JP2010145046A - Vacuum heat treatment furnace and heat treatment object supporting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却するガス冷却式の真空熱処理炉及び熱処理対象物支持装置に関する。 The present invention relates to a gas-cooled vacuum heat treatment furnace and a heat treatment object support device for gas-cooling a heated heat treatment object with a cooling gas.
工具等の熱処理対象物を焼き入れ処理するため、真空熱処理炉が用いられている。この真空熱処理炉では、炉内を真空引きした状態で熱処理対象物を所定時間加熱した後、低温の冷却ガスを導入したり、熱処理対象物を油槽に投入したりする等して急冷処理する。従来の真空熱処理炉には、加熱方式として、炉の内面側に発熱体を配した断熱層からなる処理室を真空熱処理炉の本体内に設け、熱処理材である熱処理対象物を直接的に加熱する内熱式のものと、本体内に配した処理室の外側に熱源を設け、熱処理対象物を間接的に加熱する外熱式のものとがある。また、熱処理対象物として、例えば、ブローチ等のような長尺部材が用いられ、これら熱処理対象物の曲がりの発生を抑えるため、複数の熱処理対象物を処理室内に吊り下げて焼入処理している。そして、加熱後において熱処理対象物を冷却する際には、外部から処理室内に導入された冷媒ガスを用いて冷却するようにしている(例えば、特許文献1〜特許文献3)。 A vacuum heat treatment furnace is used for quenching a heat treatment object such as a tool. In this vacuum heat treatment furnace, the object to be heat treated is heated for a predetermined time in a state where the inside of the furnace is evacuated, and then a rapid cooling process is performed by introducing a low-temperature cooling gas or putting the object to be heat treated into an oil tank. In a conventional vacuum heat treatment furnace, as a heating method, a treatment chamber composed of a heat insulating layer with a heating element disposed on the inner surface side of the furnace is provided in the main body of the vacuum heat treatment furnace, and the heat treatment object as a heat treatment material is directly heated. There are an internal heat type that performs heat treatment and an external heat type that indirectly heats an object to be heat-treated by providing a heat source outside the processing chamber disposed in the main body. In addition, for example, a long member such as a broach is used as the heat treatment object, and in order to suppress the occurrence of bending of these heat treatment objects, a plurality of heat treatment objects are suspended in the processing chamber and quenched. Yes. And when cooling the heat processing target object after a heating, it is made to cool using the refrigerant gas introduced into the processing chamber from the outside (for example, patent documents 1-patent documents 3).
ところで、一般に、真空熱処理炉では、加熱と冷却を同一の場所で行い、熱処理対象物を囲んで加熱用のヒータや炉体があるため、冷却時に熱処理対象物に向けて処理室内に供給した冷却ガスの大部分は、熱処理対象物を同心円状に配置した円の中心部分に流れる。その結果、冷却ガスの流速が最大となり、最も冷却効果の高い箇所は、熱処理対象物を同心円状に配置した円の中心部分となる。このため、真空熱処理炉では、同心円状に配置した複数の熱処理対象物により形成される環状群の内側を流れる冷却ガスと、熱処理対象物と処理室との間を流れる冷却ガスとを均一な流速で、それぞれの熱処理対象物に供給することができない。 By the way, in general, in a vacuum heat treatment furnace, heating and cooling are performed in the same place, and there are a heater and a furnace body for heating that surround the object to be heat treated. Most of the gas flows in the central part of a circle in which the heat treatment object is arranged concentrically. As a result, the flow velocity of the cooling gas is maximized, and the portion having the highest cooling effect is the central portion of a circle in which the heat treatment objects are arranged concentrically. For this reason, in the vacuum heat treatment furnace, the cooling gas flowing inside the annular group formed by the plurality of heat treatment objects arranged concentrically and the cooling gas flowing between the heat treatment object and the processing chamber are uniformly flowed. Therefore, it cannot be supplied to each heat treatment object.
