噴霧冷卻裝置、熱處理裝置以及噴霧冷卻方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種噴霧冷卻裝置（3），對(duì)加熱后的被處理物（M）噴射冷卻用噴霧以進(jìn)行冷卻，其中，該噴霧冷卻裝置采用具有第一噴嘴（35）和第二噴嘴（45）的結(jié)構(gòu)，所述第一噴嘴噴射冷卻用噴霧；所述第二噴嘴（45）噴射粒徑比從第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑小的冷卻用噴霧。
【專利說明】噴霧冷卻裝置、熱處理裝置以及噴霧冷卻方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及噴霧冷卻裝置、熱處理裝置以及噴霧冷卻方法。本申請(qǐng)基于2009年12月11日在日本申請(qǐng)的特愿2009-281595號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并在此援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中公開了在對(duì)金屬等被處理物的熱處理中使用并用于冷卻被處理物的噴霧冷卻裝置。噴霧冷卻裝置對(duì)加熱后的被處理物噴射霧狀的冷卻液，并利用冷卻液的氣化潛熱進(jìn)行冷卻。因此，噴霧冷卻裝置比現(xiàn)有的氣體噴射型冷卻裝置的冷卻能力高。并且，通過調(diào)整噴霧的噴射量和 噴射時(shí)間，噴霧冷卻裝置能夠容易地進(jìn)行在現(xiàn)有的浸潰型冷卻裝置中難以進(jìn)行的被處理物的冷卻速度的控制。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-153386號(hào)公報(bào)。
[0004]然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中存在如下所述的課題。
[0005]在被處理物的熱處理中，為了使被處理物相變?yōu)轭A(yù)定的組織，有時(shí)利用預(yù)定的冷卻模式進(jìn)行冷卻。例如根據(jù)被處理物的種類在某一期間進(jìn)行急速的冷卻。另一方面，在其它期間，為了防止產(chǎn)生應(yīng)變和彎曲等，而進(jìn)行維持冷卻的均勻性且緩慢的冷卻。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于這種以不同的冷卻速度進(jìn)行的冷卻，通過調(diào)整噴霧的噴射量和噴射時(shí)間來進(jìn)行。但是，若僅調(diào)整噴霧的噴射量和噴射時(shí)間，則難以以大范圍的冷卻速度進(jìn)行冷卻。并且，根據(jù)被處理物的種類，有可能無法確保所需的冷卻速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是考慮上述情況而完成的，其目的在于提供能夠以大范圍的冷卻速度對(duì)被處理物進(jìn)行冷卻的噴霧冷卻裝置、熱處理裝置以及噴霧冷卻方法。
[0007]為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。
[0008]本發(fā)明為一種噴霧冷卻裝置，對(duì)加熱后的被處理物噴射冷卻用噴霧以進(jìn)行冷卻，其中，該噴霧冷卻裝置具有:第一噴嘴，其噴射冷卻用噴霧；以及第二噴嘴，其噴射粒徑比從第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑小的冷卻用噴霧。
[0009]在本發(fā)明中，從第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑比從第二噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑大。因此，第一噴嘴的冷卻用噴霧的平均一粒的氣化潛熱量比第二噴嘴的冷卻用噴霧大。因此，在使用第一噴嘴的冷卻中，與使用第二噴嘴相比，能夠急速地冷卻被處理物。另一方面，在使用第二噴嘴的冷卻中，與使用第一噴嘴相比，能夠在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢地進(jìn)行冷卻。
[0010]并且，在本發(fā)明中，第一噴嘴和第二噴嘴擴(kuò)散地噴射冷卻用噴霧。另外，第一噴嘴的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角比第二噴嘴的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角窄。
[0011]并且，本發(fā)明具有控制部，該控制部根據(jù)被處理物的冷卻模式分別控制第一噴嘴和第二噴嘴的各噴射量。
[0012]并且，在本發(fā)明中，控制部根據(jù)被處理物的冷卻模式，在第一噴嘴和第二噴嘴之間切換冷卻用噴霧的噴射。
[0013]并且，本發(fā)明為一種對(duì)被處理物進(jìn)行熱處理的熱處理裝置，該熱處理裝置具有上述的噴霧冷卻裝置。
