JP2003247055A - 熱処理炉の雰囲気制御方法及び装置 - Google Patents
熱処理炉の雰囲気制御方法及び装置Info
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Abstract
おいては、スーティングを生ずる欠点があった。 【解決手段】 本発明の熱処理炉の雰囲気制御方法及び
装置においては、炉内に炭化水素系ガスと酸化性ガスと
を供給しながら浸炭を行い、炉内の酸素分圧が所定値に
達したとき上記炭化水素系ガスの供給を停止せしめる。
Description
制御方法及び装置特に、ガス浸炭、ガス浸炭窒化、光輝
雰囲気熱処理等を行なう熱処理炉の雰囲気制御方法及び
装置に関するものである。
炭化水素系ガスと空気とを混合させ吸熱型変成ガス発生
炉を用いて変成したガス(以下、エンドサーミックガス
という。)を炉内に供給し、所定のカーボンポテンシャ
ルを得るために炭化水素系ガス(以下、エンリッチガス
という。)を添加する方法が多く採用されてきた。しか
しながら近年、省エネルギーの観点から特開昭54−5
4931号公報、特開昭61−159567号公報なら
びに特開平4−63260号公報等に示されているごと
く、炉内に炭化水素系ガスと酸化性ガスとを直接導入す
ることにより変成ガス発生炉を必要とせずに、浸炭を行
なう直接浸炭法が除々に採用される傾向にある。
法での浸炭速度は、浸炭期と拡散期の影響を強く受け
る。前者は、炭化水素系ガス等(原料ガス)の直接分解
が浸炭への主効果であり、後者はBoudouard反
応が主体となる。従って、前者の炭化水素系ガス等の炉
内への直接導入では、添加量と雰囲気の温度とによって
(勿論装入された処理物の荷姿によっても)、その分解
程度が異なる。その結果、炭化水素系ガス等が浸炭に必
要とする以上に添加されススとなって炉内に推積した
り、処理物がスーティングするという不具合があった。
いることを知らずに操業した場合には、酸素センサーの
寿命を短くするという不具合もあった。
にしたものである。
気制御方法は、炉内に炭化水素系ガスと酸化性ガスとを
供給しながら浸炭を行い、炉内の酸素分圧が設定値に達
したとき、上記炭化水素系ガスの供給を停止することに
よってスーティングを防止することを特徴とする。
殻と、炉内加熱用ヒーターと、炉内の酸素分圧及びCH
4 分圧測定手段と、炉内に炭化水素系ガス及び酸化性ガ
スを導入する手段と、これら炭化水素系ガス及び酸化性
ガスの炉内に対する導入量を制御する手段とより成るこ
とを特徴とする。
含む液体、例えばアルコールや、気体、例えばアセチレ
ン、メタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素を主成分
とするガス好ましくは、メタン、プロパン或いはブタン
ガスを用いる。
である。
を説明する。
及び装置の説明図を示す。
を形成する耐熱レンガ、3は雰囲気攪拌用ファン、4は
加熱用ヒーター、5は炉内温度制御のための熱電対、6
は例えば炉内直接挿入型ジルコニア式固体電解質酸素分
圧測定用センサー、8はCH 4 分圧測定用管、10はC
H4 分圧分析装置、11は炉内に導入される炭化水素系
ガスの供給パイプ、12はその調節バルブ、13は炉内
に導入酸化性ガスの供給パイプ、14はその調節バル
ブ、15は演算装置、16は上記調節バルブ12、14
に調節信号を送る調節計である。
浸炭時間と浸炭深さとの関係を示したもので、浸炭中の
カーボンポテンシャルが高いと、低い場合に比較して、
短い時間で浸炭を終了させることができることは既に知
られているが、Fe−C系平衡状態図においては、図2
中に斜線で示したようにスーティング域に入ると実操業
に適さないことも知られている。
は、エンリッチガス(炭化水素系ガス)を多量に添加す
るとよい。エンリッチガス添加後の時間経過を見ると、
図3に示す様に装入重量を150Kg一定として、C4
H10ガス使用の場合、A(流量2.5リットル/mi
n)、B(1.4リットル/min)、C(1.0リッ
トル/min)の何れも浸炭時間tの経過につれて残留
CH4 量は減少の後増加に転じ、処理物はスーティング
を発生する。一方、D(0.5リットル/min)の場
合ほぼ一定の残留CH4 量になり、スーティングは発生
しない。この相違は、A(2.5リットル/min)、
B(1.4リットル/min)、C(1.0リットル/
min)の場合は添加量が多いことにより、鋼が炭素を
吸収し切れずに、未分解のCH4 が増加するためであ
り、一方、D(0.5リットル/min)は鋼が炭素を
吸収することができるためである。従って残留CH4 量
を分析し、その値を制御することは即ちスーティングを
防止することになる。
度が決まれば最大炭素固溶量は一定であるためその値に
相当する酸素分圧を測定することによってスーティング
を防止することができる。
防止するため酸素分圧測定用センサー6の起電力を測定
することによって酸素分圧を測定し、酸素分圧が設定値
に達したとき調節バルブ12を閉じるようにする。
CH4 分圧測定を並行しておこない、酸素分圧がその設
定値に達した時及びCH4 分圧がその設定値に達した時
の何れか早い時点で調節バルブ12を閉じるようにして
も良い。
装入し、炭化水素系ガスとしてC4H10ガスを、酸化性
ガスとしてCO2 ガスを用いて930℃で4時間の浸炭
作業を行なった。
トル/min以上の炭化水素系ガスの添加の場合は時間
の経過につれて、CH4 量が増大し、これは、残留CH
4 が未分解として炉内に蓄積されることであり、スーテ
ィングが増大することになる。
炭経過時間と炉内の残留CH4 ガスの量とCH4 ガスの
添加量との関係を示し、炭化水素系ガス添加量が2.5
リットル/minの場合にはスーティングが生じてしま
う量であるが、本発明方法によれば炭化水素系ガスの導
入を停止するためスーティングが防止される。
