JP2665333B2 - 連続式熱処理炉用フード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は少なくとも１つの熱処理帯域からなる連続炉
において部品類を熱処理する方法に好適な構成からなる
フードに係り、その方式は前記熱処理帯域の少なくとも
１つの終端における熱処理諸条件下で非反応性雰囲気を
生成することである。 従来の技術 滲炭、窒化、焼結、焼鈍等のような熱処理法におい
て、処理炉内を還元性又は非酸化性雰囲気に保持するこ
とが一般に望まれている。大量の被処理部品のためには
その炉が連続式でありかつその両端は開放状であるのが
普通である。このような炉は被熱処理用部品のための入
口域、熱処理帯域及び通常、冷却帯域及び該部品用の出
口域とからなっている。このような炉は熱処理帯域に該
部品を供給する方式を備え、該部品が炉内に移行するに
つれて該部品の温度が順次昇温される。熱処理が完了す
ると該部品は通常冷却域に通され、そこで該部品の酸化
が大気中で起きないような温度に冷却される。 通常還元性又は中性であることが望まれる熱処理雰囲
気は、吸熱又は発熱発生装置、又は好適な液体−ガス混
合物の直接噴射によって炉に供給される。この雰囲気の
噴射は通常熱処理帯域で又はその付近で行われる。大気
中に含まれる酸化性成分の炉内における増加をさけるた
めに噴射箇所における雰囲気生成ガスの過圧を達成する
ことが必要である。 酸化性成分の炉内における増加のこの問題のための第
１の解決は米国特許第3,467,366号に明記されている。
この発明は炉の入口及び出口において、多数の室群を区
画する多数のスクリーンによって形成された閉鎖帯域を
提案している。不活性ガス雰囲気は中央室の底部に配設
された穿孔管によって該中央室中に噴射されて、炉内雰
囲気における大気の増加と熱処理中の部品の酸化を防止
する障壁を生成するようにしている。炉及び中央室に隣
接する室には、該中央室に配置された装置と協動する吸
引装置が設けてあり、中央室から来る酸化性成分により
汚染される該室の雰囲気を引き抜くようにしてある。こ
の引き抜かれた空気は外気中に放出される。 前記発明に明記されたシステムはまた炉のガス状雰囲
気が炉から噴出されずかつ大気と混合されることを確立
し、勿論所定の期間中処理炉中に噴出されるガスの量を
減ずる結果となる。 発明が解決しようとする問題点 本出願人はこのようなシステムが多くの欠点を有する
ことを知見した。第１に、穿孔管を通る不活性ガスの噴
射が室内で渦流を生ずることである：穿孔管の同一円周
上に配設した穿孔については、該管の周りに第１の渦流
域を生ずる幾何学的傾向がある。更に、この穿孔管の一
方端部に不活性ガスを供給すると、他方の端部が閉塞さ
れ、所定の穿孔径のために、ガスは閉塞部の付近に配設
した端部を通して逸出する傾向があり、かつこれに反し
て不活性ガスの到達の近くに配設した穿孔を通して吸引
を生じ、従って室内に第２の渦流を生成する。 このことは、この室内で生ずる渦流が炉の空気の吸引
を必然的に生ずると言う事実を考えさせられることにな
り、この室の下流に吸引システムを配設することが必要
であることを説明している。この吸引システムは空気−
不活性ガス混合物が炉中の熱処理帯域に入る前にこの混
合ガスを排出する。従って、前記特許に明記されたシス
テムは、スクリーンを備えかつ不活性雰囲気を充満した
閉塞室と該室と組合された吸引システムの双方を用いる
必要がある。 更に最近炉内における酸化性成分の透過をさけ得る熱
処理方法がE.P.出願75,438号として提案された。 この炉の入口域及び出口域は互に平行に配設された多
数のスクリーンと窒素のような不活性ガスが噴射される
多数の室からなっている。この噴射は前記室群の上方お
よび／又は下方に配設された穿孔壁を通して行われる。
この穿孔壁を通る窒素の噴射はその前に変流器が配置さ
れた導管により達成され、穿孔を通して前記室群に入る
前に偏流器を囲んで該ガスを通す。 この方法の過圧は炉の冷却域の雰囲気の圧力に関連し
て前記室内で生成され、この圧力は炉の熱処理帯域の圧
