JP3853487B2 - Continuous heat treatment furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属やセラミックスの微粒子を燒結するための連続式熱処理炉に関するものであり、更に詳しくは、脱ワックス室を1室として製造コストを低減させた連続式熱処理炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えばタンタル電解コンデンサやアルニコ磁石などの焼結製品は原料微粉末をワックス(バインダとも称する)と共に所定の形状に加圧成形し、得られる成形体を真空下に加熱して脱ワックスした後に、原料微粒子を焼結する工程を経て製造される。当初は脱ワックスと燒結とを同一の真空炉内で行なうバッチ式真空熱処理炉が実用され、現在でも小規模にはバッチ式真空熱処理炉が使用されているが、ワックス蒸気が真空熱処理炉内に付着して残り、これが燒結中に気化して焼結品の品質を低下させるという欠点を有している。
【0003】
勿論、上記の欠点を改善することは行なわれており、例えば特開昭61−295303号公報には、被処理物を収容してワックス除去するためのタイトボックスを炉内に設けたバッチ式真空熱処理炉が開示され、特開昭62−233679公報には、専用の排気系を備え被処理物を密閉する脱脂用のインナーケースを設けたバッチ式真空熱処理炉が開示されている。これらは何れも脱ワックス時におけるワックス蒸気がバッチ式真空熱処理炉内に充満することによる炉内の汚染を防いだものであるが、性能的に限界がありバッチ式真空熱処理炉であるために処理能力も小さい。
【0004】
(従来例1)
バッチ式真空熱処理炉の欠点を克服するものとして連続式真空熱処理炉が開発されたが、ワックスの影響をなくするために複数の脱ワックス室を設けたものが多い。例えば図7は特公平2−33762号公報に係る「燒結装置」に開示されている燒結装置210の平面図であり、第1脱ワックス室2111 、第2脱ワックス室2112 、第1焼結室2121 、第2焼結室2122 、第1冷却室2131 、第2冷却室2132 、後室214の7室から構成され、各室は開閉自在な仕切弁で隔離されている。そして、第1脱ワックス室2111は温度500〜600℃、真空度1〜10-3Torr程度の雰囲気下に成形体からワックスの除去が行われ、第2脱ワックス室2112は、脱ワックスを更に進めるべく第1脱ワックス室2111よりも高温度、高真空度の雰囲気として脱ワックスする。第1焼結室2121は温度1200〜1600℃、真空度10-5Torr程度の雰囲気に保持されて脱ワックス後の成形体を燒結し、第2焼結室2122 は第1焼結室2121よりも高温、低圧に保持される。なお、図7において、符号221〜224は拡散ポンプ、符号231〜237はルーツブロアポンプ、符号241〜247は油回転ポンプである。この焼結装置210は脱ワックス室を2室設けた例であるが、脱ワックス室を3室設ける場合もある。
【0005】
このように複数の脱ワックス室を設ける第1義的な意味は脱ワックスを完全に行なうことにあるが、第2義的には第1焼結室が汚染を受けない期間を可及的に長引かせるという意味合いもある。ともあれ、このように複数の脱ワックス室を設けることは、炉材に高価な耐熱性金属を多用するので、装置コストを増大させる。
【0006】
(従来例2)
一方、局部加熱室を設けた連続式熱処理炉が特公平5−17472号、特公平6−33940号の各公報に開示されている。例えば、特公平6−33940号公報に係る「局部加熱室を有する真空炉」に開示されている実施例の連続式真空炉310は、図8の縦断面図に示すような脱ワックス室304を備えており、図示していないが、接続されている燒結室も同様に構成されている。真空容器302内に画成されている脱ワックス室304には、局部加熱室330がフェルト状の黒鉛等の断熱材料355で通気可能に形成されており、下面は開放され、内部には電熱線332が取り付けられている。更に、局部加熱室330の内部には、ガスの流通を実質上阻止する材料、例えば金属材料製の区画容器333が設けられている。そして、区画容器333は局部加熱室330の下方へ延出されて下面は開放されており、取付片334で真空容器302の受片335に固定されている。
【0007】
局部加熱室330の下方には上昇手段が設けられており、そのピストンロッド338の先端に受座341が固定されている。ピストンロッド338は搬送ローラ320上を搬送されてきた台350を被処理物356と共に上昇させ下降させる。台350にはガスの流通を実質上阻止する材料で形成された区画蓋351が取り付けられており、その面積は区画容器333の下面の開放部を塞ぐに充分な大きさである。
【0008】
台350と共に昇降される区画蓋351の上面には耐熱材料製の支柱352が立設されており、上端には被処理物356を支えるための受桟353が備わっている。支柱352の中間部には通気性のある耐熱材料製の閉塞板354が取り付けられており、その上面には局部加熱室330と同様の断熱材355が備えられている。上記の断熱材355付き閉塞板354は局部加熱室330を熱的に密閉できるように、閉塞板354の周縁上面が区画容器333内の受部材336の下面に当接できるようになっている。
【0009】
この従来例2の脱ワックス室304の区画容器333内に挿入される被処理物356は温度600℃程度まで加熱されて、ワックス蒸気を発生するが、区画容器333に取り付けられた図8では示されていない真空排気用のダクトを経て排出され途中のトラップで除去される。すなわち、ワックスガスが区画容器333から漏れ出ることはないので、局部加熱室330の断熱材355や真空容器302はワックス蒸気で汚染されず、また逆に、局部加熱室330の断熱材355や真空容器302から水分などのガスが発生しても区画容器333内の被処理物356に接触することはないとされているが、なお、ワックスによる汚染と熱処理に障害となる水分等の発生に問題を残している。
【0010】
すなわち、脱ワックス室304、その下方の搬送路は特に真空排気されていないので、区画容器333が開放された時などにおいて漏出するワックス蒸気はそのまま脱ワックス室304、搬送路を汚染する。また、被処理物356のキャリヤを構成する台350、支柱352、受桟353、閉塞板354は耐熱材料としてカーボン系材料で形成されることが多い。また、断熱材料355は局部加熱室330と同じ黒鉛のフェルト状物が使用されている。これらキャリヤは連続式真空炉310での燒結が完了すると大気中へ搬出されるがその時に大量の水分を吸着し、再度の使用時に脱ワックス室304、燒結室で大量のガスを放出するので、大容量の真空排気系を必要とする。特に、区画容器333内へ挿入される断熱材料355、受桟353、および支柱352は真空下に加熱されるので、ガスを容易に放出し被処理物356の品質を低下させる。
