JP2002356763A - ガス浸炭方法及びその装置 - Google Patents

ガス浸炭方法及びその装置

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JP2002356763A
JP2002356763A JP2002090895A JP2002090895A JP2002356763A JP 2002356763 A JP2002356763 A JP 2002356763A JP 2002090895 A JP2002090895 A JP 2002090895A JP 2002090895 A JP2002090895 A JP 2002090895A JP 2002356763 A JP2002356763 A JP 2002356763A
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shift
air
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English (en)
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Nozomi Okumura
望 奥村
Norio Yoshida
典生 吉田
Masanori Aiki
正則 相木
Susumu Kajiyama
進 梶山
Toshiyuki Kawamura
敏行 川村
Yoshiyuki Tanno
義幸 丹野
Kenichi Kitamoto
健一 北本
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Dowa Holdings Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Dowa Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル部品、その他の複雑形状を有する被処
理品の浸炭処理を通常の浸炭炉で有効に行うことができ
る浸炭方法を提供する。 【解決手段】 変成炉9への炭化水素系ガス、エアー及
び二酸化炭素ガスの混合供給装置10が設けられ、前記
エアー及び/又は二酸化炭素ガスの供給量により変成ガ
ス中のCO%を可変制御し、該CO%を制御した変成ガ
スを浸炭炉に供給して浸炭処理を行うガス浸炭方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、変成炉を用いたガ
ス浸炭方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガス浸炭方法として、変成炉を用
いる方法及び直接浸炭炉内に原料ガスとしての炭化水素
系ガスとエアー(酸素)を供給して炉内変成を行う方法
など提案されている。
【0003】前記変成炉を用いるガス浸炭方法は、原料
ガスとして、メタン、プロパンなどの炭化水素系ガスと
エアーとを変成炉に混合供給し、生成された変成ガス
(CO:約20%、H :約40%、N :約40
%)をキャリアガスとして浸炭炉に供給し、さらに浸炭
炉にエンリッチガスを供給して炉内雰囲気を制御して行
っている。
【0004】しかしながら、前記変成ガスをキャリアガ
スとして使用した浸炭処理においては、例えば、細孔を
有するノズル部品、その他の複雑形状を有する被処理品
の浸炭処理に大量のキャリアガスと長時間の処理時間を
必要とし、さらに、前記ノズル部品の細孔、その他の複
雑形状部分の浸炭を確保するためのエンリッチガスの供
給に際しては、スーティング、浸炭むらの発生等に注意
する必要があった。そのため、前記ノズル部品、その他
複雑形状を有する被処理品の完全浸炭処理には真空炉を
使用する場合があった。しかしながら、真空浸炭炉の使
用は、作業条件や経済的にも必ずしも得策とは言えない
ものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑み為されたもので、被処理品、その他の浸炭処理諸条
件に合わせて、変成炉においてCO%を可変制御した変
成ガスを得、該得られた変成ガスを浸炭炉に供給して浸
炭処理を行うことにより、前記ノズル部品、その他の複
雑形状を有する被処理品の浸炭処理を通常の浸炭炉で有
効に行うことができるガス浸炭方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願請求項1の発明は、
変成炉への炭化水素系ガス、エアー及び二酸化炭素ガス
の混合供給装置が設けられ、前記空気及び/又は二酸化
炭素ガスの供給量により変成ガス中のCO%を可変制御
し、該CO%を可変制御した変成ガスを浸炭炉に供給し
て浸炭処理を行う方法である。
【0007】この請求項1によれば、浸炭炉で浸炭処理
する被処理品が、前記ノズル部品、その他、複雑形状を
