JP2003042664A - 真空加熱炉 - Google Patents

真空加熱炉

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JP2003042664A
JP2003042664A JP2001231645A JP2001231645A JP2003042664A JP 2003042664 A JP2003042664 A JP 2003042664A JP 2001231645 A JP2001231645 A JP 2001231645A JP 2001231645 A JP2001231645 A JP 2001231645A JP 2003042664 A JP2003042664 A JP 2003042664A
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JP
Japan
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tube
vacuum
furnace
heating
heating furnace
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Pending
Application number
JP2001231645A
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English (en)
Inventor
Masatomo Nakamura
雅知 中村
Kenjiro Sato
健二郎 佐藤
Hirokazu Matsubara
寛和 松原
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 抵抗発熱体を包囲するチューブの変形や割れ
が少なく、長期にわたり支障なく使用できるラジアント
チューブヒータを被熱物加熱手段としてそなえた真空加
熱炉を提供する。 【解決手段】 真空雰囲気内で被熱物の加熱処理をおこ
なう真空加熱炉において、被熱物加熱手段として、抵抗
発熱体21を非酸化物セラミックス製のチューブ22で
包囲したラジアントチューブヒータ20を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空雰囲気内で
被熱物を加熱処理する真空加熱炉に関する。
【0002】
【従来の技術】真空雰囲気内で金属材から成る被熱物に
浸炭や焼結などの加熱処理を施す真空加熱炉において
は、被熱物加熱手段として抵抗加熱式の電熱ヒータが一
般に用いられている。そしてこの電熱ヒータとしては、
たとえば浸炭処理の際の浸炭性(炭化性)ガスや、水素
吸蔵合金や希土類磁石の焼結の際に発生するCa,Mg
などの酸化防止剤の蒸発物が抵抗発熱体に接触しないよ
うに、金属製のチューブで抵抗発熱体を包囲したラジア
ントチューブ式のヒータが多く用いられている。
【0003】しかし上記の金属製のチューブは、繰返使
用によって温度差により大きく湾曲変形したり、内外圧
力差により太鼓状に膨脹変形して、チューブが炉内各部
や被熱物に接近あるいは接触して、炉の操業に支障をき
たすことが多かった。
【0004】そこで上記の金属製のチューブに代るもの
として、たとえばアルミナなどの酸化物セラミックス製
のチューブを用いることも考えられるが、酸化物セラミ
ックスは耐熱衝撃性が劣り、炉内の大きな温度変化によ
り割れを生じるため、実用に供し得るものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記従来の
問題点を解決しようとするもので、抵抗発熱体を包囲す
るチューブの変形や割れがほとんどなく、長期にわたり
支障なく使用できるラジアントチューブヒータを被熱物
加熱手段としてそなえた真空加熱炉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】この発明の真空加熱炉
は、真空雰囲気内で被熱物の加熱処理をおこなう真空加
熱炉において、被熱物加熱手段として、抵抗発熱体を非
酸化物セラミックス製のチューブで包囲したラジアント
チューブヒータを設けたことを特徴とする。
【0007】この発明によれば、抵抗発熱体を包囲する
非酸化物セラミックス製のチューブにより、炉内の浸炭
