JP2007064490A

JP2007064490A - 金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスシール装置及び雰囲気ガスシール方法

Info

Publication number: JP2007064490A
Application number: JP2005246996A
Authority: JP
Inventors: Akio Sonobe; 秋夫園部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすことなく、雰囲気ガスのシールを充分に行うことができる金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスシール装置および雰囲気ガスシール方法を提供する。
【解決手段】搬送ベルトが炉体に入ってくる炉体入側部位と炉体から出ていく炉体出側部位に、前記搬送ベルトが通過できるだけの間隙を空けて前記搬送ベルトを両側から挟むように磁石を対向配置し、前記間隙に磁性粉体を供給し、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで雰囲気ガスのシールを行うようにしたガスシール装置およびそれを用いた方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスのシール技術に関する。

一般に焼結部品等で使用される金属粉末は、熱処理炉を用い、原料鉄粉などの原料金属粉末を搬送ベルト上に層状に積載して、搬送しつつ連続的に還元処理を施されて製造される。例えば、粉末冶金によく使用される鉄粉は、炉内をアンモニアの分解ガス（窒素分子と水素分子の比がＮ_２：Ｈ_２＝１：３であるガス）や水素ガスを含む還元性雰囲気とし、原料鉄粉を還元性雰囲気ガス中で加熱処理している。そこで、従来から金属粉末用ベルト式熱処理炉においては、搬送ベルトが炉体に入ってくる入側部位と炉体から出ていく出側部位で雰囲気ガスのシールを行っている。

例えば、従来技術として、搬送ベルトを一対の弾力性のあるロールで挟み込んで雰囲気ガスのシールを行う方法が知られている。この雰囲気ガスのシール方法では、図３に示すように、外層がスポンジ等で作られたスポンジロール２１でガスシールを行うため、塑性変形及び磨耗等により早期にガスシール性が不十分となるという欠点があった。なお、図３中、１は、入側プーリー２ａと出側プーリー２ｂ（図１参照）間に掛け回されたエンドレスである搬送ベルトを示し、搬送ベルト１は、駆動ピンチロール５によりベルト進行方向１１に向かって移動される。３は炉体を示す。

金属粉末用ベルト式熱処理炉では、炉体３のガスシール性が悪化して、炉内から還元性を有する雰囲気ガスが炉外に洩れ出し、洩れたガスに着火した場合には大きなトラブルとなる。また、金属粉末用ベルト式熱処理炉では、搬送ベルトが炉体３に入ってくる入側部位と炉体３から出ていく出側部位で雰囲気ガスのガスシール性が悪化してくると、原料金属粉を還元するために必要な還元性ガスの使用量が増えて経済的な操業を行うことができない。

このような欠点を解消することを目的とし、かつ水封シールに伴う問題を改善することができるベルトの乾燥技術が特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、入側の水封槽２２を通過した搬送ベルト１に対向して、予熱されたガスを吹き付ける吹き付けノズルヘッダー２３を配置し、ベルト式熱処理炉の操業時に、搬送ベルト１の表面に付着した水分による害を防止しようとしている。なお、ノズルヘッダー２３から吹き付けるガスは、予熱された不活性ガス、もしくは予熱された雰囲気ガス又は雰囲気排ガスとしている。
特開平３−１５２３８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のベルトの乾燥技術を採用して金属粉末用ベルト式熱処理炉の操業を行った場合、入側の水封槽２２による水封により、入側でのガスシール性は良好となるものの、搬送ベルト１の表面に付着した水分が炉内へ持ち込まれて、雰囲気ガスの露点を上昇させてしまうことにより、原料金属粉末の還元処理に影響を与えたり、炉内腐食を早期に進行させ、金属粉末用ベルト式熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすという問題があった。

また、特許文献１に記載のように、水封槽を用いてガスシールを行った場合には、使用により水封槽自体の腐食が徐々に進行するため、定期的にラインを停止して保守せざるを得ず、金属粉末用ベルト式熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすという問題もあった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、金属粉末用ベルト式熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすことなく、炉体の雰囲気ガスのシールを充分に行うことができる金属粉末用ベルト式熱処理炉の炉内雰囲気のガスシール装置および方法を提供することを目的とする。

