmesser auszugestalten, d. h. die Kühlkammer 10 zu vergrößern, um dadurch den Gaseinblasanschluss 11a und den Gasausblasanschluss 11b konzentrisch innerhalb der Kühlkammer 10 anzuordnen. In diesem Fall nimmt jedoch das Volumen der Gaskühlkammer (Kühlraum) zu und die Kühleffizienz nimmt ab. Folglich wird der Durchmesser der Kühlkammer 10 so klein wie möglich gemacht, indem der Gaseinblasanschluss 11a und der Gasausblasanschluss 11b bezüglich der Kühlkammer 10 versetzt werden.
Der Gaskühler 12 ist ein Wärmetauscher, auf einer stromabwärtigen Seite des Gasausblasanschlusses 11b und auf einer stromaufwärtigen Seite des Gebläses 13 in dem oben beschriebenen Gasumlaufpfad R angeordnet ist und aus einer Gaskühlkammer 12a und einem Wärmeübertragungsrohr 12b besteht. Die Gaskühlkammer 12a ist ein rohrförmiger Körper, dessen erstes Ende mit der Umlaufkammer 11 verbunden ist und dessen zweites Ende mit dem Gebläse 13 verbunden ist. Das Wärmeübertragungsrohr 12b ist ein Metallrohr, das in einem mäandernden Zustand in einer solchen Gaskühlkammer 12a vorgesehen ist und es ermöglicht, dass ein vorbestimmtes flüssiges Kühlmittel dadurch hindurchtritt. Ein solcher Gaskühler 12 wird gekühlt, indem das Kühlgas Y, das von dem ersten Ende der Umlaufkammer 11 zu dem zweiten Ende strömt, Wärme mit dem flüssigen Kühlmittel innerhalb des Wärmeübertragungsrohrs 12b austauscht. Ein Drainageablassmechanismus (nicht gezeigt) zum Ablassen von Drainagewasser, das in einem unteren Abschnitt der Gaskühlkammer 12a gesammelt wird, ist an einem unteren Teil dieses Gaskühlers 12 eingebaut.
Das Kühlgas Y, das zu der Kühlung des Behandlungsobjekts X in der Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer) beigetragen hat, wird mit der Wärme erhitzt, die das Behandlungsobjekt X enthält, wobei das Behandlungsobjekt X aus der Kühlkammer 10, d. h. der Gaskühlkammer abgegeben wird. Der Gaskühler 12 kühlt das Kühlgas Y, das auf diese Weise erwärmt ist, beispielsweise auf eine Temperatur (die Temperatur des Kühlgases Y, das aus dem Gaseinblasanschluss 11a ausgeblasen wird) bevor es für die Kühlung des Behandlungsobjekts X verwendet wird.
Das Gebläse 13 ist in der Mitte des oben beschriebenen Gasumlaufpfads R vorgesehen, d. h. auf einer stromabwärtigen Seite des Gaskühlers 12 und hat ein Gebläsegehäuse 13a, einen Turbolüfter 13b (Lüfter) und einen wassergekühlten Motor 13c (Motor). Das Gebläsegehäuse 13a ist ein rohrförmiger Körper, der ein erstes Ende hat, das mit der Gaskühlkammer 12a verbunden ist und ein zweites Ende hat, das mit der Umlaufkammer 11 verbunden ist. Der Turbolüfter 13b ist ein Zentrifugallüfter, der innerhalb eines solchen Gebläsegehäuses 13a aufgenommen ist. Der wassergekühlte Motor 13c ist ein Antriebsteil, das einen solchen Turbolüfter 13b dreht. Wie in 1 gezeigt ist, hat der wassergekühlte Motor 13c eine Motorwelle 13c1, die mit dem wassergekühlten Motor 13c verbunden ist. Indem elektrischer Strom von der Stromversorgungsvorrichtung 18 auf einen solchen wassergekühlten Motor 13c aufgebracht wird, wird eine Drehkraft erzeugt, wobei die Drehkraft über die Motorwelle 13c1 auf den Turbolüfter 13b übertragen wird und somit der Turbolüfter 13b drehend angetrieben wird.
Wie in 1 und 4 gezeigt ist, ist die Gaskühlkammer 12a ein horizontal angeordneter, im Wesentlichen zylindrischer Behälter, und eine Drehachse des Turbolüfters 13b ist auf die horizontale Richtung eingestellt, gleichermaßen wie eine Zentralachse der Gaskühlkammer 12a. Zudem ist, wie in 4 gezeigt ist, die Drehachse des Turbolüfters 13b an einer Position angeordnet, die um ein vorbestimmtes Maß in der horizontalen Richtung gegenüber der Zentralachse der Gaskühlkammer 12a versetzt ist. Ferner ist, wie in 4 gezeigt ist, eine Führungsplatte 13d, die eine obere Durchflusspassage des Turbolüfters 13b drosselt und die Durchflusspassage in der Gegenuhrzeigersinnrichtung sanft erweitert, innerhalb der Gaskühlkammer 12a vorgesehen.
