JP2004183026A - Continuous heat treatment furnace and atmospheric-gas-feeding method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続式熱処理炉及び雰囲気ガス供給方法に関し、詳しくは、金属材料や金属製品の焼成、焼結、焼鈍、ロウ付け等の熱処理を特定のガス雰囲気下で連続して行う連続式熱処理炉に関し、特に、前記ガス雰囲気の形成を効率よく行うことができる連続式熱処理炉及び該連続式熱処理炉における雰囲気ガスの供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属材料の各種熱処理を連続して行う連続式熱処理炉(連続炉)では、一般的に、雰囲気ガスとして水素ガスが使用されている。水素ガスは、取扱いによっては爆発してしまう危険性を有するガスではあるが、金属材料の導入に伴って炉内に侵入する微量の酸素を還元するために有用であるという利点を有している。また、連続炉の出入口部分に窒素ガスをシールガスとして供給し、熱処理に悪影響を及ぼす大気中の酸化成分(酸素、二酸化炭素、水分等)の流入を抑制する方法がとられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
連続炉内は高温に加熱されているため、雰囲気ガスは炉の上部側に移動しやすく、大気成分が底部側に浸入しやすい状態となっているので、雰囲気ガスに比べて比重の重いシールガスを供給することにより、炉内への大気成分の浸入を抑制することができる。このシールガスとして使用する窒素ガスは不活性ガスであるから、特に製品に影響を与えることはない。このように窒素ガスをシールガスとして用いることにより、雰囲気ガスである水素の消費を抑制することが可能となり、雰囲気ガスの導入量を削減することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−257949号公報(第2−3頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、クロム(Cr)やケイ素(Si)の含有量が少ない場合や、処理温度が比較的低い場合には、従来からの上述のような連続炉による熱処理で問題はないが、近年は、ディーゼルエンジン用SiCフィルターやステンレス鋼の焼結品等の用途に、CrやSi等を多く含んだ金属材料(製品)を高温で熱処理することが行われている。
【0006】
CrやSiは高温で窒素ガスと反応しやすいため、製品が窒化して品質が悪くなるという問題がある。したがって、これらの成分を含む製品を熱処理する場合、連続炉のシールガスとして窒素ガスを使用すると、微量な窒素ガスが連続炉内に浸入する可能性があり、製品を窒化させるおそれがあるので使用することができない。このため、シールガスによって雰囲気ガスの導入量を削減できないという問題がある。
【0007】
シールガスとして使用できる比重が重いガスとしては、窒素ガス以外に、二酸化炭素の他、六フッ化硫黄、フッ素化合物があるが、高温で熱処理を行っている炉内の雰囲気ガスにこれらのシールガスが混入すると、製品を酸化させたり、シールガス自体が分解して有毒ガスとなったりする問題がある。
【0008】
また、金属製の連続炉では、処理温度が高くなると炉体を構成する金属が軟化し、上部や底部が重力で撓むことがあり、幅広の炉とすることができないため、大量生産ができないという問題がある。このため、CrやSiを大量に含む製品を高温で大量に熱処理する場合は、セラミック製のカーボン炉を用いることがある。しかし、カーボン炉に雰囲気ガスとして水素ガスを用いると、炉の主成分である炭素と水素とが反応してハイドロカーボンが生成し、このハイドロカーボンが炉材のカーボンを減耗させるという問題がある。したがって、カーボン炉の雰囲気ガスには、水素ガスよりも更に高価なアルゴンガスを使用するようにしている。
【0009】
ところが、カーボン炉の雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用いた場合でも、シールガスとして窒素ガスを用いると前述の窒化の問題が生じ、また、窒素ガスはアルゴンガスよりも比重が軽いため、シールガスとして有効ではなく、シールガスとしての使用は適当ではない。さらに、アルゴンガスよりも比重が重い二酸化炭素、六フッ化硫黄、フッ素化合物は、炉内の雰囲気ガスに混入して熱処理が行われる高温に曝されると、製品を酸化させたり、シールガス自体が分解して有毒ガスとなったりする問題がある。このように、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用いた連続炉においては、雰囲気ガスの導入量を削減する有効な手段がないのが実情である。
【0010】
そこで本発明は、高温で窒素と反応しやすいCrやSiを含む製品をセラミック製のカーボン炉で熱処理する場合にも対応でき、シールガスに二酸化炭素や六フッ化硫黄、フッ素化合物を用いることが可能で、熱処理に悪影響を及ぼす大気成分の流入を防止するとともに、シールガス自体が製品に悪影響を及ぼすこともなく、雰囲気ガスとして高価なアルゴンを用いた場合でも、その導入量を削減することができる連続式熱処理炉及び雰囲気ガス供給方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の連続式熱処理炉は、被処理物の搬送方向に順に、加熱室、冷却室及びシール室を備えた連続式熱処理炉において、前記冷却室に雰囲気ガスを導入する雰囲気ガス導入経路と、前記シール室にシールガスを導入するシールガス導入経路と、前記雰囲気ガスとシールガスとが混合した状態の混合ガスを炉内から回収する混合ガス回収経路と、該混合ガス回収経路に回収された混合ガスから雰囲気ガスを分離精製する雰囲気ガス精製手段と、該雰囲気ガス精製手段で分離精製された雰囲気ガスを前記冷却室に導入する精製雰囲気ガス導入経路とを備えていることを特徴としている。