本発明は、金属粉末用ベルト式熱処理炉において、水封に代わり、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで雰囲気ガスのシールを行うガスシール装置及びガスシール方法を提案するものである。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
１．原料金属粉末を搬送ベルト上に層状に積載して、搬送しつつ連続的に還元処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスのシール装置であって、前記搬送ベルトが炉体に入ってくる炉体の入側部位と炉体から出ていく炉体の出側部位に、前記搬送ベルトが通過できるだけの間隙を空けて前記搬送ベルトを両側から挟むように磁石を対向配置し、前記間隙に磁性粉体を供給し、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで前記雰囲気ガスのシールを行うようにしたことを特徴とする金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスシール装置。

２．前記粉体シールを形成する磁性粉体を鉄粉としたことを特徴とする請求項１に記載の還元鉄粉炉の雰囲気ガスシール装置。
３．原料金属粉末を搬送ベルト上に層状に積載して、搬送しつつ連続的に還元処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉において、還元処理時に、請求項１又は２に記載の雰囲気ガスシール装置を用い、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで前記雰囲気ガスのシールを行うことを特徴とする還元鉄粉炉の雰囲気ガスシール方法。

本発明によれば、水封に代わり、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで雰囲気ガスのシールを行うので、金属粉末用ベルト式熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすことなく、炉体のガスシールを十分に行うことができる。

以下、本発明を還元性雰囲気ガス中で原料鉄粉を加熱処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉に適用した場合について、図を用いて説明する。
図１には、本発明を適用した金属粉末用ベルト式熱処理炉の全体構成と、粉体シール形成部位の位置関係を模式的に示し、また、図２には、図１中の粉体シール形成部位を拡大して模式的に示した。図１中、４ａ、４ｂは粉体シール形成部位を示す。それ以外の構成は、従来の金属粉末用ベルト式熱処理炉と同様である。すなわち、１は、入側プーリー２ａと出側プーリー２ｂ間に掛け回されたエンドレスである搬送ベルトであり、駆動ピンチロール５によりベルト進行方向１１に向かって移動される。３は、その内部が還元性雰囲気とされた炉体を示す。ここで、搬送ベルト１上に層状に積載される原料鉄粉は、原料鉄粉供給容器６から供給され、炉内で還元処理された後、粉砕機７で粉砕され、還元処理後の鉄粉を貯める貯留ホッパー８に貯留されるようになっている。

本発明は、金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスのシールを、従来の水封に代わり、図２に示すような粉体シール１２で行うようにした雰囲気ガスシール装置である。
粉体シール１２は、搬送ベルト１が炉体３に入ってくる炉体３の入側部位と炉体３から出ていく炉体３の出側部位に形成した。粉体シール１２を形成するには、図２に示すように、搬送ベルト１が通過できるだけの間隙３ａ、３ｂを空けて、搬送ベルト１を両側から挟むように磁石１０を対向配置し、間隙３ａ、３ｂに、例えば強磁性材料である鉄粉を磁性粉体として供給し、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持する。磁石１０としては、搬送ベルト１の表面で６００〜１０００ガウスのものが適当である。

ここで、粉体シール１２を形成する磁性粉体は、鉄粉とすることが好ましい。磁性粉体を鉄粉とした雰囲気ガスシール装置によれば、鉄粉は強磁性材料であるので、それほど強力な磁石を用いなくとも、炉体のガスシールを充分にできるからである。なお、図２中、Ｇは、粉体シール厚みを示し、Ｌは粉体シール長さを示す。粉体シール１２を形成する鉄粉としては、特別な化学成分、粒度分布である必要はなく、例えば市販されている粉末冶金用鉄粉登録商標ＪＩＰ：３００Ａ、３０１Ａ相当のものが使用できる。

本発明を適用した原料鉄粉を加熱処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉では、搬送ベルト１が炉体３に入ってくる炉体３の入側部位と炉体３から出ていく炉体３の出側部位に粉体シール１２を形成し、雰囲気ガスのシールを行うようにした。この理由は、図１に示すように、間隙３ａ、３ｂを挟む鉄皮間のベルト進行方向１１に直角な方向の距離が狭くなっており、炉体３のガスシールを効果的に行うことができるからである。

