JPS6226485A - 熱間等方圧プレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱間等方圧プレス（Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａｔ
ｉｃＰ　ｒｅｓｓ０以下、略称「ＨＩＰ」という。）装
置に関するものである。

本発明の装置は、 （ａ）粉末冶金やファインセラミックスにおける粉末の
圧密や加圧焼結、 （ｂ）金属粉末やファインセラミックスの焼結晶や金属
の鋳造品、鍛造品などの欠陥除去、（ｃ）同種、異種材
料の拡散接合、゛ （ｄ）？ｊｔ合材料における含浸処理、などを行う分野
で利用される。

［従来の技術］ 第６図及び第７図に、従来の最も一般的なＨＩＰ装置の
例を示す。

図中１は圧力容器であり、この中には、断熱フードによ
り覆われた加熱炉（図示せず）が設けられている。圧力
容器ｌ・は、円筒状の容器本体２、上ｈ３、円筒状の容
器本体２の下端内周に固定されたボトムリング４、ボト
ムリング４にはまる下蓋５とからなり、被処理材は、圧
力容器ｌの下端開口部を開閉する前記下蓋５の上に乗せ
て装入シリンダ６により出し入れされる。圧力容器ｌは
、密閉した際、口字状の枠であるヨーク７により、上蓋
３及び下蓋５が押さえられ、高圧に耐えるように保持さ
れる。このため、ヨーク７は図示の位置から矢印（イ）
の如く前進できるようになっている。

この）ＩＩＰ装置では、被処理材の準備−圧力容器ｌへ
の材料の装入−圧力容器Ｉ内の真空例−ガス置換−昇圧
−加熱昇温一温度圧カの保持−冷却−ガス回収−減圧−
圧力容器ｌの大気開放−被処理材の取り出し、をｌサイ
クルとして操業が行なわれ、不活性ガス雰囲気下で行う
必要のある冷却工程は、圧力容器ｌ内の加熱炉の中で行
われる。

第９図に、この装置におけるサイクルタイムを示す。

また、第８図に、別のＨＩＰ装置の例を示す。

この装置は、被処理材を、熱いうちに圧力容器ｌ外に出
し、冷却を圧力容器１の外部で行って、圧力容器ｌの利
用回数を上げるようにした点に特徴を有する。すなわち
、この装置は、Ｉ−１Ｉ　Ｐ処理後、直ちにガス回収、
減圧操作を行い、大気圧まで下がったら直ちに断熱フー
ドで覆われた加熱炉ごと被処理材を圧力容器ｌ外に取り
出し、冷却室８に移送後、その内部で冷却を行わせるも
のであり、圧力容器ｌから被処理材を取り出した後、引
き続きＨＩ　Ｐの操業を行っていけるよう複数の加熱炉
が備えられている。

第１θ図に、この装置におけるサイクルタイムを示す。

この図かられかるように、圧力容器の利用時間が短縮さ
れ、被処理材取り出し後は、直ちに次のサイクルに移る
ことができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のＨＩＰ装置のうち前者の装置においては、次のよ
うな問題がある。

圧力容器が水冷され熱を外部に放散しやすい構成になっ
ているが、圧力容器内で加熱炉及び断熱フードを介して
被処理材を冷却す、るので、非常に冷えにくく、第９図
に示すように冷却に長時間を要する。したがって、この
装置によれば、ｌサイクルが短くて８時間、長い場合二
昼夜にも及ぶことがあり、操業コストが高い。

また、後者の装置においては、次のような問題がある。

加熱炉を複数用意しなくてはならないから、設備費が高
くつく。また、加熱炉ごと冷却室に入れることから、断
熱フード内で冷却される点で、前者の装置と冷却時間そ
のものはあまり短くならない。加熱炉の構成材料並びに
被処理材の酸化による品質劣化、機能低下を来すので、
これを防止する工夫を要する。

