JP2004085126A

JP2004085126A - 真空熱処理炉

Info

Publication number: JP2004085126A
Application number: JP2002248750A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyajima; 宮嶋　孝士; Shinobu Inuzuka; 犬塚　忍; Satoru Hori; 堀　哲
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】炉内の処理ガスの流速分布が不均一な場合でも被処理品の処理ムラを充分小さくすることができる。
【解決手段】真空排気した炉内に処理ガスを導入して被処理品を熱処理する真空熱処理炉において、炉内で被処理品Ｍを載せて昇降ロッド６により上下動可能な架台６１を設ける。熱処理時には駆動シャフト７２によって昇降ロッド６を上下動させて反応室ＣＲ内で架台６１を周期的に上下動させる。同時に昇降ロッド６をモータ６４によって回転させる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空浸炭炉等の真空熱処理炉において、被処理品の処理ムラを小さくすることができる真空熱処理炉の構造改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空浸炭炉において被処理品の浸炭ムラを小さくするために処理ガスの炉内流速分布を均一化することが求められている。このために従来は被処理品を挟んだ上下位置あるいは左右位置に対向するようにガス導入ノズルと真空排気ノズルを設けて処理ガスの平行流を形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１３３Ｐａ〜１３．３ｋＰａ程度の低圧下においても炉内で対流を生じることによってガス流速が特に上下方向で異なるようになり、また、炉内に装入された被処理品の存在自体がガス流を乱して、処理ガスの炉内流速分布を均一化することは至難であり、浸炭ムラ等の処理ムラを充分に小さくすることができないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、炉内の処理ガスの流速分布が不均一な場合でも被処理品の処理ムラを充分小さくすることが可能な真空熱処理炉を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本第１発明では、真空排気した炉内に処理ガスを導入して被処理品を熱処理する真空熱処理炉において、炉内に、被処理品（Ｍ）を載せて上下動可能な架台（６１）を設けるとともに、熱処理時に架台（６１）を周期的に上下動させる上下駆動手段（７２）を設ける。
【０００６】
本第１発明において、処理ガスのガス流が対流等によって炉内各部で均一とはならない場合でも、架台上の被処理品は炉内で周期的にその高さが変化させられるから、被処理品に対する処理ガスの作用が均一化されて浸炭ムラの発生が最小限に抑えられる。
【０００７】
本第２発明では、真空排気した炉内に処理ガスを導入して被処理品を熱処理する真空熱処理炉において、炉内に、被処理品（Ｍ）を載せて水平面内で回転可能な架台（６１）を設けるとともに、熱処理時に架台（６１）を回転させる回転駆動手段（６４）を設ける。
【０００８】
本第２発明において、処理ガスのガス流が被処理品の存在等によって炉内各部で均一とはならない場合でも、架台上の被処理品は炉内で水平方向の向きが周期的に変化させられるから、被処理品に対する処理ガスの作用が均一化されて浸炭ムラの発生が最小限に抑えられる。
【０００９】
本第３発明では、上記架台（６１）を支持するロッド（６）を筒状として、当該ロッド（６）の内部を、処理ガスを炉内へ供給し、又は炉内を真空排気する気体流通路（６６）とする。本第３発明においては、ロッド内の気体流通路を利用して炉内への処理ガスの供給又は炉内からの真空排気を行うから、他の処理ガス供給部又は真空排気部と併せて被処理品に対してさらに一様なガス流を作用させることができる。また、他の処理ガス供給部又は真空排気部を省略することもできる。