性ガスや被熱物から発生する蒸発物が抵抗発熱体や絶縁
碍子に接触するのが阻止され、ラジアントチューブヒー
タは、抵抗発熱体の電気抵抗値の変動や絶縁物の電気短
絡事故などをひきおこすことなく長期にわたって支障な
く使用することができる。
【0008】この発明においてチューブを構成する非酸
化物セラミックスとしては、たとえばSiC,Si
,Cのように、各種炭化物,窒化物,炭素,黒鉛など
を主成分とするセラミックスを用いることができる。こ
れらの非酸化物セラミックスから成るチューブは、金属
製のチューブに比べて加熱冷却の繰返しによっても変形
をほとんど生じることがなく、チューブが大きく変形し
て炉内各部や被熱物に接近・接触するおそれはなくな
り、また非酸化物性セラミックスは、AlやSi
などの酸化物セラミックスに比べて耐熱性、特に耐
熱衝撃性にすぐれているので、炉内の大きな温度変化に
対しても割れなどをほとんど生じることなく長期にわた
って支障なく使用することができるのである。
【0009】この発明においては、チューブ内は炉内と
同程度に真空排気したり密封構造としてもよいが、請求
項2記載の発明のように、前記ラジアントチューブヒー
タに、前記チューブ内に連通する給気口を設け、この給
気口を不活性ガスの供給源に接続し、前記不活性ガスの
前記チューブ内への給気により前記チューブ内を炉内よ
り圧力の高い真空雰囲気に維持するようにした構成とす
れば、チューブ内に給気されチューブの接合部などの微
小すきまから低圧側である炉内へ僅少量ずつ流入する不
活性ガスによって、炉内の浸炭性ガスや蒸発物が上記微
小すきまを経てチューブ内に侵入するのが阻止され、こ
れら浸炭性ガスや蒸発物と抵抗発熱体や絶縁碍子との接
触を一層確実に防止することができるので、好ましい。
【0010】またこの発明は、バッチ炉および連続炉に
適用できるものであるが、請求項3記載の発明のよう
に、前記真空加熱炉が、ローラハース式真空加熱炉であ
る場合は、チューブ部の湾曲変形を生じることがないラ
ジアントチューブヒータは、ハースローラ間のすきまを
貫通して配置できるので、被熱物の下部〜底部側も確実
に加熱でき、被熱物の良好な温度分布が得られるので、
好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図1〜図3に示す一例によ
り、この発明の実施の形態を説明する。図中、1は真空
加熱炉で、この例では被熱物Wの真空浸炭をおこなうロ
ーラハース式真空加熱炉から成る。2は耐圧性炉殻から
成る炉体で、3は被熱物装入用の入口、4は同じく取出
用の出口であり、それぞれ開閉扉をそなえている。5〜
7は炉長全長にわたって設けた被熱物搬送用のハースロ
ールである。
【0012】炉体2内は仕切壁10により前処理室1
1、浸炭室12、拡散室13、焼入室14の四つに区画
され、各仕切壁10の被処理物通過部に設けた開口部
は、気密性を有する扉により開閉されるようになってい
る。前処理室11内はパージ室15と予熱用の加熱室1
6が、浸炭室12内には加熱室17が、拡散室13内に
は加熱室18が形成され、各加熱室16〜18は、図2
にも示すように四周を黒鉛製の断熱壁19で包囲されて
いる。
【0013】図2において、20は被熱物加熱手段であ
るラジアントチューブヒータであり、加熱室17の側壁
部を形成する断熱壁19と被熱物Wとの間に位置するよ
うに長手方向を上下方向に向けて設けられ、その下端部
20aは隣合うハースロール7,7間のすきまを通り、
ハースロール7の下方位置(加熱室底部付近)まで達し
ている。また31は、炉体2の各区画ごとに設けた排気
口、32はこの排気口に接続した真空排気用の真空ポン
プ、33は浸炭室12に設けた浸炭性ガス供給口、34
はこの供給口に接続した浸炭性ガス供給源(この例では
LNGタンク)である。加熱室16,18におけるラジ
アントチューブヒータ20の配置も、上記加熱室17と
同様である。
【0014】ラジアントチューブヒータ20は、図3に
示すように抵抗発熱体21(この例ではカーボン系発熱
体)を、非酸化物セラミックス(この例ではカーボン)
製の有底円筒状のチューブ22で包囲して成る。23は
チューブ22の開口端部を気密閉鎖する鋼板製の蓋板、
24はセラミックファイバ等の断熱材であり、抵抗発熱
体21の両端部に接続した端子棒25,25は、断熱材
