JP3571181B2 - ガス浸炭方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガス浸炭処理時における浸炭炉内雰囲気の安定化を図った経済的なガス浸炭方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス浸炭装置は、図４に示すごとく、ワ−ク搬入時のエア−（大気）の流入による浸炭雰囲気の乱れを防ぐため、浸炭炉４０の入口部に搬入室４１を設け、ワ−ク搬入時には該搬入室４１の搬入扉４２部に設けたカ−テンバ−ナ４３に着火し、搬入室４１、さらには浸炭炉４０へのエア−の流入を防いでいる。
【０００３】
また、ワ−クの搬出時における焼入油槽室４４内へのエア−の流入による焼入油槽室４４、さらに浸炭炉４０の雰囲気の乱れを防ぐため、焼入油槽室４４の搬出扉４５部に設けたカ−テンバ−ナ４６に着火し、エア−の流入を防いでいる。図中、４７は前記搬入室４１と浸炭炉４０間に設けられた開閉扉、４８は前記浸炭炉４０と焼入油槽室４４間に設けられた開閉扉である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のカ−テンバ−ナ方式では、ワ−クの搬入後あるいは搬出後にカ−テンバ−ナ４３あるいは４６が消されて搬入扉４２あるいは搬出扉４５が閉じられると、搬入室４１あるいは焼入油槽室４４、さらに浸炭炉４０内が負圧になり、エア−が吸い込まれる現象があった。
【０００５】
さらに前記開閉扉４７及び４８の開閉時にも搬入室４１及び焼入油槽室４４と浸炭炉４０との温度差により同様の現象が生じた。従来前記のごとき現象を防止するため大量のキャリアガス等を供給しているが不経済であり、また、エア−が吸い込まれた場合の酸化性雰囲気を打ち消すために大量の還元性ガスと炭化水素ガスを必要とし、さらに雰囲気回復までに時間を必要とした。
【０００６】
前記のごとく、搬入室及び焼入油槽室にエア−が吸い込まれると、操業継続中の浸炭炉のカ−ボンポテンシャルが下げられ、焼入油槽室にあっては焼入油の劣化が促進されるなどして処理品の品質低下を招くとともに、大量のエンリッチガス供給のためガスインレットの詰まりが生じる等の問題があった。
【０００７】
その他、カ−テンバ−ナ方式では、カ−テンバ−ナ着火のための安全装置が必要となるなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、ガス浸炭時における炉内浸炭雰囲気の安定化を図った経済的な浸炭方法及び浸炭装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題を解決しようとする手段】
方法の発明は、ワーク搬入時の浸炭炉の雰囲気の乱れを防ぐため、開閉扉を介して浸炭炉前に設けられ炉圧調整装置を有する搬入室へのワーク搬入を前エアーパージ室を通して行い、ワーク搬出時の浸炭炉の雰囲気の乱れを防ぐため、炉圧調整装置を有する焼入油槽室からのワークの搬出を後エアーパージ室を通して行うものである。
【００１０】
請求項２の発明は、前記エアーパージを迅速に行うため、エアーパージ室のエアーパージをエアーパージ室の減圧後、窒素、その他の不活性ガスによる復圧により行うものであり、好ましくは、前記エアーパージ室の減圧を真空排気装置による真空引きにより行なうものである。
【００１１】
また、装置の発明は、開閉扉を介して浸炭炉前に設けられた搬入室前に、開閉扉を介して前エアーパージ室を設け、焼入油槽室後に開閉扉を介して後エアーパージ室を設け、前記搬入室及び焼入油槽室にそれぞれ炉圧調整装置を設けてなるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の一例を説明する。図１は本発明のガス浸炭装置の側面縦断面図、図２は炉圧調整装置の一例を示す一部断面図、図３は従来のガス浸炭装置と本願のガス浸炭装置の炉圧変化を示す線図、図４は従来のガス浸炭装置の一例を示す概略側面図である。
【００１３】
図１中、１は搬入室、２は浸炭室、３は焼入油槽室であり、具体的には浸炭炉２が予熱室４、予熱ゾーン５、浸炭ゾーン６、拡散ゾーン７、降温室８及び焼入室９で構成されている。
【００１４】
本発明では、前記浸炭炉２前に開閉扉１６を介して搬入室１が設けられ、該搬入室１前に開閉扉１０を介して前エアーパージ室１１が設けられる。さらに、前記焼入油槽室３後に開閉扉１２を介して後エアーパージ室１３が設けられる。
【００１５】
