JP2023105661A

JP2023105661A - 焼鈍炉及び焼鈍方法

Info

Publication number: JP2023105661A
Application number: JP2022006630A
Authority: JP
Inventors: 淳前田; Atsushi Maeda; 賢治川手; Kenji Kawate; 秀哲安藤; Hideaki Ando; 智也稲垣; Tomoya Inagaki
Original assignee: Daido Plant Industries Co Ltd
Current assignee: Daido Plant Industries Co Ltd
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-07-31

Abstract

【課題】温室効果ガスの排出量の削減を図ることができ、被処理物を無脱炭で焼鈍することができる焼鈍炉、焼鈍方法を提供する。【解決手段】有機化合物を含有する潤滑剤が除去された被処理物Wを焼鈍する焼鈍炉１０であって、被処理物Ｗを収容する炉室１１１が内部に設けられた炉本体１１と、炉本体１１に接続されて、炉室１１１へ雰囲気ガスを供給するガス供給系１２と、炉本体１１に設けられて、炉室１１１を昇温する昇温手段１３と、炉本体１１に接続されて、炉室１１１と炉室１１１の外部との間で雰囲気ガスを循環させるガス循環系１４と、ガス循環系１４を介して炉本体１１と接続されて、炉室１１１との間で循環される雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を除去する除去装置１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、金属を材料に用いた被処理物を、無脱炭で焼鈍する焼鈍炉及び焼鈍方法に関する。

金属を材料に用いた被処理物は、内部応力の除去、硬さの調整、加工性の向上などを目的とした熱処理として、焼鈍炉を用いた焼鈍処理（焼なまし処理）を施される場合がある。焼鈍は、焼鈍炉の炉内で被処理物を高温度に加熱し、その温度で一定時間保持した後、徐冷することで実施される。
焼鈍時の炉内に酸素や水蒸気が存在する場合、酸素や水蒸気が被処理物に影響を及ぼし、被処理物の表面から炭素が喪われる「脱炭」が生じる場合がある。こうした焼鈍時における脱炭を防止するため、焼鈍炉の炉内を雰囲気ガスで満たし、その雰囲気ガスによって炉内雰囲気を無脱炭にする等の工夫が為されている。例えば、特許文献１には、無脱炭で低コストの実操業を可能にする方法として、無脱炭焼なまし方法が開示されている。

特開平９－４１０３３号公報

通常、雰囲気ガスには、プロパンガス、ブタンガス等の石油系ガスから得られた変成ガスが使用され、こうした変成ガスは二酸化炭素等のガスを含んでいる。二酸化炭素等のガスは、近時におけるカーボンニュートラル等といった環境配慮への意識の高まりから、温室効果ガスとして問題視されており、その排出量の削減を要求されている。
特許文献１は、雰囲気ガスに窒素ガスと水素ガスを用いることで、炉内雰囲気を無脱炭としている。しかし、焼鈍処理される被処理物の表面に潤滑剤が付着していると、潤滑剤が有機化合物を含有するものであれば、その有機化合物から二酸化炭素等のガスが生じる。
こうした潤滑剤に起因する二酸化炭素等のガスについて、特許文献１では全く考慮されていない。さらに、有機化合物からは一酸化炭素等のガスが生じ、こうした一酸化炭素等のガスが被処理物に影響を及ぼすことにより、被処理物の表面に炭素が添加される「浸炭」が生じてしまう。

本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、温室効果ガスの排出量の削減を図ることができ、被処理物を無脱炭で焼鈍することができる焼鈍炉、焼鈍方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、有機化合物を含有する潤滑剤が除去された被処理物を焼鈍する焼鈍炉であって、
前記被処理物を収容する炉室が内部に設けられた炉本体と、
前記炉本体に接続されて、前記炉室へ雰囲気ガスを供給するガス供給系と、
前記炉本体に設けられて、前記炉室を昇温する昇温手段と、
前記炉本体に接続されて、前記炉室と前記炉室の外部との間で前記雰囲気ガスを循環させるガス循環系と、
前記ガス循環系を介して前記炉本体と接続されて、前記炉室との間で循環される前記雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去する除去装置と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記除去装置は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着して前記雰囲気ガスから除去する吸着材を有していることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記炉本体に接続されて、前記炉室の炉内ガスを前記炉本体の外部へ排気する炉内ガス排気手段を更に備えることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記ガス供給系は、前記炉室に窒素（Ｎ_２）ガスを供給する第１供給系と、前記炉室に水素（Ｈ_２）ガスを供給する第２供給系と、を備え、
前記第１供給系には、前記炉室の炉圧を調整する炉圧調整器が接続されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記炉本体に取り付けられて前記炉室を冷却する冷却手段をさらに備えることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼鈍炉を用い、被処理物を焼鈍する焼鈍方法であって、
有機化合物を含有する潤滑剤が付着した被処理物を洗浄して、前記被処理物から前記潤滑剤を除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記被処理物を炉本体の炉室に収容し、前記炉室を雰囲気ガスで満たして、前記炉室を昇温する昇温工程と、
前記昇温工程の後、前記炉室と、前記炉室にガス循環系を介して接続された除去装置と、の間で前記雰囲気ガスを循環させる循環工程と、
前記循環工程で前記炉室から送られた前記雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を、前記除去装置で除去する除去工程と、
前記除去工程で酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去した前記雰囲気ガスを前記炉室へ戻し、前記被処理物を無浸炭・無脱炭で焼鈍する焼鈍工程と、を備えることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記焼鈍工程において、前記雰囲気ガスの全量を１００ｖｏｌ％として、酸素（Ｏ_２）の含有濃度が０．００１ｖｏｌ％以下、水（Ｈ_２Ｏ）の含有濃度が０．０１３ｖｏｌ％以下であることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、前記炉室内の温度が４００℃以下の状態で、前記炉室の酸素濃度が０．１ｖｏｌ％以下になるまで前記炉室の炉内ガスを排気する排気工程を備えることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記排気工程の後、前記炉本体に接続された炉内ガス排気手段を閉じた状態とし、雰囲気ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを前記炉室に供給することにより、前記炉室の炉圧を調整する炉圧調整工程を備えることを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のうちいずれか一項に記載の発明において、前記除去工程の後、除去された酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の合計量と同量の雰囲気ガスを、前記炉本体に接続されたガス供給系から前記炉室に供給する供給工程を備えることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項６乃至１０のうちいずれか一項に記載の発明において、前記焼鈍工程の後、前記炉室内の温度が３００℃以下の状態で、前記炉室から前記被処理物を取り出す取出工程を備えることを要旨とする。

本発明によれば、温室効果ガスの排出量の削減を図ることができ、被処理物を無脱炭で焼鈍することができる焼鈍炉、焼鈍方法を提供することができる。

実施形態の焼鈍炉の一例を示す概略説明図。実施形態の焼鈍炉の他例を示す概略説明図。実施形態の除去装置の一例を示す概略説明図。実施形態の除去装置の他例を示す概略説明図。実施形態の焼鈍炉の具体例を示す説明図。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

［１］焼鈍炉
本発明の焼鈍炉は、有機化合物を含有する潤滑剤が除去された被処理物Ｗを焼鈍する焼鈍炉１０であって、
前記被処理物Ｗを収容する炉室１１１が内部に設けられた炉本体１１と、
前記炉本体１１に接続されて、前記炉室１１１へ雰囲気ガスを供給するガス供給系１２と、
前記炉本体１１に設けられて、前記炉室１１１を昇温する昇温手段１３と、
前記炉本体１１に接続されて、前記炉室１１１と前記炉室１１１の外部との間で前記雰囲気ガスを循環させるガス循環系１４と、
前記ガス循環系１４を介して前記炉本体１１と接続されて、前記炉室１１１との間で循環される前記雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去する除去装置１５と、を備えることを特徴とする（図１参照）。

（１）炉本体
炉本体１１は、被処理物Ｗを焼鈍処理するためのものであり、その内部には被処理物Ｗを収容するための炉室１１１が設けられている（図１参照）。
炉本体１１は、焼鈍に係る処理に適用可能であれば、被処理物の処理・搬送方式、構成、使用材料、形状、大きさ、炉内容積、加熱・冷却方式等は、特に問わない。
炉本体１１の処理・搬送方式は、例えば、被処理物を連続的に処理することができる連続式のもの、被処理物を断続的に処理することができるバッチ式のものが挙げられる。

バッチ式の炉本体１１は、被処理物Ｗを炉室１１１に出し入れする開口部１１２と、その開口部１１２を開閉する扉１１３と、を備える構成とすることができる（図１参照）。
炉本体１１は、バッチ式の場合、焼鈍処理中の炉室１１１を扉１１３によって閉塞し、炉室１１１への空気（外気）の流入を抑制することで、被処理物Ｗの酸化や、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）による脱炭の発生を抑えることができる。

連続式の炉本体は、被処理物を炉室に入れる入口と、炉室から被処理物を出す出口とを有する構成とすることができる（図示略）。連続式の炉本体において、入口と出口を開閉する扉の有無は、特に問わない。
炉本体は、連続式の場合、炉室を複数の領域に区分けした構成とすることができる。炉室の区分けは、炉本体の内部に１つ以上の隔壁（図示略）を設けることで実現することができる。
炉室が複数の領域に区分けされた炉本体は、複数の領域のうち一部の領域をプレ加熱領域とし、他の領域を加熱領域としたり、又は一部の領域を加熱領域とし、他の領域を徐冷領域や冷却領域としたりすることができる。
即ち、炉本体は、炉室が複数の領域に区分けされることにより、焼鈍処理における被処理物の加熱又は冷却を段階的に効率よく実施することができ、加熱又は冷却に要するエネルギーの低減を図ることができる。

