JP2012087384A - Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace - Google Patents

Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace Download PDF

Info

Publication number
JP2012087384A
JP2012087384A JP2010236081A JP2010236081A JP2012087384A JP 2012087384 A JP2012087384 A JP 2012087384A JP 2010236081 A JP2010236081 A JP 2010236081A JP 2010236081 A JP2010236081 A JP 2010236081A JP 2012087384 A JP2012087384 A JP 2012087384A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
process gas
chamber
processing chamber
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010236081A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hendrik Grobler
ヘンドリック、グロブラー
Peter Haase
ペーター、ハーゼ
Bernd Edenhofer
ベルント、エーデンホッファー
Jens Bechthold
イェンス、ベッヒトルト
Thorsten Requardt
トールステン、レクワート
Thomas Eversmann
トマス・エヴァースマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IPSEN CO Ltd
Original Assignee
IPSEN CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IPSEN CO Ltd filed Critical IPSEN CO Ltd
Priority to JP2010236081A priority Critical patent/JP2012087384A/en
Publication of JP2012087384A publication Critical patent/JP2012087384A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for adjusting process gas used for the heat treatment of metallic materials/metallic workpieces in an industrial furnace, the method monitoring the optimum adjustment of the gas in an adjustment chamber via an output/input monitor without causing decomposition reaction of the gas led between a processing chamber and the adjustment chamber, and to provide an apparatus for adjusting a process gas used for the heat treatment of metallic materials/metallic workpieces in an industrial furnace.SOLUTION: The method includes the steps of: supplying a used process gas which is consumed in the heat treatment to adjustment chambers 2.2 after the heat treatment in processing chambers 1.1; adjusting the process gas 3 by reusing the used process gas in the adjusting chamber 2.2 at a temperature, maximum about 1,250°C independent from the temperature in the processing chamber 1.1; supplying the adjusted process gas adjusted in the adjusting chamber 2.2 to the processing chamber 1.1; and optionally generating a reactive gas in the adjusting chamber 2.2 before the heat treatment in the processing chamber 1.1.

Description

本発明は、工業炉における金属材料/金属ワークピースの熱処理用のプロセスガスを調整する方法および装置に関する。この加熱可能なプロセスガスは、例えば、保護ガスおよび反応ガスなどの処理媒体を含んでいる。   The present invention relates to a method and apparatus for adjusting a process gas for heat treatment of a metal material / metal workpiece in an industrial furnace. The heatable process gas includes a processing medium such as a protective gas and a reactive gas.

出願人は特願2010−163600号にて、少なくとも均質化、又は加熱といった実際に調整されたプロセスガスを含む1つ成分や、少なくとも1つの処理チャンバを備えた工業炉の金属材料/金属ワークピースの熱処理に関するプロセスガスを供給する為、既に一般的な方法、或いは一般的な装置について提案した。   Applicant, in Japanese Patent Application No. 2010-163600, a metal material / metal workpiece of an industrial furnace having at least one process chamber containing at least one actually adjusted process gas such as homogenization or heating, or at least one processing chamber In order to supply the process gas related to the heat treatment, a general method or a general apparatus has already been proposed.

こうすることにより、工業炉の既に稼動されているユニットに追加装備し、熱処理用のプロセスガスを、節約しながら、かつ、排気を少なくして利用する事が可能である。   By doing so, it is possible to add to the already operating unit of the industrial furnace and use the process gas for heat treatment while reducing the exhaust gas while saving.

温度、処理対象部材への流れの供給、気相の均質化、および迅速な反応速度は、特願2010−163600に従い、各プロセスガスを、処理チャンバ内の温度と無関係の温度で、処理チャンバ内の熱処理プロセスとは別個のプロセスにおいて、約1250℃の温度までの温度範囲において調製される場合、工業炉の処理チャンバ全体において一様に提供される。このプロセスガスは、基本的に、熱処理プロセスまたは熱化学処理の後の消費されたプロセスガスであり、別個のプロセスにおいて調整される。   According to Japanese Patent Application No. 2010-163600, the temperature, the supply of the flow to the member to be processed, the homogenization of the gas phase, and the rapid reaction rate are determined in accordance with Japanese Patent Application No. 2010-163600. When prepared in a temperature range up to a temperature of about 1250 ° C. in a process separate from the heat treatment process, it is provided uniformly throughout the processing chamber of the industrial furnace. This process gas is basically the consumed process gas after the heat treatment process or thermochemical treatment and is adjusted in a separate process.

プロセスガスを調整、エンリッチすると共に生成することは、
2CH+O→2CO+4H
CH+CO→2CO+2H
CH+HO→CO+3H
Regulating, enriching and generating process gas
2CH 4 + O 2 → 2CO + 4H 2
CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2

といった、調整ステップにおいて、1つの反応関係に従い、処理チャンバ内の温度と無関係の温度で約1250℃まで行われる。   In the adjustment step, it is performed up to about 1250 ° C. at a temperature independent of the temperature in the processing chamber according to one reaction relationship.

消費されたプロセスガスは、
2CO →C+O
CO+H→C+H
CO →C+1/2O
The consumed process gas is
2CO → C + O 2
CO + H 2 → C + H 2 O
CO → C + 1 / 2O 2

といった、少なくとも1つの反応関係に関わる、浸炭処理の処理ステップ後に、再び処理チャンバへ供給される。   After the carburizing process step related to at least one reaction relationship, the gas is supplied again to the processing chamber.

調整ステップと、熱処理、熱化学処理、または浸炭といった処理ステップの進行は、再循環サイクルにおいて行われる。すなわち、工業炉の処理チャンバから触媒および温度調節器を備えた別個の調製チャンバが使用される。   The adjustment steps and the progress of the treatment steps such as heat treatment, thermochemical treatment or carburization take place in a recycle cycle. That is, a separate preparation chamber with catalyst and temperature controller is used from the processing chamber of the industrial furnace.

DE第10 2008 029 001.7-45号DE 10 2008 029 001.7-45

特願JP2010−163600に関し、本発明は、処理チャンバと調製チャンバ間に導かれたガスの分解反応が生じることなく、出力/入力モニターを介して、調製チャンバ内でこれらガスの最適な調整が監視されるといった、確立された方法や、それに従って今後展開される、発展された装置の実現を課題とする。   With respect to Japanese Patent Application No. JP2010-163600, the present invention monitors the optimal adjustment of these gases in the preparation chamber via the output / input monitor without causing a decomposition reaction of the gases introduced between the processing chamber and the preparation chamber. The realization of the established method and the developed device that will be developed in accordance with the established method.

さらに発展した本発明では、処理チャンバ通過後、若しくは調製チャンバ通過後にガスの急冷による分解を回避することを目的としている。   In a further development of the invention, the object is to avoid decomposition due to quenching of the gas after passing through the processing chamber or after passing through the preparation chamber.

もう1つの方法としては、断熱による高ガス温度の維持や、必要な場合は、配管の加熱といった適切な手段により、ガスの分解を回避させる。   As another method, gas decomposition is avoided by appropriate means such as maintenance of a high gas temperature by heat insulation or heating of piping when necessary.

関連して、冷却ユニットは工程を実施するための装置により、例えば、強制又は内部冷却で肋状の管部分にて実行されたり、各配管の加熱装置や断熱材は、特に処理チャンバ後部、又は調節チャンバ後部に直接配置される。   Relatedly, the cooling unit is implemented by a device for carrying out the process, for example, in a saddle-like tube section with forced or internal cooling, and the heating device and heat insulating material of each pipe, in particular at the rear of the processing chamber, or Located directly at the rear of the conditioning chamber.

処理チャンバ内で進行される、熱的なガス反応、並びにガスの金属反応の度合いにもよるが、処理チャンバから吸引されたガスと、調製チャンバ内で導かれたガスが組成して変化する。   Depending on the degree of the thermal gas reaction and the metal reaction of the gas proceeding in the processing chamber, the gas drawn from the processing chamber and the gas introduced in the preparation chamber vary in composition.

