JP2003343981A

JP2003343981A - 連続熱処理炉および熱処理方法

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Publication number: JP2003343981A
Application number: JP2002155248A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hashimoto; 弘之橋本; Masahiro Idokawa; 雅博井戸川; Yasunori Tanaka; 康規田中; Izumi Yamaguchi; 泉山口
Original assignee: AIKOKU ALPHA HT CORP; Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: AIKOKU ALPHA HT CORP; JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP3845841B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの炉で、多用途の熱処理作業に対応す
る。【解決手段】連続熱処理炉は、炉内に３以上の仕切扉
51〜54が炉長さ方向に並んで設けられており、これらの
仕切扉51〜54は、個別に使用の有無が選択可能であり、
選択された仕切扉51〜54に基づいて、熱処理のヒートプ
ロファイルの切替えが可能となされている。

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、鋼や金属部品等
に所定の雰囲気下で浸炭や焼鈍等の熱処理を行うために
用いられる連続熱処理炉および熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の熱処理炉としては、浸炭を専門
に行うための連続浸炭炉、焼鈍を専門に行うための連続
焼鈍炉等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】連続浸炭炉および連続
焼鈍炉を個別に設置するためには広いスペースを必要と
し、また、設備費が高価につく。さらに、これらの処理
を比較的小さなロットで流す必要のある場合は向かな
い。

【０００４】この発明の目的は、１つの炉で、多用途の
熱処理作業に対応することができて便利であり、設備費
が安価に済む連続熱処理炉および熱処理方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による連続熱処
理炉は、一端に入口を、他端に出口をそれぞれ有し、入
口から出口にかけて複数の処理ゾーンが順次連なるよう
に設けられている炉本体と、各処理ゾーンをワークが所
定時間かけて通過させられるようにワークを搬送する搬
送手段と、各処理ゾーンを個別に温度制御する熱手段
と、所定の処理ゾーンに雰囲気ガスを供給する供給手段
と、処理ゾーン間に選択的に設けられている複数の仕切
扉とを備えている連続熱処理炉において、複数種類の熱
処理から選択された１種類の熱処理に対応して、複数の
処理ゾーンのうち、少なくとも１つの処理ゾーンが特定
の処理ゾーンに設定可能であり、熱手段が、複数種類の
熱処理に対応する複数種類のヒートプロファイルに基づ
く温度に各ゾーンの温度制御が可能であり、供給手段
が、複数種類の熱処理に対応する複数種類の雰囲気ガス
から１種類の雰囲気ガスを選択的に供給可能であり、仕
切扉の数が３以上であり、３以上の仕切扉のうち、選択
された２つの仕切扉が設定された特定の処理ゾーンを他
の処理ゾーンから区画可能であることを特徴とするもの
である。

【０００６】この発明による連続熱処理炉では、例え
ば、仕切扉の数が３であり、３つの仕切扉から２つの仕
切扉を選択する場合、３通りの選択の仕方がある。した
がって、仕切壁および雰囲気ガス等を選択することによ
り、複数種類の熱処理を、１つの炉で行うことができ
る。

【０００７】さらに、熱処理の種類が、浸炭および焼鈍
であると、浸炭および焼鈍を、１つの炉で行うことがで
きる。

【０００８】また、焼鈍用の強制冷却手段を備えている
ことが好ましい。

【０００９】また、炉本体に、複数ずつの雰囲気ガス給
気口および排気口が炉長さ方向に設けられており、これ
らの給気口および排気口の開閉が、熱処理の種類に対応
して、個別に選択可能であると、熱処理の種類によって
適切な給気口および排気口を選択することにより、熱処
理を効率良く行うことができる。

【００１０】この発明による熱処理方法は、搬送方向に
沿い配置された、個別に温度制御される複数のゾーン
と、複数の雰囲気ガス供給口と、複数の雰囲気ガス排出
口を有し、炉内を所定の時間間隔で搬送されるワークに
対し所定のヒートプロファイルおよび所定の雰囲気下で
熱処理を行う連続熱処理炉の熱処理方法において、各ゾ
ーンの設定温度および通過時間とともに、使用する仕切
扉、使用する雰囲気ガス供給口、および使用する雰囲気
ガス排出口の組合せを、使用する雰囲気ガスの種類や処
理目的に応じて選択することにより、種類の異なる熱処
理を切り替えて実施することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照してつぎに説明する。

【００１２】以下の説明において、前後とは、図１を基
準として、その左側を前、これと反対側を後といい、左
右とは、前方から見て、その左右の側を左右というもの
とする。

