JP4247703B2

JP4247703B2 - Gas-cooled oil-cooled vacuum furnace

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Publication number: JP4247703B2
Application number: JP2002243691A
Authority: JP
Inventors: 和彦勝俣
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2004084997A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被処理物を光輝処理するガス冷油冷真空炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型などの被処理物を冷却する場合、光輝処理するときには、加熱後、高圧ガス冷のみを行うか、あるいは油冷却するしかなかった。また、表面に酸化膜が生成される処理方法（非光輝処理）、ソルトバス法や光輝処理炉である温度域まで冷却後に大気中で油冷却を行うか、大気中で衝風冷却を行っている。
【０００３】
また一般に、金型などの製造の際には焼入れが行われている。こういった金型は物が大きいことから、冷却する際に、冷却速度が遅いと焼入れ不適合組織（ベイナイト等）が析出し、逆に冷却速度が速すぎると焼き割れが発生することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のガス冷油冷真空炉では、焼き割れを防止の観点から油の温度を低く設定することが許されない。すなわち、焼き割れを防止の制約から被処理物に対する冷却下限温度が規定されてしまう。したがって、被処理物をさらに低い温度まで冷却する必要がある場合には、別工程で被処理物を冷却することになる。したがって、光輝処理が可能でかつ冷却域に合わせた冷却が可能なマルチ冷却ではないので、冷却の効率が悪いという欠点を有している。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）油冷後の被処理物をさらに低温域まで冷却する。
（２）光輝処理が可能なマルチ冷却を実現する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
第１の手段として、被処理物（Ｗ）を加熱装置（２５）により加熱すると共に第１のガス冷却装置（２７）によりガス冷却する加熱空冷室（２）と、被処理物（Ｗ）を油冷却装置（５）により油冷却する油冷室（１）とを備えたガス冷油冷真空炉において、加熱空冷室（２）は、３００ｋＰａ以上２０００ｋＰａ以下の圧力に対する耐圧性能を備えるという構成を採用する。
【０００７】
また、第２の手段として、上記第１の手段において、加熱空冷室（２）は被処理物（Ｗ）を均等に冷却する機構（２１ａ）を有するという構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１又は第２の手段において、油冷室（１）に、油冷却後の被処理物（Ｗ）に脱油用のガスを吹き付けて脱油する脱油手段（６）を備えるという構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第１から第３いずれかの手段において、油冷室（１）に、油冷却装置（５）による油冷却後の被処理物（Ｗ）にガスを吹き付けてガス冷却する第２のガス冷却装置（６）を備えるという構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第３又は第４の手段において、脱油手段（６）あるいは第２のガス冷却装置（６）は、被処理物（Ｗ）の上面及び側面を覆うと共に上面にガス供給口（６１ｂ）が形成された第１のカバー（６１）と、該第１のカバー（６１）内に上方から被処理物（Ｗ）にガス（Ｚ）を吹き付けるガス供給装置（６３）とからなるという構成を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第３から第４いずれかの手段において、油冷却装置（５）は油（Ｙ）を貯留する油槽（５１）を備え、脱油手段（６）あるいは第２のガス冷却装置（６）は、ガスの吹き付け時に下方に落下する油（Ｙ）が油槽（５１）内に回収されるように前記油槽（５１）の上方に配置されるという構成を採用する。
【００１２】
第７の手段として、上記第３から第６いずれかの手段において、脱油手段（６）あるいは第２のガス冷却装置（６）は、第１のカバー（６１）を覆う第２のカバー（６２）と、該第２のカバー（６２）の上方に配置されガスを加熱あるいは冷却する熱交換器（６４）とを有し、第２のカバー（６２）の側部には、ガス（Ｚ）がガス供給口（６１ｂ）へ向けて流通する流通孔（６２ｂ）が設けられ、第２のカバー（６２）の上部には、第１のカバー（６１）と第２のカバー（６２）との間を通過したガス（Ｚ）が前記第２のカバー（６２）の外部へ向けて流通する開口部（６２ａ）とが設けられ、ガス供給装置（６３）は開口部（６２ａ）の上方に配置されるという構成を採用する。
【００１３】
第８の手段として、上記第７の手段において、ガス供給口（６１ｂ）を所定の間隔を隔てて多数設けるという構成を採用する。
【００１４】
第９の手段として、上記第１から第８いずれかの手段において、油冷室（１）は油（Ｙ）の温度をコントロールする制御装置（５２）を有するという構成を採用する。
【００１５】
第１０の手段として、上記第１から第９いずれかの手段において、油冷室（１）は油（Ｙ）の流れを均等化する整流器（５３）を有するという構成を採用する。
【００１６】
第１１の手段として、上記第１から第１０いずれかの手段において、加熱空冷室（２）と油冷室（１）との間には、加熱空冷室（２）の耐圧性能を維持しつつ密閉可能なクラッチ式密閉扉（３）又はクランプ式密閉扉が設けられるという構成を採用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施形態に係るガス冷油冷真空炉について説明する。図１は本ガス冷油冷真空炉の断面図である。
この図１に示すように、本ガス冷油冷真空炉は、油冷室１、加熱空冷室２（空冷室）、クラッチ式密閉扉３及び搬送装置４から構成されている。
【００１８】