本発明は、以上の事情に鑑み、被処理材を、高温のまま
裸で圧力容器外に取り出して直接冷却できるようにし、
それにより１サイクル当たりの圧力容器の利用時間を短
縮して、ＨＩＰ装置本体の一日当たりの操業回数を増加
させ、操業コストを引き下げることができるようにする
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の問題点を解決するものであって、圧力
容器の開口部に設けられた蓋を開いて被処理材の出し入
れを行い、圧力容器内で被処理材を熱間等方圧プレス処
理する装置本体と、この装置本体に関連づけて配置され
た直列接続の３つの室Ａ、Ｂ、Ｃと、これらの室間及び
端部の室Ａ２Ｃと外部との間に設けられ各室Ａ、Ｂ、Ｃ
を気密に保つシール扉と、中央の室Ｂと前記圧力容器と
の間に適宜に配置され室Ｂと圧力容器の開口部を気密に
連絡・するシール筒と、前記各室間及び外部との間にお
いて被処理材を移送する搬送装置とを有し、前記室Ａ及
びＣをそれぞれ、装置本体に装入する被処理材を準備す
るための準備室と装置本体で処理した後の被処理材を冷
却する冷却室を兼用する室、また前記室Ｂを、被処理材
を装置本体内に装入する機構を備えた装入室としたこと
を特徴としている。

［作用コ 上記構成の装置で操業を行う場合に・５・て説明　　　
　　：する。

圧力容器中で被処理材のＨＩＰ処理が終わったら、圧力
容器の開口部と装入室Ｂとの間にシール筒を配置して両
者を気密に連絡するとともに、装入室Ｂとその両わきの
室Ａ１Ｇとの間のシール扉を閉め、装入室Ｂ及びシール
筒内をガス置換する。

その状態で、圧力容器の蓋をあけて被処理材を裸のまま
装入室Ｂ内に取り出す。ここで、室ＡとＣはいずれか一
方を準備室、他方を冷却室としておき、冷却室とした方
の室、たとえば室Ｃを冷却室とした場合、その室Ｃは、
予めシール扉を閉じた状態で気密を保ちガス置換を行っ
ておく。そして、装入室Ｂと室Ｃ間のシール扉をあけて
、装入室Ｂ内に取り出された被処理材を室Ｃに入れ、同
シール扉を閉めて、室Ｃ内で被処理材を裸のまま直接冷
却する。この時点で、圧力容器は次のサイクルの操業の
ために解放される。

次のサイクルは、上記の工程と並行して、予め。

他方の室Ａを準備室としであるので、その室Ａの入口出
口のシール扉を閉じて、室Ａ内で装入のための準備を行
うことから始まる。

室Ａで準備した被処理材は、装入室Ｂ及びシール筒内が
ガス置換されている状態で、室Ａと装入室８間のシール
扉をあけて、装入室Ｂに入れる。

そして、同シール扉を閉じて装入機構により圧力容器内
に被処理材を装入し、圧力容器の蓋を閉じてシール筒を
外しＨＩＰ処理を開始する。

このようにして、操業を行うことにより、ｌサイクル当
たりの圧力容器の利用時間が短縮され、圧力容器の利用
回数が増加する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。

第１図は実施例のＨＩＰ装置の側断面図、第２図は同平
面図、第３図は圧力容器の詳細を示す側断面図である。

図中１０で示すものはＨＩＰ装置本体であり、これは、
従来のものと同様に、圧力容器ｌと、ヨーク７及びヨー
ク移動台車１１と、架台１２とから構成されている。

圧力容器ｌは、第３図に示すように、円筒状の容器本体
２、上Ｍ３、円筒状の容器本体２の下端内周に固定され
フランジ４ａを有するボトムリング４、ボトムリング４
にはまる下Ｍ５とからなり、圧力容器ｌの中には、断熱
フード１３により覆われた加熱炉１４が設けられ、加熱
炉１４の中にはヒータ１５が設けられている。

そして、このＨＩＰ装置本体１０では、下Ｍ５を開いて
被処理材Ｗの出し入れが行われ、また圧力容器ｌを閉じ
てＨＩ　Ｐ処理を行う際、ヨーク７を圧力容器１の位置
まで前進させ、ヨーク７により上蓋３及び下蓋５を押さ
えることによって、圧力容器ｌが高圧に耐えるように保
持される。

このような構成の装置本体ｌＯの下方には、３つの気密
の室Ａ、Ｂ、Ｃが直列に連結されて配置されている。中
央の室Ｂは、被処理材を装置本体ｌＯ内に装入するため
の装入室、端の室Ａ及びＣはそれぞれ、装置本体ＩＯに
装入する被処理材を準備するための準備室と装置本体１
０で処理した後の被処理材を冷却する冷却室を兼用する
室、としての機能を持つよう構成されている。

