JPS6224236Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高温・高圧ガス雰囲気下で、セラミ
ツクスあるいは金属粉末成形体の繞結、緻密化、
又はそれら成形体の拡散接合等を行なう、いわゆ
る熱間静水圧プレス（以下HIPという）処理に関
し、更に詳しくは本出願人によりさきに特願昭56
−170506号（特公昭58−57481号）として提案さ
れたHIPシステムの改良に関するものである。

HIP処理は、高温下で不活性ガスを圧媒として
被処理体を等方圧縮し、セラミツクス粉末、金属
粉末等から緻密な焼結体を製造したり、超硬合金
の残留空孔を圧潰除去したり、あるいは金属材料
を拡散接合するための優れた方法として近年脚光
を浴びている技術である。

かかるHIP処理は、高温高圧の雰囲気下で行な
われるため、特殊な構造を備え、しかも高価な
HIP装置を用い、昇温、昇圧、降温、降圧に長時
間をかけて行なわなければならず、生産性が著し
く低いという欠点があつた。特に千数百度という
高温から、装置の構成材料が空気酸化に耐え得る
温度迄に冷却するに要する時間が極めて長いた
め、冷却時間を如何にして短縮するかは当該技術
の合理化の為の重要な課題であつた。かかる課題
を解決するために本出願人は、被処理体収納部と
それを囲繞する加熱装置と、該加熱装置を前記収
納部と共に内包被蔽する断熱層とからなる炉構造
体を一体的に高圧容器に装入し、HIP処理を施し
た後、上記の炉構造体を高圧容器より取り出し、
冷却用補助ステーシヨンに移し入れて冷却するこ
とにより、冷却時間を著しく短縮し且つHIP炉の
稼働率を向上し得る方法を特願昭56−170506号と
して〓に提案した。先ずかかる提案になる発明を
添付図面について概説する。

第１ａ図は従来公知のHIP炉，第１ａ図は上記
提案になるHIP炉，第２図は上記提案になるHIP
処理システム，第３図は該システムに適用される
冷却用補助ステーシヨンを夫々示す垂直断面概要
図である。

第１ａ図に示す如く従来は高圧容器１下蓋２を
着脱することによつて下蓋上に載置された被処理
体３のみを装脱していたため、HIP処理終了后、
炉内温度が炉内構造材料の耐酸化温度に迄冷却す
るのを待つて被処理体を取り出さなければならな
かつた。それに対し第１ｂ図に示すHIP炉にあつ
ては、下蓋２を取り外すことによつて、その上に
装設された被処理体３ヒータ４及びそれらを内包
被蔽する断熱層５からなる炉構造体が一体的に取
り出され、従つて、HIP処理終了后、降圧したな
らば、更に温度の降下を待つことなく直ちに炉構
造体を取り出し、冷却用補助ステーシヨンにて冷
却操作を施し、又高圧容器は引続いて次のHIP処
理作業に取り掛ることができる。

かかる処理システムを第２図について概説すれ
ば、軌道６上を走行し得る搬送台車７には、昇降
可能な支承台８が搭載され、軌道６の上方には該
軌道に沿つて複数基の補助ステーシヨン９，９′
…及びHIP炉１０が列設される。

HIP炉では、第１ｂ図に示したように下蓋２を
シリンダ１より離脱させることにより炉構造体を
一体的に取り出すことが可能である。一方補助ス
テーシヨン９，９′…は第３図に示すように、外
周に冷媒ジヤケツト１１を備えた帽体状ベツセル
１２を主体とするもので、炉構造体を完全に収納
し得る容量を備え、ベツセル１２の底部開口には
下蓋２が密嵌合し得る。又高圧容器１の上蓋と下
蓋２とを挾圧するプレスフレーム１３は台車１４
上に搭載され、作用位置と退避位置との間を往復
することができる。

かかる基本的構成になるHIP処理システムの典
型的処理サイクルは次の通りである。

(1) 第２図左端の製品取出位置において被処理体
３を下蓋２の上にセツトする。

(2) 補助ステーシヨン９へ搬送して被処理体３を
帽体状ベツセルの中の炉構造体中にセツトす
る。

(3) 被処理体３と炉構造体とを一体的にHIP炉１
０へ搬送し、高圧容器１中にセツトしてHIP処
理を行なう。

(4) HIP処理後、降圧し、炉内が高温状態のまま
炉構造体を補助ステーシヨン９に搬送装入す
る。

(5) 補助ステーシヨン９において必要な温度迄冷
却し、冷却後、被処理体３のみを取り出して製
品取出位置へ搬送する。

(6) 一方上記４の工程後、空になつた高圧容器１
中に補助ステーシヨン９′中の炉構造体を搬入
してHIP処理を行なう。

かかるシステムによれば、HIP処理後長時間を
要する冷却工程を高圧容器の外で行なうため、
HIP装置の生産性を大幅に向上することができ
る。しかしながら、上記システムに用いられた第
３図に示す冷却用補助ステーシヨンにおいては、
HIP処理後の炉構造体が冷媒ジヤケツト１１の作
用によつて必要な温度に迄冷却されるのである
が、かかる構造では冷媒ジヤケツト１１と断熱層
外壁１４との間に気体層１５が介在し、これが気
体断熱層となるために冷却効果が低下し、例えば
1000℃から150℃迄冷却するのに約20時間を必要
とすることさえ経験された。このような長大な冷
却所要時間は、HIP処理時間とバランスしないた
めHIP炉に手持ち時間が生じたり、又、手待ち時
間を解消せんとすれば冷却用補助ステーシヨンの
基数を増やすことが必要となり、何れにしても
HIP処理システム合理化の大きな阻害要因であ
る。

