JPH0113028B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0113028B2 JPH0113028B2 JP12033684A JP12033684A JPH0113028B2 JP H0113028 B2 JPH0113028 B2 JP H0113028B2 JP 12033684 A JP12033684 A JP 12033684A JP 12033684 A JP12033684 A JP 12033684A JP H0113028 B2 JPH0113028 B2 JP H0113028B2
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- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- treated
- atmospheric gas
- processed
- circulating
- 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.)
- Expired
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
本発明は被処理材料を液化窒素ガス等により低
温に冷却して処理を行う深冷処理（サブゼロ）方
法および深冷処理装置（サブゼロ装置）に関す
る。
温に冷却して処理を行う深冷処理（サブゼロ）方
法および深冷処理装置（サブゼロ装置）に関す
る。
工具鋼、合金鋼などにおいて焼入れを行なつた
後極低温例えば−100℃以下に冷却して残留オー
ステナイトとをマルテンサイトに変態させ硬度お
よび靭性を改良することはサブゼロ処理として従
来行われている。冷却は液体窒素ガスを気化させ
て被処理材料を吹きつける方法、アルコール、四
塩化炭素などの冷媒に被処理材料を浸漬して、冷
媒に液化窒素ガス等を吹きこむ方法などが知られ
ている。
後極低温例えば−100℃以下に冷却して残留オー
ステナイトとをマルテンサイトに変態させ硬度お
よび靭性を改良することはサブゼロ処理として従
来行われている。冷却は液体窒素ガスを気化させ
て被処理材料を吹きつける方法、アルコール、四
塩化炭素などの冷媒に被処理材料を浸漬して、冷
媒に液化窒素ガス等を吹きこむ方法などが知られ
ている。
従来のサブゼロ装置の一例を第２図に示すが、
断熱材で外部に対して遮断された本体１′内の空
間２′に被処理材料１０′を収納しモータ等の駆動
源３′によつて駆動されるフアン４′により内部の
窒素ガスを強制的に循環せしめる。循環ガスの温
度は熱電対などの温度検出器５′により検出し、
検出された温度信号は温度制御装置７′に送られ
る。温度制御装置７′は予め定めた冷却プログラ
ムに従うように液化窒素供給管８′に設けられた
制御弁９′の開度を制御して、被処理材料１０′を
所定の温度に冷却させる。
断熱材で外部に対して遮断された本体１′内の空
間２′に被処理材料１０′を収納しモータ等の駆動
源３′によつて駆動されるフアン４′により内部の
窒素ガスを強制的に循環せしめる。循環ガスの温
度は熱電対などの温度検出器５′により検出し、
検出された温度信号は温度制御装置７′に送られ
る。温度制御装置７′は予め定めた冷却プログラ
ムに従うように液化窒素供給管８′に設けられた
制御弁９′の開度を制御して、被処理材料１０′を
所定の温度に冷却させる。
この従来の装置は冷却後の被処理材料を昇温さ
せる特別の装置を具えていないので、通常は本体
１′から被処理材料１０′を取り出して大気中に放
置するか又は水中に浸漬して昇温せしめるかの方
法が取られている。しかし大気中に放置すると空
気中の水分が着霜して昇温が不均一となり、水中
に浸漬すると急激な加熱が行われ、これらの結果
熱応力による内部応力が発生し、甚だしい場合に
は割れの発生などの欠陥が生ずる。さらに、被処
理材料を取り出すとき誤つて手を触れて凍傷に
かゝるおそれもあり安全面で好ましくない。蓋を
取外して被処理材料を取出すとき、外気が装置内
に侵入して結露又は着霜を生じたり、水分が溜る
ことにより水分除去の作業が必要となる。又水分
による種々のトラブルの原因となつている。例え
ばフアン４′の軸受部に水分が付着すると運転時
の冷却によつて凍結し、過負荷の発生、軸受の損