【0011】
(従来例3)
これに対してガス放出量を可及的に抑えて脱ワックス室を1室とした連続式熱処理炉が本願出願人の出願による特開平9−126659号、特開平9−126660号の各公報に開示されている。図4は上記の各公報の技術的思想に基づいて作製された連続式熱処理炉を構成する脱ワックス部101についての被処理物Fの搬送方向に平行な縦断面図であり、図5は搬送方向に直角な縦断面図、図6は図4における[6]−[6]線方向の矢視図である。なお、断面の向きによって、図4には図5に示す排気ライン110、窒素ガス配管173、177や電極127は示されていない。また、図5においてはチェインベルト192等の搬送手段は簡略化して示している。図4、図5、図6を参照して、脱ワックス部101は脱ワックス室111と搬送室161とからなるが、脱ワックス時には脱ワックス室111を閉空間として排気すると共に搬送室161も排気するようにしてワックスによる汚染が防がれている。また、一連の脱ワックス、燒結、冷却の操作の後に連続式熱処理炉から大気中へ取り出されることにより水分等を吸着し、再び脱ワックス室111内へ挿入されて真空下に加熱される部品は被処理物Fを載置するトレイ144のみとし、脱ワックス時における水分の放出を極小化させている。
【0012】
すなわち、脱ワックス室111は搬送室161の天井板の開口の周囲に固定された底板114と側壁113、天井鏡板112とに囲われて形成されており、底板114に設けられた挿入用開口115を介して搬送室161と連通している。天井鏡板112と側壁113とは断熱材116で覆われており、側壁113の温度を測定するための温度測定端子113tが埋め込まれている。また、側壁113には排気管117が設けられており、排気管117にはバルブ110V、ワックス補集用トラップ118、およびメカニカルブースタポンプ119、油回転ポンプ120を備えた排気ライン110が接続されている。
【0013】
脱ワックス室111の内部には、複数枚の熱線反射板から形成されているレフレクタ123によって加熱区画121が通気可能に画成されており、図示せずとも側壁113の内面に固定されている。そして加熱区画121の底面部には開口125が形成されている。レフレクタ123の内周側には電熱ヒータ126が設置されており(図4では左右に示されているが、実際には全内周面に設けられている)、脱ワックス室111の側壁113に設けられた電極127に接続されている。また、途中に流量計171と可変流量バルブ172を備えた窒素ガス配管173が、脱ワックス室111の外部から断熱材116と側壁113とを貫通して、加熱区画121の天井面のレフレクタ123の下側に導入されており、その先端部には吹出しノズル174が取り付けられている。
【0014】
搬送室161は、図4を参照して、左端に搬入扉106、右端に焼結部との仕切扉107がそれぞれ開閉可能に取り付けられ、密閉可能とされている。搬送室161内には、図6も参照して、2本のチェインベルト192が駆動スプロケット193と従動スプロケット194に巻装して設置されており、電動機195で駆動されて、搬送台142上の被処理物Fを矢印の方向へ搬送する。すなわち、チェインベルト192に係合される搬送台142の中央部に設けた円形開口の外周部の座ぐりに炭素系材料のトレイ受け用断熱板143が置かれ、トレイ受け用断熱板143の中央部に設けた円形開口の外周部の座ぐりにトレイ144が重ねて置かれ、更に被処理物Fはトレイ144上に載置されて搬送される。また搬送台142は脱ワックス室111の直下に停止されるが、その停止位置を固定させるためのストッパ197a、197bが停止された搬送台142の前後となる位置に設けられており、それぞれの駆動源198a、198bによって回動されて作動する。また搬入扉106、仕切扉107の内側には、搬送台142の搬入と搬出を介助するロール196a、196bが設けられており、それぞれ駆動スプロケット193の軸、従動スプロケット194の軸によってチェインで駆動される。更にはチェインベルト192の両側にはガイド板199が取り付けられている。
【0015】
そして図5を参照し、搬送室161には流量計175と流量可変バルブ176を備えた窒素ガス配管177が設けられており、窒素ガスが流量調整されて先端部178から搬送室161内へ導入されるようになっている。また、搬送室161を排気するための排気管167には排気ライン160が設けられ、バルブ160Vを介して、脱ワックス室111の排気ライン110に接続されている。更に、搬送室161の下方の外部に設置されているエヤシリンダ159のロッド158が搬送室161内へ挿通されており、チェインベルト192で搬送されてくる搬送台142上の被処理物Fを脱ワックス室111内へ挿入するようになっている。すなわち、ロッド158の先端部には4本の支持柱152を立設した昇降蓋151が固定されており、支持柱152の中程には、加熱区画121を画成しているレフレクタ123と同様なレフレクタ153が取り付けられている。
【0016】
そして、ロッド158が昇降蓋151と共に一点鎖線で示す位置から上昇されて4本の支持柱152の先端がトレイ144の下面を支持して持ち上げ、続いて昇降蓋151がトレイ受け用断熱板143を持ち上げる。ロッド158が更に上昇されて被処理物Fを脱ワックス室111の加熱区画121内へ挿入し、トレイ受け用断熱板143が脱ワックス室111の底板114に当接して昇降蓋151と共に脱ワックス室111を閉じて密閉空間を形成すると同時に、レフレクタ153が加熱区画121のレフレクタ123と一体となって被処理物Fの周囲を取り囲むようになっている。
【0017】
被処理物Fの脱ワックスに際しては、被処理物Fは搬送台142上のトレイ受け用断熱板143に重ねたトレイ144に載置されて搬入扉106から搬送室161内へ搬入され、搬送台142はチェインベルト192によって搬送される。そして、搬入扉106が閉じられると同時に、油回転ポンプ120、メカニカルブースターポンプ119が起動され排気が開始される。搬送台142は図示しない機構によって被処理物Fを脱ワックス室111の直下まで搬送して停止され、ストッパ197a、197bによってその位置に固定される。次いで、エヤシリンダ159のロッド158と共に昇降蓋151が一点鎖線で示す位置から上昇され、昇降蓋151の支持柱152の先端がトレイ144の下面を支持して持ち上げ、続いて昇降蓋151がトレイ受け用断熱板143を持ち上げる。そして、更にロッド158が上昇されて被処理物Fが脱ワックス室111の加熱区画121内へ挿入される。
【0018】
