TW201623635A - 快速熱傳導鋼材熱處理系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種快速熱傳導鋼材熱處理系統，其包括熱導金屬圍體、冷熱交換件及冷卻工作流體循環輸送裝置。熱導金屬圍體包圍有一具熱處理腔室的熱處理閘道，熱處理腔室可供至鋼材輸入以進行降溫之熱處理。熱導金屬圍體之熱導入面與鋼材接觸，以吸收鋼材熱量導至熱導金屬圍體之熱導出面。冷熱交換件設置包括有一與熱導出面接觸的吸熱面及一冷卻工作流體通道，吸熱面用以吸收來到熱導出面的鋼材熱量而至冷熱交換件內部。冷卻工作流體循環輸送裝置用以將冷卻工作流體循環輸送至冷卻工作流體通道，以冷卻工作流體對冷熱交換件所吸收的鋼材熱量進行熱交換，俾能精確控制熱處理製程達到所需預設等溫轉變(Time Temperature Transformation,or TTT)的功效果。

Description

快速熱傳導鋼材熱處理系統

本發明係有關一種快速熱傳導鋼材熱處理系統，尤指一種可以精確控制熱處理製程溫度達到所需預設時間-溫度-相變(Time Temperature Transformation,or TTT)的等溫熱處理技術。

按習知改變鋼材的加熱溫度與冷卻速度即可得到多種不同的機械性質，所謂的『熱處理』係指鋼材加熱到臨界溫度(Critical Temperature)範圍時，再利用不同的冷卻速度冷卻至常溫，在此其間，對鋼材採用急速冷卻的操作製程(如淬火Quenching,Hardening)，即可使鋼材獲得高硬度與高強度的機械性質。反之，採用慢速冷卻之操作製程(如退火annealing)，其機械性質則會與前述製程完全相反。具體而言，淬火熱處理是指將鋼材加熱到臨界溫度並保持適當時間後，使鋼材急速冷卻，以阻止Ar1變態(即波來鐵變態)，進而得到高硬度的麻田散鐵組織。雖然淬火後的鋼材結構強度變大且硬度變高，但是經過淬火後的鋼材並不實用，因為鋼材必須經過回火，方能使鋼材達到所需的機械性質，進而提升鋼材的應用層面。

進一步而言，將淬火鋼材加熱到變態點以下的溫度時，可除去鋼材內部的應力及調節鋼材的硬度，以使鋼材得到適當的韌性，此種操 作製程即稱為回火熱處理。一般回火熱處理的具體製程，是將經過淬火的鋼材工件重新加熱到低於變態點的溫度，並保持溫度操作一段時間後，再由空氣或水、油等介質進行冷卻處理，因而除了可以消除工件內部應力之外，並可提高鋼材的組織穩定性，使鋼材幾何尺寸與機械性皆能夠保持穩定。

再者，傳統鋼絲或鋼帶等工件的淬火技術製程大多是以鉛浴淬火、水蒸汽淬火、油淬火以及鋼模水冷套淬火等製程加以實現。其中，鉛浴淬火製程會對周遭環境產生嚴重的污染，甚至還會因不慎吸入而引發鉛中毒，以致對人體健康造成嚴重的危害。至於油淬火製程所產生之廢油同樣會對周遭環境產生污染，而且油淬火製程所需的工藝時間較長，致使生產成本無法有效降低；油淬火很難得到下貝氏體(Lower Bainite)，而下貝氏體具有優秀的強韌配合。另，水蒸汽淬火製程於淬火的過程中，則會不斷的產生高溫水蒸汽，高溫水蒸汽不僅會使附近環境溫度升高，還會容易因誤觸而引發人體燙傷的情事，不僅如此，水蒸汽淬火還會因製程所需的工藝時間較長，致使致生產成本較高。有鑑於此，如何開發出一套具有符合綠色環保(無鉛、無油、無高溫水蒸汽)、更低成本、更短工藝時間以及更優異品質性能強韌配合的鋼材熱處理技術，實已成為相關產學業者所急欲解決的技術課題。