本発明に係る開発された、入力/出力モニターの目的とは、調整されたガスの量や組成、又は目標とする調整結果に応じて、供給された全容量や、供給された個別容量の比率に関する、天然ガスや空気、又はその他の炭化水素若しくは、他の酸化作用ガスなど供給された未燃ガスは、調製チャンバ内にて調節された場合、調製チャンバ内においてこれらガスの最適な調整が達成される。   The purpose of the input / output monitor developed according to the present invention is the ratio of the total volume supplied or the individual volume supplied depending on the amount and composition of the adjusted gas or the target adjustment result. When supplied unburned gases, such as natural gas and air, or other hydrocarbons or other oxidizing gases, are adjusted in the preparation chamber, optimal adjustment of these gases in the preparation chamber is achieved. Is done.

浸炭また浸炭窒化といった、熱化学的な熱処理プロセスにおいて、処理チャンバ内のガス組成は処理の経過時間を越えて変動する。調製チャンバ内の個々未燃ガス成分の時間的な一定比率においての、時間的な未燃ガス量の一定供給は、そのため、最適に調整された反応ガスを生成する為、不可能である。   In thermochemical heat treatment processes such as carburizing or carbonitriding, the gas composition in the processing chamber varies over the elapsed time of processing. A constant supply of the amount of unburned gas in time at a fixed time ratio of the individual unburned gas components in the preparation chamber is therefore not possible because it produces an optimally adjusted reaction gas.

最適ガス調整の画期的なプロセスは、このため、工程に関して設計されており、調製チャンバ内通過前や処理チャンバ通過後の調整されるガスの温度と流量、組成、および処理チャンバ内通過前や、調製チャンバ通過後の調整されたガス量は測定され、調製チャンバ内で供給された未燃ガスの総量、並びに、個別の未燃ガス成分の関連する容量は、互いに連続的に変更される。   The innovative gas conditioning process is thus designed with respect to the process, and the temperature and flow rate of the conditioned gas before passing through the preparation chamber and after passing through the processing chamber, the composition, and before passing through the processing chamber. The adjusted amount of gas after passing through the preparation chamber is measured and the total amount of unburned gas supplied in the preparation chamber, as well as the associated capacity of the individual unburned gas components, is continuously changed from one another.

従って、最適な調整結果が得られる。   Therefore, an optimum adjustment result can be obtained.

これは工程に係る収納された制御回路が形成され、調整するガスに対して、特に、関連するCO含有量 やCH4含有量、又は必要な場合はH2含有量、CO2やH2O含有量等、調整されたガスの対象の基本分析が定義される。 This is because the housed control circuit for the process is formed and for the gas to be adjusted, in particular the relevant CO content or CH 4 content, or if necessary H 2 content, CO 2 or H 2 O The basic analysis of the adjusted gas object, such as content, is defined.

これら目的の達成は、個々未燃ガス容量の変更により確実にされて調製チャンバへ供給され、調整されたガスの分析手段で制御、又は場合によっては、再調整される。   The achievement of these objectives is ensured by a change in the individual unburned gas volume and supplied to the preparation chamber and controlled by a calibrated gas analysis means, or in some cases readjusted.

調整されたガスの質を確保する為、この制御回路に適した装置は、ガス組成用、特に、気体成分CO又はCH4、若しくは、CO2やH2、同様に必要であればH2O又はO2に対する分析装置、調製チャンバ内に流入、調整されたガス、若しくは、調製チャンバから放出された調整ガスの温度と容量を明確にする計測センサ、調製チャンバ内に供給された未燃ガスに対する、制御可能なアウトレットバルブや流量計測器、又は測定データを処理する、プログラム可能な制御システム、目標とするサイズの計算をしたり、作動装置に制御信号を送信するバルブといった装置等、から構成されている。 In order to ensure a regulated gas quality, a suitable device for this control circuit is for the gas composition, in particular the gas component CO or CH 4 , or CO 2 or H 2 , as well as H 2 O if necessary. Or an analyzer for O 2 , a measuring sensor that defines the temperature and volume of the conditioned gas flowing into the prep chamber, or conditioned gas released from the prep chamber, or unburned gas supplied into the prep chamber A controllable outlet valve, flow meter, or programmable control system that processes measurement data, a device that calculates a target size or sends a control signal to an actuator, etc. ing.

従って、この方法は質の上でさらに発展され、その際、外部ユニットにおいて、処理チャンバからの調整されたプロセスガスを吸引し、そこで調整されて、工業炉の処理チャンバ内に再度送られる全工程は、特願JP2010−163600に詳しく記載されているように、維持され、強化される。   Therefore, this method is further developed in quality, in which the external unit draws the conditioned process gas from the processing chamber, where it is conditioned and reprocessed into the processing chamber of the industrial furnace. Is maintained and strengthened as described in detail in Japanese Patent Application JP2010-163600.

例えば、優れた内部ガス循環システムを備えた、雰囲気熱処理炉のような工業炉が装備されている場合、マルチポイント供給装置により、処理チャンバからの調整される反応ガスの排気と、調製チャンバ内への供給されたガスの再供給は、処理チャンバ内の内部管が外部管よりも少しだけ長い、同軸の二重管方式の単一接合部分を介して、案内する事ができる。   For example, if an industrial furnace, such as an atmospheric heat treatment furnace, equipped with an excellent internal gas circulation system is equipped, the multipoint supply device exhausts the regulated reaction gas from the processing chamber and into the preparation chamber. The re-supply of the supplied gas can be guided through a single joint in the coaxial double tube system in which the inner tube in the processing chamber is slightly longer than the outer tube.

その際、有益に調整される反応ガスは、内部管を介して吸引され、調整ガスは外部管を介して戻される。   In so doing, beneficially conditioned reaction gas is aspirated through the inner tube and the conditioned gas is returned through the outer tube.

このような点において、既存する熱処理炉へは、通常、本発明に係るガス調整システムを介して、追加装備により、構造上、無変更もしくは最小の変更のみが必要とされる。   In this respect, existing heat treatment furnaces usually require only no structural changes or minimal changes due to additional equipment via the gas conditioning system according to the present invention.

本発明においては、工程のさらに有利な点を示し、筋書き通りにて、一方で保護ガスの生成およびエンリッチがチャージから分離して行われ、又チャージは常に、均質なガス雰囲気で作用され、加えて、他方においては、ガスの分解は最適に調整されたガスにより防止される。   The present invention shows further advantages of the process, as outlined, while the generation and enrichment of the protective gas is performed separately from the charge, and the charge is always operated in a homogeneous gas atmosphere, On the other hand, gas decomposition is prevented by an optimally conditioned gas.

原則的な関連するガス調整の、発明初期に関する新たなプロセスは、DE 10 2008 029 B1にて定義されている。これらのプロセスは、本質的に炭化水素、場合により、O2、CO2等、酸化作用を有する気体の特定の割合から成り立つ、調製チャンバ内の供給された未燃ガスの援助で、別個に配列されていない調製チャンバにおいて、気体成分CO又はH2に対してのCO2やH2Oの縮小から決定される。 A new process for the initial relevant invention of the principle related gas regulation is defined in DE 10 2008 029 B1. These processes are arranged separately with the aid of the supplied unburned gas in the preparation chamber, consisting essentially of a certain proportion of hydrocarbons, optionally O 2 , CO 2, etc., with oxidizing action. In an unprepared preparation chamber, it is determined from the reduction of CO 2 or H 2 O relative to the gaseous component CO or H 2 .

これについては、転換に対する必要な反応温度、又はプロセスを早める為の未燃ガスと、調整されたガスの加熱は、金属触媒の存在が必要である。使用する触媒の金属次第ではあるが、必要な転換温度は800℃から1250℃の間で位置される。   For this, the required reaction temperature for the conversion, or the unburned gas to speed up the process and the heating of the conditioned gas, requires the presence of a metal catalyst. Depending on the metal of the catalyst used, the required conversion temperature is located between 800 ° C and 1250 ° C.

工程開始時、稼動される熱処理炉の反応ガスで、しばしば調整可能な反応ガスが利用できない場合、これらは関連する炉にて始めに生成されなければならない。   If the reaction gas of the heat treatment furnace that is operated at the start of the process and often a tunable reaction gas is not available, these must first be generated in the relevant furnace.