含む液体、例えばアルコールや、気体、例えばアセチレ
ン、メタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素を主成分
とするガス好ましくは、メタン、プロパン或いはブタン
ガスを用いる。
O2 ガスを用いる。
浸炭、ガス浸炭窒化、光輝熱処理等の雰囲気熱処理にお
いて、雰囲気のCH4 分圧および酸素分圧に対応して炭
化水素系ガス等の添加量を制御することにより、スーテ
ィングを未然に防ぐことができる。
明図である。
及ぼす浸炭時間の影響を示す線図である。
量と浸炭時間との関係を示す線図である。
量、添加されたC4 H10流量の変化を示す線図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 炉内に炭化水素系ガスと酸化性ガスとを
供給しながら浸炭を行い、炉内の酸素分圧が設定値に達
したとき、上記炭化水素系ガスの供給を停止することに
よってスーティングを防止することを特徴とする熱処理
炉の雰囲気制御方法。 - 【請求項2】 上記炭化水素系ガスとして、炭素原子を
含む液体、例えばアルコールや、気体、例えばアセチレ
ン、メタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素を主成分
とするガス好ましくは、メタン、プロパン或いはブタン
ガスを用いることを特徴とする請求項1記載の熱処理炉
の雰囲気制御方法。 - 【請求項3】 上記酸化性ガスが空気或いはCO2 ガス
であることを特徴とする請求項1または2記載の熱処理
炉の雰囲気制御方法。 - 【請求項4】 炉殻と、炉内加熱用ヒーターと、炉内の
酸素分圧、及び、CH4 分圧測定手段と、炉内に炭化水
素系ガス及び酸化性ガスを導入する手段と、これら炭化
水素系ガス及び酸化性ガスの炉内に対する導入量を制御
する手段とより成ることを特徴とする熱処理炉の雰囲気
制御装置。 - 【請求項5】 上記炭化水素系ガスとして、炭素原子を
含む液体、例えばアルコールや、気体、例えばアセチレ
ン、メタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素を主成分
とするガス好ましくは、メタン、プロパン或いはブタン
ガスを用いることを特徴とする請求項4記載の熱処理炉
の雰囲気制御装置。 - 【請求項6】 上記酸化性ガスが空気或いはCO2 ガス
であることを特徴とする請求項4または5記載の熱処理
炉の雰囲気制御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003000108A JP3949059B2 (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 熱処理炉の雰囲気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003000108A JP3949059B2 (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 熱処理炉の雰囲気制御装置 |
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JP04859797A Division JP3407126B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 熱処理炉の雰囲気制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2003247055A true JP2003247055A (ja) | 2003-09-05 |
JP3949059B2 JP3949059B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=28672802
Family Applications (1)
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JP2003000108A Expired - Lifetime JP3949059B2 (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 熱処理炉の雰囲気制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020158865A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 高砂工業株式会社 | 浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉 |
-
2003
- 2003-01-06 JP JP2003000108A patent/JP3949059B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020158865A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 高砂工業株式会社 | 浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉 |
JP7236729B2 (ja) | 2019-03-28 | 2023-03-10 | 高砂工業株式会社 | 浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉 |
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JP3949059B2 (ja) | 2007-07-25 |
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