習知專利技藝中關於熱處理的技藝有中華民國發明第I316552號『特別用於退火鋼片及成束鋼條之罩式退火熔爐』、中華民國發明公開第201408783號『鋼帶之連續退火爐、連續退火方法、連續熔融鍍鋅設備及熔融鍍鋅鋼帶之製造方法』；及中華民國新型第M392332號『回 火爐輔助加熱裝置』等專利所示。其中，第I316552號專利之冷卻處理係在熔爐之保護性氣體中進行，該保護性氣體係經由徑向鼓風機自保護罩內抽出，於回流至保護罩之前係通過熱交換器而達到冷卻之目的。公開第201408783號專利主要是可穩定地獲得拾取缺陷之產生或爐壁損傷之問題較少之低露點之環境，以防止於退火時鋼中之Si、Mn等易氧化性元素於鋼帶表面增濃而形成Si、Mn等易氧化性元素之氧化物。第M392332號專利主要是藉由燃燒廢氣以降低污染，進而達到能源再利用的功效。前述習知專利技藝的特徵及功效均與本發明不同，而且該等專利前案並無溫度與溫控介質的回授監控等之機能機制，以致該等專利前案較難以實現回火熱處理所需較為精確的溫度監控功效，致使鋼材較無法調整至所需的鋼鐵機械性質，因而限制鋼材工件的應用層面。

緣是，本發明創作人認為上述習用結構確實未臻完善，仍有再改善的必要性，於是，本發明創作人乃經不斷的努力研發之下，終於開發出一套可以改善上述習用結構缺失的本發明。

本發明第一目的，在於提供一種可以取代傳統鉛浴淬火、水蒸汽淬火、油淬火以及鋼模水冷套淬火等製程的快速熱傳導鋼材熱處理系統，主要是藉由快速熱傳導以及冷卻工作流體溫控的機能建置，除了可以達到快速熱傳導功效外，並使鋼材(如鋼板、鋼絲、鋼帶)經熱處理後可以精確調整至所需的機械性能，因而具有符合環保規範(無鉛、無油及無高溫水蒸汽等)、更低成本、更短工時以及更優異的品質與性能的強韌配合等優點。達成本發明第一目的所採用之技術手段，係包括熱導金屬圍體、冷 熱交換件及冷卻工作流體循環輸送裝置。熱導金屬圍體包圍有一具熱處理腔室的熱處理閘道，熱處理腔室可供至鋼材輸入以進行降溫之熱處理。熱導金屬圍體之熱導入面與鋼材接觸，以吸收鋼材熱量導至熱導金屬圍體之熱導出面。冷熱交換件設置包括有一與熱導出面接觸的吸熱面及一冷卻工作流體通道，吸熱面用以吸收來到熱導出面的鋼材熱量而至冷熱交換件內部。冷卻工作流體循環輸送裝置用以將冷卻工作流體循環輸送至冷卻工作流體通道，以冷卻工作流體對冷熱交換件所吸收的鋼材熱量進行熱交換。

本發明第二目的，在於提供一種使熱處理溫度維持在所須溫度範圍內的鋼材熱處理系統(TTT)的等溫轉變，或austempering)。主要是藉由溫度與冷卻工作流體流量等回授機制的建置，而可於熱處理過程中控制鋼材工件之熱處理溫度維持在所須溫度範圍內。達成本發明第二目的所採用之技術手段，係包括熱導金屬圍體、冷熱交換件及冷卻工作流體循環輸送裝置。熱導金屬圍體包圍有一具熱處理腔室的熱處理閘道，熱處理腔室可供至鋼材輸入以進行降溫之熱處理。熱導金屬圍體之熱導入面與鋼材接觸，以吸收鋼材熱量導至熱導金屬圍體之熱導出面。冷熱交換件設置包括有一與熱導出面接觸的吸熱面及一冷卻工作流體通道，吸熱面用以吸收來到熱導出面的鋼材熱量而至冷熱交換件內部。冷卻工作流體循環輸送裝置用以將冷卻工作流體循環輸送至冷卻工作流體通道，以冷卻工作流體對冷熱交換件所吸收的鋼材熱量進行熱交換。其中，該冷卻工作流體循環輸送裝置包括有至少一溫度檢測模組、一冷卻工作流體輸送模組、一控制模組及一輸送管路，該溫度檢測模組用以感測該鋼材於該熱處理腔室的溫度狀態而產生溫度感測訊號；該冷卻工作流體輸送模組用以使該冷卻工作 流體於該輸送管路及該冷卻工作流體通道循環輸送；該溫控模組用以控制該冷卻工作流體的溫度；該控制模組解讀處理該溫度感測訊號後產生一溫度值，並與至少一預設溫度值進行比對，當該溫度值高於該預設溫度值時，則驅使該冷卻工作流體輸送模組增加冷卻工作流體流量，當該溫度值低於該預設溫度值時，則驅使該冷卻工作流體輸送模組降低冷卻工作流體流量。