力より高く、熱処理帯域の圧力は大気圧より高いもので
ある。 このような装置は多くの欠点を有する。第１に、炉の
種々の部材のすべてについて室内で課せられる過圧は窒
素の多量の使用が必要である。更に、渦流が多くの室間
にあることも認められた。実際に、偏流器の周りを通る
窒素の流れは中央域より早い速度で穿孔域の外部に到達
する。従って、これらの開口を通過した時にガスに生ず
る圧力降下は穿孔板の外部よりこの中央部が低いもので
ある。これらの諸条件下では、窒素が中央室に入る傾向
があり、かつ穿孔板の外部の区域の前記開口群を通して
吸引を生じ、かくして前記システムの内側に窒素の渦流
を生ずる。このことは外気と直接接する第１室における
特殊な欠陥である。従って、空気が該システム中に引き
入れられて、種々の室に窒素が再分配される。ついで窒
素と空気のこの流れは熱処理帯域において炉の内部に向
って引き込まれる。その結果、この熱処理雰囲気は炉の
外部から引き込まれる僅かの酸化性成分を含んでいる。
従って、炉の出口から炉の中央部に減少するガスの圧力
の分布をこのシステムと一体化することが必要である。 前述の如く分析された２種のシステムは、従って同じ
欠陥、即ち、事実上炉の熱処理帯域への空気の引き込み
が認められた。 これらのシステムが炉の端部が開放されている先行シ
ステム以上の改良を構成するとしても、それによって炉
への空気の入る問題を完全に解決しないことが判明し
た。このことは特に前述した２つの特許に明記された解
決は不銹鋼の焼鈍のようなある種の熱処理には適用し得
ないことを意味する、何故ならば、炉内及び冷却域の始
まりに極めて少量の酸素を有するため、酸素に対するク
ロムの親和力からみてこのタイプの適用が必要であるた
めである。 問題点を解決するための手段 本発明はこのような欠点を避けることである。この目
的のために、非反応性ガスの前記雰囲気が被処理部品の
供給方向を通る平面中で噴射されるガスの実質的に均一
なスクリーンにより生成されることを特徴とするもので
あり、かゝる諸条件下で生ずる非反応性ガスの層流状の
噴射が非反応性ガスのスクリーンの高さ全体に亘って維
持される。 本出願人はその高さ全体に亘って均質かつ層流化され
たガススクリーンの使用が空気の吸引現象を避けること
を実際に知見した。従って、本発明はこの方法を実施す
る装置を顕著に単純化することを知見した、それは吸引
システムを装置に付加する必要がないばかりでなく、不
活性ガスの多数のスクリーンを設ける必要もないからで
ある。 実質的に均質なガスのスクリーンは炉の各端部で生成
されることが好ましく、その結果の圧力降下は炉の入口
及び出口におけるガス流の相対値が変更されるので相互
に異なるものである。 本発明は帯域群に分割される熱処理炉に特に有用であ
る。炉が種々の雰囲気の噴射を多くの箇所で行なう場
合、炉の一方端又は他方端における均質な不活性ガスス
クリーンの存在は、各スクリーン中に噴射される中性ガ
スの流れの調整によって、炉内で動いているガスに配設
される圧力降下と比べて重要な手段で炉の各端部におけ
るガスの出口の条件の明白な変更を許容する。このこと
はガス噴射箇所の各側におけるガス流の変更となり、か
つ特に二つの噴射箇所間にガス循環の平均速度が零であ
る帯域を生じ、これら２つの箇所において実質的に同じ
である圧力となる。この場合、これら二つの箇所で噴射
された雰囲気は互に関連して方向を異にすることを認め
た。 他の箇所で噴射されたガスの圧力より高い圧力でのガ
スの噴射点があると、この噴射点は炉内のガス流の方向
付けとなる。炉の入口近くに配設されると、そのガス流
は部品の供給方向と同一となる。逆に、炉の出口付近に
配設すると、ガス流は炉内の部品の供給と反対の方向に
なる。 異なる箇所に多数の噴射をする場合、活性なガスの流
れを増加することなしに、所要の区域における炉の最高
圧力帯域をよりよく配設することができることを特に知
見した。 本発明に用いられる“非反応性ガス”とは炉の雰囲気
の他成分並びに炉内で処理される部品類に対して不活性
であるか又は非反応性であるガスを勿論言うものであ