すなわち、被処理物Fが脱ワックス室111の底板114の挿入用開口115を経て実線で示すように脱ワックス室111の加熱区画121内へ挿入され、昇降蓋151がトレイ受け用断熱板143を脱ワックス室111の底板114の下面に当接させてロッド158の上昇が停止され、被処理物Fは脱ワックス室111内に収容されると共に、支持柱152に取り付けられているレフレクタ153がレフレクタ123と一体的に被処理物Fを取り囲む。また、窒素ガス配管173からの窒素ガスが吹出しノズル174から加熱区画121内の天井部分へ流入され、窒素ガス配管177からの窒素ガスが吹出しノズル178から搬送室161内へ流入される。そして脱ワックス室111の圧力P2 が搬送室161内の圧力P3 よりも低くなるように維持される。被処理物Fが減圧下に加熱区画121内の電熱ヒータ126の輻射熱によって加熱されることにより、被処理物Fに含まれているワックスは気化しワックス蒸気となってメカニカルブースタポンプ119および油回転ポンプ120で排気ライン110中を排気され、途中に設けられたワックス捕集用トラップ118に捕集される。また、脱ワックス室111とその排気管117は断熱材116によって温度120℃程度に保温されるので、ワックス蒸気の凝着が防がれる。
【0019】
このような操作によって、ワックス蒸気が搬送室161内へ流れ込むことが防がれ、搬送室161の汚染が防がれる。また、一連の脱ワックス、燒結、冷却の操作の後、再び脱ワックス室111内へ挿入されて真空下に加熱される部品はトレイ144のみとしているので、脱ワックス室111内でのガス(特に水分)の発生量は極めて少なくなっており、被処理物Fの焼結品の品質低下が防がれている。なお、所定の脱ワックス操作が完了すると、ロッド158が下降され、トレイ144とその上の被処理物Fは搬送室161内の搬送台142上にトレイ受け用断熱板143と共に戻されて、チェインベルト192により続く燒結部へ送り込まれる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例3の連続式熱処理炉においては、脱ワックス時に、脱ワックス室111の底板114の挿入用開口115を昇降蓋151とトレイ受け用断熱板143とで塞いで脱ワックス室111内を密閉空間とし、かつ脱ワックス室111の圧力P2 を搬送室161の圧力P3よりも低くしているので、ワックス蒸気が搬送室161内へ流れ込むことはないが、脱ワックス室111内において、電熱ヒータ126に直面しない構成部品や内壁のコーナー部の表面にワックス蒸気が接触し液化して付着することによって、脱ワックス室111が汚染され、昇降蓋151が下降されて脱ワックス室111と搬送室161とが連通された時に、付着ワックスが何らかの原因によって流下したり、気化されて流れ込み搬送室161を汚染する場合がある。
【0021】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、脱ワックス室、搬送室がワックスによって汚染されることなく、被処理物の脱ワックスを効果的に施すことができ、脱ワックス室を1室とした低装置コストの連続式熱処理炉を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は請求項1の構成によって解決されるが、その解決手段を実施の形態によって例示すれば、図2、図3は連続式熱処理炉100の脱ワックス部1の縦断面図であり、図2は脱ワックス前の状態、図3は脱ワックス中の状態を示し、従来例3の図5に対応する図である。脱ワックス部1は脱ワックス室11と搬送室61とからなり、脱ワックス室11の底板14の挿入用開口15を介して搬送室61と連通している。
【0023】
脱ワックス室11の内部にはレフレクタ23で囲われて加熱区画21が通気可能に画成されており、その内周側には電熱ヒータ26が設置されている。また、加熱区画21の内部には、ワックス蒸気を透過させない材料、例えば耐熱性の金属板33によって上端面を有する筒状に形成され下方を開放されたマッフル31が設けられている。マッフル31の下端部は加熱区画21の底面部の開口に挿入されて下方へ延在し、その下端は底板14の挿入用開口15の周縁部に固定されている。そして、マッフル31はその枝管36を介して脱ワックス室11の側壁13の排気管37に連結され、排気管37にはバルブ30V、ワックス捕集用トラップ38、およびメカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40を備えた排気ライン30が接続されている。また、脱ワックス室11を排気するための側壁13に設けられた排気管17には脱ワックス室11の排気ライン10が設けられ、バルブ10Vを介してマッフル31の排気ライン30に接続されている。
【0024】
図2を参照して、搬送室61には炭素系材料からなるトレイ受け用断熱板43、耐熱金属製のトレイ44、および被処理物Fを重ねて載置したステンレス鋼製の搬送台42が簡略化して示したチェインベルト92によって搬送されてくる。また搬送室61には下方の外部に設置されているエヤシリンダ59のロッド58が挿通されており、ロッド58の先端部には挿入用開口15を開閉する昇降蓋15が固定されている。昇降蓋51の中央部にはトレイ44を支持して持ち上げる支持柱52が立設され、支持柱52の中程には、底面レフレクタ53が取り付けられている。そして、ロッド58が昇降蓋51と共に上昇されると、支持柱52の先端がトレイ44の下面を支持して持ち上げ、続いて昇降蓋51がトレイ受け用断熱板43を持ち上げる。ロッド58が更に上昇されて被処理物Fを脱ワックス室11の加熱区画21内に設けたマッフル31内へ挿入し、トレイ受け用断熱板43が脱ワックス室11の底板14に当接して昇降蓋51と共に脱ワックス室11の挿入用開口15を閉じて密閉空間が形成される。この時、トレイ受け用断熱板43は断熱部材として、かつパッキン部材として作用する。
【0025】
更には、マッフル31内へは流量計81、流量可変バルブ82を備えた窒素ガス配管83によって、加熱区画21内へは流量計71、流量可変バルブ72を備えた窒素配管73によって、搬送室61内へは流量計75、流量可変バルブ76を備えた窒素ガス配管77によって、不活性ガスとしての窒素ガスがそれぞれ流量調整されて導入されるようになっている。
【0026】
脱ワックス時においては、図1、図2を参照し、被処理物Fを搬入する搬送台42が搬送室61内へ搬入され、搬入扉6が閉じられると、油回転ポンプ40、メカニカルブースタポンプ39が駆動されて、マッフル31内、脱ワックス室11内、搬送室61内が排気され、図3に示すように、昇降蓋51、支持柱52、底面レフレクタ53を備えたロッド58が上昇されて被処理物Fがトレイ44と共にマッフル31内へ挿入される。この時、昇降蓋51に伴われて上昇するトレイ受け用断熱板43が脱ワックス室11の底板14に当接して、昇降蓋51と共に脱ワックス室11の底板14の挿入用開口15を密閉し、被処理物Fは、レフレクタ23からなる加熱区画21のマッフル31内において、レフレクタ23、23’と底面レフレクタ53とに囲まれた状態となる。そして、窒素ガス配管83、73、77からマッフル31内、脱ワックス室11内、搬送室61内へそれぞれ流量調整されて窒素ガスが流入され、マッフル31内の圧力P1 、脱ワックス室11内の圧力P2 、搬送室61内の圧力P3が次式
