JP5622150B2 - Open firing furnace and dewaxing method in the firing furnace - Google Patents
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Description
本発明は開放型焼成炉及び当該焼成炉における脱ろう方法に関する。さらに詳しくは、金型潤滑剤を含む金属粉末の成形体を焼成して焼結部品を製造する開放型焼成炉及び当該焼成炉における脱ろう方法に関する。 The present invention relates to an open-type firing furnace and a dewaxing method in the firing furnace. More specifically, the present invention relates to an open-type firing furnace for producing a sintered part by firing a metal powder compact including a mold lubricant and a dewaxing method in the firing furnace.
自動車用の各種部品は、通常、ダイの凹所内に充填された金属粉末を加圧成形した成形体を用いて製造されている。 Various parts for automobiles are usually manufactured using a molded body obtained by press-molding metal powder filled in a recess of a die.
金属粉末を加圧成形する場合、ダイの内壁と金属粉末との間で発生する摩擦を低減させ、焼き付きのない高品質の成形体を製造するためにワックスなどの金型潤滑剤が使用されている。 When metal powder is pressed, mold lubricants such as wax are used to reduce the friction generated between the inner wall of the die and the metal powder and to produce a high-quality molded body without seizure. Yes.
かかる金型潤滑剤は、前記成形体を焼成する焼成炉内の予熱ゾーンないし予熱室において燃焼ガスにより気化されることで除去される。従来、焼成炉として、炉内が外気に対して開放されている開放型焼成炉と、シャッターなどにより炉内を外気に対して遮断可能にした密閉型焼成炉とが用いられている。 Such a mold lubricant is removed by being vaporized by combustion gas in a preheating zone or a preheating chamber in a firing furnace for firing the molded body. Conventionally, as a firing furnace, an open-type firing furnace in which the inside of the furnace is open to the outside air and a closed firing furnace in which the inside of the furnace can be shut off from the outside by a shutter or the like are used.
このうち開放型焼成炉は、外気と遮断するためのシャッターや、当該シャッターを作動させるための機構が不要であるので、炉の構造が簡略化されるという利点があるが、予熱室内に侵入した酸化性の雰囲気ガスによって部品が酸化され、続く加熱工程において前記酸化された部分に脱炭現象が発生することがある。脱炭現象が生じると所定の強度(硬度)が得られず、製品不良となる。 Among them, the open-type firing furnace has an advantage that the structure of the furnace is simplified because it does not require a shutter for shutting off from the outside air and a mechanism for operating the shutter, but has entered the preheating chamber. Parts may be oxidized by the oxidizing atmosphere gas, and a decarburization phenomenon may occur in the oxidized portion in the subsequent heating process. When the decarburization phenomenon occurs, a predetermined strength (hardness) cannot be obtained, resulting in a product defect.
一方、例えば特許文献1に記載されたような密閉型焼成炉では、予熱室内への酸化性の雰囲気ガスの侵入を防ぐことができるので脱炭現象が発生することがない。したがって、所定の強度を有する焼結部品を得ることができる。 On the other hand, in a closed type firing furnace as described in Patent Document 1, for example, an oxidizing atmosphere gas can be prevented from entering the preheating chamber, so that a decarburization phenomenon does not occur. Therefore, a sintered part having a predetermined strength can be obtained.
しかし、密閉型焼成炉では、予熱室が外気に開放されていないので燃焼ガスにより気化された金型潤滑剤が「スス」として当該予熱室内に堆積する。堆積した「スス」が粉末成形体に付着し、この粉末成形体が続く加熱工程において加熱されると、付着した「スス」が巣となり外観不良が生じる。これを防ぐためには、頻繁に予熱室内を清掃する必要があり、生産性が低下する。 However, in the closed firing furnace, the preheating chamber is not opened to the outside air, so that the mold lubricant vaporized by the combustion gas accumulates in the preheating chamber as “soot”. When the accumulated “soot” adheres to the powder compact, and this powder compact is heated in the subsequent heating process, the adhering “soot” becomes a nest, resulting in poor appearance. In order to prevent this, it is necessary to frequently clean the preheating chamber, which reduces productivity.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来の開放型焼成炉において不可避であった脱炭現象を抑制することができる開放型焼成炉及び当該焼成炉における脱ろう方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an open-type firing furnace capable of suppressing the decarburization phenomenon that was unavoidable in the conventional open-type firing furnace, and a dewaxing method in the firing furnace. It is intended to provide.