有し、その複雑形状部分にも浸炭処理が必要な場合に
は、変成炉に混合供給される炭化水素系ガス、あるいは
該炭化水素系ガスに混合される空気に対して二酸化炭素
ガスの混合割合が高く設定される。
【0008】また、逆に、被処理品が比較的単純形状を
有する場合、あるいは、例えば、複雑形状部分の内部ま
では浸炭の必要がない場合には、混合供給する二酸化炭
素ガスの混合割合を低く設定し、あるいは混合供給する
エアー量を増やすことにより、前記浸炭不要部分に防炭
剤を塗布する等の手段を講ずることなく浸炭処理を行う
ことができる。
【0009】請求項2に示す実施の一形態は、変成炉へ
の炭化水素ガス、エアー及び二酸化炭素ガスの混合供給
装置が設けられ、前記エアー及び/又は二酸化炭素ガス
の供給量により変成ガス中のCO%を可変制御し、該C
O%を制御した変成ガスを浸炭炉に供給するとともに、
該浸炭炉にエンリッチガスを供給して浸炭処理を行う方
法である。
【0010】この請求項2によれば、浸炭炉へのエンリ
ッチガスの供給量の減少を図り、前記のごとき複雑形状
の被処理品の浸炭処理におけるスーティング、浸炭むら
の発生を防止等することができる。
【0011】請求項3は、前記ガス浸炭方法を実施する
ガス浸炭装置に関し、変成炉への炭化水素系ガス、エア
ー及び二酸化炭素ガスとの混合供給装置を有する変成炉
と、該変成炉から変成ガスが供給される浸炭炉とからな
る装置である。
【0012】この請求項3によれば、従来の変成炉にお
ける炭化水素系ガスとエアーとの混合供給装置に、さら
に二酸化炭素ガスの混合供給が自在である。なお、変成
炉の内部構成は、従来と同様であるが、適宜ヒータ容量
アップ、さらに変成ガスの冷却速度などが必要に応じて
調整される。
【0013】請求項4は、変成炉への炭化水素系ガス、
エアー及び二酸化炭素ガスの混合供給装置が、炭化水素
系ガス源から流量計を介した配管及び二酸化炭素源から
流量計を介した配管を合流してミキサーに導入し、該ミ
キサーから変成炉に至る配管に空気源から流量計を介し
た配管を連結してなる請求項3に記載のガス浸炭装置で
ある。
【0014】この請求項4によれば、エアーの供給量制
御による変成ガス中のCO%の可変制御が容易であり、
該CO%を可変制御した変成ガスを浸炭炉に供給して浸
炭処理を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を説
明する。図1には、本発明の装置の概略図が示されてい
る。図中、1は変成炉であり、内部にNi触媒等2が充
填されたレトルト3及びヒータ4等が設けられている。
また、図中、5はブロワ、6は逆火防止弁、7は一次ク
ーラ、8は二次クーラ、9は浸炭炉である。
【0016】本発明では、前記変成炉1への炭化水素系
ガス、エアー及び二酸化炭素の混合供給装置10が設け
られる。該混合供給装置10は実施の一形態では、炭化
水素系ガス源11から流量計12を介した配管13が、
二酸化炭素源14から流量計15を介した配管16と合
流されてミキサー17に導入され、該ミキサー17と前
記ブロワ5を連通する配管18に空気源19から流量計
20を介した配管21が連結されている。
【0017】図中、22は微調整用空気供給源、23は
コントロールバルブ、24は流量計、25は炭化水素ガ
スの微調整用流量計である。
【0018】(本願実施例)炭化水素系ガスとして、都
市ガス(13A)を使用し、該都市ガス、エアー及び二
酸化炭素ガスの混合比を37:41:22にして、10
80℃に調整された前記変成炉1のおいて変成ガスを生
成した。該生成された変成ガス中のCOは35%、H
は44%、Nは21%であった。
【0019】前記組成の変成ガスを浸炭炉9に供給し、
さらにエンリッチガスとしてプロパン0.5%を供給
し、材質SCr420からなる図2に示す形状のテスト
ピース、すなわち、溝部26a及び軸部26bを有する
テストピース26を、図3に示すヒートパターン、すな
わち、930℃、3時間50分加熱処理後、850℃に
降温後、焼き入れ(MQ120℃)を行った。
【0020】(比較例)従来変成ガス(CO:20%、
:40%、N :40%)を浸炭炉に供給し、エ
ンリッチガスとしてプロパン1.0%を供給し、前記本
願実施例と同一のテストピースを同一のヒートパターン
で浸炭処理した。
【0021】図4に、前記本願実施例による浸炭処理と
前記比較例における浸炭処理のテストピース26の硬度
分布曲線を示す。同図中、曲線(A)は、前記本願実施
例による浸炭処理、曲線(B)は、前記比較例による浸
炭処理を示す。図4を観察すると、前記テストピース2
6の溝部26a及び軸部26bのいずれの箇所も、前記
本願実施例による浸炭処理が前記比較例の浸炭処理より
も優れた硬度を示している。
【0022】同様の事実は、図5に示す、Hv550以
上の有効硬化層深さ(mm)の測定結果にも表れてい