[0014]并且，本發(fā)明為一種噴霧冷卻方法，對(duì)加熱后的被處理物噴射冷卻用噴霧以進(jìn)行冷卻，其中，該噴霧冷卻方法具有使用第一噴嘴和第二噴嘴冷卻被處理物的冷卻工序，所述 第一噴嘴噴射冷卻用噴霧， 所述第二噴嘴噴射粒徑比從第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑小的冷卻用噴霧。
[0015]在本發(fā)明中，從第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑比從第二噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑大。因此，第一噴嘴的冷卻用噴霧的平均一粒的氣化潛熱量比第二噴嘴的冷卻用噴霧大。因此，在使用第一噴嘴的冷卻中，與使用第二噴嘴相比，能夠急速地冷卻被處理物。另一方面，在使用第二噴嘴的冷卻中，與使用第一噴嘴相比，能夠在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢地進(jìn)行冷卻。
[0016]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到以下的效果。
[0017]本發(fā)明具備能夠急速地進(jìn)行冷卻的第一噴嘴、以及能夠在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢地進(jìn)行冷卻的第二噴嘴。因此，能夠以大范圍的冷卻速度冷卻熱處理的被處理物。并且，能夠在某一期間進(jìn)行急速的冷卻，另一方面在其它期間，為了防止應(yīng)變和彎曲等的發(fā)生，在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢地進(jìn)行冷卻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是熱處理裝置I的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2是表示冷卻室3的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖3A是第一噴嘴35的示意圖。
[0021]圖3B是第二噴嘴45的示意圖。
[0022]圖4是用于說明對(duì)被處理物M的熱處理方法的曲線圖。
[0023]圖5A是表示被處理物M在時(shí)間Tl處的溫度分布的剖視圖。
[0024]圖5B是表示被處理物M在時(shí)間T2處的溫度分布的剖視圖。
[0025]圖5C是表示被處理物M在時(shí)間T3處的溫度分布的剖視圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明
I熱處理裝置；3冷卻室(噴霧冷卻裝置);35第一噴嘴；45第二噴嘴；60控制部；M被處理物。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，參照?qǐng)D1至圖5C對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在用于以下說明的各圖中，為了使各部件為能夠辨認(rèn)的大小，而適當(dāng)變更了各部件的比例尺。并且，在以下的說明中，作為熱處理裝置示出了兩室型的熱處理裝置的例子。
[0028]圖1是本實(shí)施方式的熱處理裝置I的整體結(jié)構(gòu)圖。[0029]熱處理裝置I是對(duì)被處理物M實(shí)施淬火等熱處理的裝置。熱處理裝置I具有加熱室2和冷卻室(噴霧冷卻裝置)3。加熱室2和冷卻室3相鄰配置。在加熱室2和冷卻室3之間設(shè)置有開閉自如的分隔壁4。在分隔壁4開放時(shí)，形成用于從加熱室2朝向冷卻室3輸送被處理物M的輸送路徑。并且，在分隔壁4遮蔽時(shí)，加熱室2和冷卻室3分別成為密閉狀態(tài)。
[0030]被處理物M被熱處理裝置I實(shí)施熱處理，由含有預(yù)定量的碳的鋼等金屬材料(包括合金)構(gòu)成。被處理物M通過熱處理而相變?yōu)樽鳛槟繕?biāo)的預(yù)定的組織。并且，為了防止被處理物M相變到目標(biāo)組織以外并且為 了均勻地相變?yōu)槟繕?biāo)組織，被處理物M通過預(yù)定的冷卻模式(例如具有急冷期間和緩冷期間的模式)被冷卻。在用于以下說明的各圖中，將被處理物M表示為長(zhǎng)方體形狀，但其形狀和大小以及一次處理的個(gè)數(shù)等存在各種各樣的方式。作為被處理物M,模具鋼(SKD材料)和高速鋼(SKH材料)等鋼成為對(duì)象。在本實(shí)施方式中，作為被處理物M，例示模具鋼(SKD 61)在下面進(jìn)行說明。
[0031 ] 接著，參照?qǐng)D2至圖3B說明冷卻室3的結(jié)構(gòu)。
[0032]圖2是表示本實(shí)施方式的冷卻室3的結(jié)構(gòu)的示意圖。另外，圖2是從圖1的A-A線觀察到的剖視圖。圖3A是設(shè)置于冷卻室3的第一噴嘴35的側(cè)視圖。并且圖3B是第二噴嘴45的側(cè)視圖。
