JP2006010097A - 水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法 - Google Patents
水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 被処理物の真空熱処理21の前工程及び/又は後工程として、炉扉を閉じたままで炉内に不活性ガスを循環させながら炉内全体を水分の蒸発温度よりも十分高く被処理物が酸化・着色しない温度まで加熱する循環加熱ステップ22を有する。これにより炉体や炉扉に付着した水滴や被処理物や断熱材に吸着した水分は不活性ガスに混入し排気される。
【選択図】 図2
Description
また、真空加熱室と冷却室とを備えた2室炉を用いることにより、被処理物の酸化・着色を回避できるが、装置が複雑となりすぎる問題点がある。
上述した特許文献1,2の方法では、水冷されている炉本体及び炉扉における結露は防げるが、被処理物や内部断熱材に吸着した水分は除去できない問題点があった。そのため、被処理物や内部断熱材に吸着した多量の水分が、真空熱処理中に真空中で徐々に蒸発して水蒸気となり、これが被処理物を酸化して着色する問題点があった。
被処理物の真空熱処理の前工程及び/又は後工程として、
炉扉を閉じたままで炉内に不活性ガスを循環させながら炉内全体を水分の蒸発温度よりも十分高く被処理物が酸化・着色しない温度まで加熱する循環加熱ステップを有する、ことを特徴とする水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法が提供される。
従って炉内に導入された水蒸気は、被処理物の真空熱処理前に水蒸気のままで排気されるので、真空熱処理中に水分が真空中で徐々に蒸発する現象がなくなり、真空熱処理中の被処理物の酸化・着色を大幅に低減することができる。
前記循環加熱ステップにおいて、炉本体、炉扉及び冷却コイルへの冷却水の供給を停止又は低減し、通電発熱体に通電し、内部冷却扉を開き、循環ファンを駆動して、通電発熱体で加熱された不活性ガスを炉内全体に循環させる。
この方法により、水温を露点より十分高く維持するので、水分が接触しても凝縮して水滴になるのを防ぐことができる。また水温を沸点より十分低い温度を維持するので、冷却水の沸騰を防ぎ、冷却水ラインの過熱や損傷を防止することができる。
この図に示すように、水冷式真空熱処理炉10は、水冷された炉本体11及び炉扉12と、本体内に収容され被処理物1を断熱して囲む断熱容器13と、断熱容器内に設けられた通電発熱体14と、炉本体と断熱容器の間に位置し水冷された冷却コイル15と、断熱容器の一部を開閉する水冷された内部冷却扉16a,16bと、炉本体内のガスを循環させる循環ファン17とを有する。
循環ファン17は、ファンモータ19で回転駆動され、この例では断熱容器13内のガスを上部開口から上方に吸引し、冷却コイル15で冷却されたガスを下部開口から断熱容器13内に導入する。
炉本体11及び炉扉12は、炉扉12を開いて断熱容器13内に被処理物1を格納した後、内部を気密に保持し、内部の圧力を例えば0.1Pa前後の真空状態にしたまま、通電発熱体14により、断熱容器13内の被処理物1を高温に加熱・保持して所定の真空熱処理を行うようになっている。
図2、図3において、二点鎖線で示す真空熱処理21は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
この例では炉内を約0.1Paの真空状態にしたまま、400℃まで昇温して60分間保持し、その後900℃まで昇温して180分間保持し、次いで真空中で350℃まで冷却したのち、内部に窒素ガスを導入して87kPaまで昇圧し、60℃に保持する。
また、この真空熱処理21の間、通電発熱体14は昇温・保持中は通電(ON)し、冷却時に通電を切る(OFF)する。また、冷却水を、炉本体11、炉扉12、冷却コイル15及び内部冷却扉16a,16bに供給し、これらの過熱を防ぐのがよい。
従って炉内に導入された水蒸気は、被処理物の真空熱処理前に水蒸気のままで排気されるので、真空熱処理中に水分が真空中で徐々に蒸発する現象がなくなり、真空熱処理中の被処理物の酸化・着色を大幅に低減することができる。
なお、循環加熱ステップ22は図2のように、真空熱処理21の終了時に行うのが好ましいが、図3のように処理品を装入後に行ってもよく、真空熱処理21の前後両方で行ってもよい。
また、炉本体及び炉扉を冷却する媒体として水を使用するが、水温を上げることで腐蝕が促進されるおそれがあるため、炉本体、炉扉の系内のみで独立で油を循環させる回路を設ける。系内には熱交換器等の冷却装置と補助的な加熱装置を設ける。加熱装置は油温の温度保持のために使用し、主の油昇温は炉内のヒータ回路を使用する。
10 水冷式真空熱処理炉、11 炉本体、12 炉扉、13 断熱容器、
14 通電発熱体、15 冷却コイル、16a,16b 内部冷却扉、
17 循環ファン、18a,18b 液圧シリンダ、19 ファンモータ、
21 真空熱処理、22 循環加熱ステップ、
23 冷却保温ステップ、24、25 真空置換ステップ
Claims (6)
- 炉本体及び炉扉が水冷された水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法であって、
被処理物の真空熱処理の前工程及び/又は後工程として、
炉扉を閉じたままで炉内に不活性ガスを循環させながら炉内全体を水分の蒸発温度よりも十分高く被処理物が酸化・着色しない温度まで加熱する循環加熱ステップを有する、ことを特徴とする水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。 - 真空熱処理の後工程において、前記循環加熱ステップの後に、加熱を停止して炉内が水分の露点よりも十分高い温度まで冷却し保温する冷却保温ステップを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。
- 真空熱処理の前工程において、前記循環加熱ステップの前に、内部を真空減圧後不活性ガスで置換する真空置換ステップを有し、更に循環加熱ステップの後に、前記真空置換ステップを複数回行う、ことを特徴とする請求項1に記載の水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。
- 前記水冷式真空熱処理炉は、炉本体内に収容され被処理物を断熱して囲む断熱容器と、該断熱容器内に設けられた通電発熱体と、炉本体と断熱容器の間に位置し水冷された冷却コイルと、断熱容器の一部を開閉する水冷された内部冷却扉と、炉本体内のガスを循環させる循環ファンとを有し、
前記循環加熱ステップにおいて、炉本体、炉扉及び冷却コイルへの冷却水の供給を停止又は低減し、通電発熱体に通電し、内部冷却扉を開き、循環ファンを駆動して、通電発熱体で加熱された不活性ガスを炉内全体に循環させる、ことを特徴とする請求項1に記載の水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。 - 前記冷却水の供給を、炉本体、炉扉及び冷却コイル内の水温が、露点より十分高く、沸点より十分低い温度を保持するように制御する、ことを特徴とする請求項4に記載の水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。
- 前記真空熱処理炉の炉本体及び炉扉を冷却する媒体として油を用いて独立循環させ、該循環系統内に冷却装置と補助加熱装置を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の水冷式真空熱処理炉における酸化・着色防止方法。
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