炉本体１１は、炉室１１１への被処理物Ｗの出し入れを行いやすくするため、炉室１１１内で被処理物Ｗを搬送する搬送装置１１４を備えることができる（図５参照）。
搬送装置１１４は、被処理物Ｗを搬送することが可能であれば、その構成等について、特に限定されない。搬送装置１１４の具体例としては、ベルトコンベア、ローラコンベアが挙げられる。
搬送装置１１４は、バッチ式の炉本体１１の場合、被処理物Ｗの出し入れに要する時間を短くすることで、扉１１３の開放時間を短くすることができる。このため、搬送装置１１４を有するバッチ式の炉本体１１は、炉室１１１への空気（外気）の流入を最小限に留めることができるから、炉室１１１の炉内温度の低下を抑制したり、空気（外気）の流入による被処理物Ｗの酸化を抑制したり等することができる。

炉本体１１は、炉室１１１の炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気する炉内ガス排気手段を備えることができる。
即ち、焼鈍の開始時等において、炉室１１１には炉内ガスが存在しているが、この炉内ガスは、雰囲気ガスとは異なり、無脱炭の焼鈍に適さない。具体的に、炉内ガスとは、主に空気（外気）からなるガスであり、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を含むため、無脱炭の焼鈍を阻害する。よって、炉内ガスは、炉本体１１の外部へ排気することが望ましく、こうした炉内ガスの排気のために、炉内ガス排気手段を備えることができる。

上述の炉内ガス排気手段としては、以下に示すものが挙げられる。
炉内ガス排気手段として、炉本体１１に接続されて、炉室１１１の炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気するガス排気系１６と、ガス排気系１６に接続された電磁バルブ６１とを備えることができる（図１参照）。
炉内ガスの排気は、ガス供給系１２から炉室１１１へ雰囲気ガスを供給しながら、電磁バルブ６１によってガス排気系１６を開放し、ガス排気系１６から炉内ガスを排気することによって実行することができる。

また、炉内ガス排気手段として、炉本体１１に接続されて、炉室１１１の炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気する真空排気系１７と、真空排気系１７に接続された排気バルブ７１及び排気用真空ポンプ７２と、を備えることができる（図２参照）。
炉内ガスの排気は、排気用真空ポンプ７２を作動させながら、排気バルブ７１によって真空排気系１７を開放し、真空排気系１７から炉内ガスを真空吸引して強制的に排気して、ガス供給系１２から炉室１１１へ雰囲気ガスを供給することにより、実行することができる。

真空排気系１７において、ガス供給系１２から炉室１１１へ雰囲気ガスの供給を開始するタイミングは、特に問わない。
具体的に、雰囲気ガスの供給の開始は、真空排気系１７を使用した炉内ガスの真空吸引の開始と同時、炉内ガスの真空吸引中、炉内ガスの真空吸引の終了時、又は炉内ガスの真空吸引の終了後、の何れのタイミングとしてもよい。
即ち、真空排気系１７を使用する場合、炉室１１１が減圧された状態となるため、雰囲気ガスの供給は、炉室１１１を無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍に適した雰囲気とする目的もさることながら、炉室１１１を復圧する目的も有している。

上述のガス排気系１６や真空排気系１７等の炉内ガス排気手段は、炉室１１１を無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍に適した雰囲気とする目的で、炉室１１１の炉内ガスを雰囲気ガスと入れ換えるべく、炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気するために設けられたものである。
通常、ガス排気系１６や真空排気系１７等の炉内ガス排気手段は、被処理物Ｗを焼鈍している間、電磁バルブ６１や排気バルブ７１によって閉塞されることにより、炉本体１１を、無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍に適した炉内雰囲気に維持する。

ガス排気系１６や真空排気系１７等の炉内ガス排気手段における系路の開閉手段は、所望に応じた開閉が可能であれば、電磁バルブ６１や排気バルブ７１に限定されず、例えば、圧力に応じて開閉可能なダンパー付排気ダクト等としてもよい。
ガス排気系１６と真空排気系１７は、図１、２に示したように、何れか一方のみを設けてもよく、あるいは両方共に設けてもよい。

なお、炉内ガス排気手段について、ガス排気系１６は、その利点として、略大気圧条件下で炉内ガスを排気することができるから、炉室１１１の減圧に耐え得るように、炉本体１１の強度向上や炉室１１１を気密するパッキン類の品質向上などを図る必要がなく、構成の簡易化を図ることができる。
炉内ガス排気手段について、真空排気系１７は、炉内ガスを真空吸引して強制的に排気することができる。このため、真空排気系１７の利点として、炉本体１１に用いられた断熱材の内部や炉室１１１の微小な隙間に存在する炉内ガスまでも排気することができる、炉室１１１を無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍にさらに適した雰囲気とすることができる、ガス排気系１６と比べると炉内ガスとの入れ換えのためにガス供給系１２から供給される雰囲気ガスの供給量を少なくすることができる等が挙げられる。

（２）ガス供給系
ガス供給系１２は、炉室１１１へ雰囲気ガスを供給するためのものであり、炉本体１１に接続されている（図１参照）。
雰囲気ガスの種類は、炉室１１１を、無脱炭・無浸炭の焼鈍が可能な雰囲気とするガスであれば、特に問わない。具体的な雰囲気ガスとしては、窒素（Ｎ_２）ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスなどの不活性ガス、水素（Ｈ_２）ガスなどの還元性ガスを挙げることができる。雰囲気ガスには、不活性ガス又は還元性ガスの何れか一方のみ、あるいは不活性ガス及び還元性ガスの両方を使用することができる。

窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスは、焼鈍時における高温度の雰囲気下において、被処理物と化学反応等することがない、つまり、被処理物に対して不活性であるから、被処理物の表面における酸化と還元、つまり脱炭と浸炭を抑えるように作用する。
不活性ガスの中でも窒素（Ｎ_２）ガスは、入手が容易であり、その使用に係るコストを抑えることができ、有用である。

水素（Ｈ_２）ガス等の還元性ガスは、炉室１１１に炉内ガスとして存在する酸素（Ｏ_２）と反応することで、その酸素（Ｏ_２）を奪う性質を有している。換言すると、還元性ガスは、酸素（Ｏ_２）を奪って炉室１１１を脱酸素状態とすることで、その酸素（Ｏ_２）が該被処理物の表面から炭素を奪うこと、つまり脱炭が生じることを抑えるように作用する。
また、水素（Ｈ_２）ガスは、酸素（Ｏ_２）と反応した際、水（Ｈ_２Ｏ）を生成するが、その水（Ｈ_２Ｏ）は、除去装置１５によって除去することができるため、無脱炭の焼鈍を実現することができる。
さらに、還元性ガスの中でも水素（Ｈ_２）ガスは、例えば、石油系ガスを変成して得られた還元性ガスと比べ、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）を含まず、温室効果ガスの排出量の削減、及び、被処理物の無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍において、有用である。

炉本体１１に接続されるガス供給系１２の系路の数は、特に問わない。つまり、ガス供給系１２の系路の数は、１つのみとすることができ、あるいは２以上とすることができる。
雰囲気ガスとして不活性ガス及び還元性ガスを用いる場合、ガス供給系１２は、系路の数を２つとして、不活性ガスを供給する第１供給系２１と、炉室に還元性ガスを供給する第２供給系２２と、を備える構成とすることができる（図５参照）。この構成の場合、不活性ガスと還元性ガスは、各個別に炉室へ供給することができるから、例えば、還元性ガスの使用量を必要最小限に留めて、水（Ｈ_２Ｏ）の生成を好適に抑制することもできる。
あるいは、雰囲気ガスとして不活性ガス及び還元性ガスを用いる場合、ガス供給系１２の系路の数を１つのみとして、不活性ガス及び還元性ガスを混合した状態で炉室に供給することもできる。

炉本体１１に対するガス供給系１２の接続場所は、特に問わず、ガス供給系１２は、炉本体１１の何れの場所にも接続することができる。
なお、上述したガス排気系１６や真空排気系１７等の炉内ガス排気手段を炉本体１１が備える場合、ガス供給系１２は、ガス排気系１６や真空排気系１７等から離れた場所に接続することが好ましい。

ガス供給系１２（あるいは第１供給系２１と第２供給系２２）には、系路を開閉する開閉弁として、第１供給バルブ２１Ａや第２供給バルブ２１Ｂ等を設けることができる（図５参照）。第１供給バルブ２１Ａや第２供給バルブ２１Ｂ等の開閉弁は、その種類等について、特に問わず、逆止弁、電磁弁等で構成することができる。
第１供給バルブ２１Ａや第２供給バルブ２１Ｂ等の開閉弁は、例えば、圧力計２３、露点計、Ｏ_２濃度計等の計測器や、炉室１１１の炉圧を調整する炉圧調整器２４や、炉室１１１の雰囲気を制御する制御器等と、電気的に接続された構成とすることができる（図５参照）。

ガス供給系１２は、不活性ガスを供給する第１供給系２１と、炉室に還元性ガスを供給する第２供給系２２と、さらに、第１供給バルブ２１Ａや第２供給バルブ２１Ｂ等の開閉弁、圧力計２３、炉圧調整器２４を備える場合、炉室１１１の炉圧を調整するための炉圧調整手段として用いることができる（図５参照）。
即ち、ガス供給系１２は、炉圧調整手段として、第１供給系２１と、第１供給系２１に接続された開閉弁である第１供給バルブ２１Ａと、第１供給バルブ２１Ａと電気的に接続された炉圧調整器２４と、炉室１１１の炉圧を計測する圧力計２３と、を備えている。

炉圧調整手段において、炉圧調整器２４は、圧力計２３、扉１１３と電気的に接続されている。この炉圧調整器２４は、例えば、扉１１３を開閉した場合、あるいは除去装置１５で酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去したことで雰囲気ガスが減量した場合などに炉圧が変化するため、その炉圧の変化に応じて第１供給バルブ２１Ａの開閉を制御する。

具体的に、炉圧調整器２４は、炉圧が降下した場合、第１供給バルブ２１Ａを開き、第１供給系２１から炉室１１１へ不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給して、炉圧を上昇させる。
炉圧調整器２４は、圧力計２３で計測された炉圧が所望値に達している場合、第１供給バルブ２１Ａを閉じて、第１供給系２１から炉室１１１への不活性ガス（Ｎ_２ガス）の供給を停止し、炉圧を維持する。
上述の炉圧調整手段によれば、炉圧の調整に用いられる不活性ガス（Ｎ_２ガス）は、焼鈍中に一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成しないから、温室効果ガスの排出量の削減や、無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍において、有用である。