【0012】
また、本発明の連続式熱処理炉は、前記混合ガスから前記シールガスを分離精製するシールガス精製手段を備えるとともに、該シールガス精製手段で分離精製されたシールガスを前記シール室に導入する精製シールガス導入経路を備えていることを特徴とし、雰囲気ガスを分離精製する雰囲気ガス精製手段と、前記シールガスを分離精製するシールガス精製手段とが、一つのガス分離精製装置として構成されていることを特徴としている。
【0013】
さらに、前記混合ガス回収経路は、前記シール室における前記シールガス導入経路よりも前記冷却室側のシール室に接続され、特に、シール室の底部に接続されていることを特徴としている。加えて、前記冷却室、前記シール室及び前記混合ガス回収経路の少なくともいずれか一箇所に大気成分を感知する大気成分感知手段を設けるとともに、前記シールガス導入経路からのシールガス導入量を調節するシールガス導入量調節手段及び前記混合ガス回収経路に回収した混合ガスを前記ガス精製手段に導入せずに排出するための混合ガス排出経路の少なくともいずれか一方を設けたことを特徴としている。
【0014】
加えて、前記混合ガス回収経路の接続部より上流側にシールガス感知手段を設けるとともに、前記雰囲気ガス導入経路からの雰囲気ガス導入量を調節する雰囲気ガス導入量調節手段を設けたことを特徴としている。
【0015】
また、本発明の連続式熱処理炉における雰囲気ガス供給方法は、被処理物の搬送方向に順に、加熱室、冷却室及びシール室を備えた連続式熱処理炉における雰囲気ガスの供給方法であって、前記冷却室に雰囲気ガスを、前記シール室にシールガスをそれぞれ導入するとともに、前記シール室内のシールガスと前記冷却室内の雰囲気ガスとが混合した状態の混合ガスを炉内から回収し、該回収した混合ガス中の雰囲気ガスとシールガスとを分離精製した後、精製された雰囲気ガスを前記冷却室に導入することを特徴とし、さらに、分離精製した後の前記シールガスを、前記シール室に導入することを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の連続式熱処理炉におけるガス供給系統の一形態例を示す系統図である。この連続式熱処理炉は、熱処理を行う金属材料や製品(被処理物)を搬送するための搬送ベルト11の搬送方向に向かって順に、製品の熱処理を行うための加熱室12、熱処理を終えた製品を冷却するための冷却室13、炉内への大気の流入を阻止するためのシール室14を備えており、製品は、搬送ベルト11に載置された状態で、加熱室12、冷却室13及びシール室14を順番に通過することにより、所定の熱処理が行われた後に所定温度に冷却される。
【0017】
前記冷却室13には、雰囲気ガス供給源15から供給される雰囲気ガスを導入するための雰囲気ガス導入経路16が接続され、前記シール室14には、シールガス供給源17から供給されるシールガスを導入するためのシールガス導入経路18が接続されている。さらに、シール室14の底部には、前記雰囲気ガスとシールガスとが混合した状態の混合ガスをシール室14内から回収するための混合ガス回収経路19が接続している。この混合ガス回収経路19は、ガス分離精製装置20に接続されており、このガス分離精製装置20には、分離精製した雰囲気ガスを前記冷却室13に再導入するための精製雰囲気ガス導入経路21と、分離精製したシールガスを前記シール室14に再導入するための精製シールガス導入経路22とが設けられている。
【0018】
雰囲気ガス導入経路16は、冷却室13の上流側上部、すなわち、加熱室12に近い、室内温度が高い部分の天井部から雰囲気ガスを導入するように設けられており、炉出入口部分に設けられている吸引ダクトの調整や物理的なカーテンの作用により、雰囲気ガス導入経路16から冷却室13に流入した雰囲気ガスの大部分は、加熱室12の方向に流れていき、加熱室12内を熱処理に適した雰囲気としている。
【0019】
また、シールガス導入経路18は、シール室14の天井部分から下降流による層流状態でシール室14内に導入され、炉出口部分から大気成分が炉内に侵入することを防止するようにしている。これにより、炉出口部分から炉内に侵入する大気を遮断するとともに、大気が侵入してもシール室14の底部を流れるようにし、混合ガス回収経路19から排出して冷却室13方向に流れないようにしている。
【0020】
混合ガス回収経路19は、シール室14におけるシールガス導入経路18の接続位置よりも上流側の冷却室13に近い位置に設けられており、該シール室14内に導入されたシールガスと冷却室13内に導入されてシール室14内に流入した雰囲気ガスとの混合ガスを吸引するようにしている。
【0021】