1‧‧‧鋼材工件

10‧‧‧熱處理閘道

11‧‧‧熱處理腔室

12‧‧‧入口

13‧‧‧出口

20‧‧‧熱導金屬圍體

21‧‧‧熱導出面

22‧‧‧熱導入面

30‧‧‧冷熱交換件

31‧‧‧吸熱面

32‧‧‧冷卻工作流體通道

40‧‧‧冷卻工作流體循環輸送裝置

41‧‧‧溫度檢測模組

42‧‧‧冷卻工作流體輸送模組

43‧‧‧溫控模組

430‧‧‧加熱部件

431‧‧‧冷卻部件

432‧‧‧第一切換閥

433‧‧‧第二切換閥

434‧‧‧三通管

44‧‧‧控制模組

45‧‧‧輸送管路

46‧‧‧流量感測模組

圖1係本發明第一實施例的實施示意圖。

圖2係本發明第二實施例的實施的示意圖。

圖3係本發明第三實施例的實施示意圖。

圖4係本發明鋼材工件即將進入熱處理腔室的實施示意圖。

圖5係本發明鋼材工件置入於熱處理腔室的實施示意圖。

圖6係本發明冷熱交換件的剖視示意圖。

請配合參看圖1及圖4~6所示，為達成本發明第一目之第一體實施例，係包括熱處理閘道10、熱導金屬圍體20、冷熱交換件30，及冷卻工作流體循環輸送裝置40等技術特徵。熱處理閘道10包括一熱處理腔室11，及分別位於熱處理腔室11兩端的入口12及出口13。該入口12可供鋼材工件1輸入至熱處理腔室11，以進行降溫之熱處理。該出口13可供鋼材工件1自熱處理腔室11輸出。熱導金屬圍體20係包圍熱處理閘道10，熱導金屬圍體20包括有二個位於外周面的熱導出面21，及二個 位於內周面的熱導入面22，該熱導金屬圍體20的內周面及熱導入面22形成熱處理閘道10之熱處理腔室11的壁面；且該熱導入面22係與鋼材工件1接觸，以吸收鋼材工件1熱量並經熱導金屬圍體20內部而傳導至熱導出面21。各冷熱交換件30上各自設置包括有吸熱面31，及冷卻工作流體通道32；吸熱面31與熱導出面21接觸，以吸收來到熱導出面21的鋼材工件1熱量而傳導至冷熱交換件30內部。冷卻工作流體循環輸送裝置40用以將冷卻工作流體(如水；或R-134a四氟乙烷、以及Isobutane異丁烷等之冷媒)循環輸送至冷卻工作流體通道32，以冷卻工作流體對冷熱交換件30所吸收的鋼材工件1熱量進行冷熱交換，進而使冷熱交換件30達到降溫之目的。

具體而言，上述熱導金屬圍體20係呈二個板體狀且上下對稱，每一熱導金屬圍體20的長度與寬度分別大於厚度至少3倍，且二熱導金屬圍體20的中段相互具一間距而形成上述熱處理閘道10，二熱導金屬圍體20的相對面分別形成上述之熱導入面22，且二熱導金屬圍體20的熱導入面22相互平行，每一熱導金屬圍體20具有熱導出面21以貼觸冷熱交換件30的吸熱面31，且熱導金屬圍體20為鋼鐵製成。至於二冷熱交換件30亦呈板體狀且上下對稱，且二冷熱交換件30係為鋁材所製成。