（３）昇温手段
昇温手段１３は、炉本体１１の内部、つまり炉室１１１に設けられて、炉室１１１を昇温することにより、その炉室１１１を被処理物の焼鈍に適した温度とするためのものである（図１参照）。
昇温手段１３は、焼鈍に要する高温度を得ることができるとともに、炉室１１１の温度を調整することができるのであれば、その構成等について、特に限定されない。
昇温手段１３としては、具体的には、熱交換式のヒータ装置３１、燃焼式のバーナー装置等が挙げられる。

ヒータ装置３１は、管状のラジアントチューブ（熱交換チューブ）の内部に、例えば燃焼ガス等の熱媒を通し、熱交換によって、炉本体１１の炉室１１１をみたす雰囲気ガスを加熱するものである（図１、図５参照）。ヒータ装置３１としては、具体的に、ラジアントチューブ型バーナー、電熱器等を例示することができる。
これらの中でも、ラジアントチューブ型バーナー等のラジアントチューブ型のヒータ装置３１は、温室効果ガスの排出量の削減や、無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍において有用である。

即ち、ラジアントチューブ型のヒータ装置３１は、管状のラジアントチューブ（熱交換チューブ）と、ラジアントチューブの内部に熱媒体を送り込む供給部とを備えており、ラジアントチューブの内部に燃焼ガス等の熱媒を通すことにより、周囲を加熱する機能を奏する。
従って、ラジアントチューブ型のヒータ装置３１は、燃焼ガスなどの熱媒体がラジアントチューブ内を流動するため、熱媒体に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）などが炉室１１１に散逸されず、炉室１１１における一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）の増加を防止することができる。

昇温手段１３は、熱電対３２等の炉室１１１の温度を計測可能な計測器、加熱のＯＮ／ＯＦＦを制御する温度調節計３３を備えることができる（図５参照）。
即ち、図５に示すように、ヒータ装置３１は、温度調節計３３と電気的に接続されており、この温度調節計３３には熱電対３２が電気的に接続されている。温度調節計３３は、熱電対３２によって計測された炉室１１１の温度に応じて、ヒータ装置３１をＯＮ／ＯＦＦ操作する。
ヒータ装置３１は、温度調節計３３によるＯＮ操作で炉室１１１の雰囲気ガスを加熱して昇温し、ＯＦＦ操作で雰囲気ガスの加熱を停止する。

（４）ガス循環系及び除去装置
ガス循環系１４は、炉本体１１に接続されて、炉室１１１と炉室１１１の外部との間で雰囲気ガスを循環させるためのものである。
具体的に、ガス循環系１４は、炉本体１１と除去装置１５とを接続し、炉本体１１と除去装置１５の間で雰囲気ガスを循環させるものである（図１参照）。
このガス循環系１４は、炉本体１１の炉室１１１から除去装置１５へ雰囲気ガスを送り出す循環往路４１と、除去装置１５から炉本体１１の炉室１１１へ雰囲気ガスを戻す循環復路４２と、を備えている。

除去装置１５は、ガス循環系１４を介して炉本体１１と接続されて、炉室１１１との間で循環される雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去するものである（図１参照）。
つまり、除去装置１５は、雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去することで、炉室１１１を無脱炭の雰囲気としている。

即ち、焼鈍中の雰囲気ガスは、炉室１１１に残留する酸素（Ｏ_２）、還元性ガス（Ｈ_２ガス）が変成して生じた水（Ｈ_２Ｏ）等を含んでしまう。
雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）等の酸素原子を有するガスは、被処理物Ｗの表面から炭素を奪うことで脱炭を発生させる。

焼鈍中の炉室１１１を無脱炭の雰囲気とするには、雰囲気ガスに含まれる上述の酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去する必要がある。
上述の焼鈍炉１０は、除去装置１５を備えており、この除去装置１５が酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を雰囲気ガス中から除去することにより、炉室１１１を無脱炭の雰囲気とすることができる。

具体的に、除去装置１５は、図３に示すように、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着して雰囲気ガスから除去する複数の吸着材５１を有している。これら吸着材５１は、除去装置１５の上流側から下流側へ順番に、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用のものが配置されている。
除去装置１５（あるいは、後述する「第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ」）の詳細な構成は、特に限定されず、図３～図５には簡略化して描かれている。通常、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）は、塔や槽等といった複数の器を備えており、これら複数の器に上述の酸素（Ｏ_２）用及び水（Ｈ_２Ｏ）用の各吸着材５１が充填されて収容されている。
複数の器は、上流側から下流側へ順番に、酸素（Ｏ_２）用、水（Ｈ_２Ｏ）用の各吸着材５１が充填されたものとなるように配置されている。そして、各器同士の間は、回路を介して相互に接続されており、酸素（Ｏ_２）用、水（Ｈ_２Ｏ）用の各吸着材５１が充填された各器の間を、雰囲気ガス等が流動することができる。

除去装置１５の上流側には、吸着回路５２として、第１吸着回路５２Ａが設けられており、この第１吸着回路５２Ａは、ガス循環系１４の循環往路４１と接続されている。
また、除去装置１５の下流側には、吸着回路５２として、第２吸着回路５２Ｂが設けられており、この第２吸着回路５２Ｂは、ガス循環系１４の循環復路４２と接続されている。

炉室１１１から循環往路４１へ送り出された雰囲気ガスは、第１吸着回路５２Ａを介して除去装置１５の内部へ送り込まれ、この除去装置１５の内部でＯ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の順番で各吸着材５１を通過して、第２吸着回路５２Ｂへ至る。
雰囲気ガスは、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の各吸着材５１を通過する際、ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着除去される。
そして、吸着材５１によって酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着除去された雰囲気ガスは、第２吸着回路５２Ｂから循環復路４２へと送り出され、この循環復路４２を介して炉室１１１に戻される。

焼鈍炉１０は、上述した炉内ガス排気手段、ガス供給系、昇温手段等により、被処理物Ｗの焼鈍中に雰囲気ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）の量（含有濃度）が低減されている。
このため、焼鈍炉１０は、雰囲気ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）を少量に留めることができるから、除去装置１５において、吸着材５１による酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）の吸着除去が可能となる。

除去装置１５は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着した吸着材５１を再生する再生手段５３を有することができる。
即ち、図３に示すように、除去装置１５は、吸着材５１と、再生手段５３と、再生手段５３と吸着材５１との間を繋ぐ第１再生回路５３Ａ及び第２再生回路５３Ｂと、を備えている。
第１再生回路５３Ａは、除去装置１５の上流側に設けられており、再生手段５３として、排気により除去装置１５の内部を減圧する。減圧された除去装置１５の内部では、上流側に設けられた第１再生回路５３Ａに近い吸着材５１から順番に、つまりＯ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の順番で、各吸着材５１に吸着された酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）が脱着されて、各吸着材５１が再生される。
第２再生回路５３Ｂは、除去装置１５の下流側に設けられており、再生手段５３として、減圧された除去装置１５を復圧する再生ガスを当該除去装置１５へ送り込む。
第１再生回路５３Ａ及び第２再生回路５３Ｂについて、第１再生回路５３Ａは、吸着材５１の再生のために除去装置１５を減圧する減圧回路ともいうことができ、第２再生回路５３Ｂは、その減圧された除去装置１５を復圧する復圧回路ともいうことができる。

再生手段５３に使用される排気の手段は、特に問わないが、例えば、第１再生回路５３Ａに真空ポンプ５４を接続し、この真空ポンプ５４による真空吸引により、各吸着材５１からの酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）の脱着を行うことができる（図５参照）。つまり、各吸着材５１に吸着された酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）は、再生手段５３として真空吸引により、それぞれ吸着材５１から剥がすことが好ましい。
再生手段５３に使用される再生ガスの種類は、特に問わないが、酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に対する吸着材５１の吸着性能を維持する観点から、上述した不活性ガスが好ましく、窒素（Ｎ_２）ガスがより好ましい（図５参照）。

除去装置１５は、１基のみ備えることに限らず、２基以上を備えることができる。
具体的には、図４に示すように、除去装置１５は、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂの２基を備えることができる。
第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂには、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着して雰囲気ガスから除去する複数の吸着材５１が充填されている。これら吸着材５１は、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂの双方において、上流側から下流側へ順番に、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用となるように配置されている。

第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂの上流側には、吸着回路５２として、第１吸着回路５２Ａがそれぞれ設けられている。第１除去装置１５Ａの第１吸着回路５２Ａと、第２除去装置１５Ｂの第１吸着回路５２Ａは、２系路が途中で合流して１系路となり、その合流した１系路がガス循環系１４の循環往路４１と接続されている。
第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂの下流側には、吸着回路５２として、第２吸着回路５２Ｂがそれぞれ設けられている。第１除去装置１５Ａの第２吸着回路５２Ｂと、第２除去装置１５Ｂの第２吸着回路５２Ｂは、２系路が途中で合流して１系路となり、その合流した１系路がガス循環系１４の循環復路４２と接続されている。

炉室１１１から循環往路４１へ送り出された雰囲気ガスは、第１吸着回路５２Ａで切り替えられて、第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部へ送り込まれる。
第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部へ送り込まれた雰囲気ガスは、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の順番で各吸着材５１を通過し、各吸着材５１を通過する際に酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着除去される。
酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去された雰囲気ガスは、第２吸着回路５２Ｂを切り替えることで、第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂから第２吸着回路５２Ｂを介して循環復路４２へと送り出され、この循環復路４２を介して炉室１１１に戻される。

また、再生手段５３から伸びる第１再生回路５３Ａは、１系路から途中で２系路に分岐して、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂの上流側にそれぞれ接続されている。
再生手段５３から伸びる第２再生回路５３Ｂは、分岐して、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂに接続されている。
再生手段５３において、第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂは、第１再生回路５３Ａを切り替えることで、排気による内部の減圧が行われる。減圧された第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部では、上流側に設けられた第１再生回路５３Ａに近い吸着材５１から順番に、つまりＯ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の順番で各吸着材５１に吸着された酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）がそれぞれ脱着されて、各吸着材５１が再生される。
また、再生手段５３において、第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂは、第２再生回路５３Ｂを切り替えることで、減圧された内部に再生ガスが供給されて、復圧される。