その結果、複数の熱処理対象物の内側を流れる冷却ガスと、熱処理対象物と処理室との間を流れる冷却ガスとの間で冷却効果に差異を生じ、熱処理対象物の冷却、特に、熱処理対象物の周方向における冷却が不均一になるという問題がある。本発明は、処理室内に設置した熱処理対象物を冷却するにあたり、前記熱処理対象物の冷却の不均一を抑制することを目的とする。 As a result, there is a difference in the cooling effect between the cooling gas flowing inside the plurality of heat treatment objects and the cooling gas flowing between the heat treatment object and the processing chamber, and cooling of the heat treatment object, in particular, the heat treatment object There is a problem that the cooling in the circumferential direction of the object becomes uneven. It is an object of the present invention to suppress non-uniform cooling of the heat treatment object when cooling the heat treatment object installed in the processing chamber.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る真空熱処理炉は、熱処理対象物を加熱し、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却する処理室と、前記処理室内に設けられて、前記熱処理対象物の長手方向が、前記処理室への前記冷却ガスの入口から出口に向かうように前記熱処理対象物を支持する支持部と、当該支持部に支持された前記熱処理対象物を回転させる回転部と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a vacuum heat treatment furnace according to the present invention includes a treatment chamber for heating a heat treatment object, and gas-cooling the heated heat treatment object with a cooling gas, and the treatment chamber. A support part that supports the heat treatment object so that a longitudinal direction of the heat treatment object is directed from an inlet of the cooling gas to an outlet of the treatment chamber; and the heat treatment object supported by the support part. And a rotating part that rotates the object.
また、本発明に係る熱処理対象物支持装置は、熱処理対象物を加熱し、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却する処理室を備えた真空熱処理炉に設けられて、前記熱処理対象物を支持するものであり、前記処理室内に設けられて、前記熱処理対象物の長手方向が、前記処理室への前記冷却ガスの入口から出口に向かうように前記熱処理対象物を支持する支持部と、当該支持部に支持された前記熱処理対象物を回転させる回転部と、を含むことを特徴とする。 The apparatus for supporting a heat treatment object according to the present invention is provided in a vacuum heat treatment furnace having a treatment chamber for heating the heat treatment object and gas-cooling the heated heat treatment object with a cooling gas. A support part that is provided in the processing chamber and supports the heat treatment target so that a longitudinal direction of the heat treatment target is directed from an inlet of the cooling gas to the outlet to the processing chamber; And a rotating part that rotates the heat treatment object supported by the supporting part.
このように、加熱した熱処理対象物を冷却ガスで冷却する際には熱処理対象物が回転するので、熱処理対象物は、処理室の中心側を流れる冷却ガスによって冷却される部分と、処理室の外周側を流れる冷却ガスによって冷却される部分とが時間の経過とともに入れ替わる。その結果、処理室の中心側を流れる冷却ガスと、処理室の外周側を流れる冷却ガスとの速度差に起因して、熱処理対象物と冷却ガスとの間の伝熱特性に差異がある場合でも、前記伝熱特性の差異は冷却中に平均化されるので、熱処理対象物の冷却の不均一が抑制される。 In this way, when the heated heat treatment object is cooled with the cooling gas, the heat treatment object rotates, so that the heat treatment object includes a portion cooled by the cooling gas flowing in the center of the processing chamber, The portion cooled by the cooling gas flowing on the outer peripheral side is replaced with the passage of time. As a result, there is a difference in the heat transfer characteristics between the heat treatment object and the cooling gas due to the speed difference between the cooling gas flowing in the center of the processing chamber and the cooling gas flowing in the outer periphery of the processing chamber. However, since the difference in the heat transfer characteristics is averaged during cooling, non-uniform cooling of the heat treatment object is suppressed.
本発明の好ましい態様としては、前記真空熱処理炉において、前記回転部は、断面が円形の部材であり、外周部に前記熱処理対象物を当接させるとともに、前記回転部の断面の中心を通る軸線を回転軸として回転することが望ましい。また、本発明の好ましい態様としては、前記熱処理対象物支持装置において、前記回転部は、断面が円形の部材であり、外周部に前記熱処理対象物を当接させるとともに、前記回転部の断面の中心を通る軸線を回転軸として回転することが望ましい。このようにすれば、簡単な構成で熱処理対象物を回転させることができる。 As a preferred aspect of the present invention, in the vacuum heat treatment furnace, the rotating part is a member having a circular cross section, and the heat treatment object is brought into contact with an outer peripheral part and passes through the center of the cross section of the rotating part. It is desirable to rotate around the rotation axis. Further, as a preferred aspect of the present invention, in the heat treatment object support device, the rotating part is a member having a circular cross section, and the heat treatment object is brought into contact with an outer peripheral part, and the cross section of the rotating part is It is desirable to rotate using an axis passing through the center as a rotation axis. In this way, the heat treatment object can be rotated with a simple configuration.
