JPS6372819A - 熱処理装置 - 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、材料の熱処理、例えば真空熱処理とその後の
熱間等静圧後処理のための装置に関する。

（従来の技術および解決しようとする問題点）このよう
な装置の基本的な原理については、独国特許第３０１４
６１９号および米国特許第４．：１９８，７０２号にお
いて記載されている。

同時に圧力を加えるように設計された真空炉においては
、例えば硬質金属の焼結中、下記の方法のステップが連
続して行なわれる。即ち、 粉材から予め成形されて結合剤により一緒に保持される
部品は、結合剤が蒸発するまで真空状態の下で加熱され
る。この操作は、脱蝋（デワックス）法と呼ぶ、第２の
方法のステップにおいては、各部品は高い温度で焼結さ
、れる。

次いで、焼結体の機械的な性状のこれ以上の改良は、熱
間等静圧再高密度化法によって達成される。

これらの方法を実施するこのような方法および装置は公
知であり、従来技術に帰属する。これらの方法について
は、例えば上記の特許において記載されている。

しかし、このような方法を実施する間、公知の装置にお
いては満足に解決されない開問題が生じる０例えば、熱
間等静圧再高密度化法は高圧および高温度の下で行なわ
れるため、高温の処理空間および低温の室壁との間の断
熱措置が特に重要となってくる。この断熱措置は、温度
の均一性、エネルギ消費および操業の信頼性に関して重
要な役割を演じる。更に、一方では高温ガスの漏洩を阻
止するために実質的に気密にしなければならず、また他
方では真空作業のため充分に抜気が可能でなければなら
ない。

処理空間から室壁への熱伝達は、基本的には、熱伝導、
対流および輻射によって生じる。真空作業においては、
熱伝達は専ら輻射および固体成分の熱伝導によって生じ
る。

保護ガスを用いる作業の間は、ガスの熱伝導も存在し、
圧力が高まるにつれて、対流による対応する熱の移動も
また存在する。このことは、上昇する圧力が熱の室壁に
対して増加する移動をもたらすことを意味する。もしこ
の熱移動が制御下に維持されて減殺されなければ、望ま
しからざる効果が生じる。これらは、室壁の過度の温度
であり、その結実装置のス１命および安全度が悪影響を
受け、また過大なエネルギ１１失および装置の処理空間
における温度の充分な均一度である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の望ましくない諸効果を大幅に排除する
ため、処理空間から室壁への熱移動を減殺し、かつ壁面
温度を限度内に保持することを探究するものである。

本発明によれば、真空および圧力下の材料の熱処理のた
めの装置が提供され、その構成は、処理空間と、この処
理空間を包囲する容器と、加熱手段と、処理空間の断熱
部と、真空　□連結部および高圧ガス結合部とを有する
外部室からなり、断熱部が室壁の内側に設けられている
。

内側の室壁のライニングが金属の箔および（または）シ
ートからなることが望ましい断熱材によるため、この地
点において大幅な温度降下が生じる効果が達成される。

このため、室壁の温度は低く抑えることができる。

特定のＪＲ要地点における断熱部は、下記の構成を設け
ることにより改良される。即ち、（ａ）処理空間の断熱
部が、側壁面、上部の覆い壁面および端壁面におけるガ
スを通さないグラファイト板の成層部を有する硬質フェ
ルトのパネルからなり、上縁部および接合部は炭素繊維
で補強したグラファイトの併用部分で覆われて気密性が
得られるが、下縁部は抜気のため開口しており、（ｂ）
炭素繊維で補強したグラファイトからなる併用部分は、
硬質フェルトのパネル間で交互に重なって配置され、ラ
ビリンス形のシールが形成されている。

特に角度の付いた断面部を含む処理空間の場合には、臨
界点は２つの壁面が相互に当接する縁部および接合部に
おいて生じる。これらの境界面においては残差間隙が生
じ、これが運転過程において大きくなり、そのため断熱
不良を生じる。

この望ましからざる効果は、間隙を覆うことにより阻止
することが可能である。しかし、ここにも問題が生じる
。形状の観点から、隅部および縁部の覆いには金属箔が
適している。

処理空間の断熱はグラファイトのフェルトからなってい
るが、密接する覆いは化学的反応を導き、また熱膨張の
場合には機緘的応力をもたらし、その結果推奨措置の関
数が問題となる。

これらの問題は、もし処理空間の断熱部を構成するもの
、即ちグラファイトと同″じ物質が覆いに用いられるな
らば回避することができる。しかし、その脆性の故に、
隅部および縁部に密に挿入するには適さないため、従来
のグラファイト材料は使用できない。