(1)本発明の開放型焼成炉は、予熱室、加熱室、徐冷室及び冷却室がこの順に設けられ、金型潤滑剤を含む金属粉末を加圧成形した粉末成形体を焼結する開放型焼成炉であって、
前記予熱室の上部空間に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給部と、
前記予熱室内において前記燃焼ガス供給部の下方且つ当該予熱室内に搬送された粉末成形体の上方に配設されており、前記燃焼ガス供給部から供給された燃焼ガスを、前記粉末成形体に向けて分散して供給する分散板と、
前記粉末成形体にあたる燃焼ガス量を調整するために前記分散板に設けられた遮蔽部と
を備えており、
予熱室内における粉末成形体の進行方向に沿って一対の燃焼ガス供給部が設けられており、
前記遮蔽部は、一対の燃焼ガス供給部のうち進行方向下流側の燃焼ガス供給部に対応して配設されていることを特徴
としている。
(1) In the open-type firing furnace of the present invention, a preheating chamber, a heating chamber, a slow cooling chamber, and a cooling chamber are provided in this order, and a powder molded body obtained by press-molding a metal powder containing a mold lubricant is sintered. An open-type firing furnace,
A combustion gas supply unit for supplying combustion gas to the upper space of the preheating chamber;
The preheating chamber and the lower of Oite said combustion gas supply unit to being disposed above the conveyed powder compact to the preheating chamber, the combustion gas supplied from said combustion gas supply unit, the powder compact and the dispersion plate and supplying the dispersion towards the,
A shielding portion provided on the dispersion plate to adjust the amount of combustion gas that hits the powder compact ,
A pair of combustion gas supply parts are provided along the traveling direction of the powder compact in the preheating chamber,
The shielding portion is disposed corresponding to the combustion gas supply portion on the downstream side in the traveling direction of the pair of combustion gas supply portions.
It is said.
本発明の開放型焼成炉では、予熱室内に配設された分散板により当該予熱室内に供給された燃焼ガスを分散させることができ、粉末成形体に均一に燃焼ガスを供給することができる。これにより、燃焼ガスがあたりすぎることに起因する粉末成形体の酸化、さらには脱炭現象を防ぐことができる。
また、前記粉末成形体にあたる燃焼ガス量を調整するために前記分散板に設けられた遮蔽部を更に備えており、この遮蔽部により燃焼ガスの流れを遮断することができるので、前記分散板によっても局所的に燃焼ガスが多く流れる場所が存在したとしても、かかる遮蔽部によって粉末成形体にあたる燃焼ガス量がより均一になるように調整することができる。
また、下流側の燃焼ガス供給部は、上流側よりも高温の燃焼ガスが供給されるので、燃焼ガスのあたり過ぎによる粉末成形体の酸化の影響が大きいが、かかる下流側の燃焼ガス供給部に対応して遮蔽部を設けているで、必要最小限の設備(遮蔽部)で粉末成形体の酸化を防ぐことができる。
In the open-type firing furnace of the present invention, the combustion gas supplied into the preheating chamber can be dispersed by the dispersion plate disposed in the preheating chamber, and the combustion gas can be supplied uniformly to the powder compact. Thereby, the oxidation of the powder compact and the decarburization phenomenon caused by excessive combustion gas can be prevented.
Moreover, the further includes a shielding portion provided in the dispersion plate in order to adjust the amount of combustion gas which corresponds powder compact, it is possible to shut off the flow of combustion gases through the shielding part, by the dispersion plate However, even if there is a place where a large amount of combustion gas flows locally, the shielding portion can be adjusted so that the amount of combustion gas corresponding to the powder compact is more uniform.
Further, since the combustion gas supply unit on the downstream side is supplied with combustion gas having a temperature higher than that on the upstream side, the influence of oxidation of the powder compact due to excessive combustion gas is great. Since the shielding portion is provided corresponding to the above, oxidation of the powder molded body can be prevented with the minimum necessary equipment (shielding portion).