本発明の好ましい態様としては、前記真空熱処理炉において、前記回転部の外周部に配置されて、前記回転部とともに前記熱処理対象物を挟持する外側保持部を有することが望ましい。また、本発明の好ましい態様としては、前記熱処理対象物支持装置において、前記回転部の外周部に配置されて、前記回転部とともに前記熱処理対象物を挟持する外側保持部を有することが望ましい。これによって、熱処理対象物の回転中心の移動が抑制されるので、熱処理対象物は安定して回転して、熱処理対象物の冷却の不均一をより効果的に抑制できる。 As a preferred aspect of the present invention, in the vacuum heat treatment furnace, it is desirable to have an outer holding portion that is disposed on an outer peripheral portion of the rotating portion and holds the heat treatment object together with the rotating portion. Moreover, as a preferable aspect of the present invention, in the heat treatment object support device, it is preferable that the heat treatment object support device includes an outer holding part that is disposed on an outer peripheral part of the rotation part and sandwiches the heat treatment object together with the rotation part. Thereby, since the movement of the rotation center of the heat treatment object is suppressed, the heat treatment object can be stably rotated, and uneven cooling of the heat treatment object can be more effectively suppressed.
本発明の好ましい態様としては、前記真空熱処理炉において、前記支持部は、前記熱処理対象物の少なくとも一方の端部を把持して前記処理室の内部に吊り下げ、前記回転部は、前記支持部を回転させることが望ましい。また、本発明の好ましい態様としては、前記熱処理対象物支持装置において、前記支持部は、前記熱処理対象物の少なくとも一方の端部を把持して前記処理室の内部に吊り下げ、前記回転部は、前記支持部を回転させることが望ましい。これによって、熱処理対象物の寸法が大きい場合でも、処理室内で熱処理対象物を回転させることができる。 As a preferred aspect of the present invention, in the vacuum heat treatment furnace, the support portion grips at least one end of the heat treatment object and is suspended in the processing chamber, and the rotating portion is the support portion. It is desirable to rotate. Further, as a preferred aspect of the present invention, in the heat treatment object support device, the support part holds at least one end of the heat treatment object and suspends the heat treatment object inside the processing chamber, and the rotating part is It is desirable to rotate the support part. Thereby, even when the size of the heat treatment object is large, the heat treatment object can be rotated in the processing chamber.
本発明の好ましい態様としては、前記真空熱処理炉において、前記処理室の内壁に設けられ、前記熱処理対象物と対応する位置に突部を有することが望ましい。これによって、熱処理対象物の表面に形成される温度境界層を薄くできるので、熱処理対象物の長手方向における温度分布を低減できる。 As a preferred aspect of the present invention, in the vacuum heat treatment furnace, it is desirable that a protrusion is provided at a position corresponding to the heat treatment object provided on the inner wall of the treatment chamber. As a result, the temperature boundary layer formed on the surface of the heat treatment object can be thinned, so that the temperature distribution in the longitudinal direction of the heat treatment object can be reduced.
本発明は、処理室内に設置した熱処理対象物を冷却するにあたり、前記処理対象物の冷却の不均一を抑制できる。 The present invention can suppress non-uniform cooling of the processing object when cooling the heat processing object installed in the processing chamber.
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description. In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.
[実施形態1]
本実施形態は、熱処理対象物を加熱するとともに、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却する処理室内に、熱処理対象物の長手方向が、処理室に設けられる冷却ガスの入口から出口に向かうように熱処理対象物を支持する支持部と、熱処理対象物を回転させる回転部とを設け、冷却ガスによって加熱した熱処理対象物を冷却する際には、回転部によって熱処理対象物を、その軸線を中心に回転させる点に特徴がある。以下においては、鉛直方向と平行な方向、より具体的には、鉛直方向に向かって冷却ガスを流す例を説明するが、冷却ガスを流す方向はこれに限定されるものではない。例えば、鉛直方向とは反対方向に冷却ガスを流してもよいし、水平方向に冷却ガスを流してもよい。
[Embodiment 1]
In this embodiment, the longitudinal direction of the heat treatment object is directed from the inlet of the cooling gas provided in the treatment chamber to the outlet in the treatment chamber in which the heat treatment object is heated and the heated heat treatment object is gas-cooled with the cooling gas. When the heat treatment object heated by the cooling gas is cooled, the support part for supporting the heat treatment object and the rotating part for rotating the heat treatment object are provided. It is characterized in that it is rotated to the center. Hereinafter, an example in which the cooling gas flows in a direction parallel to the vertical direction, more specifically, in the vertical direction will be described, but the direction in which the cooling gas flows is not limited thereto. For example, the cooling gas may flow in the direction opposite to the vertical direction, or the cooling gas may flow in the horizontal direction.