P2 > P1 < P3
で示される関係に維持され、マッフル31内の被処理物Fは電熱ヒータ26からの幅射熱によって加熱されて脱ワックスされる。この時、脱ワックス室11の外壁とワックス蒸気の排気ライン10、30は断熱材で覆われており、ワックス蒸気の液化が防がれる。
【0027】
このような脱ワックス処理が行われることにより、被処理物Fから発生するワックス蒸気はマッフル31から外部へ漏出することなくメカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40によって排気ライン30中を排気され、途中に設けられたワックス捕集用トラップ38において捕集される。従って、脱ワックス室11内および搬送室61内がワックス蒸気によって汚染されることはない。
【0028】
更には、使用されている部品のうち連続式熱処理炉100から大気中へ取り出されて水分等を吸着した後、繰り返してマッフル31内で真空下に加熱される部品は被処理物Fを載置する金属製のトレイ44のみであり、脱ワックス時に発生する水分等のガスは極度に抑制される。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による連続式熱処理炉について、図面を参照して具体的に説明する。
【0030】
図1は実施の形態による連続式熱処理炉100の全体を示す概略断面図である。上流側から順に脱ワックス部1、焼結部2、冷却部3が連結されており、左端に搬入扉6、右端に搬出扉9が設けられ、脱ワックス部1と焼結部2とは仕切扉7によって、焼結部2と冷却部3とは仕切扉8によって仕切られている。
【0031】
図2に示すように、脱ワックス部1は上部の脱ワックス室11と下部の搬送室61とからなり、脱ワックス室11内には複数枚の熱線反射板からなるレフレクタ23によって加熱区画21が通気可能に画成されており、加熱区画21の内壁側に電熱ヒータ26が設けられている。また加熱区画21の内部にはマッフル31が設けられており、マッフル31には排気用のメカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40が接続されており、挿入される被処理物Fを真空下に加熱して真空排気するようになっている。
【0032】
搬送室61内には搬送手段としてのチェインベルト92が設けられており、被処理物Fは、これを載置するトレイ44と共に脱ワックス室11の直下で停止される。搬送室61の下方の外部には昇降手段としてのエヤシリンダ59が設置されており、そのロッド58が搬送室61内へ挿通されている。そして、ロッド58の先端部には脱ワックス室11を開閉する昇降蓋51が固定されており、その表面に立設された支持柱52でトレイ44を持ち上げるようになっている。
【0033】
焼結部2は脱ワックス操作の完了した被処理物Fを脱ワックス部1よりも高真空度で高温度に加熱して焼結させる箇所であり、細部は異なるものの脱ワックス部1と同様な構造を有している。また、冷却部3では内部の加圧ガスが電動機3で駆動されるファン4によって循環され、熱交換器5によって冷却されて、焼結操作の完了した高温度の被処理物Fに吹き付けられ、これを冷却するようになっている。
【0034】
上記の連続式処理炉100において、ワックス蒸気による汚染を可及的に防ぐように構成されており、本発明の要部を占める脱ワックス部1について以下に説明する。
【0035】
図2は図1における[2]−[2]線方向の断面図であり、被処理物Fが搬入された状態、すなわち、脱ワックス前の状態を示す。なお、図2と従来例3の図5とは同様な破断方向の断面図である。また図3は図2に続く断面図であり、被処理物Fがマッフル31内に挿入された脱ワックス時の状態を示す。従来例3の図5と比較して明らかなように、本実施の形態による連続式熱処理炉100の脱ワックス部1は従来例3の脱ワックス部101と全体的には同様に構成されているが、大きく異なっているところは、脱ワックス室11の加熱区画21内にワックス蒸気を透過させないマッフル31が設けられていることにある。従って、従来例3の脱ワックス室111に対して、実施の形態の連続式熱処理炉100においては脱ワックス室11とした如く、実施の形態における各要素の符号には対応する従来例3の要素の符号から100を減じた数字を付して、両者に共通する要素についての説明は省略し、以降においては、異なる要素についてのみ説明する。
【0036】
上述したように、脱ワックス室11内の加熱区画21内には、ワックス蒸気を透過させない金属板33で作製され上端面を有する筒状のマッフル31が設けられており、マッフル31の下端は開放されている。その下端は加熱区画21の底面部の開口挿入されて下方へ延在しており、その下端は脱ワックス室11の底板14の挿入用開口15の周縁部上に固定されている。そしてマッフル31の内周面の下端部には加熱区画21のレフレクタ23のレベルに整合させてレフレクタ23'が環状に取り付けられている。
【0037】
マッフル31の側壁には枝管36が取り付けられ、脱ワックス室11の側壁13に設けられた排気管37と連結されている。排気管37にはバルブ30V、ワックス捕集用トラップ38、およびメカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40を備えた排気ライン30が接続されている。また脱ワックス室11の排気管17には脱ワックス室11の排気ライン10が設けられ、バルブ10Vを介してマッフル31の排気ライン30に接続されており、搬送室61の排気管67には搬送室61の排気ライン60が設けられ、バルブ60Vを介して脱ワックス室11の排気ライン10に接続されている。更には、途中に流量計81と制御バルブ82を備えた窒素ガス配管83が脱ワックス室11の外部から、断熱材16、レフレクタ23、金属板33を貫通してマッフル31内へ導入されている。そのほか、窒素ガス配管73によって脱ワックス室11内へ窒素ガスが流入され、窒素ガス配管77によって搬送室61内へ窒素ガスが流入されていることは従来例3の場合と同様である。
【0038】
更には、図3に示すように、必要に応じてエヤシリンダ59のロッド58の軸心部および昇降蓋51の中心部に貫通孔57が穿設される。そのような場合の一例は使用されているワックスの種類によってはワックスが完全に気化せずに液状化する場合であり、貫通孔57の下端側に、バルブ55を介してワックス回収槽56が連結されて、そのようなワックスの排除や、メンテナンス時のクリーニングに使用される。上述したように、マッフル31に関連するもの以外の構成要素は従来例3の脱ワックス部101と全く同様に構成されている。
【0039】