中央の装入室Ｂはちょうど圧力容器１の真下に位置して
おり、装入室Ｂの下部には、被処理材を下蓋５の上に乗
せたまま圧力容器Ｉの中に装入できるよう装入シリンダ
１６が備えられている。

これらの室Ａ−Ｂ間、また室Ｂ−Ｃ間、端部の室Ａ、Ｃ
と外部との各間には、それぞれ各室Ａ１Ｂ、Ｃを気密に
保つための横スライド式のシール扉１７．１８．１９．
２０が設けられている。

また、中央の室Ｂの上部に形成された開口部２１には、
上下に昇降可能にシール筒２２が気密的に取り付けられ
ている。このシール筒２２は、上昇させられた際、図示
のようにその上端が圧力容器ｌのボトムリング４のフラ
ンジ４ａ下面にシール部材２３を介して当接し、それに
より圧力容器ｌの開口部と装入室Ｂを気密に連絡し、そ
の状態で下Ｍ５を開いて下降させることができるように
する。また、シール筒２２を下降させた状態で、ヨーク
７を圧力容器ｌの位置に前進させることを妨げないもの
である。図において、シール筒２２の昇降駆動装置は省
略しである。

また、準備室Ａ、冷却室Ｃの各内部、及び準備室Ａの外
部、冷却室Ｃの外部には、それぞれ被処理材を移送する
ための搬送装置２４．２５．２６．２７が設けられ、室
Ａ−Ｂ間、室Ｂ−Ｃ間、及び室Ａと外部間、室Ｃと外部
間においてそれぞれ被処理材を移送できるようになって
いる。

次に、上記構成のＨＩＰ装置で操業を行う場合について
、第４図のフロー図を参照しながら説明する・ 連続運転中における一つの被処理材の流れにしたがって
説明する。なお、この場合は、室Ａを準備室、室Ｃを冷
却室として機能させた場合を示す。

〈ベヘ備室Ａ〉 （１）まず、準備室Ａの入口側のシール扉１９を開放す
る。このとき、準備室Ａの出口側のシール扉１７は閉鎖
している。

（２）準備室Ａの外部にある搬送装置２６により、被処
理材を準備室Ａ内に移送する。

（３）＄備室Ａの入口側のシール扉１９を閉鎖し、準備
室Ａ内を気密の状態に保つ。

（４）準備室Ａ内を真空に引き、ガス置換する。

そして、準備室Ａ内で予め定められた所定の準備作業（
たとえば予熱）を行う。

（５）準備室Ａの出口側のシール扉１７を開放する。こ
のとき、）ＮＩＰ装置本体１０及び装入室１３は後述す
る（２０）の段階にある。

（６）準備室Ａ内の搬送装置２４により、準備室Ａ内の
被処理材を装入室已に移送し、装入室Ｂ内の装入シリン
ダ１６上に乗っている下蓋５の上に被処理材を乗せる。

（７）準備室Ａの出口側のシール扉１７を閉鎖する。

〈装入室Ｂ−ＨＩＰ装置本体１０＞ （８）装入シリンダ１６を動作させることにより、下蓋
５を上昇させ、下蓋５上の被処理材をＨＩＰ装置本体！
０の圧力容器ｌ中に装入し、下蓋５を閉じる。

（９）装入シリンダ１６のロッド、及びシール筒２２を
下降させ、ヨーク７が前進できるような状態にする。

（１０）ヨーク７を圧力容器１の位置まで前進させ、上
Ｍ３及び下蓋５を高圧に耐えるように押さえる。

（＋１）圧力容器ｌ内を真空に引き、ガス置換する。

（１２）圧ツノ容器ｌ内を昇圧・昇温させて、圧力容器
１内のガスを高圧・高温状態に保持し、ＨＩＰ処理を行
う。

（１３）圧力容器ｌ内でのＨＩ　Ｐ処理が終わったら、
圧力容器１内のガス圧を減じ、ガス回収を灯つ。

（１４）その後、ヨーク７を図示の待機位置まで後退さ
せる。

（１５）シール筒２２を上昇させ、圧力容器ｌの開口部
と装入室Ｂを気密的に連絡するとともに、装入シリンダ
１６を動作してロッドを上昇させる。

（１６）装入室Ｂ１シール筒２２内を真空に引き、デス
で漁オＡ− （１７）下蓋５を開き、装入シリンダ１６により下Ｍ５
に乗せた状態でＨＩＰ処理された被処理材を下降させ、
被処理材を裸のまま圧力容器ｌから装入室Ｂ内に取り出
す。このとき、冷却室Ｃはシール′扉１８．２０が閉じ
られ、内部がガス置換された状態にある。