(2)前記(1)の開放型焼成炉において、前記燃焼ガス供給部は、前記予熱室における粉末成形体の進行方向左右の壁部のうち一方の壁部側に設けられており、
前記遮蔽部は、帯板状の部材からなっており、
この帯板状の部材は、その長手方向の側縁が、他方の壁部の内面に沿って配設されていることが好ましい。燃焼ガスが予熱室の一方の壁部側から当該予熱室内に供給される場合、この一方の壁部と対向する他方の壁部側に多くの燃焼ガスが供給され、この他方の壁部側に配置された粉末成形体に燃焼ガスがあたり過ぎることが考えられる。この場合でも、帯板状の部材からなる遮蔽部を、その長手方向の側縁が他方の壁部の内面に沿うように配設することで、当該他方の壁部の内面に沿う燃焼ガスの流れを遮断することができる。したがって、他方の壁部側に配置された粉末成形体に燃焼ガスがあたり過ぎることが防止され、この粉末成形体が、多すぎる燃焼ガスにより酸化されるのを防ぐことができる。
( 2 ) In the open-type firing furnace according to ( 1 ), the combustion gas supply unit is provided on one of the wall portions on the left and right walls in the traveling direction of the powder compact in the preheating chamber,
The shielding part is made of a strip-shaped member,
It is preferable that the side edge of the longitudinal direction of this strip-shaped member is arrange | positioned along the inner surface of the other wall part. When the combustion gas is supplied from one wall side of the preheating chamber to the preheating chamber, a large amount of combustion gas is supplied to the other wall side opposite to the one wall portion, It is conceivable that the combustion gas hits the arranged powder compact. Even in this case, the shielding portion made of a strip-shaped member is disposed so that the side edge in the longitudinal direction is along the inner surface of the other wall portion, so that the combustion gas along the inner surface of the other wall portion is reduced. The flow can be cut off. Accordingly, it is possible to prevent the combustion gas from hitting the powder molded body disposed on the other wall side, and to prevent the powder molded body from being oxidized by too much combustion gas.
(3)前記(1)〜(2)の開放型焼成炉において、前記燃焼ガス供給部のガス吹出し口の前方に、予熱室内に吹き出された燃焼ガスの流れの向きを上方に変える流路変更板が配設されていることが好ましい。この場合、流路変更板により燃焼ガスの流れの向きを上方に変えて予熱室の天井にあてることで、燃焼ガスを予熱室の上部空間において効果的に拡散させることができる。 ( 3 ) In the open-type firing furnace of (1) to ( 2 ), the flow path is changed to change the flow direction of the combustion gas blown into the preheating chamber in front of the gas blowing port of the combustion gas supply unit. A plate is preferably provided. In this case, the combustion gas can be effectively diffused in the upper space of the preheating chamber by changing the flow direction of the combustion gas upward by the flow path changing plate and applying it to the ceiling of the preheating chamber.
(4)前記(1)〜(3)の開放型焼成炉において、前記遮蔽部が、前記分散板と一体に形成されていることが好ましい。この場合、遮蔽部が分散板と一体に形成されているので、部品点数を減らすことができる。 ( 4 ) In the open-type firing furnace of ( 1 ) to ( 3 ), it is preferable that the shielding portion is formed integrally with the dispersion plate. In this case, since the shielding part is formed integrally with the dispersion plate, the number of parts can be reduced.
(5)前記(1)〜(4)の開放型焼成炉において、前記分散板を、複数の開口部を有するセラミックス板からなるものとすることができる。この場合、丸孔などからなる開口部の大きさ、位置、個数などを適宜調整することにより、燃焼ガスの分散性をある程度調整することができる。 ( 5 ) In the open-type firing furnace of (1) to ( 4 ), the dispersion plate may be made of a ceramic plate having a plurality of openings. In this case, the dispersibility of the combustion gas can be adjusted to some extent by appropriately adjusting the size, position, number, etc. of the openings formed of round holes.
(6)本発明の第1の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法は、予熱室、加熱室、徐冷室及び冷却室がこの順に設けられた開放型焼成炉における前記予熱室において、金属粉末を加圧成形した粉末成形体に含まれる金型潤滑剤を除去する脱ろう方法であって、
前記粉末成形体に向けて供給され、当該粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定するとともに、当該燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定することを特徴としている。
( 6 ) The dewaxing method in the open-type firing furnace according to the first aspect of the present invention includes a preheating chamber, a heating chamber, a slow cooling chamber, and a cooling chamber provided in this order in the preheating chamber in the open-type firing furnace, A dewaxing method for removing a mold lubricant contained in a powder compact obtained by pressure-molding metal powder,
The temperature of the combustion gas supplied toward the powder compact and preheating the powder compact is set in the range of 590 to 610 ° C., and the composition ratio of the combustion gas is butane: air = 1: 21 to 25 It is characterized by being set within the range.
