JP2014074566A

JP2014074566A - 鋼の熱処理炉

Info

Publication number: JP2014074566A
Application number: JP2012223206A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takahashi; 愼一高橋; Kiyoshi Kobayashi; 清小林; Terukazu Kanda; 輝一神田
Original assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用することなく、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを炉内雰囲気ガスとして活用し、しかも被熱処理物の脱炭等、品質に悪影響を及ぼすことのないような鋼の熱処理炉を実現する。
【解決手段】予熱室３、加熱室６及び水冷冷却室７が連続的に設けられており、加熱室６には、グラファイト材料で形成されたマッフル２３を有し、マッフル２３内で鋼製の被熱処理物３３の熱処理を行い、予熱室３には、被熱処理物３３を予熱するガスバーナ７０が配置されており、ガスバーナ７０の燃焼によって生じる変成ガスは、ＣＯ_２吸収装置８７で二酸化炭素と水分が吸収されて、炉内雰囲気ガスとして加熱室６、予熱室３、水冷冷却室７等に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の光輝熱処理、鋼材のろう付け等に使用される鋼の熱処理炉に関し、特に、予熱炉、加熱炉、冷却室を備え、予熱炉で使用した燃焼ガスバーナの排ガスを酸化防止用の炉内雰囲気ガスとして使用する鋼の熱処理炉に関する。

鋼の熱処理炉では、熱処理される部材（被熱処理物）は、加熱炉内において空気中で昇温されると、被熱処理物中に含まれている炭素成分が脱炭されたり、酸化されたり、変色したり、或いは、ろう付けで使用されるろう材、フラックスについても酸化されたりして、被熱処理物の品質に支障を及ぼす。

その対策として、従来、炉内に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスに水素を添加した還元性のガスを導入し、炉内雰囲気ガスとして使用したり、さらには、炉内にマッフルケースを設け、マッフルケース内に窒素ガス、アルゴンガス等不活性ガスを単独で、または水素を混合したガス、又は水素単独ガスを導入し、金属製のマッフル内の酸素濃度を低く抑え、その中で熱処理する技術が知られている。

また、炉内壁の内面をグラファイト等の炭素質で形成し、炉内に混入した微量の酸素等を含む窒素の炉内雰囲気ガスを、炉内壁をなすグラファイト等の炭素質と接触させて微量のＣＯ_２とし、炉内雰囲気ガスの酸素濃度を低く抑えるとともに、炉内のベルトコンベア（メッシュベルト）を覆うよう金属製のバッフル（マッフル）を設け、対流加熱を実現し且つ炉内の酸素濃度を低く保つアルミニウム製品のろう付け用連続炉はすでに知られている（特許文献１、２、３参照）。

さらに、マッフルを金属製（ステンレス等）ではなく、マッフルの全部又は一部をグラファイト等の炭素質で形成し、炉内雰囲気ガスの酸素濃度を低減し、フラックスの酸化を抑制し、その使用量を削減する技術が知られている（特許文献２、３、４参照）。

ところで、被熱処理物の炉内への搬送手段として、従来、ベルトコンベア、トレー等が利用されていたが、ベルト及びトレーの熱容量が大きいために、加熱、冷却に際してのエネルギーの損失が大きく、省エネルギーの観点から必ずしも好ましくない。また、ベルト及びトレーは、搬送速度は一定であるため、冷却室に急速送り込み急速冷却を行うことが出来ない。

そこで、ローラ搬送を採用することが好ましいが、特に金属製のマッフルを備えた炉では、ローラを金属製のマッフルで回転可能に支持させる構造を採用すると、加熱の際に金属の膨張等で、マッフルを十分支持できないという問題があった。

この問題を解決するために、本願出願人は、マッフルをグラファイト等の炭素質で形成し、マッフルでローラを回転可能に支持することにより、ローラ搬送を熱に影響されずに行うことを可能とする技術をすでに提案している（特許文献５参照）。

マッフルをグラファイト等の炭素質で形成し、これにより熱に影響されずに、ローラを回転可能に支持する構成とすることで、従来のベルトコンベアを利用した構成に比べ、エネルギー損失を少なくし、省エネルギーの向上、さらに被熱処理物の搬送速度を可変とし、冷却室に急速送り込み、急速冷却等を可能とすることができた。

このようなグラファイト等の炭素質で形成したマッフルを設け、しかもローラ搬送を可能とする熱処理炉について、さらに効率的な運用を図るために、本発明者等は、次のような問題点を認識し、その解決のための対策を進めた。