傷などの欠陥が発生するおそれもあつた。
せる特別の装置を具えていないので、通常は本体
１′から被処理材料１０′を取り出して大気中に放
置するか又は水中に浸漬して昇温せしめるかの方
法が取られている。しかし大気中に放置すると空
気中の水分が着霜して昇温が不均一となり、水中
に浸漬すると急激な加熱が行われ、これらの結果
熱応力による内部応力が発生し、甚だしい場合に
は割れの発生などの欠陥が生ずる。さらに、被処
理材料を取り出すとき誤つて手を触れて凍傷に
かゝるおそれもあり安全面で好ましくない。蓋を
取外して被処理材料を取出すとき、外気が装置内
に侵入して結露又は着霜を生じたり、水分が溜る
ことにより水分除去の作業が必要となる。又水分
による種々のトラブルの原因となつている。例え
ばフアン４′の軸受部に水分が付着すると運転時
の冷却によつて凍結し、過負荷の発生、軸受の損
傷などの欠陥が発生するおそれもあつた。
本発明はこれらの欠点を解消したサブゼロ処理
方法および装置を提供することを目的とする。
方法および装置を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明によれば、液化窒素ガスを寒冷剤として
使用して被処理材料を所定温度に冷却処理した
後、該被処理材料の昇温を雰囲気ガスの加熱によ
つて行い、加熱熱量の制御を、被処理材料の温度
と循環雰囲気ガスの温度とを検出して、予め定め
た被処理材料の昇温プログラムに従つて又は予め
定めた被処理材料と循環雰囲気ガスとの温度差に
従つて、循環雰囲気ガスへの供給熱量をフイード
バツク制御する深冷処理方法が提供される。
使用して被処理材料を所定温度に冷却処理した
後、該被処理材料の昇温を雰囲気ガスの加熱によ
つて行い、加熱熱量の制御を、被処理材料の温度
と循環雰囲気ガスの温度とを検出して、予め定め
た被処理材料の昇温プログラムに従つて又は予め
定めた被処理材料と循環雰囲気ガスとの温度差に
従つて、循環雰囲気ガスへの供給熱量をフイード
バツク制御する深冷処理方法が提供される。
さらに本発明は上述方法を実施するに適した装
置を提供するものであつて、該装置は液化窒素ガ
スを寒冷剤として使用する深冷処理装置であつ
て、雰囲気ガス循環フアンを有する雰囲気ガス循
環路に設けた加熱用ヒータと、被処理材料と循環
雰囲気ガスとの温度をそれぞれ検出する温度検出
器と、両温度検出器の検出信号を受けて加熱用ヒ
ータへの供給電力を制御する温度制御装置とを含
み、該温度制御装置は深冷処理後の被処理材料の
昇温が予め定めた昇温プログラムに従つて又は予
め定めた被処理材料と循環雰囲気ガスとの温度差
に従つて行われる如くするフイードバツク制御回
路を含む。
置を提供するものであつて、該装置は液化窒素ガ
スを寒冷剤として使用する深冷処理装置であつ
て、雰囲気ガス循環フアンを有する雰囲気ガス循
環路に設けた加熱用ヒータと、被処理材料と循環
雰囲気ガスとの温度をそれぞれ検出する温度検出
器と、両温度検出器の検出信号を受けて加熱用ヒ
ータへの供給電力を制御する温度制御装置とを含
み、該温度制御装置は深冷処理後の被処理材料の
昇温が予め定めた昇温プログラムに従つて又は予
め定めた被処理材料と循環雰囲気ガスとの温度差
に従つて行われる如くするフイードバツク制御回
路を含む。
本発明によれば、サブセロ処理された被処理材
料は装置から取出すことなしに雰囲気ガスの温度
を上昇せしめることによつて昇温せしめられるか
ら、過大な熱応力や歪を生ずることがなく被処理
材料の表面又は装置の内部に大気中の水分による
結露、着霜などが生ずるおそれもない。
料は装置から取出すことなしに雰囲気ガスの温度
を上昇せしめることによつて昇温せしめられるか
ら、過大な熱応力や歪を生ずることがなく被処理
材料の表面又は装置の内部に大気中の水分による
結露、着霜などが生ずるおそれもない。
実施例
第１図は本発明によるサブゼロ装置の実施例を
示す概略図で、第２図について説明した従来装置
と対応する部品は同一参照数字を使用してダツシ
ユ符号を除いて示し、これらについては詳述しな
い。第２図の場合と異つて被処理材料１０の温度
を測定検出する温度検出器６が設けられ、その検
出信号が循環雰囲気ガスの温度を測定検出する温
度検出器５の検出信号と共に温度制御装置７に入
力される。温度制御装置７は冷却時には、(イ)被処