図中、１４は前記前エアーパージ室の搬入扉、１５は前記後エアーパージ室１３の搬出扉、１７は前記予熱室４と予熱ゾーン５間に設けられた開閉扉、１８は前記拡散ゾーン７と降温室８間に設けられた開閉扉、１９は前記降温室８と焼入室９間に設けられた開閉扉、２０は前記焼入室９と焼入油槽室３間に設けられた開閉扉である。
【００１６】
また、図中、２１、２２及び２３はそれぞれ変成ガス供給装置、２４はそれぞれファン、２５はヒ−タ−であり、全部を図示していないが、前記浸炭ゾ−ン６、拡散ゾ−７、降温室８及び焼入室９の側壁部にも設けられている。
【００１７】
前記構成において、ワ−クＷは、前エア−パ−ジ室１１内のチェ−ン搬送装置２６、搬入室１内のチェ−ン搬送装置２７、浸炭炉２内のロ−ラ−ハ−ス２８、焼入油槽３内エレベ−タの搬送装置２９及び後エア−パ−ジ室１３内のチェ−ン搬送装置３０によって予め定められた時間に合わせて搬送され、同時に前記扉１０、１２、１４、１５、１６乃至２０の開閉が行なわれる。
【００１８】
また、前記前エア−パ−ジ室１１及び後エア−パ−ジ室１３には、詳細を図示しないが、真空排気装置３８及び不活性（不燃性）ガスの供給部３９が設けられる。
【００１９】
さらに前記搬入室１及び焼入油槽室３には炉圧調整装置３１及び３２が設けられる。この炉圧調整装置３１及び３２は、搬入室１及び焼入油槽室３の負圧時にエア−（酸素）の侵入を阻止しつつ搬入室１及び焼入油槽室３、さらには浸炭炉２の負圧を解消する装置であり、例えば、出願人の所有する燃焼排ガス方式（実用新案登録第１８０５３８３号、実公平１−１６７７６号記載の装置）が採用される。
【００２０】
前記燃焼排ガス方式の炉圧調整装置は、前記搬入室１及び焼入油槽室３の負圧想定時、あるいは負圧検知時に、該搬入室１及び焼入油槽室３排気筒３３の開口部に設けたリングバ−ナ３４にブタンガス等を供給して着火し、その後、開閉弁３５を開き、前記リングバ−ナ３４の内側を通る酸素を含まない燃焼排ガスを前記搬入室１及び焼入油槽室３内に供給して炉内の負圧を防止するものである。図中、３６はパイロットバ−ナ、３７はブタンガス等の供給路に設けたソレノイドバルブである。
【００２１】
つぎに本発明のガス浸炭方法について説明する。まず、本発明では、搬入室１へのワークＷの搬入を、前エアーパージ室１１を通して行う。
【００２２】
ここで前エアーパージ室１１の好ましいエアーパージ（後エアーパージ室１３のエアーパージも同じ）について説明する。
【００２３】
当初、前エア−パ−ジ室１１へのワ−クＷの搬入に先立ち、該前エア−パ−ジ室１１に設けられた真空排気装置３８が作動させられ、真空引きにより前エア−パ−ジ室１１内が８０Ｔｏｒｒ程度に減圧される。
【００２４】
つぎに不活性ガスとして、例えば、窒素ガスが不活性ガスの供給部３９から前エア−パ−ジ室１１内に供給され、該前エア−パ−ジ室１１内が復圧（７６０Ｔｏｒｒ）される。
【００２５】
その後、搬入扉１４が開かれて前エア−パ−ジ室１１にワ−クＷの搬入が行なわれ、つぎに搬入扉１４が閉じられるととも前記同様に真空排気装置３８が作動させられて真空引きにより前エア−パ−ジ室１１内が８０Ｔｏｒｒ程度に減圧される。
【００２６】
続いて、前記同様に窒素ガスが不活性ガスの供給部３９から前エア−パ−ジ室１１内に供給され、該前エア−パ−ジ室１１内の復圧が行なわれ、該前エア−パ−ジ室の１１の復圧とともに開閉扉１０が開かれてワ−クＷが搬入室１へ移送される。
【００２７】
すなわち、ワークＷが窒素ガスによってエアーパージされた前エアーパージ室１１から搬入室１へ搬送され、同時に搬入室１に流入した窒素ガスは、該搬入室１に設けられた炉圧調整装置３１から炉外へ排出され、ワークＷの搬送時において、搬入室１、さらには浸炭炉２へのエアーの流入が阻止され、浸炭炉２内の雰囲気の乱れが防止される。
【００２８】
その後、真空排気装置３８による真空引きにより前エア−パ−ジ室１１内が再度８０Ｔｏｒｒ程度の減圧され、エア−（大気）により復圧されて、つぎのワ−クＷの搬入を待ち、繰り返される。
【００２９】
前記減圧及び復圧工程を繰り返す前エアーパージ室１１（後エアーパージ室１３も同じ）のエアーパージによれば、前エアーパージ室１１の容積量の窒素ガスで足り経済的であるが、減圧工程を経ずして窒素ガスでエアーパージを行なう場合には前エアーパージ室１１の容積の約１．５倍の窒素ガスが必要である。
【００３０】
さらに、焼入油槽室３からのワークＷの搬出が前記後エアーパージ室１３を通して行われる。その実際の作用は、前記前エアーパージ室１１と同様であり、ワークＷの搬出時において、焼入油槽室３に流入したパージガスは、該焼入油槽室３に設けられた炉圧調整装置３２から炉外へ排出され、焼入油槽室３、さらには浸炭炉２へのエアーの流入が阻止され、浸炭炉２内の雰囲気の乱れが防止される。