油冷室１は、油により被処理物Ｗを冷却する油冷却装置５と、不活性ガス等のガスＺにより被処理物Ｗを冷却するガス冷却装置６（脱油手段，第２のガス冷却装置）と、開閉することにより油冷室１の内部の空間を隔てる開閉板７とから構成されている。油冷却装置５は油冷室１の下部に設けられる一方、ガス冷却装置６は油冷室１の上部に設けられている。また、開閉板７は、油冷却装置５とガス冷却装置６との間に設けられている。
【００１９】
油冷却装置５は、図２に示すように、冷却用の油Ｙが貯留された油槽５１と、油Ｙの温度を制御する制御装置５２と、油槽５１の両側に設けられ、油槽５１内を循環する油Ｙの流れを均等化する整流器５３から構成されている。なお、このような油冷却装置５によって油冷却される被処理物Ｗは、図示しない昇降機構によって、トレーＴ上に載置された状態で油槽５１内に搬入されると共に油槽５１内から搬出される。
【００２０】
ガス冷却装置６は、図３に示すように、第１のカバー６１と、第２のカバー６２と、ファン６３（ガス供給装置）と、熱交換器６４と、支持板６５とから構成されている。第１のカバー６１と第２のカバー６２とは、板状の支持板６５を介して油冷室１内において上記油槽５１の上方に固定されている。ファン６３は、第１のカバー６１及び第２のカバー６２の上方に固定されている。ここで、熱交換器６４は、ファン６３の側方に設けられており、ガスＺを熱交換によって冷却する第１の熱交換器として機能する一方、ガスＺを加熱する第２の熱交換器としても機能するものである。
【００２１】
さらに、第１のカバー６１は、被処理物Ｗの上面及び側面を覆うように箱型に形成されている。この第１のカバー６１の形状及び位置は、側面を伝って落下する油Ｙが油槽５１内に回収されるように設定されている。また、このような第１のカバー６１の上部にはガス取入部材６１ａが設けられている。このガス取入部材６１ａは、紙面に直交する方向に対向する２面が開口とされた箱形部材である。ガス取入部材６１ａの下面（すなわち第１のカバー６１の上面）には、複数の貫通孔６１ｂ（ガス供給口）が所定間隔で規則的に配置された多孔板６１ｃ（均等化手段）として構成されている。
【００２２】
第２のカバー６２は、第１のカバー６１の上面及び側面を覆うように箱型に形成されたものであり、その側部の最下端は、上記第１のカバー６１の最下端よりも下方に位置するよう形成されている。この第２のカバー６２の上部には開口部６２ａが設けられる一方、側部（左側と右側）には流通孔６２ｂが設けられている。また、支持板６５における第１のカバー６１と第２のカバー６２との間の部分にも流通孔６５ａが設けられている。
【００２３】
ファン６３は、第２のカバー６２の開口部６２ａの上方に位置している。このファン６３は、遠心ファンであって、開口部６２ａ介して下方から吸い込んだガスＺを側方の熱交換器６４に向けて吐き出す。熱交換器６４は、第２のカバー６２ａの上方かつファン６３の側方に配置されており、ガスＺを冷却あるいは加熱するものである。この熱交換器６４は、ガス冷却装置６を第２のガス冷却装置として機能させる場合はガスＺを冷却し、一方、ガス冷却装置６を脱油手段として機能させる場合には、被処理物Ｗに付着した油Ｙの粘性を低下させるためにガスＺを加熱する。
【００２４】
加熱空冷室２は、図１に示したように、油冷室１に連接されて設けられており、加熱空冷室２を構成する油冷室１側の壁体は、加熱空冷室２と油冷室１との空間を隔てると共に加熱空冷室２内を気密に保つクラッチ式密閉扉３として構成されている。なお、このクラッチ式密閉扉３は、クランプ式密閉扉として構成してよい。この加熱空冷室２は、３００ｋＰａから２０００ｋＰａの耐圧性能を備える。加熱空冷室２内には、図４に示すように、断熱室２２と、ヒータ２５（加熱装置）と、第１のガス冷却装置２７とが設けられている。
【００２５】
断熱室２２は、被処理物Ｗを収容すると共に断熱構造を有する部屋であり、箱型に形成されている。この断熱室２２を構成する壁体のうち、クラッチ式密閉扉３側の壁体２２ｃには、循環ファン２１の軸２１ｃが取り付けられており、循環ファン２１の本体２１ｂは、クラッチ式密閉扉３に取り付けられている。つまり、クラッチ式密閉扉３が開閉することで、壁体２２ｃが断熱室２２を開閉するようになっている。なお、この循環ファン２１は、クラッチ式密閉扉３（クラッチ式密閉扉３をクランプ式密閉扉とした場合には、クランプ式密閉扉）に取り付ける他、加熱空冷室２の側面に取り付けてもよい。
【００２６】
そして、壁体２２ｃが開閉することで断熱室２２内部に被処理物Ｗが出し入れできるようになっている。循環ファン２１は、ファン２１ａが回転することでガスＸを断熱室２２内で循環させるものである。ヒータ２５は、断熱室２２内部の被処理物Ｗを均一に加熱するものであり、断熱室２２の内部に所定の間隙を隔てて配置されている。また、断熱室２２の上側壁には上部格子箱２２ａが、下側壁には下部格子箱２２ｂがそれぞれ設けられている。
【００２７】
第１のガス冷却装置２７は、不活性ガス等のガスＸによって被処理物Ｗをガス冷却するものであり、上部格子箱２２ａ、下部格子箱２２ｂ、ガス流案内板２６、熱交換器２３及び冷却ファン２４とから構成されている。上部格子箱２２ａと下部格子箱２２ｂとは厚板の格子状に形成されており、断熱室２２内に冷却用のガスＸを循環させるための開口として機能すると共に、このガスＸを均等流とする機能とを併せ持つものである。
【００２８】
ガス流案内板２６は、後述する冷却ファン２４から送られたガスＸが断熱室２２内に向かうようガスＸの流れを案内するものである。熱交換器２３は、冷却フィンチューブ２３ｄから構成されており、冷却フィンチューブ２３ｄは、本体２３ａに格納されている。
【００２９】
本体２３ａには、開口部２３ｅが形成されており、開口部２３ｅは、冷却ファン２４の先端と連続して形成されている。つまり、本体２３ａ内を通過したガスＸが冷却ファン２４の先端を通り、冷却ファン２４の側方へ送り込まれるようになっている。本体２３ａは、ガス方向切替板２３ｂに囲われている。ガス方向切替板２３ｂは、上部に取り付けられた操作棒２３ｃを上下動させることにより、ガスＸの循環方向を切り替えるものである。図示する状態（ガス方向切替板２３ｂが押し下げられた状態）では、ガスＸは矢印で示すように加熱空冷室２を反時計方向に循環し、これに対してガス方向切替板２３ｂが押し上げられた状態では、ガスＸは時計方向に循環する。
【００３０】
次に、このように構成された本ガス冷油冷真空炉の動作、つまり被処理物Ｗの焼き入れ処理について詳しく説明する。
