JPH05140614A - 熱間静水圧加圧装置及びその制御方法 - Google Patents

熱間静水圧加圧装置及びその制御方法

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JPH05140614A
JPH05140614A JP32988991A JP32988991A JPH05140614A JP H05140614 A JPH05140614 A JP H05140614A JP 32988991 A JP32988991 A JP 32988991A JP 32988991 A JP32988991 A JP 32988991A JP H05140614 A JPH05140614 A JP H05140614A
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JP
Japan
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medium gas
pressure medium
temperature
cooling
retention space
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JP32988991A
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Mikihiro Hayashi
幹洋 林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B30B11/002Isostatic press chambers; Press stands therefor

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  • Fluid Mechanics (AREA)
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  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】加熱・冷却の際に装置構成部品を破損する虞が
なく、しかも従来装置より格段に高い処理物の加熱・冷
却速度が得られる熱間静水圧加圧装置及びその制御方法
を提供する。 【構成】高温高圧ガスを封入する圧力容器内に断熱層を
配置し、該断熱層の内側に加熱装置及び処理物を収設す
るようにしてなる熱間静水圧加圧装置の構成を、前記断
熱層内の上部に画成された高温圧媒ガス滞留空間と、前
記断熱層内の下部に画成された低温圧媒ガス滞留空間
と、これら両空間の間で処理物を上下方向に移動するべ
く設けられた処理物昇降装置とを有するものとする。特
に処理物及び雰囲気の温度を測定し、その値に基づいて
前記処理物昇降装置の昇降速度及び昇降位置を制御する
ものとする。 【効果】処理物のみの加熱・冷却速度や温度範囲を容易
にかつ任意に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末、セラミック
ス等を高圧・高温のガス雰囲気下で焼結・緻密化するた
めの熱間静水圧装置(以下、HIP装置と称す)に関
し、特に急速加熱または急速冷却する熱処理効果を処理
物に加えるHIP処理装置及びその加熱・冷却速度並び
に温度範囲を制御する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、1000℃・100MPa以上の
高温・高圧下に於て種々の材料の処理を行う要求が高ま
っている。その要求の1つに、急速加熱・急速冷却によ
る材料の熱処理がある。
【0003】さて、従来のHIP装置にあっては、図3
に示すように、上蓋11と下蓋12とで閉じられた圧力
容器1内に設けられた断熱層2及びヒータ3の内側(ま
たはヒータの上方)に処理物6を置き、この状態でヒー
タ3に対する通電を制御することによって処理物6に対
する加熱・冷却を行っている。この方法によると、処理
物6の加熱は、ヒータ3による輻射熱、並びにガスコン
プレッサ13によってガスボンベ14から圧力容器1内
に圧入された圧媒ガスを介した対流熱伝達で行われる。
従って、この従来装置の場合、加熱速度を高めるには、
ヒータ3の大容量化が一般的に行われる。
【0004】一方、冷却は、高圧容器1の水冷による自
然放熱が一般的であるが、冷却速度を高める方法として
は、特開平1−230482号公報や、特開昭61−2
9526号公報(図2参照)に開示されたものが知られ
ている。これに於ては、ノズル15からの圧媒ガスの流
れを利用するインジェクタ16によって圧媒ガスの混合
・対流を促進させ、これによって冷却の際にヒータシス
テム全体としての冷却時間の短縮を図る、といった手法
が採られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のH
IP装置で処理物の急速加熱を行うには、ヒータシステ
ム全体を急激に昇温せねばならず、そのためには、ヒー
タ出力を極端に大容量化する必要がある。しかるに、こ
の方法では、電源設備、ヒータシステムが大型化するば
かりでなく、特にアルミナ等の絶縁材が取り付けられた
ヒータの場合には、急速加熱による熱衝撃によって絶縁
材が破損することがあり、ヒータがショートする虞があ
った。
【0006】一方、圧力容器内の圧媒ガスの混合・対流
を促進させる従来の冷却方法は、処理物だけでなくヒー
タシステム全体としての冷却速度を上げるものであり、
現状の大型HIP装置での処理物平均冷却速度は200
℃/min.程度しか得られない。しかるに、熱処理の
冷却速度は1000℃/min.程度が要求されるた
め、従来装置の冷却速度では不十分である。そこで、更
に圧媒ガスの混合・対流を促進して冷却速度を上げよう
とすると、高圧容器内面の高圧ガスシール部などの低温
に保つべき部位の温度が許容値以上に上がってしまう虞
があった。
【0007】本発明は、このような従来技術の不都合を
改善すべく案出されたものであり、その主な目的は、従
来のHIP装置と同等の加熱・冷却が行え、かつ上記の
問題点を解消して処理物の急速加熱または急速冷却を任
意に行うことのできる熱間静水圧加圧装置及びその制御
方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、高温高圧ガスを封入する圧力容器内に断熱
層を配置し、該断熱層の内側に加熱装置及び処理物を収
設するようにしてなる熱間静水圧加圧装置の構成を、前
記断熱層内の上部に画成された高温圧媒ガス滞留空間
と、前記断熱層内の下部に画成された低温圧媒ガス滞留
空間と、これら両空間の間で処理物を上下方向に移動す