【００３１】
前記のごとくして、ワークＷの搬入及び搬出時における浸炭炉２へのエアーの流入を阻止でき、浸炭炉２内の雰囲気安定化に役立つ。
【００３２】
図３には、図１に示した本発明のガス浸炭装置の炉圧変化曲線（Ａ）と、図４に示した従来のガス浸炭装置の炉圧変化曲線（Ｂ）が示されている。
【００３３】
すなわち、従来のガス浸炭装置における炉圧変化曲線（Ｂ）においては、搬入扉４２の開閉時ａ点、搬入室４１と浸炭炉４０間の開閉扉４７の開閉時ｂ点、浸炭炉４０と焼入油槽室４４間の開閉扉４８の開閉時ｃ点及び搬出扉４５の開閉時ｄ点においてそれぞれ負圧現象が四回生じている。
【００３４】
一方、本発明のガス浸炭装置の炉圧変化曲線（Ａ）においては、搬入室１と浸炭炉２間の開閉扉１６の開閉時ｂ点及び浸炭炉２と焼入油槽室３間の開閉扉２０の開閉時ｃ点にのみ負圧現象が生じ、負圧現象が半減している。
【００３５】
この負圧現象の半減は、浸炭炉内雰囲気の安定化を意味するとともに、雰囲気回復のための還元性ガス、炭化水素ガス、さらには時間の削減を意味し、処理時間の短縮を可能にする。
【００３６】
すなわち、炉内におけるワ−クＷの間欠移送を、従来約１４分間隔で行なわれていたが、本発明では負圧現象の半減、炉内浸炭雰囲気の安定化により約１０分間隔で同様の処理効果を得ることが確認されたものであり、したがって、ワ−クＷの搬入から処理済搬出までの処理短縮が可能となったものである。
【００３７】
さらに、前記負圧現象の半減は変成ガスの削減にも役立つ。すなわち、従来のガス浸炭装置においては、浸炭炉４０の入口部、すなわち、開閉扉４７及び出口部、すなわち開閉扉４８部における雰囲気の乱れが大きいため大量の変成ガスを供給しているが、本発明のガス浸炭装置で開閉扉１６及び開閉扉２０部における雰囲気の乱れが極めて小さいため、変成ガス使用量を半減することができ、したがって、ガスインレットの詰まりも防止される。
【００３８】
また、浸炭炉内に直接原料ガスを供給するガス浸炭に際しては、前記炉圧調整装置３１及び３２によって炉圧を微調整することにより、浸炭ゾ−ン６における変成ガスの供給が不要になり、この場合も変成ガスを削減することができる。
【００３９】
さらに本発明の方法及び装置によれば、搬入室及び焼入油槽室にエア−が吸い込まれることがないため、操業継続中に浸炭炉のカ−ボンポテンシャルが下げられることがなく、さらに焼入油槽室における焼入油の劣化が防止され、結果として処理品の品質低下が防止される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の方法及び装置によれば、ガス浸炭時における炉内浸炭雰囲気の安定化が図られ、さらにカ−テンバ−ナが不要であり、さらにまた、使用ガス量の削減、処理時間の短縮が可能であり、経済的であるとともに処理品の品質低下を招くことがない効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス浸炭装置の側面縦断面図である。
【図２】炉圧調整装置の一例を示す一部断面図である。
【図３】従来のガス浸炭装置と本願のガス浸炭装置の炉圧変化を示す線図である。
【図４】従来のガス浸炭装置の一例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１ 搬入室
２ 浸炭室
３ 焼入油槽室
１０ 開閉扉
１１ 前エア−パ−ジ室
１２ 開閉扉
１３ 後エア−パ−ジ室
３１ 炉圧調整装置
３２ 炉圧調整装置

Claims (4)

1. 開閉扉を介して浸炭炉前に設けられ炉圧調整装置を有する搬入室へのワークの搬入を前エアーパ―ジ室を通して行い、炉圧調整装置を有する焼入油槽室からのワーク搬出を後エアーパージ室を通して行うことを特徴とするガス浸炭方法。
2. 前エアーパージ室及び後エアーパージ室のエアーパージをそれぞれ減圧後、不活性ガスによる復圧により行うことを特徴とする請求項１に記載のガス浸炭方法。
3. 開閉扉を介して浸炭炉前に設けられた搬入室前に、開閉扉を介して前エアーパージ室が設けられ、焼入油槽室後に開閉扉を介して後エアーパージ室が設けられ、前記搬入室及び焼入油槽室にそれぞれ炉圧調整装置が設けられてなることを特徴とするガス浸炭装置。
4. 前エアーパージ室及び後エアーパージ室がそれぞれ真空排気装置及び不活性ガスの供給部を有することを特徴とする請求項３に記載のガス浸炭装置。

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