る。通常窒素を非反応性ガスとして用いるが、ある場合
にはアルゴン又は可能ならばヘリウムを用いることもで
きる。 本発明で言う“熱処理”とは、金属、セラミックス等
に通常行われるすべての熱処理を包含するが、とりわけ
不銹鋼の如き金属部品類の焼鈍に関する。 本発明で言う“熱処理帯域”とは加熱手段を配設する
ことができかつ同等か又は異なる雰囲気を生じ、各雰囲
気がなるべく均質である、炉内の１種又はそれ以上の部
分を言う。また、この帯域にある熱がホット・ローリン
グ等のような変態をうけさせる目的で熱処理帯域に入る
部品それ自体から由来するものである場合も包含する。 本発明は水平型又は垂直型のすべての連続式炉に利用
されるものであることが明白である。しかしながら、垂
直型炉の場合には、不活性ガススクリーン上に課せられ
る均質性諸条件は、本発明による均質なガススクリーン
を備えた入口及び／又は出口域が炉の非垂直部分に配置
されるべきものである。 一般に、部品類の熱処理用の非反応性ガスおよび反応
性ガスは炉の熱処理帯域に、又はその付近に直接噴射さ
れる。しかしながら、冷却帯域部分又はその付近、又は
炉の入口又はその付近にこれらのガスを導入することも
できる。ある場合には、本発明の適用は炉の内部にこれ
らガスの流れを直接仕向けてもよく、分割した帯域に仕
向けてもよい。 その他の見地では、本発明の特徴は、不活性又は非反
応性ガスの雰囲気は実質的に均等な炉の入口に垂直に噴
射される不活性ガス流により生成され、不活性ガスの噴
射なしに炉に入る空気流の流速に等しい流速で層流化し
た流れによるものである。 炉幅全域に亘ってかつ特に炉中の部品を供給するコン
ベヤベルトの付近に配設された帯域に不活性ガスの均質
かつ層流化した流れの噴射は、後述する如きフードのよ
うな特別に好適な装置が必要である。 本発明の構成がないと、空気が入口域の下方部分を通
して自然の対流現象の結果として炉に入る、何故ならば
この空気は炉から発せられる雰囲気より一層冷たいから
である。これらの条件下では、不活性又は非反応性ガス
のスクリーンが下向きに噴射されると、このガススクリ
ーンの各側面上にスクリーン、なるべく耐火物スクリー
ンの存在が必要であることを知見し、これらの耐火物ス
クリーンは炉を通して部品を搬送するベルトに対して実
質的に延在してあるものである。 逆に、ガスを上向きに噴射すると、前記耐火物スクリ
ーンの存在は不必要なことを知見した。他方において、
これら耐火物スクリーンの存在は炉中の帯域、即ち、所
定の雰囲気の連続した帯域の生成を必要とすることを認
めた。これら耐火物スクリーンは実際にガスの噴射箇所
から炉の入口又は出口に雰囲気ガスの流れを制御するた
めの炉の入口及び／又は出口で充分な圧力降下を生ず
る。 本発明の適用は、連続式炉が短かい入口域および／又
は炉から発生するガスと大気温度間の大きい温度差（例
えば300℃を超える温度差）がある時に特に有効である
ことを認めた。 好適な具体例によれば、均質な不活性ガススクリーン
は、ガススクリーンの各点において層流化しかつ実質的
に均質な非反応性ガス流を維持するフードによって作ら
れる。 この結果を達成するために、本発明のフードは下記の
構成からなっている： −底部が穿孔されている入口室中に不活性ガスを噴射す
る装置； −該入口室の穿孔底部上に配設されかつガス流区域にお
いて実質的に圧力降下を生ずることなく、穿孔板の出口
における不活性ガス流に極めて低い流速を付勢しうる、
不活性ガスを通過しうる装置； −スクリーンの平面内にある軸の周りを移行し得かつ被
処理部品の通路に配設してある、ガス流の各側面上の少
なくとも１つのスクリーン。 入口室は、その長さが炉の巾と等しく、その上にフー
ドを載置しうる実質的に四角形の穿孔底部を有するのが
好ましく、非反応性ガスの速度は穿孔板を通る通路の各
点において等しいことおよび 1000×ｎ×（ａ＋ｂ）／（ｐ×ａ×ｂ） より少ないことが必要である： 上式において、 ｎ＝大気温度におけるフード内で用いられる非反応性ガ
スの粘度、 ｐ＝通常の条件下の前記非反応性ガスの容積量、 ａ＝炉の巾及び四角形穿孔板の長さ、 ｂ＝四角形穿孔板の深さ（２ヶのスクリーン間の距
