JP2000097576A

JP2000097576A - 熱処理炉

Info

Publication number: JP2000097576A
Application number: JP10286023A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Inuzuka; 忍犬塚; Hideaki Matsuo; 英明松尾
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】炉に接続した圧力計で炉内圧力を検出して該炉
の運転を制御する熱処理炉であって、圧力計を随時検証
することにより炉の運転を保証でき、また炉を短時間で
復旧できる熱処理炉を提供する。【解決手段】炉に接続した圧力計で炉内圧力を検出して
該炉の逆転を制御するようにした熱処理炉において、炉
内が明らかに大気圧下に置かれた時の炉内圧力を圧力計
で検出し、その検出値が所定範囲を外れたときに、該圧
力計の異常を知らせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱処理炉に関する。
炉内圧力を変化させて被処理材を熱処理する各種の熱処
理炉が広く使用されている。例えば、真空浸炭焼入炉で
は、被処理材を、加熱→均熱→浸炭→拡散→焼入れの手
順で熱処理するが、かかる熱処理の途中で、炉内圧力を
処理段階に応じて様々に変化させる。また真空粉末焼結
炉でも、被処理材を、予熱→加熱→冷却の手順で熱処理
するが、かかる熱処理の途中で、炉内圧力を処理段階に
応じて様々に変化させる。このように炉内圧力を変化さ
せて被処理材を熱処理する熱処理炉には、バッチ式のも
のもあれば、或は炉内に複数の処理室が形成され、被処
理材を複数の処理室に亘って間欠的に炉内搬送しつつ熱
処理する連続式のものもあるが、いずれの熱処理炉で
も、炉に炉内圧力を検出する圧力計を接続し、その検出
値と予めプログラミングしておいた設定値とを比較演算
した上で、処理段階毎に所定の炉内雰囲気下で被処理材
を順次熱処理するようになっている。本発明はかかる熱
処理炉の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、炉内圧力を変化させて被処理材を
熱処理する熱処理炉として、バッチ式或は連続式の各種
の熱処理炉が知られている（特開昭６２−１６７８１
８、特開平２−１２６０９１、特開平２−２０５６２
３、特開平５−２６５７９、特開平５−９９５７２、特
開平８−６７９０９）。これらの熱処理炉では、前述し
たように、炉に圧力計を接続し、圧力計を演算装置に接
続して、圧力計による炉内圧力の検出値と予め演算装置
にプログラミングしておいた設定値とを比較演算した上
で、プロセス制御１→プロセス制御２・・・→プロセス
制御ｎの手順で処理段階毎の制御を行ない、処理段階毎
に所定の炉内雰囲気下で被処理材を順次熱処理するよう
になっている。ところが、かかる従来の熱処理炉には、
これを繰り返して使用するうちに、炉内が明らかにある
一定の圧力下に置かれていると想定される状況下におい
ても、圧力計の検出値がそのような値を示さない事態を
生じるという問題がある。このような事態を生じると、
炉の運転を保証できず、その原因が圧力計にあるのか或
は他の機器群やプログラミング等にあるのかが不明であ
るため、その原因の追及にはこれらの全てについての検
証が必要であり、炉の復旧に長時間を要する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の熱処理炉では、圧力計による炉内圧
力の検出値と想定される実際の炉内圧力とが明らかに相
違するような事態が生じた場合に、そのままでは炉の運
転を保証できず、またそれが圧力計の異常によるもので
あるのか或は他の原因によるものであるのかが不明であ
るため、炉の復旧に長時間を要する点である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明は、炉に接続した圧力計で炉内圧力を検出して該炉
の逆転を制御するようにした熱処理炉において、炉内が
明らかに大気圧下に置かれた時の炉内圧力を圧力計で検
出し、その検出値が所定範囲を外れたときに、該圧力計
の異常を知らせるようにして成ることを特徴とする熱処
理炉に係る。

【０００５】本発明に係る熱処理炉でも、炉に圧力計を
接続し、圧力計を演算装置に接続して、圧力計による炉
内圧力の検出値と予め演算装置にプログラミングしてお
いた設定値とを比較演算した上で、プロセス制御１→プ
ロセス制御２・・・→プロセス制御ｎの手順で処理段階
毎の制御を行ない、処理段階毎に所定の炉内雰囲気下で
被処理材を順次熱処理するようになっている。