除去装置１５は、第１除去装置１５Ａ、第２除去装置１５Ｂ等の２基以上を備える場合、被処理物Ｗの焼鈍中において、何れか一基では雰囲気ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の吸着除去を実行することができ、この吸着除去と平行して、残りの他基では再生手段５３による吸着材５１の再生処理を実行することができる。
例えば、図４において、第１除去装置１５Ａでは、雰囲気ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の吸着除去を実行しており、第２除去装置１５Ｂでは、吸着材５１の再生処理を実行している。

即ち、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂは、吸着除去を実行するものと、吸着材５１の再生処理を実行するものと、に適宜切り替えることができる。換言すると、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂは、一方で吸着材５１の吸着量が満杯になる前に、他方に切り替えることで、雰囲気ガス中に含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の吸着除去を継続して実行することができる。
このため、焼鈍炉１０は、除去装置１５が第１除去装置１５Ａ、第２除去装置１５Ｂ等の２基以上を備える場合、無脱炭かつ無浸炭の焼鈍を途中で止めることなく継続して行うことができ、作業の効率化、作業量の増加、作業継続時間の長期化を図ることができる。

上述した第１吸着回路５２Ａ及び第２吸着回路５２Ｂにおける切り替えと、第１再生回路５３Ａ及び第２再生回路５３Ｂにおける切り替えと、について、切り替えのための手段は、特に問わない。
この切り替えのための手段としては、通常、開閉バルブ、切換バルブ、電磁バルブ等を使用することができる。
また、第１吸着回路５２Ａ及び第２吸着回路５２Ｂの切り替えのタイミングは、特に問わず、作業時間や、吸着後における雰囲気ガス中の酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）のガス濃度等に応じて、切り替えを適宜行うことができる。

上述の吸着材５１は、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を吸着できるものであれば、特に問わない。
吸着材５１の具体例としては、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナが挙げられる。通常、吸着材５１には、吸着対象に応じて、前述した中から選択される何れか１種のみ又は２種以上を使用することができる。
例えば、吸着対象が水（Ｈ_２Ｏ）の場合、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、及び活性アルミナを用いることができる。吸着対象が酸素（Ｏ_２）の場合、ゼオライトを用いることができる。

上述の活性炭、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナは、何れも多数の細孔を備える粒状の多孔質体であり、組成比率、細孔径（平均細孔直径）、全細孔容積、比表面積、細孔分布などに応じて吸着性能を変えることができる。
例えば、ゼオライトは、組成に含まれるアルミナ（酸化アルミニウム）とシリカ（二酸化ケイ素）の比率に応じて吸着性能を変えることができ、シリカゲルは、細孔径と細孔容積に応じて吸着性能を変えることができる。
つまり、吸着材５１には、吸着対象である酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）に応じて、組成比率、細孔径（平均細孔直径）、全細孔容積、比表面積、細孔分布などを調整又は調節した複数種を使用することができる。

通常、吸着材５１には、吸着対象とするガスの粒子の大きさに応じて細孔径が異なるものが使用され、吸着対象のガスが酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の場合、細孔径が大きい順に、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用の吸着材５１となる。
上述の除去装置１５において、複数の吸着材５１は、上流側から下流側へ順番に、Ｏ_２吸着用、Ｈ_２Ｏ吸着用となるように配置されている。言い換えると、複数の吸着材５１は、除去装置１５の上流側から下流側へ向かうに従い、細孔径が小さなものとなるように配置されている。

雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去装置１５で除去する除去工程において、雰囲気ガスは、除去装置１５の内部を上流側から下流側へ向かって流れる。
このため雰囲気ガスは、除去装置１５の内部で、まず、細孔径が最も大きなＯ_２吸着用の吸着材５１を通過し、次いで、Ｏ_２吸着用よりも細孔径が小さなＨ_２Ｏ吸着用の吸着材５１を通過する。
従って、除去工程では、雰囲気ガスが複数の吸着材５１を、細孔径が大きなものから小さなものへ順番に通過することで、粒子の大きなガスが細孔径の小さな吸着材５１に吸着されることを抑制することができ、除去工程における吸着材５１の目詰まりが防止されてへ向かうに従い、細孔径が大きなものとなるように配置されている。
除去装置１５の吸着材５１を再生処理する再生工程において、再生手段５３として排気による除去装置１５の内部の減圧は、複数の吸着材５１に対し、除去装置１５の上流側のものから下流側のものへと順番に影響を及ぼす。
このため、再生工程では、複数の吸着材５１を、細孔径が大きなものから小さなものへ順番にガスを脱着することで、粒子の大きなガスが排気時に細孔径の小さな吸着材５１に再吸着されることを抑制することができ、除去工程における吸着材５１の目詰まりが防止されている。

即ち、減圧された除去装置１５の内部では、まず、細孔径が最も大きなＯ_２吸着用の吸着材５１でＯ_２ガスが脱着されて、そのＯ_２ガスが第１再生回路５３Ａを介して排気される。
次いで、Ｏ_２ガスの脱着が進行すると、Ｈ_２Ｏ吸着用の吸着材５１に減圧の影響が及び、Ｈ_２Ｏ吸着用の吸着材５１からＨ_２Ｏガス（水分、水蒸気）が脱着される。このＨ_２ＯガスはＯ_２ガスよりも粒子が小さいため、細孔径が大きなＯ_２吸着用の吸着材５１を通過し、第１再生回路５３Ａを介して排気される。

活性炭には、分子篩炭を含むことができる。分子篩炭は、多数の細孔を備える木炭、石炭、コークス、ヤシガラ、合成樹脂、ピッチなどの炭化物を賦活処理して得られたものである。この賦活処理では、処理温度、賦活ガスの量、処理時間に応じ、細孔径のサイズを調整することができる。
即ち、分子篩炭は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスにおける粒子（分子）の大きさの差を利用し、各ガスの粒子（分子）の大きさに応じて細孔径のサイズを調整することで、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を吸着可能なものとすることができる。
通常、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を吸着可能な分子篩炭は、細孔径が約３～５オングストロームに調整される。

分子篩炭は、窒素（Ｎ_２）ガスに比べ、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを吸着しやすい性質を有している。
このため、雰囲気ガスに不活性ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを使用した場合、除去装置１５において酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）を選択的に吸着除去し、雰囲気ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスのみを炉本体１１の炉室１１１へ戻すことができる。また、吸着材５１の再生処理において、再生ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを使用した場合には、吸着材５１の酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に対する吸着性能が良好に維持される。

加えて、分子篩炭は、加圧状態でより多くのガスを吸着し、減圧状態でその吸着したガスを好適に脱着させる性質を有する。
即ち、分子篩炭は、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）の吸着材５１への吸着時において、ガスを加圧状態にすることで、より多くのガスを吸着することができる。よって、除去装置１５へ雰囲気ガスを送り込むガス循環系１４の循環往路４１及び／又は吸着回路５２には、循環ファン４５、加圧ポンプ等の加圧手段を接続することで、吸着材５１による吸着性能の向上を図ることができる（図５参照）。
一方、吸着材５１の再生処理において、分子篩炭は、真空吸引等によって減圧状態にすることで、吸着したガスを好適に脱着させることができる。よって、排気に用いられる再生手段５３には、真空ポンプ５４等の減圧装置の使用が好ましい（図５参照）。

（５）被処理物
被処理物Ｗは、焼鈍処理を施す前に有機化合物を含有する潤滑剤が除去されたものであれば、材質、形状、大きさ等は、特に問わない。
被処理物Ｗは、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属や、鉄鋼、ステンレス鋼等の鉄合金、ジュラルミン等のアルミニウム合金、インコネル、ハステロイ等のニッケル合金、真鍮、白銅等の銅合金などの合金からなる線材、管材、柱材等を挙げることができる。
被処理物Ｗから潤滑剤を除去するタイミングは、被処理物Ｗに焼鈍処理を施す前、好ましくは被処理物Ｗを炉本体１０の炉室１１１に収容する前であれば、特に問わない。
潤滑剤の洗浄方法は、特に問わない。この洗浄方法としては、水を用いる水洗処理、酸系溶液を用いる酸洗浄処理、塩基系溶液を用いるアルカリ洗浄処理、ブラスト材（粒体）を用いるブラスト洗浄処理等を例示することができる。これらの中でも、水洗処理、ブラスト洗浄処理は、酸系溶液や塩基系溶液等といった薬剤が被処理物Ｗの表面に残らず、こうした薬剤から焼鈍時に二酸化炭素（ＣＯ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）が発生することを防止できるため、有用である。また、除去方法として、例えば、ブラスト洗浄処理した後に水洗処理をする等のように、２種以上の処理を施してもよい。

潤滑剤は、有機化合物を含有するものであれば、種類、組成、用途、形態等は、特に問わない。この潤滑剤は、例えば、粉状で被処理物の表面に付着させて使用する固形潤滑剤、液状で被処理物を浸漬させたり、被処理物の表面に塗工したりして使用する液体潤滑剤を挙げることができる。
有機化合物は、種類、組成等について、特に問わない。この有機化合物としては、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エノール基を持つ化合物を挙げることができる。

上述の潤滑剤は、例えば、有機化合物として、ステアリン酸系化合物又はエステル系化合物を含有するものを挙げることができる。
ステアリン酸系化合物は、分子中にカルボン酸骨格（－ＣＯＯＨ）を有するステアリン酸からなる化合物である。エステル系化合物は、分子中にエステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ’）を有する化合物である。
上述の有機化合物の具体例としては、ステアリン酸、ラウリン酸、リシノール酸、オクチル酸などの脂肪酸と、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛などの金属とからなる金属石鹸、より具体的にステアリン酸カルシウムやステアリン酸ナトリウムを挙げることができる。