図1は、実施形態1に係る真空熱処理炉の構成を示す全体構成図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、図1のB−B矢視図である。図4は、真空熱処理炉による熱処理の一例を示すタイミングチャートである。冷却ガスを利用したガス冷却式の真空熱処理炉10は、加熱後に炉内及び熱処理対象物についた水分等がガス化した後に再度減圧し、不活性ガス等を再充填するため、水分による色付きのない熱処理(「光輝熱処理」)ができ、脱炭浸炭もなく変形も少ない上、作業環境がよい等、種々の利点を有している。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the configuration of the vacuum heat treatment furnace according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 is a BB arrow view of FIG. FIG. 4 is a timing chart showing an example of heat treatment by a vacuum heat treatment furnace. The gas-cooled vacuum
図1に示すように、真空熱処理炉10は、熱処理対象物11を加熱し、加熱した熱処理対象物11を冷却ガス12でガス冷却する処理室13を備える。本実施形態において、熱処理対象物11としては、例えば、切削用工具の一種のブローチである。本実施形態において、熱処理対象物11はブローチに限定されるものではない。真空熱処理炉10は、冷却ガス12を処理室13に供給するガス供給部14と、冷却ガス12を処理室13から排出するガス排出部15と、熱処理対象物11を処理室13内に支持する支持部、及び熱処理対象物11を回転させる回転部16を有する熱処理対象物支持装置40とを有する。ガス供給部14は、処理室13の一方の端部側に設けられ、ガス排出部15は、処理室13の他方の端部側に設けられる。処理室13は、ガス通気口17、18を備えており、ガス通気口17は、冷却ガス12をガス供給部14から処理室13内に通過させ、ガス通気口18は、処理室13内の冷却ガス12をガス排出部15に通過させる。
As shown in FIG. 1, the vacuum
真空熱処理炉10においては、処理室13を通過する冷却ガス12の流れ方向を真空熱処理炉10のガス供給部14からガス排出部15に流れるようにしているが、冷却ガス12の流れる方向はこれに限定されるものではなく、冷却ガス12の流れ方向をガス排出部15からガス供給部14に向かう方向としてもよい。この場合、ガス排出部15から冷却ガス12が供給されて、ガス供給部14に処理室13内の冷却ガス12が排出される。また、処理室13内における冷却ガス12の流れ方向を交互に切り替えるようにしてもよい。このようにすると、熱処理対象物11の冷却特性を熱処理対象物11の長手方向で均一にできる。
In the vacuum
処理室13は、真空熱処理炉10の本体内に、断熱壁によって形成されてなるものである。処理室13は、筒状の胴部を有する鋼製の圧力容器であり、真空ポンプに連通されている。前記断熱壁は、ガラス繊維等の断熱材からなる筒状のもので、真空熱処理炉10の本体内に間隙を隔てて配設され、その内周面上にヒータを周設し、処理室13が形成されている。この処理室13の内側に熱処理対象物11が収容される。
The
なお、処理室13は、筒状の断熱層が二層以上で構成される多層構造としてもよい。また、処理室13のガス供給部14側の隔壁13a、及びガス排出部15側の隔壁13bは、環状の断熱層で形成されており、この環状の断熱層からなる両隔壁13a、13bに設けられる内孔が、冷却ガス12のガス通気口17、18を各々形成する。また、この環状の断熱層は、処理室13の側面を構成する筒状の断熱層から着脱自由に構成される。処理室13の内周面に設けられるヒータは、例えば、棒状のグラファイトフェルト等を素材としてなるものであり、所定間隔で縦方向に整列されて、周方向に向かって配置されている。また、ヒータは、処理室13の外部に設けられた通電及び入力制御手段に接続されている。
In addition, the
真空熱処理炉10に設けられている真空ポンプにより処理室13内を真空にした後、熱処理対象物11は、処理室13の内周面上に設けられているヒータにより、真空中で加熱される。加熱された熱処理対象物11を冷却する際には、ガス供給部14から冷却ガス12が供給される。ガス供給部14に供給された冷却ガス12は、処理室13の隔壁13aに設けられたガス通気口17を通過して、処理室13内に配置した複数の熱処理対象物11に至り、これらを冷却する。冷却ガス12としては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素等の不活性ガスが用いられる。また、真空熱処理炉10の本体内には、例えばガス供給手段(例えば、ガスボンベ)及びファンが設けられている。ガス供給手段から供給された不活性ガスは、クーラ等のガス冷却装置で冷却された後、ファンの回転によりガス供給部14に冷却ガス12として供給される。
After the inside of the