24層および蓋板23を貫通して外方へ突出し、図示し
ない電源に接続されている。26はこの端子棒25を支
持する絶縁碍子である。
【0015】また27は蓋板23に設けた給気口で、絞
り弁28を介して不活性ガス(この例ではNガス)供
給源29に接続され、たとえば真空排気時の浸炭室12
など炉内各区画の真空圧に応じて、チューブ22内が炉
内より所定圧力(チューブ22の気密性にもよるが、た
とえば100Torr)だけ高い真空雰囲気に維持されるよ
う、絞り弁28の開度をセットして不活性ガスをチュー
ブ22内へ給気するようになっている。
【0016】一方、図1における焼入室14の底部に
は、油焼入用の油40を貯留した油槽41が設けられ、
被熱物Wを支承するハースロール7の両端部は、上下方
向に延びるガイド42に沿って昇降駆動される昇降枠4
3に支持され、被熱物Wは実線で示す上方の搬送位置と
油槽41内の浸漬位置44との間を往復駆動されるよう
になっている。45は撹拌冷却用のファンである。
【0017】上記構成の真空加熱炉1において真空浸炭
処理をおこなうには、入口3から被熱物W(この例では
材質:SCM420)をパージ室15に装入し、前処理
室11を真空状態に排気後、加熱室16内に移送した被
熱物Wをラジアントチューブヒータ20により約750
℃に予熱し、次いで真空状態とした浸炭室12の加熱室
17内に移送する。
【0018】加熱室17内においては、ラジアントチュ
ーブヒータ20により約950℃に加熱するとともに、
浸炭性ガス供給源34より浸炭性ガスを加熱室17内に
供給し、真空浸炭をおこなう。そしてこのときラジアン
トチューブヒータ20のチューブ22内には、不活性ガ
ス供給源からNガスを給気し、チューブ22内を加熱
室17内の真空圧(50Torr)より高い150Torrの真
空雰囲気に維持する。
【0019】抵抗発熱体21はチューブ22により包囲
されているので、前記浸炭性ガスが抵抗発熱体21や絶
縁碍子26に直接接触することがない。さらにこの例で
は、チューブ22内にNガスが給気されているので、
このNガスはチューブ22の殻体接合部の微小すきま
22aなどを経て加熱室17内に僅少量ずつ流入し、こ
のガス流によって、前記浸炭性ガスが上記微小すきま2
2aを経てチューブ22内に侵入するのが阻止され、抵
抗発熱体21および絶縁碍子26は浸炭性ガスに対して
一層確実に遮断されるのである。
【0020】またチューブ22は非酸化物セラミックス
製であるので、加熱冷却の繰返しによっても湾曲などの
変形をほとんど生じることがなく、上記変形によるハー
スロール6との接触のおそれもないため、この例のよう
にラジアントチューブヒータ20はハースロール6,6
のすきまを通してハースロール6の下方位置まで延びる
形で配置でき、これによって被処理物Wの下部および底
部に対しても充分な加熱量が得られ、被熱物Wの良好な
温度分布が得られるのである。
【0021】次に被熱物Wは、真空状態の拡散室13の
加熱室18内へ移送し、ラジアントチューブヒータ20
により約950℃に所定時間温度保持後、焼入室14に
移送して油40に浸漬して油焼入れし、所定温度に冷却
後、出口4より送出して、真空浸漬処理を終える。
【0022】なお上記の前処理室11の加熱室16およ
び拡散室13の加熱室18においても、浸炭室12の加
熱室17について説明したのと同様に、ラジアントチュ
ーブヒータ20のチューブ22内へのNガスの給気を
おこない、このNガスおよび非酸化物セラミックス製
のチューブ22により、上記説明と同じ作用効果が得ら
れるものである。ただし、加熱室16および18内の浸
炭性ガスの量は、扉開閉時等に浸炭室12の加熱室17
から侵入する程度の少量であるため、Nガスのチュー
ブ22内への給気を省略したり、あるいはさらに(特に
加熱室16などは)チューブで包囲しないカーボンヒー
タなど、他形式の被熱材加熱手段を用いるようにしても
よい。
【0023】この発明は上記の例に限定されるものでは
なく、たとえば、抵抗発熱体の材質や具体的形状、チュ
ーブの材質や具体的形状、抵抗発熱体の支持構造その他
のラジアントチューブヒータの内部構造および炉体への
取付構造や取付方向、チューブ内へ給気する不活性ガス
の種類や給気圧力などは、上記以外のものとしてもよ
い。