[0033]如圖2所不,冷卻室3具有容器10、輸送部20、第一冷卻系統(tǒng)30、第二冷卻系統(tǒng)40、溫度測(cè)量器50以及控制部60。
[0034]容器10構(gòu)成冷卻室3的外殼，是能夠在內(nèi)部形成密閉的空間的大致圓筒狀的容器。在容器10的上部設(shè)置使通過從被處理物M受熱而氣化了的冷卻液再次液化的液化器(液化阱)11。
[0035]輸送部20是用于將被處理物M從加熱室2輸入冷卻室3進(jìn)而從冷卻室3輸出到外部的部件。而且，輸送部20是在與容器10的中心軸平行的方向上輸送被處理物M的部件。輸送部20具有一對(duì)支承框架21、多個(gè)輸送輥22以及未圖示的輥驅(qū)動(dòng)部。
[0036]一對(duì)支承框架21立設(shè)于容器10的內(nèi)側(cè)底部，并經(jīng)由多個(gè)輸送輥22從下方支承被處理物M。一對(duì)支承框架21沿著被處理物M的輸送方向延伸設(shè)置。多個(gè)輸送輥22在輸送方向上隔開預(yù)定的間隔旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置于一對(duì)支承框架21的相互對(duì)置的面。通過多個(gè)輸送輥22旋轉(zhuǎn)，來順暢地輸送被處理物M。未圖示的輥驅(qū)動(dòng)部是使輸送輥22旋轉(zhuǎn)的部件。并且，本實(shí)施方式的被處理物M未直接載置于輸送棍22,而是經(jīng)由托架23載置于輸送棍22。為了使冷卻用噴霧通過，托架23例如使用網(wǎng)狀的托架或在板材中形成有多個(gè)孔部(沖孔等)的托架。
[0037]在第一冷卻系統(tǒng)30中，對(duì)加熱后并設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M呈霧狀地噴射冷卻液，來冷卻被處理物M。并且，第一冷卻系統(tǒng)30在急速冷卻被處理物M時(shí)使用。第一冷卻系統(tǒng)30具有第一回收管31、第一熱交換器32、第一泵33、第一供給管34以及多個(gè)第一噴嘴35。另外，作為冷卻液，例如使用水、油、鹽或氟類惰性液體等。
[0038]第一回收管31是這樣的管部件:用于回收供給到容器10內(nèi)的冷卻液、以及通過從被處理物M受熱而氣化后由液化器11再液化的冷卻液。另外，回收到第一回收管31的冷卻液通過從被處理物M受熱而被加熱。第一熱交換器32是對(duì)回收的冷卻液進(jìn)行冷卻的熱交換器。[0039]第一泵33是這樣的部件:將從容器10內(nèi)回收并導(dǎo)入第一回收管31內(nèi)的冷卻液排出到第一供給管34，并使其朝向第一噴嘴35流動(dòng)。在第一泵33連接有第一變換器36。第一變換器36是按照后述的控制部60的指示驅(qū)動(dòng)第一泵33的部件。另外，第一泵33可以相對(duì)于第一供給管34并排配置多臺(tái)。通過并排配置多個(gè)第一泵33，能夠產(chǎn)生用一臺(tái)泵無法產(chǎn)生的大流量。因此，能夠?qū)⒌谝焕鋮s系統(tǒng)30中的冷卻液的流量的調(diào)整幅度設(shè)定得較大。
[0040]第一供給管34是將從第一泵33排出的冷卻液分別供給至后述的多個(gè)第一噴嘴35的管部件。另外，可以在第一供給管 34設(shè)置用于切斷對(duì)第一噴嘴35的冷卻液的供給的閥(未圖示)。
[0041]第一噴嘴35是對(duì)加熱后并設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M噴射霧狀的冷卻液(冷卻用霧)來冷卻被處理物M的部件。并且，第一噴嘴35在急速冷卻被處理物M時(shí)使用。第一噴嘴35以包圍被處理物M的方式在容器10的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)，且沿著容器10的中心軸方向并排設(shè)置多個(gè)。其結(jié)果為，被處理物M中的不與噴霧接觸的部分極力減少。另外，由于被處理物M被均勻地冷卻，所以防止了發(fā)生由于冷卻的不均勻性而引起的被處理物M的應(yīng)變
等o
[0042]如圖3A所示，第一噴嘴35具有一個(gè)噴射口 35a，是從噴射口 35a擴(kuò)散地噴射冷卻用噴霧的部件。從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑設(shè)定為比從后述的第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑大。由于從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑大，所以平均一粒的噴霧的氣化潛熱量大。