このような位置から炉内のガスを吸引することにより、雰囲気ガスよりも比重の大きなシールガスが冷却室13方向に流れるのを確実に防止することができるとともに、前述のように、炉出口部分から大気がシール室14内に侵入したとしても、この混合ガス回収経路19で混合ガスと共に大気成分を吸引することにより、大気成分が冷却室13内には侵入しないようにしている。したがって、CrやSiを多く含んだ製品を高温で熱処理するため、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを使用した場合に、シールガスとしてアルゴンガスよりも比重が重い二酸化炭素や六フッ化硫黄、フッ素化合物を使用することが可能となり、加えて、大気成分の窒素ガスや酸素ガスが高温雰囲気の冷却室13や加熱室12に流入することを防止している。
【0022】
前記ガス分離精製装置20は、混合ガス回収経路19に回収した混合ガスから雰囲気ガスを分離し、前記雰囲気ガス供給源15から供給される雰囲気ガスの純度と同等以上の純度、あるいは、雰囲気ガスとして使用可能な純度に精製するものであって、このガス分離精製装置20で分離精製された雰囲気ガス(精製雰囲気ガス)は、前記精製雰囲気ガス導入経路21を通って前記冷却室13に再導入される。また、混合ガスからシールガスも分離精製できる場合は、精製後のシールガス(精製シールガス)を、精製シールガス導入経路22を通して前記シール室14に再導入することができる。
【0023】
また、使用する雰囲気ガスやシールガスの種類及びガス分離精製装置20の構成によっては、回収した混合ガス中に大気成分が混入している場合、雰囲気ガスやシールガスと、大気成分の窒素ガスや酸素ガスとの分離に多くの工程を要し、装置が大型化する欠点がある。通常は、前記シールガスの作用で大気成分の混入は防止されているが、万一の大気成分の侵入に備えるため、前記冷却室13、シール室14及び混合ガス回収経路19の少なくともいずれか一箇所に、酸素ガスや窒素ガス、二酸化炭素、水分等の大気成分の少なくともいずれか一つを感知するセンサー(大気成分感知手段、図示せず)を設けるとともに、前記混合ガス回収経路19に、回収した大気成分が混入した混合ガスをガス分離精製装置20に導入せずに排出するための混合ガス排出経路23を設けておき、炉内に大気成分が侵入したことを感知したときに、混合ガス排出経路23の弁23Vを開き、回収した混合ガスを混合ガス排出経路23から系外に排出するように形成しておくことにより、雰囲気ガスやシールガスとの分離が困難な大気成分がガス分離精製装置20に流入し、精製雰囲気ガスや精製シールガスの純度を低下させてしまうことを防止できる。
【0024】
また、前記シールガス導入経路18に、シールガスの導入量を調節するための流量調節弁(シールガス導入量調節手段)18Vを設けておき、前記大気成分感知手段が炉内に大気成分が侵入したことを感知したときに、シールガス導入量調節手段18Vを操作してシールガスの導入量を多くすることにより、炉内への大気成分の侵入を確実に防止することができるとともに、大気成分の侵入を必要最小限のシールガス導入量で防止することが可能となるので、シールガスに要するコストの削減を図れる。
【0025】
さらに、雰囲気ガス導入経路16からの雰囲気ガス導入量が不足したり、混合ガス回収経路19からの混合ガス回収量がシールガス導入経路18からのシールガス導入量に比べて少なくなったりすると、炉内からシールガスや大気成分を混合ガス回収経路19に十分に回収することが困難となり、シールガスや大気成分が冷却室13に流入する可能性がある。このため、混合ガス回収経路19の接続部より上流側、例えば、冷却室13の最上流部等に、シールガスを感知するセンサー(シールガス感知手段、図示せず)を設け、該シールガス感知手段がシールガスを感知したときに、雰囲気ガス導入経路16に設けた雰囲気ガス導入量調節手段16Vを操作して雰囲気ガスの導入量を多くしたり、シールガス導入経路18からのシールガス導入量を少なくしたり、混合ガス回収経路19からの混合ガス回収量を多くしたり、あるいは、混合ガス排出経路23の弁23Vを開いて混合ガスを系外に排出したりするなどの操作の少なくとも一つの操作を行うことにより、シールガスが冷却室13に侵入することを避けることができる。
【0026】
また、混合ガス回収経路19の接続部よりも下流側に雰囲気ガスを感知するセンサー(雰囲気ガス感知手段、図示せず)を設け、該雰囲気ガス感知手段が雰囲気ガスを感知したときに、雰囲気ガスの導入量を少なくしたり、シールガス導入量を多くしたり、混合ガス回収量を多くしたりするなどの操作の少なくとも一つの操作を行うことにより、余分な雰囲気ガスの導入を避けることができる。
【0027】
さらに、前記シールガス感知手段と前記雰囲気ガス感知手段とを並設し、これらの作動に連動させて前述のような操作を行うように設定しておくことにより、雰囲気ガス、シールガス及び回収ガスの流量を均衡させることができ、雰囲気ガスやシールガスの使用効率を向上させることができる。
【0028】
ガス分離精製装置20には、雰囲気ガス及びシールガスの種類や使用量、混合割合、他の不純物成分の種類や混入量等の様々な条件に応じて適当な分離精製装置、例えば、圧力変動吸着分離装置(PSA)、温度変動吸着分離装置(TSA)、膜分離装置、深冷液化分離装置等を使用することができ、これらを複数組み合わせて使用することもできる。
【0029】