In einem solchen Gebläse 13 fließt, wie in 4 gezeigt ist, wenn der wassergekühlte Motor 13c arbeitet und der Turbolüfter 13b sich im Uhrzeigersinn dreht, das Kühlgas Y wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Dies bedeutet, dass in dem Gebläse 13 das Kühlgas Y von einem ersten Ende des Gebläsegehäuses 13a angesaugt wird, das vor der Drehachse des Turbolüfters 13b angeordnet ist, und in der Gegenuhrzeigersinnrichtung abgegeben wird. Indem ferner das Kühlgas Y mit der Führungsplatte 13d geführt wird, wird das Kühlgas von einem zweiten Ende des Gebläsegehäuses 13a abgegeben, das in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse des Turbolüfters 13b ist. Im Ergebnis wird eine Strömung des Kühlgases im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil in 1 gezeigt ist, in dem Gasumlaufpfad R erzeugt, indem das Gebläse 13 betrieben wird.
Auf diese Weise wird der Gasumlaufpfad R gebildet, indem die Gaskühlkammer 12a und das Gebläsegehäuse 13a in der Mitte der Umlaufkammer 11 angeordnet werden. Genauer gesagt, der Gasumlaufpfad R wird gebildet, indem die Gaskühlkammer 12a zwischengeordnet wird, um auf einer stromaufwärtigen Seite des Gebläsegehäuses 13a in einer Strömungsrichtung des Kühlgases Y angeordnet zu sein. Zudem ist ein Zuführ- und Abführanschluss 11c auf einer stromabwärtigen Seite des Gebläsegehäuses 13a in der Umlaufkammer 11 vorgesehen, die einen solchen Gasumlaufpfad R bildet.
Das Kühlgaszuführrohr 14 ist ein Rohr, das mit dem Zuführ- und Abführanschluss 11c verbunden ist und ist ein Rohr zum Zuführen von Umgebungsluft (d. h. das Kühlgas Y) in den Gasumlaufpfad R in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von außerhalb der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung. Beispielsweise ist ein Filter (nicht gezeigt) zum Entfernen vom Fremdmaterial, das in der Umgebungsluft enthalten ist, an einem Einlass des Kühlgaszuführrohrs 14 eingebaut. Zudem ist, wie oben beschrieben ist, in einem Fall, in welchem Luft oder Gas, dessen Temperatur oder Feuchtigkeit gesteuert ist, als das Kühlgas Y anstelle von Umgebungsluft verwendet wird, ein Reservetank zum Vorhalten dieses Gases mit dem Kühlgaszuführrohr 14 verbunden. Zudem ist es in einem Fall, in welchem der Reservetank eingebaut ist, vorzuziehen, das Gas mit einem Druck in den Reservetank zu füllen, der höher ist als ein Versorgungsdruck (der Umgebungsdruck in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn das Kühlgas Y den Gasumlaufpfad R zugeführt wird. Dies macht es möglich, das Gas dem Gasumlaufpfad R in einer kurzen Zeit zuzuführen. In einem Fall, in welchem Gas in dem Reservetank auf diese Weise bei hohem Druck vorgehalten wird, kann Atmosphärenluft oder Umgebungsluft aus der Dampf durch einen Trockner oder dergleichen entfernt ist, durch einen Kompressor eingefüllt werden. Zudem bedeutet der Atmosphärendruck hierin den Druck der Atmosphärenluft an einem Ort, wo die Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels eingebaut ist.
Das erste Steuerventil 15 ist ein Ein-Aus-Ventil, das den Durchlass des Kühlgases Y zulässt oder blockiert. Dies bedeutet in einem Fall, in welchem das erste Steuerventil 15 in einem geschlossenen Zustand ist, dass die Zuführung von Kühlgas Y von dem Kühlgaszuführrohr 14 zu dem Zuführ- und Abführanschluss 11c blockiert ist und in einem Fall, in welchem das erste Steuerventil 15 in einem offenen Zustand ist, dass das Kühlgas Y von dem Kühlgaszuführrohr 14 zu dem Zuführ- und Abführanschluss 11c zugeführt wird. Das Kühlgaszuführrohr 14 und das erste Steuerventil 15 entsprechend der Kühlgaszuführvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die konfiguriert sind, das Kühlgas Y der Kühlkammer 10 durch die Umlaufkammer 11 zuzuführen.
Die Absaugpumpe 16 ist über das zweite Steuerventil 17 mit den Zuführ- und Abführanschluss 11c verbunden und führt das Kühlgas Y innerhalb des Gasumlaufpfads R zur Außenseite über den Zuführ- und Abführanschluss 11c ab. Das zweite Steuerventil 17 ist ein Ein-Aus-Ventil, das den Strom des Kühlgases Y von dem Zuführ- und Abführanschluss 11c zu der Absaugpumpe 16 bestimmt. Dies bedeutet in einem Fall, in welchem das zweite Steuerventil 17 in dem geschlossenen Zustand ist, dass der Fluss (Abfluss) des Kühlgases Y von dem Zuführ- und Abführanschluss 11c zu der Absaugpumpe 16 blockiert ist und in einem Fall, in welchem das zweite Steuerventil 17 in dem offenen Zustand ist, dass der Fluss von Kühlgas Y von dem Zuführ- und Abführanschluss 11c zu der Absaugpumpe 16 zugelassen ist. Die Absaugpumpe 16 und das zweite Steuerventil 17 entsprechen einer Abführvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die die Kühlkammer 10 durch die Umlaufkammer 11 evakuiert.