本発明の第1の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法では、粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定しているので、粉末成形体を構成する金属粉末が酸化されるのを抑制しつつ当該粉末成形体に含まれる金型潤滑剤を効果的に気化させることができる。また、燃焼ガスの組成比をブタン:エア(空気)=1:21〜25の範囲内に設定し、ブタンが完全燃焼するとき(このときの組成比はブタン:エア=1:31)よりもブタンの割合を多くしているので、ブタンによる「スス」の発生を抑制しつつ、ブタンが有する浸炭性を利用して製品の硬度を大きくすることができる。
なお、本発明において、金型潤滑剤の種類はワックス(ろう)に限定されるものではないが、一般的にワックスが多用されていることから、予熱工程において金型潤滑剤を気化させて除去する方法を「脱ろう方法」と称することにする。
In the dewaxing method in the open-type firing furnace according to the first aspect of the present invention, the temperature of the combustion gas for preheating the powder molded body is set in the range of 590 to 610 ° C., so that the powder molded body is configured. It is possible to effectively vaporize the mold lubricant contained in the powder compact while suppressing oxidation of the metal powder. Further, the composition ratio of the combustion gas is set within a range of butane: air (air) = 1: 21 to 25, and the butane is completely burned (the composition ratio at this time is butane: air = 1: 31). Since the proportion of butane is increased, the hardness of the product can be increased by utilizing the carburizability of butane while suppressing the generation of “soot” due to butane.
In the present invention, the type of mold lubricant is not limited to wax (wax), but since wax is generally used frequently, the mold lubricant is vaporized and removed in the preheating step. This method is referred to as a “dewaxing method”.
(7)また、本発明の第2の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法は、前記(1)の開放型焼成炉における前記予熱室において、金属粉末を加圧成形した粉末成形体に含まれる金型潤滑剤を除去する脱ろう方法であって、
前記粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定するとともに、当該燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定することを特徴としている。
( 7 ) Further, the dewaxing method in the open-type firing furnace according to the second aspect of the present invention is a method for forming a powder compact obtained by pressure-molding metal powder in the preheating chamber in the open-type firing furnace of (1). A dewaxing method for removing the contained mold lubricant,
The temperature of the combustion gas for preheating the powder compact is set in a range of 590 to 610 ° C., and the composition ratio of the combustion gas is set in a range of butane: air = 1: 21 to 25. Yes.
本発明の第2の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法においても、前記第1の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法と同様に、粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定しているので、粉末成形体を構成する金属粉末が酸化されるのを抑制しつつ当該粉末成形体に含まれる金型潤滑剤を効果的に気化させることができる。また、燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定し、ブタンが完全燃焼するときよりもブタンの割合を多くしているので、ブタンによる「スス」の発生を抑制しつつ、ブタンが有する浸炭性を利用して製品の硬度を大きくすることができる。 Also in the dewaxing method in the open-type firing furnace according to the second aspect of the present invention, the temperature of the combustion gas for preheating the powder compact is set as in the dewaxing method in the open-type firing furnace according to the first aspect. Since it is set within the range of 590 to 610 ° C., it is possible to effectively vaporize the mold lubricant contained in the powder molded body while suppressing oxidation of the metal powder constituting the powder molded body. it can. In addition, the composition ratio of the combustion gas is set within the range of butane: air = 1: 21 to 25, and the proportion of butane is larger than when butane burns completely. While suppressing, the hardness of the product can be increased by utilizing the carburizing property of butane.
さらに、本発明の第2の観点に係る開放型焼成炉における脱ろう方法では、前記(1)の開放型焼成炉を用いているので、予熱室内に配設された分散板により当該予熱室内に供給された燃焼ガスを分散させることができ、粉末成形体に均一に燃焼ガスを供給することができる。これにより、燃焼ガスがあたりすぎることに起因する粉末成形体の酸化、さらには脱炭現象を防ぐことができる。 Furthermore, in the dewaxing method in the open-type firing furnace according to the second aspect of the present invention, since the open-type firing furnace of (1) is used, the dispersion plate disposed in the preheat chamber allows the preheat chamber to enter the preheat chamber. The supplied combustion gas can be dispersed, and the combustion gas can be supplied uniformly to the powder compact. Thereby, the oxidation of the powder compact and the decarburization phenomenon caused by excessive combustion gas can be prevented.
