JP2022190490A - Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus - Google Patents
Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022190490A JP2022190490A JP2021098840A JP2021098840A JP2022190490A JP 2022190490 A JP2022190490 A JP 2022190490A JP 2021098840 A JP2021098840 A JP 2021098840A JP 2021098840 A JP2021098840 A JP 2021098840A JP 2022190490 A JP2022190490 A JP 2022190490A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cooling
- target
- heat treatment
- treatment apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 252
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 261
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 71
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 58
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 114
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 34
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 59
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 59
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 76
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000007038 hydrochlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、熱処理装置、および、熱処理装置における冷却液の温度制御方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus and a cooling liquid temperature control method in the heat treatment apparatus.
金属製のワークを焼入れ処理する装置として、ワークを加熱する加熱室と、加熱室で加熱されたワークを焼入油で冷却する油焼入室とを備える油焼入装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a device for quenching a metal work, there is known an oil quenching device including a heating chamber for heating the work and an oil quenching chamber for cooling the work heated in the heating chamber with quenching oil (for example, , see Patent Document 1).
上記の油焼入室には、ワークを冷却するための焼入油が貯められている。油焼入室内の焼入油にワークを浸漬させることにより、ワークが冷却される。 Quenching oil for cooling the work is stored in the oil quenching chamber. The work is cooled by immersing the work in the quenching oil in the oil quenching chamber.
油焼入装置でワークを冷却すると、焼入油温度が上昇する。焼入油は複数回の焼入れ処理に繰り返し使用される一方で、焼入れが行われる直前の時点における焼入油の温度は、所望の熱処理を行うために設定された温度(所定温度)である必要がある。このため、ワークの焼入れが終わった後の焼入油は、次の冷却処理に備えて上記所定温度まで冷却される必要がある。このため、焼入油を冷却するための熱交換器が用いられる。 When the workpiece is cooled by the oil quenching device, the quenching oil temperature rises. While the quenching oil is repeatedly used for multiple quenching treatments, the temperature of the quenching oil immediately before quenching must be the temperature (predetermined temperature) set to perform the desired heat treatment. There is Therefore, the quenching oil after quenching of the work must be cooled to the predetermined temperature in preparation for the next cooling process. Therefore, a heat exchanger is used to cool the quenching oil.
従来、熱交換器は、ワークの焼入れが終わった直後から焼入油の冷却を開始して焼入油を急速に冷却し、焼入油の温度が上記所定温度まで低下した後に動作を停止していた。しかしながら、焼入油が所定温度まで冷却された後、次の焼入れ動作までには長い時間がかかることがあった。この場合、焼入油の温度を上記所定温度に維持するために一定時間ごとに焼入油を保温するための加熱部を動作させていた。加熱部は大量のエネルギーを消費するため、加熱部を無闇に動作させることは、省エネルギー性の観点から好ましくなく、またエネルギーコストが高くついてしまう原因となっていた。 Conventionally, the heat exchanger starts cooling the quenching oil immediately after the quenching of the workpiece is finished, rapidly cooling the quenching oil, and stops the operation after the temperature of the quenching oil drops to the predetermined temperature. was However, after the quenching oil is cooled to the predetermined temperature, it sometimes takes a long time before the next quenching operation. In this case, in order to maintain the temperature of the quenching oil at the predetermined temperature, a heating unit for keeping the quenching oil warm is operated at regular intervals. Since the heating unit consumes a large amount of energy, reckless operation of the heating unit is not preferable from the viewpoint of energy saving, and causes high energy costs.
本発明は上記の背景に鑑みてなされたものであり、焼入等、加熱された被処理物を冷却する処理を行う熱処理装置において、省エネルギー性に優れ、且つ、運用コストを低減できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and provides a heat treatment apparatus that performs a process of cooling a heated object, such as quenching, to be excellent in energy saving and to reduce operating costs. for the purpose.
(1)上記の知見に基づいてなされた、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、加熱された被処理物を冷却する冷却液が貯められる冷却槽と、前記冷却液の温度を測定する温度センサと、前記冷却液を冷却するための冷却部、および、前記冷却液を加熱するための加熱部を含む温度調整機構と、前記温度調整機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、誘導冷却モードを実行可能に構成されており、前記制御部は、前記誘導冷却モードにおいて、前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい変化するように設定し、前記冷却液の実測温度が前記目標温度となるように前記温度調整機構を駆動する。 (1) A heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention, which has been made based on the above findings, comprises a cooling tank in which a cooling liquid for cooling a heated object to be processed is stored, and a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling liquid. a temperature adjustment mechanism including a sensor, a cooling unit for cooling the cooling liquid, and a heating unit for heating the cooling liquid; and a control unit for controlling the temperature adjustment mechanism, the control unit is configured to be able to execute an induction cooling mode, and the control unit sets the target temperature of the cooling liquid so as to change with the passage of time in the induction cooling mode, and the measured temperature of the cooling liquid is the target temperature.
この構成によると、加熱された被処理物が冷却槽に投入されることで温度が上昇した冷却液を、次に加熱された被処理物が冷却槽に投入されるまでの間において、冷却することができる。この冷却の際、制御部は、誘導冷却モードにおいて、冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい変化するように設定し、冷却液の実測温度が目標温度となるように温度調整機構を駆動する。この構成により、冷却部によって冷却液を急激に冷却されないようにすることができる。これにより、制御部は、冷却液の温度を緩やかに低下させることができる。その結果、冷却液の温度が被処理物の冷却開始時に要求される温度となってからこの温度を維持するための冷却液の加熱動作をゼロまたは必要最小限にすることができる。すなわち、冷却液を加熱するためのエネルギーをより少なくできる結果、焼入等、加熱された被処理物を冷却する処理を行う熱処理装置において、省エネルギー性に優れた構成にでき、且つ、エネルギーコスト等の運用コストを低減できる。 According to this configuration, the cooling liquid whose temperature has been raised by putting the heated object into the cooling bath is cooled until the next heated object is put into the cooling bath. be able to. During this cooling, in the induction cooling mode, the control unit sets the target temperature of the coolant to change over time, and drives the temperature adjustment mechanism so that the actually measured temperature of the coolant reaches the target temperature. . With this configuration, it is possible to prevent the coolant from being rapidly cooled by the cooling unit. As a result, the controller can gradually lower the temperature of the coolant. As a result, once the temperature of the cooling liquid has reached the temperature required when the object to be processed starts cooling, the heating operation of the cooling liquid for maintaining this temperature can be reduced to zero or the necessary minimum. That is, as a result of being able to reduce the energy for heating the cooling liquid, the heat treatment apparatus that performs the process of cooling the heated workpiece such as quenching can be configured to be excellent in energy saving, and the energy cost etc. can be reduced. operating costs can be reduced.
(2)前記制御部は、前記誘導冷却モード開始から終了までの期間、および、前記誘導冷却モード開始時の前記実測温度と前記誘導冷却モード終了時の前記目標温度との温度差、に基づいて前記目標温度を設定する場合がある。 (2) Based on the period from the start to the end of the induction cooling mode and the temperature difference between the measured temperature at the start of the induction cooling mode and the target temperature at the end of the induction cooling mode The target temperature may be set.
この構成によると、誘導冷却モード実行時に必要な単位時間毎の目標温度を、誘導冷却モード開始から終了までの期間、および、誘導冷却モード開始時の実測温度と誘導冷却モード終了時の目標温度との温度差に基づいて設定できる。これにより、単位時間毎の目標温度設定を、簡易な演算で行うこともできるし、高い自由度で設定することもできる。 According to this configuration, the target temperature for each unit time required when the induction cooling mode is executed is the period from the start to the end of the induction cooling mode, the measured temperature at the start of the induction cooling mode, and the target temperature at the end of the induction cooling mode. can be set based on the temperature difference between As a result, the target temperature can be set for each unit of time by a simple calculation, and can also be set with a high degree of freedom.
(3)前記制御部は、前記誘導冷却モードにおいて、前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい線形的に低くする。 (3) The control unit linearly lowers the target temperature of the coolant over time in the induction cooling mode.
この構成によると、誘導冷却モード実行時に必要な単位時間毎の目標温度を、簡易な演算で設定できる。 According to this configuration, it is possible to set the target temperature for each unit time required when the induction cooling mode is executed by simple calculation.
(4)前記目標温度は所定の温度幅を有しており、前記温度幅内において、目標中心温度と、前記目標中心温度よりも高い目標上限温度と、前記目標中心温度よりも低い目標下限温度と、が設定されており、前記制御部は、前記実測温度が前記目標上限温度と前記目標下限温度との間に収まるように前記温度調整機構を駆動する場合がある。 (4) The target temperature has a predetermined temperature range, and within the temperature range, a target center temperature, a target upper limit temperature higher than the target center temperature, and a target lower limit temperature lower than the target center temperature. and are set, and the control unit may drive the temperature adjustment mechanism so that the measured temperature falls between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature.
この構成によると、目標温度に温度幅が設けられていることで、冷却液温を厳密に制御しなくて済み、冷却液温制御をより簡易な構成で実現できる。 According to this configuration, since the temperature range is provided for the target temperature, it is not necessary to strictly control the coolant temperature, and coolant temperature control can be realized with a simpler configuration.
(5)前記誘導冷却モードの初期における前記目標上限温度と前記目標下限温度との差分と比べて、前記誘導冷却モードの後期における前記目標上限温度と前記目標下限温度との差分が小さくされている場合がある。 (5) The difference between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature in the latter half of the induction cooling mode is smaller than the difference between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature in the initial period of the induction cooling mode. Sometimes.
この構成によると、被処理物を冷却した後、次に加熱された被処理物が投入される冷却液について、被処理物が投入される時点での温度を、より正確に要求される温度に近づけることができる。 According to this configuration, after cooling the object to be processed, the temperature of the cooling liquid into which the heated object to be processed is introduced next can be adjusted to the required temperature more accurately at the time the object to be processed is introduced. can get closer.