例えば、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用い、シールガスとして二酸化炭素を用いた場合には、ゼオライト等の吸着剤を使用したPSA又はTSAによって混合ガス中のアルゴンガスを連続的に分離精製することができる。また、雰囲気ガスがアルゴンガスであって、シールガスがフッ素化合物系のガスや六フッ化硫黄の場合も、適当な吸着剤、例えば、活性炭やゼオライトを使用することによってアルゴンガスの分離精製を行うことができる。さらに、雰囲気ガスが水素ガスで、シールガスが窒素ガスの場合も、適当な吸着剤、例えば、ゼオライトを使用したPSA又はTSAにより、あるいは、適当な分離膜、例えば、パラジウムを使用した膜分離装置により、水素ガスを連続的に分離精製することができる。
【0030】
なお、分離精製効率の点から剤の温度を30℃以下にすることが好ましい。また、製品の熱処理に伴って水分等の不純物が発生する場合は、雰囲気ガスを分離する前に、これらの不純物成分を除去しておくことが好ましく、例えば混合ガスをアルミナ系吸着剤に接触させることにより、混合ガス中から水分を除去した後に混合ガスの分離精製を行うようにする。
【0031】
このようにして雰囲気ガスを分離精製して再利用することにより、雰囲気ガスの消費量を削減することができるので、雰囲気ガスとして高価なアルゴンガスを使用してもガスコストの上昇を抑えることができる。また、シールガスが冷却室13や加熱室12に流入することを防止でき、大気成分の侵入も防止できるので、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを使用し、シールガスとして二酸化炭素や六フッ化硫黄、フッ素化合物を使用することにより、大型のカーボン炉を用いてCrやSiを大量に含む製品を高温で大量に熱処理することが可能となる。したがって、CrやSiを含む製品における熱処理のコストを大幅に削減することができる。加えて、シールガスも再利用することにより、更に熱処理コストを削減することができる。
【0032】
なお、本形態例では、シール室14を連続式熱処理炉における製品出口側にのみ設けたが、同様の構造のシール室を製品入口側にも設けることができる。このとき、製品入口側に設けたシール室から混合ガスを吸引する経路は、シール室下流側の加熱室12の近傍に配置すればよい。さらに、本形態例では、ガス分離精製装置20で雰囲気ガスとシールガスとを分離精製するようにして説明したが、混合ガスから雰囲気ガスを分離精製するための装置(雰囲気ガス精製手段)と、混合ガスからシールガスを分離精製するための装置(シールガス精製手段)とを別々に、例えば直列に設けてそれぞれで各ガスの精製を行うようにすることもできる。また、本発明は、特にカーボン炉において有効であるが、一般的な金属炉にも適用可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温雰囲気にある加熱室や冷却室にシールガス及び大気成分が流入することを確実に防止することができるとともに、炉内から回収した混合ガスから雰囲気ガスやシールガスを分離精製して再利用するので、雰囲気ガスやシールガスの消費量を少なくすることができる。これにより、雰囲気ガスとして高価なアルゴンガスを使用してもガスコストの上昇を抑えることができるので、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを使用し、シールガスとしてアルゴンガスよりも比重が重い二酸化炭素や六フッ化硫黄、フッ素化合物を使用することにより、大型のカーボン炉を用いてCrやSiを大量に含む製品を高温で大量に熱処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続式熱処理炉におけるガス供給系統の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
11…搬送ベルト、12…加熱室、13…冷却室、14…シール室、15…雰囲気ガス供給源、16…雰囲気ガス導入経路、17…シールガス供給源、18…シールガス導入経路、19…混合ガス回収経路、20…ガス分離精製装置、21…精製雰囲気ガス導入経路、22…精製シールガス導入経路、23…混合ガス排出経路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous heat treatment furnace and an atmosphere gas supply method, and more particularly, to a continuous heat treatment in which heat treatment such as firing, sintering, annealing, and brazing of a metal material or a metal product is continuously performed in a specific gas atmosphere. More particularly, the present invention relates to a continuous heat treatment furnace capable of efficiently forming the gas atmosphere and a method for supplying an atmosphere gas in the continuous heat treatment furnace.
[0002]
[Prior art]