【００１０】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には真空熱処理炉の一例として連続式真空浸炭炉の浸炭処理部の垂直断面図を示す。浸炭処理部では炉内は下半のガス冷却室１と上半の浸炭処理室２に区画されており、両室１，２は仕切壁３に形成された開口３１で連通するとともに、水平方向へ移動して開口３１を閉鎖する気密扉４によって連通が遮断される。ガス冷却室１にはその側壁に連結されたダクト１１，１２によって冷却ガスが循環させられる。また、ガス冷却室１内には搬送ローラ１３が設けられ、左右の搬送ローラ１３は間隔をおいて紙面垂直方向へ多数配設されている。これら搬送ローラ１３間に架設された台枠１４上のトレー１５に被処理品Ｍを載置して、前処理部からガス冷却室１内に被処理品Ｍを搬入するとともに、浸炭処理後の被処理品Ｍをガス冷却室１から後処理部へ搬出する。なお、被処理品Ｍが歯車のようなものである場合には、トレー１５上に複数立設された支持棒に歯車の中心穴を挿通して積層するようにする。
【００１２】
浸炭処理室２内にはカーボン製の断熱壁２１で囲まれた矩形箱状の反応室ＣＲが設けられており、反応室ＣＲは上記開口３１に対応した底壁部分に開口２２が形成されるとともに、当該開口２２は、左右から水平移動させられるカーボン製の断熱扉２３，２４によって閉鎖される。反応室ＣＲ内にはその側壁内周に沿って上中下の３位置にヒータ２５，２６，２７が設けられ、これらヒータ２５〜２７の内側位置に処理ガス供給体２８が設けられている。この処理ガス供給体２８には上下左右方向へ間隔をおいて多数のガス供給口２８１が形成されている。
【００１３】
浸炭処理室２の頂壁から反応室ＣＲの頂壁を上下に貫通して、反応室ＣＲの中央に真空排気装置（図略）から至る排気パイプ５の先端部５１が位置しており、当該先端部５１の外周には多数の排気口５１１が形成されている。これにより、反応室ＣＲ内の外周部に位置する処理ガス供給体２８のガス供給口２８１から供給された処理ガスは、反応室ＣＲの中央方向へ向かって流れて排気パイプ５の排気口５１１から排気される。
【００１４】
ガス冷却室１の底壁を貫通して上下動可能に昇降ロッド６が設けられており、その上端は被処理品Ｍを載置するための架台６１となっている。昇降ロッド６の下端部６２はスライダ７１の先端に回転可能に支持されている。スライダ７１の基端７１１は内周に雌ねじを形成した直立姿勢の筒状となっており、上記基端７１１に、外周に雄ねじを形成した駆動シャフト７２が貫設されている。駆動シャフト７２は図略のモータによって回転駆動され、駆動シャフト７２の正逆回転に伴ってスライド７１およびこれに支持された昇降ロッド６が上昇又は下降させられる。
【００１５】
台枠１４上のトレー１５に載せられてガス冷却室１内に搬入された被処理品Ｍは、昇降ロッド６が台枠１４内を上方へ通過する過程で台枠１４上から架台６１上へ移載され、開放された開口３１，２２内を経て反応室ＣＲ内へ装入される（図１に示す状態）。この状態で、排気パイプ５の先端部５１は被処理品Ｍの中央部の間隙空間内へ相対的に進入する。昇降ロッド６が貫通している開口２２は、被処理品Ｍを反応室ＣＲ内へ装入した状態で断熱扉２３，２４によって閉鎖される。なお、浸炭処理終了後は断熱扉２３，２４が開放されて昇降ロッド６が下降し、下降途中で架台６１上の被処理品Ｍがガス冷却室１内の台枠１４上へ移載される。
【００１６】
昇降ロッド６にはスライダ７１により支持された下端６２近くの外周に歯車６３が装着されており、当該歯車６３は昇降ロッド６が上昇端に至った図１に示す状態で、炉体側に設けたモータ６４の出力軸に装着された歯車６５に噛合している。なお、これら歯車６３，６５の噛合は昇降ロッド６が一定範囲で上下動しても外れないようになっている。
【００１７】