本考案は、上述の如きHIP処理システムにおけ
る冷却工程に改良を加え、冷却時間を短縮するこ
とにより、効率的なHIP処理システムを提供する
ことを目的として完成された冷却装置であり、そ
の特徴とするところは、被処理体とヒータとそれ
らを内包する断熱層とより炉構造体を一体的に装
入してHIP処理を行なうための高圧容器と、該高
圧容器から取り出された前記炉構造体を収納して
冷却するための少なくとも１基の補助ステーシヨ
ンとを含んでなる熱間静水圧プレスシステムにお
いて、前記補助ステーシヨンは、収納された炉構
造体をその周壁と適宜間隙を隔て、密閉間隙を形
成して気密に嵌合被覆するシリンダよりなり、か
つ、該シリンダは冷媒を上記間隙内に流通せしめ
る手段と冷媒供給停止後の残存冷媒を該間隙から
排出除去する手段とを具えたことにある。

以下、本考案装置の具体例の垂直断面概要図で
ある第４図及び第５図について本考案の構成並び
に作用・効果を詳述する。

第４図において、高圧容器の下蓋２の上に、試
料台１６を介して被処理体３が載置され、又被処
理体を囲繞するヒータ４とそれらを内包被蔽する
断熱層５とからなる炉構造体が装設されている点
については、第１ｂ図において解説した既提案の
ものと基本的に変わるところがない。断熱層５
は、セラミツクスフアイバのような耐熱性繊維状
断熱材を帽体状の内側及び外側各ケーシングで形
成された套状部に充填してなり、これらケーシン
グは使用温度によつてステンレス鋼，耐熱用超合
金あるいはモリブデン等の流体透過性の小さな耐
熱性材料よりなる。特に断熱層外壁１４を構成す
る外側ケーシングは流体抵抗を増大させるため内
側ケーシングよりも頑丈な構造とすることが望ま
れる。

上述の炉構造体は、補助ステーシヨンを構成す
るシリンダ１７中に装入され、下蓋２はシリンダ
１７の下部開口に気密に嵌着された上、係上装置
１８，１８によつて離脱を防止される。

シリンダ１７は、その内壁と前記断熱層外壁１
４との間に約10〜数10粍の適宜な間隙１９を隔て
て断熱層５を被覆すると共に、断熱層外壁１４と
その上部ならびに下端近傍において嵌合し、上部
レールとパツキン２０によつて間隙１９は気密に
保たれる。

かくして間隙１９は断熱層外壁１４を直接に取
り囲むジヤケツトを形成する。

ジヤケツトの下部には冷媒供給口２１が又上部
には冷媒流出口２２が夫々シリンダ１７上に穿設
され、冷媒供給口２１は冷媒供給源（図示せず）
に導管で繋がつている。又ジヤケツトの底部には
外部に通ずる冷媒排出口２３が設けられる。

シリンダ１７はその頂部が閉塞された盲管状を
なすのが最も一般的であり、その場合はシリンダ
頂部内壁と断熱層外壁頂部との間にもジヤケツト
は延在し得る。第５図の例は、シリンダ１７が筒
状体をなしており、前記下端近傍のパツキン２０
の外、更にその上端縁が断熱層外壁１４と嵌着し
上部パツキン２４によつてシールされたものであ
る。

以上は炉構造体をシリンダ１７の下部開口に装
脱する型式の冷却装置について述べたが、第５図
に示すようにシリンダ１７の上部開口に装脱する
型式とすることも勿論可能であり、両者、基本的
構造においては変わる所がない。

次いで以下に本考案装置の作用について述べ
る。

HIP処理後、高温状態で高圧容器１から取り出
された炉構造体は、冷却用補助ステーシヨン９に
搬送され、シリンダ１７の中に装入され、下蓋２
はシリンダ７の下部開口に嵌着して、係止装置１
８によつて固定される。

かくしてシリンダ内壁と断熱層外壁１４との間
隙１９にパツキン２０及び筒状シリンダの場合は
パツキン２４とによつて冷媒用ジヤケツトが形成
される。その后、冷媒供給バルブを開くことによ
つて冷却水等の冷媒が冷媒供給口２１を通つて導
入され、冷媒用ジヤケツト内に充満して流れ、冷
媒流出口２２から排出される。此の際、冷媒は断
熱層外壁１４と直接接触して有効に熱を奪つて行
くこととなる。所定温度迄冷却された後、被処理
体３が取り出され、製品取出ステーシヨンへ搬送
される。