In a continuous heat treatment furnace (continuous furnace) for continuously performing various heat treatments on metal materials, hydrogen gas is generally used as an atmosphere gas. Hydrogen gas is a gas that may explode depending on handling, but has the advantage that it is useful for reducing the trace amount of oxygen that enters the furnace with the introduction of metal materials. . In addition, a method has been adopted in which nitrogen gas is supplied as a seal gas to an inlet / outlet portion of a continuous furnace to suppress the inflow of oxidizing components (oxygen, carbon dioxide, moisture, and the like) in the atmosphere that adversely affect heat treatment (for example, See Patent Document 1.).
[0003]
Since the inside of the continuous furnace is heated to a high temperature, the atmosphere gas easily moves to the top of the furnace, and the atmospheric components easily enter the bottom side. By supplying, it is possible to suppress the intrusion of atmospheric components into the furnace. Since the nitrogen gas used as the sealing gas is an inert gas, it does not particularly affect the product. By using the nitrogen gas as the seal gas in this manner, it is possible to suppress the consumption of the atmosphere gas, hydrogen, and to reduce the amount of the atmosphere gas introduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-257949 (page 2-3, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, when the content of chromium (Cr) or silicon (Si) is small or when the treatment temperature is relatively low, there is no problem with the conventional heat treatment using a continuous furnace as described above. BACKGROUND ART For applications such as SiC filters for engines and sintered stainless steel products, heat treatment of metal materials (products) containing a large amount of Cr, Si, or the like at high temperatures has been performed.
[0006]
Since Cr and Si easily react with nitrogen gas at high temperatures, there is a problem that the product is nitrided and the quality is deteriorated. Therefore, when heat-treating a product containing these components, if nitrogen gas is used as the sealing gas for the continuous furnace, a small amount of nitrogen gas may enter the continuous furnace, and the product may be nitrided. Can not do it. For this reason, there is a problem that the introduction amount of the atmosphere gas cannot be reduced by the seal gas.