このような構造の真空浸炭炉において、浸炭処理をする場合には排気口５１１より浸炭処理室２内を真空引きするとともにヒータ２５〜２７に通電して反応室ＣＲ内の被処理品Ｍを加熱し、併せてエチレンガス等の処理ガスを外周のガス供給口２８１から中央に位置する排気口５１１へと流通させる。この時、処理ガスのガス流は反応室ＣＲ内での対流や被処理品Ｍの存在によって乱されて、その流速分布は室内各部で均一とはならない。ここにおいて、本実施形態ではモータによって駆動シャフト７２を正逆転させて昇降ロッド６を一定範囲で上下動させるとともに、モータ６４によって昇降ロッド６を軸回りに回転させる。これにより、架台６２上の被処理品Ｍは反応室ＣＲ内で周期的にその高さが変化するとともに、その水平方向の向きも周期的に変化させられる。この結果、処理ガスの流速分布が上下方向や水平方向で不均一であっても、被処理品Ｍに対する処理ガスの作用が均一化されて浸炭ムラの発生は最小限に抑えられる。
【００１８】
本実施形態において、流速分布が垂直面内でそれほど不均一でない場合には昇降ロッド６を上下動させる必要は特にない。また、流速分布が水平面内でそれほど不均一でない場合には昇降ロッド６を回転させる必要は特にない。昇降ロッド６の回転は一定方向への連続回転に代えて、一定周期あるいは一定角度で正逆転を切り替えるようにしても良い。
【００１９】
（第２実施形態）
本実施形態においては、図２に示すように昇降ロッド６を筒状としてその内部を気体流通路６６としてある。そして、昇降ロッド６の図略の下端はフレキシブルホースによって炉体側に設けた処理ガス供給パイプに接続されている。一方、昇降ロッド６先端の架台６１は拡径した角形筒状となって（図３，図４）気体流通路６６に連通するとともに、その開口部には平面視で同心円状の（図４）内下方から外上方へ傾斜する整流板６７が設けられている。なお、この場合、トレー１５の板面には適宜位置にこれを上下に貫通する通気孔１５１が設けられる。他の構造は第１実施形態と同様であり、同一部分には同一符号を付す。
【００２０】
このような構造により、外方のガス供給口２８１から内方の排気口５１１へ向かう水平のガス流に加えて、昇降ロッド６の先端架台６１から排気口５１１へ向かう上下方向の新たなガス流が生じて、被処理品Ｍにさらに一様に処理ガスが作用するようになり、被処理品Ｍの処理ムラの発生が防止される。
【００２１】
なお、本実施形態で、昇降ロッド６の下端をフレキシブルホースによって炉体側の真空排気装置に接続して、ガス供給口２８１から反応室ＣＲ内に供給された処理ガスを、排気パイプ５の排気口５１１と共に昇降ロッド６の気体流通路６６から排気するようにもできる。この場合、排気パイプ５を省略しても良い。また、本実施形態におけるガス供給口２８１を排気口とし、排気口５１１をガス供給口としても良い。この場合も昇降ロッド６内の気体流通路６６は処理ガスの供給、あるいは排気のいずれにも使用できる。
【００２２】
上記各実施形態では連続式真空浸炭炉に本発明を適用した場合について説明したが、バッチ式の真空浸炭炉、あるいは他の真空熱処理炉にも適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明の真空熱処理炉によれば、炉内の処理ガスの流速分布が均一にならない場合でも、処理品の被処理ムラを充分小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、連続式真空浸炭炉の浸炭処理部の垂直断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態における、浸炭処理室の垂直断面図である。
【図３】昇降ロッドの先端部の拡大断面図である。
【図４】昇降ロッドの先端部の平面図である。
【符号の説明】
２…浸炭処理室、６…昇降ロッド、６１…架台、６４…モータ、６６…気体流通路、７２…駆動シャフト、Ｍ…被処理品。

Claims

真空排気した炉内に処理ガスを導入して被処理品を熱処理する真空熱処理炉において、前記炉内に、前記被処理品を載せて上下動可能な架台を設けるとともに、熱処理時に前記架台を周期的に上下動させる上下駆動手段を設けたことを特徴とする真空熱処理炉。
真空排気した炉内に処理ガスを導入して被処理品を熱処理する真空熱処理炉において、前記炉内に、前記被処理品を載せて水平面内で回転可能な架台を設けるとともに、熱処理時に前記架台を回転させる回転駆動手段を設けたことを特徴とする真空熱処理炉。
前記架台を支持するロッドを筒状として、当該ロッドの内部を、処理ガスを炉内へ供給し、又は炉内を真空排気する気体流通路とした請求項１又は２に記載の真空熱処理炉。