（１８）冷却室Ｃの人口側のシール扉！８を開放する。

（１９）冷却室Ｃ内の搬送装置２５により、装入室Ｂ内
（ｑ取り出された被処理材を、冷却室Ｃ内に移送する。

（２０）冷却室Ｃの入口側のシール扉１８を閉鎖する。

く冷却室Ｃ〉 （２１）冷却室Ｃ内で、裸のままの被処理材を直接冷却
する。この時点で、圧力容器ｌ及び装入室Ｂは、次のサ
イクルの操業のために解放される。

（２２）冷却室Ｃで冷却し終わったら、冷却室Ｃの出口
側のシール扉２０を開放する。

（２３）冷却室Ｃの外部の搬送装置２７により、被処理
材を外部に移送する。

（２４）冷却室Ｃの出口側のシール扉２０を閉鎖する。

以上で一つの被処理材の操業サイクルを終了するが、こ
のＨＩ　Ｐ装置では、複数の被処理材を、前後に工程的
なずれを保ちながら順次連続的に処理することができる
。

たとえば、冷却室Ｃで前の被処理材を冷却しているとき
、次の被処理材を圧力容器１中でＨＩＰ処理することが
でき、準備室Ａでは、さらにその次の被処理材の準備作
業を行うことができる。このため、ＨＩ　Ｐ装置本体Ｉ
Ｏの１サイクル当たりの利用時間が短縮され、きわめて
効率のよい操業が実現される。

また、上のＨＩＰ装置においては、冷却室Ｃで、裸のま
まの被処理材を直接冷却するので、冷却速度がきわめて
早くなり、一つの被処理材の処理時間が短くなるという
利点も得られる。このことは、第５図に示すサイクルタ
イムからあきらかに理解される。

なお、上の説明で゛は、室Ａを準備室、室Ｃを冷却室と
して機能させる場合を説明したが、室Ａを冷却室、室Ｂ
を準備室として逆に機能させるようにしてもよい。また
、ある時間だけ画室とも準備室、あるいは冷却室として
機能させるようにしてもよい。このＨＩ　Ｐ装置は、こ
のように必要に応じて、室Ａ及びＣを冷却室、準備室と
に使い分けることかできる。

次に、上記の説明では触れなかった細かい点について述
べる。

上記のＨＩＰ装置において、被処理材を、断熱材２８ａ
を上層に配した断熱パレット２８　（第３図参照）上に
乗せて移動するようにすれば、搬送が簡便に行えるよう
になるとともに、被処理材の熱で下蓋５や搬送装置を傷
めるおそれがなくなるという利点が得られる。

また、シール筒２２の内部に水冷ジャケットを設けて、
シール筒２２を水冷するようにすれば、シール簡２２自
体の傷みを軽減することができる。

また、シール筒２２を伸縮自在の蛇腹状のもので構成す
ることもできるが、そのようにした場合、内部に断熱材
を配すれば、シール筒の温度上昇を抑えることができる
。

また、上記のＨＩＰ装置では、高温の被処理材を裸のま
ま圧力容器から取り出すようにしているので、ボトムリ
ングまたは圧力容器のガス導入孔、排出孔の周辺が高温
にさらされる。したがって、ボトムリングや圧力容器の
ガス導入孔、排出孔を水冷することが望ましい。

さらに、前記のシール扉に断熱材を施したり、シール扉
を水冷したり、あるいは準備・冷却兼用室に冷却用熱交
換機または冷却用ファンをつけたりする、というような
付加的な構成は任意に行うことが望ましい。

また、上記の実施例の説明では、室Ａや室Ｃ内で、各１
個ずつ被処理材を処理する場合を述べたが、複数個を同
時に処理するようにしてもよい。

また、上記実施例では、室Ａ及びＣを１室ずつしか設け
ていないが、必要に応じて、複数室ずつ設けてもよい。

また、上記実施例では、圧力容器の下蓋を開いて被処理
材を出し入れする形式のものについて説明したが、本発
明は、それに限られるものではなく、上方から被処理材
を出し入れする形式のもの、側方から出し入れする形式
のもの等、任意の形式のものに適用できる。