次に、脱ワックス部1の作用を説明する。図1、図2を参照して、被処理物F、トレイ44、トレイ受け用断熱板43を重ねて載置した搬送台42がチェインベルト92によって搬送室61内に搬入され搬送室61の搬入扉6が閉じられると油回転ポンプ40、メカニカルブースタポンプ39が起動されて、マッフル31内、脱ワックス室11内、搬送室61内の排気が開始される。搬送台42は被処理物Fを載置したまま脱ワックス室11の直下まで搬送され、停止、固定される。続いて搬送台42の下方からエヤシリンダ59のロッド58が昇降蓋51と共に上昇されて、昇降蓋51に立設されている支持柱52の先端がトレイ44の下面を支持して持ち上げ、更に昇降蓋51がトレイ受け用断熱板43を持ち上げる。そして、更にロッド58が上昇されて被処理物Fがトレイ44と共に脱ワックス室11の加熱区画21内に設けられているマッフル31内へ挿入される。
【0040】
図3を参照して、被処理物Fがマッフル31内へ挿入されると同時に、昇降蓋51に伴われたトレイ受け用断熱板43が脱ワックス室11の底板14に当接してロッド58の上昇が停止され、マッフル31は脱ワックス室11と共に密閉される。すなわち、トレイ受け用断熱板43が断熱部材として、かつパッキン部材として働いて昇降蓋51と共に脱ワックス室11を密閉する。同時に窒素ガスが窒素ガス配管83からマッフル31内へ、窒素ガス配管73から脱ワックス室11の加熱区画21内へ、窒素ガス配管77から搬送室61内へそれぞれ流量制御されて流入され、マッフル31内の圧力P1 、脱ワックス室11内の圧力P2 、搬送室61内の圧力P3 が次式
P2 > P1 < P3
で示される関係に維持される。
【0041】
そして電熱ヒータ26に通電され輻射熱によってマッフル31の金属板33が加熱され、マッフル31内の被処理物Fが真空下に加熱されることにより、被処理物Fに含まれているワックスは気化されワックス蒸気となるが、メカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40によって排気ライン30で排気され、途中に設けられたワックス捕集用トラップ38において捕集される。
【0042】
この時、マッフル31内へ流入されている窒素ガスは被処理物Fの脱ワックスが気化されることを介助し、更には排気ライン30への強制的な流れを作るのでワックス蒸気がマッフル31の内壁に付着せず脱ワックス効率が向上する。また上述したように、マッフル31内の圧力P1 を脱ワックス室11内の圧力P2 、搬送室内への圧力P3よりも低くしているので、脱ワックス室11、搬送室61からマッフル31内へ気体が流入することはあっても、ワックス蒸気がマッフル31から外へは漏出せず、従って、従来例3で見られたような脱ワックス室11、搬送室61のワックスによる汚染は生じない。
【0043】
また、脱ワックス操作が完了し、ロッド58と共に昇降蓋51の下降が開始されてマッフル31が搬送室61と連通される時、搬送室61内の圧力P3 はマッフル31内の圧力P1 よりも高いので、窒素ガスは搬送室61からマッフル31内への流れを生じマッフル31の排気ライン30で排気される。
【0044】
更には、一連の脱ワックス、焼結、冷却の操作の操作の後に、連続式処理炉100から大気中へ取り出されて水分等を吸着した後、マッフル31内で繰り返して真空下に加熱される部品は金属製のトレイ44のみとして吸着する水分等の抑制が図られているので、脱ワックス時における水分等のガスの発生が極度に抑えられ焼結品の品質の低下が防がれている。
【0045】
本発明の実施の形態による連続式熱処理炉100、特にその脱ワックス部1は以上の様に構成され作用するが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【0046】
例えば本実施の形態においては、マッフル31内への窒素ガスの吹出しノズル84を天井面に設け、マッフル31内の排気用の枝管36を側面に取り付けたが、窒素ガス配管83をマッフル31の下端部内へ導入し、排気用の枝管36をマッフル31の天井面に取り付けて、窒素ガスを下方から上方へ流すようにして、温度の高いワックス蒸気の排気の効率を高めるようにしてもよい。
【0047】
また本実施の形態においては、マッフル31を耐熱性の金属板で形成したが、ワックス蒸気が透過しない耐熱材料であればよく金属に限られない。例えば、カーボンやセラミックスによってマッフル31を作製してもよい。
【0048】
また本実施の形態においては、マッフル31、脱ワックス室11、搬送室61の排気を一系列のメカニカルブースタポンプ39、油回転ポンプ40で行うようにしたが、2系列以上使用してもよい。
【0049】
また本実施の形態においては、不活性ガスとして窒素ガスを採用したが、これをアルゴンガス等の希ガスとしてもよく、また脱ワックス、焼結の操作に悪影響を及ぼさないガスである限りにおいてガスの種類は問わない。
【0050】
また本実施の形態においては、昇降蓋51と脱ワックス室11の底板14とのシールに炭素系材料からなるトレイ受け用断熱板43を採用したが金属エッヂによるメタルコンタクトとしてもよい。
【0051】
また本実施の形態においては必要あれば穿設するとしたエヤシリンダ59のロッド58の軸心部および昇降蓋51の中心部の貫通孔57をマッフル31からの排気ラインとすることもできる。
【0052】
また本実施の形態においては、被処理物Fを載置するトレイ44を耐熱金属製としたが、トレイ44の連続式熱処理炉10から取り出し後に水分等を吸着させないような管理が可能であれば、これを炭素系材料で作製してもよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、次ぎに記載するような効果を奏する。
【0054】
本発明の連続式熱処理炉は、脱ワックス室内に設けた通気性の加熱区画内にワックス蒸気を透過させない材料によるマッフルを設け、被処理物の脱ワックスに際しては、マッフル内、加熱区画を含む脱ワックス室内、搬送室内を真空排気し、被処理物をマッフル内へ挿入し密閉してマッフル内に不活性ガスを流入させ、マッフル内の真空度を最も高くして加熱し脱ワックスするようにしたので、脱ワックス室における被処理物の脱ワックスを効果的に施すと共に、その下の搬送室のワックス蒸気による汚染を効果的に防ぐことができ、連続式熱処理炉のメンテナンスの間隔を延長させ、稼動率を向上させることができる。
【0055】
また、脱ワックス室、搬送室を含む脱ワックス部の汚染が効果的に防がれて、続く焼結部の汚染も防がれることから、脱ワックス室を1室のみとしても十分な脱ワックスが可能であり、結果的に連続式熱処理炉の製造コストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態の連続式熱処理炉の全体を示す概略縦断面図である。