離）。 このフードに用いられるスクリーンは前述した米国特
許に記載された形状のものが好ましく、このスクリーン
の形状は、種々の長さの多数の部材で構成されかつ炉内
で処理される種々の形状の部品に特により適合されるも
のである。 前記スクリーンの材料は勿論、一方ではフードの非反
応性ガス流に作用せず、他方では作用される温度に耐え
るものでなければならない。 不活性ガスを透過しかつ前記諸性質を有するものとし
て、焼結材料、ロックウール、石英ウール又はガラスウ
ール等で少なくとも2cmの厚さを有するような材料が本
発明に特に好適であることを認めた。 不活性又は非反応性ガス用の入口室は基板が穿孔板で
形成された、一般に平行に並んだ形である。ガススクリ
ーンの連続的かつ均質性の最良の結果は、この入口室の
高さが中性ガスを透過しうる材料の厚さの少なくとも２
倍に等しい場合に達成されることを認めた。この方式で
は、圧力の勾配、従って、入口室内の渦流が実質的に避
けられる。 入口室中に不活性ガスを噴射する装置は穿孔した側面
に対向した側面上の入口室と連通しているのが普通であ
る。 前記中性ガスの噴射と対称となるように、穿孔板の実
質的に中央に中性ガス入口を配設するのが好ましいこと
を認めた。 しかしながら、熱処理炉の幾何学的形状を考慮すれ
ば、入口室の上方部分にガスを噴射することは常に可能
とは限らない。この場合、この噴射は入口室の横側面の
一方から行わなければならない。そして、不活性ガス入
口通路は不活性ガスの入口軸について実質的に対称的で
ある予備入口室を通して入口室に接続されるように配置
することが好ましい。この予備入口室と入口室間の接続
帯域は、中性ガスを通過しかつ前述したものと形式及び
構造が等しい装置によって形成されるのが好ましい。こ
のことは対称的でなくても、渦流なしに特別に低い速度
と入口室における不活性ガスの圧力及び速度の均等性を
有するガスの到達を特に許容し、装置の対称性によっ
て、熱処理炉の入口及び／又は出口で噴射された不活性
ガススクリーンの均質性を生ずる。 本発明は前述した如きフードからなる熱処理炉の使用
に関する。このフードは被処理部品上に配設された入口
室を配置することが好ましい。また炉の下方部分にこの
フードを配設することもできる。勿論この場合、入口室
の穿孔板は被処理物品の通路に対面しており、一方層流
化した均質ガス流を区画させるスクリーンは炉の上方部
分から懸吊される。他の場合には、炉の上方部分に配設
されかつそのスクリーンを備えたフードを用いることが
可能でありまた望ましく、一方、第２入口室は炉の下方
部分に配設されて、この第二室の穿孔板から発生された
不活性ガス流を上方フードのスクリーン間に位置させ
る。 好ましい具体例では、フードが炉の各端部に配設さ
れ、該フード群の各々に噴射される不活性ガスの圧力は
異なり、各ガススクリーンにより生ずる圧力降下は互に
異なるものであり、それによって、炉の入口及び出口に
おけるガス流の相対的値が変更される。従って、該熱処
理ガス流は被処理物品の供給方向について所望の方向に
方向付けることができる。特に、このガス流は被処理物
品がうける熱処理の型式によっては、該物品の供給方向
と向流式に方向付けしうる。ある場合には、この圧力差
がフードの１つの中への不活性ガスの噴射をなくするこ
とになる。 本発明のよりよい理解のために、本発明の実施例を示
す添付図面に基づいて更に詳述するが、本発明をこれら
実施例に限定するものではない。 第１図には、入口域H1に引続いて熱間熱処理帯域HZ
と、更に引続いて冷却帯域CZとその端部に出口域H2を具
備する連続したものからなる熱処理炉が図式的に示して
ある。この具体例では、熱処理ガスの噴射が熱間帯域HZ
から冷却帯域CZの実質的の分離域のG1点で行われる。こ
の炉の略図上に示してあるカーブは縦軸に圧力Ｐを、横
軸に炉の入口域からの考察した点の距離Ｌを示してあ
る。カーブC1は公知の通常の開放型炉のためにG1点で噴
射された熱処理用ガスの圧力の変化を示している。この
場合、該熱処理用ガスの最高圧力はこのガスの噴射点で