特に有効な調製チャンバの実施形態に関し、これらは又、熱処理炉からの生成に対する、必要な反応ガスを使用する事ができる。   For particularly effective preparation chamber embodiments, they can also use the necessary reaction gases for production from the heat treatment furnace.

これらの反応ガス生成プロセスにより、調製チャンバは、エンドガス生成装置(エンドガス発生器)と同じように稼動され、この手順においては、処理チャンバから供給されたガスは、調製チャンバ内にて全部、又は部分的に阻止され(循環ファンの停止、又はシャットダウン、若しくは、関連する制御弁を閉じる事による)、調製チャンバ内へ投与された炭化水素、又は酸化ガスの容量は、生成される吸熱型ガスの適切な必要量を増加させ、生成された吸熱型反応ガスの質は分析または制御され、これら生成されたエンドガスは加熱、又は冷却されて炉に供給される。   By these reaction gas generation processes, the preparation chamber is operated in the same manner as an end gas generator (end gas generator), and in this procedure, the gas supplied from the processing chamber is completely or partially in the preparation chamber. The volume of hydrocarbon or oxidant gas that was blocked (by shutting down or shutting down the circulation fan or closing the associated control valve) and dispensed into the preparation chamber is appropriate for the endothermic gas produced. The quality of the generated endothermic reaction gas is analyzed or controlled, and the generated end gas is heated or cooled and supplied to the furnace.

調製チャンバ内で生成された吸熱型反応ガスにて、本発明に係る炉の処理チャンバの十分に適した、長時間における洗浄後、熱化学的な熱処理用の炉が用意され、調製チャンバは、ガス生成プログラムからガス調整プログラムに切り替えられる事が可能である。   A furnace for thermochemical heat treatment is prepared after cleaning in a long time, sufficiently suitable for the processing chamber of the furnace according to the present invention with the endothermic reaction gas generated in the preparation chamber, It is possible to switch from a gas generation program to a gas adjustment program.

したがって、特別に有利な点として、反応ガスからのガス生成、又はガス調整に対する調製チャンバの設計と複合的な利用が可能である。   Thus, as a special advantage, a combined use of the preparation chamber design for gas production from the reaction gas or gas conditioning is possible.

これら要求を満たすために、調製チャンバは耐熱、気密構造とし、ヒーター又は温度制御器が備え付けられている。   In order to meet these requirements, the preparation chamber has a heat-resistant and airtight structure and is equipped with a heater or a temperature controller.

上記に記載されたガス反応を速める為、ガス生成装置により、特に触媒材料としてのニッケルといった、特別な金属が使用される。   In order to speed up the gas reactions described above, special metals such as nickel as the catalyst material are used by the gas generator.

調整した、又は生成した反応ガスの量や質に関する、調製チャンバの性能は、反応温度の高さと、特に触媒表面の大きさに依存する。特に、同時にコンパクトな構造による、調製チャンバの高い性能は、乗用車に設置されている排気洗浄装置のような、触媒の使用により達成される。   The performance of the preparation chamber in terms of the quantity or quality of the reaction gas that is tuned or produced depends on the high reaction temperature and in particular the size of the catalyst surface. In particular, the high performance of the preparation chamber, due to the compact structure at the same time, is achieved by the use of a catalyst, such as an exhaust cleaning device installed in a passenger car.

本発明に係る、プロセスガスを調製するための方法に対応し、プロセスガスを調製するための装置によって動作される工業炉の実施例を概略的に示す図である。FIG. 2 schematically shows an embodiment of an industrial furnace operated by an apparatus for preparing a process gas, corresponding to the method for preparing a process gas according to the invention.

図1には、本発明に従って設計された、レトロフィットに適した工業炉1を含む設備が概略的に示されている。工業炉1は、処理チャンバ1.1と、多点供給装置としてのマルチポイント供給システム1.2と、焼入領域1.3とを含む。プロセスガス3は、少なくとも、保護ガスとしての第1の処理媒体3.1(最小量の一酸化炭素、水素および窒素に加えて所定量の二酸化炭素、酸素および水蒸気を含有する)と、浸炭処理に使用される反応ガスとしての第2の処理媒体3.2とを含む。   FIG. 1 schematically shows an installation comprising an industrial furnace 1 designed according to the invention and suitable for retrofit. The industrial furnace 1 includes a processing chamber 1.1, a multipoint supply system 1.2 as a multipoint supply device, and a quenching region 1.3. The process gas 3 includes at least a first processing medium 3.1 as a protective gas (containing a predetermined amount of carbon dioxide, oxygen, and water vapor in addition to a minimum amount of carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen), and a carburizing process. And a second processing medium 3.2 as a reaction gas used in the above.

マルチポイント供給システム1.2は、処理チャンバ1.1での熱処理で消費された使用済みプロセスガスの処理チャンバ1.1からの排出と、調製チャンバ2.2で調製された調製済みプロセスガスの処理チャンバ1.1への供給とを行う。マルチポイント供給システム1.2によるプロセスガスの排出・供給は、外管と該外管よりも若干長い内管とを有する共軸二重管形態の接合部分を使用して行われる。処理チャンバ1.1内の使用済みプロセスガスは内管を通じて吸引排出され、調製チャンバ2.2へ供給される。調製チャンバ2.2は処理チャンバ1.1から供給された使用済みプロセスガスを再利用してプロセスガスを調製する。調製チャンバ2.2で調製された調製済みプロセスガスは外管を通じて調製チャンバ2.2へ供給される。なお、マルチポイント供給システムではなく、シングルポイント供給システムを用いることも可能である。   The multi-point supply system 1.2 discharges the used process gas consumed in the heat treatment in the processing chamber 1.1 from the processing chamber 1.1 and the prepared process gas prepared in the preparation chamber 2.2. Supply to the processing chamber 1.1. The process gas is discharged and supplied by the multipoint supply system 1.2 by using a joint portion in the form of a coaxial double pipe having an outer pipe and an inner pipe slightly longer than the outer pipe. Spent process gas in the processing chamber 1.1 is sucked out through the inner tube and supplied to the preparation chamber 2.2. The preparation chamber 2.2 prepares the process gas by reusing the used process gas supplied from the processing chamber 1.1. The prepared process gas prepared in the preparation chamber 2.2 is supplied to the preparation chamber 2.2 through the outer tube. It is also possible to use a single point supply system instead of a multipoint supply system.

処理チャンバ1.1の上方には、処理チャンバ用循環装置1.4が配置されている。   A processing chamber circulation device 1.4 is disposed above the processing chamber 1.1.

調製済みプロセスガス3を処理チャンバ1.1へ供給するための供給ライン1.5が、調製チャンバ2.2から処理チャンバ1.1へ延びている。処理チャンバ1.1から使用済みプロセスガス3の少なくとも第1の処理媒体3.1を排出するための排出ライン1.6が、処理チャンバ1.1から調製チャンバ2.2へ延びている。   A supply line 1.5 for supplying the prepared process gas 3 to the processing chamber 1.1 extends from the preparation chamber 2.2 to the processing chamber 1.1. A discharge line 1.6 for discharging at least the first processing medium 3.1 of the used process gas 3 from the processing chamber 1.1 extends from the processing chamber 1.1 to the preparation chamber 2.2.

外部モジュール2は、触媒2.2.1および温度調節装置2.2.2を有する調製チャンバ2.2を含むハウジング2.1から構成されている。調製チャンバ2.2は、調製済みプロセスガス3を供給するための供給ライン1.5によって処理チャンバ1.1へ接続されている。処理チャンバ1.1からのプロセスガス3の第1の処理媒体3.1の排出をより素早く行うために、処理チャンバ1.1から調製チャンバ2.2へ延びる排出ライン1.6における調製チャンバ2.2の手前の位置にプロセスガス圧縮機2.3が配置されている。プロセスガス圧縮機2.3は、例えば、ターボ過給機の形態であり得る。また、プロセスガス圧縮機2.3は、高圧縮されたプロセスガス3が調製チャンバ2.2において調製され、それにより、高圧縮状態のプロセスガス3が処理チャンバ1.1に供給されるようにするためのものである。   The external module 2 consists of a housing 2.1 containing a preparation chamber 2.2 with a catalyst 2.2.1 and a temperature control device 2.2.2. The preparation chamber 2.2 is connected to the processing chamber 1.1 by a supply line 1.5 for supplying the prepared process gas 3. Preparation chamber 2 in the discharge line 1.6 extending from the processing chamber 1.1 to the preparation chamber 2.2 in order to expedite the first processing medium 3.1 of the process gas 3 from the processing chamber 1.1 more quickly. The process gas compressor 2.3 is arranged at a position before. The process gas compressor 2.3 can be, for example, in the form of a turbocharger. The process gas compressor 2.3 also ensures that the highly compressed process gas 3 is prepared in the preparation chamber 2.2, so that the highly compressed process gas 3 is supplied to the processing chamber 1.1. Is to do.