【図2】 図1における[2]−[2]線方向の断面図であり、脱ワックス前の状態を示す。
【図3】 図2に続く縦断面図であり、被処理物の脱ワックス時の状態を示す。
【図4】 従来例3の連続式熱処理炉の脱ワックス部の搬送方向に平行な縦断面図である。
【図5】 従来例3の連続式熱処理炉の脱ワックス部の搬送方向に直角な縦断面図である。
【図6】 図4における[6]−[6]線方向の矢視図である。
【図7】 従来例1の燒結装置の平面図である。
【図8】 従来例2の連続式真空炉の脱ワックス室の縦断面図である。
【符号の説明】
10 連続式熱処理炉
11 脱ワックス室
21 加熱区画
26 電熱ヒータ
31 マッフル
38 トラップ
39 メカニカルブ−スタポンプ
43 トレイ受け用断熱板
44 トレイ
51 昇降蓋
58 ロッド
59 エヤシリンダ
73 窒素ガス配管
77 窒素ガス配管
83 窒素ガス配管
F 被処理物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous heat treatment furnace for sintering fine particles of metal and ceramics, and more particularly to a continuous heat treatment furnace in which a dewaxing chamber is used as one chamber and manufacturing cost is reduced.
[0002]
[Prior art]
For example, for sintered products such as tantalum electrolytic capacitors and alnico magnets, raw material powder is pressure-molded into a predetermined shape together with wax (also called a binder), and the resulting molded body is heated under vacuum to remove wax. Manufactured through a process of sintering fine particles. Initially, a batch-type vacuum heat treatment furnace in which dewaxing and sintering are performed in the same vacuum furnace was put into practical use, and even today, a batch-type vacuum heat treatment furnace is used on a small scale, but wax vapor is contained in the vacuum heat-treatment furnace. It has the disadvantage that it remains attached and this vaporizes during sintering and degrades the quality of the sintered product.
[0003]
Of course, the above-mentioned drawbacks have been improved. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-295303 discloses a batch-type vacuum in which a tight box for containing a workpiece and removing wax is provided in a furnace. A heat treatment furnace is disclosed, and Japanese Patent Laid-Open No. 62-233679 discloses a batch type vacuum heat treatment furnace provided with a dedicated exhaust system and provided with a degreasing inner case for sealing an object to be treated. All of these prevent contamination of the furnace due to the wax vapor filling the batch vacuum heat treatment furnace during dewaxing, but there is a limit in performance and it is treated as a batch type vacuum heat treatment furnace. Small ability.
[0004]
(Conventional example 1)
Continuous vacuum heat treatment furnaces have been developed to overcome the shortcomings of batch type vacuum heat treatment furnaces, but in many cases, a plurality of dewaxing chambers are provided in order to eliminate the influence of wax. For example, FIG. 7 is a plan view of a
[0005]
The primary meaning of providing a plurality of dewaxing chambers as described above is to perform dewaxing completely. Secondly, the period during which the first sintering chamber is not contaminated is made as much as possible. There is also the implication of prolonging. Anyway, providing a plurality of dewaxing chambers in this way increases the cost of the apparatus because expensive heat-resistant metals are frequently used for the furnace material.