まず、搬送装置４上に被処理物Ｗを載置すると、被処理物Ｗは油冷室１内を通過して加熱空冷室２の断熱室２２内に搬送される。そして、クラッチ式密閉扉３が閉じられて、加熱空冷室２内が密閉状態とされる。この状態において、加熱空冷室２内は所定真空度の真空状態とされた後、ヒータ２５が通電されることによって被処理物Ｗが、例えば１０００℃程度の温度まで加熱される。又は、加熱空冷室２内が真空状態とされた後、不活性ガスが充満され、ヒータ２５が通電され、循環ファン２１が回転し、被処理物Ｗが例えば８５０℃程度の温度まで加熱された後に、再度真空引きが行われ、例えば１０００℃程度の温度まで加熱される。
【００３１】
このような加熱処理の後、被処理物Ｗは第１のガス冷却装置２７によってガス冷却される。すなわち、加熱空冷室２内にガスＸが導かれ、さらに冷却ファン２４が作動してガスＸが加熱空冷室２内を循環することにより、被処理物Ｗは例えば５００℃までガス冷却される。ここで、最初から油冷却を行わないのは、油冷は焼き割れの危険があるからである。そして、ひずみが大きいため焼き入れに関する組織に問題のない高温域では、高圧ガス冷却が行われる。ガスＸは、循環過程において熱交換器２３を通過することにより冷却されて断熱室２２内に戻される。また、このガスＸは、循環過程において、ガス流制御板２６によって流れ方向が設定されると共に、上部格子箱２２ａ及び下部格子箱２２ｂによって均等流化されて被処理物Ｗに吹き付けられる。このようなガスＸの循環によって、被処理物Ｗは高速に均等に冷却される。
【００３２】
このような第１のガス冷却装置２７によるガス冷却が終了すると、被処理物Ｗは油冷却装置５によって油冷却される。すなわち、被処理物Ｗは、加熱空冷室２から油冷室１内に移送され、油槽５１内の油Ｙに浸漬される。ここで、油Ｙの温度は、被処理物Ｗが焼き割れを起こさないように制御装置５２によって予め設定されている。油槽５１内の被処理物Ｗは、油Ｙとの熱交換によって、例えば２５０℃まで冷却される。
【００３３】
このような油冷却において、油Ｙは、矢印で示すように右側から左側に流れ、左側の整流器５３を経由して外部に取り出され、油槽５１外に設けられた熱交換器によって冷却されて右側の整流器５３を介して油槽５１内に戻される。被処理物Ｗは、このような油Ｙの循環によって急速冷却される。また、油Ｙは整流器５３によって被処理物Ｗの各部位に均等に当たるので、被処理物Ｗは、各部位が均等に冷却される。
【００３４】
続いて、上述した油冷却装置５による油冷却が終了すると、被処理物Ｗは上方に移送されて、ガス冷却装置６によって例えば１５０℃まで冷却される。ガス冷却される。すなわち、被処理物Ｗは、図３に示すように第１のカバー６１内に収容され、この状態においてファン６３が回転することにより、油冷室１内に注入されたガスＺが矢印で示すように循環する。この際、ガスＺは、ファン６３が回転することにより側方に吐き出され、熱交換器５４を通過することにより冷却される。そして、上部空間１ａ内で支持板６５によって方向が制御され、第２のカバー６２の流通孔６２ｂを通過する。そして、ガス取入部材６１ａの開口端を介して多孔板６１ｃへと至る。
【００３５】
多孔板６１ｃへ至ったガスＺは、そこで各貫通孔に振り分けられることにより被処理物Ｗに均等に吹き付けられる。そして、被処理物Ｗを回り込んで第１のカバー６１の最下端に至った後、第１のカバー６１の側部を回り込み、第１のカバー６１と第２のカバー６２との間を通って流通孔６５ａ及び開口部６２ａを介してファン６３へと戻る。
【００３６】
ここで、ガスＺが被処理物Ｗに上方から吹き付けられることによって、被処理物Ｗの表面に付着していた油Ｙは、飛散して第１のカバー６１の内面に付着する。第１のカバー６１の内面に付着した油Ｙは、重力とガスＺの風圧とによって第１のカバー６１の側部を伝って落下し、油槽５１内に回収される。つまり、被処理物ＷをガスＺによって冷却する際の油Ｙの飛散は、第１のカバー６１内に限定されて、飛散する部分の面積が最小限に抑えられると共に、第１のカバー６１内に飛散した油Ｙは、油槽６１内に容易に回収される。特に、熱交換器６４は第１のカバー６１の外部に配置されているので、熱交換器６４への油Ｙの飛散は起こらない。
【００３７】
上記の構成によれば、加熱空冷室２は３００ｋＰａ〜２０００ｋＰａの耐圧性能を有するので、第１のガス冷却装置２７による被処理物Ｗの冷却の際、ガスＸの圧力を高くすることができる。したがって、被処理物Ｗを高速に冷却することができ、その結果、被処理物Ｗの不適合組織の発生を抑えることができる。
【００３８】
また、油冷却後のガス冷却を行うガス冷却装置６は油冷却を行う油冷室１内に設けられているので、油冷却後における被処理物Ｗの冷却を加熱空冷室２内で行う必要がない。つまり、油冷却後のガス冷却を加熱空冷室２内のガス冷却装置によって行った場合には、ガスを被処理物Ｗに吹き付けることにより飛散した油が加熱空冷室２内に付着し、次の被処理物Ｗを真空加熱する際に所定の真空度が得られないといった事態が生じてしまうが、このようなことが起こらない。
【００３９】
また、油冷室１内は加熱空冷室２と比べて高い真空度を必要としないので、ガス冷却によって第１のカバー６１内に油Ｙが飛び散った場合でも、その飛散量は油冷室１内を所定の真空度にするための妨げとならない。また、ガス冷却装置６が油冷室１内に設けられていることで、油冷却によって所定の温度まで冷却された後、さらに被処理物Ｗを冷却するのが容易となる。これは、一般に油の温度を調整するのは時間がかかるからである。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態において、熱交換器６４はガスを冷却するために用いられていたが、この熱交換器６４はガスを加熱するために用いてもよい。この際、油冷却が終了した後、被処理物に付着している油Ｙを落とす目的で用いるとよい。なぜならば、油Ｙは加熱されることで粘性が低くなり、容易に被処理物から取り除かれて油槽６１内に落下するからである。このようにすることで、後に熱交換器６４をガス冷却用に用いた場合、油の飛散がさらに抑えられ、被処理物を炉外に抽出した際の油ダレが抑えられる。
【００４１】
（２）上記実施形態において、加熱空冷室２は内部にヒータ２５を備えていたが、このヒータ２５を設けずに、ガス冷却のみを行う空冷室単体として構成してよい。
【００４２】