【００１３】図１を参照すると、熱処理炉は、前後方向
にのびた水平筒状炉本体11を有している。炉本体11の前
端には入口12が、その後端には出口13がそれぞれ設けら
れている。

【００１４】入口12には入口側ベスチブル14を介して入
口パージ室15が接続されている。出口13には油槽16が接
続されている。油槽16には出口パージ室19が接続されて
いる。

【００１５】炉本体11内には多数の搬送ローラ21が前か
ら後にかけて連続して並ぶように設けられるとともに、
６つの第１〜第６仕切壁31〜36が前から後にかけて順次
設けられている。これらの第１〜第６仕切壁31〜36によ
り、入口12から出口13にかけて、７つの第１〜第７処理
ゾーンS1〜S7に炉本体11内が区画されている。各仕切壁
31〜36は、ワーク通過用連通口を有している。

【００１６】第１〜第７処理ゾーンS1〜S7にワークが所
定時間停止させられる、所謂タクト搬送されるように搬
送ローラ21が間欠的に駆動されるようになっている。ま
た、間欠駆動に代えて、ローラ21を連続的に駆動しても
よい。例えば、１つのワークが仕切壁31〜36を通過する
ときだけ、そのワークを載置したローラ21だけを高速送
りとし、それ以外のローラ21は低速送りとする。

【００１７】入口12には入口扉41が、出口13には出口扉
42がそれぞれ設けられている。第１仕切壁31に第１仕切
扉51が、第３仕切壁33に第２仕切扉52が、第５仕切壁35
に第３仕切扉53が、第６仕切壁36に第４仕切扉54がそれ
ぞれ設けられている。入口扉41、出口扉42、第２仕切扉
52および第３仕切扉53は、垂直状態で昇降させられるこ
とにより、開閉動作させられ、第１仕切扉51および第４
仕切扉54は、垂直線に対し傾斜させられた状態で昇降さ
せられることにより、開閉動作させられる。

【００１８】第１〜第４仕切扉51〜54は、流体圧シリン
ダ等のアクチュエータによって自動的に開閉される。ま
た、第１〜第４仕切扉51〜54には、必要に応じて、小さ
い連通口が設けられており、これを通じて、排気の流れ
や同圧化が可能となっている。

【００１９】図２を参照すると、第１〜第７処理ゾーン
S1〜S7にそれぞれ連通させられるように第１〜第７給気
口61〜67が炉本体11に設けられている。一方、炉本体11
には５つの第１〜第５排気口71〜75が設けられている
が、第１排気口71は入口側ベスチブル14に、第２排気口
72は第３処理ゾーンS3に、第３排気口73は第４処理ゾー
ンS4に、第４排気口74は第５処理ゾーンS5に、第５排気
口75は油槽16にそれぞれ連通させられている。

【００２０】第１〜第７給気口61〜67には第１〜第７給
気管81〜87の出口端がそれぞれ接続されている。第１〜
第７給気管81〜87の入口端は、浸炭雰囲気ガス供給源91
にそれぞれ接続されている。第２〜第４給気管の入口端
近くには、第１〜第３分岐管101〜103の出口端が接続さ
れている。第１〜第３分岐管101〜103には開閉弁111〜1
13がそれぞれ備えられている。第１〜第３分岐管101〜1
03の入口端は、合流管114を介して焼鈍雰囲気ガス源121
に接続されている。

【００２１】第１〜第５排気口71〜75には第１〜第５排
気管131〜135がそれぞれ接続されている。第１〜第５排
気管131〜135には開閉弁141〜145および流量制御弁151
〜155がそれぞれ備えられている。第１排気管131および
第５排気管135の開閉弁141、145よりも上流には第１分岐
管161および第２分岐管162がそれぞれ接続されている。
第１分岐管161および第２分岐管162には開閉弁171、172
および圧力調整弁181、182がそれぞれ備えられている。
また、入口側ベスチブル14および油槽16には圧力スイッ
チ191、192がそれぞれ備えられている。

【００２２】炉本体11の適所には、図示しない加熱ヒー
タおよび空冷装置が備えられている。これらの装置によ
って、第１〜第７処理ゾーンS1〜S7は、所要温度に上昇
・降下させられうるようになされている。加熱ヒータと
して、例えば、ラジアントチューブを用いる場合、チュ
ーブに冷却エアーを強制的に送り込むことにより、加熱
ヒータは冷却装置を兼用できる。加熱・冷却可能である
他の装置を用いてもよい。