[0006]
(Conventional example 2)
On the other hand, continuous heat treatment furnaces provided with local heating chambers are disclosed in Japanese Patent Publication Nos. 5-17472 and 6-33940. For example, a
[0007]
A raising means is provided below the
[0008]
A
[0009]
The
[0010]
That is, since the
[0011]
(Conventional example 3)
On the other hand, continuous heat treatment furnaces having a dewaxing chamber as one chamber while suppressing the amount of released gas as much as possible are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-126659 and 9-126660 filed by the present applicant. It is disclosed. FIG. 4 is a longitudinal sectional view parallel to the conveyance direction of the workpiece F for the
[0012]
That is, the dewaxing
[0013]
Inside the
[0014]
Referring to FIG. 4, the
[0015]
Referring to FIG. 5, the
[0016]
Then, the
[0017]
At the time of dewaxing the workpiece F, the workpiece F is placed on the
[0018]
That is, the workpiece F is inserted into the
[0019]
By such an operation, wax vapor is prevented from flowing into the
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the continuous heat treatment furnace of Conventional Example 3 described above, during the dewaxing, the
[0021]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the dewaxing chamber and the transfer chamber can be effectively dewaxed without being contaminated with wax, and the dewaxing chamber is a single chamber. An object is to provide a continuous heat treatment furnace at an apparatus cost.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is solved by the configuration of
[0023]
Inside the dewaxing
[0024]
With reference to FIG.A tray receiving
[0025]
Furthermore, inside the muffle 31Flow meter 81The
[0026]
At the time of dewaxing,Refer to FIG. 1 and FIG.The transfer table 42 for loading the workpiece F is loaded into the
P2 > P1 <PThree
The workpiece F in the
[0027]
Such dewaxingprocessingAs a result, the wax vapor generated from the workpiece F is exhausted from the
[0028]
Further, among the components used, components to be processed F placed on the
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a continuous heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an entire continuous
[0031]
As shown in FIG.
[0032]
A
[0033]
The
[0034]
The above-described
[0035]
2 is a cross-sectional view taken along line [2]-[2] in FIG.Is loaded, that is, before dewaxingIndicates. 2 and FIG. 5 of the prior art 3 are similar cross-sectional views in the breaking direction. FIG. 3 is a cross-sectional view following FIG. 2, in which the workpiece F is inserted into the
[0036]
As described above, the
[0037]
A
[0038]
Furthermore,As shown in FIG.If necessary, a through
[0039]
Next, the operation of the
[0040]
Referring to FIG. 3, at the same time as the workpiece F is inserted into the
P2 > P1 <PThree
The relationship shown in is maintained.
[0041]
The
[0042]
At this time, the nitrogen gas flowing into the
[0043]
In addition, when the dewaxing operation is completed and the descent of the elevating
[0044]
Further, after a series of dewaxing, sintering, and cooling operations, after being taken out from the
[0045]
The continuous
[0046]
For example, in the present embodiment, the nitrogen
[0047]
Moreover, in this Embodiment, although the
[0048]
In the present embodiment, exhaust of the
[0049]
In the present embodiment, nitrogen gas is used as the inert gas. However, it may be a rare gas such as argon gas, and as long as the gas does not adversely affect the dewaxing and sintering operations. The kind of is not ask | required.
[0050]
In this embodiment, the elevating
[0051]
In this embodiment, if necessary, the
[0052]
In the present embodiment, the
[0053]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0054]
The continuous heat treatment furnace of the present invention has a dewaxing chamber.Breathability provided insideMuffle made of material that does not allow wax vapor to permeate into the heating compartmentProvided,When dewaxing workpieces,The inside of the muffle, the dewaxing chamber including the heating section, and the transfer chamber are evacuated, and the object to be processed is inserted into the muffle and sealed to allow the inert gas to flow into the muffle.In the muffleHighest vacuumdo itHeatedSince we dewaxed, the dewaxing chamberEffective dewaxing of workpieces inOf the transfer chamber below itBy wax vaporContamination can be effectively prevented, the maintenance interval of the continuous heat treatment furnace is extended,Can improve the operating rate.
[0055]
Further, since the contamination of the dewaxing section including the dewaxing chamber and the transfer chamber is effectively prevented and the subsequent sintering section is also prevented from being contaminated, sufficient dewaxing is possible even if only one dewaxing chamber is used. As a result, the manufacturing cost of the continuous heat treatment furnace can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an entire continuous heat treatment furnace according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line [2]-[2] in FIG.State before dewaxingIndicates.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view subsequent to FIG. 2 and shows a state when a workpiece is dewaxed.
4 is a longitudinal sectional view parallel to the conveying direction of a dewaxing section of a continuous heat treatment furnace of Conventional Example 3. FIG.
5 is a longitudinal sectional view perpendicular to the conveying direction of a dewaxing section of a continuous heat treatment furnace of Conventional Example 3. FIG.
6 is an arrow view taken along line [6]-[6] in FIG. 4;
FIG. 7 is a plan view of a sintering apparatus of Conventional Example 1.