[0043]并且，從第一噴嘴35擴(kuò)散地噴射的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為大約15°。第一噴嘴35中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為比第二噴嘴45中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角窄。第一噴嘴35以使噴射口 35a的朝向與設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M對(duì)置的方式設(shè)置于容器10的內(nèi)壁。
[0044]如圖2所示，在第二冷卻系統(tǒng)40中，對(duì)加熱后并設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M呈霧狀地噴射冷卻液，來冷卻被處理物M。并且，第二冷卻系統(tǒng)40在維持被處理物M的冷卻的均勻性同時(shí)緩慢地冷卻時(shí)使用。第二冷卻系統(tǒng)40具有第二回收管41、第二熱交換器42、第二泵43、第二供給管44以及多個(gè)第二噴嘴45。另外，作為冷卻液，例如使用水、油、鹽或氟類惰性液體等。第二冷卻系統(tǒng)40中的除第二噴嘴45以外的構(gòu)成是與第一冷卻系統(tǒng)30同樣的部件，因此省略其說明，下面關(guān)于第二噴嘴45進(jìn)行說明。
[0045]第二噴嘴45是對(duì)加熱后并設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M噴射霧狀的冷卻液(冷卻用霧)來冷卻被處理物M的部件。并且，第二噴嘴45在維持被處理物M的冷卻的均勻性同時(shí)緩慢地冷卻時(shí)使用。第二噴嘴45以包圍被處理物M的方式在容器10的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)，并且沿著容器10的中心軸方向并排設(shè)置多個(gè)。其結(jié)果為，被處理物M中的不與噴霧接觸的部分極力減少。因此，被處理物M被均勻地冷卻，防止了發(fā)生由于冷卻的不均勻性而引起的被處理物M的應(yīng)變等。
[0046]如圖3B所示，第二噴嘴45具有多個(gè)(在本實(shí)施方式中為7個(gè))噴射口 45a，是從多個(gè)噴射口 45a擴(kuò)散地噴射冷卻用噴霧的部件。多個(gè)噴射口 45a中的一個(gè)配置于第二噴嘴45的前端中央部，其它噴射口 45a并排配置于前端中央部的周圍。從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑設(shè)定為比從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑小。由于從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑小，所以平均一粒的噴霧的氣化潛熱量小。并且，由于從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑小，所以從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧在容器10內(nèi)的空間停滯時(shí)間比從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧在容器10內(nèi)的空間停滯時(shí)間長(zhǎng)。另外，由于冷卻用噴霧的粒徑小，所以從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧與從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧相比，能夠在容器10內(nèi)的空間中不規(guī)則地流動(dòng)。
[0047]并且，從第二噴嘴45擴(kuò)散地噴射的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為大約75°。第二噴嘴45中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為比第一噴嘴35中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角大。第二噴嘴45以使多個(gè)噴射口 45a中的位于中央的噴射口 45a的朝向與設(shè)置于容器10內(nèi)的被處理物M對(duì)置的方式設(shè)置于容器10的內(nèi)壁。
[0048]溫度測(cè)量器50設(shè) 置于容器10內(nèi)，是能夠以非接觸方式測(cè)量冷卻中的被處理物M的表面溫度的測(cè)量器。溫度測(cè)量器50與控制部60電連接(未圖示)，對(duì)控制部60輸出溫度的測(cè)量值。
[0049]控制部60是這樣的部件:基于溫度測(cè)量器50測(cè)量到的被處理物M的溫度，根據(jù)被處理物M的冷卻模式，經(jīng)由第一變換器36控制第一泵33的驅(qū)動(dòng)，且經(jīng)由第二變換器46控制第二泵43的驅(qū)動(dòng)。控制部60能夠分別單獨(dú)地控制第一泵33和第二泵43的驅(qū)動(dòng)。并且，控制部60還能夠僅驅(qū)動(dòng)第一泵33和第二泵43中的任一方。