る。すなわち、同図に示されているように、前記本願実
施例及び前記比較例の浸炭処理において、前記軸部26
bにおける有効硬化層深さは略々同様であるが、前記溝
部26aにおける有効硬化層は、前記本願実施例による
浸炭処理が前記比較例による浸炭処理に比べてより深く
生成されていることが判明した。
【0023】(深孔部品浸炭テスト)図6に示す形状の
テストピース27による深孔部品浸炭テストを行った。
該テストピース27は、材質SCM420からなり、棒
状であり、中心に一端が閉塞された深さ60mm、Φ3
mmの深孔28を有する。
【0024】浸炭条件は、前記本願実施例(変成ガス中
のCO混合比:35%)、前記比較例(変成ガス中のC
O混合比:20%)及び真空浸炭処理である。
【0025】なお、真空浸炭処理は、処理温度:930
℃、処理時間:3時間30分、添加ガスはプロパンであ
る。
【0026】前記各処理における内径硬度Hv633
(HRC57)以上の範囲の測定結果を図7に示す。
【0027】同図によれば、前記本願実施例では、入口
から40mm、前記比較例では、14mm、前記真空浸
炭処理では、18mmであり、真空浸炭処理を越える効
果が確認された。
【0028】
【発明の効果】本願方法の発明は、被処理品、その他の
浸炭処理諸条件に合わせて、変成炉においてCO%を可
変制御した変成ガスを生成して浸炭炉に供給し、あるい
はさらに浸炭炉にエンリッチガスを供給して浸炭処理を
行うものであり、その結果、通常の浸炭炉を使用して、
複雑形状を有する被処理品の浸炭処理が可能であり、本
願装置の発明によれば、前記方法の発明を有効に実施す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス浸炭装置の概略図である。
【図2】テストピースの外観図である。
【図3】ヒートパターン図である。
【図4】図2に示すテストピースの溝部及び軸部の硬度
分布図である。
【図5】図4における有効硬化層深さの測定結果表であ
る。
【図6】深孔テストピースの断面図である。
【図7】図6に示す深孔テストピースの孔内径硬度の測
定図である。
【符号の説明】
1 変成炉 10 混合供給装置
フロントページの続き (72)発明者 吉田 典生 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 相木 正則 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 梶山 進 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 川村 敏行 東京都千代田区丸の内一丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 丹野 義幸 東京都千代田区丸の内一丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 北本 健一 東京都千代田区丸の内一丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 Fターム(参考) 4K028 AA01 AC08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変成炉への炭化水素系ガス、エアー及び
    二酸化炭素ガスの混合供給装置が設けられ、前記エアー
    及び/又は二酸化炭素ガスの供給量により変成ガス中の
    CO%を可変制御し、該CO%を制御した変成ガスを浸
    炭炉に供給して浸炭処理を行うことを特徴とするガス浸
    炭方法。
  2. 【請求項2】 変成炉への炭化水素系ガス、エアー及び
    二酸化炭素ガスの混合供給装置が設けられ、前記エアー
    及び/又は二酸化炭素ガスの供給量により変成ガス中の
    CO%を可変制御し、該CO%を制御した変成ガスを浸
    炭炉に供給するとともに、該浸炭炉にエンリッチガスを
    供給して浸炭処理を行うことを特徴とするガス浸炭方
    法。
  3. 【請求項3】 変成炉への炭化水素系ガス、エアー及び
    二酸化炭素ガスの混合供給装置を有する変成炉と、該変
    成炉からの変成ガスが供給される浸炭炉とからなること
    を特徴とするガス浸炭装置。
  4. 【請求項4】 変成炉への炭化水素系ガス、エアー及び
    二酸化炭素ガスの混合供給装置が、炭化水素系ガス源か
    ら流量計を介した配管及び二酸化炭素源から流量計を介
    した配管を合流してミキサーに導入し、該ミキサーから
    変成炉に至る配管に空気源から流量計を介した配管を連
    結してなる請求項3に記載のガス浸炭装置。
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