【０００６】本発明に係る熱処理炉では、上記のような
制御系に、いわばプロセス制御ｎ＋１として、炉内が明
らかに大気圧下に置かれた時の炉内圧力を圧力計で検出
し、その検出値が所定範囲を外れたときに、該圧力計の
異常を知らせる異常発信機構が組み込まれている。圧力
計には、弾性式、電気抵抗式、圧電気式等、各種が知ら
れているが、炉内圧力を検出する圧力計としては通常、
弾性式圧力計が使用されている。弾性式圧力計は、ブル
ドン管、ダイアフラム、ベローズ等の感圧弾性素子の圧
力による変化や歪を、歪ゲージ等の変換器を介して電気
量に変換し、圧力を指示するようになっているものであ
るが、かかる弾性式圧力計に真空〜大気圧、大気圧〜加
圧、或は真空〜大気圧〜加圧というような圧力変化が繰
り返して加わると、その感圧弾性素子に永久歪が生じ、
次第に蓄積する。感圧弾性素子に許容量を超える永久歪
が蓄積すると、そのような弾性式圧力計では本来の炉内
圧力を検出できない。そこで本発明では、炉内が明らか
に大気圧下に置かれた時、例えば炉の扉を開いて炉内を
開放した時の炉内圧力を圧力計で検出し、その検出値が
所定範囲、例えば許容される範囲として９８０〜１０４
０ＨＰａを外れたときに、該圧力計の異常を知らせるの
である。本発明によると、圧力計を随時検証することに
より炉の運転を保証し、また異常の圧力計を変換するこ
とにより炉の復旧を短時間で行なうことができる。

【０００７】本発明において対象となる熱処理炉は、炉
内圧力を変化させて被処理材を熱処理するバッチ式或は
連続式の各種の熱処理炉である。炉内圧力を変化させな
いで、単に大気圧下で被処理材を熱処理する熱処理炉に
おいては、圧力計に異常をきたすことは殆どないからで
ある。炉内圧力を変化させて被処理材を熱処理する熱処
理炉のうちでも本発明は、真空焼入炉、真空浸炭焼入
炉、プラズマ浸炭炉、真空粉末焼結炉等、所謂真空炉に
おいて効果が高い。真空〜大気圧或は真空〜大気圧〜加
圧を繰り返す上記のような真空炉においては、圧力計に
異常をきたし易いからである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る熱処理炉を略
示する縦断面図である。ここでは真空焼入炉を示してい
る。冷却室１１に加熱室２１が連設されており、加熱室
２１は冷却室１１から開閉可能な仕切弁２２で完全区画
されていて、冷却室１１は上部にガス冷却室３１を、ま
た下部に油冷却槽４１をそれぞれ備えている。加熱室２
１には図示しない真空ポンプが接続されており、その室
内には断熱材２３で囲繞された断熱室２４が形成されて
いて、断熱室２４にはヒータ２５が装備されている。ま
たガス冷却室３１及び油冷却槽４１には図示しないクー
ラとファン又は撹拌機とが装備されており、ガス冷却室
３１には冷却媒体として窒素ガスが送入されるようにな
っていて、油冷却槽４１には冷却媒体として鉱物油４２
が貯留されている。

【０００９】ガス冷却室３１を形成する開閉可能な扉３
２の前方には鋼材の装出入機５１が設置されており、ガ
ス冷却室３１には鋼材を支持するフォーク３３が進退及
び昇降可能に装備されていて、断熱室２４には鋼材を支
持する載置台２６が昇降可能に装備されている。そして
加熱室２１及びガス冷却室３１には圧力計６１，６２が
接続されている。

【００１０】装出入機５１、扉３２の開閉用昇降シリン
ダ３４、フォーク３３の昇降シリンダ３５及び図示しな
い進退装置、仕切弁２２の開閉用昇降シリンダ２７、載
置台２６の昇降用シリンダ２８、加熱室２１に接続され
た図示しない真空ポンプ及びヒータ２５、ガス冷却室３
１及び油冷却槽４１に装備された図示しないクーラ、フ
ァン及び撹拌機、並びに圧力計６１，６２はいずれも演
算装置７１に接続されている。演算装置７１はプログラ
ムコントローラを備えており、扉３２及び仕切弁２２の
開閉、装出入機５１、フォーク３３、載置台２６及び真
空ポンプの作動、ヒータ２５の付勢、並びにクーラ、フ
ァン及び撹拌機の作動は演算装置７１からの信号によっ
て制御されている。