あるG1に位置づけられ、一方の熱間帯域方向に移行し、
他方の冷却帯域方向に移行するガスの圧力は帯域H1とH2
で大気圧と等しいものである。カーブC3は本発明による
炉の両端に均質不活性ガススクリーンを配設した後の炉
内の圧力の輪郭を示す。ついで圧力はガスの噴射点で最
高に維持されかつ炉の入口及び／又は出口域付近で大気
圧より高く止まる値に減ずる。Paを大気圧、Ph maxをフ
ードの最高圧力、Ptを熱処理帯域の最高圧力かつPf max
を炉の冷却帯域の最高圧力とすると、本発明方法は次の
関係式の１つにより特徴づけられる好適な式となる： 又は 実際には、Pt max又はPh maxが大気圧以上の10^-1〜10
^-2パスカルの値である。 第２図は、本発明による不銹鋼焼鈍用のコンベヤベル
トを有する開放型炉の模式図である。この炉は後記詳述
する入口フードH1、長さL1の被処理物品装入帯域IZ、長
さL2の熱処理帯域HZ、つぎにフードH1と同様のフードH2
で終っている長さL3の冷却帯域の連続したものからなっ
ている。ガスの噴射の種々の箇所を、実質的に、冷却帯
域CZの中間、即ち噴射点GI.I、冷却帯域CZと熱処理帯域
HZ間の噴射点GI.2、熱処理帯域HZの入口の噴射点GI.3及
び前記装入帯域IZの入口の噴射点GI.4を具備している。 第３図Ａは本発明によるフードの正面拡大図、第３図
Ｂは断面図である。フードは予備入口室103の入口に接
続された不活性ガス供給用ダクト100により形成してあ
る。前記入口は実質的に円筒状であり、入口室（後述参
照）の帯域107の高さと実質的に等しい高さであり、実
質的に同じ容積を有する２つの帯域からなる。即ち、第
一の帯域120、続いてロック、ウールのブランケット104
が間に配設された穿孔板101,102により区画された第２
帯域からなっている。穿孔壁102は実質的に平行に並ん
だ状態で入口室105中に開いている。フードは穿孔上方
壁106と穿孔下法壁109とを有し、該下方壁109はそれ自
体、第２穿孔壁108で覆れたロック・ウールのブランケ
ット110で覆ってある。ガス膨張室107がこの入口室の壁
108と上方壁106間に位置している。この膨張室の高さは
ロック・ウールのブランケット110の高さと少なくとも
同じである。入口室105は壁111,112,121及び122により
横方向を区画してある。前記壁111及び112の下方部に隣
接して前記壁に平行な２個の固着用ストリップ115,116
が配設されてあり、その上に２個の耐火物スクリーン11
3,114が引かけてある。これらスクリーンの高さは炉内
に目的物を供給するコンベヤベルトと接するような高さ
である。 第４図A,B及びＣは炉にフードを固着する可能な種々
の方法を示し、前述のものと同じ部材は同一符号を付し
てある。 第４図Ａは炉の上方部に固着されたフードの概略図を
示し、第４図Ｂは炉の下方部に固着されたフードを示
し、第４図Ｃは２個の拡散室と一対のスクリーンとの変
形を図示している。 第４図Ａにおいて、150及び151は夫々炉の上部壁及び
下部壁を示す。耐火物スクリーン113及び114は炉の下部
壁151に実質的に延在している。 第４図Ｂにおいて、耐火物スクリーン113,114はこれ
らの固着用ストリップ115,116により炉の上部壁150に取
付けてあり、膨張室205（前述した室105と同等）は炉の
下部壁151に取付けており、勿論前記室205の穿孔板は炉
の上部壁150に向って対面している。室205中へのガスの
噴射は管203を通して生じ、スクリーン113及び114の端
部は室205の穿孔壁のレベルに実質的に下方に延在して
いる。 第４図Ｃは一対のスクリーンと２個の入口室105及び2
05夫々有する変形を示す。実質的に互に同等である、２
個の室105と205の相対的配置は入口室205を囲んで垂直
位置に耐火物スクリーン113と114があり、それによって
前記スクリーン113と114間に管103及び203を通して噴射
されたガスを保持する。 実施例１ 下記の実施例は鋼管の焼鈍用の連続式開放炉に関す
る。この焼鈍炉に用いる雰囲気は実質的に次の組成であ
