JP3762741B2

JP3762741B2 - 真空浸炭の浸炭ガス縮減方法

Info

Publication number: JP3762741B2
Application number: JP2002336375A
Authority: JP
Inventors: 良行岩上; 茂村上; 亮高堂
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2004043948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸炭室又は浸炭拡散室を有する真空浸炭炉の浸炭方法に関し、特に真空浸炭の浸炭ガス縮減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の浸炭室又は浸炭拡散室（以下浸炭室という）を有する真空浸炭炉による浸炭は炉内を例えば約１０Kpの減圧下で約１０００°Ｃといった高温下で行なわれる。真空浸炭には浸炭、拡散の工程があり、特許文献１に示すように、従来の真空浸炭炉では、浸炭工程の間は浸炭室の断熱材で囲まれた断熱浸炭室内及び断熱浸炭室を取り囲む真空に耐える炉殻又は耐圧外殻（以下炉殻という）を含む炉殻内に浸炭ガスを導入していた。炉殻と浸炭室の断熱材との間にはある程度の隙間が設けられているが、これはこの隙間がない場合、断熱材が多孔性のため、排気時に所定真空到達までに時間がかかるので、隙間を設けて排気時間を短縮するためである。かかる従来の真空浸炭炉１９では例えば図４に示すように、浸炭工程の間は浸炭室３３の上方浸炭ガス導入ノズル１３及び横方向浸炭ガス導入ノズル１４から導入された浸炭ガスは、矢印で示すように浸炭室３３を通り、浸炭室３３の底部炉壁の孔３０から炉殻１５と浸炭室３３との空間３２を通り、上方ガス排出口１７から図示しない真空ポンプで吸引されて排出されていた。特許文献２では、浸炭室が断熱性材料とこれの外側を覆う金属板により構成され、断熱性材料はセラミックファイバーを真空圧縮成形したものが使用され、ガスの浸透を防止するようにされている。セラミックファイバーを真空圧縮成形した断熱性材料は高価なものであることが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３２５７０１図１、〔００４３〕〜〔００４５〕
【特許文献２】
特開２００１−２４００９５図１、〔００２２〕、〔００２４〕
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空浸炭炉による浸炭では、炉殻内に浸炭ガスが充満する量の浸炭ガスを導入するが、実際に必要な浸炭ガスはワークの周辺だけであり、その他の場所では本来必要ないのにもかかわらず、従来の真空浸炭炉による浸炭では、断熱材で囲まれた断熱浸炭室内及び断熱浸炭室を取り囲む真空に耐える炉殻内すべてに浸炭ガスを導入し充満させていた。浸炭ガスとしては炭化水素系のガスを使用するが、一般に単価が高く、浸炭されない浸炭ガスは大気中に放出され資源の無駄となった。さらに従来の真空浸炭炉による浸炭では、炭化水素系ガスを例えば約１０Kpの減圧下で約１０００°Ｃといった高温下で真空ポンプで排気したとき、約１０００°Ｃから約４００°Ｃに至る温度範囲でスーチングがみられ、浸炭室の断熱性材料外側部分では約２００°Ｃで断熱性材料が多孔質のため断熱性材料に浸透した浸炭ガスによるスーチングがみられることが知られている。
【０００５】
本発明の課題は、かかる従来技術の問題を解決し、浸炭室又は浸炭拡散室を有する真空浸炭炉による浸炭において、必要最小限の浸炭ガスによる浸炭ができる真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、浸炭室又は浸炭拡散室を有する真空浸炭炉による浸炭において、スーチングを減少させた真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、浸炭室又は浸炭拡散室（以下浸炭室という）を有する真空浸炭炉に於いて、前記浸炭室である断熱材で囲まれた断熱浸炭室内にのみ浸炭ガスを導入し、前記断熱浸炭室を取り囲む炉殻又は耐圧外殻（以下炉殻という）と前記断熱浸炭室との間の空間には水素及び窒素を含む浸炭ガス以外のガスを導入し、炉殻下方の排出口より排気するようにし、前記浸炭ガス以外のガスの圧力を、前記浸炭ガスの圧力より僅かに高くしたことを特徴とする真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供することで前述した課題を解決した。
【０００７】
【発明の効果】
かかる構成により、浸炭室の断熱材で囲まれた断熱浸炭室内にのみ浸炭ガスを導入し、断熱浸炭室と炉殻との間の空間には安価な水素及び窒素を含む浸炭ガス以外のガスを導入することをようにしたので、必要最小限の浸炭ガスによる浸炭ができる真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供するものとなり、ランニングコストを低減し、資源の無駄をなくすものとなり、かつ前記浸炭ガス以外のガスの圧力を、前記浸炭ガスの圧力より僅かに高くしたので、浸炭ガスは内側断熱材内部から漏れることなく、炉殻下方の排出口より排気されるものとなり、スーチングを減少させるものとなった。
【０００８】
好ましくは、前記断熱材を２層構成にし、内側断熱材は真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとし、外側断熱材は多孔質のセラミックファイバーとし、前記内側断熱材と外側断熱材との間に金属薄板又はガスが浸透しない薄膜を張りつけたことにより、浸炭ガスが浸透しない金属薄板又は薄膜と、内側断熱材は浸炭ガスが浸透しにくい真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーを使用したことにより、外側断熱材には浸炭ガスが浸透することはなく、内側断熱材は浸炭ガスが浸透しにくいので、浸炭ガスの浸透を防止し、さらにスーチングを減少させた真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供するものとなり、かつ断熱材を内側断熱材のみ高価な真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとしたことにより、安価な真空浸炭炉を提供するものとなった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に使用される連続真空浸炭炉の立面概念ブロック図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線に沿ったＡ矢視方向概略断面図で、本発明の実施の形態の浸炭ガスの流れを示す概略断面図である。本発明の実施の形態に使用される真空浸炭炉は合金部品用の連続真空浸炭炉２０であり、装入室１とそれぞれ真空シール扉１２で仕切られた独立した、昇温室２、断熱材７で囲まれた断熱浸炭室である浸炭拡散室３（浸炭室と拡散室とで構成されてもよい）、降温室４、焼入室５及び搬出室６を有する。１１は被処理物であるワーク、１０は昇降コンベア、１３は装入扉、１４は搬出扉である。ワーク１１は装入室１から装入され、昇温室２で例えば約０、５Kpの減圧下で約１０００°Ｃといった温度まで加熱された後、浸炭拡散室３に入る。浸炭拡散室３では浸炭ガスを導入し例えば約１０Kpの減圧下で約１０００°Ｃといった温度で浸炭を行い、その後で浸炭ガスを吸引・放出し、例えば約０、５Kpの減圧下で約１０００°Ｃといった温度で拡散を行い、ワーク１１はその後降温室４で所定の焼入温度まで降温・保持され、次の焼入室５及び搬出室６を通り搬出される。
【００１０】
図２に示すように、真空浸炭炉２０は、断熱材７で囲まれた断熱浸炭室である浸炭拡散室３、浸炭拡散室３を取り囲む真空に耐える炉殻１５、浸炭拡散室３に配置され断熱材７を貫通し搬送コンベアであるハースローラ８が配置され、炉殻１５外の炉殻１５と一体になったケース２８内にハースローラ８の軸受部と動力部１８が配置されている。上部、下部ヒータ９、９が浸炭拡散室３に配置され断熱材７を貫通し、各端部は炉殻１５と一体になったケース２９内に収容されている。
【００１１】