【００１１】図１に略示した熱処理炉では、例えば次の
ような処理手順で、鋼材Ａを真空焼入する。扉３２及び
仕切弁２２を開き、装出入機５１の進退部材を前進させ
て、鋼材Ａを装出入機５１からフォーク３３へ移動し、
該進退部材を後退させた後、扉３２を閉じる。フォーク
３３を前進させて、鋼材Ａをフォーク３３から載置台２
６へ移動し、フォーク３３を後退させた後、仕切弁２２
を閉じる。この状態で、真空ポンプを作動させ、ヒータ
２５を付勢して、鋼材Ａを所定条件下に真空加熱する。
予めガス冷却室３１に窒素ガスを送入しておいてから仕
切弁２２を開き、フォーク３３を前進させて、真空加熱
後の鋼材Ａを載置台２６からフォーク３３へ移動し、フ
ォーク３３を後退させた後、仕切弁２２を閉じる。

【００１２】ガス冷却室３１において、クーラ及びファ
ンを作動させ、１．５気圧で５分間、真空加熱後の鋼材
Ａを一次的にガス冷却する。フォーク３３を下降させ、
一次的にガス冷却した鋼材Ａを油冷却槽４１に貯留され
ている鉱物油４２に浸漬する。油冷却槽４１において、
クーラ及び撹拌機を作動させ、３分間、一次的にガス冷
却した鋼材Ａを油冷却する。フォーク３３を上昇させ、
油冷却した鋼材Ａをガス冷却室３１へ引き上げる。ガス
冷却室３１において、クーラ及びファンを作動させ、
１．５気圧で６０分間、油冷却した鋼材Ａを再びガス冷
却する。扉３２を開き、装出入機５１の進退部材を前進
させて、再びガス冷却した鋼材Ａをフォーク３３から進
退部材へ移動し、該進退部材を後退させた後、扉３２を
閉じる。かくして鋼材Ａを真空焼入する。以下はこの繰
り返しである。

【００１３】図２は図１の熱処理炉におけるプロセス制
御状態を略示する系統図である。圧力計６１，６２は演
算装置７１に接続されており、演算装置７１には圧力設
定装置７２が接続されている。鋼材Ａを前述したような
処理手順で真空焼入する場合、各処理段階への移行及び
各処理段階における各構成要件の作動は、圧力計６１に
よる加熱室２１内の圧力検出値や圧力計６２によるガス
冷却室３１内の圧力検出値と予め演算装置７１にプログ
ラミングしておいた設定値とを比較演算した上で、演算
装置７１から発信される信号により、プロセス制御１→
プロセス制御２・・・→プロセス制御ｎとして制御され
ている。

【００１４】図１に略示した熱処理炉で、図２のような
制御系の下に、鋼材を繰り返して真空焼入すると、圧力
計６１には真空〜大気圧の圧力変化が繰り返して加わ
り、また圧力計６２には大気圧〜加圧の圧力変化が繰り
返して加わって、圧力計６１，６２が次第に疲労し、許
容量を超えて疲労すると、そのような圧力計６１，６２
では本来の室内圧力を検出できなくなってしまう。本発
明に係る熱処理炉では、図２のような制御系に、いわば
プロセス制御ｎ＋１として、扉３２及び仕切弁２２を開
いた時、したがってガス冷却室３１や加熱室２１の室内
が明らかに大気圧下に置かれた時の室内圧力を圧力計６
１，６２で検出し、それらの検出値が許容される範囲と
して９８０〜１０４０ＨＰａを外れたときに、演算装置
７１から圧力計６１，６２の異常を知らせる信号を発信
して警報器８１を作動させる異常発信機構が組み込まれ
ている。

【００１５】

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、炉に接続した圧力計で炉内圧力を検出して該炉
の運転を制御するようにした熱処理炉において、圧力計
を随時検証することにより炉の運転を保証し、また異常
の圧力計を交換することにより炉の復旧を短時間で行な
うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱処理炉を略示する縦断面図。

【図２】図１の熱処理炉におけるプロセス制御状態を略
示する系統図。

【符号の説明】

１１・・・冷却室、２１・・・加熱室、２２・・・仕切
弁、２４・・・断熱室、２５・・・ヒータ、２６・・・
載置台、３１・・・ガス冷却室、３２・・・扉、３３・
・・フォーク、４１・・・油冷却槽、５１・・・装出入
機、６１，６２・・・圧力計、７１・・・演算装置、７
２・・・圧力設定装置、８１・・・警報器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉に接続した圧力計で炉内圧力を検出し
て該炉の運転を制御するようにした熱処理炉において、
炉内が明らかに大気圧下に置かれた時の炉内圧力を圧力
計で検出し、その検出値が所定範囲を外れたときに、該
圧力計の異常を知らせるようにして成ることを特徴とす
る熱処理炉。
【請求項２】圧力計が弾性式圧力計である請求項１記
載の熱処理炉。
【請求項３】真空炉である請求項１又は２記載の熱処
理炉。