請配合參看圖2及圖4~6所示，為達成本發明第二目的之第二實施例，係包括熱處理閘道10、熱導金屬圍體20、冷熱交換件30及冷卻工作流體循環輸送裝置40等技術特徵。熱處理閘道10包括一熱處理腔室11，及分別位於熱處理腔室11兩端的入口12及出口13。該入口12可供鋼材工件1輸入至熱處理腔室11，以進行降溫之熱處理。該出口 13可供鋼材工件1自熱處理腔室11輸出。熱導金屬圍體20係包圍熱處理閘道10，熱導金屬圍體20包括有二個位於外周面的熱導出面21，及二個位於內周面的熱導入面22，該熱導金屬圍體20的內周面及熱導入面22形成熱處理閘道10之熱處理腔室11的壁面；且該熱導入面22係與鋼材工件1接觸，以吸收鋼材工件1熱量並經熱導金屬圍體20內部而傳導至熱導出面21。各冷熱交換件30上各自設置包括有吸熱面31，及冷卻工作流體通道32；吸熱面31與熱導出面21接觸，以吸收來到熱導出面21的鋼材工件1熱量而傳導至冷熱交換件30內部。冷卻工作流體循環輸送裝置40用以將冷卻工作流體(如水或其他種類之冷媒)循環輸送至冷卻工作流體通道32，以冷卻工作流體對冷熱交換件30所吸收的鋼材工件1熱量進行冷熱交換，進而使冷熱交換件30降溫。其中，上述冷卻工作流體循環輸送裝置40包括至少一溫度檢測模組41、一冷卻工作流體輸送模組42、一冷卻塔431a一控制模組44、一輸送管路45，及一流量感測模組46。

如圖2所示之溫度檢測模組41(如熱電耦)係設於熱導金屬圍體20上，用以感測鋼材工件1於熱處理腔室11的溫度狀態而產生溫度感測訊號。輸送管路45則銜接冷卻工作流體通道32的輸入端與輸出端。冷卻工作流體輸送模組42用以使冷卻工作流體於輸送管路45及冷卻工作流體通道32循環輸送。冷卻塔431a與輸送管路45連通，可供盛裝冷卻工作流體並降低冷卻工作流體溫度。控制模組44用以解讀處理溫度感測訊號後產生一溫度值，並與預設溫度值(設定範圍介於攝氏150~600度之間)進行比對，當溫度值高於預設溫度值時，控制模組44則驅使冷卻工作流體輸送模組42(可包括水泵及閥門)增加冷卻工作流體的流量；反之， 當溫度值低於預設溫度值時，控制模組44則驅使冷卻工作流體輸送模組42降低冷卻工作流體的流量。此外，流量感測模組46係接設於輸送管路45上，用以感測輸送管路45之冷卻工作流體流量而產生流量感測訊號，並送至控制模組44進行解讀處理，以作為控制模組44控制冷卻工作流體流量的參考依據。

請配合參看圖3~6所示，為達成本發明第三目的之第三實施例，本實施例除了包括上述第二實施例的整體技術特徵之外，冷卻工作流體循環輸送裝置40更包括一溫控模組43。該溫控模組43可受控制模組44的控制而對冷卻工作流體進行加熱或降溫。如圖3所示之溫控模組43係包含一加熱部件430，及一冷卻部件431。該溫控模組43可受控制模組44的控制而選擇以加熱部件430對冷卻工作流體進行加熱；或是選擇以冷卻部件431對冷卻工作流體進行降溫。具體來說，加熱部件430可以是對冷卻工作流體進行加熱的加熱裝置(如電熱元件；或是熱泵的加熱系統；但是不以此為限)；冷卻部件431可以是對冷卻工作流體進行降溫的冷卻裝置(如設置風扇的冷卻塔；或是熱泵的冷卻系統；但是不以此為限)，於此，即可達到有效快速控制冷卻工作流體溫度之目的。

具體來說，當冷卻工作流體自分別自二冷熱交換件30之冷卻工作流體通道32的二輸出端流出時，經輸送管路45而彙集至一三通管，並依序輸送至一第一切換閥432、加熱部件430或冷卻部件431、一第二切換閥433，再由冷卻工作流體輸送模組42將冷卻工作流體透過輸送管路45再次循環輸送至二冷熱交換件30之冷卻工作流體通道32的二輸入端，其中，第一切換閥432具有一入口及二出口，第二切換閥433具有 二入口及一出口。第一切換閥432與第二切換閥433可受控制模組44的控制而同步開啟或關閉各自的入口與出口之間的通道；亦即，第一切換閥432可以選擇冷卻工作流體進入加熱部件430；或是冷卻部件431；第二切換閥433則可選擇冷卻工作流體自加熱部件430；或是冷卻部件431流出至冷卻工作流體輸送模組42中，於此，即可依據熱處理溫度需求而選擇使回流的冷卻工作流體進入加熱部件430；或是冷卻部件431之中。