【００２３】熱処理の例として、浸炭および焼鈍を行う
場合の具体例をつぎに説明する。

【００２４】図３は、熱処理時のヒートプロファイルを
示すものである。図３中、浸炭時のワークの温度が線Ａ
で示され、焼鈍時のワークの温度が線Ｂで示されてい
る。

【００２５】浸炭の場合、第１〜第７処理ゾーンS1〜S7
は、昇温１ゾーン、昇温２ゾーン、浸炭１ゾーン、浸炭
２ゾーン、拡散ゾーン、降温ゾーンおよび均熱ゾーンを
それぞれ形成する。

【００２６】浸炭時には、浸炭雰囲気ガス源91から第１
〜第７給気管81〜87を通じて、第１〜第７処理ゾーンS1
〜S7には、表１に示す各種類のガスが供給される。表１
中、○印が供給を示す。この場合のベースガスとして
は、吸熱型ガス（ＲＸガス）が用いられる。これらの複
数種類の処理ガスの組合せが、１種類の浸炭雰囲気ガス
を形成することになる。

【００２７】

【表１】浸炭処理中、第１〜第４仕切扉51〜54のうち、第２仕切
扉52は開放され、残りの第１、第３および第４仕切扉5
1、53、54は閉鎖される。第１仕切扉51により、入口扉41
開放時等に浸炭ゾーン雰囲気の外乱が防止される。第３
仕切扉53により、拡散ゾーンと降温ゾーンの温度干渉を
防止して必要な温度勾配が確保され、かつ雰囲気ガスの
干渉が防止される。第４仕切扉54により、出口扉42開放
時等に拡散ゾーンを介して降温ゾーンおよび浸炭ゾーン
雰囲気の外乱が防止される。

【００２８】このようにして、浸炭処理においては、第
１仕切扉51および第３仕切扉53によって区画された浸炭
１ゾーン、浸炭２ゾーンおよび拡散ゾーンが浸炭用特定
ゾーンに設定され、線Ａに示す所望の浸炭雰囲気と温度
プロファイルを達成することができる。また、降温ゾー
ンでは空冷装置による強制冷却が行われる。

【００２９】処理中の雰囲気ガスは、第１〜第５排気管
131〜135から炉外に排出される。中でも、第２〜第４排
気管132〜134により、浸炭１ゾーン、浸炭２ゾーンおよ
び拡散ゾーンの各ゾーンから雰囲気ガスが個別に排出さ
れるようになっている。これにより、各ゾーンでの雰囲
気ガスのカーボンポテンシャルが異なるが、隣接するゾ
ーンへの雰囲気の影響を少なくすることができる。

【００３０】つぎに、焼鈍処理を行う場合について説明
する。

【００３１】焼鈍時には、第１〜第７処理ゾーンS1〜S7
は、昇温１ゾーン、昇温２ゾーン、均熱ゾーン、徐冷１
ゾーン、徐冷２ゾーン、徐冷３ゾーンおよび徐冷４ゾー
ンをそれぞれ形成する。

【００３２】焼鈍時には、焼鈍雰囲気ガス源121から、
第１〜第３分岐管101〜103および合流管114を介して、
第２〜第４給気管82〜84を通じて、昇温２ゾーン、均熱
ゾーンおよび徐冷１ゾーンの３つのゾーンにだけ、窒素
ガス、プロパンガスおよびエアーの３種類のガスの全て
が供給される。これらの３種類の処理ガスが、１種類の
焼鈍雰囲気ガスを形成する。窒素ガスは、ベースガスと
して用いられる。プロパンガスは、脱炭防止のため、酸
素センサの出力信号に基づく雰囲気のカーボンポテンシ
ャル調整用として用いられる。炉内の一酸化炭素濃度を
調整するために、エアーが用いられる。

【００３３】焼鈍処理中、第１〜第４仕切扉51〜54のう
ち、第３仕切扉53は開放され、残りの第１、第２および
第４仕切扉51、52、54は閉鎖される。第１仕切扉51は、入
口扉41開放時等に均熱ゾーン雰囲気の外乱防止に有用で
ある。第２仕切扉52により、均熱ゾーンと徐冷１ゾーン
の温度勾配の確保のため熱的干渉が防止される。第４仕
切扉54は、出口扉42開放時等に均熱ゾーン雰囲気の外乱
を防止する。

【００３４】以上のように、焼鈍処理において、第１仕
切扉51および第２仕切扉52によって区画された均熱ゾー
ンが焼鈍用特定ゾーンに設定され、線Ｂに示す所望のヒ
ートプロファイルの達成することができる。