また、磁石１０を炉体３の鉄皮に取付けるシールケーシング９は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４とするのが好適である。なお、鉄皮とは、炉体の耐火物を支持している構造物である。シールケーシング９は、前記鉄皮に取付けるケーシングを示す。すなわち、シールケーシング９間の隙間の他に、搬送ベルト１が炉体３に入ってくる炉体３の入側部位と炉体３から出ていく炉体３の出側部位には、隙間がない炉体構造とする。

また、原料鉄粉を加熱処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉では、搬送ベルト１が普通、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４等の非磁性材料とされている。このため、磁力によって形成される粉体シール１２の部分を非磁性の搬送ベルト１が貫通する際、スムーズに通過できるので都合がよい。
金属粉末用ベルト式熱処理炉において、以上説明した雰囲気ガスシール装置を用い、還元処理時に、炉体の入側部位と出側部位で磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで雰囲気ガスのシールを行うことにより、熱処理炉の操業に悪影響を及ぼすことなく、炉体のガスシールを十分に行うことができる。

図１に示した原料鉄粉を加熱処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉において、鉄皮に取付けるシールケーシング９の幅が１００ｍｍ、そのベルト進行方向１１の長さを４水準とし、強磁性材料である鉄粉を間隙３ａ、３ｂに供給することにより粉体シール１２を形成してＨ_２のガス漏れ量を調査した。
その結果を表１に示す。

この場合の搬送ベルト１の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４、搬送ベルト１の厚みは１．５ｍｍであり、搬送ベルト１のベルト進行方向１１へ動く移動速度を６０ｍｍ／分とした。粉体シール形成部位４ａ、４ｂからそれぞれ２００ｍｍ離れた部位で測定されたＨ_２ガス濃度（ｖｏｌ．ｐｐｍ)は、表１に示すように、ベルト進行方向１１の粉体シール長さＬを５００ｍｍとすれば、Ｈ_２ガス濃度が１０ｖｏｌ．ｐｐｍ以下となった。このことから、粉体シール長さＬを５００ｍｍ〜１５００ｍｍとすることで炉体３の入側部位及び炉体３の出側部位のガスシールを充分にできることがわかった。なお、粉体シール厚みＧは、１００ｍｍとし、磁石１０としては、搬送ベルト１の表面で１０００ガウスとなるものを対向配置した。

金属粉末用ベルト式熱処理炉の全体構成と、粉体シール形成部位の位置関係を示す概略図である。図１に示した粉体シール部位の拡大図である。従来の金属粉末用ベルト式熱処理炉の問題点を説明する概略図である。従来の他の金属粉末用ベルト式熱処理炉の問題点を説明する概略図である。

符号の説明

１搬送ベルト（エンドレスベルト）
２ａ入側プーリー
２ｂ出側プーリー
３炉体
３ａ炉体入側間隙
３ｂ炉体出側間隙
４ａ、４ｂ粉体シール形成部位
５駆動ピンチロール
６原料鉄粉供給容器
７粉砕機
８貯留ホッパー
９シールケーシング
１０磁石
１１ベルト進行方向
１２粉体シール
Ｇ粉体シール厚み
Ｌ粉体シール長さ
２１スポンジロール
２２水封槽
２３吹き付けノズルヘッダー

Claims

原料金属粉末を搬送ベルト上に層状に積載して、搬送しつつ連続的に還元処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスのシール装置であって、前記搬送ベルトが炉体に入ってくる炉体の入側部位と炉体から出ていく炉体の出側部位に、前記搬送ベルトが通過できるだけの間隙を空けて前記搬送ベルトを両側から挟むように磁石を対向配置し、前記間隙に磁性粉体を供給し、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで前記雰囲気ガスのシールを行うようにしたことを特徴とする金属粉末用ベルト式熱処理炉の雰囲気ガスシール装置。
前記粉体シールを形成する磁性粉体を鉄粉としたことを特徴とする請求項１に記載の還元鉄粉炉の雰囲気ガスシール装置。
原料金属粉末を搬送ベルト上に層状に積載して、搬送しつつ連続的に還元処理する金属粉末用ベルト式熱処理炉において、還元処理時に、請求項１又は２に記載の雰囲気ガスシール装置を用い、磁性粉体同士を磁力によって付着、保持して形成される粉体シールで前記雰囲気ガスのシールを行うことを特徴とする還元鉄粉炉の雰囲気ガスシール方法。