上述の有機化合物を含有する潤滑剤は、例えば、焼鈍のような炉内温度が４００℃を超え１０００℃以下の高温度環境下において、熱分解したり、変成したりすることにより、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び水素（Ｈ_２）を含む還元性ガスを発生させる。
潤滑剤から発生した還元性ガスに含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）は、温室効果ガスとして排出量の削減を要請されており、また無脱炭の焼鈍を阻害する要因と成り得る。
このため、上記の焼鈍炉１０は、焼鈍処理に供される被処理物Ｗを、有機化合物を含有する潤滑剤が除去されたものとすることにより、焼鈍時の炉室１１１における潤滑剤からの二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生を防止することができる。

また、上記の焼鈍炉１０は、焼鈍処理に供される被処理物Ｗを、有機化合物を含有する潤滑剤が除去されたものとすることにより、焼鈍時の炉室１１１における潤滑剤からの一酸化炭素（ＣＯ）の発生を防止することができる。
焼鈍時において、一酸化炭素（ＣＯ）は、被処理物Ｗに影響を及ぼし、浸炭を発生させる。焼鈍炉１０は、焼鈍処理に供される被処理物Ｗとして、有機化合物を含有する潤滑剤が除去されたものを対象とすることにより、焼鈍時における一酸化炭素（ＣＯ）の発生を防止することができる。このため、焼鈍炉１０は、実質的に無浸炭の焼鈍を達成することができる。

（６）冷却手段
冷却手段は、炉本体１０に取り付けられて、炉室１１１を冷却するためのものである（図１参照）。
即ち、被処理物Ｗは、潤滑剤が除去されたものであるから、焼鈍により加熱されて高温度となった被処理物Ｗを炉室１１１から取り出す際、被処理物Ｗの表面に外気（空気）が直接的に接触するため、外気（空気）によって酸化されやすい。
冷却手段は、炉室１１１を冷却し、炉室１１１に収容された被処理物Ｗを冷やして、炉室１１１から取り出すのに適した温度とすることにより、炉室１１１から取り出される際の被処理物Ｗの外気（空気）による酸化を防止することができる。

冷却手段としては、以下に示すものが挙げられる。
即ち、図１に示すように、冷却手段は、炉本体１１に接続されたガス冷却系１４Ａと、ガス冷却系１４Ａに接続された循環ファン４５と、ガス冷却系１４Ａを介して炉本体１１に接続されたクーラ４３と、を備えている。
ガス冷却系１４Ａは、炉室１１１と炉室１１１の外部（炉外）との間で雰囲気ガスを循環させるものであり、炉室１１１から炉外へ雰囲気ガスを送り出す往路４１Ａと、炉外から炉室１１１へ雰囲気ガスを戻す復路４２Ａと、を備えている。
循環ファン４５は、ガス冷却系１４Ａにおいて、雰囲気ガスを循環させるものである。
クーラ４３は、ガス冷却系１４Ａにおいて循環する雰囲気ガスを冷却するものである。

即ち、炉室１１１の雰囲気ガスは、循環ファン４５により、ガス冷却系１４Ａを介することで、炉本体１１とクーラ４３との間を循環し、その循環の際、クーラ４３によって冷却される。このクーラ４３によって冷却された雰囲気ガスが、炉室１１１の温度を下げることにより、炉室１１１に収容された被処理物Ｗが冷やされる。
冷却手段は、上述のガス循環系１４をガス冷却系１４Ａとして用いることにより、その機能を奏することができる。例えば、図５に示すように、ガス循環系１４には、クーラ４３及び循環ファンを接続することができ、ガス循環系１４を介して炉本体１１と除去装置１５の間で循環される雰囲気ガスを、クーラ４３によって冷やすことにより、炉室１１１を冷却することができる。

また、上述したラジアントチューブ型バーナー等のラジアントチューブ型のヒータ装置３１を、炉室を冷却する冷却手段として使用することもできる（図２参照）。
即ち、ラジアントチューブ型のヒータ装置３１Ａは、ラジアントチューブの内部に空気、フロンガス、アンモニアガス、炭酸ガス、プロパンガス等の冷媒を通すことにより、周囲を冷却する機能を奏するため、所謂、クーリングチューブ、冷却チューブ等として使用することができる。
そして、ヒータ装置３１Ａを、クーリングチューブ、冷却チューブ等の冷却手段として使用した場合、空気等の冷媒は、ラジアントチューブ内を流動するため、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）などが炉室１１１に散逸されず、無脱炭の焼鈍、あるいは無脱炭及び無浸炭の焼鈍において有用である。
冷却手段は、上述したガス冷却系１４Ａ等のみ、あるいはヒータ装置３１Ａのみで構成されることに限定されず、ガス冷却系１４Ａ等とヒータ装置３１Ａの双方を用いて構成されてもよい。

（７）焼鈍炉の具体例
本発明の焼鈍炉１０を更に具体化した具体例を、図５に示す。
焼鈍炉１０は、被処理物Ｗを焼鈍する焼鈍炉であり、より詳しくは、潤滑剤が除去された被処理物Ｗを無脱炭で焼鈍し、実質的には無脱炭かつ無浸炭で焼鈍する焼鈍炉である。
焼鈍炉１０は、炉室１１１が内部に設けられた炉本体１１と、炉本体１１に接続されたガス供給系１２と、炉本体１１に設けられた昇温手段１３と、炉本体１１に接続されたガス循環系１４と、ガス循環系１４を介して炉本体１１と接続された除去装置１５と、を備えている。
焼鈍炉１０は、炉本体１１に接続されて、炉室１１１の炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気するガス排気系１６と、ガス排気系１６に接続された電磁バルブ６１と、を更に備えている。

炉本体１１は、被処理物Ｗを炉室１１１に収容し、その炉室１１１で当該被処理物Ｗを焼鈍するように構成されている。
炉本体１１は、炉室１１１に被処理物Ｗを出し入れする開口部１１２を有している。
さらに、炉本体１１は、開口部１１２を開閉する扉１１３を有している。
即ち、炉本体１１は、焼鈍中は扉１１３で開口部１１２を塞ぎ、炉室１１１を閉塞することで、被処理物Ｗを断続的に処理するバッチ式のものである。
また、炉本体１１は、炉室１１１において被処理物Ｗを搬送する搬送装置１１４を有している。

ガス供給系１２は、雰囲気ガスとして窒素（Ｎ_２）ガス及び水素（Ｈ_２）ガスを炉室１１１に供給するものであり、窒素（Ｎ_２）ガスを供給する第１供給系２１と、水素（Ｈ_２）ガスを供給する第２供給系２２と、を有している。
第１供給系２１には、逆止弁による第１供給バルブ２１Ａが接続されており、この第１供給バルブ２１Ａにより、窒素（Ｎ_２）ガスの供給量を調整することができる。
第２供給系２２には、電磁弁による第２供給バルブ２２Ａが接続されており、この第２供給バルブ２２Ａにより、水素（Ｈ_２）ガスの供給を許容又は規制することができる。

炉本体１１には、炉室１１１の炉内圧力を計測する圧力計２３が設けられている。
扉１１３、第１供給バルブ２１Ａ及び圧力計２３は、炉圧調整器２４と電気的に接続されている。
炉圧調整器２４は、扉１１３の開閉や、圧力計２３が計測した炉内圧力に応じ、第１供給バルブ２１Ａの開放量を制御することにより、窒素（Ｎ_２）ガスの供給量を調節している。つまり、炉圧調整器２４は、窒素（Ｎ_２）ガスの供給量の調節により、炉室１１１の炉内圧力が設定された範囲となるように調整している。

昇温手段１３として、炉室１１１には複数のヒータ装置３１が配設されている。
ヒータ装置３１には、チューブ内で熱媒を流通させ、熱交換によって炉室１１１の雰囲気ガスを加熱するラジアントチューブ型バーナーが使用されており、炉室１１１への燃焼ガスの散逸が防止されている。
炉本体１１には、炉室１１１の炉内温度を計測する熱電対３２が設けられている。
熱電対３２及びヒータ装置３１は、温度調節計３３と電気的に接続されている。
温度調節計３３は、熱電対３２が計測した炉内温度に応じ、ヒータ装置３１による炉室１１１の加熱を制御することにより、炉室１１１の炉内温度が設定された範囲となるように調節している。

ガス循環系１４は、炉室１１１と炉室１１１の外部との間で雰囲気ガスを循環させるものである。
ガス循環系１４は、炉室１１１から雰囲気ガスを送り出す循環往路４１と、炉室１１１へ雰囲気ガスを送り返す循環復路４２とを備えている。

循環往路４１には、クーラ４３が接続されている。クーラ４３は、炉室１１１から高温度で送り出された雰囲気ガスの温度を下げることで、除去装置１５に充填されている吸着材５１を熱から保護するために設けられている。具体的に、クーラ４３は、吸着材５１の耐熱温度まで雰囲気ガスを降温することにより、吸着材５１を熱から保護するとともに、雰囲気ガスを炉室１１１に送り返した際の炉内温度の低下を抑制している。
循環往路４１には、フィルタ４４が接続されている。フィルタ４４は、炉室１１１から送り出された雰囲気ガスに含まれる塵埃、煤（スス）、タール、被処理物Ｗに付着していた潤滑剤等といった固状及び／又は液状の雑物を除去するために設けられている。つまり、フィルタ４４は、固状及び／又は液状の雑物を除去することで、こうした固状及び／又は液状の雑物が吸着材５１に吸着されることを阻止し、吸着材５１によるガスの吸着性能を維持している。