【００３５】焼鈍処理中は、第２〜第４排気管132〜134
は、閉鎖され、第１および第５排気管131、135を介し
て、第１および第２分岐管161、162からのみ、雰囲気ガ
スが排気される。この場合、圧力センサ191、192によっ
て、入口側ベスチブル14および油槽16内の圧力が検出さ
れ、この検出信号に基づいて、圧力調整弁181、182が自
動的に開度調整（０〜１００％）される。

【００３６】焼鈍処理において雰囲気ガスが自動的に排
出されることにより、炉内に供給される無酸化雰囲気ガ
スは、炉内圧を維持できるだけの必要最小量であって良
い。また、炉の入口側および出口側の２か所から排出さ
れるガスの量を個別に調整することにより、炉内雰囲気
ガスの流れ方向を可変に制御できる。

【００３７】上記において、浸炭と焼鈍を切り替え実施
可能な条件を説明した。上記開示すみ内容以外にも、ゾ
ーン構成、ゾーン長、ゾーン出力（処理温度により異な
る）、加熱と冷却をどのように併設させるか等の設計的
配慮が払われていることは勿論である。

【００３８】また、浸炭および焼鈍以外の熱処理にも、
この発明は適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、１つの炉で、多用途
の熱処理作業に対応することができて便利であり、設備
費が安価に済む連続熱処理炉が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による熱処理炉の垂直縦断面図であ
る。

【図２】同熱処理炉の給気および排気配管経路を示す説
明図である。

【図３】同熱処理炉によって処理されるヒートプロファ
イルの説明図である。

【符号の説明】

11 炉本体 51〜54 仕切壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井戸川雅博奈良県天理市嘉幡町229番地光洋サーモシステム株式会社内 (72)発明者田中康規奈良県天理市嘉幡町229番地光洋サーモシステム株式会社内 (72)発明者山口泉愛知県中島郡祖父江町大字本甲字大溝75番地アイコクアルファエイチティー株式会社内Ｆターム(参考） 4K034 AA06 AA19 CA04 CA05 DB02 DB03 DB04 EA12 FA04 GA02 4K045 AA07 BA02 GA04 RA06 RA12 4K050 AA02 BA02 CA13 CC07 CC10 CF06 CF16 CG04 DA03 4K063 AA05 AA15 BA02 CA07 DA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端に入口を、他端に出口をそれぞれ有
し、入口から出口にかけて複数の処理ゾーンが順次連な
るように設けられている炉本体と、各処理ゾーンをワー
クが所定時間かけて通過させられるようにワークを搬送
する搬送手段と、各処理ゾーンを個別に温度制御する熱
手段と、所定の処理ゾーンに雰囲気ガスを供給する供給
手段と、処理ゾーン間に選択的に設けられている複数の
仕切扉とを備えている連続熱処理炉において、複数種類
の熱処理から選択された１種類の熱処理に対応して、複
数の処理ゾーンのうち、少なくとも１つの処理ゾーンが
特定の処理ゾーンに設定可能であり、熱手段が、複数種
類の熱処理に対応する複数種類のヒートプロファイルに
基づく温度に各ゾーンの温度制御が可能であり、供給手
段が、複数種類の熱処理に対応する複数種類の雰囲気ガ
スから１種類の雰囲気ガスを選択的に供給可能であり、
仕切扉の数が３以上であり、３以上の仕切扉のうち、選
択された２つの仕切扉が設定された特定の処理ゾーンを
他の処理ゾーンから区画可能であることを特徴とする連
続熱処理炉。
【請求項２】熱処理の種類が、浸炭および焼鈍である
請求項１に記載の連続熱処理炉。
【請求項３】焼鈍用の強制冷却手段を備えていること
を特徴とする請求項２に記載の連続熱処理炉。
【請求項４】炉本体に、複数ずつの雰囲気ガス給気口
および排気口が炉長さ方向に設けられており、これらの
給気口および排気口の開閉が、熱処理の種類に対応し
て、個別に選択可能である請求項１〜３のいずれか１つ
に記載の連続熱処理炉。
【請求項５】搬送方向に沿い配置された、個別に温度
制御される複数のゾーンと、複数の雰囲気ガス供給口
と、複数の雰囲気ガス排出口を有し、炉内を所定の時間
間隔で搬送されるワークに対し所定のヒートプロファイ
ルおよび所定の雰囲気下で熱処理を行う連続熱処理炉の
熱処理方法において、各ゾーンの設定温度および通過時
間とともに、使用する仕切扉、使用する雰囲気ガス供給
口、および使用する雰囲気ガス排出口の組合せを、使用
する雰囲気ガスの種類や処理目的に応じて選択すること
により、種類の異なる熱処理を切り替えて実施すること
を特徴とする連続熱処理炉の熱処理方法。