また、上記実施例では、ヨークを備えたＨＩＰ装置の場
合を示したが、本発明はヨーク式でないものにも適用で
きる。

［発明の効果コ 以上の説明のように、本発、明によれば、次の効果を得
ることができる。

■シール筒を所定の場所にセットし、シール筒内及び装
入室内をガス置換することにより、外部と気密的に遮断
された状態で、圧力容器の蓋をあけて、被処理材を高温
のまま裸で圧力容器外に取り出すことができる。

そして、その裸のままの被処理材を、ガス置換した冷却
用の室に入れることにより、被処理材を重接冷却するこ
とができる。また、一方で空いた圧力容器に、準備用の
室側・から次の被処理材を装入することができる。この
ため、圧力容器をフルに活用できる。

■■で述べたように、被処理材を裸のまま冷却できるこ
とから、冷却時間を短縮することができ、１サイクル当
たりの圧力容器の利用時間を短縮することができる。し
たがって、ＨＩ　Ｐ装置本体の一日当たりの操業回数を
増加させることができ、操業コス°トを引き下げ−るこ
とが可能となる。

■■で述べたように、課のまま外部に取り出して冷却で
きることから、加熱炉は圧力容器に備えた１個あれば足
りる。したがって、従来の外部冷却式に比して、加熱炉
の数が少なくてすみ、設備費の低減が図れ名。

■被処理材はもとより加熱炉も、高温の状態で外気にさ
らさなくてよいから、被処理材の酸化の問題は全く生じ
ず、また加熱炉を傷めることもない。

■また、このＨＩＰＩＰ装置室Ａ°及び室Ｃを、冷却室
と準備室とに使い分けることができるので、応用がきき
、効率のよい操業を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、第１図はＨＩＰＩＰ装置断面図、第２図は同平面
図、第３図は同ＨＩＰ装置における圧力容器の側断面図
、第４図は同ＨＩＰ装置の操業フロー図、第５図は同Ｈ
ＩＰ装置の操業サイクルタイムを示す図である。 また、第６図〜第１θ図は従来のＨＩ　Ｐ装置を説明す
るためのもので、第６図はＩ−（Ｉ　Ｐ装置の一例を示
す側断面図、第７図は同平面図、第８図は他のＨＩＰＩ
Ｐ装置す側断面図、第９図は第６図及び第７図に示した
！−（ＩＰ装置における操業サイクルタイムを示す図、
第１０図は第８図に示したＨＩＰＩＰ装置ける操業サイ
クルタイムを示す図である。 ！・・・・・・圧力容器、５・・・・・・下蓋１．７・
・・・・・ヨーク、１０・・・・・・ＨＩＰ装置本体、
１６・・・・・・装入シリンダ、１７〜２０・・・・・
・シール扉、２２・・・・・・シール扉、２４〜２７・
・・・・・搬送装置、Ａ、Ｃ・・・・・・準備室兼冷却
室、Ｂ・・・・・・装入室。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 第２図 第４図 第５図 時間（Ｈｒ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧力容器の開口部に設けられた蓋を開いて被処理材の
   出し入れを行い、圧力容器内で被処理材を熱間等方圧プ
   レス処理する装置本体と、この装置本体に関連づけて配
   置された直列接続の３つの室Ａ、Ｂ、Ｃと、各室間及び
   端部の室Ａ、Ｃと外部との間に設けられ各室Ａ、Ｂ、Ｃ
   を気密に保つシール扉と、中央の室Ｂと前記圧力容器と
   の間に適宜に配置され室Ｂと圧力容器の開口部を気密に
   連絡するシール筒と、前記各室間及び外部との間におい
   て被処理材を移送する搬送装置とを有し、前記室Ａ及び
   Ｃは、それぞれ装置本体に装入する被処理材を準備する
   ための準備室と装置本体で処理した後の被処理材を冷却
   する冷却室を兼用する室とされ、また前記室Ｂは、被処
   理材を装置本体内に装入する機構を備えた装入室とされ
   ていることを特徴とする熱間等方圧プレス装置。