(6)前記制御部は、前記実測温度が前記目標中心温度より高いときに前記冷却部を駆動して前記冷却液を冷却する場合がある。 (6) The control unit may drive the cooling unit to cool the coolant when the measured temperature is higher than the target center temperature.
この構成によると、冷却部の駆動開始のトリガーを簡易な構成にできる。 According to this configuration, the trigger for starting driving of the cooling unit can be configured simply.
(7)前記制御部は、前記実測温度が前記目標上限温度であるときに、前記冷却部の駆動を開始して前記冷却液を冷却し、前記実測温度が前記目標中心温度まで低下したときに前記冷却部の駆動を停止する場合がある。 (7) When the actually measured temperature is equal to the target upper limit temperature, the control unit starts driving the cooling unit to cool the coolant, and when the actually measured temperature has decreased to the target center temperature The driving of the cooling unit may be stopped.
この構成によると、冷却部による冷却液の過剰な冷却を抑制できる。これにより、冷却液温度が低下しすぎることに起因して加熱部で冷却液を再度加熱するという、多くのエネルギーが必要な動作をより少なくできる。 According to this configuration, it is possible to suppress excessive cooling of the coolant by the cooling unit. As a result, an operation that requires a lot of energy, such as reheating the cooling liquid in the heating unit due to the cooling liquid temperature being too low, can be reduced.
(8)前記制御部は、前記実測温度が前記目標中心温度より低いときに前記加熱部を駆動して前記冷却液を加熱する場合がある。 (8) The control unit may drive the heating unit to heat the coolant when the measured temperature is lower than the target center temperature.
この構成によると、冷却液の温度が目標中心温度から低くなりすぎないように冷却液の温度を維持できる。 According to this configuration, the temperature of the coolant can be maintained so that the temperature of the coolant does not become too low from the target center temperature.
(9)前記制御部は、前記実測温度が前記目標下限温度であるときに、前記加熱部の駆動を開始して前記冷却液を加熱し、前記実測温度が前記目標中心温度まで上昇したときに前記加熱部の駆動を停止する場合がある。 (9) When the measured temperature is the target lower limit temperature, the control unit starts driving the heating unit to heat the coolant, and when the measured temperature rises to the target center temperature The driving of the heating unit may be stopped.
この構成によると、加熱部による冷却液の過剰な加熱を抑制できる。これにより、最小限の加熱にて、冷却液の温度保持ができる。 According to this configuration, it is possible to suppress excessive heating of the coolant by the heating unit. As a result, the temperature of the coolant can be maintained with minimal heating.
(10)前記熱処理装置は、前記被処理物を浸炭処理する浸炭処理装置であり、前記被処理物を所定の浸炭温度まで加熱した後に所定の均熱温度まで低下させ、次いで、前記被処理物を所定時間前記均熱温度に維持し、次いで、前記被処理物を前記冷却槽に投入するように構成されており、前記制御部は、前記被処理物の温度が前記浸炭温度から前記均熱温度まで低下するまでの降温時間を予測し、前記降温時間の途中に前記誘導冷却モードを終了し、次いで、前記目標温度を一定に維持するように前記温度調整機構を制御する定温モードを実行するように構成されている場合がある。 (10) The heat treatment apparatus is a carburizing apparatus for carburizing the object to be treated, in which the object to be treated is heated to a predetermined carburizing temperature, cooled to a predetermined soaking temperature, and then is maintained at the soaking temperature for a predetermined time, and then the object to be treated is put into the cooling bath, and the control unit controls the temperature of the object to be treated so that the temperature of the object to be treated is changed from the carburizing temperature to the soaking temperature Predicting the temperature drop time until the temperature drops to the temperature, ending the induction cooling mode in the middle of the temperature drop time, and then executing the constant temperature mode that controls the temperature adjustment mechanism so as to keep the target temperature constant. It may be configured as
この構成によると、制御部は、誘導冷却モードをより長く実行できる。その分、定温モードを実行する時間をより短くできる。定温モードでは、目標温度を一定に維持する必要があるために、加熱部による冷却液の加熱動作を頻繁に行う必要がある。しかしながら、この定温モードの実行時間を短くすることで、加熱動作に伴うエネルギー消費量をより少なくできる。 According to this configuration, the controller can run the induction cooling mode for a longer period of time. Accordingly, the time for executing the constant temperature mode can be shortened. In the constant temperature mode, it is necessary to keep the target temperature constant, so it is necessary to frequently heat the cooling liquid by the heating unit. However, by shortening the execution time of this constant temperature mode, the energy consumption associated with the heating operation can be reduced.
(11)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置における冷却液の温度制御方法は、加熱された被処理物を冷却する冷却液が貯められる冷却槽と、前記冷却液を冷却するための冷却部、および、前記冷却液を加熱するための加熱部を含む温度調整機構と、を有する熱処理装置において、前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい変化するように設定し、前記冷却液の実測温度が前記目標温度となるように前記温度調整機構を駆動する。 (11) In order to solve the above problems, a cooling liquid temperature control method in a heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention includes a cooling tank in which a cooling liquid for cooling a heated object to be processed is stored; and a temperature adjustment mechanism including a heating unit for heating the coolant, wherein the target temperature of the coolant is set to change over time Then, the temperature adjustment mechanism is driven so that the actually measured temperature of the coolant becomes the target temperature.
この構成によると、加熱された被処理物を冷却する処理を行う熱処理装置において、省エネルギー性に優れた構成にでき、且つ、電気料金等の運用コストを低減できる。 According to this configuration, in the heat treatment apparatus that performs the process of cooling the heated object to be processed, the configuration can be excellent in energy saving, and operating costs such as electricity charges can be reduced.
本発明によると、加熱された被処理物を冷却する処理を行う熱処理装置において、省エネルギー性に優れた構成にでき、且つ、運用コストを低減できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a heat treatment apparatus that performs a process of cooling a heated object to be processed can be configured to be excellent in energy saving and reduce operating costs.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates, referring drawings for the form for implementing this invention.
図1は、本発明の一実施形態に係る熱処理装置1の模式的な断面図であり、熱処理装置1を側面から見た状態を示している。図2は、熱処理装置1の電気的な構成の主要部について説明するためのブロック図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, showing a state of the heat treatment apparatus 1 viewed from the side. FIG. 2 is a block diagram for explaining the main part of the electrical configuration of the heat treatment apparatus 1. As shown in FIG.
図1および図2を参照して、本実施形態では、熱処理装置1は、浸炭炉である。熱処理装置1は、熱処理用ガスを加熱室3内に導入することで、加熱室3内に配置された被処理物100に浸炭処理を行うように構成されている。被処理物100の材質は、表面に浸炭処理を施されることが可能な材質であればよい。被処理物100の一例として、鋼材部品などの金属部品を例示することができる。浸炭処理は、鋼の表面に炭素を浸透拡散させる熱処理方法であり、浸炭加熱の後に冷却室4の冷却槽6で鋼を焼入れすることにより、高い表面硬さを得る処理である。
1 and 2, in the present embodiment, heat treatment apparatus 1 is a carburizing furnace. The heat treatment apparatus 1 is configured to introduce a heat treatment gas into the
熱処理装置1は、加熱室3および冷却室4を含む熱処理機構2と、加熱室3内の雰囲気温度を測定する加熱室温度計5と、冷却室4の冷却槽6内の冷却液Cの温度を測定する液温計7と、制御部8と、操作・表示部9と、を有している。
The heat treatment apparatus 1 includes a