るべく設けられた処理物昇降装置とを有するものとする
ことによって達成される。特に処理物及び雰囲気の温度
を測定し、その値に基づいて前記処理物昇降装置の昇降
速度及び昇降位置を制御するものとすると良い。
【0009】
【作用】このような構成によれば、圧力容器内に高温領
域と低温領域とが形成される。そしてこれら各領域間で
処理物を移動することにより、処理物に任意の温度変化
を与えることができる。
【0010】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の好適実
施例について詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明に基づき構成された熱間静
水圧加圧装置を模式的に示している。圧力容器1の内側
には断熱層2が設けられ、断熱層2の内側の上部にはヒ
ータ3が配設されている。ここでガスコンプレッサ13
によってガスボンベ14から圧力容器1内に圧媒ガスを
圧入すると共にヒータ3に通電すると、断熱層2内の上
部に高温圧媒ガス滞留空間4が、また下部に低温圧媒ガ
ス滞留空間5が生じる。
【0012】さて、従来のHIP装置に於ては、高温圧
媒ガス滞留空間内に処理物を置いたままで加熱・冷却を
行っていた。これに対して本発明に於ては、低温圧媒ガ
ス滞留空間5内に処理物6を収容できる空間を確保する
と共に、高温圧媒ガス滞留空間4と低温圧媒ガス滞留空
間5との間で処理物6を自由に昇降移動させることがで
きるように、例えば伸縮式シリンダ装置などからなる処
理物昇降装置7を下蓋12の上面に設置している。
【0013】最も一般的な2000℃、2000kgf
/cm2仕様のHIP装置の場合、ヒータ3に通電して
高温圧媒ガス滞留空間4を最大2000℃に保つと共
に、低温圧媒ガス滞留空間5を常温に保つことが可能で
ある。このように高温圧媒ガス滞留空間4と低温圧媒ガ
ス滞留空間5との間に十分な温度差がある状態で、処理
物昇降装置7を用いて低温圧媒ガス滞留空間5から高温
圧媒ガス滞留空間4に処理物6を上昇移動させることに
より、急速加熱が行われる。この逆に高温圧媒ガス滞留
空間4から低温圧媒ガス滞留空間5に処理物6を下降移
動させることにより、急速冷却が行われる。もちろん処
理物6を高温圧媒ガス滞留空間4中に設置したままの状
態で加熱・冷却を行うことも可能である。
【0014】一方、高温・高圧の圧媒ガスは、断熱層2
内の上方へ行くほど高温となるように層状に滞留する。
つまり、高温圧媒ガス滞留空間4を2000℃に、また
低温圧媒ガス滞留空間5を常温に保った場合には、両空
間の間で常温から2000℃の範囲で上に行くほど高温
になるように空間温度が変化することとなる。従って、
処理物6または処理物6の周辺に熱電対8を取り付け、
処理物温度または処理物周辺雰囲気温度を測定してその
温度変化に応じて処理物昇降装置7の昇降速度及び位置
を制御するものとすれば、処理物6の加熱・冷却速度、
或いは加熱・冷却温度範囲を任意に制御することができ
る。例えば、2000℃から800℃までを2秒間で急
冷した後、800℃以下を−10℃/min程度の温度
勾配で徐冷するといった処理も極めて容易に実施するこ
とが可能となる。
【0015】更に、本発明の特徴をより一層効果的にす
る構成として、以下のものが上げられる。 (1)高温圧媒ガス滞留空間4と低温圧媒ガス滞留空間
5との間に断熱材9を任意に配置できるようにする。こ
れによって高温圧媒ガス滞留空間4と低温圧媒ガス滞留
空間5との間の中間部分に於ける温度勾配を変え、ひい
ては低温圧媒ガス滞留空間5の温度を変えることができ
る。 (2)低温圧媒ガス滞留空間5に熱交換器10を配置す
る。これによって該空間5内の温度を安定的に低く保つ
ことができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の装置及び方
法によれば、ヒータシステム全体の急速加熱・急速冷却
が必要でなくなり、専ら処理物のみを任意に加熱・冷却
することが可能となる。これにより、ヒータシステムや
高圧シール部等が破損する恐れを解消できる上、従来の
HIP処理に比して処理物の加熱・冷却速度を格段に上
げることができ、かつ熱処理に十分な温度変化を与える
ことができる。また、処理物の急速加熱・急速冷却速度
や温度範囲の制御が極めて容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図2】従来装置の冷却方法を示す縦断面図である。
【図3】従来の一般的なHIP装置の縦断面図である。
【符号の説明】
1 圧力容器 2 断熱層 3 ヒータ 4 高温圧媒ガス滞留空間 5 低温圧媒ガス滞留空間 6 処理物 7 処理物昇降装置 8 熱電対 9 断熱材 10 熱交換器 11 上蓋 12 下蓋 13 ガスコンプレッサ 14 ガスボンベ 15 ノズル 16 インジェクタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高温高圧ガスを封入する圧力容器内に断熱
    層を配置し、該断熱層の内側に加熱装置及び処理物を収
    設するようにしてなる熱間静水圧加圧装置であって、 前記断熱層内の上部に画成された高温圧媒ガス滞留空間
    と、 前記断熱層内の下部に画成された低温圧媒ガス滞留空間
    と、 これら両空間の間で処理物を上下方向に移動するべく設
    けられた処理物昇降装置とを有することを特徴とする熱
    間静水圧加圧装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の装置にて処理物に所要の
    熱処理を行うための制御方法であって、 処理物及び雰囲気の温度を測定し、その値に基づいて前
    記処理物昇降装置の昇降速度及び昇降位置を制御するこ
    とを特徴とする熱間静水圧加圧装置の制御方法。
JP32988991A 1991-11-19 1991-11-19 熱間静水圧加圧装置及びその制御方法 Withdrawn JPH05140614A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109690694A (zh) * 2016-07-08 2019-04-26 萨尔瓦托雷·莫里卡 主动加热炉隔离腔室
US20220106673A1 (en) * 2018-03-15 2022-04-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for manufacturing aluminum alloy member

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Effective date: 19990204