（３）上記実施形態において、ガス冷油冷真空炉は、被処理物Ｗを搬送装置４から搬入して所定の処理をした後、搬送装置４に搬出するリバース方式として構成されていたが、このガス冷油冷真空炉は、図５に示すように、加熱空冷室２から搬入して所定の処理をした後、搬送装置４に搬出するストレートスルー方式として構成してよい。この場合、図５に示すように、図１の冷却ファン２４の位置する箇所にクラッチ式密閉扉３がもう一つ設けられる装置構成となる。このような構成とすることで、クラッチ式密閉扉３を開閉することにより被処理物Ｗを図５の右側から左側へ向けて順次処理することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理物を加熱装置により加熱すると共に第１のガス冷却装置によりガス冷却する加熱空冷室と、被処理物を油冷却装置により油冷却する油冷室とを備えたガス冷油冷真空炉において、加熱空冷室は、３００ｋＰａ以上２０００ｋＰａ以下の圧力に対する耐圧性能を備え、油冷室に、油冷却装置による油冷却後の被処理物にガスを吹き付けてガス冷却する第２のガス冷却装置を備えるので、被処理物が大物である場合の冷却は、高温域を高圧ガス冷、中温域を油冷、低温域をガス冷とすることができる。被処理物が小物である場合の冷却は、加熱空冷室による高圧ガス冷のみとすることができる。つまり、マルチ冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るガス冷油冷真空炉を示す概略断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るガス冷油冷真空炉における油冷室の油冷却装置を示す概略断面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るガス冷油冷真空炉における油冷室のガス冷却装置を示す概略断面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係るガス冷油冷真空炉における加熱空冷室を示す概略断面図であって、（ａ）が正面断面図、（ｂ）が側面断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係るガス冷油冷真空炉を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１油冷室
２加熱空冷室
３クラッチ式密閉扉
６ガス冷却装置（脱油手段，第２のガス冷却装置）
２５加熱装置
２７第１のガス冷却装置
５１油槽
５２制御装置
５３整流器
６１第１のカバー
６１ａガス取入部材
６１ｂ貫通孔（ガス供給口）
６１ｃ多孔板（均等化手段）
６２第２のカバー
６２ａ開口部
６３ファン（ガス供給装置）
６４熱交換器（第１の熱交換器、第２の熱交換器）
Ｗ被処理物
Ｙ油
Ｚガス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace for brightly processing an object to be processed.
[0002]
[Prior art]
When cooling an object to be processed such as a mold, when performing a bright treatment, after heating, only high-pressure gas cooling or oil cooling can be performed. Also, after cooling to the temperature range that is a treatment method (non-bright processing), salt bath method or bright processing furnace where an oxide film is formed on the surface, oil cooling is performed in the atmosphere, or blast cooling is performed in the atmosphere. Yes.
[0003]
In general, quenching is performed when a mold is manufactured. Since these molds are large, it is known that when cooling is slow, quenching incompatible structures (bainite, etc.) will precipitate, and conversely, if the cooling rate is too fast, quenching cracks will occur. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional gas-cooled oil-cooled vacuum furnace, it is not allowed to set the oil temperature low from the viewpoint of preventing burning cracks. That is, the lower limit cooling temperature for the object to be processed is defined due to the restriction of preventing burning cracks. Therefore, when it is necessary to cool the workpiece to a lower temperature, the workpiece is cooled in a separate process. Therefore, since it is not multi-cooling which can perform a brilliant process and can be cooled in accordance with a cooling region, it has a drawback that cooling efficiency is poor.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has the following objects.