本実施形態では、熱処理機構2の加熱室3および冷却室4は、被処理物100に浸炭処理を施すための熱処理空間を形成している。なお、加熱室3および冷却室4は、浸炭処理に限らず、窒化処理、浸炭窒化処理、焼入処理、ガス軟窒化処理、アルミ容体化処理等の他の熱処理に用いられてもよい。熱処理機構2は、1回の熱処理サイクル(浸炭処理)毎に熱処理機構2内の被処理物100を入れ替えるバッチ炉であってもよいし、被処理物100を一方向に搬送しながら複数の被処理物100を順次連続的に熱処理する連続炉であってもよい。本実施形態では、熱処理機構2がバッチ炉である形態を例に説明する。本実施形態の熱処理機構2における被処理物100の経路を、一点鎖線で示している。
In this embodiment, the
本実施形態では、熱処理機構2は、加熱室3と、冷却室4と、冷却室4の出入口4aを開閉する第1扉11と、第1扉開閉機構12と、加熱室3と冷却室4との間の通路13を開閉する第2扉14と、第2扉開閉機構15と、被処理物100を加熱室3と冷却室4との間で搬送するための搬送機構16と、を有している。
In this embodiment, the
加熱室3は、被処理物100を加熱、浸炭、および均熱等するために設けられている。加熱室3は、中空形状に形成されており、被処理物100を収容可能である。本実施形態では、被処理物100は、冷却室4を通して加熱室3に装入される。
The
加熱室3には、加熱室温度計5と、熱処理用ガスを加熱室3に導入するためのガス供給管18と、ファン21と、加熱室ヒータ22と、が設けられている。
The
ファン21は、加熱室3内の気体(熱処理ガス)を撹拌するために設けられている。ファン21は、電動モータおよび撹拌羽根を有しており、被処理物100の熱処理時に回転駆動する。これにより、加熱室3内のガスの分布がより均等となる。
A
加熱室ヒータ22は、加熱室3内の気体および被処理物100を加熱するために設けられている。加熱室ヒータ22として、ガスバーナ、抵抗加熱ヒータ等を例示できる。加熱室ヒータ22は、加熱室3の温度を変更可能に構成されている。
The
加熱室温度計5(温度センサ)は、加熱室3内の雰囲気温度を測定するために設けられている。加熱室温度計5は、例えば、熱電対を含んでおり、温度測定部分が加熱室3内に配置されている。加熱室温度計5は、加熱室3内の雰囲気温度を検出して得られる検出信号を、制御部8へ出力する。
A heating chamber thermometer 5 (temperature sensor) is provided to measure the ambient temperature in the
冷却室4は、加熱室3で加熱された被処理物100を冷却(急冷)することで焼入れするために設けられている。冷却室4は、中空形状に形成されており、被処理物100を収容可能である。冷却室4には出入口4aが形成されており、この出入口4aを通して被処理物100が冷却室4に出し入れされる。
The cooling
第1扉11は、被処理物100を出入口4aから装入する際に出入口4aを開く一方、被処理物100を出入口4aに通過させるとき以外は閉じられる。第1扉開閉機構12は、例えば空気圧シリンダ等の動力源を含んでおり、所定の指令信号を与えられることで第1扉11の開閉動作を行うように構成されている。
The
冷却室4内の空間は、通路13を介して加熱室3内の空間と連続している。冷却室4は、加熱された被処理物100を冷却する冷却液Cが貯められる冷却槽6を含んでいる。冷却槽6は、例えば冷却室4の下部に配置されており、被処理物100は、冷却槽6内の冷却液Cに浸漬されることで焼入れされる。冷却液Cは、本実施形態では、焼入油であるが、冷却水等の他の冷却媒体であってよい。
The space in the
冷却室4には、液温計7と、冷却液Cの温度を調整するための温度調整機構25と、攪拌機26と、が設けられている。
The cooling
温度調整機構25は、冷却液Cを冷却するための冷却部27と、冷却液Cを加熱するための加熱部28と、を含んでいる。
The
冷却部27は、例えば、冷却槽6内の冷却液Cが循環するように設置された配管27cに設けられ冷却液Cと接触する熱交換器27aと、冷却槽6と配管27cとを冷却液Cが循環するように冷却液Cを送り出すポンプ27bと、を含んでいる。冷却部27は、制御部8から所定の指令信号(動作開始信号)を与えられることでポンプ27bの動作を開始して冷却液Cを熱交換器27aに通すことで冷却液Cの冷却動作を継続し、制御部8から所定の指令信号(動作停止信号)を与えられることでポンプ27bの動作を停止して冷却液Cの冷却動作を停止する。本実施形態では、冷却部27を駆動するというときは、ポンプ27bを駆動することをいう。なお、冷却部27は、冷却液Cの温度を低下させることが可能であるとともに、制御部8からの上記指令信号を与えられることで冷却動作が行われる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。
The cooling
加熱部28は、例えば、冷却槽6内の冷却液Cと接触するように配置されている。加熱部28は、制御部8から所定の指令信号(動作開始信号)を与えられることで冷却液Cの加熱動作を継続し、制御部8から所定の指令信号(動作停止信号)を与えられることで冷却液Cの加熱動作を停止する。なお、加熱部28は、冷却液Cの温度を上昇させることが可能であるとともに、制御部8からの上記指令信号を与えられることで加熱動作が行われる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。加熱部28の他の例として、ヒートポンプ式加熱機等を例示できる。
The
攪拌機26は、冷却液Cを撹拌するために設けられている。攪拌機26は、冷却液C内に配置される撹拌羽根と、この撹拌羽根を回転駆動する電動モータと、を有している。攪拌機26は、例えば、被処理物100が熱処理機構2内に搬入されている間常時回転駆動して冷却液Cを撹拌することで冷却槽6内の冷却液Cの温度が可及的に均等になるように動作してもよい。
A
液温計7は、本発明の「温度センサ」の一例である。液温計7は、冷却液Cの温度を測定するために設けられている。液温計7は、例えば、熱電対を含んでおり、温度測定部分が冷却槽6内に配置されている。液温計7は、冷却液Cの温度を検出して得られる検出信号を、制御部8へ出力する。
第2扉14は、被処理物100を加熱室3と冷却室4との間で搬送する際に通路13を開く一方、加熱室3で被処理物100が加熱されている最中は閉じられる。第2扉開閉機構15は、例えば空気圧シリンダ等の動力源を含んでおり、所定の指令信号を与えられることで第2扉14の開閉動作を行うように構成されている。第2扉14が開閉されるタイミングは、適宜設定される。
The
搬送機構16は、被処理物100が載せられるテーブルと、このテーブルを移動させるための移動機構と、を有している。移動機構は、例えば、電動モータおよびこの電動モータの出力をテーブルの移動力に変換する運動変換機構と、を有している。搬送機構16は、被処理物100を、加熱室3内の位置と、冷却室4内における冷却槽6の上方の位置と、被処理物100の全体が冷却液Cに浸漬される位置と、の間で移動させるように構成されている。
The
制御部8は、温度調整機構25を含む、熱処理装置1の種々の機器を制御するために設けられている。制御部8は、PLC(Programmable Logic Controller)等を用いて形成されている。なお、制御部8は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含むコンピュータを用いて形成されていてもよいし、FPGA(Field Programmable Gate Array)を含む構成であってもよいし、シーケンス回路等を用いて形成されていてもよい。
The
制御部8が演算装置を有する構成の場合、制御部8が本実施形態に示す処理を行うためのプログラムは、制御部8に格納されているか、または、外部からこのプログラムを与えられる。例えば、このプログラムを演算装置のメモリに展開し、実行することによって、本実施形態における制御部8の動作を実現することができる。
In the case where the
制御部8は、加熱室温度計5と、ファン21と、加熱室ヒータ22と、液温計7と、第1扉開閉機構12と、第2扉開閉機構15と、搬送機構16と、攪拌機26と、冷却部27と、加熱部28と、操作・表示部9に電気的に接続されている。
The
制御部8は、加熱室温度計5による加熱室温度の検出結果を受信する。制御部8は、ファン21に指令信号を出力することで、ファン21の回転動作を制御する。制御部8は、加熱室ヒータ22に指令信号を出力することで、加熱室ヒータ22による加熱室3内の加熱動作および加熱室温度を制御する。
The
制御部8は、液温計7による冷却液温度の検出結果を受信する。制御部8は、第1扉開閉機構12に指令信号を出力することで、第1扉11の開閉動作を制御する。制御部8は、第2扉開閉機構15に指令信号を出力することで、第2扉14の開閉動作を制御する。制御部8は、搬送機構16に指令信号を出力することで、搬送機構16による被処理物100の搬送動作を制御する。制御部8は、攪拌機26に指令信号を出力することで、攪拌機26による冷却液Cの撹拌動作を制御する。制御部8は、例えば、加熱部28による冷却液Cの加熱動作が行われている間、および、冷却部27による冷却液Cの冷却動作が行われている間において、攪拌機26を駆動する。制御部8は、冷却部27に指令信号を出力することで、冷却部27による冷却液Cの冷却動作を制御する。制御部8は、加熱部28に指令信号を出力することで、加熱部28による冷却液Cの加熱動作を制御する。
The
操作・表示部9は、例えば、タッチパネルであり、種々の操作キーおよび情報を表示するように構成されている。操作・表示部9は、制御部8と通信するように構成されている。作業員が操作・表示部9を操作することで生成された指令信号は、操作・表示部9から制御部8へ出力される。また、制御部8は、所定の表示内容を特定するデータを操作・表示部9へ出力する。
The operation/
図3は、被処理物100の処理パターンと、冷却液Cの温度との関係を説明するための図である。図3の上図は、被処理物100の処理パターンについて説明するための図であり、横軸は時間であり、縦軸は加熱室温度の実測値(加熱室内の雰囲気温度)を示している。本実施形態では、加熱室温度は、加熱室3の設計上の温度と実質同じである。図3の下図は、冷却液Cの温度について説明するための図であり、横軸は時間であり、縦軸は冷却液Cの温度を示している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the processing pattern of the
被処理物100の処理パターンについて説明すると、この処理パターンは浸炭処理であり、加熱室3を所定の予熱温度(例えば、900℃~950℃程度)に加熱して予熱を行う(タイミングA3~A4)。次いで、予熱温度と等しい浸炭温度で熱処理用ガスを導入しつつ浸炭を行う(タイミングA4~A5)。さらに、予熱温度および浸炭温度と等しい拡散温度で拡散を行う(タイミングA5~A6)。次いで、加熱室温度を均熱温度までΔF℃(例えば50℃~100℃程度)降温し(タイミングA6~A7)、一定時間均熱する(タイミングA7~A1)。次いで、被処理物100を冷却室4に搬送して冷却液Cに浸漬することで焼入れを行う(タイミングA1~A2’)。焼入期間P1の初期の間においては、冷却室4内のガスを熱処理用ガスに置換するパージが行われる(タイミングA1~A2)。また、パージ完了後、被処理物100が出入口4aから冷却室4を通して加熱室3に装入される。被処理物100が加熱室3に装入されると加熱室3の雰囲気温度が低下するため、加熱室ヒータ22によって加熱室3の温度が予熱温度まで戻される動作(復温)が行われる(タイミングA2~A3)。復温の後、予熱(タイミングA3~A4)以降の処理が繰り返される。例えば、被処理物100は、焼入れのときは冷却室4内の冷却液Cに浸漬され、この浸漬のとき以外は加熱室3または冷却室4のガス雰囲気に配置される。被処理物100が加熱室3と冷却室4の間を搬送されるとき、第2扉14が開かれる。
The treatment pattern of the
上述したように、熱処理装置1は、本実施形態では、被処理物100を浸炭処理する浸炭処理装置であり、被処理物100を所定の浸炭温度まで加熱した後に所定の均熱温度まで低下させ、次いで、被処理物100を所定時間均熱温度に維持し、次いで、被処理物100を冷却槽6に投入することで焼入れを行う。
As described above, in this embodiment, the heat treatment apparatus 1 is a carburizing treatment apparatus for carburizing the
上記の処理パターンにおいて、加熱室3での処理パターンは、「復温」、「予熱」、「浸炭」、「拡散」、「降温」、「均熱」を1つのサイクルとして含んでいる。
In the above processing pattern, the processing pattern in the
加熱室3で上記の処理パターンが行われている間において、冷却室4では、「焼入れ」、「冷却液の降温」、「冷却液の定温」が行われる。
While the above processing pattern is being performed in the
図3に示されているように、焼入期間P1に、パージと被処理物100の装入、および、復温開始が行われる(タイミングA1~A2’)。冷却液Cの降温(期間P2~P4)は、本実施形態では、焼入れの完了後、加熱室3における降温の後期まで行われる。冷却液の定温(定温期間P5)は、本実施形態では、冷却液Cの降温の後、焼入れが開始されるタイミングA1まで行われる。
As shown in FIG. 3, during the quenching period P1, purging, loading of the
なお、冷却液Cの降温および定温の期間は、本実施形態では、上述した期間に行われるけれども、この通りでなくてもよい。冷却液Cの降温期間は、上述した期間よりも短くてもよいし、上述した期間より長くてもよく、冷却液Cの定温期間が省略されてもよい。 In this embodiment, the cooling liquid C is cooled and kept at a constant temperature during the period described above, but this does not have to be the case. The period for decreasing the temperature of the cooling liquid C may be shorter than the period described above, or may be longer than the period described above, and the constant temperature period for the cooling liquid C may be omitted.