理材料１０の冷却温度勾配が予め定めたプログラ
ムに従うように制御信号を出す、(ロ)被処理材料と
循環雰囲気ガスとの温度差が一定となるように制
御信号を出す、(ハ)上述(イ)、(ロ)の方法を折衷した制
御信号を出す、のいずれかの方法で液化窒素ガス
供給管８に設けた制御弁９を制御して液化窒素ガ
スの供給量を制御する。
示す概略図で、第２図について説明した従来装置
と対応する部品は同一参照数字を使用してダツシ
ユ符号を除いて示し、これらについては詳述しな
い。第２図の場合と異つて被処理材料１０の温度
を測定検出する温度検出器６が設けられ、その検
出信号が循環雰囲気ガスの温度を測定検出する温
度検出器５の検出信号と共に温度制御装置７に入
力される。温度制御装置７は冷却時には、(イ)被処
理材料１０の冷却温度勾配が予め定めたプログラ
ムに従うように制御信号を出す、(ロ)被処理材料と
循環雰囲気ガスとの温度差が一定となるように制
御信号を出す、(ハ)上述(イ)、(ロ)の方法を折衷した制
御信号を出す、のいずれかの方法で液化窒素ガス
供給管８に設けた制御弁９を制御して液化窒素ガ
スの供給量を制御する。
被処理材料１０がこのようにしてサブゼロ処理
されると、次に被処理材料１０は本体１内に配置
されたまゝで昇温せしめられる。このため本体１
内にはフアン４の上流又は下流（図示例ではフア
ン４の上流）に循環雰囲気ガスの流路（矢印によ
つて示す）内に加熱ヒータ１１が設けられ、ヒー
タ１１に対する供給電力が温度制御装置７によつ
て制御される。このとき温度制御装置７は(ニ)被処
理材料の温度勾配が予め定めた昇温プログラムに
従うように制御信号を出す、(ホ)被処理材料１０と
循環雰囲気ガスとの温度が一定になるように制御
信号を出す、(ヘ)上述(ニ)、(ホ)の方法を折衷した制御
信号を出す、のいずれかに従つて加熱ヒータ１１
への電力供給量を制御する。なお、温度制御装置
７はフイードバツク回路を含んでおり、上述いず
れの方法の場合にも確実な制御が行われる。
されると、次に被処理材料１０は本体１内に配置
されたまゝで昇温せしめられる。このため本体１
内にはフアン４の上流又は下流（図示例ではフア
ン４の上流）に循環雰囲気ガスの流路（矢印によ
つて示す）内に加熱ヒータ１１が設けられ、ヒー
タ１１に対する供給電力が温度制御装置７によつ
て制御される。このとき温度制御装置７は(ニ)被処
理材料の温度勾配が予め定めた昇温プログラムに
従うように制御信号を出す、(ホ)被処理材料１０と
循環雰囲気ガスとの温度が一定になるように制御
信号を出す、(ヘ)上述(ニ)、(ホ)の方法を折衷した制御
信号を出す、のいずれかに従つて加熱ヒータ１１
への電力供給量を制御する。なお、温度制御装置
７はフイードバツク回路を含んでおり、上述いず
れの方法の場合にも確実な制御が行われる。
第３図は制御回路７における制御フローの一例
を略示しており、プログラム設定器によつて設定
された温度と検知された材料温度および雰囲気温
度とを対比して液化窒素流量およびヒータのオン
オフ制御が行われることを示す。
を略示しており、プログラム設定器によつて設定
された温度と検知された材料温度および雰囲気温
度とを対比して液化窒素流量およびヒータのオン
オフ制御が行われることを示す。
フアン４、ヒータ１１は本体１の内部にあるも
のとして図示したが、適宜な循環路を設けること
によつて本体１の外部に設けてもよく、フアン４
に代えてブロワ等を使用してもよい。
のとして図示したが、適宜な循環路を設けること
によつて本体１の外部に設けてもよく、フアン４
に代えてブロワ等を使用してもよい。
なお被処理材料の冷却および昇温を被処理材料
の温度下降および上昇勾配が一定になるように制
御することは冷却および昇温が定められた時間で
完了するという利点がある。被処理材料と循環雰
囲気ガスとの温度差が一定になるように制御する
ことは液化窒素の消費量を節約できるという利点
がある。
の温度下降および上昇勾配が一定になるように制
御することは冷却および昇温が定められた時間で
完了するという利点がある。被処理材料と循環雰
囲気ガスとの温度差が一定になるように制御する
ことは液化窒素の消費量を節約できるという利点
がある。
本発明に従つて比較的重量の大きい製鋼用鍛鋼
ロールのサブゼロ処理を行つた例を第４図ないし
第６図について説明する。実験に使用した被処理