[0007]
Gases having a high specific gravity that can be used as the seal gas include nitrogen gas, carbon dioxide, sulfur hexafluoride, and fluorine compounds in addition to nitrogen gas. When mixed, there is a problem that the product is oxidized, or the seal gas itself is decomposed into a toxic gas.
[0008]
Further, in a continuous furnace made of metal, when the processing temperature is increased, the metal constituting the furnace body is softened, and the top and the bottom may be bent by gravity. There is a problem. For this reason, when a product containing a large amount of Cr or Si is subjected to a large amount of heat treatment at a high temperature, a ceramic carbon furnace may be used. However, when hydrogen gas is used as an atmosphere gas in a carbon furnace, there is a problem in that carbon and hydrogen, which are the main components of the furnace, react with each other to generate hydrocarbons, and the hydrocarbons deplete carbon in the furnace material. Therefore, argon gas, which is more expensive than hydrogen gas, is used as the atmosphere gas of the carbon furnace.
[0009]
However, even when argon gas is used as the atmosphere gas of the carbon furnace, the use of nitrogen gas as the seal gas causes the above-described nitriding problem.Since nitrogen gas has a lower specific gravity than argon gas, it is effective as a seal gas. Instead, it is not suitable for use as a sealing gas. In addition, carbon dioxide, sulfur hexafluoride, and fluorine compounds, which have a higher specific gravity than argon gas, are mixed with the atmosphere gas in the furnace and exposed to high temperatures at which heat treatment is performed. Has the problem of decomposing into toxic gas. As described above, in a continuous furnace using an argon gas as an atmosphere gas, there is no effective means for reducing the amount of introduced atmosphere gas.
[0010]
Therefore, the present invention can also be applied to a case where a product containing Cr or Si, which easily reacts with nitrogen at a high temperature, is heat-treated in a carbon furnace made of ceramic, and it is possible to use carbon dioxide, sulfur hexafluoride, or a fluorine compound as a seal gas. It is possible to prevent the inflow of atmospheric components that adversely affect the heat treatment, and the sealing gas itself does not adversely affect the product. Even if expensive argon is used as the atmospheric gas, the introduction amount can be reduced. It is an object of the present invention to provide a continuous heat treatment furnace and a method for supplying an atmosphere gas.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the continuous heat treatment furnace of the present invention, in a continuous heat treatment furnace having a heating chamber, a cooling chamber, and a seal chamber in order in a transport direction of an object, an atmosphere gas is introduced into the cooling chamber. An atmosphere gas introduction path for introducing the seal gas into the seal chamber; a mixed gas recovery path for collecting a mixed gas in which the atmosphere gas and the seal gas are mixed from the furnace; Atmosphere gas purifying means for separating and purifying the atmosphere gas from the mixed gas collected in the gas recovery path, and a purified atmosphere gas introduction path for introducing the atmosphere gas separated and purified by the atmosphere gas purifying means into the cooling chamber. It is characterized by having.
[0012]
Further, the continuous heat treatment furnace of the present invention includes a seal gas purifying means for separating and purifying the seal gas from the mixed gas, and introducing the seal gas separated and purified by the seal gas purifying means into the seal chamber. An atmosphere gas purifying means for separating and purifying an atmospheric gas, and a seal gas purifying means for separating and purifying the seal gas are configured as one gas separation / purification apparatus, characterized by having a seal gas introduction path. It is characterized by:
[0013]
Furthermore, the mixed gas recovery path is connected to the sealing chamber on the cooling chamber side of the sealing gas introduction path in the sealing chamber, and is particularly connected to the bottom of the sealing chamber. In addition, at least one of the cooling chamber, the sealing chamber, and the mixed gas recovery path is provided with an atmospheric component sensing means for detecting an atmospheric component, and the amount of the sealing gas introduced from the sealing gas introducing path is adjusted. At least one of a seal gas introduction amount adjusting means and a mixed gas discharging path for discharging the mixed gas collected in the mixed gas collecting path without introducing the mixed gas into the gas purifying means is provided.
[0014]
In addition, seal gas sensing means is provided upstream of the connection portion of the mixed gas recovery path, and atmosphere gas introduction amount adjustment means for adjusting the amount of atmosphere gas introduced from the atmosphere gas introduction path is provided. I have.