(1) The object to be treated after oil cooling is further cooled to a low temperature range.
(2) Realize multi-cooling capable of bright processing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
As a first means, a heated air cooling chamber (2) for heating the object to be processed (W) by the heating device (25) and gas-cooling by the first gas cooling device (27), and the object to be processed (W). In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace provided with the oil cooling chamber (1) for oil cooling by the oil cooling device (5), the heating air cooling chamber (2) has a pressure resistant performance with respect to a pressure of 300 kPa or more and 2000 kPa or less. adopt.
[0007]
Further, as the second means, the heating air cooling chamber (2) in the first means employs a structure (21a) that uniformly cools the workpiece (W).
[0008]
As a third means, in the first or second means described above, a deoiling means (in which oil is removed by blowing a gas for oil removal to the object (W) after oil cooling in the oil cooling chamber (1) ( 6) is provided.
[0009]
As a fourth means, in any one of the first to third means, gas is blown into the object (W) after oil cooling by the oil cooling device (5) in the oil cooling chamber (1) for gas cooling. The second gas cooling device (6) is provided.
[0010]
As a fifth means, in the third or fourth means, the deoiling means (6) or the second gas cooling device (6) covers the upper surface and the side surface of the object to be processed (W) and gas on the upper surface. A first cover (61) in which a supply port (61b) is formed; and a gas supply device (63) that blows gas (Z) onto the workpiece (W) from above into the first cover (61). The configuration consisting of
[0011]
As a sixth means, in any one of the third to fourth means, the oil cooling device (5) includes an oil tank (51) for storing oil (Y), and the oil removing means (6) or the second gas. The cooling device (6) employs a configuration in which the oil (Y) that falls downward when gas is blown is disposed above the oil tank (51) so that the oil (Y) is collected in the oil tank (51).
[0012]
As a seventh means, in any one of the third to sixth means, the oil removal means (6) or the second gas cooling device (6) is provided with a second cover (1) covering the first cover (61). 62) and a heat exchanger (64) disposed above the second cover (62) for heating or cooling the gas, the side of the second cover (62) has a gas (Z ) Is provided to flow toward the gas supply port (61b), and the first cover (61), the second cover (62), and the second cover (62) are provided at the upper part of the second cover (62). And an opening (62a) through which the gas (Z) passing between the second cover (62) flows and the gas supply device (63) is located above the opening (62a). A configuration of being arranged is adopted.
[0013]
As an eighth means, in the seventh means, a configuration is adopted in which a large number of gas supply ports (61b) are provided at predetermined intervals.
[0014]
As a ninth means, in any one of the first to eighth means, the oil cooling chamber (1) has a control device (52) for controlling the temperature of the oil (Y).
[0015]
As a tenth means, in any of the first to ninth means, the oil cooling chamber (1) has a rectifier (53) for equalizing the flow of oil (Y).
[0016]
As an eleventh means, in any one of the first to tenth means, the pressure resistance performance of the heating air cooling chamber (2) is maintained between the heating air cooling chamber (2) and the oil cooling chamber (1). A configuration in which a sealable clutch type sealing door (3) or a clamp type sealing door is provided is adopted.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace.
As shown in FIG. 1, the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace includes an oil-cooled chamber 1, a heated air-cooled chamber 2 (air-cooled chamber), a clutch-type sealed door 3, and a transfer device 4.
[0018]
The oil cooling chamber 1 includes an oil cooling device 5 that cools the workpiece W with oil, and a gas cooling device 6 that cools the workpiece W with a gas Z such as an inert gas (deoiling means, second gas cooling). Device) and an opening / closing plate 7 that opens and closes and separates the space inside the oil cooling chamber 1. The oil cooling device 5 is provided in the lower portion of the oil cooling chamber 1, while the gas cooling device 6 is provided in the upper portion of the oil cooling chamber 1. The opening / closing plate 7 is provided between the oil cooling device 5 and the gas cooling device 6.
[0019]
As shown in FIG. 2, the oil cooling device 5 is provided on both sides of the oil tank 51 in which the cooling oil Y is stored, the control device 52 that controls the temperature of the oil Y, and the oil tank 51. It comprises a rectifier 53 that equalizes the flow of circulating oil Y. The workpiece W cooled by the oil cooling device 5 is carried into the oil tank 51 while being placed on the tray T by an elevating mechanism (not shown) and is carried out of the oil tank 51. The
[0020]
As shown in FIG. 3, the gas cooling device 6 includes a first cover 61, a second cover 62, a fan 63 (gas supply device), a heat exchanger 64, and a support plate 65. Yes. The first cover 61 and the second cover 62 are fixed above the oil tank 51 in the oil cooling chamber 1 via a plate-like support plate 65. The fan 63 is fixed above the first cover 61 and the second cover 62. Here, the heat exchanger 64 is provided on the side of the fan 63 and functions as a first heat exchanger that cools the gas Z by heat exchange, while the second heat exchanger that heats the gas Z. It also functions.
[0021]
Furthermore, the first cover 61 is formed in a box shape so as to cover the upper surface and the side surface of the workpiece W. The shape and position of the first cover 61 are set so that the oil Y falling along the side surface is collected in the oil tank 51. A gas intake member 61 a is provided on the upper portion of the first cover 61. The gas intake member 61a is a box-shaped member having two openings facing each other in a direction orthogonal to the paper surface. A plurality of through holes 61b (gas supply ports) are regularly arranged at predetermined intervals on the lower surface of the gas intake member 61a (that is, the upper surface of the first cover 61). Has been.