[0050]并且，控制部60具備數(shù)據(jù)保持用的存儲(chǔ)器。并且，控制部60將冷卻用噴霧的平均單位時(shí)間的供給量和被處理物M的表面溫度與內(nèi)部溫度的相關(guān)關(guān)系作為表格數(shù)據(jù)保持在上述存儲(chǔ)器中?？刂撇?0具有能夠使用該表格數(shù)據(jù)根據(jù)溫度測(cè)量器50的測(cè)量結(jié)果(被處理物M的表面溫度)來測(cè)量被處理物M的內(nèi)部溫度的結(jié)構(gòu)。另外，上述相關(guān)關(guān)系的表格數(shù)據(jù)例如通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)或模擬等作成。
[0051]接著，在本實(shí)施方式的熱處理裝置I中，參照?qǐng)D4至圖5C說明利用冷卻室3冷卻加熱后的被處理物M的步驟(冷卻工序)。另外，在以下的說明中，對(duì)使保持于淬火溫度的被處理物M相變?yōu)轳R氏體組織的狀態(tài)的淬火處理進(jìn)行說明。
[0052]圖4是用于說明對(duì)被處理物M的熱處理方法的曲線圖。在圖4中，縱軸表示溫度，橫軸表示時(shí)間。并且，在圖4中，實(shí)線Ts表示被處理物M的表面的溫度變化，虛線Tc表示被處理物M的內(nèi)部的溫度變化。
[0053]圖5A至圖5C是用于說明被處理物M的表面及內(nèi)部的溫度差的剖視圖。圖5A至圖5C表示伴隨圖4的時(shí)間經(jīng)過依次變化的被處理物M的溫度分布的狀態(tài)。圖5A表示時(shí)間Tl處的溫度分布。圖5B表示時(shí)間T2處的溫度分布。圖5C表示時(shí)間T3處的溫度分布。另外，在圖5A至圖5C中，用網(wǎng)點(diǎn)的深淺表示溫度的高溫低溫。
[0054]如圖4所示，在本實(shí)施方式的熱處理方法中，首先，從時(shí)間TO起使用第一冷卻系統(tǒng)30，將加熱至奧氏體組織的狀態(tài)(1000°C左右)的被處理物M，冷卻至在開始相變?yōu)轳R氏體組織的相變點(diǎn)Ms的附近且比相變點(diǎn)Ms高的目標(biāo)溫度Ta為止(第一急冷處理SI)。
[0055]目標(biāo)溫度Ta被設(shè)定在這樣的范圍:比被處理物M開始相變?yōu)橹楣怏w組織的相變點(diǎn)Ps低且比被處理物M開始相變?yōu)轳R氏體組織的相變點(diǎn)Ms高。在本實(shí)施方式中，由于被處理物M是模具鋼(SKD61 )，因此目標(biāo)溫度Ta設(shè)定在370°C飛50°C之間。另外，考慮后述的第二急冷處理S4中的工藝，目標(biāo)溫度Ta優(yōu)選設(shè)定為相變點(diǎn)Ms附近的溫度(比相變點(diǎn)Ms高十幾。C度左右的溫度)。
[0056]在第一急冷處理SI中，利用噴霧冷卻使被處理物M急冷至目標(biāo)溫度Ta，以避開開始相變?yōu)橹楣怏w組織的相變點(diǎn)Ps (所謂的珠光體鼻端)。在本實(shí)施方式中，從第一冷卻系統(tǒng)30中的第一噴嘴35對(duì)被輸送至冷卻室3的被處理物M呈霧狀地供給/噴射冷卻液，來進(jìn)行冷卻。
[0057]控制部60經(jīng)由第一變換器36驅(qū)動(dòng)第一泵33。此時(shí)，使第二冷卻系統(tǒng)40的第二泵43停止。通過第一泵33的驅(qū)動(dòng)，從容器10被回收并導(dǎo)入第一回收管31的冷卻液由第一熱交換器32冷卻，然后被送出至第一供給管34。在第一供給管34內(nèi)流動(dòng)的冷卻液從多個(gè)第一噴嘴35呈霧狀地噴射。第一噴嘴35的噴射口 35a與被處理物M對(duì)置地設(shè)置，因此，從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧附著于被處理物M。附著的冷卻用噴霧從被處理物M奪走氣化潛熱而氣化， 由此被處理物M被冷卻。
[0058]從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑設(shè)定為比從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑大，平均一粒的噴霧的氣化潛熱量大。因此，從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑能夠從被處理物M奪走大量的氣化潛熱。因此，被處理物M急速地被冷卻。
[0059]并且，從第一噴嘴35擴(kuò)散地噴射的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為大約15°。并且，第一噴嘴35中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為比第二噴嘴45中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角窄。因此，從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧高效地接觸被處理物M。因此，被處理物M急速地被冷卻。