また、処理チャンバ2.2は、耐熱性および気密性を有し、かつヒータおよび温度コントローラを備えるように設計することもできる。   The processing chamber 2.2 can also be designed to be heat and air tight and to include a heater and temperature controller.

ガス反応を加速させるために、ニッケルなどの金属が触媒2.2.1の材料として使用される。触媒2.2.1としては、乗用車のエンジンの排気ガス洗浄装置に使用されるタイプ、すなわち、乗用車のエンジンの排気ガスの洗浄に効果的なタイプの触媒を用いることが好ましい。   In order to accelerate the gas reaction, a metal such as nickel is used as the material for the catalyst 2.2.1. As the catalyst 2.2.1, it is preferable to use a catalyst that is effective for cleaning exhaust gas of a passenger car engine, that is, a type that is effective for cleaning exhaust gas of a passenger car engine.

処理チャンバ1.1および/または調製チャンバ2.2から排出されたプロセスガス3の反応性分解を防止するために、本発明では、処理チャンバ1.1および/または調製チャンバ2.2から排出されたプロセスガス3を冷却して温度調節するように構成することもできる。   In order to prevent reactive decomposition of the process gas 3 discharged from the processing chamber 1.1 and / or the preparation chamber 2.2, the present invention exhausts from the processing chamber 1.1 and / or the preparation chamber 2.2. The process gas 3 may be cooled to adjust the temperature.

この場合、冷却手段1.7が、供給ライン1.5および/または排出ライン1.6に配置される。冷却手段1.7は、リブ付きパイプ部材として設計されダクト冷却または誘導冷却するように構成することが好ましい。   In this case, the cooling means 1.7 is arranged in the supply line 1.5 and / or the discharge line 1.6. The cooling means 1.7 is preferably designed as a ribbed pipe member and is configured for duct cooling or induction cooling.

あるいは、プロセスガス3の反応性反応の防止は、処理チャンバ1.1および/または調製チャンバ2.2から排出されたプロセスガスを断熱または加熱して温度調節することにより達成することができる。   Alternatively, prevention of the reactive reaction of the process gas 3 can be achieved by adiabatic or heating the process gas discharged from the processing chamber 1.1 and / or the preparation chamber 2.2 to adjust the temperature.

この場合、断熱手段または加熱手段が、供給ライン1.5および/または排出ライン1.6に配置される。   In this case, thermal insulation means or heating means are arranged in the supply line 1.5 and / or the discharge line 1.6.

調製チャンバ2.2へのプロセスガス3の処理媒体3.1,3.2の供給量、処理チャンバ1.1内の圧力、プロセスガス圧縮機2.3の回転速度、および触媒2.2.1の温度を測定するための測定制御装置2.4が、処理チャンバ1.1およびスイッチユニット2.5に接続されている。スイッチユニット2.5は、調製チャンバ2.2への第1の処理媒体3.1、第2の処理媒体3.2および空気3.3の供給量、調製チャンバ2.2で調製された調製済みプロセスガス3の処理チャンバ1.1への供給量およびC量、並びに処理チャンバ1.1からの処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方の排出量の制御および調節を行うことを目的として、調製チャンバ2.2で調製されるプロセスガス3の圧力、温度および体積流量などのパラメータを制御および調節するためのものである。   Process gas 3.1 process medium 3.1, 3.2 supply to preparation chamber 2.2, pressure in process chamber 1.1, rotational speed of process gas compressor 2.3, and catalyst 2.2. A measurement control device 2.4 for measuring the temperature of 1 is connected to the processing chamber 1.1 and the switch unit 2.5. The switch unit 2.5 is supplied with the first processing medium 3.1, the second processing medium 3.2 and the air 3.3 to the preparation chamber 2.2, the preparation prepared in the preparation chamber 2.2. The purpose is to control and adjust the supply amount and C amount of the spent process gas 3 to the processing chamber 1.1 and the discharge amount of at least one of the processing media 3.1 and 3.2 from the processing chamber 1.1. For controlling and adjusting parameters such as pressure, temperature and volume flow rate of the process gas 3 prepared in the preparation chamber 2.2.

制御ループ回路として設計された、ガスの供給/排出モニタリングシステム用の拡張された制御測定装置2.4は、以下のものを包含する(図示しない)。
・ガス成分分析器。具体的には、COおよびCH、またはCOおよびH、あるいはHOおよび/またはOを分析する。
・処理チャンバ1.1から調製チャンバ2.2に供給される使用済みプロセスガス、および、調製チャンバ2.2から処理チャンバへ供給される調製済みプロセスガスの量および温度を測定するためのセンサ。
・調製チャンバ2.2へ供給される未燃ガスの流量を制御および測定するための制御可能な流量調節バルブおよび流量計。
・ガス成分分析器、センサおよび流量計で測定された各データの処理、目標変数の計算、およびアクチュエータ(流量調節バルブなど)へ制御信号を送信するためのプログラム可能な制御システム。
The extended control measurement device 2.4 for the gas supply / exhaust monitoring system, designed as a control loop circuit, includes (not shown):
-Gas component analyzer. Specifically, CO and CH 4 , or CO 2 and H 2 , or H 2 O and / or O 2 are analyzed.
A sensor for measuring the amount and temperature of the used process gas supplied from the processing chamber 1.1 to the preparation chamber 2.2 and the prepared process gas supplied from the preparation chamber 2.2 to the processing chamber.
A controllable flow control valve and flow meter for controlling and measuring the flow of unburned gas supplied to the preparation chamber 2.2.
A programmable control system for processing each data measured by gas component analyzers, sensors and flow meters, calculating target variables, and sending control signals to actuators (such as flow control valves).

調製ステップおよび処理ステップ(ここでは浸炭処理ステップ)は、再循環回路で行われる。つまり、調製チャンバ2.2において行われる調製ステップと、処理チャンバ1.1において行われる処理ステップとが、プロセスガスの再循環サイクルとして行われる。調製チャンバ2.2は、触媒2.2.1および温度調節装置2.2.2を有する。調製チャンバ2.2は工業炉1の外部に設けられており、供給ライン1.5および排出ライン1.6を介して処理チャンバ1.1に接続されている。   The preparation step and the processing step (here, the carburizing step) are performed in a recirculation circuit. That is, the preparation step performed in the preparation chamber 2.2 and the processing step performed in the processing chamber 1.1 are performed as a process gas recirculation cycle. The preparation chamber 2.2 has a catalyst 2.2.1 and a temperature control device 2.2.2. The preparation chamber 2.2 is provided outside the industrial furnace 1 and is connected to the processing chamber 1.1 via a supply line 1.5 and a discharge line 1.6.

この再循環プロセスはまた、随意的に、調製チャンバ2.2で反応ガス3を生成することを含む。例えば熱処理プロセスの開始時には、反応ガスを利用することができないため、そのような場合は、調製チャンバ2.2で反応ガス3を生成する。   This recirculation process also optionally includes generating a reaction gas 3 in the preparation chamber 2.2. For example, since the reaction gas cannot be used at the start of the heat treatment process, the reaction gas 3 is generated in the preparation chamber 2.2 in such a case.