(8)前記(6)又は(7)の開放型焼成炉における脱ろう方法において、前記燃焼ガスの温度を略600℃に設定することが好ましい。この場合、より効果的に、粉末成形体を構成する金属粉末が酸化されるのを抑制しつつ当該粉末成形体に含まれる金型潤滑剤を効果的に気化させることができる。 ( 8 ) In the dewaxing method in the open firing furnace of ( 6 ) or ( 7 ), it is preferable that the temperature of the combustion gas is set to about 600 ° C. In this case, it is possible to effectively vaporize the mold lubricant contained in the powder molded body while more effectively suppressing the metal powder constituting the powder molded body from being oxidized.
(9)前記(6)〜(8)の開放型焼成炉における脱ろう方法において、前記燃焼ガスの組成比をブタン1に対してエアを略22に設定することが好ましい。この場合、より効果的に、ブタンによる「スス」の発生を抑制しつつ、ブタンが有する浸炭性を利用して製品の硬度を大きくすることができる。 ( 9 ) In the dewaxing method in the open-type firing furnace of ( 6 ) to ( 8 ), it is preferable that the composition ratio of the combustion gas is set to approximately 22 with respect to butane 1. In this case, the hardness of the product can be increased by utilizing the carburizing property of butane while suppressing the generation of “soot” due to butane more effectively.
本発明の開放型焼成炉及び当該焼成炉における脱ろう方法によれば、従来の開放型焼成炉において不可避であった脱炭現象を抑制することができる。 According to the open-type firing furnace and the dewaxing method in the firing furnace of the present invention, the decarburization phenomenon that is unavoidable in the conventional open-type firing furnace can be suppressed.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の開放型焼成炉及び当該焼成炉における脱ろう方法の実施の形態を詳細に説明する。
図1はプッシャーによりワークの移動を行う開放型プッシャー焼成炉の概略説明図であり、図2は、本発明の一実施の形態に係る開放型プッシャー焼成炉Fにおける予熱室1の平面説明図であり、図3は、図2に示される予熱室1の横断面説明図である。
Hereinafter, embodiments of an open-type firing furnace and a dewaxing method in the firing furnace according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an open type pusher firing furnace in which a workpiece is moved by a pusher, and FIG. 2 is a plan view of a preheating chamber 1 in an open type pusher firing furnace F according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the preheating chamber 1 shown in FIG.
開放型プッシャー焼成炉Fは、耐火物及び断熱材で構築されたトンネル状の構造体であり、入口側から順に予熱室1、加熱室2、徐冷室3及び冷却室4が連設されている。各室の床面にはスキッドレール5が敷設されており、このスキッドレール5に沿ってトレイ6に載置されたワーク(粉末成形体)の積層体19が予熱室2から冷却室5へと移動する。トレイ6の炉内への搬入及び炉内での移動は、炉外に配設されたプッシャー7により行われる。 The open-type pusher firing furnace F is a tunnel-like structure constructed of a refractory and a heat insulating material, and a preheating chamber 1, a heating chamber 2, a slow cooling chamber 3, and a cooling chamber 4 are connected in order from the entrance side. Yes. A skid rail 5 is laid on the floor surface of each chamber, and a laminated body 19 of works (powder compacts) placed on the tray 6 along the skid rail 5 is transferred from the preheating chamber 2 to the cooling chamber 5. Moving. Loading of the tray 6 into the furnace and movement within the furnace are performed by a pusher 7 disposed outside the furnace.
トレイ6の上には、耐火板8を挟んでワーク9が複数段載置されている。複数のワーク9及び複数枚の耐火板8によりワークの積層体19が構成されている。トレイ6は、後続するトレイ6に押されて順次出口側へと移動する。
予熱室1には、当該予熱室1内に燃焼ガスを供給するための燃焼ガス供給部であるラジアントバーナー10が設けられており、加熱室2の内側にはヒータ11が設けられている。また、冷却室4の外周には冷却用水ジャケット12が配設されている。
On the tray 6, a plurality of workpieces 9 are placed with the fireproof plate 8 interposed therebetween. A plurality of workpieces 9 and a plurality of refractory plates 8 constitute a workpiece laminate 19. The tray 6 is pushed by the succeeding tray 6 and sequentially moves to the outlet side.
The preheating chamber 1 is provided with a radiant burner 10 that is a combustion gas supply unit for supplying combustion gas into the preheating chamber 1, and a heater 11 is provided inside the heating chamber 2. A cooling water jacket 12 is disposed on the outer periphery of the cooling chamber 4.