再者，於一種較為具體的應用實施例中，本發明熱處理架構係包含一組熱導金屬圍體20(即一組鋼模)、二冷熱交換件30(即帶水冷套的鋁合金模組)，及一對冷熱交換件30做熱處理降溫的冷卻工作流體循環輸送裝置40。於熱處理之製程操作時，可對鋼材工件1(例如鋼板、鋼絲或鋼帶)進行下貝氏體淬火，或馬氏體分級淬火，如圖1所示。本發明熱處理架構可以；但不只限於僅是用於鋼絲或鋼帶的預熱處理，例如，在彈簧製造，卷尺製造等工業領域亦可加以應用，此外，本發明熱處理架構可以取代傳統之鋼絲或鋼帶的淬火技術製程(例如鉛浴淬火、水蒸汽淬火；油淬火；鋼模水冷套淬火等傳統之淬火技術製程)。故本發明熱處理架構具有更環保綠色(無鉛，無油，無高溫水蒸汽)、更低成本、更短的工藝時間以及更優異的品質和性能的強韌配合等優點。當鋼材工件1(鋼絲或鋼帶)從一個連續的淬火鑪(奧氏體化溫度約850℃)經熱處理閘道10入口12而進入至熱處理腔室11時，鋼絲或鋼帶則會貼觸在熱處理腔室11的內壁上，由於熱導金屬圍體20外面覆設具備冷卻工作流體通道32的冷熱交換件30，所以可對熱處理腔室11內之鋼材工件1進行熱交換處理，進而達到快速熱傳導之功效；另一方面，溫度檢測模組41(如熱電耦；但是不以此為限)接設在熱導金屬圍體20上，故可將溫度感測訊號傳輸到控制模組44的微處理器或電腦中，該微處理器或電腦再與預設溫度值進行比對，當溫度值高於預設溫度值時，該微處理器或電腦則透過驅動電路驅動冷卻工作流體 輸送模組42之水泵或閥門，以增加水泵輸送冷卻工作流體流量；或是增加通過閥門的冷卻工作流體流量；反之，當溫度值低於預設溫度值時，該微處理器或電腦則降低水泵輸送冷卻工作流體流量；或是減少通過閥門的冷卻工作流體流量，進而達到監視與控制熱導金屬圍體20及鋼材工件1之溫度的功效。此外，預設溫度值的設定範圍可以在攝氏150~600℃之間，也可以根據鋼絲或鋼帶的相變規律進行設定，且溫度精度可以設定在±5℃的範圍內。

進一步而言，本發明係於熱導金屬圍體20設置一溫度檢測模組41，以於不同時間感測的溫度感測訊號變化作為鋼材工件1的△T₁溫差，再於冷卻工作流體通道32的輸入端及輸出端附近各設置一組溫度檢測模組41，以檢測冷卻工作流體通道32之輸入端與輸出端的溫度變化(即△T₂溫差)。鋼材工件1的熱量變化△H₁如下之公式(1)所示：△H₁=m₁(質量)×s₁(比熱)×△T₁(溫差) (1)

至於冷卻工作流體的熱量變化如下之公式(2)所示：△H₂=m₂(質量)×s₂(比熱)×△T₂(溫差) (2)

理論上，可將鋼材工件1的熱量變化△H視為等於冷卻工作流體的熱量變化△H₂；亦即，△H₁=△H₂，因此，本發明即可透過可程式與量化控制，將每一溫差設定對應有一特定溫度與流量的冷卻工作流體控制參數，於是，在可程式的控制運作之下，本發明即可達到更為精確的熱處理溫度的控制效果，不僅如此，本發明可程式控制係可設計成以下所述的二種冷卻工作流體控制模式。