【0024】また以上は、真空浸炭処理をおこなうロー
ラハース式真空加熱炉について説明したが、この発明
は、真空焼結をおこなう真空加熱炉や、ローラハース式
以外の連続炉やバッチ炉など、各種真空加熱炉に広く適
用できるものであり、真空焼結をおこなう真空加熱炉の
場合には、チューブによって、酸化防止剤などの蒸発物
が抵抗発熱体やその支持構造部へ付着するのが阻止され
るのである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
抵抗発熱体を包囲する非酸化物セラミックス製のチュー
ブは、変形や割れをほとんど生じることなく炉内の浸炭
性ガスや被熱物から発生する蒸発物が抵抗発熱体や絶縁
碍子に接触するのを防止するので、長期にわたり支障な
く使用できるラジアントチューブヒータを被熱物加熱手
段としてそなえた真空加熱炉が得られる。
【0026】上記の効果に加えて、請求項2記載の発明
によれば、チューブ内に給気される不活性ガスによっ
て、炉内の浸炭性ガスや蒸発物と抵抗発熱体や絶縁碍子
との接触を一層確実に防止することができる。
【0027】また上記の効果に加えて、請求項3記載の
発明によれば、ラジアントチューブヒータはハースロー
ラ間のすきまを貫通して配置できるので、被熱物の下部
〜底部側も確実に加熱でき、被熱物の良好な温度分布が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の一例を示す真空加熱炉
の縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図2におけるラジアントチューブヒータの拡大
縦断面図である。
【符号の説明】
1…真空加熱炉、2…炉体、16…加熱室、17…加熱
室、18…加熱室、19…断熱壁、20…ラジアントチ
ューブヒータ、21…抵抗発熱体、22…チューブ、2
7…給気口、29…不活性ガス供給源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 寛和 愛知県名古屋市熱田区六野一丁目2番5号 大同特殊鋼株式会社高蔵製作所内 Fターム(参考) 3K092 PP20 QA01 RA06 RB14 RB23 RB25 RD09 4K050 AA01 BA01 CA09 CA13 CC03 CC09 CD06 CD08 CF06 CF16 CG06 DA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空雰囲気内で被熱物の加熱処理をおこ
    なう真空加熱炉において、被熱物加熱手段として、抵抗
    発熱体を非酸化物セラミックス製のチューブで包囲した
    ラジアントチューブヒータを設けたことを特徴とする真
    空加熱炉。
  2. 【請求項2】 前記ラジアントチューブヒータに、前記
    チューブ内に連通する給気口を設け、この給気口を不活
    性ガスの供給源に接続し、前記不活性ガスの前記チュー
    ブ内への給気により前記チューブ内を炉内より圧力の高
    い真空雰囲気に維持するようにした請求項1記載の真空
    加熱炉。
  3. 【請求項3】 前記真空加熱炉が、ローラハース式真空
    加熱炉である請求項1または2記載の真空加熱炉。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007270338A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Dowa Holdings Co Ltd 窒化炉および窒化処理方法
JP2008509282A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 エテュード エ コンストリュクスィオン メカニーク 低圧熱化学的処理機械
JP2011219814A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Daido Plant Kogyo Kk 連続熱処理装置
WO2017036053A1 (zh) * 2015-09-01 2017-03-09 唐山亚捷机械有限公司 用于渗碳或碳氮共渗的加热炉

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