予熱室1内に搬入されたワーク9は、ラジアントバーナー10により供給される燃焼ガスの燃焼熱により当該ワーク9に含まれていた金型潤滑剤が気化され、除去される。続く加熱室2において、金型潤滑剤が除去されたワーク9が所定の温度(例えば、1250℃)まで加熱され焼結される。焼結されたワーク9は、続く徐冷室3及び冷却室4において徐々に冷却され、炉外に搬出される。 In the work 9 carried into the preheating chamber 1, the mold lubricant contained in the work 9 is vaporized and removed by the combustion heat of the combustion gas supplied by the radiant burner 10. In the subsequent heating chamber 2, the workpiece 9 from which the mold lubricant has been removed is heated to a predetermined temperature (for example, 1250 ° C.) and sintered. The sintered workpiece 9 is gradually cooled in the subsequent slow cooling chamber 3 and cooling chamber 4 and is carried out of the furnace.
本実施の形態では、図2に示されるように、ワーク9の進行方向(図2の矢印Aで示される方向)に沿って一対のラジアントバーナー10a、10bが配設されている。一方のラジアントバーナー10aは、ワーク9の進行方向を向いて左側の壁部の上部に配設されており、他方ラジアントバーナー10bは、前記のラジアントバーナー10aよりも下流であって、ワーク9の進行方向を向いて右側の壁部の上部に配設されている。ラジアントバーナー10a、10bでは、ブタンとエアの混合ガスが燃焼され、この燃焼ガスが、ラジアントバーナー10a、10bのガス吹き出し口16a、16bから予熱室1の上部空間に供給される。図2において、13はブタンとエアの混合ガスの供給管である。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a pair of radiant burners 10a and 10b are arranged along the traveling direction of the workpiece 9 (the direction indicated by the arrow A in FIG. 2). One radiant burner 10a is arranged at the upper part of the left wall portion facing the traveling direction of the workpiece 9, and the other radiant burner 10b is downstream of the radiant burner 10a and the workpiece 9 proceeds. It is disposed in the upper part of the right wall part facing the direction. In the radiant burners 10a and 10b, a mixed gas of butane and air is combusted, and this combustion gas is supplied to the upper space of the preheating chamber 1 from the gas outlets 16a and 16b of the radiant burners 10a and 10b. In FIG. 2, 13 is a supply pipe for a mixed gas of butane and air.
予熱室1内には、ラジアントバーナー10a、10bから供給された燃焼ガスをワーク9に向けて分散して供給する分散板20a、20bが配設されている。分散板20aは、ラジアントバーナー10aに対応して配設されており、分散板20bは、ラジアントバーナー10bに対応して配設されている。分散板20a、20bは、予熱室1の壁上部の段部17上に載置されている。 Dispersion plates 20 a and 20 b that disperse and supply the combustion gas supplied from the radiant burners 10 a and 10 b toward the workpiece 9 are disposed in the preheating chamber 1. The dispersion plate 20a is disposed corresponding to the radiant burner 10a, and the dispersion plate 20b is disposed corresponding to the radiant burner 10b. Dispersion plates 20 a and 20 b are placed on stepped portion 17 at the upper wall of preheating chamber 1.
分散板20a、20bは、平面視矩形状であり、その側面は、図3に示されるように、中央で屈曲した山形形状を呈している。分散板20a、20bは、厚さ50〜90mm程度のセラミック板からなり、複数の丸孔(開口部)21が千鳥状に形成されている。丸孔21の直径及びピッチは、燃焼ガスの分散性を考慮して適宜選定することができるが、例えば直径25mm、ピッチ50mmとすることができる。また、開口率も、燃焼ガスの分散性を考慮して適宜選定することができるが、例えば15%とすることができる。 The dispersion plates 20a and 20b have a rectangular shape in plan view, and the side surfaces thereof have a mountain shape bent at the center as shown in FIG. The dispersion plates 20a and 20b are made of a ceramic plate having a thickness of about 50 to 90 mm, and a plurality of round holes (openings) 21 are formed in a staggered pattern. The diameter and pitch of the round holes 21 can be appropriately selected in consideration of the dispersibility of the combustion gas. For example, the diameter and the pitch can be set to 25 mm and 50 mm. Further, the aperture ratio can be appropriately selected in consideration of the dispersibility of the combustion gas, and can be set to 15%, for example.