反応ガスの生成は、
(a)反応ガスの必要生成量に応じた所定量の炭化水素および酸化ガスを外部供給源から調製チャンバ2.2へ供給するステップと、
(b)調製チャンバ2.2において炭化水素と酸化ガスとを反応させて吸熱性反応ガスを生成し、かつ生成された吸熱性反応ガスの質を分析すると共に必要に応じて調節するステップと、
(c)調製チャンバで生成された吸熱性反応ガスを処理チャンバ1.1へ高温または低温状態で供給するステップと、
(d)前記熱処理のための準備を整えるべく、前記吸熱性反応ガスで前記処理チャンバを洗浄するステップとを含む。
The reaction gas generation is
(A) supplying a predetermined amount of hydrocarbon and oxidizing gas according to the required production amount of the reaction gas from an external source to the preparation chamber 2.2;
(B) reacting hydrocarbons and oxidizing gas in the preparation chamber 2.2 to produce an endothermic reaction gas, and analyzing and adjusting the quality of the produced endothermic reaction gas as needed;
(C) supplying the endothermic reaction gas generated in the preparation chamber to the processing chamber 1.1 in a high or low temperature state;
(D) cleaning the processing chamber with the endothermic reaction gas to prepare for the heat treatment.

吸熱性反応ガスによる処理チャンバ1.1の洗浄が完了したら熱処理のための準備は完了し、調製チャンバ2.2は、反応ガス生成からプロセスガス調製へ切り替えられる。   When cleaning of the processing chamber 1.1 with the endothermic reaction gas is complete, the preparation for heat treatment is complete and the preparation chamber 2.2 is switched from reaction gas generation to process gas preparation.

使用済みプロセスガス3は、処理チャンバ1.1から加速して排出され、排出ライン1.6を介して調製チャンバ2.2へ送達される。そして、調製チャンバ2.2においてプロセスガスとして再び調製された後、高圧縮状態の調製済みプロセスガス3として供給ライン1.5を介して処理チャンバ1.1へ再び供給される。この一連の過程は、プロセスガス圧縮機2.3を用いることによって行われる。   The spent process gas 3 is accelerated and discharged from the processing chamber 1.1 and delivered to the preparation chamber 2.2 via the discharge line 1.6. Then, after being prepared again as a process gas in the preparation chamber 2.2, the prepared process gas 3 in a highly compressed state is supplied again to the processing chamber 1.1 via the supply line 1.5. This series of processes is performed by using a process gas compressor 2.3.

炭化水素および他の酸化ガスと共に調製チャンバ2.2へ供給される未燃ガス(例えば、天然ガスや空気)の全供給量および各成分供給量は、調製するプロセスガスの量、成分および所望する調製目標に基づいて調節される。   The total supply of unburned gas (eg, natural gas or air) and each component supply supplied to the preparation chamber 2.2 along with hydrocarbons and other oxidizing gases depends on the amount of process gas to be prepared, the components and the desired It is adjusted based on the preparation target.

処理チャンバ1.1から排出された使用済みプロセスガス3の組成、流量および温度を、該ガスが調製チャンバ2.2へ供給されるまでの間に測定する。同様に、調製チャンバ2.2から排出された調整済みプロセスガスの組成、流量および温度を、該ガスが処理チャンバ1.1へ供給されるまでの間に測定する。   The composition, flow rate and temperature of the spent process gas 3 discharged from the processing chamber 1.1 are measured before the gas is supplied to the preparation chamber 2.2. Similarly, the composition, flow rate and temperature of the conditioned process gas exhausted from the preparation chamber 2.2 are measured before the gas is supplied to the processing chamber 1.1.

処理チャンバ2.2へ供給される未燃ガスの全量、および、未燃ガスの各成分の相対量は、処理チャンバ2.2での調製が最適となるように継続的に変更(調節)される。   The total amount of unburned gas supplied to the processing chamber 2.2 and the relative amount of each component of the unburned gas are continuously changed (adjusted) to optimize the preparation in the processing chamber 2.2. The

この一連の過程により、使用済みプロセスガスおよび/または調製済みプロセスガスの分析に基づいて、調製チャンバ2.2で調製するプロセスガスのための目標変数を設定するための閉鎖的な制御ループが形成される。使用済みプロセスガスおよび/または調製済みプロセスガスの分析は、具体的には、CO含有量およびCH含有量、またはH含有量およびCO含有量、あるいはHO含有量および/またはO含有量について行われる。目標変数の設定(変更)は、調製チャンバ2.2へ供給される未燃ガスの各成分の量を変更することにより行われる。調製チャンバ2.2で調製されたプロセスガス3はモニタリングおよび分析され、必要に応じて再調整される。 This sequence forms a closed control loop for setting target variables for the process gas to be prepared in the preparation chamber 2.2 based on the analysis of the used process gas and / or the prepared process gas. Is done. The analysis of the spent process gas and / or the prepared process gas is specifically performed with CO content and CH 4 content, or H 2 content and CO 2 content, or H 2 O content and / or O. 2 for the content. The target variable is set (changed) by changing the amount of each component of the unburned gas supplied to the preparation chamber 2.2. The process gas 3 prepared in the preparation chamber 2.2 is monitored and analyzed and reconditioned as necessary.

必要ならば、使用済みプロセスガス3の処理媒体3.1,3.2に対して、冷温の空気3.3を供給することもできる。   If necessary, cold air 3.3 can be supplied to the processing media 3.1, 3.2 of the used process gas 3.

使用済みプロセスガス3、またはその処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方は、処理チャンバ1.1から吸引排出された後、調製チャンバ2.2でのプロセスガスの調製に再利用される。調製チャンバ2.2で調製されたプロセスガスは、処理チャンバ1.1に供給される。つまり、処理チャンバ1.1から排出された使用済みプロセスガス3(またはその処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方)は、調製チャンバ2.2で調整された後、処理チャンバ1.1に再び戻される。   At least one of the used process gas 3 or its processing medium 3.1, 3.2 is sucked out of the processing chamber 1.1 and then reused for the preparation of the process gas in the preparation chamber 2.2. . The process gas prepared in the preparation chamber 2.2 is supplied to the processing chamber 1.1. That is, the spent process gas 3 (or at least one of the processing media 3.1 and 3.2) discharged from the processing chamber 1.1 is adjusted in the preparation chamber 2.2 and then processed in the processing chamber 1.1. Returned to

必要ならば、処理チャンバ1.1から調製チャンバ2.2への使用済みプロセスガス3(またはその処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方)の流れを加速および圧縮するために、複数のプロセスガス圧縮機2.3を使用してもよい。また、前記処理媒体を冷却するために、これらのプロセスガス圧縮機2.3に対して、冷温の空気3.3を供給するようにしてもよい。   If necessary, in order to accelerate and compress the flow of spent process gas 3 (or at least one of its processing media 3.1, 3.2) from the processing chamber 1.1 to the preparation chamber 2.2, a plurality of A process gas compressor 2.3 may be used. Further, in order to cool the processing medium, cold air 3.3 may be supplied to the process gas compressor 2.3.

工業炉1の処理チャンバ1.1内のプロセス雰囲気またはプロセスガス3の温度のモニタリング、制御および調節を行うために、プローブ、アナライザおよびセンサなどの測定要素のうちの少なくとも1つを有する測定制御装置2.4が使用される。測定制御装置2.4は、処理チャンバ1.1内の温度、CO含有量および/または圧力の測定、並びに、処理チャンバ1.1内の雰囲気の酸素分圧、CO含有量および露点などのパラメータのうちの少なくとも1つの測定を行うために使用される。また、測定制御装置2.4は、処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方の処理チャンバ1.1への供給または処理チャンバ1.1からの排出の制御を行うために使用される。 Measurement control device having at least one of measurement elements such as probes, analyzers and sensors for monitoring, controlling and adjusting the temperature of the process atmosphere or process gas 3 in the processing chamber 1.1 of the industrial furnace 1 2.4 is used. The measurement controller 2.4 measures the temperature, CO content and / or pressure in the processing chamber 1.1, as well as the oxygen partial pressure, CO 2 content and dew point etc. of the atmosphere in the processing chamber 1.1. Used to make a measurement of at least one of the parameters. In addition, the measurement control device 2.4 is used to control supply of the processing mediums 3.1 and 3.2 to the processing chamber 1.1 or discharge of the processing chamber 1.1.