本発明の実施の形態の真空浸炭の浸炭ガス縮減方法は、断熱材７で囲まれた断熱浸炭室である浸炭拡散室３を有する真空浸炭炉２０に於いて、浸炭工程の間は浸炭拡散室３内にのみ浸炭ガスを、上方浸炭ガス導入ノズル２３及び横方向浸炭ガス導入ノズル２４から導入し、同時に水素又は窒素を含む（水素及び窒素の混合ガスでもよい）浸炭ガス以外のガスを、熱浸炭室３を取り囲む炉殻１５と浸炭拡散室との間の空間３２に上方ガス導入ノズル２５及び横方向ガス導入ノズル２６から導入し充満するようにした。浸炭ガス以外のガスは、水素又は窒素を含む安価な入手し易いガスである。上方浸炭ガス導入ノズル２３及び横方向浸炭ガス導入ノズル２４から浸炭拡散室３内に導入された浸炭ガスは、矢印で示すように浸炭拡散室を通り、浸炭拡散室の底部炉壁の孔３０から炉殻１５と浸炭拡散室との間の空間３２を通り、炉殻１５下方の下方ガス排出口３１から図示しない真空ポンプで吸引されて排出される。水素又は窒素を含む浸炭ガス以外のガスも炉殻１５と浸炭拡散室との間の空間３２を通り、浸炭ガスと同様に、炉殻１５下方の下方ガス排出口３１から図示しない真空ポンプで吸引されて排出される。
【００１２】
かかる構成により、本発明の実施の形態の真空浸炭の浸炭ガス縮減方法では、断熱浸炭室内にのみ浸炭ガスを導入し、断熱浸炭室と炉殻との間の空間には安価な水素及び窒素を含む浸炭ガス以外のガスを導入し充満するようにしたので、必要最小限の浸炭ガスによる浸炭ができる真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供するものとなり、ランニングコストを低減し、資源の無駄をなくすものとなり、さらに図２、図３の実施の形態では、浸炭ガス以外のガスの圧力を約１２ Kp とし、浸炭ガスの圧力約１０ Kp より僅かに高くしたので、浸炭ガスは内側断熱材７１内部から漏れることなく炉殻１５下方の下方ガス排出口３１より排気されるものとなり、スーチングを減少させたものとなった。
【００１３】
図３は図２の概略断面図とは異なる本発明の実施の形態の浸炭ガスの流れを示す概略断面図で、図２の断熱材を２層構成にし、内側断熱材７１は真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとし、外側断熱材７２は多孔質のセラミックファイバーとし、内側断熱材７１と外側断熱材７２との間に金属薄板又はガスが浸透しない薄膜７３を張りつけたことにより、浸炭ガスが浸透しない金属薄板又は薄膜７３を使用したので、外側断熱材７２には浸炭ガス以外のガスが導入されるので浸炭ガスが浸透することはなく、内側断熱材７１は浸炭ガスが浸透しにくい真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとしたことにより、断熱材内部への浸炭ガスの浸透を防止し、浸炭室の断熱性材料外側部分では約２００°Ｃといった温度領域であっても外側断熱材７２には浸炭ガスが浸透することはなく、さらにスーチングを減少させた真空浸炭の浸炭ガス縮減方法を提供するものとなり、かつ断熱材を内側断熱材７１のみ高価な真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとしたことにより、安価な真空浸炭炉を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に使用される真空浸炭炉である連続真空浸炭炉の立面概念ブロック図を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿ったＡ矢視方向概略断面図で、本発明の実施の形態の浸炭ガスの流れを示す概略断面図である。
【図３】図２の概略断面図とは異なる本発明の実施の形態の浸炭ガスの流れを示す概略断面図である。
【図４】図２の概略断面図に対応した、従来の真空浸炭炉の浸炭ガスの流れを示す概略断面図である。
【符号の説明】
３・・浸炭拡散室（断熱浸炭室）７・・断熱材１５、１１５・・炉殻
２０、２１・・連続真空浸炭炉３２・・炉殻浸炭拡散室との間の空間
７１・・内側断熱材７２・・外側断熱材
７３・・金属薄板又はガスが浸透しない薄膜

Claims

浸炭室又は浸炭拡散室（以下浸炭室という）を有する真空浸炭炉に於いて、前記浸炭室である断熱材で囲まれた断熱浸炭室内にのみ浸炭ガスを導入し、前記断熱浸炭室を取り囲む炉殻又は耐圧外殻（以下炉殻という）と前記断熱浸炭室との間の空間には水素及び窒素を含む浸炭ガス以外のガスを導入し、炉殻下方の排出口より排気するようにし、前記浸炭ガス以外のガスの圧力を、前記浸炭ガスの圧力より僅かに高くしたことを特徴とする真空浸炭の浸炭ガス縮減方法。
前記断熱材を２層構成にし、内側断熱材は真空圧縮成形した材質のセラミックファイバーとし外側断熱材は多孔質のセラミックファイバーとし、前記内側断熱材と外側断熱材との間に金属薄板又はガスが浸透しない薄膜を張りつけたことを特徴とする請求項１記載の真空浸炭の浸炭ガス縮減方法。