Die Stromversorgungsvorrichtung 18 führt elektrischen Strom dem wassergekühlten Motor 13c des Gebläses 13 unter Steuerung der Steuervorrichtung C zu und ist elektrisch mit dem wassergekühlten Motor 13c verbunden. Die Stromversorgungsvorrichtung 18 macht es möglich, eine Antriebsspannung, die auf den wassergekühlten Motor 13c aufgebracht wird, einzustellen und macht unter der Steuerung der Steuervorrichtung C eine Antriebsspannung, die auf den wassergekühlten Motor 13c zu Beginn der Zuführung des Kühlgases Y zu dem Gasumlaufpfad R aufgebracht wird kleiner als eine Antriebsspannung, die auf den wassergekühlten Motor 13c aufgebracht wird nach dem die Zuführung des Kühlgases Y in den Gasumlaufpfad R vollendet ist.
Anschließend ist die Nebelkühlvorrichtung RM eine Vorrichtung, die das Behandlungsobjekt X kühlt, indem sie Nebel als ein vorbestimmtes Kühlmedium verwendet, und ist unterhalb der Förderkammer 1 vorgesehen. Die Nebelkühlvorrichtung RM sprüht den Nebel als das Kühlmedium aus einer Vielzahl von Düsen, die um das Behandlungsobjekt X angeordnet sind, auf das Behandlungsobjekt X, welches innerhalb der Kammer in einem Zustand aufgenommen ist, in welchem das Behandlungsobjekt X auf der oben beschriebenen Nebelkühlkammerhebeplattform 2 angeordnet ist, um dadurch das Behandlungsobjekt X zu kühlen (Nebelkühlen). Zudem ist ein Innenraum einer solchen Nebelkühlvorrichtung RM eine Nebelkühlkammer und das Kühlmedium ist Wasser.
Die drei Heizvorrichtungen K sind Vorrichtungen, die das Behandlungsobjekt X wärmebehandeln können und sind oberhalb der Förderkammer 1 vorgesehen. Jede der Heizvorrichtungen K hat eine Kammer, eine Vielzahl von elektrischen Heizern, eine Vakuumpumpe und dergleichen. Das Behandlungsobjekt X ist in der Kammer in einem Zustand aufgenommen, in welchem das Behandlungsobjekt X auf den Heizkammerhebeplattformen 7a bis 7c platziert ist, es ist in einer vorbestimmten druckreduzierten Atmosphäre platziert, indem die Vakuumpumpe verwendet wird, und das Behandlungsobjekt X wird gleichmäßig mit einer Vielzahl von Heizern erwärmt, die um das Behandlungsobjekt X in der druckreduzierten Atmosphäre angeordnet sind. Zudem ist der Innenraum jeder Heizvorrichtung K eine individuelle Heizkammer.
Ferner hat die Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Steuerpanel (nicht gezeigt), in das ein Bediener Einstellinformationen, wie Wärmebehandlungsbedingungen, eingibt, und die Steuervorrichtung C, die die entsprechenden Schubmechanismen 4a und 4b; 5a und 5b; und 6a und 6b, die Trennwandtür 9, das erste Steuerventil 15, die Absaugpumpe 16, das zweite Steuerventil 17, die Stromversorgungsvorrichtung 18 und dergleichen auf der Basis der obigen Einstellinformationen und von Steuerprogrammen, die im Voraus gespeichert sind, steuert, als elektrische Bestandteile.
In der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels evakuiert die Steuervorrichtung C die Kühlkammer 10 unter Verwendung der Absaugpumpe 16 und des zweiten Steuerventils 17 bevor das Behandlungsobjekt X in die Kühlkammer 10 eingebracht wird. Ferner veranlasst die Steuervorrichtung C, dass das Kühlgaszuführrohr 14 und das erste Steuerventil 15 das Kühlgas Y der Kühlkammer 10 zuführen, nachdem das Behandlungsobjekt X in die Kühlkammer 10 verbracht ist. In diesem Fall startet die Steuervorrichtung C das Gebläse 13 bevor das Kühlgas Y der Kühlkammer 10 zugeführt wird. Wenn folglich das Kühlgas Y der Umlaufkammer 11 zugeführt wird, wird der Turbolüfter 13b des Gebläses 13 zunächst drehend angetrieben und das Kühlgas Y wird der Umlaufkammer 11 zugeführt und gleichzeitig wird die Strömung des Kühlgases Y in dem Gasumlaufpfad R gebildet. Aus diesem Grund kann die Kühlrate des Behandlungsobjekts X verbessert werden.