一方、冷媒供給バルブが閉じられて、冷媒の供
給が停止され、ジヤケツト内に残存する冷媒は冷
媒排出口２３から完全に排出される。又、その
后、必要に応じてバルブの切換等適宜な手段によ
つて冷媒供給口２１より熱風を導入し、冷媒流出
口２２から排出することによつて、断熱層外壁１
４の表面を乾燥することは好ましいことである。

何れにしても、ジヤケツトに残存する冷媒を完
全に排出し、次のHIP処理を行なう迄に、断熱層
外壁１４の表面を乾燥しておくことが要求され
る。何故ならば、冷媒例えば水分が残つていると
HIP処理の際にアルゴンガス等の不活性ガス中に
それが混入し、ヒータ，製品等に悪影響を及ぼす
からである。

本考案装置によれば断熱層外壁が直接冷媒に接
触する形で冷却が行なわれるために、冷却効果が
飛躍的に向上し、例えば、1000℃から150℃迄冷
却するに要する時間は約11時間に短縮され、従来
の冷却装置に比し冷却時間を約40〜45％短縮し得
るという驚くべき効果が認められた。

これは炉の外壁が取り出し時において300〜400
℃の高温であり、これを迅速に冷却することが炉
内冷却の速度上昇に直結することからすれば極め
て意義あることであり、本考案における炉構造耐
の外壁直接冷却は正にこれに適合するものであ
る。

上述の如く、本考案はHIP処理后の高温の炉構
造体の冷却時間を大幅に短縮することに成功した
ため、冷却工程とHIP処理工程とがよくバランス
し、よつてHIP炉の稼働率は著しく向上し、本出
願人がさきに特願昭56−170506号（特公昭58−
57481号）として提案したHIP処理システム生産
性の改善が達成されるのみならず、又冷却用補助
ステーシヨンの設置基数を減少することが可能と
なり、設備投資を削減し得るという経済上のメリ
ツトも大である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来公知のHIP炉、第１ｂ図は本出
願人の先願に係るHIP炉、第２図は上記先願に係
るHIP処理シスステム、第３図は第２図のシステ
ムに適用される冷却用補助ステーシヨン、第４図
及び第５図は本考案装置の具体例をそれぞれ示す
何れも垂直断面概要図である。 １……高圧容器、３……被処理体、４……ヒー
タ、５……断熱層、９……補助ステーシヨン、１
０……HIP炉、１４……断熱層外壁、１７……シ
リンダ、１９……間隙、２１……冷媒供給口、２
２……冷媒流出口、２３……冷媒排出口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 被処理体とヒータとそれらを内包する断熱層
   とよりなる炉構造体を一体的に装入して熱間静
   水圧プレス処理を行うための高圧容器と、該高
   圧容器から取り出された前記炉構造体を内部に
   収納して冷却するための少なくとも１基の補助
   ステーシヨンとを含んでなる熱間静水圧プレス
   システムにおいて、前記補助ステーシヨンは上
   記収納された炉構造体をその周壁と適宜間隙を
   隔て、密閉間隙を形成して気密に嵌合被覆する
   シリンダよりなり、かつ、該シリンダは冷媒を
   上記間隙内に流通せしめる手段と、該間隙から
   冷媒供給停止後の残存冷媒を排出除去する手段
   とを具えたことを特徴とする熱間静水圧プレス
   システム用冷却装置。 ２ シリンダがその頂部を閉塞された盲管状をな
   しており、炉構造体の頂部との間にも冷媒の流
   通する間隙が延在する実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の熱間静水圧プレスシステム用冷却
   装置。 ３ シリンダが筒状をなしており、その上下両端
   近傍において炉構造体の周壁と気密に嵌合する
   ごとく形成された実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の熱間静水圧プレスシステム用冷却装
   置。 ４ 冷媒を間隙内に流通せしめる手段が、前記間
   隙の下部において冷媒供給源に通ずる冷却供給
   口と、前記間隙の上部において冷媒を流出せし
   める流出口とを夫々シリンダに穿設したもので
   ある実用新案登録請求の範囲第１項乃至第３項
   の何れかの項に記載の熱間静水圧プレスシステ
   ム用冷却装置。 ５ 残存冷媒を排出除去する手段が、前記間隙の
   底部から外部に通ずる冷媒排出口である実用新
   案登録請求の範囲第１項乃至第４項の何れかの
   項に記載の熱間静水圧プレスシステム用冷却装
   置。 ６ 残存冷媒を排出除去する手段として前記残存
   冷媒を蒸発除去させる加熱気体を前記間隙に導
   入する手段を具備してなる実用新案登録請求の
   範囲第５項記載の熱間静水圧プレスシステム用
   冷却装置。