ラジアントバーナー10bのガス吹き出し口16bの前方(吹き出し方向前方)には、予熱室1内に吹き出された燃焼ガスの流れの方向を上方に変える流路変更板25が配設されている。流路変更板25は、ガス吹き出し口16bの前方において、当該ガス吹き出し口16bから離れるにしたがって上に位置するように、傾斜して配置されている。その結果、ガス吹き出し口16bから吹き出された燃焼ガスは流路変更板25の表面25aにあたり、図3において矢印で示されるように、流れの方向を上方に変更し、さらに予熱室1の天井1cにあたり、流れの方向を下方又は斜め下に変更する。これにより、予熱室1の上部空間において、燃焼ガスを効果的に分散させることができる。 A flow path changing plate 25 is disposed in front of the gas outlet 16b of the radiant burner 10b (forward in the outlet direction) to change the flow direction of the combustion gas blown into the preheating chamber 1 upward. The flow path changing plate 25 is inclined and arranged in front of the gas outlet 16b so as to be positioned higher as it is away from the gas outlet 16b. As a result, the combustion gas blown out from the gas outlet 16b hits the surface 25a of the flow path changing plate 25, changes the flow direction upward as indicated by the arrow in FIG. 3, and further, the ceiling 1c of the preheating chamber 1 In this case, the flow direction is changed downward or diagonally downward. Thereby, in the upper space of the preheating chamber 1, combustion gas can be disperse | distributed effectively.
流路変更板25は、例えばアルミナで作製することができ、その厚さは50〜70mm程度とすることができる。流路変更板25は、前記分散板20bに固定された一対の支持部26により支持されている。 The flow path changing plate 25 can be made of alumina, for example, and the thickness thereof can be about 50 to 70 mm. The flow path changing plate 25 is supported by a pair of support portions 26 fixed to the dispersion plate 20b.
予熱室1におけるワーク9の進行方向左右の壁部1a、1bのうち、ラジアントバーナー10bが設けられた壁部1aと対向する壁部1bの内面に沿って遮蔽部30が設けられている。この遮蔽部30は、帯板状の部材からなり、その長手方向の側縁が壁部1bの内面に沿って配設されている。本実施の形態では、分散板20bの長手方向(図2において左右方向)の寸法と遮蔽部30の長手方向の寸法は同一にされている。遮蔽部30の幅(短手方向の寸法)は、本発明において特に限定されるものではないが、例えば100〜130mm程度とすることができる。遮蔽部30は、例えばアルミナで作製することができる。 The shielding part 30 is provided along the inner surface of the wall part 1b which opposes the wall part 1a in which the radiant burner 10b was provided among the wall parts 1a and 1b on the left and right in the traveling direction of the work 9 in the preheating chamber 1. This shielding part 30 consists of a strip-shaped member, and the side edge of the longitudinal direction is arrange | positioned along the inner surface of the wall part 1b. In the present embodiment, the dimension in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 2) of the dispersion plate 20b and the dimension in the longitudinal direction of the shielding part 30 are the same. Although the width | variety (dimension of a transversal direction) of the shielding part 30 is not specifically limited in this invention, For example, it can be about 100-130 mm. The shielding unit 30 can be made of alumina, for example.
予熱室1の一方の壁部側から燃焼ガスが当該予熱室内に供給される場合、この一方の壁部と対向する他方の壁部側に多くの燃焼ガスが供給され、この他方の壁部側に配置されたワーク9に燃焼ガスがあたり過ぎることが考えられる。しかし、本実施の形態のように、帯板状の部材からなる遮蔽部30を、その長手方向の側縁が他方の壁部の内面に沿うように配設すると、当該他方の壁部の内面に沿う燃焼ガスの流れを遮断することができる。したがって、他方の壁部側に配置されたワーク9に燃焼ガスがあたり過ぎることが防止され、このワーク9が、多すぎる燃焼ガスにより酸化されるのを防ぐことができる。 When combustion gas is supplied into the preheating chamber from one wall portion side of the preheating chamber 1, a large amount of combustion gas is supplied to the other wall portion side facing the one wall portion, and the other wall portion side. It is conceivable that the combustion gas hits the workpiece 9 disposed in However, when the shielding portion 30 made of a strip-like member is disposed so that the side edge in the longitudinal direction is along the inner surface of the other wall portion, as in the present embodiment, the inner surface of the other wall portion. The flow of the combustion gas along can be cut off. Therefore, it is possible to prevent the combustion gas from hitting the work 9 arranged on the other wall side, and to prevent the work 9 from being oxidized by too much combustion gas.