8 is a longitudinal sectional view of a dewaxing chamber of a continuous vacuum furnace of Conventional Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
10 Continuous heat treatment furnace
11 Dewaxing chamber
21 Heating section
26 Electric heater
31 Muffle
38 traps
39 Mechanical booster pump
43 Insulation plate for tray
44 trays
51 Lifting lid
58 rod
59 Air cylinder
73 Nitrogen gas piping
77 Nitrogen gas piping
83 Nitrogen gas piping
F Workpiece
Claims (6)
前記脱ワックス部は脱ワックス室と搬送室とからなり、前記脱ワックス室は底板の挿入用開口を介して前記搬送室と連通しており、
前記脱ワックス室の内部には、レフレクタで通気可能に囲われて底面部に開口を有し加熱手段を備えた加熱区画が設けられ、更にその内部にワックス蒸気を透過させない材料によって上端面を有する筒状に形成され下端が開放されたマッフルが設けられており、該マッフルの下端部は前記加熱区画の底面部の前記開口に挿入されて下方へ延在し、その下端は前記挿入用開口の周縁部上に固定されて、前記マッフル内は第1真空排気ラインに接続され、かつ不活性ガスの第1導入配管が取り付けられ、前記脱ワックス室は第2真空排気ラインに接続されており、
前記搬送室は上流端に被処理物の搬入口、下流端に搬出口を備え、それぞれ仕切扉によって開閉可能に密閉され、その内部には前記被処理物の搬送手段、および該搬送手段によって搬送されてくるトレイ上の前記被処理物を前記トレイと共に昇降させる昇降手段が配置され、更に前記搬送室は第3真空排気ラインに接続されており、
前記昇降手段はそのロッドの先端に前記挿入用開口を開閉する昇降蓋が固定され、該昇降蓋の中央部に立設された支持柱の途中には底面レフレクタが取り付けられており、前記ロッドが上昇されると前記支持柱が前記トレイを支持して前記被処理物を前記マッフル内へ挿入すると共に、前記底面レフレクタが前記加熱区画の前記底面部の開口を塞ぎ、かつ前記昇降蓋が、上昇時に持ち上げる前記搬送手段の部材と共に、前記マッフルの下端および前記脱ワックス室の前記挿入用開口を密閉するようになっており、
脱ワックス時には前記第1真空排気ライン、前記第2真空排気ラインおよび前記第3真空排気ラインが駆動され、前記昇降手段によって前記被処理物が前記トレイと共に前記マッフル内に挿入されて前記マッフルへ不活性ガスが流入され、前記マッフル内が最も高い真空度とされ、前記加熱手段によって加熱されることにより、前記被処理物から発生するワックス蒸気は前記マッフル内から漏出することなく前記第1真空排気ラインによって排出されて、前記脱ワックス室内および前記搬送室内のワックス蒸気による汚染が防がれていることを特徴とする連続式熱処理炉。In the continuous processing furnace provided with the dewaxing part of the workpiece, the sintering part, and the cooling part from the upstream side,
The dewaxing section includes a dewaxing chamber and a transfer chamber, and the dewaxing chamber communicates with the transfer chamber via an opening for insertion of a bottom plate,
Wherein the interior of the dewaxing chamber, is breathable so surrounded by Les Furekuta heating compartment having a heating means having an opening is provided in the bottom portion, a further upper surface of a material which does not transmit wax vapor therein muffle lower end is formed into a cylindrical shape is opened is provided with a lower end portion of the muffle extends downwardly inserted into the opening of the bottom part of the heating compartment, the lower end is the insertion opening is fixed to the peripheral portion on the inside muffle is connected to a first vacuum exhaust line, and a first inlet pipe of the inert gas is attached, the dewaxing chamber is connected to a second vacuum exhaust line ,
The transfer chamber is provided with a workpiece inlet at the upstream end and a carrier outlet at the downstream end, each of which is sealed by a partition door so that it can be opened and closed. Lifting and lowering means for lifting and lowering the object to be processed on the tray is disposed together with the tray, and the transfer chamber is connected to a third vacuum exhaust line,
The lifting means lifting the lid for opening and closing the insertion opening at the tip of the rod is fixed, in the middle of the erected support pillar in the center of該昇Fufuta attached bottom surface les Furekuta, the rod while inserting the object to be treated into the muffle inside but in favor of the tray the support post to be raised, closing the opening of the bottom portion of the bottom surface les Furekuta said heating compartment, and the lifting lid The lower end of the muffle and the insertion opening of the dewaxing chamber are sealed together with the member of the conveying means that is lifted when ascending ,
Wherein during dewaxing first vacuum exhaust line, said second vacuum exhaust line and the third vacuum exhaust line is driven, the inserted object to be processed is within the muffle with the tray into the muffle by the elevating means not active gas is flowing, the muffle inside is the highest degree of vacuum, said by Rukoto is heated by the heating means, the wax vapor generated from the object to be processed is the first evacuation without leaking from an inside of the muffle is discharged by the line, a continuous heat treatment furnace, characterized in that contamination is prevented by the de-waxing chamber and wax vapor of the transfer chamber.
脱ワックス時には、前記マッフル内、前記脱ワックス室内、および前記搬送室内へ不活性ガスが流入されて、前記マッフル内の圧力P1 、前記脱ワックス室内の圧力P2 、前記搬送室内の圧力P3 が次式
P2 >P1 <P3
で示される関係に維持されることにより、
前記脱ワックス室内および前記搬送室内のワックス蒸気による汚染が更に高度に防がれている請求項1に記載の連続式熱処理炉。In addition to the first introduction pipe of the muffle, said second introduction pipe of the inert gas into the dewaxing chamber is mounted, third and inlet tube is attached a similarly inert gas into the transfer chamber,
During dewaxing, in the muffle, the dewaxing chamber, and wherein is inert gas flow into the transfer chamber, the pressure P 1 in said muffle, the pressure P 2 of the dewaxing chamber, the pressure P 3 of the transfer chamber Is
P 2 > P 1 <P 3
By maintaining the relationship shown in
The continuous heat treatment furnace according to claim 1, wherein contamination by wax vapor in the dewaxing chamber and the transfer chamber is further prevented.
前記被処理物が前記脱ワックス室の直下となる位置で停止される前記載置搬送系に対して、前記昇降蓋が上昇され前記支持柱が前記トレイを前記被処理物と共に前記マッフル内に挿入する時に、前記昇降蓋が、上昇時に持ち上げる前記トレイ受け用断熱板と共に、前記マッフルの下端および前記脱ワックス室の前記挿入用開口を密閉する請求項2に記載の連続式熱処理炉。A transport base having a relatively large opening formed so that the transporting means can be inserted through the elevating lid, and is placed on the relatively large opening of the transport base so as to be able to insert the support column. A tray receiving heat insulating plate having a small opening, and a loading and conveying system including the tray placed over the relatively small opening of the tray receiving heat insulating plate, and transporting this from the carry-in port to the carry-out port Consisting of a drive train,
The lifting lid is raised and the support column inserts the tray together with the processing object into the muffle with respect to the above-described transporting system where the processing object is stopped at a position immediately below the dewaxing chamber. when, the lifting lid, together with the tray holder for insulation panels to lift during rising, continuous heat treatment furnace according to claim 2, sealing the insertion opening of the muffle bottom and the dewaxing chamber.
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