[0060]這里，噴霧冷卻的基本的冷卻是基于氣化潛熱的從表面?zhèn)冗M(jìn)行的冷卻。因此，由于冷卻用噴霧接觸的程度而在被處理物M的表面和內(nèi)部產(chǎn)生溫度差(參照?qǐng)D5A)。例如，如圖4中的實(shí)線Ts和虛線Tc所示，被處理物M的表面的溫度比被處理物M的內(nèi)部的溫度低且以短時(shí)間發(fā)展。因此，在時(shí)間經(jīng)過的同時(shí)，被處理物M的表面溫度與被處理物M的內(nèi)部溫度的
溫度差增大。
[0061]接著，在本實(shí)施方式的熱處理方法中，當(dāng)設(shè)置于容器10內(nèi)的溫度測(cè)量器50的測(cè)量溫度(即被處理物M的表面溫度)比目標(biāo)溫度Ta低時(shí)，利用第二冷卻系統(tǒng)40冷卻被處理物M (緩冷處理S2)。
[0062]在緩冷處理S2中，使用第二冷卻系統(tǒng)40，以比第一急冷處理SI低的冷卻效率冷卻被處理物M。此時(shí)，在被處理物M中，通過熱傳導(dǎo)將熱從高溫的內(nèi)部傳遞到低溫的表面，由此使表面和內(nèi)部的溫度差減小。
[0063]控制部60使第一泵33的驅(qū)動(dòng)停止，并經(jīng)由第二變換器46驅(qū)動(dòng)第二泵43。即，將進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的泵從第一泵33切換至第二泵43(調(diào)整工序)。通過第二泵43的驅(qū)動(dòng)，從容器10被回收并導(dǎo)入第二回收管41的冷卻液由第二熱交換器42冷卻，然后被送出至第二供給管44。在第二供給管44內(nèi)流動(dòng)的冷卻液從多個(gè)第二噴嘴45呈霧狀地噴射。第二噴嘴45朝向被處理物M設(shè)置。因此，從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧附著于被處理物M。附著的冷卻用噴霧從被處理物M奪走氣化潛熱而氣化，由此被處理物M被冷卻。
[0064]從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧的粒徑設(shè)定為比從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧的粒徑小，平均一粒的噴霧的氣化潛熱量小。因此，從被處理物M奪走的氣化潛熱量少，從而能夠緩慢地冷卻被處理物M。由于從被處理物M的表面奪走的熱量少，且通過熱傳導(dǎo)將熱從高溫的內(nèi)部傳導(dǎo)到低溫的表面，由此使表面和內(nèi)部的溫度差減小。即，被處理物M在溫度均勻化的同時(shí)被冷卻。
[0065]并且，從第二噴嘴45擴(kuò)散地噴射的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為大約75°。并且，第二噴嘴45中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為比第一噴嘴35中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角大。而且，由于冷卻用噴霧的粒徑小，所以在容器10內(nèi)的空間中，從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧與從第一噴嘴35噴射的冷卻用噴霧相比，能夠以更長(zhǎng)的時(shí)間滯留在容器10內(nèi)的空間中且能夠在容器10內(nèi)的空間中不規(guī)則地流動(dòng)。因此，從第二噴嘴45噴射的冷卻用噴霧即便是例如從被處理物M的大小或形狀等來看難以附著冷卻用噴霧的部位也能夠附著。SP，被處理物M在溫度均勻化的同時(shí)被冷卻。
[0066]在緩冷處理S2中，實(shí)施這樣的冷卻:通過從高溫的內(nèi)部的熱傳導(dǎo)使被處理物M的整體溫度比目標(biāo)溫度Ta高，不會(huì)達(dá)到不作為目標(biāo)的其它組織的相變點(diǎn)(例如相變點(diǎn)Ps)。即，在緩冷處理S2中， 實(shí)施使基于高溫的內(nèi)部的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的溫度上升相抵消的冷卻。并且，在緩冷處理S2中，利用控制部60調(diào)節(jié)冷卻效率(來自第二噴嘴45的冷卻用噴霧的噴射量)，以使得被處理物M的表面溫度不會(huì)因冷卻而達(dá)到Ms相變點(diǎn)。