る： 10％H₂、８％CO、４％CO₂、78％N₂（容量％）、露
点：約０℃ この炉は3.50m長さの予熱帯域Ｐ、Ｈ、Ｚと引続いて
約900℃の熱処理帯域からなっている。予熱帯域で、鋼
管は順次熱間帯域の温度とされる。 第５図は入口域に対する炉への距離の函数として二酸
化炭素と一酸化炭素の濃度の割合を夫々カーブJ₁及びJ₂
で説明してある。この比較例では、フードは炉の入口に
取りつけられた後述する大きさを有する第３図Ａ及びＢ
に示す構造で、炉の出口は包囲する大気と直接連通して
いる。カーブJ₁はフード内の窒素の均質な層流化した流
れのないCO/CO₂濃度の比率を示し、一方、カーブJ₂は前
記フードの耐火物スクリーン間の窒素の均質かつ層流化
した流れの濃度の同一比率を示す。これから、前記濃度
の比率は、窒素の均質かつ層流化したスクリーンが耐火
物スクリーン間を流れる時に、炉の予熱帯域の長さ全域
に亘って実質的に一定であることが明らかである。この
ことは本発明のフードの使用が利益があることを示す。
即ち、処理した金属について雰囲気の還元特性が炉の入
口で認められるためである。 使用したフードの幾何学的寸法は次の通り： 巾:1m 深さ:0.15m ロック・ウール・ブランケットの厚さ:0.05m 膨張室の高さ:0.10m 穿孔の径:2mm ２個の連続した穿孔の中心間距離:4mm 予熱室なし、 フード内の窒素の流率は10Nm³/hrとした。 実施例２ この実施例は第２図に示す炉に基づくものである。 この炉は不銹鋼の焼鈍用のコンベヤベルトを有する開
放型炉である。炉のGI.1,GI.2;GI.3,GI.4の各点で噴射
される種々の雰囲気を下表に示す。 第６図はこの炉における水素の濃度を示す。 カーブD1はフードのない炉における水素濃度を示し、
カーブD2は前記表に要約した本発明を適用した炉の水素
濃度を示す。噴射点G12は炉の熱処理帯域と冷却帯域間
に位置している。本発明では、水素が冷却帯域の方に殆
んど仕向させられる。炉から出る物品は酸化の痕跡もな
いことを示している。 カーブD1（フードなしの炉）は、処理用炉の熱間帯域
HZの長さ（この例では4m）全体に亘って、かなりの濃度
の水素があることを示している。このことは噴射点（入
口から7m）において約25％から炉の入口域から3mで約１
％に変化している。この熱間帯域の中程の水素濃度は約
10％である。 カーブD2（本発明によるフードを有する炉）は水素濃
度が炉の入口から約6mで１％の値であり、熱間帯域の3/
4は水素が存在しないことを示している。他方、冷却帯
域CZではフードがあってもなくても水素の濃度の輪郭は
実質的に同様である。 この実施例は本発明により、熱処理炉の正確な分割を
帯域群中に達成することの可能性を示している。 実施例３ この実施例は第１図の炉に関する。熱処理帯域HZは80
0℃の温度で、熱間帯域HZと冷却帯域CZ間のG1点でガス
の噴射をしている。この場合には、フードを入口H1にの
み配設してあり、出口にはフードを配設してない。噴射
される雰囲気は実施例１のものと同様であり、その雰囲
気は鋼ストリップの焼鈍技術で公知のものである。 第７図Ａは炉の入口に関して炉内の測定点の横軸の函
数として夫々フードのない（E1）およびフードを有する
（E2）炉の雰囲気における二酸化炭素濃度を示す。 全長20mである熱処理帯域について、炉の入口から約6
mでは、CO₂濃度が両者とも同じであるが、一方、本発明
による入口にフードを具備する炉の場合入口から1mのCO
₂濃度は1/2に減少することが認められた。 後者の場合、炉の入口におけるCO₂濃度は炉中に噴射
された雰囲気のものと実質的に同様であり、本発明を用
いる炉内に酸化性成分が入ることがないことを示してい
る。 第７図ＢのF1およびF2のカーブは、入口に関して炉の
測定点の横軸に夫々関連するフードなし及びフードあり
の炉の露点（℃）の変化を示す。この露点はフードを有
する（カーブF2）の場合明らかに低いものであり、この
露点は炉の入口から8mで両者とも実質的に同様である。
従って、本発明方法で用いる炉における、酸化性成分で