隔壁13aのガス通気口17であって、ガス供給部14側には、整流筒22が設けられている。整流筒22は内径及び外径がそれぞれ異なる円筒状の管22a、22b、22c、22dを同心円状に配置することで多層に構成されている。これにより、処理室13内に供給される冷却ガス12の流れを整流し、冷却ガス12が処理室13内の中央付近に流れるようにできるので、熱処理対象物11に対しては均一に冷却ガス12を送給できる。なお、処理室13内の複数の熱処理対象物11は、ガス冷却を行う際、すべての熱処理対象物11に均一に冷却ガス12を供給する必要があるので、処理室13内に複数の熱処理対象物11を同心円状に、かつ等間隔で配置しているが、熱処理対象物11の配置はこれに限定されるものではない。ここで、真空熱処理炉10による熱処理の一例を説明する。
A rectifying
処理室13内に熱処理対象物11を配置したら、時間t=t1でヒータの電源を投入して真空熱処理炉10の加熱を開始する。そして、処理室13内の温度Tが所定の熱処理温度Thになったら(時間t=t2)、ヒータに投入する電力を調整して、処理室13内の温度Tを熱処理温度Thのまま所定の時間(t3−t2)保持する。時間t=t3になったら、ヒータをOFFするとともに、冷却ガス12を処理室13内に供給して熱処理対象物11を急冷する。処理室13内の温度TがTlになったら(時間t=t4)再びヒータに電力を投入して、温度T=Tlのまま所定の時間(t5−t4)保持する。時間t=t5になったらヒータをOFFして、熱処理対象物11を徐冷する。
When the
図2に示すように、処理室13内には、6個の熱処理対象物11が回転部16の外周部に配置されている。このように、本実施形態では、6個の熱処理対象物11が処理室13内に同心円状に配置され、環状群を形成している。なお、本実施形態では、処理室13内に熱処理対象物11を6個配置しているが、これに限定されるものではない。図1、図3に示すように、処理室13内には、熱処理対象物11を処理室13内に配置するための支持部材19が設けられている。支持部材19には、環状部材20が取り付けられており、この環状部材20に設けられている複数の取り付け冶具21により、複数の熱処理対象物11が環状部材20から吊り下げられて、処理室13内に配置される。本実施形態において、熱処理対象物支持装置40を構成する支持部は、支持部材19と、環状部材20と、取り付け治具21とで構成される。このような構成により、支持部は、熱処理対象物11の長手方向が、処理室13への冷却ガス12の入口(ガス通気口17)から出口(ガス通気口18)に向かうように熱処理対象物11を支持する。
As shown in FIG. 2, six heat treatment objects 11 are arranged in the outer peripheral portion of the rotating
本実施形態において、熱処理対象物支持装置40を構成する回転部16は、断面が円形の部材である。本実施形態において、図2、図3に示すように、回転部16は、円柱状の部材である。回転部16は、自身の外周部を、支持部によって処理室13内に配置された熱処理対象物11の外周部に当接させる。そして、回転部16は、自身の断面の中心(より具体的には重心)を通る軸線Zを回転軸として回転する。このように、回転部16の軸線Zは、回転部16の回転軸となる。
In this embodiment, the
回転部16は、軸受を備えた回転部支持体16Bに回転可能に支持される。また、回転部支持体16Bに回転可能は、回転部支持部材23によって処理室13内に支持される。このような構成により、回転部16は、処理室13内で回転可能に支持される。回転部16は、回転部駆動手段である電動機32によって駆動される。本実施形態において、電動機32が発生した動力は、減速機31を通り、回転部16に連結される動力伝達軸30を介して回転部16に伝達される。これによって、電動機32は回転部16を回転させる。本実施形態において、電動機及び減速機31は、ガス排出部15内に配置しているが、電動機32及び減速機31をガス排出部15の外部に配置してもよい。
The
回転部16の外周部には熱処理対象物11が当接しているので、回転部16が回転すると(図3の矢印R方向)、回転部16と熱処理対象物11との間の摩擦により熱処理対象物11も回転する。熱処理対象物11を加熱した後の冷却工程において、冷却ガス12を処理室13内に供給しながら電動機32によって回転部16を回転させると、熱処理対象物11も回転する。このように、熱処理対象物11が回転するので、熱処理対象物11は、処理室13の中心側を流れる冷却ガス12によって冷却される部分と、処理室13の外周側(内壁13w側)を流れる冷却ガス12によって冷却される部分とが入れ替わる。これによって、処理室13の中心側を流れる冷却ガス12と、処理室13の外周側を流れる冷却ガス12との速度差に起因する伝熱特性の差異がある場合でも、熱処理対象物11と冷却ガス12との間の伝熱特性の差異が平均化されて熱処理対象物11の冷却の不均一が抑制されるので、熱処理対象物11の周方向における温度分布が低減される。その結果、熱処理対象物支持装置40及びこれを備える真空熱処理炉10は、熱処理対象物11の全体の歪み、硬さのばらつき、内部組織や結晶粒度のばらつきを低減できる。
Since the
また、本実施形態において、回転部16は、処理室13内に同心円状に配置され、環状群を形成している6個の熱処理対象物11の中心部分に配置される。このような構成によって、ガス供給部14から隔壁13aのガス通気口17を介して処理室13内に供給された冷却ガス12は、回転部16のガス供給部14側及びその近傍に衝突する。すると、冷却ガス12の流れる方向が変更され、冷却ガス12は、処理室13の中心側と処理室13の外周側とに分散して流れていく。これによって、処理室13の中心側を流れる冷却ガス12の流量を低減させて流速を小さくするとともに、処理室13の外周側を流れる冷却ガス12の流量を増加させて流速を大きくする。