Ferner führt die Steuervorrichtung C eine Steuerung derart aus, dass die Antriebsspannung des Gebläses 13 beim Beginn der Zuführung von Kühlgas Y zu der Kühlkammer 10 durch das Kühlgaszuführrohr 14 und das erste Steuerventil 15 kleiner ist als die Antriebsspannung des Gebläses 13 bei der Vollendung der Zuführung des Kühlgases Y durch das Kühlgaszuführrohr 14 und das erste Steuerventil 15. Auch wenn folglich der wassergekühlte Motor 13c angetrieben wird, wenn der Gasumlaufpfad R im evakuierten Zustand ist, kann das Auftreten einer elektrischen Entladung in dem wassergekühlten Motor 13c verhindert werden.
Wie oben beschrieben ist, sind in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die drei (eine Vielzahl von) Heizvorrichtungen K quer über die Förderkammer 1 in der Draufsicht angeordnet und das Behandlungsobjekt X wird in jeder Heizvorrichtung K über die Förderkammer 1 aufgenommen. Ferner hat die Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühlkammer 10, die benachbart zu der Förderkammer 1 in der Draufsicht angeordnet ist und ist in der Lage, das Behandlungsobjekt X in der Kühlkammer 10 zu kühlen.
Als nächstes wird der Betrieb der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung, die derart konfiguriert ist, im Einzelnen beschrieben, insbesondere der Kühlbetrieb des Behandlungsobjekts X in der Gaskühlvorrichtung RG (Gaskühlkammer). Zudem wird nachfolgend der Betrieb in einem Fall, in welchem eine Abschreckbehandlung an dem Behandlungsobjekt X ausgeführt wird, indem eine Heizvorrichtung K (Heizkammer) und die Gaskühlvorrichtung RG (Gaskühlkammer) verwendet werden, als ein Beispiel einer Wärmebehandlung des Behandlungsobjekts X durch die Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung beschrieben.
Als erstes betätigt ein Bediener manuell den Förderwagen 10b, um dadurch das Behandlungsobjekt X in die Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer) einzubringen. Dann schraubt der Bediener die Verschlussplatte 10d an den Werkstückauslass 10a und dichtet den Werkstückeinlass 10a ab, wodurch die Vorarbeiten beendet sind. Dann betätigt der Bediener manuell das vorgenannte Steuerpanel und stellt dadurch die Wärmebehandlungsbedingungen ein und veranlasst die Steuervorrichtung C die Wärmebehandlung zu beginnen.
Im Ergebnis betreibt die Steuervorrichtung C die Vakuumpumpe, die mit der Förderkammer 1 oder dergleichen verbunden ist und die Absaugpumpe 16, die mit dem Gasumlaufpfad R verbunden ist, um dadurch das Innere der Gaskühlkammer und der Zwischenförderkammer, d. h. das Innere der Kühlkammer 10, der verlängerten Kammer 8 und der Förderkammer 1 in eine vorbestimmte Unterdruckatmosphäre umzuwandeln und betätigt ferner den Zylindermechanismus 10e für den Eingang und Ausgang, um dadurch das Behandlungsobjekt X innerhalb der Kühlkammer 10 auf die Nebelkühlkammerhebeplattform 2 innerhalb der Förderkammer 1 zu bewegen. Dann betätigt die Steuervorrichtung C beispielsweise den Schubmechanismus 6a, um dadurch das Behandlungsobjekt X auf die Heizkammerhebeplattform 7c zu bewegen und das Behandlungsobjekt X zu einer Heizvorrichtung K (Heizkammer) weiter zu bewegen, die unmittelbar oberhalb der Heizkammerhebeplattform 7c angeordnet ist, um die Heizvorrichtung zu veranlassen, die Wärmebehandlung gemäß den obigen Wärmebehandlungsbedingungen auszuführen.
Dann betreibt die Steuervorrichtung C den Schubmechanismus 6b, um dadurch das Behandlungsobjekt X, welches die Wärmebehandlung vollendet hat, von der Heizkammerhebeplattform 7c auf die Nebelkühlkammerhebeplattform 2 zu bewegen, und tätigt des Weiteren den Zylindermechanismus 10e für den Eingang und Ausgang, um dadurch das Behandlungsobjekt X auf der Nebelkühlkammerhebeplattform 2 in die Kühlkammer 10 zu bewegen. Zudem hebt die Steuervorrichtung C während dieser Bewegung die Trennwandtür 9, um dadurch die verlängerte Kammer 8 und die Kühlkammer 10 in einen verbundenen Zustand zu bringen. Wenn die Bewegung des Behandlungsobjekts X zu der Kühlkammer 10 vollendet ist, wird die Trennwandtür 9 abgesenkt und der Verbindungszustand der verlängerten Kammer 8 und der Kühlkammer 10 wird blockiert. Im Ergebnis ist die Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer) vollständig von der Zwischenförderkammer isoliert.
Wenn die Trennwandtür 9 abgesenkt wird, um die Kühlkammer 10 auf diese Weise zu isolieren, bringt die Steuervorrichtung C eine Antriebsspannung auf die Stromversorgungsvorrichtung 18 auf und startet das Gebläse 13. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung C das Gebläse 13 in einem Zustand startet, in dem der Gasumlaufpfad R evakuiert ist. Zusätzlich wird in einem Zustand, in welchem die Kühlkammer 10 evakuiert ist, die Innenseite eines wassergekühlten Motors 13c des Gebläses 13 in evakuierten Zustand gebracht. Aus diesem Grund könnte eine elektrische Entladung auftreten, wenn elektrischer Strom auf den wassergekühlten Motor 13c aufgebracht wird. Die Leichtigkeit des Auftretens elektrischer Entladungen hängt von der Höhe der Antriebsspannung ab. So führt die Steuervorrichtung C in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Steuerung derart aus, dass die Antriebsspannung des Gebläses 13 beim Beginn der Zuführung von Kühlgas Y zu der Kühlkammer 10 durch das Kühlgaszuführohr 14 und das erste Steuerventil 15 niedriger wird als die Antriebsspannung des Gebläses 13 bei der Vollendung der Zuführung von Kühlgas Y durch das Kühlgaszuführrohr 14 und das erste Steuerventil 15. Dann führt die Steuervorrichtung C eine Steuerung derart aus, dass die Antriebsspannung des Gebläses 13 vor dem Start der Zuführung von Kühlgas Y niedriger wird als die Antriebsspannung des Gebläses 13 bei der Vollendung der Zuführung des Kühlgases Y, gleichermaßen wie die Antriebsspannung des Gebläses 13 beim Start der Zuführung von Kühlgas Y zu der Kühlkammer 10. Dies macht es möglich, das Gebläse 13 zu starten, bevor das Kühlgas Y zugeführt wird, während elektrische Entladungen in dem wassergekühlten Motor 13c unterdrückt werden.
Ferner kann, um die elektrische Entladung in dem wassergekühlten Motor 13c weiter zu unterdrücken, eine Antriebsspannung auf das Gebläse 13 aufgebracht werden, nachdem die Zuführung des Kühlgases Y zu der Kühlkammer 10 begonnen hat. Beispielsweise kann das Gebläse 13 gestartet werden, nachdem der Druck des Gasumlaufpfads R 20 kPa bis 50 kPa erreicht hat. Weil entsprechend die Zufuhr von elektrischen Strom zu dem Gebläse 13 ausgeführt wird, nachdem das Kühlgas Y in das Innere des wassergekühlten Motors 13c fließt, kann die elektrische Entladung in den wassergekühlten Motor 13c weiter unterdrückt werden. Jedoch wird in einem solchen Fall das Gebläse 13 gestartet, nachdem es das Einströmen des Kühlgases Y in den wassergekühlten Motor 13c abgewartet hat. Aus diesem Grund wird die Zeit bis zur Bildung eines Umlaufstroms des Kühlgases Y lang und die Kühlrate des Behandlungsobjekts X wird leicht verzögert verglichen mit einem Fall, in welchem der wassergekühlte Motor 13c vor dem Einströmen des Kühlgases Y gestartet wird.
Danach ändert die Steuervorrichtung C den Zustand des ersten Steuerventils 15 von dem geschlossenen Zustand zu dem offenen Zustand und stellt das zweite Steuerventil 17 auf den geschlossenen Zustand, wodurch die Zuführung des Kühlgases Y von dem Zuführ- und Abführabschluss 11c in den Gasumlaufpfad R begonnen wird. Dann ändert, wenn eine vorbestimmte Menge des Kühlgases Y dem Gasumlaufpfad R zugeführt ist, die Steuervorrichtung C den Zustand des ersten Steuerventils 15 von dem offenen Zustand zu dem geschlossenen Zustand, hebt die Antriebsspannung an, die auf den wassergekühlten Motor 13c aufgebracht wird, um das Kühlgas Y umzuwälzen und startet die Zuführung des flüssigen Kühlmittels zu den Wärmeübertragungsrohr 12b, wodurch das Behandlungsobjekt X gekühlt wird.
In einer solchen Kühlbehandlung des Behandlungsobjekts X in der Gaskühlvorrichtung RG ist das Behandlungsobjekt X unmittelbar unterhalb des Gaseinblaseinschlusses 11a und unmittelbar oberhalb des Gasausblasanschlusses 11b angeordnet. Somit wird das Kühlgas Y gegen das Behandlungsobjekt X von unmittelbar oberhalb des Behandlungsobjekts X geblasen und das Kühlgas Y, welches zu der Kühlung beigetragen hat, fließt von unmittelbar unterhalb des Behandlungsobjekts X ab und fließt in den Gasausblasanschluss 11b.
Dies bedeutet, dass das Kühlgas Y, welches von dem Gaseinblasanschluss 11a nach unmittelbar oberhalb des Behandlungsobjekts X geschlossen ist, ausschließlich zu der Kühlung des Behandlungsobjekts X beiträgt, ohne sich wesentlich in einen Bereich zu verteilen, der von dem Behandlungsobjekt X innerhalb der Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer) abweicht und wird von unmittelbar unterhalb des Behandlungsobjekts X in die Umlaufkammer 11 abgeführt. Somit kann der Gaskühlvorrichtung RG, weil das meiste der Kälte die das Kühlgas Y hat, für die Kühlung des Behandlungsobjekts X verwendet wird, eine effiziente Gaskühlung realisiert werden.
In der Gaskühlvorrichtung RG hier ist die Kühleffizienz weit möglichst verbessert, indem der Gaseinblasanschluss 11a nach unmittelbar oberhalb des Behandlungsobjekts erstreckt ist und der Gasausblasanschluss 11b nach unmittelbar unterhalb des Behandlungsobjekts X innerhalb der Kühlkammer 10 (Gaskühlkammer) erstreckt ist. Jedoch kann der Abstand zwischen dem Gaseinblasanschluss 11a und dem Behandlungsobjekt X und der Abstand zwischen dem Gasausblasanschluss 11b und dem Behandlungsobjekt X etwas größer gemacht werden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem zu behandelnde Objekte X mit verschiedenen Abmessungen durch die Gaskühlvorrichtung RG wärmebehandelt werden, erforderlich sein, den Abstand zwischen dem Gaseinblasanschluss 11a und dem Behandlungsobjekt X und den Abstand zwischen dem Gasausblasanschluss 11b und dem Behandlungsobjekt X bis zu einem gewissen Grad entsprechend der Größe des Behandlungsobjekts X sicherzustellen.
Wenn eine solche Kühlung des Behandlungsobjekts X unter Verwendung des Kühlgases Y vollendet ist, ändert die Steuervorrichtung C den Zustand des zweiten Steuerventils 17 von dem geschlossenen Zustand zu dem offenen Zustand und betätigt die Absaugpumpe 16, um dadurch das Kühlgas Y innerhalb des Gasumlaufpfads R aus dem Zuführ- und Abführanschluss 11c zu der Außenseite abzuführen. Weil entsprechend Kühlgas Y aus dem Inneren des Gasumlaufpfads R und dem Inneren der Gaskühlkammer eliminiert wird, kann die Verschlussplatte 10d in die Lage versetzt werden, sich von dem Werkstückeinlass/-auslass 10a zu lösen und das Behandlungsobjekt X kann durch den Werkstückeinlass/-auslass 10a zu der Außenseite verbracht werden.
Ferner wird in der Gaskühlvorrichtung RG, indem der Gasumlaufpfad R bereitgestellt wird, das Kühlgas Y, das erhitzt wird, indem es für die Kühlung des Behandlungsobjekts X verwendet wird, gekühlt und für die Kühlung des Behandlungsobjekts X wiederverwendet. Somit kann die Menge des Kühlgases deutlich reduziert werden, verglichen mit einem Fall, in welchem das Kühlgas Y, das für die Kühlung des Behandlungsobjekts X verwendet wird, verworfen wird.
In der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, wie oben beschrieben, die Kühlkammer 10 vorgesehen, die das Behandlungsobjekt X mit einem Kühlgas Y kühlt, das ein Oxidationsmittel enthält. Beim Kühlen des Behandlungsobjekts durch die Nebelkühlung unter Verwendung von Dampf ist bestätigt, dass die Korngrenzenoxidation nicht in einer Oberflächenschicht des Behandlungsobjekts auftritt unabhängig von dem Gehalt des Oxidationsmittels (Sauerstoff) in Dampf und die Widerstandsfähigkeit des Behandlungsobjekts nimmt nicht ab. Aus diesem Grund kann, auch in einem Fall, in welchem das Kühlgas, das ein Oxidationsmittel enthält, verwendet wird, wie in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das Behandlungsobjekt X gekühlt werden, ohne eine solche Korngrenzenoxidation, die die gewünschte Widerstandsfähigkeit nicht erfüllt, in der Oberflächenschicht des Behandlungsobjekts X hervorzurufen. Somit kann in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Behandlungsobjekt X unter Verwendung des Kühlgases, das ein Oxidationsmittel enthält, gekühlt werden, und es ist möglich, den Freiheitsgrad der Auswahl des Kühlgases zu erhöhen, während eine gewünschte Wärmebehandlung des Behandlungsobjekts X realisiert wird.
Zudem werden in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels Betriebsbedingungen (die Temperatur, Durchflussrate und Kühlzeit des Kühlgases Y) im Voraus durch Experimente bestimmt, so dass die Korngrenzenoxidation in dem Behandlungsobjekt X nicht auftritt. Hierin bedeutet die Korngrenzenoxidation ein Phänomen, in welchem Korngrenzen einer metallischen Oberflächenschicht durch Sauerstoff in einer Hochtemperaturumgebung oxidiert werden und Oxide den Korngrenzen anhaften. Es ist zudem bekannt, dass der Widerstand von Metalloberflächen abnimmt, wenn die Korngrenzenoxidation auftritt. Im Fall der vorliegenden Offenbarung werden dann Betriebsbedingungen, bei denen die Korngrenzenoxidation nicht auftritt, für jeden Typ oder Anzahl des Behandlungsobjekts X, das der Wärmebehandlung unterworfen wird, in der Steuervorrichtung C gespeichert und sie steuert den Betrieb bei Bedingungen, dass die Korngrenzenoxidation nicht auftritt, wenn ein Bediener den Typ oder Anzahl des Behandlungsobjekts X auf dem Steuerpanel oder dergleichen eingibt. Auch in solchen Fällen ist zu berücksichtigen, dass die äußerste Oberflächenschicht des Behandlungsobjekts X oxidiert wird und die Oberfläche des Behandlungsobjekts X gefärbt wird. Die Färbung der obigen äußersten Oberflächenschicht zeigt eine Verfärbung in einem Bereich von Angstromgröße von der Oberflächenschicht des Behandlungsobjekts X in Richtung eines tiefen Abschnitts davon. Die Korngrenzenoxidation ist ein Phänomen, in welchem Korngrenzen von Kristallen auf der Oberfläche des Behandlungsobjekts X oxidiert werden und sie tritt im Bereich von Zehnteln von Mikrometern von der Oberfläche des Behandlungsobjekts in Tiefenrichtung davon auf. In einem Fall, in welchem die Korngrenzenoxidation aufgetreten ist, wird das Behandlungsobjekt X solchermaßen beeinträchtigt, dass seine Widerstandsfähigkeit abnimmt. Jedoch wird im Fall des Verfärbens, weil das Verfärben lediglich in der äußersten Oberflächenschicht auftritt, das Behandlungsobjekt X, wie eine Metallkomponente, welche in der vorliegenden Anmeldung angenommen wird, nicht beeinträchtigt. Folglich vermindert sich die Widerstandsfähigkeit des Behandlungsobjekts X nicht infolge der Verfärbung, die in der vorliegenden Offenbarung auftritt.
Es wurde zudem gefunden, dass, wenn die Kühlrate des Behandlungsobjekts X schnell ist, das Auftreten der Korngrenzenoxidation weiter unterdrückt wird. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Oxidation des Behandlungsobjekts X zu Beginn der Kühlung startet und die Oxidation tiefer in einen Abschnitt vordringt, der schwer zu kühlen ist. Im Unterschied dazu wird in der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Gebläse 13 gestartet, bevor das Kühlgas Y der Kühlkammer 10 zugeführt wird. Wenn entsprechend das Kühlgas Y der Umlaufkammer 11 zugeführt wird, wird der Turbolüfter 13b des Gebläses 13 zunächst drehend angetrieben, das Kühlgas Y wird der Umlaufkammer 11 zugeführt und gleichzeitig wird der Strom des Kühlgases Y in dem Gasumlaufpfad R gebildet, und die Kühlrate des Behandlungsobjekts X wird verbessert. Somit ist es mit der Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, die Korngrenzenoxidation des Behandlungsobjekts X zuverlässiger zu unterdrücken. Zudem kann in einem Fall, in welchem Luft als das Kühlgas Y verwendet wird, und in einem Fall, in welchem der Gasdruck der Luft höher gemacht wird als der Umgebungsdruck, das Kühlgas Y der Umlaufkammer 11 in einer kürzeren Zeit zugeführt werden, als die Zeit, wenn der Druck der Luft, die das Kühlgas Y ist, gleich dem Atmosphärendruck ist und somit kann die Kühlrate des Behandlungsobjekts X verbessert werden und es ist möglich, die Korngrenzenoxidation des Behandlungsobjekts X zuverlässiger zu unterdrücken.
Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zuvor unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt. Zudem können verschiedene Formen, Kombinationen und dergleichen der entsprechenden Bestandteile, die in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gezeigt sind, Beispiele sein und können verschiedentlich auf der Basis von Auslegungsanforderungen oder dergleichen verändert werden, ohne den Gedanken dieser Offenbarung zu verlassen.
Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt ist, das Gebläse 13 ein Dichtungselement 20 haben, das in einem Spalt zwischen der Motorwelle 13c1 und dem Gebläsegehäuse 13a angeordnet ist. Als dieses Dichtungselement 20 kann beispielsweise eine berührungsfreie Labyrinthdichtung verwendet werden. Indem ein solches Dichtungselement 20 verwendet wird, ist es möglich, die Evakuierung der Innenseite des wassergekühlten Motors 13c zu unterdrücken und es ist möglich, das Auftreten von elektrischen Entladungen zu unterdrücken, auch wenn das Gebläse 13 gestartet wird, bevor das Kühlgas Y der Kühlkammer 10 zugeführt wird.
Ferner kann, wie in 6 gezeigt ist, ein Kühlgaszuführteil 21, das das Kühlgas unter der Steuerung der Steuervorrichtung C zuführt, in dem wassergekühlten Motor 13c vorgesehen werden. Luft kann im Voraus zu den wassergekühlten Motor 13c durch ein solches Kühlgaszuführteil 21 zugeführt werden, bevor die Luft, die als ein Kühlgas Y dient, der Kühlkammer 10 zugeführt wird und es ist möglich, das Auftreten der elektrischen Entladungen zuverlässiger zu verhindern.
Obwohl zudem der Gasumlaufpfad R in dem obigen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Gasumlaufpfad R kann entfernt werden und das Kühlgas, das für die Kühlung des Behandlungsobjekts X verwendet wird, kann verworfen werden.
Obwohl ferner die drei Heizvorrichtungen K (Heizkammern) in dem obigen Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Anzahl von Heizvorrichtungen K (Heizkammern) kann eins, zwei oder vier oder mehr sein.
Zudem ist ein Beispiel, in welchem die vorliegende Offenbarung auf eine Mehrkammertyp-Wärmebehandlungsvorrichtung mit der Zwischenfördereinrichtung H (verlängerte Kammer 8) angewandt ist, in dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenlegung nicht darauf beschränkt und kann auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung angewandt werden, die die Zwischenfördereinrichtung H nicht aufweist. Beispielsweise ist es auch möglich, die vorliegende Offenbarung auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung anzuwenden, die lediglich zwei Kammern der Heizkammer und die Gaskühlkammer hat und das Kühlgas, das ein Oxidationsmittel enthält, als ein Kühlgas verwendet, das in der Gaskühlkammer zu verwenden ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der Wärmebehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Behandlungsobjekt gekühlt werden, indem das Kühlgas verwendet wird, das ein Oxidationsmittel enthält, und es ist möglich, den Freiheitsgrad der Auswahl von Kühlgasen zu erhöhen, während eine gewünschte Wärmebehandlung des Behandlungsobjekts realisiert wird.
Bezugszeichenliste

H: ZWISCHENFÖRDEREINRICHTUNG
RG: GASKÜHLVORRICHTUNG
RM: NEBELKÜHLVORRICHTUNG
K: HEIZVORRICHTUNG
C: STEUERVORRICHTUNG
1: FÖRDERKAMMER (ZWISCHENFÖRDERKAMMER)
2: NEBELKÜHLKAMMERHEBEPLATTFORM
3: FÖRDERSCHIENE
4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b: SCHUBMECHANISMUS
7a bis 7c: HEIZKAMMERHEBEPLATTFORM
8: VERLÄNGERTE KAMMER (ZWISCHENFÖRDERKAMMER)
9: TRENNWANDTÜR
10: KÜHLKAMMER (GASKÜHLKAMMER)
11: UMLAUFKAMMER
12: GASKÜHLER
13: GEBLÄSE
14: KÜHLGASZUFÜHRROHR
15: ERSTES STEUERVENTIL
16: ABSAUGPUMPE
17: ZWEITES STEUERVENTIL
18: STROMVERSORGUNGSVORRICHTUNG
20: DICHTUNGSTEIL
21: KÜHLGASVERSORGUNGSTEIL

Claims

Wärmebehandlungsvorrichtung, die konfiguriert ist, so dass ein Behandlungsobjekt über eine Zwischenförderkammer transportiert und in einer Heizkammer untergebracht wird, wobei die Wärmebehandlungsvorrichtung: eine Gaskühlkammer hat, die neben der Zwischenförderkammer angeordnet ist und in der das Behandlungsobjekt unter Verwendung eines ein Oxidationsmittel enthaltenden Kühlgases gekühlt wird.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Absaugvorrichtung, die die Gaskühlkammer evakuiert; einer Kühlgaszuführeinrichtung, die konfiguriert ist, das Kühlgas der Gaskühlkammer zuzuführen; und einem Gebläse, das das Kühlgas zu fließen veranlasst.
Wärmebehandlungsvorrichtung, mit: einer Heizkammer; einer Kühlkammer, in der ein Behandlungsobjekt unter Verwendung eines ein Oxidationsmittel enthaltenden Kühlgases gekühlt wird; einer Absaugvorrichtung, die die Gaskühlkammer evakuiert; einer Kühlgaszuführeinrichtung, die konfiguriert ist, das Kühlgas in die Gaskühlkammer zuzuführen; und einem Gebläse, das das Kühlgas zu fließen veranlasst.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit: einer Steuervorrichtung, die bewirkt, dass die Absaugvorrichtung die Gaskühlkammer evakuiert, bevor das Behandlungsobjekt in die Gaskühlkammer befördert wird, das Gebläse startet, bevor das Behandlungsobjekt in die Gaskühlkammer befördert wird, und bewirkt, dass die Kühlgaszuführeinrichtung das Kühlgas der Gaskühlkammer zuführt, nachdem das Behandlungsobjekt in die Gaskühlkammer befördert wurde.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung eine Steuerung ausführt, so dass eine Ansteuerspannung des Gebläses bei Beginn der Zuführung des Kühlgases in die Gaskühlkammer durch die Kühlgaszuführeinrichtung geringer ist als eine Ansteuerspannung des Gebläses bei Abschluss der Zuführung des Kühlgases durch die Kühlgaszuführeinrichtung.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Gebläse einen Lüfter, der drehend angetrieben ist, einen Motor mit einer mit dem Lüfter verbundenen Motorwelle, und ein Dichtungsteil hat, das einen Umfang der Motorwelle abdichtet.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit: einem Gasumwälzpfad, dessen erstes Ende als Gaseinblasanschluss verwendet wird, der sich in Richtung auf das Behandlungsobjekt innerhalb der Gaskühlkammer erstreckt, und dessen zweites Ende als Gasausblasanschluss verwendet wird, der sich in Richtung auf das Behandlungsobjekt erstreckt, so dass er dem Gaseinblasanschluss mit dem Behandlungsobjekt dazwischen gegenüberliegt.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Gasdruck des Kühlgases höher eingestellt ist als der atmosphärische Druck.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kühlgas Luft ist.