ある、H₂Oの濃度も炉の入口まで一定に保持される。 これら２つの実施例における、フード内の中性ガス、
即ちこの場合窒素の流れは2.5m³/hrである。 第８図は、処理炉における少なくとも２個のガスの噴
射点を必要とする、本発明の好適な実施例を説明するも
のである。この変形は炉の噴射点G1とＧ′１′で同一圧
力とすることを特徴とするものである。このことはガス
圧力が実質的に同等である炉の帯域CDを得られうる。従
って、炉の秀れた区分が帯域群中に得られ、それによっ
て噴射点G1から発出したガスは炉の出口ABに向けて殆ん
ど移行し、一方噴射点Ｇ′１′から発出したガスは殆ん
ど出口EFに向けて専ら移動する。ガスの拡散は帯域CDに
おいてのみ生じ、この拡散は極めて低い速度で起る。本
発明のこの変形を第２図の炉に適用し、ガスの噴射をG
I.2及びGI.3のみに選び、即ち、熱間帯域HZの入口及び
出口とすると、この炉は前述した如く帯域CDの特徴的構
成を有する。特に圧力に関する関係は次式のとおりであ
る： Pt max＝Pf max＞Ph max＞Pa その諸性質を帯域CDに保有することを可能とし、一方
後者の帯域BC及びDEにおける炉中へのガスの他の噴射は
Pt maxおよびPf maxより低い圧力で実施することが理解
される。 第９図ＡおよびＢは、不活性又は非活性ガス（図示の
N₂）のスクリーンを炉の入口のみに用いた本発明の好適
な具体例を示す。 第９図Ａの炉にはその入口303と出口304のみの断面を
略図的に示してある。この炉の入口303に配設したフー
ド305は第３図及び第４図で説明したような耐火物スク
リーン306と307を備えており、このフードは炉の上部30
1に接続してある。この耐火物スクリーンは、308で示す
如き、被処理物を供給するコンベヤ・ベルトを通常具え
ている炉の底部302の近くに位置された下端部を有す
る。スクリーン306,307の下端部と炉の底部302間は数cm
の間隔が実際上最適である。炉の出口304には特別の装
置を配設してない。不活性又は非活性ガス（通常窒素）
の流率を決定するために、前述した如き方法でフード30
5中に噴射しなければならず、第１に窒素の噴射をせず
に、スクリーン306と307の区域で測定され、空気の流れ
は自然の対流現象により炉に入る。この測定は公知方法
の赤熱ワイヤーによって行われる。 次に窒素の同じ流れをフード内に噴射する。図面に矢
印で示してあるように、窒素はスクリーン間を流れ、つ
いで空気の代りに炉内に入る。空気は、入口に向って引
き込まれても、スクリーン間に入ることなくスクリーン
306に沿って流れる。炉内の酸素含有量の大なる減少は
スクリーン307を超えて炉に配置された探針による酸素
濃度の測定によって容易に確認される。 第９図Ｂは第９図Ａで示したものと同一部材で同一符
号を用いた。その具体例のフード305は耐火物スクリー
ンなしに炉の底部に配設した。窒素流は前述の方法で調
節した。前述の如く、炉の入口の付近に到達する空気は
炉に入らないが、炉の入口の上方部から生ずる雰囲気の
流れにより上方に引き入れられる。 第９図に説明した設備の使用は、炉の熱間帯域におけ
る所定の酸素含有量に、炉中へのガスの噴射点の数及び
特性に拘わらず、熱処理炉に用いられる雰囲気の流れを
減少させ得る。一例として2m長さの入口域、800℃で5m
長さの熱間帯域、10m長さの水冷帯域及び約0.2m²の入口
断面を有する連続式炉は、その両端を開放した場合、銅
製部品の焼鈍に適合する保護雰囲気を生成するため、10
0Nm³/hの窒素を消費した。 ２個の耐火物スクリーン（スクリーンの下端部を炉の
底部から5cm以下とした）を配設しかつ入口域の入口に
好適なフードを配設したのち、炉の入口における空気の
速度をフード内に窒素を流さずに測定した。この速度は
37cm/sである。ついで窒素を該フード内に37cm/sで噴射
した。これは30Nm³/hの窒素流に相当する。ついで炉内
の窒素流率を炉の出口における同量の生成物のために20
Nm²/hとしうる。従って、この炉において窒素流の50％
の全体的減少が認められた。