材料は第４図に示す如く胴部の直径600mm、軸部
の直径350mm、長さ4400mm、重量約６トンである。
第５図は被処理材料と雰囲気ガスとの温度差を一
定とするように制御した結果を示し、第６図は被
処理材料の冷却および昇温の温度勾配を一定とな
るように制御した例を示す。一点鎖線は被処理材
料の温度を破線は雰囲気ガスの温度を時間を横軸
として示している。第５図の場合は被処理材料の
表面温度と雰囲気ガスの温度との差を冷却時60℃
昇温時30℃となるように制御し、第６図の場合は
被処理材料の冷却速度を28℃／hr、昇温速度を14
℃／hrとなるように制御を行つている。時間帯
T2は被処理材料が所定温度（−120℃）に冷却さ
れている時間である。この時間帯で加熱装置（ヒ
ータ１１）が作動しているが、雰囲気ガスの温度
が被処理材料の温度より高くなるまでは被処理材
料の加熱は行われない。
ロールのサブゼロ処理を行つた例を第４図ないし
第６図について説明する。実験に使用した被処理
材料は第４図に示す如く胴部の直径600mm、軸部
の直径350mm、長さ4400mm、重量約６トンである。
第５図は被処理材料と雰囲気ガスとの温度差を一
定とするように制御した結果を示し、第６図は被
処理材料の冷却および昇温の温度勾配を一定とな
るように制御した例を示す。一点鎖線は被処理材
料の温度を破線は雰囲気ガスの温度を時間を横軸
として示している。第５図の場合は被処理材料の
表面温度と雰囲気ガスの温度との差を冷却時60℃
昇温時30℃となるように制御し、第６図の場合は
被処理材料の冷却速度を28℃／hr、昇温速度を14
℃／hrとなるように制御を行つている。時間帯
T2は被処理材料が所定温度（−120℃）に冷却さ
れている時間である。この時間帯で加熱装置（ヒ
ータ１１）が作動しているが、雰囲気ガスの温度
が被処理材料の温度より高くなるまでは被処理材
料の加熱は行われない。
なお被処理材料の温度測定は胴部および左右の
軸部の計３ケ所にクロメルコンスタンタン熱電対
をサーマルコンパウンドで固定して行つたが、３
ケ所の温度差はほとんどゼロであり、均一な冷却
および昇温が達成され、内部応力の残留、割れの
発生などの欠陥は発生しなかつた。
軸部の計３ケ所にクロメルコンスタンタン熱電対
をサーマルコンパウンドで固定して行つたが、３
ケ所の温度差はほとんどゼロであり、均一な冷却
および昇温が達成され、内部応力の残留、割れの
発生などの欠陥は発生しなかつた。
発明の効果
本発明によれば上述の如く深冷処理を行つた後
の被処理材料に対して過大な熱応力の発生を防止
する昇温が達成され、しかもこの昇温が冷却処理
を行つた装置内で、無水の雰囲気ガスによつて達
成されるから、被処理材料の割れ等の欠陥が発生
することが防止でき、深冷処理装置内から低温の
被処理材料を取出す必要がないから作業者が凍傷
にかゝるおそれもなく、装置内部に結露、着霜な
ど水分の侵入による不具合の発生するおそれもな
い。さらに本発明による温度制御装置は冷却作業
時の温度制御にも利用可能であるから被処理材料
を最適のプログラムに従つて冷却することもでき
る。
の被処理材料に対して過大な熱応力の発生を防止
する昇温が達成され、しかもこの昇温が冷却処理
を行つた装置内で、無水の雰囲気ガスによつて達
成されるから、被処理材料の割れ等の欠陥が発生
することが防止でき、深冷処理装置内から低温の
被処理材料を取出す必要がないから作業者が凍傷
にかゝるおそれもなく、装置内部に結露、着霜な
ど水分の侵入による不具合の発生するおそれもな
い。さらに本発明による温度制御装置は冷却作業
時の温度制御にも利用可能であるから被処理材料
を最適のプログラムに従つて冷却することもでき
る。
第１図は本発明による深冷処理装置の望ましい
実施例を示す概略図、第２図は従来の深冷処理装
置を示す概略図、第３図は制御回路における制御
フローの一例を示す概略図、第４図は実験に使用
した被処理材料の概略図、第５図は被処理材料と
雰囲気ガスとの温度差を一定として冷却および昇
温を行つた場合の温度と時間の関係を示すグラ
フ、第６図は被処理材料の冷却および昇温温度勾
配をそれぞれ一定とした場合の第４図と同様なグ
ラフ。 １，１′：本体、２，２′：内部空間、３，
３′：軸動源、４，４′：フアン、５，５′，６：
温度検出器、７，７′：温度制御装置、８，８′：
液化窒素供給管、９，９′：制御弁、１０，１
