JP4934828B2 - 窒化炉および窒化処理方法 - Google Patents
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Description
このセラミックス製ラジアントチューブバーナの体積は、均熱室の内容積に対して1.0%以上、好ましくは1.5%以上が良い。
また、セラミックス製ラジアントチューブバーナの表面積(m2)(炉内に暴露されている部分)の数値は、均熱室の内容積(m3)の数値に対して0.8%以上、好ましくは1.0%以上が好ましい。両者は単位は異なるが、単位を無視して値のみを比較する。該セラミックス製ラジアントチューブが均熱室の内容量(体積)に対し前記所定の表面積以上を有することが、本発明の制御に好ましい。
本発明者らは様々な面から検討した結果、燃焼用空気と燃料ガスとの混合が悪くなり、燃焼しない場合が生じることを見出し、前記比例制御やPID制御が不能となることがわかった。そして、この問題を、燃焼用空気比を高くすることにより、不完全燃焼を防ぎ、前記制御が良好に実施できることを見出した。
30kW/m3以下であれば、セラミックス製ラジアントチューブの表面温度を700℃以下とすることが容易である。好ましくは25kW/m3以下、さらに好ましくは20kW/m3以下である。
次に実施例により本発明の好適な例を説明する。
前記セラミックス製チューブバーナの先端(表2の1400mm)から900mmを前記均熱室内に暴露した状態で、炉内雰囲気温度を600℃に設定して、ガスの組成を変えたものを準備し、ガスの供給量を一定にした結果を表1、表2に示す。このセラミックス製ラジアントチューブバーナの体積は、均熱室の内容積に対して約3.4%であった。また、セラミックス製ラジアントチューブバーナの表面積(m2)の数値は、均熱室の内容積(m3)の数値に対して約1.1%であった。
実施例1は燃焼用空気比が1.58のもので、炉内雰囲気を600℃に保持したときに、セラミックス製チューブバーナの表面温度が、最も低い先端で622℃、最も高い先端から800mmの位置(表中600mm)の部分が685℃で700℃を下回ることができた。また、発生するNOx値は問題ないレベルであった。
これに対し、燃焼空気比がそれぞれ1.17、1.29の比較例1、比較例2においては、いずれも外管の表面温度がセラミックス製チューブバーナの先端を除いては700℃を超えていた。
このときの「ガス燃焼量/均熱室の容積」は表1の通りだった。
Claims (5)
- 昇温室と均熱室と冷却室を有する窒化炉であって、窒化処理を行う前記均熱室に略円筒状のセラミックス製ラジアントチューブバーナが設けられ、該セラミックス製ラジアントチューブバーナの表面温度が700℃以下であっても前記均熱室内の温度を500〜600℃に加熱することができるように、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナの直径を60〜140mmとし、且つ、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナの前記均熱室内に位置する部分の体積を前記均熱室の内容積に対して1.0%以上とし、さらに、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナの前記均熱室内に位置する部分の表面積(m 2 )の数値を前記均熱室の内容積(m 3 )の数値に対して0.8%以上としたことを特徴とする、窒化炉。
- 前記均熱室の炉体の天井部および側壁が、炉殻層と、前記炉殻層の内側に設けた断熱層と、前記断熱層の内側に設けたセラミックスファイバー層とによって構成されることを特徴とする、請求項1に記載の窒化炉。
- 前記セラミックス製ラジアントチューブバーナのチューブの材質がSiCを主成分としたセラミックスであることを特徴とする、請求項1または2に記載の窒化炉。
- 請求項1,2又は3に記載の窒化炉を用いた窒化処理方法において、前記均熱室にアンモニアガスとRXガス又は窒素ガスを導入し、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナにより雰囲気ガスを500〜600℃に加熱して被処理物を窒化処理する際に、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナに燃料ガスとともに供給する燃焼用空気の比率(燃焼用空気比)を1.4〜1.8の範囲にして前記セラミックス製ラジアントチューブバーナの出力を比例制御またはPID制御することにより、前記セラミックス製ラジアントチューブバーナの表面温度を700℃以下に保つことを特徴とする、窒化処理方法。
- 前記均熱室における「バーナの燃焼量/均熱室の内容積」を30kW/m3以下とすることを特徴とする、請求項4に記載の窒化処理方法。
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