[0015]
Further, the method for supplying an atmosphere gas in the continuous heat treatment furnace of the present invention is a method for supplying an atmosphere gas in a continuous heat treatment furnace having a heating chamber, a cooling chamber, and a seal chamber in order in the transport direction of the object, Atmospheric gas is introduced into the cooling chamber, and sealing gas is introduced into the sealing chamber, and a mixed gas in which the sealing gas in the sealing chamber and the atmospheric gas in the cooling chamber are mixed is recovered from the furnace. After separating and purifying the atmosphere gas and the sealing gas in the mixed gas, the purified atmosphere gas is introduced into the cooling chamber, and the sealing gas after the separation and purification is further supplied to the sealing chamber. It is characterized by being introduced.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of a gas supply system in the continuous heat treatment furnace of the present invention. In the continuous heat treatment furnace, the
[0017]
An atmosphere
[0018]
The atmosphere
[0019]
Further, the seal
[0020]
The mixed
[0021]
By sucking the gas in the furnace from such a position, it is possible to reliably prevent the seal gas having a higher specific gravity than the atmospheric gas from flowing in the direction of the cooling
[0022]
The gas separation /
[0023]
Further, depending on the type of the atmosphere gas and the seal gas to be used and the configuration of the gas separation /
[0024]
Further, a flow control valve (seal gas introduction amount adjusting means) 18V for adjusting the introduction amount of the seal gas is provided in the seal
[0025]
Further, if the amount of the atmosphere gas introduced from the atmosphere
[0026]
Further, a sensor (atmosphere gas sensing means, not shown) for sensing the atmosphere gas is provided downstream of the connection portion of the mixed
[0027]
Further, by providing the seal gas sensing means and the atmosphere gas sensing means side by side and performing the above-described operation in conjunction with the operation thereof, the atmosphere gas, the seal gas, and the recovered gas can be obtained. Can be balanced, and the use efficiency of the atmosphere gas and the seal gas can be improved.
[0028]
The gas separation /
[0029]
For example, when argon gas is used as the atmosphere gas and carbon dioxide is used as the seal gas, the argon gas in the mixed gas can be continuously separated and purified by PSA or TSA using an adsorbent such as zeolite. . Also, when the atmosphere gas is an argon gas and the seal gas is a fluorine compound-based gas or sulfur hexafluoride, the separation and purification of the argon gas is performed by using a suitable adsorbent, for example, activated carbon or zeolite. be able to. Further, when the atmosphere gas is hydrogen gas and the sealing gas is nitrogen gas, a suitable adsorbent, for example, PSA or TSA using zeolite, or a suitable separation membrane, for example, a membrane separation apparatus using palladium Thereby, hydrogen gas can be continuously separated and purified.
[0030]
In addition, it is preferable to set the temperature of the agent to 30 ° C. or lower from the viewpoint of separation and purification efficiency. Further, when impurities such as moisture are generated due to the heat treatment of the product, it is preferable to remove these impurity components before separating the atmosphere gas. For example, a mixed gas is brought into contact with an alumina-based adsorbent. In this way, the mixed gas is separated and purified after removing water from the mixed gas.
[0031]
By separating and refining and reusing the atmosphere gas in this manner, the consumption of the atmosphere gas can be reduced, so that even if an expensive argon gas is used as the atmosphere gas, an increase in gas cost can be suppressed. it can. Further, since the sealing gas can be prevented from flowing into the cooling
[0032]
In this embodiment, the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the sealing gas and the atmospheric components from flowing into the heating chamber or the cooling chamber in a high-temperature atmosphere, and to reduce the atmosphere from the mixed gas recovered from the furnace. Since the gas and the seal gas are separated and purified and reused, the consumption of the atmosphere gas and the seal gas can be reduced. As a result, even if expensive argon gas is used as the atmosphere gas, an increase in gas cost can be suppressed. Therefore, argon gas is used as the atmosphere gas, and carbon dioxide or hexafluoride having a higher specific gravity than the argon gas is used as the seal gas. By using a sulfur compound or a fluorine compound, it becomes possible to heat-treat a product containing a large amount of Cr or Si at a high temperature and a large amount using a large-sized carbon furnace.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of a gas supply system in a continuous heat treatment furnace of the present invention.
[Explanation of symbols]
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