循環往路４１には、循環ファン４５が接続されている。循環ファン４５は、循環往路４１を介して炉室１１１から雰囲気ガスを吸引し、その雰囲気ガスを除去装置１５へ送り出すために設けられている。さらに、循環ファン４５は、ガス循環系１４における雰囲気ガスの循環量を調節する機能と、除去装置１５へ雰囲気ガスを加圧状態で送り出す機能とを有している。
炉本体１１には、第１分析計４６が電気的に接続されており、この第１分析計４６は、循環ファン４５と電気的に接続されている。第１分析計４６は、炉本体１１の炉室１１１において、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスの濃度を分析する機能を有している。そして、第１分析計４６は、各ガスの濃度の分析結果に基づき、循環ファン４５を制御することにより、雰囲気ガスの循環量を調節している。
上述したガス循環系１４、循環ファン４５、クーラ４３等は、炉室１１１を冷却する冷却手段として使用することができる。冷却手段として使用する場合、ヒータ装置３１による炉室１１１の昇温を停止した状態とし、ガス循環系１４によって循環する雰囲気ガスを、クーラ４３で冷やすことにより、この冷やされた雰囲気ガスがガス循環系１４を介して炉室１１１に戻り、炉室１１１を冷却する。

除去装置１５は、循環往路４１と循環復路４２との間に接続されている。除去装置１５は、循環往路４１から送り込まれた雰囲気ガス中から、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを除去するものである。また、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去された雰囲気ガスは、循環復路４２を介して炉本体１１の炉室１１１に戻される。
除去装置１５から炉室１１１に戻された雰囲気ガスは、含まれていた酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）が除去された分、炉室１１１から除去装置１５へ送り出されたときと比べ、減量されている。この雰囲気ガスの減量分は、炉内圧力の低下等として炉圧調整器２４に検出され、炉圧調整器２４が窒素（Ｎ_２）ガスの供給量を制御することによって補填される。

除去装置１５は、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂとを備えている。第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂのそれぞれには、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを吸着する複数の吸着材５１が充填されている。
第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂは、何れか一方が酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の吸着除去を実行している間、他方が再生手段５３による吸着材５１の再生処理を実行するように、相互に切り替えて使用される。
なお、図５中では、第１除去装置１５Ａが各ガスの吸着除去を実行しており、第２除去装置１５Ｂが吸着材５１の再生処理を実行している。

第１除去装置１５Ａは、図５中に実線で示すように、第１吸着回路５２Ａ及び第１切換バルブ５２１を介して、循環往路４１に接続された循環ファン４５と繋がっている。
また、第１除去装置１５Ａは、図５中に実線で示すように、第２吸着回路５２Ｂ及び第３切換バルブ５２３を介して、循環復路４２に接続されている。
循環ファン４５から送り出された雰囲気ガスは、第１除去装置１５Ａへ送り込まれ、吸着材５１によって酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを吸着除去された後、循環復路４２を介して炉室１１１へ戻される。

図５中に鎖線で示すように、第１吸着回路５２Ａは、分岐し、第２切換バルブ５２２を介して、第２除去装置１５Ｂとも繋がっている。
また、図５中に鎖線で示すように、第２吸着回路５２Ｂは、分岐し、第４切換バルブ５２４を介して、第２除去装置１５Ｂとも繋がっている。
図５に示した状態において、第１切換バルブ５２１及び第３切換バルブ５２３は開かれ、第２切換バルブ５２２及び第４切換バルブ５２４は閉じられており、雰囲気ガスは、第１除去装置１５Ａのみへ送り込まれ、第２除去装置１５Ｂへは送り込まれない。

循環復路４２には、第２分析計４７が電気的に接続されており、この第２分析計４７は、第１切換バルブ５２１及び第２切換バルブ５２２と電気的に接続されている。
第２分析計４７は、循環復路４２において、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスの濃度を分析する機能を有している。
第２分析計４７は、各ガスの濃度の分析結果に基づき、各ガスの濃度の上昇が検出された場合、第１切換バルブ５２１及び第２切換バルブ５２２を制御し、開閉を操作することにより、第１除去装置１５Ａと第２除去装置１５Ｂとを切り替える。
なお、第３切換バルブ５２３は、第１切換バルブ５２１と連動して同様に開閉するように機能し、また、第４切換バルブ５２４は、第２切換バルブ５２２と連動して同様に開閉するように機能する。

第２除去装置１５Ｂは、図５中に実線で示すように、第１再生回路５３Ａと第１再生バルブ５３１を介して、繋がっている。
また、第２除去装置１５Ｂは、図５中に実線で示すように、第２再生回路５３Ｂと第３再生バルブ５３３を介して、繋がっている。
さらに、第１再生回路５３Ａには、再生手段５３として真空ポンプ５４が接続されており、第２再生回路５３Ｂには、再生手段５３として窒素（Ｎ_２）ガスが供給されている。

再生処理において、第２除去装置１５Ｂは、真空ポンプ５４により、第１再生回路５３Ａを介して真空吸引され、内部が減圧状態とされる。この減圧状態で、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスは、吸着材５１から脱着され、第１再生回路５３Ａを介して排気される。
また、第２除去装置１５Ｂは、酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）が吸着材５１から脱着された後、真空ポンプ５４を停止し、第２再生回路５３Ｂを介して再生ガスである窒素（Ｎ_２）ガスが供給されることにより、内部を復圧されて、再生される。

図５中に鎖線で示すように、第１再生回路５３Ａは、分岐し、第２再生バルブ５３２を介して、第１除去装置１５Ａとも繋がっている。
また、図５中に鎖線で示すように、第２再生回路５３Ｂは、分岐し、第４再生バルブ５３４を介して、第１除去装置１５Ａとも繋がっている。

図５に示した状態において、第１再生バルブ５３１及び第３再生バルブ５３３は開かれ、第２再生バルブ５３２及び第４再生バルブ５３４は閉じられており、再生手段５３による真空吸引と、窒素（Ｎ_２）ガスの供給による復圧は、第２除去装置１５Ｂのみに影響を及ぼし、第１除去装置１５Ａには影響を及ぼさない。
なお、第１再生バルブ５３１は、第２切換バルブ５２２と連動して同様に開閉するように機能し、第３再生バルブ５３３は、第１再生バルブ５３１から遅れて開閉するように機能する。
また、第２再生バルブ５３２は、第１切換バルブ５２１と連動して同様に開閉するように機能し、第４再生バルブ５３４は、第２再生バルブ５３２から遅れて開閉するように機能する。

ガス排気系１６は、炉本体１１に接続されて、炉室１１１の炉内ガスを炉本体１１の外部へ排気するものである。
この炉内ガスとは、ガス供給系１２によって供給される雰囲気ガスではなく、焼鈍の開始時等に炉室１１１に存在するガスであり、主として空気（外気）、あるいは炉室１１１に残留した雰囲気ガスと空気（外気）との混合ガスである。
即ち、ガス排気系１６は、炉室１１１のガスを、炉内ガスから雰囲気ガスへと入れ換える目的で、炉内ガスを排気するために使用されるものである。
ガス排気系１６は、その使用時に、電磁バルブ６１によって系路が開かれることで、炉内ガスを排気するように機能する。
また、ガス排気系１６は、無脱炭・無浸炭の焼鈍を行うため、扉１１３とともに炉室１１１を閉塞するように、焼鈍中は電磁バルブ６１によって系路を閉塞される。

［２］焼鈍方法
本発明の焼鈍方法は、上述の焼鈍炉１０を用い、被処理物Ｗを焼鈍する焼鈍方法であって、
有機化合物を含有する潤滑剤が付着した被処理物Ｗを洗浄して、前記被処理物Ｗから前記潤滑剤を除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記被処理物Ｗを炉本体１１の炉室１１１に収容し、前記炉室１１１を雰囲気ガスで満たして、前記炉室１１１を昇温する昇温工程と、
前記昇温工程の後、前記炉室１１１と、前記炉室１１１にガス循環系１４を介して接続された除去装置１５と、の間で前記雰囲気ガスを循環させる循環工程と、
前記循環工程で前記炉室１１１から送られた前記雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を、前記除去装置１５で除去する除去工程と、
前記除去工程で酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去した前記雰囲気ガスを前記炉室１１１へ戻し、前記被処理物Ｗを無浸炭・無脱炭で焼鈍する焼鈍工程と、を備えることを特徴とする。

（１）洗浄工程
洗浄工程は、焼鈍炉１０を用いて被処理物Ｗを焼鈍する前に、被処理物Ｗに対して予め施される工程である。
洗浄工程は、被処理物Ｗを洗浄して、その被処理物Ｗに付着した潤滑剤を除去することによって実施される。
洗浄工程における被処理物Ｗの洗浄方法は、被処理物Ｗの材質や仕様、潤滑剤の種類等に応じて選択され、特に限定されず、例えば、水洗処理、酸洗浄処理、アルカリ洗浄処理、ブラスト洗浄処理等が挙げられる。

ここで、被処理物Ｗの浸炭と脱炭について説明する。
金属を材料とする被処理物Ｗは、その表面に存在する炭素（Ｃ）が一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスと反応し、浸炭及び脱炭を発生させる。
浸炭は、以下の反応式（ａ１）に従って進行する。
Ｃ＋ＣＯ_２ ← ２ＣＯ・・・（ａ１）
脱炭は、以下の反応式（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ）に従って進行する。
Ｃ＋ＣＯ_２ → ２ＣＯ・・・（ａ２）
Ｃ＋１／２Ｏ_２ → ＣＯ・・・（ｂ１）
Ｃ＋Ｏ_２ → ＣＯ_２・・・（ｂ２）
Ｃ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ＋Ｈ_２・・・（ｃ）
上記の反応式（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ）は、何れも平衡反応であり、その平衡定数であるＫは、以下の式（ｄ）で求められる。
（ＣＯ×Ｈ_２Ｏ）／（Ｈ_２×ＣＯ_２）＝Ｋ・・・（ｄ）
上記の反応式（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ）は、式（ｄ）で求められるＫ（平衡定数）に従い、雰囲気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスの濃度次第で逆反応を起こすことから、焼鈍時には浸炭及び脱炭の何れもが発生し得る。

上述の潤滑剤は、有機化合物、特にステアリン酸系化合物又はエステル系化合物を含有しており、焼鈍炉１０を用いた焼鈍時の高温の炉内温度条件下において、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）を発生させる。
洗浄工程は、被処理物Ｗから潤滑剤を除去することにより、潤滑剤からの一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）の発生を防止する。
つまり、上述の焼鈍方法は、洗浄工程によって潤滑剤を除去することにより、炉内における一酸化炭素（ＣＯ）の発生が防止されており、実質的な無浸炭の焼鈍が可能となる。