[0022]
The second cover 62 is formed in a box shape so as to cover the upper surface and side surfaces of the first cover 61, and the lowermost end of the side portion is lower than the lowermost end of the first cover 61. It is formed so that it may be located in. An opening 62a is provided on the upper portion of the second cover 62, and a flow hole 62b is provided on the side (left and right sides). A flow hole 65 a is also provided in a portion of the support plate 65 between the first cover 61 and the second cover 62.
[0023]
The fan 63 is located above the opening 62 a of the second cover 62. The fan 63 is a centrifugal fan, and discharges the gas Z sucked from below through the opening 62a toward the side heat exchanger 64. The heat exchanger 64 is disposed above the second cover 62a and on the side of the fan 63, and cools or heats the gas Z. The heat exchanger 64 cools the gas Z when the gas cooling device 6 functions as the second gas cooling device, and on the other hand, when the gas cooling device 6 functions as the deoiling means, In order to lower the viscosity of the oil Y adhering to the gas Z, the gas Z is heated.
[0024]
As shown in FIG. 1, the heating air cooling chamber 2 is connected to the oil cooling chamber 1, and the wall on the oil cooling chamber 1 side constituting the heating air cooling chamber 2 includes the heating air cooling chamber 2 and the oil cooling chamber 2. The clutch-type airtight door 3 is configured so as to separate the space from the cold chamber 1 and keep the heating air-cooling chamber 2 airtight. In addition, you may comprise this clutch type sealing door 3 as a clamp type sealing door. The heating / air cooling chamber 2 has a pressure resistance of 300 kPa to 2000 kPa. As shown in FIG. 4, a heat insulation chamber 22, a heater 25 (heating device), and a first gas cooling device 27 are provided in the heating air cooling chamber 2.
[0025]
The heat insulation chamber 22 is a room that accommodates the workpiece W and has a heat insulation structure, and is formed in a box shape. A shaft 21c of the circulation fan 21 is attached to the wall body 22c on the side of the clutch type sealing door 3 among the wall bodies constituting the heat insulation chamber 22, and the main body 21b of the circulation fan 21 is connected to the clutch type sealing door 3. Is attached. In other words, the wall 22c opens and closes the heat insulation chamber 22 by opening and closing the clutch type sealing door 3. In addition, this circulation fan 21 may be attached to the side surface of the heating / air cooling chamber 2 in addition to being attached to the clutch-type airtight door 3 (clamp-type airtight door when the clutch-type airtight door 3 is a clamp-type airtight door). .
[0026]
And the to-be-processed object W can be taken in / out inside the heat insulation chamber 22 by opening and closing the wall 22c. The circulation fan 21 circulates the gas X in the heat insulation chamber 22 by the rotation of the fan 21a. The heater 25 uniformly heats the workpiece W inside the heat insulating chamber 22, and is arranged inside the heat insulating chamber 22 with a predetermined gap. An upper lattice box 22a is provided on the upper side wall of the heat insulation chamber 22, and a lower lattice box 22b is provided on the lower side wall.
[0027]
The first gas cooling device 27 gas-cools the workpiece W with a gas X such as an inert gas, and includes an upper lattice box 22a, a lower lattice box 22b, a gas flow guide plate 26, a heat exchanger 23, and And a cooling fan 24. The upper lattice box 22a and the lower lattice box 22b are formed in a thick lattice, functioning as an opening for circulating the cooling gas X in the heat insulation chamber 22, and making the gas X into an equal flow. It also has a function to perform.
[0028]
The gas flow guide plate 26 guides the flow of the gas X so that the gas X sent from the cooling fan 24 described later is directed into the heat insulating chamber 22. The heat exchanger 23 includes a cooling fin tube 23d, and the cooling fin tube 23d is stored in the main body 23a.
[0029]
An opening 23e is formed in the main body 23a, and the opening 23e is formed continuously with the tip of the cooling fan 24. That is, the gas X that has passed through the main body 23 a passes through the tip of the cooling fan 24 and is sent to the side of the cooling fan 24. The main body 23a is surrounded by the gas direction switching plate 23b. The gas direction switching plate 23b switches the circulation direction of the gas X by moving the operating rod 23c attached to the upper part up and down. In the state shown (the state in which the gas direction switching plate 23b is pushed down), the gas X circulates counterclockwise in the heating / cooling chamber 2 as shown by the arrow, and the gas direction switching plate 23b is pushed up against this. In the state, the gas X circulates clockwise.
[0030]
Next, the operation of the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace thus configured, that is, the quenching process of the workpiece W will be described in detail.
First, when the workpiece W is placed on the transfer device 4, the workpiece W passes through the oil cooling chamber 1 and is transferred into the heat insulating chamber 22 of the heating air cooling chamber 2. And the clutch type sealing door 3 is closed and the inside of the heating air cooling chamber 2 is made into a sealing state. In this state, the heated air-cooling chamber 2 is brought into a vacuum state with a predetermined degree of vacuum, and then the workpiece W is heated to a temperature of about 1000 ° C., for example, by energizing the heater 25. Alternatively, after the inside of the heating air cooling chamber 2 is evacuated, the inert gas is filled, the heater 25 is energized, the circulation fan 21 rotates, and the workpiece W is heated to a temperature of about 850 ° C., for example. After that, evacuation is performed again, and it is heated to a temperature of about 1000 ° C., for example.