本実施形態では、焼入期間P1は、例えば、20分間程度の期間である(タイミングA1~A2’)。また、焼入期間P1の終了から復温完了までの期間が自然冷却期間P2として規定されている(タイミングA2’~A3)。また、予熱開始から拡散完了までの期間が第1徐冷期間P3として規定されている(タイミングA3~A6)。また、第1徐冷期間P3終了から降温の途中までの期間が第2徐冷期間P4として規定されている(タイミングA6~A6’)。また、第2徐冷期間P4終了から均熱完了までの期間が定温期間P5として規定されている(タイミングA6’~A1)。図3の下図において、期間P1,P2は、冷却液Cの実測温度Tmの一例を示しており、期間P3~P5は、冷却液Cの目標温度Ttの一例を示している。 In this embodiment, the hardening period P1 is, for example, a period of about 20 minutes (timings A1 to A2'). A period from the end of the hardening period P1 to the completion of reheating is defined as a natural cooling period P2 (timings A2' to A3). A period from the start of preheating to the completion of diffusion is defined as a first slow cooling period P3 (timings A3 to A6). Also, the period from the end of the first slow cooling period P3 to the middle of the temperature drop is defined as the second slow cooling period P4 (timings A6 to A6'). Also, the period from the end of the second slow cooling period P4 to the completion of soaking is defined as the constant temperature period P5 (timings A6' to A1). In the lower diagram of FIG. 3, periods P1 and P2 show an example of the measured temperature Tm of the coolant C, and periods P3 to P5 show an example of the target temperature Tt of the coolant C. As shown in FIG.
焼入期間P1では、被処理物100が冷却液Cに浸漬されることで、冷却液Cの実測温度Tmが例えば20℃程度、急峻に増加し、その後、徐々に低下する。本実施形態では、焼入期間P1では、制御部8は、加熱部28による加熱動作、および、冷却部27による冷却動作の何れも行わず、冷却液Cを自然冷却させる。焼入期間P1の長さは、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに伴って設定されてもよい。なお、焼入期間P1において、制御部8は、冷却部27による冷却液Cの冷却動作を行ってもよい。
During the quenching period P1, the
期間P2~P5では、被処理物100は冷却槽6から取り出されている。本実施形態では、自然冷却時間P2では、制御部8は、自然冷却モードを実行することで、加熱部28による加熱動作、および、冷却部27による冷却動作の何れも行わない。制御部8は、加熱室3の実測温度が予熱温度に到達した時点を、自然冷却期間P2の終了と判定する。
The
第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4では、制御部8は、誘導冷却モードを実行するように構成されている。誘導冷却モードは、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい変化するように設定し、冷却液Cの実測温度Tmが目標温度Ttとなるように温度調整機構25を駆動するモードである。特に、本実施形態では、誘導冷却モードは、冷却液Cの実測温度Tmが目標温度Ttに収まるように温度調整機構25を駆動するモードである。
In the first slow cooling period P3 and the second slow cooling period P4, the
制御部8は、誘導冷却モード開始から終了までの期間(P3,P4)、および、誘導冷却モード開始時の冷却液Cの実測温度Tm1と誘導冷却モード終了時の目標温度Ttfとの温度差ΔT1(Tm1-Ttf)、に基づいて、各単位時間における目標温度Ttを設定する。
The
具体的には、制御部8は、まず、第1徐冷期間P3を参照する。第1徐冷期間P3の規定に際しては、制御部8は、予熱、浸炭、および、拡散にかかる時間を参照する。これら予熱、浸炭、および、拡散にかかる時間は、例えば、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに伴って設定されてもよい。そして、制御部8は、予熱、浸炭、および、拡散にかかる時間の合計(タイミングA3~A6)を、第1徐冷期間P3として設定する。なお、予熱、浸炭、および、均熱時の加熱室3の温度は、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに基づいて制御部8が設定してもよい。
Specifically, the
また、制御部8は、第2徐冷期間P4を算出する。第2徐冷期間P4の算出に際しては、制御部8は、降温時間(タイミングA6~A7の時間)を参照する。降温時間は、被処理物100の温度が拡散温度から均熱温度まで低下する時間であり、本実施形態では、加熱室3の実測温度が拡散温度から均熱温度まで低下するのにかかる時間である。この降温期間は、熱処理装置1の既知の特性、および、被処理物100の処理パターン等に基づいて制御部8が演算する。
Further, the
制御部8は、降温時間(タイミングA6~A7の時間)を、下記式(1)で算出する。
降温時間=ΔF/Vm(min)…(1)
なお、ΔFは加熱室3内の(浸炭温度-均熱温度)である。また、Vmは、熱処理機構2内における加熱室3の降温速度(℃/min)であり、例えば定数である。
The
Cooling time = ΔF/Vm (min) (1)
ΔF is (carburizing temperature−soaking temperature) in the
そして、本実施形態では、加熱室3の実測温度Tmが均熱温度+所定温度f(例えば、10℃)となるときの時間、すなわち、(ΔF-f)/Vm(min)となる時間を、第2徐冷期間P4として設定する。式として表現すると、第2徐冷期間P4は、下記式(2)で示される。
第2徐冷期間P4=(ΔF-f)/Vm(min)・・・(2)
In this embodiment, the time required for the measured temperature Tm of the
Second slow cooling period P4=(ΔF−f)/Vm (min) (2)
なお、制御部8は、降温時間=ΔF/Vm(min)を算出することなく、第2徐冷期間P4=(ΔF-f)/Vm(min)を算出してもよい。また、制御部8は、降温時間(タイミングA6~A7の期間)=第2徐冷期間P4としてもよい。すなわち、均熱開始時(タイミングA7)に第2徐冷期間P4が終了してもよい。また、焼入れ開始直前(タイミングA1)に第2徐冷期間P4が終了してもよい。この場合、制御部8は、降温時間(タイミングA6~A7の期間)と均熱期間(タイミングA7~A1の期間)の合計の期間(タイミングA6~A1)を第2徐冷期間P4としてもよい。
The
制御部8は、上述した、第1徐冷期間P3+第2徐冷期間P4を、誘導冷却モード実行期間として設定する。
The
次に、制御部8は、復温完了時点のタイミングA3時点(加熱室温度が予熱温度になった時点)における冷却液Cの実測温度Tm1と、均熱時、すなわち、次の焼入直前時における、冷却液Cの目標温度Ttfとの温度差ΔT1を算出する。この目標温度Ttfは、冷却液Cの最終目標温度であり、被処理物100の処理パターン等に基づいて予め設定されている。冷却液Cの最終目標温度Ttfは、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が設定することに基づいて制御部8が設定してもよい。
Next, the
本実施形態では、制御部8は、誘導冷却モードにおいて、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい線形的に低くするように設定する。また、本実施形態では、目標温度Ttは所定の温度幅(Tt1-Tt2)を有している。温度幅(Tt1-Tt2)内において、目標中心温度Tt0と、目標中心温度Tt0よりも高い目標上限温度Tt1と、目標中心温度Tt0よりも低い目標下限温度Tt2と、が設定されている。制御部8は、実測温度Tmが目標上限温度Tt1と目標下限温度Tt2との間に収まるように温度調整機構25を駆動する。
In the present embodiment, the
より具体的には、制御部8は、第1徐冷期間T3開始の時点で、誘導冷却モードにおける各時間Pxの目標中心温度Tt0を設定する。本実施形態では、誘導冷却モード実行期間(期間P3+P4)において、目標中心温度Tt0の降下速度が一定となるように目標中心温度Tt0が設定される。すなわち、目標中心温度Tt0=誘導冷却モード開始時の冷却液Cの実測温度Tm1-{Px/(P3+P4)}×ΔT1が制御部8で設定される。図3の下図では、この目標中心温度Tt0が、直線的なグラフで示されている。
More specifically, the
そして、本実施形態では、第1徐冷期間P3では、目標上限温度Tt1は、目標中心温度Tt0+α1℃(本実施形態では、α1℃=3℃)として設定されており、目標下限温度Tt2は、目標中心温度Tt0-α2℃(本実施形態では、α2℃=3℃)として設定されている。なお、α1,α2は、3未満でも3以上でもよい。また、α1,α2は、互いに同じ値でも異なる値でもよい。 In the present embodiment, in the first slow cooling period P3, the target upper limit temperature Tt1 is set as the target center temperature Tt0+α1° C. (α1° C.=3° C. in the present embodiment), and the target lower limit temperature Tt2 is The target center temperature is set as Tt0-α2° C. (α2° C.=3° C. in this embodiment). Note that α1 and α2 may be less than 3 or 3 or more. Also, α1 and α2 may be the same value or different values.
本実施形態では、第2徐冷期間P4では、目標上限温度Tt1は、目標中心温度Tt0+α3℃(本実施形態では、α3℃=1℃)として設定されており、目標下限温度Tt2は、目標中心温度Tt0-α4℃(本実施形態では、α4℃=1℃)として設定されている。なお、α3,α4は、1未満でも1以上でもよい。また、α3,α4は、互いに同じ値でも異なる値でもよい。 In the present embodiment, in the second slow cooling period P4, the target upper limit temperature Tt1 is set as the target center temperature Tt0+α3° C. (α3° C.=1° C. in this embodiment), and the target lower limit temperature Tt2 is set as the target center temperature Tt0+α3° C. The temperature is set as Tt0-α4° C. (α4° C.=1° C. in this embodiment). Note that α3 and α4 may be less than 1 or greater than or equal to 1. Also, α3 and α4 may be the same value or different values.
本実施形態では、第1徐冷期間P3、すなわち、誘導冷却モードの初期における目標上限温度Tt1と目標下限温度Tt2との差分(Tt1-Tt2)(本実施形態では、6℃)と比べて、第2徐冷期間P4、すなわち、誘導冷却モードの後期における目標上限温度Tt1と目標下限温度Tt2との差分(Tt1-Tt2)(本実施形態では、2℃)が小さくされている。 In the present embodiment, compared with the first slow cooling period P3, that is, the difference (Tt1−Tt2) (6° C. in this embodiment) between the target upper limit temperature Tt1 and the target lower limit temperature Tt2 at the beginning of the induction cooling mode, The difference (Tt1−Tt2) (2° C. in this embodiment) between the target upper limit temperature Tt1 and the target lower limit temperature Tt2 in the second slow cooling period P4, ie, the latter half of the induction cooling mode, is made small.
なお、本実施形態では、第1徐冷期間P3から第2徐冷期間P4に切り替わる際に、制御部8において単位時間毎(例えば、冷却液Cの温度を1℃低下させるのにかける時間毎)の目標温度Ttが再設定されるように構成されている。具体的には、制御部8は、第1徐冷期間P3終了時点(制御部8で設定されたタイミングA6)における冷却液Cの実測温度Tm2と、均熱時、すなわち、次の焼入直前時における、冷却液Cの目標温度Ttfとの温度差ΔT2を算出する。次に、制御部8は、第2徐冷期間P4における各時間Px(例えば、冷却液Cの温度を1℃低下させるのにかける時間毎)の目標中心温度Tt0を設定する。このとき、再び、第2徐冷期間P4において、目標中心温度Tt0の降下速度が一定となるように目標中心温度Tt0が設定される。
In the present embodiment, when switching from the first slow cooling period P3 to the second slow cooling period P4, the
すなわち、目標中心温度Tt0=第2徐冷期間P4開始時の冷却液Cの実測温度Tm2-(Px/P4)×ΔT2が制御部8で設定される。図3の下図では、便宜上、再設定後の目標中心温度Tt0は、再設定前の目標中心温度Tt0のグラフと同じとしている。
That is, the
なお、制御部8は、第2徐冷期間P4の開始時において、上述した目標温度Ttの再設定を行わなくてもよい。
Note that the
制御部8は、第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4を含む誘導冷却モード実行期間において、冷却液Cの実測温度Tmが上記の目標温度Ttとなるように温度調整機構25を駆動する。このように、本実施形態では、制御部8は、被処理物100の温度が浸炭温度から均熱温度まで低下するまでの降温時間(タイミングA6~A7の時間)を予測し、降温時間の途中(タイミングA6’)に誘導冷却モードを終了する。次いで、制御部8は、定温期間P5において、目標温度を一定に維持するように温度調整機構25を制御する定温モードを実行する。
The
定温期間P5では、制御部8は、定温モードを実行することで、冷却液Cの実測温度Tmが一定の目標温度Ttfとなるように温度調整機構25を駆動する。具体的には、制御部8は、第2徐冷期間P4が終了してから均熱が終了するまでの時間(タイミングA6’~A1)を、定温期間P5として設定する。均熱期間は、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに基づいて、制御部8が設定してもよい。
During the constant temperature period P5, the
次に、制御部8は、冷却液Cの目標温度Ttとして、目標中心温度Tt0と、目標上限温度Tt1と、目標下限温度Tt2と、を設定する。定温期間P5において、目標中心温度Tt0は、冷却液Cの最終目標温度Ttf(Tt0=Ttf)である。目標上限温度Tt1は、目標中心温度Tt0よりも例えばゼロ~2℃程度高い温度である。目標下限温度Tt2は、目標中心温度Tt0よりも例えばゼロ~2℃程度低い温度である。制御部8は、冷却液Cの実測温度Tmが目標上限温度Tt1以上となったときは冷却部27を駆動して冷却液Cを降温させ、冷却液Cの実測温度Tmが目標下限温度Tt2以下となったときは加熱部28を駆動して冷却液Cを上昇させる。
Next, the
以上説明したように、制御部8は、焼入期間P1、および、自然冷却期間P2では、自然冷却モードを実行することで、加熱部28および冷却部27の何れも駆動せず、特に自然冷却期間P2では、冷却液Cを自然冷却する。制御部8は、第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4では、誘導冷却モードを実行することで、冷却液Cの実測温度Tmが徐々に低下するように温度調整機構25を駆動する。また、制御部8は、定温期間P5では、冷却液Cの実測温度Tmが一定の目標中心温度Tt0となるように、温度調整機構25を駆動する。
As described above, the
本実施形態では、制御部8は、加熱部28による冷却液Cの加熱動作を行う時間を可及的に少なくするように構成されている。制御部8による冷却液Cの温度制御によって得られる冷却液Cの実測温度Tmの履歴について、図4および図5に示す2つの例を挙げてより具体的に説明する。
In this embodiment, the
本実施形態では、制御部8は、図4に示す「強制冷却制御例」による冷却液Cの温度制御と、図5に示す「加熱制御例」による冷却液Cの温度制御と、を実行することができる。図4に示す「強制冷却制御例」による冷却液Cの温度制御は、各時間Pxの目標温度Ttが設定されることで決まる、目標冷却速度(単位時間あたりの目標温度Ttの低下量)よりも、冷却液Cの自然冷却速度が遅いときの制御である。一方、図5に示す「加熱制御例」による冷却液Cの温度制御は、上記目標冷却速度よりも、冷却液Cの自然冷却速度が速いときの制御である。
In this embodiment, the
図4は、「強制冷却制御例」における冷却液Cの実測温度Tmの履歴の一例を示す図である。実測温度Tmは、実線で示されている。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the history of the measured temperature Tm of the coolant C in the "forced cooling control example". The measured temperature Tm is indicated by a solid line.
図1および図4を参照して、前述したように、制御部8は、焼入期間P1、および、自然冷却期間P2では、自然冷却モードを実行することで、加熱部28および冷却部27の何れも駆動しない。このような条件下で被処理物100が冷却液Cに浸漬されて焼入れされることで、冷却液Cの実測温度Tmは、焼入期間P1の前半において急峻に上昇し、その後緩やかに低下する。
1 and 4, as described above, the
そして、自然冷却期間P2が終了し、第1徐冷期間P3に移行すると、制御部8は、誘導冷却モードを実行する。誘導冷却モードでは、単位時間(冷却液Cの温度を1℃低下させるのにかける時間)毎に設定された目標温度Ttに実測温度Tmが収まるように制御部8が温度調整機構25を駆動する。図4の「強制冷却制御例」では、制御部8は、実測温度Tmが目標中心温度Tt0より高いときに冷却部27を駆動して冷却液Cを冷却する。
Then, when the natural cooling period P2 ends and shifts to the first slow cooling period P3, the
制御部8は、冷却液Cの実測温度Tmが目標上限温度Tt1であるときに、冷却部27の駆動を開始して冷却液Cを冷却する。制御部8は、例えば、第1徐冷期間P3において、あるタイミングD1までは、冷却液Cを自然冷却する。そして、制御部8は、タイミングD1のときに冷却液Cの実測温度Tmが目標上限温度Tt1に到達したと判定し、冷却部27を駆動して冷却液Cを冷却する。そして、制御部8は、タイミングD1後のあるタイミングD2において冷却液Cの実測温度Tmが目標中心温度Tt0まで低下したと判定したときに、冷却部27の駆動を停止する。
The
このように、冷却液Cの実測温度Tmが目標上限温度Tt1となったときに冷却部27による冷却液Cの冷却が開始され、次に実測温度Tmが目標中心温度Tt0に到達したときに冷却部27の駆動が停止されるという動作が繰り返されることで、第1徐冷期間P3において、階段状に実測温度Tmが緩やかに低下する。なお、強制冷却制御例では、冷却部27が動作しているときでも、動作していないときでも、加熱部28による加熱動作は行われない。また、強制冷却制御例では、実測温度Tmが目標上限温度Tt1と目標下限心温度Tt2との間の任意の温度に到達したときに冷却部27の駆動が停止されてもよい。
In this way, when the measured temperature Tm of the coolant C reaches the target upper limit temperature Tt1, cooling of the coolant C by the cooling
第1徐冷期間P3が終了し、第2徐冷期間P4に移行すると、制御部8は、目標温度Ttを前述したように再設定する。そして、制御部8は、引き続き、設定された目標温度Ttに実測温度Tmが収まるように温度調整機構25を駆動する。第2徐冷期間P4においても、目標温度Ttの温度幅が異なる点以外は第1徐冷期間P3と同様にして温度調整機構25が駆動されることで、実測温度Tmが階段状に緩やかに低下する。
When the first slow cooling period P3 ends and shifts to the second slow cooling period P4, the
第2徐冷期間P4が終了し、定温期間P5に移行すると、制御部8は、目標中心温度Tt0を一定の最終目標温度Ttfとし、実測温度Tmが最終目標温度Ttfとなるように温度調整機構25を制御する。定温期間P5では、制御部8は、実測温度Tmが目標下限温度Tt2に達したときには、冷却液Cを加熱部28によって加熱する。
When the second slow cooling period P4 ends and shifts to the constant temperature period P5, the
図5は、「加熱制御例」における冷却液Cの実測温度Tmの履歴の一例を示す図である。図1および図5を参照して、図5に示す「加熱制御例」が図4に示す「強制冷却制御例」と異なっているのは、第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4における誘導冷却モードでの制御内容である。期間P1,P2,P5における制御部8による温度調整機構25の制御は、図4に示す例と同じであるので、説明を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the history of the measured temperature Tm of the coolant C in the "heating control example". 1 and 5, the "heating control example" shown in FIG. 5 differs from the "forced cooling control example" shown in FIG. This is the control contents in the induction cooling mode. The control of the
図5の「加熱制御例」では、制御部8は、実測温度Tmが目標中心温度Tt0より低いときに加熱部28を駆動して冷却液Cを加熱する。
In the "heating control example" of FIG. 5, the
制御部8は、冷却液Cの実測温度Tmが目標下限温度Tt2であるときに、加熱部28の駆動を開始して冷却液Cを加熱する。制御部8は、例えば、第1徐冷期間P3において、あるタイミングE1までは、冷却液Cを自然冷却する。そして、制御部8は、タイミングE1のときに実測温度Tmが目標下限温度Tt2に到達したと判定し、加熱部28を駆動して冷却液Cを加熱する。そして、制御部8は、タイミングE1後のあるタイミングE2において実測温度Tmが目標中心温度Tt0まで上昇したと判定したときに、加熱部28の駆動を停止する。
The
このように、冷却液Cの実測温度Tmが目標下限温度Tt2となったときに加熱部28による冷却液Cの加熱が開始され、次に実測温度Tmが目標中心温度Tt0に到達したときに加熱部28の駆動が停止されるという動作が繰り返されることで、第1徐冷期間P3において、階段状に実測温度Tmが緩やかに低下する。なお、加熱制御例では、加熱部28が動作しているときでも、動作していないときでも、冷却部27による冷却動作は行われない。また、加熱制御例では、実測温度Tmが目標上限温度Tt1と目標下限心温度Tt2との間の任意の温度に到達したときに加熱部28の駆動が停止されてもよい。
In this way, when the measured temperature Tm of the coolant C reaches the target lower limit temperature Tt2, heating of the coolant C by the
第1徐冷期間P3が終了し、第2徐冷期間P4に移行すると、制御部8は、目標温度Ttを前述したように再設定する。そして、制御部は、引き続き、設定された目標温度Ttに実測温度Tmが収まるように制御部8が温度調整機構25を駆動する。第2徐冷期間P4においても、目標温度Ttの温度幅(Tt1-Tt2)が異なる点以外は第1徐冷期間P3と同様にして温度調整機構25が駆動されることで、階段状に実測温度Tmが緩やかに低下する。
When the first slow cooling period P3 ends and shifts to the second slow cooling period P4, the
以上説明したように、本実施形態によると、制御部8は、誘導冷却モードにおいて、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい変化するように設定し、冷却液Cの実測温度Tmが目標温度Ttとなるように温度調整機構25を駆動する。この構成によると、加熱された被処理物100が冷却槽6に投入されることで温度が上昇した冷却液Cを、次に加熱された被処理物100が冷却槽6に投入されるまでの間において、冷却することができる。この冷却の際、制御部8は、誘導冷却モード(徐冷期間P3,P4)において、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい変化するように設定し、冷却液Cの実測温度Tmが目標温度Ttとなるように温度調整機構25を駆動する。この構成により、冷却部27によって冷却液Cを急激に冷却されないようにすることができる。これにより、制御部8は、冷却液Cの温度を緩やかに低下させることができる。その結果、冷却液Cの温度が、被処理物100の焼入開始時に要求される温度(最終目標温度Ttf)となってから、この温度を維持するための冷却液Cの加熱動作をゼロまたは必要最小限にすることができる。すなわち、冷却液Cを加熱するためのエネルギーをより少なくできる結果、焼入等、加熱された被処理物100を冷却する処理を行う熱処理装置1において、省エネルギー性に優れた構成にでき、且つ、エネルギーコスト等の運用コストを低減できる。
As described above, according to the present embodiment, in the induction cooling mode, the
また、本実施形態によると、誘導冷却モード実行時に必要な単位時間毎の目標温度Ttを、誘導冷却モード開始から終了までの期間(徐冷期間P3,P4)、および、誘導冷却モード開始時の実測温度Tm1と誘導冷却モード終了時の目標温度Ttfとの温度差ΔT1に基づいて設定できる。これにより、単位時間毎の目標温度設定を、簡易な演算で行うこともできるし、高い自由度で設定することもできる。 Further, according to the present embodiment, the target temperature Tt for each unit time required when the induction cooling mode is executed is set to the period from the start to the end of the induction cooling mode (slow cooling periods P3, P4) and It can be set based on the temperature difference ΔT1 between the measured temperature Tm1 and the target temperature Ttf at the end of the induction cooling mode. As a result, the target temperature can be set for each unit of time by a simple calculation, and can also be set with a high degree of freedom.
また、本実施形態によると、制御部8は、誘導冷却モードにおいて、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい線形的に低くする。この構成によると、誘導冷却モード実行時に必要な単位時間毎の目標温度Ttを、簡易な演算で設定できる。
Further, according to the present embodiment, in the induction cooling mode, the
また、本実施形態によると、目標温度Ttに温度幅(Tt1-Tt2)が設けられていることで、冷却液温を厳密に制御しなくて済み、冷却液温制御をより簡易な構成で実現できる。 Further, according to the present embodiment, since the temperature range (Tt1-Tt2) is provided for the target temperature Tt, it is not necessary to strictly control the coolant temperature, and coolant temperature control is realized with a simpler configuration. can.
また、本実施形態によると、誘導冷却モードの初期(期間P3)における目標上限温度Tt1と目標下限温度Tt2との差分(Tt1-Tt2)と比べて、誘導冷却モードの後期(期間P4)における目標上限温度Tt1と目標下限温度Tt2との差分(Tt1-Tt2)が小さくされている。この構成によると、被処理物100を冷却した後、次に加熱された被処理物100が投入される冷却液Cについて、被処理物100が投入される時点での温度を、より正確に要求される温度(最終目標温度Ttf)に近づけることができる。
Further, according to the present embodiment, compared with the difference (Tt1−Tt2) between the target upper limit temperature Tt1 and the target lower limit temperature Tt2 at the beginning of the induction cooling mode (period P3), the target A difference (Tt1-Tt2) between the upper limit temperature Tt1 and the target lower limit temperature Tt2 is reduced. According to this configuration, after cooling the
また、本実施形態によると、制御部8は、実測温度Tmが目標中心温度Tt0より高いときに冷却部27を駆動して冷却液Cを冷却することができる。この構成によると、冷却部27の駆動開始のトリガーを簡易な構成にできる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によると、制御部8は、実測温度Tmが目標上限温度Tt1であるときに、冷却部27の駆動を開始して冷却液Cを冷却し、実測温度Tmが前記目標中心温度Tt0まで低下したときに冷却部27の駆動を停止することができる。この構成によると、冷却部27による冷却液Cの過剰な冷却を抑制できる。これにより、冷却液温度が低下しすぎることに起因して加熱部28で冷却液Cを再度加熱するという、多くのエネルギーが必要な動作をより少なくできる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によると、制御部8は、実測温度Tmが目標中心温度Tt0より低いときに加熱部28を駆動して冷却液Cを加熱することができる。この構成によると、冷却液Cの温度が目標中心温度Tt0から低くなりすぎないように冷却液Cの温度を維持できる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によると、制御部8は、実測温度Tmが目標下限温度Tt2であるときに、加熱部28の駆動を開始して冷却液Cを加熱し、実測温度Tmが目標中心温度Tt0まで上昇したときに加熱部28の駆動を停止することができる。この構成によると、加熱部28による冷却液Cの過剰な加熱を抑制できる。これにより、最小限の加熱にて、冷却液Cの温度保持ができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によると、制御部8は、被処理物100の温度が浸炭温度から均熱温度まで低下するまでの降温時間(タイミングA6~A7の時間)を予測し、この降温時間の途中(タイミングA6’。期間P4の終わり。)に誘導冷却モードを終了し、次いで、定温モード(定温期間P5)を実行する。この構成によると、制御部8は、誘導冷却モードをより長く実行できる。その分、定温モードを実行する時間をより短くできる。定温モード(定温期間P5)では、目標温度Ttを一定に維持する必要があるために、加熱部28による冷却液Cの加熱動作を頻繁に行う必要がある。しかしながら、この定温モードの実行時間を短くすることで、加熱動作に伴うエネルギー消費量をより少なくできる。
In addition, according to the present embodiment, the
なお、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified in various ways within the scope of the claims.
(1)上述の実施形態では、図5に示す「加熱制御例」の誘導冷却モード(徐冷期間P3,P4)において、加熱部28が冷却液Cの加熱動作を繰り返すことで冷却液Cの実測温度Tmを徐々に低下させていた。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、冷却液Cの実測温度Tmが目標中心温度Tt0未満のときは、一旦、冷却液Cの実測温度Tmが目標中心温度Tt0と目標上限温度Tt1との間まで到達するように加熱部28が冷却液Cの加熱動作を行い、その後、図4の「強制冷却制御例」で示すように、冷却部27が冷却液Cの冷却動作を間欠的に行ってもよい。この場合、誘導冷却モードにおいて、加熱部28が冷却液Cを加熱する時間をより短くできる。
(1) In the above-described embodiment, in the induction cooling mode (slow cooling periods P3 and P4) of the "heating control example" shown in FIG. The measured temperature Tm was gradually lowered. However, this need not be the case. For example, when the measured temperature Tm of the cooling liquid C is lower than the target central temperature Tt0, the
(2)上述の実施形態では、誘導冷却モード(第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4)では、目標温度Ttが時間の経過に従って連続的(線形的)に低下する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、誘導冷却モードにおいて、目標温度Ttは、段階的(階段状)に低下してもよいし、時間の経過に従って一旦上昇してもよい。 (2) In the above-described embodiment, in the induction cooling mode (the first slow cooling period P3 and the second slow cooling period P4), the target temperature Tt is continuously (linearly) lowered over time as an example. explained. However, this need not be the case. For example, in the induction cooling mode, the target temperature Tt may be lowered stepwise (stepwise), or may be raised once as time elapses.
(3)上述の実施形態では、焼入期間P1および自然冷却期間P2において、冷却部27による冷却液Cの冷却動作が行われない形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、制御部8は、焼入期間P1において、冷却部27による冷却液Cの冷却動作を行ってもよい。また、制御部8は、自然冷却期間P2において、冷却部27による冷却液Cの冷却動作を行ってもよい。焼入期間P1および自然冷却期間P2において、自然冷却または冷却部27による冷却液Cの冷却動作の何れを行うかは、作業員が操作・表示部9を操作することで選択可能とされてもよい。
(3) In the above-described embodiment, the cooling operation of the cooling liquid C by the cooling
(4)上述の実施形態では、自然冷却期間P2の終期は、加熱室3の実測温度Tmが予熱温度に復帰した時点であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。自然冷却期間P2の終期は、予熱開始後の時点であってもよい。また、自然冷却期間P2を省略し、焼入期間P1の直後に第1徐冷期間P3が開始されてもよい。
(4) In the above-described embodiment, the end of the natural cooling period P2 was when the measured temperature Tm of the
(5)また、第2徐冷期間T4の終わりは、均熱の終わり(タイミングA1)であってもよい。この場合、定温モードを省略できる。 (5) The end of the second slow cooling period T4 may be the end of soaking (timing A1). In this case, the constant temperature mode can be omitted.
(6)上述の実施形態では、熱処理装置1が浸炭処理装置である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、本発明は、窒化処理装置、浸炭窒化処理装置、焼入装置、ガス軟窒化処理装置、アルミ容体化処理装置等の他の熱処理装置に適用されてもよい。本発明が上記他の熱処理装置に適用される場合においても、制御部は、例えば、冷却液による焼入れの完了以降次の焼入れまでの間に、誘導冷却モードを実行することができる。 (6) In the above-described embodiment, the heat treatment apparatus 1 is a carburizing apparatus. However, this need not be the case. For example, the present invention may be applied to other heat treatment apparatuses such as a nitriding apparatus, a carbonitriding apparatus, a quenching apparatus, a gas nitrocarburizing apparatus, and an aluminum solution treatment apparatus. Even when the present invention is applied to the other heat treatment apparatus, the control unit can execute the induction cooling mode, for example, between the completion of quenching by cooling liquid and the next quenching.
次に、熱処理装置1が浸炭処理以外の処理を行う場合の制御の一例について説明する。なお、以下では、実施形態と異なる点について主に説明し、実施形態と同様の構成には図に同様の符号または説明を付して詳細な説明は省略する。 Next, an example of control when the heat treatment apparatus 1 performs a process other than the carburizing process will be described. In the following, points different from the embodiment will be mainly described, and configurations similar to the embodiment will be given the same reference numerals or explanations in the drawings, and detailed explanation will be omitted.
図6は、熱処理装置1が浸炭処理装置とは異なる処理を行う変形例における、被処理物の処理パターンと、冷却液温度との関係を説明するための図である。図6に示す変形例では、熱処理装置1は、実施形態における予熱・浸炭・拡散温度に代えて加熱処理温度で被処理物100を加熱する。また、図6に示す変形例では、加熱処理温度より低い温度での均熱処理は行われない。なお、図6の上図は、被処理物100の処理パターンについて説明するための図であり、横軸は時間であり、縦軸は加熱室温度の実測値(加熱室内の雰囲気温度)を示している。図6の下図は、冷却液Cの温度について説明するための図であり、横軸は時間であり、縦軸は冷却液Cの温度を示している。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the treatment pattern of the workpiece and the cooling liquid temperature in a modified example in which the heat treatment apparatus 1 performs a treatment different from that of the carburizing treatment apparatus. In the modification shown in FIG. 6, the heat treatment apparatus 1 heats the
図6に示す変形例での被処理物100の処理パターンについて説明すると、加熱室3を所定の加熱処理温度に加熱して被処理物100を加熱する加熱処理が行われる(タイミングA3~A1)。次いで、被処理物100を冷却室4に搬送して冷却液Cに浸漬することで焼入れを行う(タイミングA1~A2’)。焼入期間P1の初期の間においては、冷却室4内のガスを熱処理用ガスに置換するパージが行われる(タイミングA1~A2)。また、パージ完了後、被処理物100が出入口4aから冷却室4を通して加熱室3に装入される。被処理物100が加熱室3に装入されると加熱室3の雰囲気温度が低下するため、加熱室ヒータ22によって加熱室3の温度が加熱室温度まで戻される動作(復温)が行われる(タイミングA2~A3)。復温の後、タイミングA3以降の処理が繰り返される。
To explain the processing pattern of the
上記の処理パターンにおいて、加熱室3での処理パターンは、「復温」、「加熱処理」を1つのサイクルとして含んでいる。
In the above processing pattern, the processing pattern in the
加熱室3で上記の処理パターンが行われている間において、冷却室4では、「焼入れ」、「冷却液の降温」、「冷却液の定温」が行われる。
While the above processing pattern is being performed in the
図6に示されているように、焼入期間P1に、パージと被処理物100の装入、および、復温開始が行われる(タイミングA1~A2’)。冷却液Cの降温(期間P2~P4)は、本変形例では、焼入れの完了後、所定期間行われる(タイミングA2’~A3’’)。冷却液の定温(定温期間P5)は、本変形例では、冷却液Cの降温の後、焼入れが開始されるタイミングまで行われる(タイミングA3’’~A1)。
As shown in FIG. 6, during the quenching period P1, purging, loading of the
本変形例では、焼入期間P1の終了から復温完了までの期間が自然冷却期間P2として規定されている(タイミングA2’~A3)。また、加熱室温度が加熱処理温度である期間の開始から途中までの期間が第1徐冷期間P3として規定されている(タイミングA3~A3’)。また、第1徐冷期間P3終了から所定の期間が第2徐冷期間P4として規定されている(タイミングA3’~A3’’)また、第2徐冷期間P4終了から焼入れ開始直前までの期間が定温期間P5として規定されている(タイミングA3’’~A1)。図6の下図において、期間P1,P2は、冷却液Cの実測温度Tmの一例を示しており、期間P3~P5は、冷却液Cの目標温度Ttの一例を示している。 In this modification, the period from the end of the quenching period P1 to the completion of reheating is defined as the natural cooling period P2 (timings A2' to A3). Also, the period from the start to the middle of the period in which the heating chamber temperature is the heat treatment temperature is defined as the first slow cooling period P3 (timings A3 to A3'). A predetermined period from the end of the first slow cooling period P3 is defined as the second slow cooling period P4 (timings A3' to A3''). is defined as the constant temperature period P5 (timings A3'' to A1). In the lower diagram of FIG. 6, periods P1 and P2 show an example of the measured temperature Tm of the coolant C, and periods P3 to P5 show an example of the target temperature Tt of the coolant C. As shown in FIG.
なお、冷却液Cの降温および定温の期間は、本実施形態では、上述した期間に行われるけれども、この通りでなくてもよい。冷却液Cの降温期間は、上述した期間よりも短くてもよいし、上述した期間より長くてもよく、冷却液Cの定温期間が省略されてもよい。 In this embodiment, the cooling liquid C is cooled and kept at a constant temperature during the period described above, but this does not have to be the case. The period for decreasing the temperature of the cooling liquid C may be shorter than the period described above, or may be longer than the period described above, and the constant temperature period for the cooling liquid C may be omitted.
本変形例では、タイミングA1,A2,A2’A3,A3’,A3’’は、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに伴って設定されてもよい。なお、タイミングA2,A3は、成り行きに任せる構成であってもよい。同様に、焼入期間P1、自然冷却期間P2、第1徐冷期間P3、第2徐冷期間P4、および、定温期間P5は、作業員が操作・表示部9を操作することで設定されてもよいし、操作・表示部9に表示された処理パターンを作業員が選択することに伴って設定されてもよい。なお、自然冷却期間P2は、成り行きに任せる構成であってもよい。
In this modification, the timings A1, A2, A2', A3, A3', and A3'' may be set by the operator operating the operation/
期間P2~P5では、被処理物100は冷却槽6から取り出されている。本変形例では、焼入期間P1および自然冷却時間P2において、制御部8は、自然冷却モードを実行する。制御部8は、加熱室3の実測温度が加熱処理温度に到達した時点(タイミングA3)を、自然冷却期間P2の終了と判定する。
The
第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4では、制御部8は、誘導冷却モードを実行するように構成されている。
In the first slow cooling period P3 and the second slow cooling period P4, the
制御部8は、誘導冷却モード開始から終了までの期間(期間P3,P4)、および、誘導冷却モード開始時の冷却液Cの実測温度Tm1と誘導冷却モード終了時の目標温度Ttfとの温度差ΔT1(Tm1-Ttf)、に基づいて、各単位時間における目標温度Ttを設定する。
The
具体的には、制御部8は、まず、第1徐冷期間P3および第2徐冷期間P4を算出する。そして、制御部8は、上述した、第1徐冷期間P3+第2徐冷期間P4を、誘導冷却モード実行期間として設定する。
Specifically, the
次に、制御部8は、タイミングA3時点(加熱室温度が加熱処理温度になった時点)における冷却液Cの実測温度Tm1と、誘導冷却モード終了時(タイミングA3’’)における、冷却液Cの目標温度Ttfとの温度差ΔT1を算出する。
Next, the
本変形例では、実施形態と同様に、制御部8は、誘導冷却モードにおいて、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい線形的に低くするように設定する。
In this modified example, similarly to the embodiment, in the induction cooling mode, the
本変形例では、第1徐冷期間P3から第2徐冷期間P4に切り替わる際に、制御部8において単位時間毎(例えば、冷却液Cの温度を1℃低下させるのにかける時間毎)の目標温度Ttが再設定されるように構成されている。
In this modification, when switching from the first slow cooling period P3 to the second slow cooling period P4, the
なお、制御部8は、第2徐冷期間P4の開始時において、上述した目標温度Ttの再設定を行わなくてもよい。また、制御部8は、上記の第1徐冷期間P3に加えて、第2徐冷期間P4においても第1徐冷期間P3と同じ温度制御を継続してもよい。
Note that the
本変形例では、定温期間P5において、制御部8は、定温モードを実行する。
In this modification, the
この変形例においても、制御部8は、第1および第2徐冷期間P3,P4において、図4に示す「強制冷却制御例」による冷却液Cの温度制御と、図5に示す「加熱制御例」による冷却液Cの温度制御と、を実行することができる。
Also in this modification, the
(7)本発明は、少なくとも、制御部8が誘導冷却モードを実行できればよく、他の構成については限定されない。換言すれば、本発明は、冷却液Cの目標温度Ttを時間の経過にしたがい変化するように設定し、冷却液Cの実測温度Tmが目標温度Ttとなるように温度調整機構25を駆動する構成であればよく、他の構成については限定されない。
(7) The present invention only requires that the
本発明は、熱処理装置、および、熱処理装置における冷却液の温度制御方法として適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied as a heat treatment apparatus and a temperature control method for cooling liquid in the heat treatment apparatus.
1 熱処理装置
6 冷却槽
7 液温計(温度センサ)
8 制御部
25 温度調整機構
27 冷却部
28 加熱部
100 被処理物
C 冷却液
Tm 冷却液の実測温度
Tm1 誘導冷却モード開始時の実測温度
Tt 冷却液の目標温度
Tt0 目標中心温度
Tt1 目標上限温度
Tt2 目標下限温度
Ttf 誘導冷却モード終了時の目標温度
Tt1-Tt2 温度幅
ΔT1 温度差
1
8
Claims (11)
前記冷却液の温度を測定する温度センサと、
前記冷却液を冷却するための冷却部、および、前記冷却液を加熱するための加熱部を含む温度調整機構と、
前記温度調整機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、誘導冷却モードを実行可能に構成されており、
前記制御部は、前記誘導冷却モードにおいて、前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい変化するように設定し、前記冷却液の実測温度が前記目標温度となるように前記温度調整機構を駆動する、熱処理装置。 a cooling tank in which a cooling liquid for cooling the heated object to be processed is stored;
a temperature sensor that measures the temperature of the coolant;
a temperature adjustment mechanism including a cooling unit for cooling the cooling liquid and a heating unit for heating the cooling liquid;
A control unit that controls the temperature adjustment mechanism,
The control unit is configured to be able to execute an induction cooling mode,
In the induction cooling mode, the control unit sets the target temperature of the cooling liquid to change with time, and drives the temperature adjustment mechanism so that the actually measured temperature of the cooling liquid becomes the target temperature. heat treatment equipment.
前記制御部は、前記誘導冷却モード開始から終了までの期間、および、前記誘導冷却モード開始時の前記実測温度と前記誘導冷却モード終了時の前記目標温度との温度差、に基づいて前記目標温度を設定する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1,
The control unit controls the target temperature based on the period from the start to the end of the induction cooling mode and the temperature difference between the measured temperature at the start of the induction cooling mode and the target temperature at the end of the induction cooling mode. heat treatment equipment.
前記制御部は、前記誘導冷却モードにおいて、前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい線形的に低くする、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1 or claim 2,
The heat treatment apparatus, wherein the control unit linearly lowers the target temperature of the coolant over time in the induction cooling mode.
前記目標温度は所定の温度幅を有しており、
前記温度幅内において、目標中心温度と、前記目標中心温度よりも高い目標上限温度と、前記目標中心温度よりも低い目標下限温度と、が設定されており、
前記制御部は、前記実測温度が前記目標上限温度と前記目標下限温度との間に収まるように前記温度調整機構を駆動する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The target temperature has a predetermined temperature range,
Within the temperature range, a target center temperature, a target upper limit temperature higher than the target center temperature, and a target lower limit temperature lower than the target center temperature are set,
The heat treatment apparatus, wherein the control unit drives the temperature adjustment mechanism so that the measured temperature falls between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature.
前記誘導冷却モードの初期における前記目標上限温度と前記目標下限温度との差分と比べて、前記誘導冷却モードの後期における前記目標上限温度と前記目標下限温度との差分が小さくされている、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 4,
The heat treatment apparatus, wherein the difference between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature in the latter stage of the induction cooling mode is smaller than the difference between the target upper limit temperature and the target lower limit temperature in the initial period of the induction cooling mode. .
前記制御部は、前記実測温度が前記目標中心温度より高いときに前記冷却部を駆動して前記冷却液を冷却する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 4 or claim 5,
The heat treatment apparatus, wherein the control unit drives the cooling unit to cool the coolant when the actually measured temperature is higher than the target center temperature.
前記制御部は、前記実測温度が前記目標上限温度であるときに、前記冷却部の駆動を開始して前記冷却液を冷却し、前記実測温度が前記目標中心温度まで低下したときに前記冷却部の駆動を停止する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 6,
The control unit starts driving the cooling unit to cool the cooling liquid when the measured temperature is the target upper limit temperature, and the cooling unit when the measured temperature has decreased to the target center temperature. Heat treatment equipment that stops the drive of.
前記制御部は、前記実測温度が前記目標中心温度より低いときに前記加熱部を駆動して前記冷却液を加熱する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 4 to 7,
The heat treatment apparatus, wherein the control unit drives the heating unit to heat the coolant when the measured temperature is lower than the target center temperature.
前記制御部は、前記実測温度が前記目標下限温度であるときに、前記加熱部の駆動を開始して前記冷却液を加熱し、前記実測温度が前記目標中心温度まで上昇したときに前記加熱部の駆動を停止する、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 8,
The control unit starts driving the heating unit to heat the cooling liquid when the measured temperature is the target lower limit temperature, and the heating unit when the measured temperature rises to the target center temperature. Heat treatment equipment that stops the drive of.
前記熱処理装置は、前記被処理物を浸炭処理する浸炭処理装置であり、前記被処理物を所定の浸炭温度まで加熱した後に所定の均熱温度まで低下させ、次いで、前記被処理物を所定時間前記均熱温度に維持し、次いで、前記被処理物を前記冷却槽に投入するように構成されており、
前記制御部は、前記被処理物の温度が前記浸炭温度から前記均熱温度まで低下するまでの降温時間を予測し、前記降温時間の途中に前記誘導冷却モードを終了し、次いで、前記目標温度を一定に維持するように前記温度調整機構を制御する定温モードを実行するように構成されている、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The heat treatment apparatus is a carburizing treatment apparatus for carburizing the object to be treated, in which the object to be treated is heated to a predetermined carburizing temperature, then cooled to a predetermined soaking temperature, and then the object to be treated is heated for a predetermined period of time. The soaking temperature is maintained, and then the object to be processed is put into the cooling bath,
The control unit predicts the cooling time required for the temperature of the object to be processed to decrease from the carburizing temperature to the soaking temperature, terminates the induction cooling mode during the cooling time, and determines the target temperature. A heat treatment apparatus configured to execute a constant temperature mode that controls the temperature adjustment mechanism to maintain a constant .
前記冷却液を冷却するための冷却部、および、前記冷却液を加熱するための加熱部を含む温度調整機構と、
を備える熱処理装置において、
前記冷却液の目標温度を時間の経過にしたがい変化するように設定し、前記冷却液の実測温度が前記目標温度となるように前記温度調整機構を駆動する、熱処理装置における冷却液の温度制御方法。 a cooling tank in which a cooling liquid for cooling the heated object to be processed is stored;
a temperature adjustment mechanism including a cooling unit for cooling the cooling liquid and a heating unit for heating the cooling liquid;
In a heat treatment apparatus comprising
A cooling liquid temperature control method in a heat treatment apparatus, wherein the target temperature of the cooling liquid is set to change with time, and the temperature adjustment mechanism is driven so that the actually measured temperature of the cooling liquid becomes the target temperature. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021098840A JP2022190490A (en) | 2021-06-14 | 2021-06-14 | Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021098840A JP2022190490A (en) | 2021-06-14 | 2021-06-14 | Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022190490A true JP2022190490A (en) | 2022-12-26 |
Family
ID=84601812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021098840A Pending JP2022190490A (en) | 2021-06-14 | 2021-06-14 | Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022190490A (en) |
-
2021
- 2021-06-14 JP JP2021098840A patent/JP2022190490A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8394212B2 (en) | High frequency induction heating treatment equipment and method and induction heated and thus treated product | |
JP4929657B2 (en) | Carburizing treatment apparatus and method | |
JP2014237886A (en) | Heat processing facility and heat processing method | |
KR102288017B1 (en) | Apparatus and method for heat treatment | |
JP2005009702A (en) | Multi-cell type vacuum heat treating apparatus | |
JP2022190490A (en) | Heat treatment apparatus and method of controlling temperature of coolant in heat treatment apparatus | |
KR20100131129A (en) | Sintering furnace or heat treatment furnace enhanced by the module of uniformizing heat flux and gas flow at low temperature zone and accelerating cooldown speed | |
KR100906191B1 (en) | The Hearth Roller type continuous carburizing heat treatment furnace | |
WO2014069149A1 (en) | Heat treatment method and method for manufacturing machine part | |
JP6713964B2 (en) | Quenching equipment | |
CN110885961B (en) | Heat treatment apparatus | |
KR100442047B1 (en) | Bright heat treatment process of a high atmosphere | |
JP2009091638A (en) | Heat-treatment method and heat-treatment apparatus | |
JP2007242850A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
JP7286843B2 (en) | Heat treatment equipment | |
JPWO2017081760A1 (en) | Gas quenching method | |
CN101048517B (en) | High-frequency heat treatment apparatus, high-frequency heat treatment process, and high-frequency heat treated article | |
JP2897946B2 (en) | Method and apparatus for quenching steel | |
JP7139151B2 (en) | Heat treatment equipment and method for manufacturing metal parts | |
Khade et al. | Study of gear teeth distortions due to heat treatment | |
JP2007217759A (en) | Induction hardening method, induction hardening facility and induction-hardened product | |
KR20180077729A (en) | Quenching apparatus | |
JP6724201B2 (en) | Nitriding apparatus and nitriding method | |
KR20080090059A (en) | The straight line style heat treatment chamber that do to run roller of the heat treatment room for forward or backward individually | |
WO2007032154A1 (en) | Method of induction tempering, induction tempering equipment and induction tempering product |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240417 |