一方、上述の焼鈍炉１０を用いた焼鈍方法では、雰囲気ガスとして水素（Ｈ_２）ガスを使用する。また、炉室１１１には、高確率で酸素（Ｏ_２）が残留しており、酸素（Ｏ_２）と水素（Ｈ_２）とが反応して水（Ｈ_２Ｏ）を発生させる。
酸素（Ｏ_２）及び水素（Ｈ_２）の各ガスの濃度次第では、上述の反応式（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ）が進行し、焼鈍中における被処理物Ｗの脱炭を発生させる。
従って、焼鈍中における被処理物Ｗの脱炭を防止する、つまり被処理物Ｗを無脱炭で焼鈍するには、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスの除去が必要となる。
本発明の焼鈍方法は、洗浄工程による潤滑剤の除去に加え、さらに雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを除去して、被処理物Ｗを無脱炭で焼鈍するため、昇温工程と、循環工程と、除去工程と、焼鈍工程と、を備えている。

（２）昇温工程
昇温工程は、洗浄工程で潤滑剤を除去した被処理物Ｗを、炉本体１１の炉室１１１に収容した後、炉室１１１を雰囲気ガスで満たし、炉室１１１を昇温して実施される。
被処理物Ｗの炉室１１１への収容は、炉本体１１の扉１１３を開き、開口部１１２を介して炉室１１１に被処理物Ｗを、搬送装置１１４を利用して収容した後、扉１１３を閉じて炉室１１１を閉塞することにより実行される。
また、閉塞後の炉室１１１は、ガス供給系１２を使用することにより、雰囲気ガスで満たされる。
炉室１１１の昇温は、炉室１１１が雰囲気ガスで満たされた後、昇温手段１３であるヒータ装置３１を使用し、雰囲気ガスで満たされた炉室１１１を昇温して、所定温度に保つことにより実行される。

昇温工程において昇温される炉室１１１の炉内温度は、被処理物Ｗの材質に応じて適宜設定され、特に限定されない。
炉内温度は、例えば、４００℃を超えて１０００℃以下とすることができる。
炉内温度は、好ましくは４５０℃以上９５０℃以下、より好ましくは５００℃以上９００℃以下、さらに好ましくは５５０℃以上８５０℃以下である。

（３）循環工程
循環工程は、図５に示した焼鈍炉１０において、ガス循環系１４を介することにより、炉室１１１と除去装置１５との間で雰囲気ガスを循環させる工程である。
具体的に、循環工程は、第１分析計４６が炉室１１１の酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスの濃度を分析し、その分析結果として各ガスの濃度が所定値を超えている場合に実行される。
循環工程は、第１分析計４６が制御する循環ファン４５の作動に伴って開始される。

つまり、循環ファン４５の作動に伴い、炉室１１１から雰囲気ガスが循環往路４１へ吸い出され、この雰囲気ガスは、循環往路４１を介して除去装置１５へと送り込まれる。
除去装置１５へ送り込まれた雰囲気ガスは、除去装置１５の内部を通過した後、循環復路４２へと送り出され、この循環復路４２を介して炉室１１１へと戻される。
そして、循環ファン４５の作動中、雰囲気ガスは、炉本体１１（炉室１１１）、循環往路４１、除去装置１５、及び循環復路４２の間を繰り返し循環される。

（４）除去工程
除去工程は、図５に示した焼鈍炉１０において、除去装置１５を利用し、雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去する工程である。
具体的に、除去工程は、循環工程で循環されている雰囲気ガスが、除去装置１５の第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部を通過することによって実施される。
除去工程の開始タイミングは、特に問わないが、通常、循環工程と略同時に開始することができる。

第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部には、吸着材５１が充填されている。この吸着材５１は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを吸着するように調製されたものである。
従って、除去工程では、雰囲気ガスが第１除去装置１５Ａ又は第２除去装置１５Ｂの内部を通過する際、含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスが吸着材５１に吸着されることにより、除去される。

（５）焼鈍工程
焼鈍工程は、図５に示した焼鈍炉１０において、炉本体１１の炉室１１１で被処理物Ｗを無浸炭・無脱炭で焼鈍する工程である。
具体的に、焼鈍工程において、炉室１１１を満たす雰囲気ガスは、上述の循環工程及び除去工程を経たことにより、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスを除去される。
また、被処理物Ｗは、洗浄工程を経たことにより、潤滑剤を除去されており、雰囲気ガスには一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）がほぼ含まれていない。
このため、被処理物Ｗの表面において、上記の浸炭に係る反応式（ａ１）の反応が起こり得ず、さらに脱炭に係る反応式（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ）の反応が起こり得ないため、焼鈍工程では脱炭及び浸炭の発生を防止された無浸炭及び無脱炭の焼鈍が実施される。
焼鈍工程の開始タイミングは、特に問わないが、通常、循環工程及び除去工程と略同時に開始するか、あるいは循環工程及び除去工程が開始された後で開始することができる。

焼鈍工程において、炉室１１１を満たす雰囲気ガスの全量を１００ｖｏｌ％とした場合、酸素（Ｏ_２）の含有濃度は、０．００１ｖｏｌ％以下が好ましい。また、水（Ｈ_２Ｏ）の含有濃度は、０．０１３ｖｏｌ％以下が好ましい。Ｏ_２、Ｈ_２Ｏの含有濃度を前述の範囲とすることで、脱炭の発生を好適に防止することができる。

なお、上述の各ガスの含有濃度は、焼鈍の際の炉内温度における含有濃度とし、具体的には雰囲気ガスが６８０℃以上の場合の含有濃度とする。
循環工程は、雰囲気ガス（１００ｖｏｌ％）中のＯ_２、Ｈ_２Ｏの含有濃度が上述の範囲を超えたことが、第１分析計４６で検出された場合に実行することもできる。
即ち、循環工程は、第１分析計４６の分析結果として、Ｏ_２の含有濃度が０．００１ｖｏｌ％、Ｈ_２Ｏの含有濃度が０．０１３ｖｏｌ％を超えている場合に実行してもよい。

（６）排気工程
本発明の焼鈍方法は、炉室１１１の炉内ガスを排気する排気工程を備えることができる。
排気工程は、焼鈍炉１０が備える炉内ガス排気手段として、ガス排気系１６及び電磁バルブ６１（図５参照）、及び／又は真空排気系１７、排気バルブ７１及び排気用真空ポンプ７２（図２参照）を利用し、炉室１１１の炉内ガスを排気する工程である。
この排気工程は、焼鈍工程の前に実施されることが好ましい。

具体的に、排気工程は、電磁バルブ６１によってガス排気系１６を開放した後、ガス供給系１２から炉室１１１へ雰囲気ガスを供給することにより、開始される。
排気工程は、ガス排気系１６から炉内ガスが十分に排気され、炉室１１１のガスが炉内ガスから雰囲気ガスに入れ替わった後、電磁バルブ６１によってガス排気系１６を閉塞することにより、終了される。

また、排気工程は、真空排気系１７を使用する場合、排気バルブ７１によって真空排気系１７を開放し、排気用真空ポンプ７２を作動させることで、炉室１１１の炉内ガスを真空排気系１７から真空吸引し、強制的に排気することで実行される。
ある程度、炉内ガスが真空吸引により排気された後、排気用真空ポンプ７２を停止し、排気バルブ７１によって真空排気系１７を閉塞して、ガス供給系１２から炉室１１１へ雰囲気ガスを供給し、炉室１１１を復圧することにより、排気工程が終了される。

排気工程において、炉内ガスの排気は、炉室１１１の酸素濃度を測定することによって確認することができる。
詳しくは、排気工程では、炉室１１１の雰囲気を、被処理物Ｗの酸化が開始される前の状態に保ちながら、炉室１１１の酸素濃度を所定値以下とすることにより、炉室１１１を脱酸素状態にすることが可能となり、無脱炭・無浸炭の焼鈍を好適に実現することができる。
具体的に、排気工程は、炉室１１１内が４００℃を超える雰囲気で被処理物Ｗの酸化が開始されるため、炉室１１１内の温度が４００℃以下に保たれた状態で、炉室１１１の酸素濃度が０．１ｖｏｌ％以下になるまで実施されることが好ましい。酸素濃度は、より好ましくは、０．０５ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは０．０１ｖｏｌ％以下である。

（７）炉圧調整工程
本発明の焼鈍方法は、排気工程の後、炉室１１１の炉圧を調整する炉圧調整工程を備えることができる。
炉圧調整工程は、排気工程の後、図５に示した焼鈍炉１０において、炉内ガスを排気するガス排気系１６を閉じた状態とし、第１供給系２１から炉室１１１へ雰囲気ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを供給することにより、炉室１１１の炉圧を調整する工程である。
つまり、炉圧調整工程は、排気工程の後、炉内ガスの排気によって減圧した炉室１１１を、無脱炭・無浸炭の焼鈍に適した炉内圧力に復圧する工程、ともいうことができる。

（８）供給工程
本発明の焼鈍方法は、除去工程の後、雰囲気ガスを炉室１１１に供給する供給工程を備えることができる。
供給工程は、除去工程の後、図５に示した焼鈍炉１０において、除去装置１５で除去された酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の合計量と同量の雰囲気ガスを、ガス供給系１２から炉室１１１に供給する工程である。

つまり、供給工程は、除去工程の後、除去装置１５で酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）が除去された分、循環して炉室１１１に戻された雰囲気ガスは減量しており、その減量分に相当する雰囲気ガスを、ガス供給系１２から供給し、補填する工程、ともいうことができる。
また、焼鈍炉１０は、扉１１３等によって炉室１１１を完全に密閉することは困難であり、焼鈍中に雰囲気ガスが炉本体１１の外部へ若干漏出する場合がある。このため、供給工程は、このような漏出分を補填する工程、ともいうことができる。
具体的に、雰囲気ガスの減量分や漏出分は、炉内圧力の低下等として炉圧調整器２４によって検出され、この炉圧調整器２４が、減量分や漏出分に相当する量を補填分として、第１供給系２１から炉室１１１へ窒素（Ｎ_２）ガスを供給する。