1.冷卻工作流體主動式控制模式：係藉由冷卻工作流體的質量及溫度變化來控制鋼材工件1的降溫幅度。已知鋼材工件1要降溫的幅度(亦即溫差)、鋼材工件1之質量，及鋼材工件1之比熱。冷卻工作流體的比重及比熱為已知，並以穩定的流量即時監測流入及流出的溫度而獲得冷卻工作流體的溫差，亦即冷卻工作流體的溫差亦可控制為已知，因而可 以計算得知所需流經冷熱交換件30的冷卻工作流體質量為何(可由公式2計算得知)？因此，只要控制冷卻工作流體流經冷熱交換件30的流量，當流經冷熱交換件30的冷卻工作流體的流量(相對應的質量)達到預設的數量時，即可停止冷卻工作流體流動，如此即代表鋼材工件1已達到要下降的溫度幅度，於是即可將鋼材工件1輸出。在此期間，隨時監測冷卻工作流體的溫度，當監測到鋼材工件1溫度的下降速率較小時，則可控制冷卻工作流體的流速，以加速鋼材工件1的溫度下降速率。另一方面，當鋼材工件1輸出後，便可再控制冷卻工作流體繼續流動，使冷熱交換件30(如鋁板)的溫度下降至初始的溫度(一般為室溫)。

2.冷卻工作流體被動式控制模式：當鋼材工件1溫度下降達到要降的溫度幅度時，則將鋼材工件1輸出。在此期間，隨時監測冷卻工作流體的溫度，當監測到鋼材工件1溫度的下降速率較小時，則可控制冷卻工作流體的流速，以加速鋼材工件1的溫度下降速率。當鋼材工件1輸出後，即可再控制冷卻工作流體繼續流動，使冷熱交換件30(如鋁板)的溫度下降至初始的溫度(一般為室溫)。不僅如此，本發明又可加設一溫控模組43，當冷卻工作流體輸入冷熱交換件30之前的溫度低於監測的預設溫度值時，即可利用溫控模組43之加熱部件430予以加熱至該預設溫度值。同理，當冷卻工作流體輸入冷熱交換件30之前的溫度高於監測的預設溫度值時，則可利用溫控模組43之冷卻部件431予以冷卻至預設溫度值。

除此之外，必須補充說明的是，依據用途的不同，本發明所製備之鋼材工件1必須在不同的溫度下進行回火熱處理，以滿足各種用途的使用需求。例如鋼材工件1工件為刀具、軸承或是滲碳淬火零件時，則預設溫度值必須設定在攝氏250℃左右，以進行低溫回火熱處理製程，由於低溫回火後鋼材工件1硬度變化不大，故鋼材工件1內應力減小，韌性稍微提高。其次，當鋼材工件1工件為彈簧時，預設溫度值則設定在攝氏350~500℃左右，以進行中溫回火熱處理製程，於此，即可獲得較高的彈 性與必要的韌性。再其次，以中碳結構鋼製作的工件時，預設溫度值則必須設定在攝氏500~600℃左右，以進行高溫回火熱處理製程，於此，即可獲得適宜的強度與韌性的良好配合。

因此，藉由上述之具體實施例說明，本發明確實具有下列所述的特點：

1.本發明確實可以取代傳統鉛浴淬火、水蒸汽淬火、油淬火以及鋼模水冷套淬火等製程，主要是藉由快速熱傳導以及冷卻工作流體溫控的機能建置，除了可以達到快速熱傳導功效外，並使鋼材工件經熱處理後可以精確調整至所需的機械性能，因而具有符合環保規範(無鉛、無油及無高溫水蒸汽等)、更低成本、更短工時以及更優異的品質與性能的強韌配合等優點。

2.本發明確實可使熱處理溫度維持在所須溫度範圍內，並可藉由溫度與冷卻工作流體流量等回授機制的建置，而可於熱處理過程中控制鋼材工件之熱處理溫度維持在所須溫度範圍內。

3.本發明確實可以更為有效地控制冷卻工作流體溫度，並可藉由冷卻工作流體溫度控制的機能建置，使冷卻工作流體得以快速地達到所需的熱處理溫度，讓鋼材工件之熱處理溫度可以精確地維持在所須的溫度範圍內。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發 明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