[0031]
After such heat treatment, the workpiece W is gas-cooled by the first gas cooling device 27. That is, the gas X is introduced into the heating air cooling chamber 2, and the cooling fan 24 is operated to circulate the gas X in the heating air cooling chamber 2, whereby the workpiece W is gas cooled to, for example, 500 ° C. Here, the reason why oil cooling is not performed from the beginning is that oil cooling has a risk of burning cracks. And, since the strain is large, high-pressure gas cooling is performed in a high temperature region where there is no problem in the structure related to quenching. The gas X is cooled by passing through the heat exchanger 23 in the circulation process and returned to the heat insulating chamber 22. Further, in the circulation process, the flow direction of the gas X is set by the gas flow control plate 26, and the gas X is equalized by the upper lattice box 22 a and the lower lattice box 22 b and sprayed onto the workpiece W. Due to the circulation of the gas X, the workpiece W is uniformly cooled at high speed.
[0032]
When the gas cooling by the first gas cooling device 27 is completed, the workpiece W is oil-cooled by the oil cooling device 5. That is, the workpiece W is transferred from the heating air cooling chamber 2 to the oil cooling chamber 1 and immersed in the oil Y in the oil tank 51. Here, the temperature of the oil Y is preset by the control device 52 so that the workpiece W does not cause burning cracks. The workpiece W in the oil tank 51 is cooled to, for example, 250 ° C. by heat exchange with the oil Y.
[0033]
In such oil cooling, the oil Y flows from the right side to the left side as indicated by an arrow, is taken out to the outside via the left rectifier 53, and is cooled by the heat exchanger provided outside the oil tank 51 to the right side. Is returned to the oil tank 51 through the rectifier 53. The workpiece W is rapidly cooled by such circulation of the oil Y. Further, since the oil Y is equally applied to each part of the workpiece W by the rectifier 53, the part of the workpiece W is uniformly cooled.
[0034]
Subsequently, when the oil cooling by the oil cooling device 5 described above is completed, the workpiece W is transferred upward and is cooled to, for example, 150 ° C. by the gas cooling device 6. Gas cooled. That is, the workpiece W is accommodated in the first cover 61 as shown in FIG. 3, and the gas Z injected into the oil cooling chamber 1 is indicated by an arrow when the fan 63 rotates in this state. Circulate like so. At this time, the gas Z is discharged to the side by the rotation of the fan 63 and is cooled by passing through the heat exchanger 54. The direction is controlled by the support plate 65 in the upper space 1 a and passes through the flow hole 62 b of the second cover 62. And it reaches the porous plate 61c through the open end of the gas intake member 61a.
[0035]
The gas Z that has reached the perforated plate 61c is evenly sprayed onto the workpiece W by being distributed to the through holes there. Then, after wrapping around the workpiece W and reaching the lowermost end of the first cover 61, it wraps around the side of the first cover 61 and passes between the first cover 61 and the second cover 62. Then, it returns to the fan 63 through the circulation hole 65a and the opening 62a.
[0036]
Here, when the gas Z is blown onto the workpiece W from above, the oil Y adhering to the surface of the workpiece W is scattered and adheres to the inner surface of the first cover 61. The oil Y adhering to the inner surface of the first cover 61 falls along the side of the first cover 61 due to gravity and the wind pressure of the gas Z, and is collected in the oil tank 51. That is, the scattering of the oil Y when the workpiece W is cooled by the gas Z is limited to the inside of the first cover 61, and the area of the scattered portion is minimized, and the inside of the first cover 61 is also reduced. The oil Y scattered in the tank is easily collected in the oil tank 61. In particular, since the heat exchanger 64 is disposed outside the first cover 61, the oil Y does not scatter to the heat exchanger 64.
[0037]
According to said structure, since the heating air cooling chamber 2 has a pressure | voltage resistant performance of 300 kPa-2000 kPa, when the to-be-processed object W is cooled by the 1st gas cooling device 27, the pressure of gas X can be made high. Therefore, the workpiece W can be cooled at a high speed, and as a result, generation of incompatible tissue of the workpiece W can be suppressed.
[0038]
Moreover, since the gas cooling device 6 that performs gas cooling after oil cooling is provided in the oil cooling chamber 1 that performs oil cooling, it is necessary to cool the workpiece W after oil cooling in the heating air cooling chamber 2. There is no. That is, when the gas cooling after oil cooling is performed by the gas cooling device in the heating air cooling chamber 2, the oil scattered by blowing the gas to the workpiece W adheres in the heating air cooling chamber 2, and the following When the workpiece W is heated in a vacuum, a situation occurs in which a predetermined degree of vacuum cannot be obtained, but this does not occur.
[0039]
Further, since the oil cooling chamber 1 does not require a higher degree of vacuum than the heating air cooling chamber 2, even when the oil Y scatters in the first cover 61 due to gas cooling, the amount of splattering is the oil cooling chamber 1. There is no hindrance to make the inside a predetermined degree of vacuum. In addition, since the gas cooling device 6 is provided in the oil cooling chamber 1, the workpiece W can be further easily cooled after being cooled to a predetermined temperature by oil cooling. This is because it generally takes time to adjust the temperature of the oil.
[0040]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the heat exchanger 64 is used to cool the gas. However, the heat exchanger 64 may be used to heat the gas. At this time, after the oil cooling is completed, the oil Y adhering to the object to be processed may be used for the purpose of dropping. This is because the oil Y has a low viscosity when heated, and is easily removed from the object to be processed and falls into the oil tank 61. By doing in this way, when the heat exchanger 64 is used for gas cooling later, scattering of oil is further suppressed, and oil sag when the workpiece is extracted out of the furnace is suppressed.