Moreover, in this embodiment, the
これにより、処理室13の中心側を流れる冷却ガス12と処理室13の外周側を流れる冷却ガス12との速度分布を均一化させることができる。その結果、処理室13の中心側を流れる冷却ガス12の伝熱特性と処理室13の外周側を流れる冷却ガス12の伝熱特性との差異を低減できるので、冷却ガス12による熱処理対象物11の冷却効果の差異をより効果的に低減できる。その結果、熱処理対象物11をより均等に冷却できるので、熱処理対象物11の周方向における温度分布をより低減できる。そして、熱処理対象物11の全体の歪み、硬さのばらつき、内部組織や結晶粒度のばらつきをより効果的に低減することができる。
Thereby, the velocity distribution of the cooling
隔壁13a、13bの各々のガス通気口17、18は、処理室13に相対するように配置されており、熱処理対象物11と接触し、昇温した冷却ガス12は、処理室13の他方の隔壁13bに設けられるガス通気口18を通過して、ガス排出部15から処理室13の外部に排出される。真空熱処理炉10は、隔壁13bのガス通気口18にも整流筒22を備えており、処理室13内から排出される冷却ガス12の流れを整流した後、ガス排出部15に排出するようにしている。隔壁13bのガス通気口18からガス排出部15に流出した冷却ガス12は、再度、上述したガス冷却装置で冷却した後、ファンによりガス供給部14に送給され、処理室13内に供給される。
The gas vents 17, 18 of the
[第1変形例]
図5は、実施形態1の第1変形例に係る真空熱処理炉を示す断面図である。図6は、実施形態1の第1変形例に係る真空熱処理炉の一部を示す図である。本変形例は、実施形態1の構成に加え、処理室13の内壁13wに、熱処理対象物11と対応する位置に突部25を設けるものである。図5、6に示すように、本変形例において、真空熱処理炉10cは、処理室13の内壁13wに、熱処理対象物11と各々対応する位置に突部25が形成される。
[First Modification]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a vacuum heat treatment furnace according to a first modification of the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a part of the vacuum heat treatment furnace according to the first modification of the first embodiment. In this modification, in addition to the configuration of the first embodiment, a
図6に示すように、処理室13内に供給された冷却ガス12は、冷却ガス12が衝突する熱処理対象物11の端部11t1から、昇温した熱処理対象物11の高温部分と処理室13内に供給された冷却ガス12による低温部分との間に、温度境界層26が形成される。また、熱処理対象物11を冷却する際、処理室13内を通過する冷却ガス12は一方向に流れるため、温度境界層26は、冷却ガス12の流れ方向下流側に進むにしたがって厚くなる。
As shown in FIG. 6, the cooling
本変形例のように、処理室13の内隔壁13cに熱処理対象物11と各々対応する位置に突部25を設けることで、図6に示すように、熱処理対象物11の外側に形成される温度境界層26の厚さを薄くすることができる。これによって、熱処理対象物11への熱伝達率を向上させることができるので、処理室13内に供給された冷却ガス12により、さらに効率よく熱処理対象物11を冷却できる。
As shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6, the
[第2変形例]
図7は、実施形態1の第2変形例に係る回転部を示す図である。本変形例は、実施形態1の構成に加え、冷却ガス12の流れ方向上流側における回転部16bの先端部16btを、半球状に形成するものである。図7に示すように、本変形例においては、回転部16bの先端部16btを半球状にしているため、回転部16bの先端部16btに衝突した冷却ガス12を滑らかに流すことができる。これによって、実施形態1に係る真空熱処理炉10の回転部16のように上部側の先端部を平面状に構成した場合と比較して、処理室13に供給される冷却ガス12を、回転部16bの周囲に配置されている複数の熱処理対象物11に対して円滑に分散させることができる。
[Second Modification]
FIG. 7 is a diagram illustrating a rotating unit according to a second modification of the first embodiment. In this modification, in addition to the configuration of the first embodiment, the tip portion 16bt of the