上述した本発明の方法を実施するための本発明の装置は、
(a)工業炉1の処理チャンバ1.1で使用されるプロセスガス3を調製するための閉鎖可能な調製チャンバ2.2であって、触媒2.2.1および温度調節装置2.2.2を有し、かつ、調製済みのプロセスガス3またはその成分(処理媒体3.1,3.2)を処理チャンバ1.1へ供給するための取外し可能および密閉可能な供給ライン1.5、および工業炉1の処理チャンバ1.1または他の領域からプロセスガス3または処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方を排出するための排出ライン1.6が接続された調製チャンバ2.2と、
(b)調製チャンバ2.2に機能的に統合された、駆動部を有するファン型のプロセスガス圧縮機2.3と、
(c)工業炉の処理チャンバ1.1、調製チャンバ2.2およびプロセスガス圧縮機2.3に機能的に接続された、プロセスガス3の処理媒体3.1,3.2の供給量、処理チャンバ1.1内の圧力、プロセスガス圧縮機2.3の回転速度、および触媒2.2.1の温度を測定するための測定制御装置2.4と、
(d)処理媒体3.1,3.2の供給量、調製されたプロセスガス3の工業炉1の処理チャンバ1.1への供給量およびC量、並びに、処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方の処理チャンバ1.1からの排出量を調節および制御することを目的として、調製チャンバ2.2で調製されるプロセスガスの圧力、温度および体積流量などのパラメータを制御および調節するためのスイッチユニット2.5とを含む外部モジュール2を備えている。
The apparatus of the present invention for carrying out the above-described method of the present invention comprises:
(A) A closeable preparation chamber 2.2 for preparing the process gas 3 used in the processing chamber 1.1 of the industrial furnace 1, comprising a catalyst 2.2.1 and a temperature control device 2.2. 2 and a removable and sealable supply line 1.5 for supplying the prepared process gas 3 or its components (processing medium 3.1, 3.2) to the processing chamber 1.1, And a preparation chamber 2.2 connected to a discharge line 1.6 for discharging at least one of the process gas 3 or the processing medium 3.1, 3.2 from the processing chamber 1.1 or other areas of the industrial furnace 1 When,
(B) a fan-type process gas compressor 2.3 with a drive, functionally integrated in the preparation chamber 2.2;
(C) supply of process medium 3.1, 3.2 of process gas 3 operatively connected to process chamber 1.1, preparation chamber 2.2 and process gas compressor 2.3 of an industrial furnace; A measurement controller 2.4 for measuring the pressure in the processing chamber 1.1, the rotational speed of the process gas compressor 2.3, and the temperature of the catalyst 2.2.1;
(D) Supply amount of the processing medium 3.1, 3.2, supply amount and C amount of the prepared process gas 3 to the processing chamber 1.1 of the industrial furnace 1, and processing medium 3.1, 3. 2. Control and adjust parameters such as pressure, temperature and volume flow rate of process gas prepared in preparation chamber 2.2 for the purpose of adjusting and controlling the discharge from at least one of the two processing chambers 1.1 And an external module 2 including a switch unit 2.5.

本実施例では、外部モジュール2は、閉鎖可能な調製チャンバ2.2と、触媒2.2.1と、温度調節装置2.2.2とを含む1つのハウジングとして構成されている。ハウジング2は、調製済みのプロセスガス3またはその成分(処理媒体3.1,3.2)を工業炉1の処理チャンバ1.1へ供給するための少なくとも1つの取外し可能または密閉可能な供給ライン1.5と、工業炉の処理チャンバ1.1または他の領域から処理媒体3.1,3.2の少なくとも一方を排出するための少なくとも1つの取外し可能または密閉可能な排出ライン1.6とを有している。   In this example, the external module 2 is configured as a single housing that includes a closeable preparation chamber 2.2, a catalyst 2.2.1, and a temperature control device 2.2.2. The housing 2 has at least one removable or sealable supply line for supplying the prepared process gas 3 or its components (processing media 3.1, 3.2) to the processing chamber 1.1 of the industrial furnace 1. 1.5 and at least one removable or sealable discharge line 1.6 for discharging at least one of the processing media 3.1, 3.2 from the processing chamber 1.1 or other area of the industrial furnace have.

測定制御装置2.4は、プロセスガス3の処理媒体3.1,3.2の供給量、処理チャンバ1.1内の圧力、プロセスガス圧縮機1.4,2.3の回転速度、および触媒2.2.1の温度を測定するように構成されている。また、測定制御装置2.4は、図示しない、プロセスガス3の部分質量流を生成するための弁などの構成要素を作動させるように構成されている。   The measurement control device 2.4 includes the supply amount of the processing medium 3.1, 3.2 of the process gas 3, the pressure in the processing chamber 1.1, the rotational speed of the process gas compressors 1.4, 2.3, and It is configured to measure the temperature of catalyst 2.2.1. The measurement control device 2.4 is configured to operate components such as a valve for generating a partial mass flow of the process gas 3 (not shown).

スイッチユニット2.5は、調製チャンバ2.2において調製されるプロセスガス3の圧力、温度、体積流量などのパラメータを制御および調節するために設けられている。   The switch unit 2.5 is provided for controlling and adjusting parameters such as pressure, temperature, volume flow rate, etc. of the process gas 3 prepared in the preparation chamber 2.2.

処理チャンバ1.1に設置されたプロセスガス圧縮機1.4として、ターボ過給機を用いることができる。   A turbocharger can be used as the process gas compressor 1.4 installed in the processing chamber 1.1.

別の実施形態では、図示しないが例えばレトルト型浸炭炉として実施する場合は、モジュール2を工業炉1と一体的に構成することもできる。   In another embodiment, although not shown, the module 2 may be integrated with the industrial furnace 1 when implemented as, for example, a retort type carburizing furnace.

本明細書で説明した実施例では、モジュール2の好ましい例として、工業炉1の外部に工業炉と接続可能に設置されたモジュールが示されている。   In the embodiment described in the present specification, as a preferable example of the module 2, a module installed outside the industrial furnace 1 so as to be connectable to the industrial furnace is shown.

また、当該技術分野では公知のように、セラミック材料で裏張りされたモジュールを用いてもよい。   Also, as is known in the art, a module backed with a ceramic material may be used.

最後に、本発明の装置に含まれる前述した測定制御装置2.4は、次の(a)〜(c)の要素のうちの少なくとも1つの要素を有する。
(a)処理チャンバ1.1内の温度、CO含有量および圧力の測定、並びに、処理チャンバ1.1内の雰囲気の酸素分圧、CO含有量および露点のパラメータのうちの少なくとも1つの測定を行うためのプローブ、アナライザおよび/またはセンサ。
(b)調製チャンバ2.2におけるプロセスガス3の調製と、プロセスガスの再コンディショニング時間に従って、調製されたプロセスガスの処理チャンバへの供給および処理チャンバにおいて消費されたプロセスガスの処理チャンバからの排出の制御とを行うための、制御および調節装置としてのスイッチユニット2.5。
(c)調製チャンバ2.2または処理チャンバ1.1におけるプロセスガス3の滞留時間、循環または部分質量流を制御するための手段。
Finally, the above-described measurement control device 2.4 included in the device of the present invention has at least one of the following elements (a) to (c).
(A) Measurement of temperature, CO content and pressure in the processing chamber 1.1 and measurement of at least one of parameters of oxygen partial pressure, CO 2 content and dew point of the atmosphere in the processing chamber 1.1 Probes, analyzers and / or sensors for performing.
(B) Preparation of the process gas 3 in the preparation chamber 2.2 and supply of the prepared process gas to the processing chamber and discharge of the process gas consumed in the processing chamber from the processing chamber according to the reconditioning time of the process gas Switch unit 2.5 as a control and adjustment device for controlling
(C) Means for controlling the residence time, circulation or partial mass flow of the process gas 3 in the preparation chamber 2.2 or the processing chamber 1.1.

1 工業炉
1.1 処理チャンバ
1.2 マルチポイント供給システム
1.3 焼入領域
1.4 処理チャンバ循環装置
1.5 供給ライン
1.6 排出ライン
1.7 冷却装置
2 モジュール
2.1 ハウジング
2.2 調製チャンバ
2.21 触媒
2.22 温度調節装置
2.3 プロセスガス圧縮機
2.4 測定制御装置
2.5 制御および調整用のスイッチユニット
3 プロセスガス
3.1 第1の処理媒体
3.2 第2の処理媒体
3.3 空気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Industrial furnace 1.1 Processing chamber 1.2 Multipoint supply system 1.3 Quenching area 1.4 Processing chamber circulation device 1.5 Supply line 1.6 Discharge line 1.7 Cooling device 2 Module 2.1 Housing 2 .2 Preparation chamber 2.21 Catalyst 2.22 Temperature control device 2.3 Process gas compressor 2.4 Measurement control device 2.5 Switch unit 3 for control and adjustment Process gas 3.1 First treatment medium 3. 2 Second processing medium 3.3 Air

Claims (12)

工業炉の処理チャンバにおける金属材料または金属ワークピースの熱処理または熱化学処理に使用されるプロセスガスの調製方法であって、
前記処理チャンバでの熱処理後に、前記熱処理で消費された使用済みプロセスガスを前記処理チャンバとは別個に設けられた調製チャンバへ供給するステップと、
前記調製チャンバにおいて、前記処理チャンバの温度とは独立した最大で約1250°Cまでの温度で、前記使用済みプロセスガスを再利用してプロセスガスを調製するステップと、
前記調製チャンバで調製された調製済みプロセスガスを、前記処理チャンバへ供給するステップと、
随意的に、前記処理チャンバで熱処理を行う前に、前記調製チャンバで反応ガスを生成するステップとを含み、
前記反応ガスを生成するステップが、
(a)前記反応ガスの必要生成量に応じた所定量の炭化水素および酸化ガスを外部供給源から前記調製チャンバへ供給するステップと、
(b)前記調製チャンバにおいて前記炭化水素と前記酸化ガスとを反応させて吸熱性反応ガスを生成し、かつ生成された吸熱性反応ガスの質を分析すると共に必要に応じて調節するステップと、
(c)前記調製チャンバで生成された吸熱性反応ガスを前記処理チャンバへ高温または低温状態で供給するステップと、
(d)前記熱処理のための準備を整えるべく、前記吸熱性反応ガスで前記処理チャンバを洗浄するステップとを含むことを特徴とする方法。
A process gas preparation method used for heat treatment or thermochemical treatment of metal materials or metal workpieces in a processing chamber of an industrial furnace, comprising:
After the heat treatment in the processing chamber, supplying spent process gas consumed in the heat treatment to a preparation chamber provided separately from the processing chamber;
Reusing said spent process gas in said preparation chamber at a temperature up to about 1250 ° C. independent of the temperature of said processing chamber; and
Supplying a prepared process gas prepared in the preparation chamber to the processing chamber;
Optionally generating a reaction gas in the preparation chamber prior to performing a heat treatment in the processing chamber;
Generating the reaction gas comprises:
(A) supplying a predetermined amount of hydrocarbon and oxidizing gas corresponding to the required production amount of the reaction gas from an external source to the preparation chamber;
(B) reacting the hydrocarbon and the oxidizing gas in the preparation chamber to generate an endothermic reaction gas, and analyzing the quality of the generated endothermic reaction gas and adjusting as necessary;
(C) supplying the endothermic reaction gas generated in the preparation chamber to the processing chamber in a high or low temperature state;
(D) cleaning the processing chamber with the endothermic reaction gas to prepare for the heat treatment.
前記使用済みプロセスガスおよび/または前記調製済みプロセスガスの反応性分解を防止すべく、前記処理チャンバから前記調製チャンバへ供給される使用済みプロセスガスおよび/または前記調製チャンバから前記処理チャンバへ供給される前記調製済みプロセスガスを冷却して温度調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   In order to prevent reactive decomposition of the spent process gas and / or the prepared process gas, spent process gas supplied from the processing chamber to the preparation chamber and / or supplied from the preparation chamber to the processing chamber. The method of claim 1, further comprising the step of cooling and adjusting the temperature of the prepared process gas. 前記使用済みプロセスガスおよび/または前記調製済みプロセスガスの反応性分解を防止すべく、前記処理チャンバから前記調製チャンバへ供給される使用済みプロセスガスおよび/または前記調製チャンバから前記処理チャンバへ供給される前記調製済みプロセスガスを断熱または加熱して温度調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   In order to prevent reactive decomposition of the spent process gas and / or the prepared process gas, spent process gas supplied from the processing chamber to the preparation chamber and / or supplied from the preparation chamber to the processing chamber. The method of claim 1, further comprising the step of adiabatic or heating to adjust the temperature of the prepared process gas. 前記調製ステップでの前記プロセスガスの調製に使用すべく炭化水素および酸化ガスと共に前記調製チャンバへ供給される天然ガスまたは空気などの未燃ガスの各成分供給量および総供給量を、調製するプロセスガスの量、成分および所望の調製目標に基づいて調節する供給量調節ステップをさらに含み、
前記供給量調節ステップが、
(a)前記処理チャンバから前記調製チャンバへ供給される前記使用済みプロセスガスの組成、流量および温度および/または前記調製チャンバから前記処理チャンバへ供給される前記調製済みプロセスガスの組成、流量および温度を測定および分析するステップと、
(b)最適な調製結果が得られるように前記使用済みプロセスガスおよび/または調製済みプロセスガスのCO、CH、H、COおよび/またはHO含有量を含む前記プロセスガスの測定および分析結果に基づいて調製するガスの目標変数を設定し、前記目標変数に従って前記調製チャンバへ供給する前記未燃ガスの各成分の相対量および前記未燃ガスの総量を継続的に変更し、かつ前記目標変数への変更が達成されたことを確認すべく調製されたガスを測定および分析すると共に必要に応じて再調節するステップとを含むことを特徴とする請求項1〜3に記載の方法。
Process for preparing each component supply and total supply of unburned gas such as natural gas or air supplied to the preparation chamber along with hydrocarbons and oxidizing gas for use in preparing the process gas in the preparation step And further comprising a feed rate adjustment step for adjusting based on the amount of gas, components and desired preparation target,
The supply amount adjusting step includes:
(A) Composition, flow rate and temperature of the used process gas supplied from the processing chamber to the preparation chamber and / or composition, flow rate and temperature of the prepared process gas supplied from the preparation chamber to the processing chamber. Measuring and analyzing
(B) measurement of the process gas comprising the CO, CH 4 , H 2 , CO 2 and / or H 2 O content of the used process gas and / or the prepared process gas so as to obtain optimum preparation results And setting a target variable of the gas to be prepared based on the analysis result, and continuously changing the relative amount of each component of the unburned gas and the total amount of the unburned gas supplied to the preparation chamber according to the target variable, And measuring and analyzing the prepared gas to confirm that the change to the target variable has been achieved and reconditioning as necessary. Method.
前記処理チャンバから前記調製チャンバへの前記使用済みプロセスガスの供給及び前記調製チャンバから前記処理チャンバへの前記調整済みプロセスガスの供給が、外管と該外管よりも若干長い内管からなる共軸二重管構造に構成されたマルチポイント供給システムを使用して行われ、
前記内管を介して前記処理チャンバから前記使用済みプロセスガスを吸引排出して前記調製チャンバへ供給すると共に、前記調製チャンバで調製された調製済みプロセスガスを前記外管を介して前記処理チャンバへ供給するようにしたことを特徴とする請求項1〜4に記載の方法。
The supply of the used process gas from the processing chamber to the preparation chamber and the supply of the adjusted process gas from the preparation chamber to the processing chamber are made up of an outer pipe and an inner pipe that is slightly longer than the outer pipe. Made using a multi-point supply system configured in an axial double tube structure,
The used process gas is sucked and discharged from the processing chamber through the inner pipe and supplied to the preparation chamber, and the prepared process gas prepared in the preparation chamber is supplied to the processing chamber through the outer pipe. The method according to claim 1, wherein the method is supplied.
工業炉の処理チャンバにおける金属材料または金属ワークピースの熱処理または熱化学処理に使用されるプロセスガスの調製方法を実施するための装置であって、
(a)前記処理チャンバとプロセスガスの供給ライン及び排出ラインを介して接続され、触媒および温度調節装置を有し、かつ閉鎖可能なプロセスガスを調製するための調製チャンバと、
(b)前記処理チャンバおよび前記調製チャンバと機能的に統合されたプロセスガス圧縮機と、
(c)前記処理チャンバ、前記調製チャンバおよび前記プロセスガス圧縮機と機能的に接続された、前記プロセスガスの各成分の供給量を測定するための測定制御装置と、
(d)前記調製チャンバへの前記プロセスガスの1以上の成分の供給量、前記調製済みプロセスガスの前記処理チャンバへの供給量およびC量、並びに、前記処理チャンバからの前記プロセスガスの1以上の成分の排出量を制御および調節すべく、前記調製チャンバにおいて調製されるプロセスガスの圧力、温度および体積流量等のパラメータのうちの少なくとも1つを制御および調節するスイッチユニットとを含むことを特徴とする装置。
An apparatus for carrying out a method for preparing a process gas used for heat treatment or thermochemical treatment of a metal material or metal workpiece in a processing chamber of an industrial furnace,
(A) a preparation chamber for preparing a process gas that is connected to the processing chamber via a process gas supply line and a discharge line, has a catalyst and a temperature control device, and is closable;
(B) a process gas compressor functionally integrated with the processing chamber and the preparation chamber;
(C) a measurement control device for measuring the supply amount of each component of the process gas, functionally connected to the processing chamber, the preparation chamber, and the process gas compressor;
(D) a supply amount of one or more components of the process gas to the preparation chamber, a supply amount and a C amount of the prepared process gas to the processing chamber, and one or more of the process gases from the processing chamber A switch unit for controlling and adjusting at least one of parameters such as pressure, temperature and volume flow rate of the process gas prepared in the preparation chamber in order to control and adjust the discharge amount of the components of Equipment.
前記測定制御装置が、
COおよびCH、またはCOおよびH、あるいはHOおよび/またはOを成分分析するためのガス成分分析器と、
前記処理チャンバから前記調製チャンバへ供給される前記使用済みプロセスガスおよび前記調製チャンバから前記処理チャンバへ供給される前記調製済みプロセスガスの量および温度を測定するためのセンサと、
前記調製チャンバへ供給される未燃ガスの流量を測定および制御するための制御可能な流量調節バルブおよび流量計と、
前記ガス成分分析器、前記センサおよび前記流量計で測定された各データの処理、目標変数の算出、および前記バルブ等のアクチュエータへ制御信号を送信するためのプログラム可能な制御システムとを有することを特徴とする請求項6に記載の装置。
The measurement control device is
A gas component analyzer for component analysis of CO and CH 4 , or CO 2 and H 2 , or H 2 O and / or O 2 ;
A sensor for measuring the amount and temperature of the used process gas supplied from the processing chamber to the preparation chamber and the prepared process gas supplied from the preparation chamber to the processing chamber;
A controllable flow control valve and flow meter for measuring and controlling the flow rate of unburned gas supplied to the preparation chamber;
A programmable control system for processing each data measured by the gas component analyzer, the sensor and the flow meter, calculating a target variable, and transmitting a control signal to an actuator such as the valve. The device according to claim 6.
前記供給ラインおよび/または前記排出ライン冷却手段を設置したことを特徴とする請求項6または7に記載の装置。   The apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the supply line and / or the discharge line cooling means are installed. 前記供給ラインおよび/または前記排出ラインに断熱手段または加熱手段を設置したことを特徴とする請求項6または7に記載の装置。   The apparatus according to claim 6 or 7, wherein a heat insulating means or a heating means is installed in the supply line and / or the discharge line. 前記調製チャンバが耐熱性および気密性を有し、かつヒータおよび温度制御手段を備えることを特徴とする請求項6〜9に記載の装置。   10. The apparatus according to claim 6, wherein the preparation chamber has heat resistance and air tightness, and includes a heater and temperature control means. ガス反応を加速させるための前記触媒の材料としてニッケルなどの金属が用いたことを特徴とする請求項6〜10に記載の装置。   The apparatus according to claim 6, wherein a metal such as nickel is used as a material of the catalyst for accelerating a gas reaction. 前記触媒として、乗用車のエンジンの排気ガス洗浄装置に使用されるタイプの触媒を用いたことを特徴とする請求項11に記載の装置。   12. The apparatus according to claim 11, wherein a catalyst of a type used in an exhaust gas cleaning device for a passenger car engine is used as the catalyst.
JP2010236081A 2010-10-21 2010-10-21 Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace Pending JP2012087384A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010236081A JP2012087384A (en) 2010-10-21 2010-10-21 Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010236081A JP2012087384A (en) 2010-10-21 2010-10-21 Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012087384A true JP2012087384A (en) 2012-05-10

Family

ID=46259333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010236081A Pending JP2012087384A (en) 2010-10-21 2010-10-21 Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012087384A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016056803A (en) * 2014-09-05 2016-04-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Gas turbine fuel blending system and method using inferred fuel compositions
JP2018505301A (en) * 2014-12-11 2018-02-22 イーシーエム テクノロジーズ Low pressure carbonitriding and low pressure carbonitriding furnace
CN110819786A (en) * 2019-11-20 2020-02-21 宿州市祁南工贸有限责任公司 Machining process suitable for sun wheel bearing of large speed reducer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002357388A (en) * 2001-06-01 2002-12-13 Daido Steel Co Ltd Heat treating furnace
JP2010001567A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ipsen Internatl Gmbh Method and apparatus for heat-treating metallic material

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002357388A (en) * 2001-06-01 2002-12-13 Daido Steel Co Ltd Heat treating furnace
JP2010001567A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ipsen Internatl Gmbh Method and apparatus for heat-treating metallic material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016056803A (en) * 2014-09-05 2016-04-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Gas turbine fuel blending system and method using inferred fuel compositions
JP2018505301A (en) * 2014-12-11 2018-02-22 イーシーエム テクノロジーズ Low pressure carbonitriding and low pressure carbonitriding furnace
CN110819786A (en) * 2019-11-20 2020-02-21 宿州市祁南工贸有限责任公司 Machining process suitable for sun wheel bearing of large speed reducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110042866A1 (en) Method and Device for Conditioning Process Gases for the Heat Treatment of Metallic Work Pieces in Industrial Furnaces
KR101619919B1 (en) Method for heat treatment and heat treatment apparatus, and heat treatment system
JP2012087384A (en) Method and apparatus for adjusting process gas for heat treatment of metallic material/metallic workpiece in industrial furnace
EP1264915A2 (en) A carburising method and an apparatus therefor
US20120256359A1 (en) Method of setting temperature of continuous heating furnace and method of controlling furnace temperature
KR20210058810A (en) Surface hardening treatment device and surface hardening treatment method
US20130026685A1 (en) Furnace atmosphere generator
US20020179187A1 (en) Carburization treatment method and carburization treatment apparatus
JP2018162475A (en) Operation method of carburization furnace
EP2233601B1 (en) Carburization treatment method
JP2002357388A (en) Heat treating furnace
KR100522050B1 (en) Control method of and apparatus for atmosphere in heat treatment furnace
KR20020020268A (en) Apparatus For Controlling Introduced Air In Metal Oxide Reducing Furnace
KR102626851B1 (en) Method and apparatus for producing ternary cathode materials
US6241515B1 (en) Device and method for treating combustibles obtained from a thermal processing apparatus and apparatus employed thereby
US9816154B2 (en) Process gas preparation apparatus for an industrial furnace system and an industrial furnace system for gas carburizing and hardening of metal workpieces utilizing same
EP3412792B1 (en) Atmospheric-pressure acetylene carburizing furnace
JP5793803B2 (en) Gas carburizing method and gas carburizing apparatus
SK285424B6 (en) Method and device for thermal treatment of parts
JP3949059B2 (en) Heat treatment furnace atmosphere control device
WO2012013324A2 (en) Process and apparatus for humidifying a combustible gas
JP7407495B2 (en) Heat treatment furnace and heat treatment method
JP5634797B2 (en) Heat treatment atmosphere gas generation method and apparatus, and metal oxide heat treatment method
JP4092215B2 (en) Heat treatment furnace atmosphere control device
JP2002157023A (en) Furnace pressure control system

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20121220

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130704

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140708

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140904

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150217