しかし、最近、炭素繊維で補強したグラファイト材料が
人手可能となり、これは所要のどんな部分でも形成する
ことができる。隅部および縁部における残留間隙を覆う
ためこの材料の角度付き部分を使用することは、上記の
諸問題の最適な解決をもたらすものである。複数のこれ
ら部材が処理空間の種々の断熱層間に充填されるならば
、ある種のラビリンス・シールが得られ、従って処理空
間の断熱における更なる改善をもたらす。

処理空間の断熱部の端縁部においては同様な臨界点が存
在し、これにおいては断熱として作用する表面が頻繁な
開閉の結果として大きな疲労を蒙る。恒久的および信頼
性の高い断熱部が、処理空間の断熱の端縁部および（ま
たは）反対側の面が炭素繊維で補強したグラファイトの
部分で縁取られる。

仕切りは対流を阻害し、そのため処理空間の断熱部から
室壁間の断熱部への熱伝達を阻害し得る。仕切りは、箔
および（または）シートの形態の金属材料からなる。

別の冷却措置、例えば水冷却措置を、室の覆い側面にお
ける室壁の断熱部と室壁との間に設けることもできる。

この措置は、壁面の厚さが大きい故に、室の冷却手段が
フランジおよびカバーの領域においては充分でないため
望ましい。

本発明の望ましい実施態様については、単に例示として
図面に関して以下に記述する。

（実施例） 第１図のグラフは、例示として、温度カーブと処理空間
から室壁への熱伝達が種々の運転条件下（真空状！！３
Ｐ　＋　、数バールの圧力Ｐ７、および高圧Ｐ３）でど
うなるかを示すことを意図している。

あらゆる運転条件下で一定の温度Ｔ１が処理空間内に存
在する。特定の運転状態に従って、下記の条件が処理空
間の縁部Ｓ１から室壁Ｓ３まで生じる。平衡状急におい
て、取出される熱量Ｗ、　、Ｗ２およびＷ、は等しい。

真空（Ｐ、＝低圧範囲）：処理空間の断熱部の内側にお
いては、熱ｍ　ｗ　＋が断熱材料の熱伝達によりＳＬか
らＳ、へ伝達される。温度Ｔ２は値Ａをとる。Ｓ３への
更なる熱移動は略々輻射によってのみ生じる。地点Ｓ３
においては、温度Ｔ３は値Ａ′をとる。

圧力下（Ｐ２＝数バ、−ル程度）：Ｓ、からＳ２への熱
伝達は、断熱材料およびその内側に含まれるガスの熱伝
達および対流によって生じる。Ｔ２は値Ｂをとる。熱は
Ｓ３に対して輻射、ガスの熱伝達および対流によ７て伝
達される。

温度Ｔ３はＢｏまで増大する。ＢｏはＡｏより高いが、
これはこの場合、Ｓ２から３３へ伝達される熱量がガス
の影響による量だけ対比事例の真空中におけるよりも大
きいためである。従って、点Ｂもまた位置Ｓ、における
点Ａよりも低い。Ｓ２から８３へより多くの熱が伝達さ
れるという事実の結果、温度Ｔ２は降下する。

高圧下（Ｐ３　＞＞Ｐ２　）：　Ｓ＋からＳ２への熱伝
達が、前例におけるように断熱材料およびガスの熱伝達
と対流とによって生じる。Ｔ２は値Ｃをとる。熱は、輻
射、ガスの熱伝達および対流によフてＳ２とＳ、との間
に伝達される。

この場合、高圧時の対流が大きな役割を演じるため、Ｓ
、における温度７３は値Ｃ°までかなり上昇する。

３つの全ての場合において、温度Ｔ３は室壁から外部に
伝えられる熱ｍ　Ｗ　３に更に依存する。

望ましくは金属筒および（または）シートからなる断熱
部による室の内側壁面のライニングの結果として、室壁
の前方においては対流が低減しそのため大きな温度勾配
が生じるという効果が達成され、その結果最初に室壁の
断熱部の前方の温度が値りをとり、次いで室壁に向って
値Ｃ′より明らかに低い値ｐ′まで降下する。

これにおいては、 （ａ）処理空間の断熱部が、側壁面、上部の覆い壁面お
よび端壁面おいてガスを通さないグラファイト・シート
の成層部を有する硬１１フェルトのパネルからなり、上
縁部および接合部が炭素繊維で補強したグラファイトの
付角部分で覆わ゛れ、その結果気密性が得られるが、下
縁部は抜気のため開口され、そして（または） （ｂ）炭素ｍｍで補強したグラファイトからなる付角部
分が、硬質フェルトのパネル間に反復して交互に配置さ
れ、その結果ある種のラビリンス・シールが形成され、
そして（または） ＜ｃ）ＩＡ埋空間の断熱部の端縁部および（または）反
対側の面が、炭素ｙａ維で補強したグラファイト部で縁
取りされ、 処理空間から残る室容積に対し対流により伝達される熱
量が低減する。