[第3変形例]
図8は、実施形態1の第3変形例に係る真空熱処理炉の構成を示す全体構成図である。図9は、図8のB−B矢視図である。本変形例は、実施形態1の構成に加え、回転部16の外周部に、回転部16とともに熱処理対象物11を挟持する外側保持部20arを設けるものである。図9に示すように、環状部材20aには、その径方向外側に突出する外側保持部20arを支持する支持体20atが複数設けられる。外側保持部20arは、円柱状の部材であり、支持体20atによって外側保持部20arの軸線を中心として回転可能に支持される。
[Third Modification]
FIG. 8 is an overall configuration diagram illustrating a configuration of a vacuum heat treatment furnace according to a third modification of the first embodiment. FIG. 9 is a view taken along arrow BB in FIG. In this modification, in addition to the configuration of the first embodiment, an outer holding portion 20ar that sandwiches the
回転部16の外周部に配置される熱処理対象物11は、2個の外側保持部20arと回転部16との間に配置される。これによって、熱処理対象物11は、外側保持部20arと回転部16とで挟持される。このとき、外側保持部20arが、回転部16に向かう力を熱処理対象物11に対して付与するようにしてもよい。これによって、熱処理対象物11を、外側保持部20arと回転部16との間に確実に保持できる。本変形例では、外側保持部20arによって熱処理対象物11の位置を規制できるので、回転部16を回転させて熱処理対象物11を回転させる際には、熱処理対象物11の回転軸の動きを抑制できる。その結果、加熱後の冷却においては、熱処理対象物11を安定して回転させて、より確実に熱処理対象物11の冷却の不均一を抑制して、熱処理対象物の周方向における温度分布を抑制できる。
The
[実施形態2]
図10は、実施形態2に係る真空熱処理炉の構成を示す全体構成図である。実施形態2は、実施形態1と略同様であるが、熱処理対象物11の少なくとも一方の端部を把持して処理室13の内部に吊り下げる支持部21cを、回転部16cが直接回転させる点が異なる。他の構成は、実施形態1と同様である。図10に示すように、真空熱処理炉10cは、支持部21cと回転部16cとを有する熱処理対象物支持装置40cを備える。支持部21cは、熱処理対象物11の少なくとも一方の端部を把持するため、チャック等の把持機構を備えており、回転部16cに取り付けられる。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is an overall configuration diagram showing the configuration of the vacuum heat treatment furnace according to the second embodiment. The second embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the
回転部16cは、動力伝達軸30aに連結されている。回転部16cとは反対側における動力伝達軸30aの端部は、減速機31aに連結されている。このような構成により、電動機32aの発生した動力は、減速機31a及び動力伝達軸30aを介して回転部16cに伝達され、回転部16cを回転させる。回転部16cが回転すると、これに取り付けられている支持部21cも回転する。本実施形態では、減速機31a及び電動機32aは、ガス供給部14内に配置される。
The
冷却時には、電動機32aが回転して、回転部16c及び支持部21cを回転させる。これによって、熱処理対象物11と冷却ガス12との間の伝熱特性の差異が平均化されて熱処理対象物11の冷却の不均一が抑制されるので、熱処理対象物11の周方向における温度分布が低減される。その結果、熱処理対象物支持装置40c及びこれを備える真空熱処理炉10cは、熱処理対象物11の全体の歪み、硬さのばらつき、内部組織や結晶粒度のばらつきを低減できる。本実施形態に係る真空熱処理炉10c及び熱処理対象物支持装置40cは、熱処理対象物11の寸法が大きい場合に好ましい。
At the time of cooling, the
以上のように、本発明に係る真空熱処理炉及び熱処理対象物支持装置は、真空熱処理炉による熱処理において、熱処理対象物を均一に冷却することに有用である。 As described above, the vacuum heat treatment furnace and the heat treatment object support device according to the present invention are useful for uniformly cooling the heat treatment object in the heat treatment by the vacuum heat treatment furnace.