[0067]實(shí)施緩冷處理S2直至被處理物M的內(nèi)部的溫度與目標(biāo)溫度Ta大致相等為止。由此，能夠防止被處理物M整體的溫度高于目標(biāo)溫度Ta。另外，本實(shí)施方式的被處理物M的內(nèi)部的溫度通過查詢?cè)O(shè)置于容器10內(nèi)的溫度測(cè)量器50的測(cè)量結(jié)果和記錄于控制部60的存儲(chǔ)器中的表格數(shù)據(jù)來測(cè)量。經(jīng)過了這樣的緩冷處理S2的被處理物M如圖5B所示，與圖5A相比緩和了表面和內(nèi)部的溫度分布。
[0068]接著，在本實(shí)施方式的熱處理方法中，停止冷卻用噴霧的供給，被處理物M被保持預(yù)定時(shí)間(保持處理S3)。
[0069]在保持處理S3中，在冷卻用噴霧的供給停止的狀態(tài)下，被處理物M被保持預(yù)定時(shí)間，由此,通過熱傳導(dǎo)將熱從被處理物M的內(nèi)部傳遞到表面，被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差進(jìn)一步減小。實(shí)施保持處理S3的噴霧冷卻停止期間，直至被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差成為預(yù)定的閾值(例如10°C)以內(nèi)。在本實(shí)施方式中，對(duì)于保持處理S3的噴霧冷卻停止期間，使用溫度測(cè)量器50和控制部60內(nèi)的表格數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度，同時(shí)在被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差成為預(yù)定的閾值以內(nèi)時(shí)結(jié)束。
[0070]另外，保持處理S3的噴霧冷卻停止期間也可以采用這樣的方法:根據(jù)緩冷處理S2結(jié)束時(shí)的被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差及導(dǎo)熱率，預(yù)測(cè)被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差成為預(yù)定的閾值以內(nèi)的時(shí)間，在經(jīng)過了該時(shí)間時(shí)結(jié)束。經(jīng)過了這種保持處理S3的被處理物M如圖5C所示，被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度實(shí)現(xiàn)了均勻化，都成為目標(biāo)溫度Ta。
[0071]最后，在本實(shí)施方式的熱處理方法中，將被處理物M冷卻至相變點(diǎn)Ms以下的溫度(第二急冷處理S4)。
[0072]在第二急冷處理S4中，經(jīng)過了第一急冷處理S1、緩冷處理S2以及保持處理S3而緩和了表面和內(nèi)部的溫度差的狀態(tài)的被處理物M被冷卻至相變點(diǎn)Ms以下。因此，被處理物M的表面和內(nèi)部的組織基本同時(shí)地相變?yōu)轳R氏體組織。另外，若目標(biāo)溫度Ta為比相變點(diǎn)Ms高十幾1:度的溫度，則能夠?qū)⒁虻诙崩涮幚鞸4中的冷卻而產(chǎn)生的被處理物M的表面和內(nèi)部的溫度差抑制得微小。另外，防止了被處理物M的應(yīng)變和彎曲的產(chǎn)生，被處理物M的質(zhì)量提聞。
[0073]在第二急冷處理S4中，通過噴霧冷卻，避開開始相變?yōu)樨愂象w組織的相變點(diǎn)Bs，同時(shí)將被處理物M急冷至相變點(diǎn)Ms以下的溫度。在本實(shí)施方式中，在第二急冷處理S4中，控制部60也經(jīng)由第一變換器36驅(qū)動(dòng)第一泵33(調(diào)整工序)。并且，通過從第一冷卻系統(tǒng)30中的第一噴嘴35呈霧狀地供給/噴射冷卻液來進(jìn)行冷卻。即，即便在不僅在冷卻開始時(shí)需要急速的冷卻而且在冷卻工序的中途也需要對(duì)被處理物M進(jìn)行急速的冷卻的冷卻模式中，通過實(shí)施多次使用第一冷卻系統(tǒng)30的冷卻，也能夠應(yīng)對(duì)上述那樣的冷卻模式。
[0074]另外，關(guān)于第二急冷處理S4中的冷卻，在被處理物M的溫度離相變點(diǎn)Bs足夠遠(yuǎn)而不需要對(duì)被處理物M進(jìn)行急冷的情況下，也可以例如通過在緩冷處理S2中使用的第二冷卻系統(tǒng)40對(duì)被處理物M進(jìn)行冷卻。
[0075]以上，使被處理物M的組織相變?yōu)轳R氏體組織的本實(shí)施方式的冷卻工序結(jié)束。
[0076]因此， 根據(jù)本實(shí)施方式，能夠得到以下的效果。
[0077]根據(jù)本實(shí)施方式，具備能夠急速進(jìn)行冷卻的第一噴嘴35、以及能夠在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢進(jìn)行冷卻的第二噴嘴45，由此，能夠以大范圍的冷卻速度冷卻加熱后的被處理物M。因此，在某一期間進(jìn)行急速的冷卻，另一方面，在其它期間，為了防止應(yīng)變和彎曲等的發(fā)生，能夠在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢進(jìn)行冷卻。