０′：被処理材料、１１：加熱ヒータ。
実施例を示す概略図、第２図は従来の深冷処理装
置を示す概略図、第３図は制御回路における制御
フローの一例を示す概略図、第４図は実験に使用
した被処理材料の概略図、第５図は被処理材料と
雰囲気ガスとの温度差を一定として冷却および昇
温を行つた場合の温度と時間の関係を示すグラ
フ、第６図は被処理材料の冷却および昇温温度勾
配をそれぞれ一定とした場合の第４図と同様なグ
ラフ。 １，１′：本体、２，２′：内部空間、３，
３′：軸動源、４，４′：フアン、５，５′，６：
温度検出器、７，７′：温度制御装置、８，８′：
液化窒素供給管、９，９′：制御弁、１０，１
０′：被処理材料、１１：加熱ヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液化窒素ガスを寒冷剤として使用して被処理
材料を所定温度に冷却処理した後、該被処理材料
の昇温を雰囲気ガスの加熱によつて行い、加熱熱
量の制御を、被処理材料の温度と循環雰囲気ガス
の温度とを検出して、予め定めた被処理材料の昇
温プログラムに従つて又は予め定めた被処理材料
と循環雰囲気ガスとの温度差に従つて、循環雰囲
気ガスへの供給熱量をフイードバツク制御するこ
とを特徴とする深冷処理方法。 ２ 液化窒素ガスを寒冷剤として使用する深冷処
理装置において、雰囲気ガス循環フアンを有する
雰囲気ガス循環路に設けた加熱用ヒータと、被処
理材料と循環雰囲気ガスとの温度をそれぞれ検出
する温度検出器と、両温度検出器の検出信号を受
けて加熱用ヒータへの供給電力を制御する温度制
御装置とを含み、該温度制御装置は深冷処理後の
被処理材料の昇温が予め定めた昇温プログラムに
従つて又は予め定めた被処理材料と循環雰囲気ガ
スとの温度差に従つて行われる如くするフイード
バツグ制御回路を含むことを特徴とする深冷処理
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12033684A JPS60263068A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 深冷処理方法および装置 |
| GB858514762A GB8514762D0 (en) | 1984-06-12 | 1985-06-11 | Workpiece treatment & apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12033684A JPS60263068A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 深冷処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263068A JPS60263068A (ja) | 1985-12-26 |
| JPH0113028B2 true JPH0113028B2 (ja) | 1989-03-03 |
Family
ID=14783736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12033684A Granted JPS60263068A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 深冷処理方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263068A (ja) |
| GB (1) | GB8514762D0 (ja) |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP12033684A patent/JPS60263068A/ja active Granted
-
1985
- 1985-06-11 GB GB858514762A patent/GB8514762D0/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8514762D0 (en) | 1985-07-10 |
| JPS60263068A (ja) | 1985-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |