JP4340847B2 - アルゴン雰囲気内での金属の連続熱処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はアルゴンを炉内雰囲気とするトンネル状連続炉による、金属の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルゴンを雰囲気とする金属の熱処理は、知られるところである。特に、ステンレス鋼板のニッケルろうによるろう付けは、かかる熱処理の代表をなすものである。
炉外の空気よりも高い密度（Ｋｇ／ｍ³）を有するアルゴンの特性を利用して、トンネル状の連続雰囲気炉の入り口と出口に接してアルゴンガスの溜まりを設け、炉内へ常時供給されるガスが緩やかに安定して炉外へ排出するように制御し、と同時に炉外の空気が炉内へ侵入するのを防ぐことが行われている。
【０００３】
この場合のアルゴンガスの溜まりは、一般には炉の入り口と出口とに接して設けられた樋状の細長な箱形であり、入り口と出口とにそれぞれ連通してその上面のみが大気に向かって開放されており、その開放面の高さは少なくとも炉内で熱処理される被処理品よりも高く、多くは入り口と出口の高さと等しい。このようにして炉の入り口と出口に溜められたアルゴンガスは、炉内から炉外へのアルゴン雰囲気ガスの流れを規制し、外気の炉内への侵入をも防いで雰囲気ガスの使用を経済的にする。また、このガス溜まりの高さを高くして炉内ガスの圧力を所望の値に高めうる効果もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、時としてこのアルゴンガスの溜まりが、上記したようにアルゴン炉内雰囲気ガスと炉外の大気との間の堰堤として、働かない事態が生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる事態が生じる原因を本特許願の発明者が、鋭意検討したところ、溜まりのアルゴンガスの温度が大気温に比して相当に上昇したときに、当該事態が起きることが本願発明者の新たな知見とし見出された。
【０００６】
即ち、炉外大気の温度と上記した種類のアルゴンガス溜まり中のアルゴンの温度との関係を表す図２のグラフにて示される通りに、作業所内の室温が２０℃のとき該アルゴンガスの温度が１４０℃に上昇すると、両者の密度がほぼ同じになり、上述したアルゴンガス溜まりの堰としての効果がなくなる。室温が４０℃のときに、堰堤としてアルゴンガスが十二分に働くためには、アルゴンガス溜まりの温度は１６０℃以下でなければならない。
【０００７】
そこで、本発明では、上述した種類のアルゴンガス溜まりが１６０℃以下の温度を保つように必要によって冷却した。炉の出口が冷却室につながっている場合には、この出口に連通するアルゴン溜まりを冷却する必要は殆どないので、特許請求の範囲では「連続炉の入り口に接して大気と触れるアルゴンを少なくとも、」と、本発明をこの点で限定して記載した。また、アルゴン溜まりをなす箱形等の部材の側壁に、アルゴンの溢出孔を設けることもあり、この溢出孔を介してもアルゴン雰囲気は僅かであるが大気に触れるので、特許請求の範囲では「被加熱処理品よりも高い位置でのみ実質的に大気に触れる」とこの点で本発明を限定して記載した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法が実施されるトンネル状の金属の連続処理雰囲気炉の一例を、図１に示す。
【０００９】
連続炉１は、炭素質の内壁２からなる横幅２５０mmｘ長さ５０００mmｘ高さ１００mmの加熱室３と、それに続く金属内壁６からなる冷却室４とを有する。この加熱室と冷却室中を搬送ベルト５が矢符方向で循環し、被加熱品１２を搬送する。符号７と８は、それぞれ加熱室３の入り口と冷却室６の出口を開閉自在に開放あるいは閉鎖するシャッターである。
【００１０】
加熱室３中に供給管９を介して供給されるアルゴンガスは、加熱室内の加熱ヒーター（図示せず）によって加熱され、図中の矢符方向で加熱室の入り口と冷却室の出口に向かって流れる。
【００１１】
加熱室３の入り口に接して上部が開口し、加熱室と連通する堰堤状の前室１０が設けられる。冷却室の後方には、同様に堰堤状の後室１１が設けられる。この前室と後室の高さは、加熱室３の高さと同一の１００mmとした。図示していないが、前室１０の外壁に冷却用水チューブを取り付けた。
【００１２】
【実施例】
実験例１：
作業場の室温が３０℃で、この連続雰囲気炉１を作動した。搬送用ベルト５は炉中を循環駆動せしめたが、ベルト上には実験の結果を明瞭にするために敢えて品物を載せずに運転した。雰囲気供給管９より毎時１０立方ｍのアルゴンガスを加熱室３中に送り、ここでこの雰囲気ガスを５００℃に加熱した。前室１０中に溜まったアルゴンガスを冷却して８０℃に維持した。この時の炉中の酸素を計測したが、酸素は検出されなかった。なお、後室１１のアルゴンガスは冷却も加温もしなかった。
【００１３】
対比のために、外気が２０℃の下でこの連続炉を同様に駆動した。アルゴンガスの流れに対する堰堤の役割のなす前室１０中のアルゴンを、１８０℃にそのまま放置した。アルゴンガスの炉内への供給量を増やして、毎時２４立方ｍとしたが、炉内雰囲気中に１ｐｐｍの酸素が検出された。
【００１４】
実験例２：
前室内のアルゴンガスを４０℃に冷却したところ、炉内圧が約３Ｐａ上昇することが確認された。
【００１５】
【発明の効果】
加熱室３の前方に接して設けられた前室１０中へ流れるアルゴンガスの密度が、その時の大気の密度よりも高くなるようにアルゴンの温度を調節すれば、アルゴンガスは前室中に溜まり、この溜まったアルゴンガスは、炉内から排出されるガス量を適当に抑制し、かつ炉外から炉内へ侵入する大気を阻止することができる。
【００１６】
この結果、使用するアルゴンガスの量を低減でき、しかも炉内ガス雰囲気を効率よく不活性に保つことができる卓越した効果が認められた。また、アルゴン溜まりの温度を変えることにより、任意に炉内雰囲気の密度を設定できるのも、本発明の効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施できるトンネル状連続加熱雰囲気炉の一例を示す説明的な断面図である。
【図２】本発明を実施するための大気とアルゴンガスのぞれぞれの温度と密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１−連続加熱雰囲気炉の全体
２−加熱室の炭素質内壁
３−加熱室
４−冷却室
５−搬送ベルト
６−冷却室の金属壁
７−加熱室の入り口の開閉自在なシャッター
８−冷却室の出口の開閉自在なシャッター
９−雰囲気ガス供給管
１０−加熱室と連通する堰堤状の前室
１１−冷却室と連通する堰堤状の後室
１２−被加熱処理品

Claims (2)

1. トンネル状連続炉内をアルゴン雰囲気とし、このアルゴン雰囲気が連続炉の入り口と出口のそれぞれに接して、被加熱処理品よりも高い位置でのみ実質的に大気に触れることを特徴とするアルゴン雰囲気下での金属の連続熱処理方法において、連続炉の入り口に接して大気と触れるアルゴンを少なくとも、その時の作業場の室温度での大気の密度（Ｋｇ／ｍ^３）よりも高い密度に保つために、１６０℃以下に保持することを更に特徴とする金属の連続熱処理方法。
2. トンネル状連続炉内をアルゴン雰囲気とし、このアルゴン雰囲気が連続炉の入り口と出口のそれぞれに接して，被加熱処理品よりも高い位置でのみ実質的に大気に触れることを特徴とするアルゴン雰囲気下での金属の連続熱処理方法において、連続炉の入り口に接して大気と触れるアルゴンを少なくとも、１６０℃以下の温度に降温して、炉内圧を上昇させることを更に特徴とする金属の連続熱処理方法。

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