即ち、従来、不活性ガスの炉内雰囲気ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用している。しかし、窒素ガスは、コストが高く、しかもロー付け等の熱処理では、接合部品表面が窒化し易く、ロー付け性能を低下させる可能性があるので、必ずしも好ましくない。

アルゴンガスは、窒素ガスのような窒化の問題は生じないが、窒素ガス以上にコストが高いために、炉内を不活性ガス雰囲気に保つために使用すると、稼働コストがさらに高くなる。

そこで、使用済みのアルゴンガスを回収して資源の有効利用を促進する再利用技術を検討したが、ロー付け炉内で使用したアルゴンガスは、回収しても、余剰のフラックス等の不純物が混入し、再利用しても、適正な不活性雰囲気を保つことができず、ロー付け性能を低下させることとなる等の問題があった。

本発明者等は、炉内雰囲気ガスとして使用する不活性ガスの低コスト化について、鋭意研究開発を進めてきたが、予熱炉内にガスバーナを配置してその燃焼熱を予熱の熱源として使用し、ガスバーナの燃焼によって生じる排気ガスを、炉内雰囲気ガスとして活用することに着目した。

このようにガスバーナの燃焼によって生じる排気ガスを、炉内雰囲気ガスとして活用する技術は、すでに知られている（特許文献６参照）。この技術は、熱処理炉の加熱域に隣接した昇温域に、燃焼用バーナを有する発熱型ガス発生装置を配置し、原料ガス（ブタン、プロパン等）と空気を混合した混合ガスを燃焼用バーナで燃焼し、その燃焼熱で被熱処理物の予熱を行い、燃焼用バーナから排気される変成ガスを、変成ガス熱交換器で冷却、脱水し、冷凍脱水機でさらに冷却、脱水し、露点調節する構成である。この露点調節された変成ガスを、加熱域及び冷却域に送給し、低炭素鋼の無酸化処理用の炉気として使用する。

特開平１１−８３３３２号公報特開２００４−０５０２２３号公報特開２００７−３１９９２４号公報特開平１０−５９９３号公報特許第４９３８４１０号公報特公昭５８−２７３２３号公報

ところで、本発明者等は、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを炉内雰囲気ガスとして活用する技術を、グラファイト等の炭素質で形成されたマッフルを備え、しかも、搬送ローラを設けた鋼の熱処理炉、特に、鋼管の光輝熱処理、鋼材のろう付け等を行う鋼の熱処理炉に適用するための開発を鋭意進めたが、その過程で次のような問題点があるという知見を得た。

ガスバーナから排気される変成ガスは、窒素（Ｎ_２）以外に、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、水素（Ｈ_２）が含まれている（例えば、特許文献６の第１表参照）。なお、変成ガスには、実際は、微量の水分（Ｈ_２Ｏ）、酸素（Ｏ_２）等も含まれている。

特に、完全燃焼に比較的近い燃焼によって生じる発熱型変成ガス（ＤＸガス）の場合の成分比は、一酸化炭素は少なくなり二酸化炭素が増加する。また、比較的不完全燃焼で生じる吸熱型変成ガス（ＲＸガス）の場合の成分比は、一酸化炭素は多くなり二酸化炭素は少ない。予熱における燃焼熱を十分得るためには、原料ガスを完全燃焼近くまで燃焼させた方がよく、その場合は、発熱型変成ガスが排気される。

このような発熱型変成ガスを、炉内雰囲気ガスとして、グラファイト等の炭素質で形成されたマッフルを備えた鋼の熱処理炉内に導入すると、変成ガス内に含まれる、二酸化炭素、水分は、それぞれマッフルのグラファイトと反応し、Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ、Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２のような化学変化で、一酸化炭素を生じる。この一酸化炭素は、還元性ガスであり、雰囲気ガスとして特に問題はない。

しかしながら、変成ガスにおいて二酸化炭素、水分の成分比が多いと、二酸化炭素、水分は、マッフルの炭素と反応マッフル材のグラファイトを消耗するだけでなく、さらに、鋼製の被熱処理物内の炭素、例えば、光輝熱処理、鋼材のろう付け等される鋼管内に含まれる炭素と反応し、Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ、Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２と化学変化を生じ、鋼管の脱炭現象が生じる。そのために、被熱処理物（鋼管等）内に含まれる適正な炭素の成分量に変化が生じ、その品質に悪影響を及ぼす。

一方、比較的不完全燃焼で生じる吸熱型変成ガスの場合は、不完全燃焼により燃焼熱が得られないという問題以外に、吸熱型変成ガスを炉内雰囲気ガスとして炉内に導入すると、吸熱型変成ガスがＣＯを比較的に多く含まれるので、被熱処理物に煤が多量に付着してしまうという問題が生じる。

本発明は、上記問題を解決することを目的とするものであり、特に、炉内雰囲気ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用することなく、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを、炉内を無酸化状態とする炉内雰囲気ガスとして活用し、しかも鋼製の被熱処理物の脱炭等、品質に悪影響を及ぼすことのないような鋼の熱処理炉を実現することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために、予熱室、加熱室及び冷却室が連続的に設けられており、加熱室には、マッフルを有し、該マッフル内で被熱処理物の熱処理が行われる鋼の熱処理炉であって、予熱室には、被熱処理物を予熱するガスバーナが配置されており、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスは、ＣＯ_２吸収装置で二酸化炭素と水分が吸収されて、炉内雰囲気ガスとして加熱室に供給される構成であることを特徴とする鋼の熱処理炉を提供する。

マッフルはグラファイ材料で形成されており、予熱室、加熱室及び冷却室を通して、連続的に延びるローラハースが配置されており、該ローラハースは、加熱室のマッフル内を通過するように設けられており、被熱処理物は、ローラハースに載置されて加熱室のマッフル内を通過する際に熱処理が行われる構成とすることが好ましい。なお、グラファイトで形成されたマッフルを、「グラファイトマッフル」という。

変成ガスは、前記ＣＯ_２吸収装置において二酸化炭素が吸収される前に、水冷熱交換器で冷却され、さらに冷凍脱水機によって冷却及び脱水される構成とすることが好ましい。

ＣＯ_２吸収装置は、シリカゲル又はモレキュラーシーブ等を有するフィルタを備え、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガス中の二酸化炭素及び水分を吸収するものであることが好ましい。

ＣＯ_２吸収装置は、切り替えて使用可能な複数のＣＯ_２吸着筒を有する構成とすることが好ましい。

本発明に係る鋼の熱処理炉よれば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを使用することなく、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスを、炉内を無酸化状態とする炉内雰囲気ガスとして活用できるので、多大の経済的な効果が生じ、しかも鋼製の被熱処理物の脱炭等、品質に悪影響を及ぼすことがなく、熱処理が可能となる。

本発明に係る鋼の熱処理炉の実施例１の全体構成を示す図である。上記実施例１の加熱室を説明する図であって、図１のＡ−Ａ断面を示す図である。上記実施例１の予熱室を説明する図であって、図１のＢ−Ｂ断面を示す図である。本発明に係る鋼の熱処理炉の実施例２を説明する図であって、（ａ）は加熱室を示し、（ｂ）は予熱室を示す図である。

本発明に係る鋼の熱処理炉を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。

（全体構成）
図１は、本発明に係る鋼の熱処理炉の実施例１の全体構成を示す図である。この実施例１の鋼の熱処理炉１は、鋼の熱処理炉内に搬入された鋼製の被熱処理物が搬送される方向（以下、「搬送方向」という）に向けて、搬入テーブル２、前室４、予熱室３、加熱室６、水冷冷却室７、後室（出口室）８、及び搬出テーブル１１等が、連続的に設けられている。

鋼の熱処理炉１には、ローラハース１２が配置されている。ローラハース１２は、搬送方向に一直線となるように連続的に配置された、搬送ローラ群１３、１４を備えている。

搬送ローラ群１３は、前室４、予熱室３及び加熱室６を通して設けられ、搬送ローラ群１４は、水冷冷却室７及び後室８を通して設けられている。搬送ローラ群１３、１４は、それぞれモータ１８で駆動される。なお、前室４及び後室８には、それぞれ耐熱鋼製の複数のカーテン５が、搬送方向に間隔をおいて頂壁から揺動可能に吊持されている。

（加熱室）
加熱室６は、図１、図２に示すように、炉室２１を備えている。炉室２１は、断熱材から成る炉壁本体２２によって、搬送方向に直交する断面視で、矩形に形成されている。

炉室２１内には、図２に示すように、搬送方向に直交する断面視で矩形であり、グラファイトで形成されたマッフル２３が配置されている。

搬送ローラ群１３は、前室４から、予熱室３の後記するマッフル６０及び加熱室６のマッフル２３内を通して、搬送方向に直線的に延びるように設けられている。予熱室３のマッフル６０及び加熱室６のマッフル２３内において、搬送ローラ群１３の上方に、それぞれ搬送空間３１及び搬送空間３２を有し、被熱処理物３３は、搬送ローラ群１３に載置されて、搬送空間３１から搬送空間３２を通して搬送される。

加熱室６のマッフル２３内における、搬送ローラ群１３の上方及び下方には、それぞれヒータ３８が設けられている。ヒータ３８は、マッフル２３の側壁２４及び炉壁本体２２を通して設けられたブッシュ５３で支持されている。ヒータ３８で、被熱処理物３３は加熱され、その処理目的（光輝熱処理、鋼材のろう付け等）に応じて熱処理される。

炉壁本体２２の左右両側には、金属製の板材で形成されたボックス４１が設けられている。搬送ローラ群１３を構成する複数のローラ４２（又は後記する回転軸４３）は、マッフル２３の左右の側壁２４及び炉壁本体２２を側方に向けて貫通し、かつ回転可能に支持されている。

複数のローラ４２の少なくとも１つのローラ４２の回転軸４３（ローラ４２と同心かつ一体の軸）の一端は、ボックス４１を貫通し、被駆動用のスプロケット４６が固定されている。被駆動用のスプロケット４６は、モータ１８によって駆動用のスプロケット４７及びチェーン４８等を介して駆動されるように構成されている。

ボックス４１内において、複数のローラ４２の回転軸４３には、それぞれ連動用スプロケット４９が固定されている。複数のローラ４２の連動用のスプロケット４９は、図示しない連動用チェーンで連動しており、被駆動用のスプロケット４６がモータ１８で駆動されると、連動用のスプロケット４９及び連動用チェーンを介して搬送ローラ群１３の複数のローラ４２が駆動される。

ボックス４１には、ガス供給管５２が接続されており、炉内雰囲気ガスとして使用される後記する変成ガスが、このガス供給管５２を通して供給される。変成ガスは、ヒータ３８とブッシュ５３の隙間等を通過してマッフル２３内に入る。

（予熱室）
予熱室３は、図１、図３に示すように、加熱室６と略同じ構成であり、炉室５６を備えている。炉室５６は、断熱材から成る炉壁本体５７によって、搬送方向に直交する断面視で矩形に形成されている。

炉室５６内には、グラファイトで形成されたマッフル６０が配置されている。マッフル６０は、搬送方向に直交する断面視で矩形に形成されている。

予熱室３の炉壁本体５７の左右両側には、加熱室６の場合と同様に、金属製の板材で形成されたボックス４１が設けられている。加熱室６のボックッス４１と予熱室３のボックッス４１は、互いに連通又は一体に形成されている。

従って、ガス供給管５２から加熱室６のボックッス４１に供給された変成ガスは、予熱室３のボックッス４１にも供給され、さらに加熱室６と同様に、予熱室３のマッフル６０内にも供給されることとなる。なお、図示はしないが、予熱室３のボックッス４１と加熱室６のボックッス４１を互いに分離して設け、それぞれにガス供給管５２を接続し、変成ガスを供給する構成としてもよい。

予熱室３のマッフル６０内における、搬送ローラ群１３の上方には、ヒータ３８が設けられており、下方には、ガスバーナ７０が設けられている。ガスバーナ７０は、周知の構成のものを使用する。ガスバーナ７０としては、いろいろな構成が考えられるが、一例として、ラジアントチューブバーナが使用される。

このガスバーナ７０は、バーナ本体７１、空気供給筒部８１及び排気筒部８２等を備え、バーナ本体７１内に、原料ガス源から燃焼用の原料ガス（ブタン、プロパン等）を供給するとともに、排気筒部８２の周囲に設けた空気供給筒部８１から空気を採り入れてバーナ本体７１内に供給する。

そして、バーナ本体７１内において空気と混合された原料ガスを、点火手段、例えば、スパーク用電源から電圧を印加してスパークロッドで点火することにより燃焼させる。このガスバーナ７０による燃焼熱で、予熱室３内に搬入される被熱処理物３３が予熱される。この燃焼によって生じる変成ガスは、排気筒部８２を通過し、採り入れる空気を予熱してガスバーナ７０から排出される。

排気筒部８２は、変成ガスの温度を４０℃程度に下げる水冷熱交換器８５に接続されている。水冷熱交換器８５はさらに、ガス温度を５℃程度に下げて脱水を行う冷凍脱水機８６に接続されている。

冷凍脱水機８６は、変成ガスに含まれる二酸化炭素を吸収するＣＯ_２吸着装置８７に接続されている。ＣＯ_２吸着装置８７は、さらに加熱室６に接続されている。なお、ＣＯ_２吸着装置８７は、後記するシリカゲル等を使用するが、乾燥剤として変成ガスに含まれる水分も吸着する。

本発明に係る鋼の熱処理炉の特徴的な構成は、予熱室３に設けたガスバーナ７０から排気された変成ガスを、冷凍脱水機８６及びＣＯ_２吸着装置８７を順次通すことにより、変成ガスに含まれる二酸化炭素を低減、除去するとともに、水分も低減、除去してから、還元性の炉内雰囲気ガスとして加熱室６内に供給し、グラファイトマッフルのグラファイトと反応させ、無酸化状態で熱処理を可能とする、という新規性かつ進歩性を有する構成である。

なお、予熱室３、加熱室６及び水冷冷却室７は、互いに連通している。従って、ＣＯ_２吸着装置８７は、加熱室６に加えて水冷冷却室７にも接続し、或いは水冷冷却室７だけに接続し、二酸化炭素が除去されて低減した変成ガスを、ＣＯ_２吸着装置８７から予熱室３、加熱室６及び水冷冷却室７に行き渡るように供給する構成としてもよい。

ＣＯ_２吸着装置８７は、切替弁８８によって変成ガスの受け入れを切り替えることができる単数又は複数の吸着筒を備えている。この実施例１では、２つの吸着筒８９を備えており、それぞれシリカゲル（silica gel、組成式ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）等の乾燥剤有するフィルタを備えている。

シリカゲルは、多孔質構造（細孔構造）を持ち表面積が広いため、乾燥剤や触媒の担体として利用され、水分を吸着していても、加熱することで細孔内部の水分を蒸発させることにより再利用が可能である。

溶媒等の乾燥に用いられる乾燥剤の一種であるモレキュラーシーブ（商品名。molecular sieve）を有するフィルタを使用してもよい。モレキュラーシーブは、分子篩であり、水分を吸着したモレキュラーシーブは、真空状態にして加熱すると脱水し、再利用が可能である。

ＣＯ_２吸着装置８７は、２つの吸着筒８９を設け、切替弁８８によって切り替え交互に使用することで、１つの吸着筒８９が二酸化炭素を十分吸着して吸着性能が低減した際に、他の１つの吸着筒８９に切り替える。

吸着性能が低減した吸着筒８９は、図示はしないが接続されている真空吸引装置によって、吸着筒８９内に吸収した二酸化炭素を吸引除去することで、ＣＯ_２吸着性能を再生する。また、加熱することで、その乾燥機能が復活し、再利用が可能である。

（作用）
以上の構成から成る実施例１の鋼の熱処理炉１の作用を、以下、説明する。被熱処理物３３は、搬入テーブル２からローラハース１２に載置され、前室４から予熱室３に搬入されて予熱される。

予熱された被熱処理物３３は、加熱室６内に搬入され、搬送されながら６００℃以上の鋼の熱処理目的に応じた所定の温度で、所要の熱処理が行われる。熱処理としては、例えば、鋼管等の光輝熱処理、鋼材のろう付け等である。

その後、被熱処理物３３は、水冷冷却室７を通過して３００℃程度に冷却され、後室８に搬入される。そして、後室８において、室温＋２０℃程度に冷却され、搬出テーブル１１に取り出される。

予熱室３では、ガスバーナ７０に原料ガス及び空気が供給されて燃焼し、この燃焼熱によって被熱処理物３３は予熱される。ガスバーナ７０における原料ガスの燃焼によって生じる変成ガスは、Ｎ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｈ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ等を含んでおり、その排気温度は、およそ４００℃程度である。

ガスバーナ７０で発生し排気筒部８２から排出される変成ガスは、排気筒部８２から水冷熱交換器８５に送られ、その温度が４０℃程度に冷やされる。

さらに、変成ガスは、冷凍脱水機８６に送られ、その温度が５℃程度に冷やされ、脱水が行われる。そして、変成ガスは、ＣＯ_２吸着装置８７を通過し、二酸化炭素が吸着され、また水分も除去されて低減される。

このようにして、二酸化炭素及び水分が除去、低減された変成ガスの成分は、本出願人が実証試験を行った例では、ＣＯ：０．０３％〜３％、ＣＯ_２：０．１％、Ｈ_２：０．０３％〜３％、Ｎ_２：９９．８％〜９４．４％であり、露点（ＤＰ）は−５０℃であった。

このような変成ガスが、炉内の不活性雰囲気を保つための炉内雰囲気ガスとして、加熱室６のボックス４１から、マッフル２３内に供給される。同様に、変成ガスが、予熱室３のボックス４１から、マッフル６０内にも供給される。

変成ガスは、二酸化炭素、水分は低減され、微小量の酸素等が含まれているが、そのほとんどは、窒素、一酸化炭素、水素のような還元ガスである。よって、変成ガスは、グラファイト材質のマッフルを工業的に消耗させることはない。

また、変成ガス内に微小量含まれる酸素は、マッフル２３、６０の内壁に接触して、２Ｃ＋Ｏ_２→２ＣＯという反応を生じ、マッフル２３、６０内を低酸素雰囲気に保ち、被熱処理物３３の酸化、脱炭を防止する。また、変成ガス内に微小量含まれる水分は、マッフル２３の内壁に接触して、Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２という反応を生じ、被熱処理物３３の酸化、脱炭を防止する。

図４（ａ）、（ｂ）は、上記鋼の熱処理炉の実施例２を説明する図である。この実施例２の熱処理炉９０は、マッフルの構成において、上記実施例１の熱処理炉１とは若干異なるが、その他の構成及び作用等は同じである。実施例２において、上記実施例１と同じ構成については、同じ符号を付す。以下、実施例１と異なる構成を中心に説明する。

上記実施例１の熱処理炉１では、加熱室６及び予熱室３において、加熱室６の炉壁本体２２及び予熱室の炉壁本体５７の内側に沿って、マッフル２３及びマッフル６０を設けたが、この実施例２の熱処理炉９０は、加熱室６及び予熱室３において、それぞれマッフルとして、後記するように、外マッフル２５、６３と内マッフル２８、６４を設ける構成とした。

即ち、加熱室６は、図４（ａ）に示すように、炉室２１内には、グラファイトで、搬送方向に直交する断面視で矩形に形成されたマッフル（これを「外マッフル」という）２５が配置されている。

外マッフル２５の内部は、グラファイトで水平に形成された上部中間壁２６と下部中間壁２７によって仕切られ、上部中間壁２６、下部中間壁２７及び外マッフル２５の左右の側壁２９によって、内マッフル２８が形成されている。外マッフル２５内における、上部中間壁２６の上方の上部空間３６及び下部中間壁２７の下方の下部空間３７には、それぞれヒータ３８が設けられている。

予熱室３は、図４（ｂ）に示すように、炉室５６内には、グラファイトで形成された外マッフル６３が配置されている。外マッフル６３は、搬送方向に直交する断面視で矩形に形成されている。外マッフル６３の内部は、水平に設けられた上部中間壁６１と下部中間壁６２で区画され、上部中間壁６１、下部中間壁６２及び外マッフル６３の側壁６５によって、内マッフル６４が形成されている。

予熱室３の外マッフル６３における、上部中間壁６１の上方の上部空間６６には、ヒータ３８が設けられている。ヒータ３８は、外マッフル６３の側壁６５及び炉壁本体５７を通して設けられたブッシュ５３で支持されている。

予熱室３の外マッフル６３における、下部中間壁６２の下方の下部空間６７には、ガスバーナ７０が設けられている。ガスバーナ７０は、実施例１と同様に、バーナ本体７１、空気供給筒部８１及び排気筒部８２等を備えたラジアントチューブバーナが使用される。

搬送ローラ群１３は、前室４から、予熱室３の内マッフル６４及び加熱室６の内マッフル２８内を通して、搬送方向に直線的に延びるように設けられている。予熱室３の内マッフル６４及び加熱室６の内マッフル２８内において、搬送ローラ群１３の上方に、それぞれ搬送空間３１及び搬送空間３２を備えている。

被熱処理物３３は、搬送ローラ群１３のローラ４２上に載置されて、予熱室３の搬送空間３１に送られ、そこでガスバーナ７０で予熱され、さらに搬送空間３２に送られ、そこでヒータ３８で加熱され、その処理目的（光輝熱処理、鋼材のろう付け等）に応じて熱処理される。

加熱室６において、ガス供給管５２を通してボックス４１内に供給された変成ガスは、ヒータ３８とブッシュ５３との間隙を通過して外マッフル２５内に入り、さらに、図示はしないが、外マッフル２５と内マッフル２８を連通する孔を通過して、内マッフル２８内に入る。予熱室３においても加熱室６と同様に、ボックス４１内に供給された変成ガスは、外マッフル６３内に入り、さらに内マッフル６４内に入る。

以上、本発明に係る鋼の熱処理炉を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。

本発明に係る鋼の熱処理炉は、ショックアブソーバ等の自動車部品の光輝熱処理、鋼材のろう付け等、鋼材又は鋼材から製造された製品の、それぞれ所要の目的に沿った熱処理に適用可能である。

なお、予熱炉のガスバーナから排気された変成ガスをＣＯ_２吸着装置で二酸化炭素、水分を低減して、炉内雰囲気ガスに適用する技術は、ベルト（メッシュベルト）による搬送手段を備えた鋼の熱処理炉、金属マッフルを有する鋼の熱処理炉、ガスバーナを加熱炉に設けた鋼の熱処理炉、又はガスバーナを予熱炉及び加熱炉に設けた鋼の熱処理炉等にも、適用可能である。

１鋼の熱処理炉
２搬入テーブル
３予熱室
４前室
５カーテン
６加熱室
７水冷冷却室
８後室
１１搬出テーブル
１２ローラハース
１３、１４搬送ローラ群
１８モータ
２１加熱室の炉室
２２加熱室の炉壁本体
２３加熱室のマッフル
２４マッフルの側壁
２５加熱室の外マッフル
２６加熱室の上部中間壁
２７加熱室の下部中間壁
２８加熱室の内マッフル
２９外マッフルの左右の側壁
３１予熱室の搬送空間
３２加熱室の搬送空間
３３被熱処理物
３６加熱室のマッフル内の上部空間
３７加熱室のマッフル内の下部空間
３８ヒータ
４１ボックス
４２ローラ
４３ローラの回転軸
４６被駆動用のスプロケット
４７駆動用のスプロケット
４８チェーン
４９連動用のスプロケット
５２ガス供給管
５３ブッシュ
５６予熱室の炉室
５７予熱室の炉壁本体
６０予熱室のマッフル
６１予熱室の上部中間壁
６２予熱室の下部中間壁
６３予熱室の外マッフル
６４予熱室の内マッフル
６５外マッフルの側壁
６６予熱室の外マッフルの上部空間
６７予熱室の外マッフルの下部空間
７０ガスバーナ
７１バーナ本体
８１空気供給筒部
８２排気筒部
８５水冷熱交換器
８６冷凍脱水機
８７ＣＯ_２吸着装置
８８切替弁
８９吸着筒
９０熱処理炉

Claims

予熱室、加熱室及び冷却室が連続的に設けられており、加熱室には、マッフルを有し、該マッフル内で被熱処理物の熱処理が行われる鋼の熱処理炉であって、
予熱室には、被熱処理物を予熱するガスバーナが配置されており、
ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガスは、ＣＯ_２吸収装置で二酸化炭素と水分が吸収されて、炉内雰囲気ガスとして加熱室に供給される構成であることを特徴とする鋼の熱処理炉。
マッフルはグラファイト材料で形成されており、予熱室、加熱室及び冷却室を通して、連続的に延びるローラハースが配置されており、該ローラハースは、加熱室のマッフル内を通過するように設けられており、被熱処理物は、ローラハースに載置されて加熱室のマッフル内を通過する際に熱処理が行われる構成であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の熱処理炉。
変成ガスは、前記ＣＯ_２吸収装置において二酸化炭素が吸収される前に、水冷熱交換器で冷却され、さらに冷凍脱水機によって冷却及び脱水される構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の熱処理炉。
ＣＯ_２吸収装置は、シリカゲル又はモレキュラーシーブを有するフィルタを備え、ガスバーナの燃焼によって生じる変成ガス中の二酸化炭素及び水分を吸収する構成であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の鋼の熱処理炉。
ＣＯ_２吸収装置は、切り替えて使用可能な複数のＣＯ_２吸着筒を有する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼の熱処理炉。