（９）再生工程
本発明の焼鈍方法は、除去装置１５において、複数の吸着材５１を再生処理する再生工程を備えることができる。
再生工程は、図５に示した焼鈍炉１０において、第２除去装置１５Ｂを、再生手段５３を利用して再生処理する工程である。
この再生工程は、除去装置１５が２基以上の場合、除去工程と略同時のタイミングで実施することができ、除去装置１５が１基の場合、除去工程と前後するタイミングで実施することができる。

具体的に、再生工程の手順は、まず、第１再生バルブ５３１により第１再生回路５３Ａを開放し、真空ポンプ５４を作動させ、第１再生回路５３Ａを介した真空吸引を行うことにより、第２除去装置１５Ｂの内部を減圧する。減圧された第２除去装置１５Ｂの内部では、Ｏ_２吸着用及びＨ_２Ｏ吸着用の各吸着材５１から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の各ガスがそれぞれ脱着され、その脱着された各ガスは、第１再生回路５３Ａを介して第２除去装置１５Ｂの外部へ排気される。
次いで、第１再生バルブ５３１により第１再生回路５３Ａを閉塞し、真空ポンプ５４の作動を停止した後、第３再生バルブ５３３により第２再生回路５３Ｂを開放する。第２再生回路５３Ｂを開放すると、この第２再生回路５３Ｂを介して第２除去装置１５Ｂの内部へ窒素（Ｎ_２）ガスが供給され、減圧されていた第２除去装置１５Ｂの内部が復圧される。
そして、第２除去装置１５Ｂの内部が復圧されることで、その内部に充填されている吸着材５１が再生され、この状態で第３再生バルブ５３３により第２再生回路５３Ｂを閉塞し、再生工程を終了する。

なお、再生工程において、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の内部の復圧は、上述のように再生ガス（窒素（Ｎ_２）ガス）を複数の吸着材５１に対し、下流側から上流側へ直列的な順送りで供給して行うことに限定されない。
例えば、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）用の各吸着材５１を収容する複数の器を備えている場合、第２再生回路５３Ｂを複数に分岐して複数の器と接続することができる。
そして、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の各器へ再生ガス（窒素（Ｎ_２）ガス）を並列的に供給して、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）用の器毎に内部が復圧されてもよい。
この場合、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の復圧に要する時間の短縮化を図ることができる。

また、再生工程において、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の内部の減圧は、上述のように真空吸引を複数の吸着材５１に対し、上流側から下流側へ直列的な順送りで行うことに限定されない。
例えば、第１再生回路５３Ａを複数に分岐し、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の複数の器と接続することができる。
そして、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）において、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）用の器毎に、第１再生回路５３Ａを介した真空吸引を並列的に行い、各器の内部を減圧して、各器に充填された吸着材５１から酸素（Ｏ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）のガスを脱着することもできる。
この場合、各器の間を接続する回路は閉じておくことが好ましく、また、除去装置１５（第１除去装置１５Ａ及び第２除去装置１５Ｂ）の再生に要する時間の短縮化を図ることができる。

（１０）取出工程
本発明の焼鈍方法は、炉室１１１から被処理物Ｗを取り出す取出工程を備えることができる。
取出工程は、図５に示した焼鈍炉１０において、ガス循環系１４（ガス冷却系１４Ａ）、クーラ４３等の冷却手段を利用する工程である。
即ち、被処理物Ｗは、洗浄工程において潤滑剤を除去されているため、焼鈍時に高温とされた状態で空気（外気）に曝されると、潤滑剤を除去された被処理物Ｗの表面に酸素が直接的に接触することで、酸化されてしまう。
このような炉室１１１からの取出時における被処理物Ｗの酸化を防止するため、取出工程では、冷却手段を利用し、被処理物Ｗを、酸化を防止可能な温度以下となるまで冷やした後、炉室１１１から被処理物Ｗを取り出す。
このため、取出工程は、炉室１１１からの取出時における被処理物Ｗの酸化を防止する工程、ともいうことができる。

具体的に、取出工程の手順は、上述の焼鈍工程の後、ヒータ装置３１をＯＦＦとして炉室１１１の昇温を停止し、循環ファン４５を作動させ、ガス循環系１４（ガス冷却系１４Ａ）において雰囲気ガスを循環させながらクーラ４３で冷却することにより実行される。
冷却された雰囲気ガスは、ガス循環系１４（ガス冷却系１４Ａ）を介して炉室１１１に戻されることで、炉室１１１を冷やし、被処理物Ｗを冷却する。そして、炉室１１１が所定温度以下になるまで冷やされた後、その炉室１１１から被処理物Ｗが取り出される。
取出工程において、被処理物Ｗの取出時の炉室１１１内の温度は、被処理物Ｗの材質に応じて適宜設定され、特に限定されない。その炉室１１１内の温度は、例えば、３００℃以下とすることができ、好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下である。

本発明は、金属部品、金属線材、金属工具などの金属材料からなり、焼鈍を必要とする被処理物について、広範な製品で利用することができ、特に無脱炭の焼鈍として有用である。

１０；焼鈍炉、
１１；炉本体、１１１；炉室、１１２；開口部、１１３；扉、１１４；搬送装置、
１２；ガス供給系、２１；第１供給系、２１Ａ；第１供給バルブ、２２；第２供給系、２２Ａ；第２供給バルブ、２３；圧力計、２４；炉圧調整器、
１３；昇温手段、３１，３１Ａ；ヒータ装置、３２；熱電対、３３；温度調節計、
１４；ガス循環系、４１；循環往路、４２、循環復路、４３；クーラ、４４；フィルタ、４５；循環ファン、４６；第１分析計、４７；第２分析計、
１４Ａ；ガス冷却系、４１Ａ；往路、４２Ａ、復路、
１５；除去装置、１５Ａ；第１除去装置、１５Ｂ；第２除去装置、５１；吸着材、
５２；吸着回路、５２Ａ；第１吸着回路、５２Ｂ；第２吸着回路、５２１；第１切換バルブ、５２２；第２切換バルブ、５２３；第３切換バルブ、５２４；第４切換バルブ、
５３；再生手段、５３Ａ；第１再生回路、５３Ｂ；第２再生回路、５３１；第１再生バルブ、５３２；第２再生バルブ、５３３；第３再生バルブ、５３４；第４再生バルブ、
５４；真空ポンプ、
１６；ガス排気系、６１；電磁バルブ、
１７；真空排気系、７１；排気バルブ、７２；排気用真空ポンプ、
Ｗ；被処理物。

Claims

有機化合物を含有する潤滑剤が除去された被処理物を焼鈍する焼鈍炉であって、
前記被処理物を収容する炉室が内部に設けられた炉本体と、
前記炉本体に接続されて、前記炉室へ雰囲気ガスを供給するガス供給系と、
前記炉本体に設けられて、前記炉室を昇温する昇温手段と、
前記炉本体に接続されて、前記炉室と前記炉室の外部との間で前記雰囲気ガスを循環させるガス循環系と、
前記ガス循環系を介して前記炉本体と接続されて、前記炉室との間で循環される前記雰囲気ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去する除去装置と、を備えることを特徴とする焼鈍炉。
前記除去装置は、酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を吸着して前記雰囲気ガスから除去する吸着材を有している請求項１に記載の焼鈍炉。
前記炉本体に接続されて、前記炉室の炉内ガスを前記炉本体の外部へ排気する炉内ガス排気手段を更に備える請求項１又は２に記載の焼鈍炉。
前記ガス供給系は、前記炉室に窒素（Ｎ_２）ガスを供給する第１供給系と、前記炉室に水素（Ｈ_２）ガスを供給する第２供給系と、を備え、
前記第１供給系には、前記炉室の炉圧を調整する炉圧調整器が接続されている請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の焼鈍炉。
前記炉本体に取り付けられて前記炉室を冷却する冷却手段をさらに備える請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の焼鈍炉。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼鈍炉を用い、被処理物を焼鈍する焼鈍方法であって、
有機化合物を含有する潤滑剤が付着した被処理物を洗浄して、前記被処理物から前記潤滑剤を除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記被処理物を炉本体の炉室に収容し、前記炉室を雰囲気ガスで満たして、前記炉室を昇温する昇温工程と、
前記昇温工程の後、前記炉室と、前記炉室にガス循環系を介して接続された除去装置と、の間で前記雰囲気ガスを循環させる循環工程と、
前記循環工程で前記炉室から送られた前記雰囲気ガス中から酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を、前記除去装置で除去する除去工程と、
前記除去工程で酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を除去した前記雰囲気ガスを前記炉室へ戻し、前記被処理物を無浸炭・無脱炭で焼鈍する焼鈍工程と、を備えることを特徴とする焼鈍方法。
前記焼鈍工程において、前記雰囲気ガスの全量を１００ｖｏｌ％として、酸素（Ｏ_２）の含有濃度が０．００１ｖｏｌ％以下、水（Ｈ_２Ｏ）の含有濃度が０．０１３ｖｏｌ％以下である請求項６に記載の焼鈍方法。
前記炉室内の温度が４００℃以下の状態で、前記炉室の酸素濃度が０．１ｖｏｌ％以下になるまで前記炉室の炉内ガスを排気する排気工程を備える請求項６又は７に記載の焼鈍方法。
前記排気工程の後、前記炉本体に接続された炉内ガス排気手段を閉じた状態とし、雰囲気ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを前記炉室に供給することにより、前記炉室の炉圧を調整する炉圧調整工程を備える請求項８に記載の焼鈍方法。
前記除去工程の後、除去された酸素（Ｏ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）の合計量と同量の雰囲気ガスを、前記炉本体に接続されたガス供給系から前記炉室に供給する供給工程を備える請求項６乃至９のうちいずれか一項に記載の焼鈍方法。
前記焼鈍工程の後、前記炉室内の温度が３００℃以下の状態で、前記炉室から前記被処理物を取り出す取出工程を備える請求項６乃至１０のうちいずれか一項に記載の焼鈍方法。