[0078]以上，參照【專利附圖】

【附圖說明】了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于上述示例。上述示例中示出的各構(gòu)成部件的各形狀和組合等只是一例，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行各種變更。
[0079]例如在上述實(shí)施方式中，第一噴嘴35中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角設(shè)定為比第二噴嘴45中的冷卻用噴嘴的擴(kuò)散角窄。然而，上述實(shí)施方式不限于此，若冷卻用噴霧各自的粒徑產(chǎn)生差異，則擴(kuò)散角也可以相等。
[0080]并且，在上述實(shí)施方式中，冷卻用噴霧的噴射在第一噴嘴35和第二噴嘴45之間切換，但不限于此。在上述實(shí)施方式中，也可以從第一噴嘴35和第二噴嘴45同時(shí)噴射冷卻用噴霧，且控制部60控制/調(diào)整各噴射量。
[0081]并且，在上述實(shí)施方式中，作為將冷卻液呈霧狀地噴射到容器10內(nèi)的冷卻系統(tǒng)，設(shè)置具有第一噴嘴35的第一冷卻系統(tǒng)30和具有第二噴嘴45的第二冷卻系統(tǒng)40，但不限于此。在上述實(shí)施方式中，也可以在一個(gè)冷卻系統(tǒng)中設(shè)置第一噴嘴35和第二噴嘴45兩者。另外，在該情況下，調(diào)整來自第一噴嘴35和第二噴嘴45的噴射量的預(yù)定的噴射量調(diào)整部設(shè)置于上述一個(gè)冷卻系統(tǒng)。
[0082]并且，在上述實(shí)施方式中，設(shè)置了不進(jìn)行冷卻用噴霧的噴射的保持處理S3，但不限于此。在上述實(shí)施方式中，也可以在實(shí)施緩冷處理S2后，不實(shí)施保持處理S3，而實(shí)施第二急冷處理S4。
[0083]工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠以大范圍的冷卻速度冷卻熱處理的被處理物。并且，能夠在某一期間進(jìn)行急速的冷卻，另一方面在其它期間，在維持冷卻的均勻性的同時(shí)緩慢地進(jìn)行冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種噴霧冷卻裝置，對(duì)加熱后的被處理物噴射冷卻用噴霧以進(jìn)行冷卻，其特征在于， 該噴霧冷卻裝置包括: 第一噴嘴，其噴射冷卻用噴霧； 第二噴嘴，其噴射粒徑比從上述第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑小的冷卻用噴霧；以及 控制部，其根據(jù)上述被處理物的冷卻模式分別控制上述第一噴嘴和上述第二噴嘴的各噴射量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴霧冷卻裝置，其特征在于， 上述第一噴嘴和上述第二噴嘴擴(kuò)散地噴射冷卻用噴霧， 上述第一噴嘴中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角比上述第二噴嘴中的冷卻用噴霧的擴(kuò)散角窄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴霧冷卻裝置，其特征在于， 上述控制部在上述第一噴嘴和上述第二噴嘴之間切換上述冷卻用噴霧的噴射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的噴霧冷卻裝置，其特征在于， 上述控制部使從上述第一噴嘴和上述第二噴嘴中的任一方或雙方噴射冷卻用噴霧。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的噴霧冷卻裝置，其特征在于， 在維持上述被處理物的冷卻的均勻性同時(shí)緩慢地冷卻的冷卻模式的情況下，上述控制部使從上述第二噴嘴噴射冷卻用噴霧。
6.一種熱處理裝置，對(duì)被處理物進(jìn)行熱處理，其特征在于， 該熱處理裝置具有權(quán)利要求1所述的噴霧冷卻裝置。
7.一種噴霧冷卻方法，對(duì)加熱后的被處理物噴射冷卻用噴霧以進(jìn)行冷卻，其特征在于， 該噴霧冷卻方法具有使用第一噴嘴和第二噴嘴冷卻上述被處理物的冷卻工序，所述第一噴嘴噴射冷卻用噴霧，所述第二噴嘴噴射粒徑比從上述第一噴嘴噴射的冷卻用噴霧的粒徑小的冷卻用噴霧。
【文檔編號(hào)】C21D1/667GK103740904SQ201310720393
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月11日
【發(fā)明者】勝俁和彥, 上田亞實(shí), 工藤晉也, 島田嵩久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 Ihi, Ihi 機(jī)械系統(tǒng)股份有限公司