10、10c 真空熱処理炉
11 熱処理対象物
11t1 端部
12 冷却ガス
13 処理室
13a、13b 隔壁
13c 内隔壁
13w 内壁
14 ガス供給部
15 ガス排出部
16、16b、16c 回転部
16B 回転部支持体
16bt 先端部
17、18 ガス通気口
19 支持部材
20、20a 環状部材
20ar 外側保持部
20at 支持体
21 取り付け治具
21c 支持部
22 整流筒
22a、22b、22c 管
23 回転部支持部材
25 突部
26 温度境界層
30、30a 動力伝達軸
31、31a 減速機
32、32a 電動機
40、40c 熱処理対象物支持装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記処理室内に設けられて、前記熱処理対象物の長手方向が、前記処理室への前記冷却ガスの入口から出口に向かうように前記熱処理対象物を支持する支持部と、
当該支持部に支持された前記熱処理対象物を回転させる回転部と、
を含むことを特徴とする真空熱処理炉。 A treatment chamber for heating the object to be heat-treated, and gas-cooling the heated object to be heat-treated with a cooling gas;
A support portion that is provided in the processing chamber and supports the heat treatment target so that a longitudinal direction of the heat treatment target is directed from an inlet of the cooling gas to the processing chamber toward an outlet;
A rotating unit for rotating the heat treatment object supported by the support unit;
A vacuum heat treatment furnace comprising:
前記回転部は、前記支持部を回転させる請求項1に記載の真空熱処理炉。 The support part holds at least one end of the object to be heat-treated and is suspended inside the processing chamber,
The vacuum heat treatment furnace according to claim 1, wherein the rotating unit rotates the support unit.
前記処理室内に設けられて、前記熱処理対象物の長手方向が、前記処理室への前記冷却ガスの入口から出口に向かうように前記熱処理対象物を支持する支持部と、
当該支持部に支持された前記熱処理対象物を回転させる回転部と、
を含むことを特徴とする熱処理対象物支持装置。 It is provided in a vacuum heat treatment furnace provided with a treatment chamber for heating a heat treatment object and gas-cooling the heated heat treatment object with a cooling gas, and supports the heat treatment object,
A support portion that is provided in the processing chamber and supports the heat treatment target so that a longitudinal direction of the heat treatment target is directed from an inlet of the cooling gas to the processing chamber toward an outlet;
A rotating unit for rotating the heat treatment object supported by the support unit;
An apparatus for supporting an object to be heat-treated, comprising:
前記回転部は、前記支持部を回転させる請求項6に記載の熱処理対象物支持装置。 The support part holds at least one end of the object to be heat-treated and is suspended inside the processing chamber,
The heat treatment object support device according to claim 6, wherein the rotation unit rotates the support unit.
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2008
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