1‧‧‧鋼材工件

10‧‧‧熱處理閘道

11‧‧‧熱處理腔室

12‧‧‧入口

13‧‧‧出口

20‧‧‧熱導金屬圍體

21‧‧‧熱導出面

22‧‧‧熱導入面

30‧‧‧冷熱交換件

31‧‧‧吸熱面

32‧‧‧冷卻工作流體通道

40‧‧‧冷卻工作流體循環輸送裝置

42‧‧‧冷卻工作流體輸送模組

43‧‧‧溫控模組

44‧‧‧控制模組

45‧‧‧輸送管路

Claims (8)

1. 一種快速熱傳導鋼材熱處理系統，其包括：一熱處理閘道，其包括一熱處理腔室，及分別位於該熱處理腔室兩端的一入口及一出口，該入口供至少一鋼材輸入至該熱處理腔室以進行降溫之熱處理，該出口供該至少一鋼材自該熱處理腔室輸出；至少一熱導金屬圍體，該至少一熱導金屬圍體包圍該熱處理閘道，該至少一熱導金屬圍體包括有位於外周面的至少一熱導出面及位於內周面的至少一熱導入面，該至少一熱導金屬圍體的內周面及該至少一熱導入面形成該熱處理閘道之該熱處理腔室的壁面；該至少一熱導入面與該鋼材接觸，吸收該鋼材熱量並經該至少一熱導金屬圍體內部而導至該至少一熱導出面；至少一冷熱交換件，該至少一冷熱交換件上設置包括有至少一吸熱面及至少一冷卻工作流體通道；該至少一吸熱面與該至少一熱導出面接觸，吸收來到該至少一熱導出面的該鋼材熱量而至該至少一冷熱交換件內部；一冷卻工作流體循環輸送裝置，其用以將冷卻工作流體循環輸送至該至少一冷卻工作流體通道，以冷卻工作流體對該至少一冷熱交換件所吸收的鋼材熱量進行冷熱交換，使該至少一冷熱交換件降溫。
2. 如請求項1所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該至少一熱導金屬圍體包括有分別呈板體狀且上下對稱的二個熱導金屬圍體；該至少一冷熱交換件有二個；每一該熱導金屬圍體的長度與寬度分別大於厚度至少3倍；該二熱導金屬圍體的中段相互具一間距而形成該熱處理閘道；該二熱導金屬圍體的相對面分別形成一該熱導入面；該二熱導金屬圍體的該熱導入面相互平行；每一該熱導金屬圍體具有一該熱導出面以貼觸一該冷 熱交換件的該吸熱面。
3. 如請求項1或2所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該至少一熱導金屬圍體為鋼鐵製成。
4. 如請求項1或2所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該至少一冷熱交換件為鋁材製成。
5. 如請求項1所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該冷卻工作流體循環輸送裝置包括有至少一溫度檢測模組、一冷卻工作流體輸送模組、一控制模組及一輸送管路，該溫度檢測模組用以感測該鋼材於該熱處理腔室的溫度狀態而產生溫度感測訊號；該冷卻工作流體輸送模組用以使該冷卻工作流體於該輸送管路及該冷卻工作流體通道循環輸送；該溫控模組用以控制該冷卻工作流體的溫度；該控制模組解讀處理該溫度感測訊號後產生一溫度值，並與至少一預設溫度值進行比對，當該溫度值高於該預設溫度值時，則驅使該冷卻工作流體輸送模組增加冷卻工作流體流量，當該溫度值低於該預設溫度值時，則驅使該冷卻工作流體輸送模組降低冷卻工作流體流量。
6. 如請求項5所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該冷卻工作流體循環輸送裝置更包括一溫控模組，該溫控模組包含一加熱部件，及一冷卻部件，該溫控模組可受該控制模組的控制而選擇以該加熱部件對該冷卻工作流體進行加熱；或是選擇以該冷卻部件對該冷卻工作流體進行降溫。
7. 如請求項5所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該冷卻工作流體循環輸送裝置更包括一接設於該輸送管路的流量感測模組，該流量感測模組用以感測該冷卻工作流體通道中之該冷卻工作流體的流量而產生流 量感測訊號，並送至該控制模組進行解讀處理，以作為該控制模組控制冷卻工作流體流量的參考依據。
8. 如請求項5所述之快速熱傳導鋼材熱處理系統，其中，該預設溫度值溫度介於攝氏150~600度之間。