【図面の簡単な説明】 第１図はフード有し又はもたない熱処理炉における圧力
の変化を示し、第２図は開放型炉の概略図を示し、第３
図Ａ及びＢは本発明に用いるフードの正面拡大図及び断
面図、第４図A,B及びＣは本発明による炉のフードの種
々の可能な配置示す部分図、第５図は鋼管焼鈍用連続式
開放炉の入口における酸化性成分の濃度についてのフー
ドの効果を示すカーブ、第６図は炉内のガス分布におけ
るフードの効果を示すカーブ、第７図A,Bはストリップ
焼鈍用連続式炉の入口における二酸化炭素ガスと水の濃
度の輪郭を示すカーブ、第８図は炉を帯域群に分割した
本発明による具体例を説明する図、第９図A,Bは本発明
による好適な具体例を示す略図であり、図中:HI:入口
域、HZ:熱処理帯域、CZ:冷却帯域、GI:噴射点、100:供
給用ダクト、101:穿孔板、102:穿孔板、103:予備入口
室、104:ブランケット（耐火物センイ）、105:入口室、
106:穿孔上方壁、107:ガス膨張室、108:第２穿孔壁、10
9:穿孔下方壁、111,112,121,122:壁、113,114:耐火物ス
クリーン、115,116:固着用ストリップ、150,151:上部壁
及び下部壁、205:膨張室。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．連続式炉内に設けられた少なくとも１個の熱処理帯
   域中に所定組成の雰囲気を噴射し、連続式炉の入口域及
   び／又は出口域が該炉中に実質的に空気の流入を避ける
   ような処理条件下で不活性又は非反応性ガスの雰囲気を
   生成する手段を有するものからなる、可動支持具により
   連続式炉中に連続的に被処理部品を装入する連続式炉に
   おいて部品類を熱処理する方法を実施する熱処理炉のフ
   ードであって、穿孔底部を有する人口室中に非反応性ガ
   スを噴射する装置、ガスの流れの各側面上に少なくとも
   １個の耐火物スクリーン、該スクリーンの平面内に配置
   された軸の周りに可動でかつ被処理物品の通路内に方向
   付けて配設され、更に、該穿孔板の出口におけるガス流
   に対して極めて低い速度を付与するように、入口室の穿
   孔底部上に配設された非反応性ガスを透過する装置から
   なることを特徴とするフード。 ２．入口室が実質的に四角形の穿孔底部からなり、該室
   の長さは炉の巾に等しく、その上にフードが載置されて
   おり、非反応性不活性ガスの速度が穿孔板を通る通路の
   すべての点で実質的に同等でありかつ次式より低いもの
   である： 1000×ｎ×（ａ＋ｂ）／（ｐ×ａ×ｂ） 上式において： ｎ＝大気温度における不活性中性ガスの粘度， ｐ＝通常の条件下の中性ガスの容積量， ａ＝炉の幅 ｂ＝拡散板の深さ 特許請求の範囲第１項記載のフード ３．ガスが入口室中に該ガスが入る方向に相対的に実質
   的に対称的な方法で入口室に噴射される特許請求の範囲
   第１、２項の何れかに記載のフード。 ４．入口室への噴射が予備入口室を通して行われ、該予
   備入口室は不活性ガスを通過性の装置により該入口室か
   ら分離してあり、かつガス流れの区域において実質的な
   圧力降下を生ずることなしに、入口室に透過する時に、
   該ガスに極めて低い速度を付与させることからなる特許
   請求の範囲第１、２項の何れかに記載のフード。 ５．前記予備入口室は更に、ガス透過性装置が配置され
   ている間の２個の穿孔壁からなる特許請求の範囲第４項
   記載のフード。 ６．入口室の高さがガス透過性装置の厚さの２倍より少
   なくとも大である特許請求の範囲第１〜５項の何れかに
   記載のフード。 ７．ガス透過性装置が焼結材料、ロックウール、ガラス
   ウール、石英ウールから選ばれる特許請求の範囲第１〜
   ６項の何れかに記載のフード。 ８．ガス透過性装置の厚さが入口室の穿孔底部の面積全
   体と実質的に同等であり、かつ2cmより少なくない特許
   請求の範囲第１〜７項の何れかに記載のフード。 ９．入口室の高さが実質的に一定である特許請求の範囲
   第１〜８項の何れかに記載のフード。