処理空間の断熱部と室壁の断熱部間の障壁として、（例
えば、箔またはシートの形態の金属材料製の）仕切りを
設けることにより、対流による伝達熱量Ｗ２の比率が低
減する。これの効果は、温度Ｃ′　（室壁の断熱のない
場合）および温度りおよびＤ’　　（室壁の断熱を設け
た場合）の低下である。

室壁の断熱部と室壁間、特に室の上半部のフランジおよ
びカバー領域に別の水冷却を行なうことにより、フラン
ジおよびカバー領域における室温が改善された熱放散に
より低下させられる。

第２図においては、本例においては水平に裁られた本発
明による装置の概略断面図が示されている。第３図にお
いては、上部の端縁部における処理空間の断熱部の詳細
ｄ断面が示されている。これらの図面においては、参照
番号１が処理空間を、２は容器を、３は加熱領域を、４
は処理空間の断熱部を、５は対流区画を、６は室壁の断
熱部を、７は別の冷却領域、８は室壁を、９は室の冷却
領域を、ｌＯは真空連結部を、ＩＩは高圧ガス連結部を
、１２は脱蝋連結部を、１３は炭素！ａ維で補強したグ
ラファイトの骨用部を、１４は処理空間の断熱部の端壁
面を、１５は端縁部を、１７は炭素！ａ維で補強したグ
ラファイト部分を、１８は硬１１フェルトのパネルを、
１９はグラファイト・シートの１１１層部を、２０は処
理空間断熱部の側壁面を、２１は処理空間断熱部の上部
被覆壁面を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度および熱伝達の状態を示すグラフ、第２図
は本発明による断熱部を示す概略断面図、および第３図
は上方の端縁部における処理空間の断熱部の詳細縦断面
図である。 ｉ−・・処理空間、２・・・容器、３・−加熱領域、４
・・・処理空間の断熱部、５・・・対流区画、６・・・
室壁の断熱部、７・・・別の冷却領域、８・−室壁、９
・・・室の冷却領域、１０−真空連結部、１１−・・高
圧ガス連結部、ｌ　２−・・脱蝋連結部、ｌ　３−・・
炭素繊維補強グラファイト付角部、１４−処理空間の断
熱部の端壁面、１５・一端縁部、１７・・・炭素繊維補
強グラファイト部分、ｌ　８−・・硬質フェルト・パネ
ル、１９・・・グラファイト・シート積層部、２０−処
理空間断熱部の側壁面、２１・・・処理空間断熱部の上
部被覆壁面。 手続補正書（凪 ２１発明の名称 熱処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　出　願人 住所 名　称　アルツール・ファイフェル争ヴアークウムテク
ニック・ヴエッツラー・ゲーエムベーハー ４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル　２０６号室 ５、補正命令の日付　　昭和６２年　９月２２日　（発
送日）６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空中および圧力下で材料の熱処理を行なう装置で
   あって、処理空間と、該処理空間と包囲する容器部と、
   加熱装置と、処理空間の断熱部と、真空連結部および高
   圧ガス連結部を有する外部室とからなる装置において、 前記室壁面の断熱措置が室の内側に施されることを特徴
   とする装置。 ２、前記室壁の断熱部が箔および（または）シートの形
   態の金属材料からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ３、前記処理空間の断熱部が、側壁面、上部被覆壁面お
   よび端壁面においてガスを通さないグラファイト・シー
   トの成層部を有する硬質フェルトのパネルからなり、上
   部の縁部と接合部が気密状態が得られるように炭素繊維
   で補強されたグラファイトの付角部分で覆われ、下部の
   縁部は抜気のため開口していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 ４、炭素繊維で補強したグラファイトからなる前記付角
   部分が、硬質フェルト・パネル間に交互に反復するよう
   配置されて一種のラビリンス・シールが形成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、前記処理空間の断熱部の端縁部および（または）反
   対側の面が、炭素繊維で補強されたグラファイトの部分
   で縁取られることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかに記載の装置。 ６、区画が、前記処理空間の断熱部と室壁の断熱部との
   間の対流の障壁として配置されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の装置。 ７、前記区画が、箔および（または）シートの形態の金
   属材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の装置。 ８、前記外部室が水冷却されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の装置。 ９、前記の別の水冷却が、前記室壁の断熱部と室壁との
   間に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載の装置。 １０、前記の別の水冷却が、前記室の上半部と、該室の
   フランジおよびカバー領域に設けられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項記載の装置。