[0041]
(2) In the above embodiment, the heating / air cooling chamber 2 includes the heater 25 inside. However, the heater 25 may not be provided, and may be configured as a single air cooling chamber that performs only gas cooling.
[0042]
(3) In the above embodiment, the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace is configured as a reverse method in which the workpiece W is carried from the transport device 4 and subjected to a predetermined process, and then is transported to the transport device 4. As shown in FIG. 5, this gas-cooled oil-cooled vacuum furnace may be configured as a straight-through method in which the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace is carried out from the heating air-cooling chamber 2 and subjected to a predetermined treatment and then carried out to the transfer device 4. In this case, as shown in FIG. 5, an apparatus configuration is provided in which another clutch type sealing door 3 is provided at a position where the cooling fan 24 of FIG. 1 is located. With such a configuration, the workpiece W can be sequentially processed from the right side to the left side in FIG. 5 by opening and closing the clutch type sealing door 3.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heated air cooling chamber that heats the object to be processed by the heating device and gas cools by the first gas cooling device, and the oil cooling that cools the object to be processed by the oil cooling device. In a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace equipped with a chamber, the heated air-cooled chamber has pressure resistance performance against a pressure of 300 kPa or more and 2000 kPa or less, and the oil cooling chamber is sprayed with gas on the object after oil cooling by the oil cooling device Since the second gas cooling device for gas cooling is provided, the cooling when the object to be processed is a large object can be performed by high pressure gas cooling in the high temperature region, oil cooling in the intermediate temperature region, and gas cooling in the low temperature region. Cooling in the case where the object to be processed is a small object can be only high-pressure gas cooling in a heating air cooling chamber. That is, multi-cooling is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an oil cooling device for an oil cooling chamber in a gas cold oil cooling vacuum furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a gas cooling device for an oil cooling chamber in a gas cold oil cooling vacuum furnace according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a heating air cooling chamber in a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to an embodiment of the present invention, where (a) is a front cross-sectional view and (b) is a side cross-sectional view.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oil cooling chamber 2 Heating air cooling chamber 3 Clutch-type airtight door 6 Gas cooling device (Oil removal means, 2nd gas cooling device)
25 Heating device 27 First gas cooling device 51 Oil tank 52 Control device 53 Rectifier 61 First cover 61a Gas intake member 61b Through hole (gas supply port)
61c Perforated plate (equalizing means)
62 Second cover 62a Opening 63 Fan (gas supply device)
64 heat exchangers (first heat exchanger, second heat exchanger)
W Workpiece Y Oil Z Gas

Claims

A heated air cooling chamber (2) that heats the workpiece (W) with the heating device (25) and gas-cools with the first gas cooling device (27), and the oil cooling device (5) with the workpiece (W). In a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace equipped with an oil-cooled chamber (1) for oil-cooling by
By the oil removing means (6) or the oil cooling device (5) for removing oil by blowing the oil (Z) for oil removal to the object (W) after oil cooling in the oil cooling chamber (1). A second gas cooling device (6) for blowing the gas (Z) to the object to be treated (W) after oil cooling and cooling the gas (6),
The deoiling means (6) or the second gas cooling device (6) is a first cover that covers the upper surface and the side surface of the workpiece (W) and has a gas supply port (61b) formed on the upper surface. (61), a second cover (62) that covers the first cover (61) and is provided with an opening (62a) at the top, and is located above the opening (62a), and the opening A centrifugal fan (63) for discharging the gas (Z) sucked from below through the section (62a) toward the side heat exchanger (64), and the second cover (62). A heat exchanger (64) that heats or cools the gas (Z), and the gas (Z) that has passed through the heat exchanger (64) passes through the flow hole (62b) of the second cover (62). And a support plate (65) for controlling the flow of the gas (Z),
A flow hole (62b) through which the gas (Z) flows toward the gas supply port (61b) is provided in a side portion of the second cover (62).
The gas (Z) that has passed between the first cover (61) and the second cover (62) is located above the second cover (62). And an opening (62a) that circulates toward the outside,
The gas supply device (63) is disposed on the side of the heat exchanger (64) and above the opening (62a).

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to claim 1,
The heating / cooling chamber (2) has a fan (21a) that circulates the gas (X) by rotating, and is a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace.

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to claim 1 or 2,
The oil cooling device (5) includes an oil tank (51) for storing oil (Y), and the deoiling means (6) or the second gas cooling device (6) is configured to spray the gas (Z). A gas-cooled oil-cooled vacuum furnace, which is disposed above the oil tank (51) so that the oil (Y) falling downward is collected in the oil tank (51) .

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to any one of claims 1 to 3,
A gas-cooled oil-cooled vacuum furnace characterized in that a large number of the gas supply ports (61b) are provided at predetermined intervals .

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to any one of claims 1 to 4,
The gas cooling oil-cooled vacuum furnace, wherein the oil cooling chamber (1) has a control device (52) for controlling the temperature of the oil (Y) .

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to any one of claims 1 to 5,
The oil cooling chamber (1) has a rectifier (53) for equalizing the flow of the oil (Y), and is a gas cold oil cooling vacuum furnace.

In the gas-cooled oil-cooled vacuum furnace according to any one of claims 1 to 6,
Between the heating air cooling chamber (2) and the oil cooling chamber (1), a clutch type sealing door (3) or a clamp type sealing door that can be sealed while maintaining the pressure resistance performance of the heating air cooling chamber (2). Is provided with a gas-cooled oil-cooled vacuum furnace.