本実施の形態では、一対のラジアントバーナー10a、10bのうち、ワーク9の進行方向下流側のラジアントバーナー10bだけに対応して前記流路変更板25及び遮蔽部30が設けられており、上流側のラジアントバーナー10aには流路変更板25及び遮蔽部30が設けられていない。下流側のラジアントバーナー10bは、上流側よりも高温の燃焼ガスが供給されるので、燃焼ガスのあたり過ぎによるワーク9の酸化の影響が大きい。換言すると、上流側のラジアントバーナー10aから吹き出される燃焼ガスの温度は比較的低温であるので、燃焼ガスによりワーク9が酸化されることがほとんどない。したがって、影響が大きい下流側のラジアントバーナー10bに対応して流路変更板25及び遮蔽部30を設けることで、必要最小限の設備でワーク9の酸化を防ぐことができる。 In the present embodiment, among the pair of radiant burners 10a and 10b, the flow path changing plate 25 and the shielding portion 30 are provided corresponding to only the radiant burner 10b on the downstream side in the traveling direction of the work 9, and the upstream side The radiant burner 10a is not provided with the flow path changing plate 25 and the shielding part 30. Since the downstream radiant burner 10b is supplied with combustion gas having a temperature higher than that of the upstream side, the influence of the oxidation of the work 9 due to excessive combustion gas is great. In other words, since the temperature of the combustion gas blown out from the upstream radiant burner 10a is relatively low, the work 9 is hardly oxidized by the combustion gas. Therefore, by providing the flow path changing plate 25 and the shielding portion 30 corresponding to the downstream radiant burner 10b having a large influence, the oxidation of the workpiece 9 can be prevented with the minimum necessary equipment.
本発明では、予熱室1内において、ワーク9を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定するとともに、当該燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定している。燃焼ガスの温度は、高温になるほどワーク9の酸化が進むので低温であるほうが好ましいが、温度が低すぎると金型潤滑剤の気化が抑制され、また、設備的に例えば550℃以下の設定は困難であるので、590〜610℃の範囲内に設定している。この範囲内に設定することで、ワーク9を構成する金属粉末が酸化されるのを抑制しつつ当該ワーク9に含まれる金型潤滑剤を効果的に気化させることができる。 In the present invention, in the preheating chamber 1, the temperature of the combustion gas for preheating the workpiece 9 is set in the range of 590 to 610 ° C., and the composition ratio of the combustion gas is in the range of butane: air = 1: 21 to 25. Is set in. The temperature of the combustion gas is preferably lower because the oxidation of the workpiece 9 progresses as the temperature becomes higher. However, when the temperature is too low, the vaporization of the mold lubricant is suppressed, and the setting of 550 ° C. or lower is, for example, as a facility. Since it is difficult, it is set within the range of 590 to 610 ° C. By setting within this range, the mold lubricant contained in the workpiece 9 can be effectively vaporized while suppressing the metal powder constituting the workpiece 9 from being oxidized.
また、本発明では、ブタンが完全燃焼するとき(このときの組成比はブタン:エア=1:31である)よりもブタンの割合を多くしている。すなわち、燃焼ガス中に積極的にブタンを残存させている。ブタンは浸炭性を有しており、このブタンをワーク9にあてることで当該ワーク9の硬度を大きくすることができるが、一方において、ブタンはススを発生しやすいため、多すぎるとワーク9に付着して外観不良を引き起こす。そこで、燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定することで、ブタンによる「スス」の発生を抑制しつつ、ブタンが有する浸炭性を利用して製品の硬度を大きくすることができる。 Further, in the present invention, the ratio of butane is set higher than when butane completely burns (the composition ratio at this time is butane: air = 1: 31). That is, butane is actively left in the combustion gas. Butane has a carburizing property, and by applying this butane to the work 9, the hardness of the work 9 can be increased. On the other hand, since butane easily generates soot, Adhesion causes poor appearance. Therefore, by setting the composition ratio of the combustion gas within the range of butane: air = 1: 21 to 25, the hardness of the product using the carburizing property of butane while suppressing the occurrence of “soot” due to butane. Can be increased.
前記温度範囲のうち、燃焼ガスの温度は略600℃に設定することが好ましい。この場合、より効果的に、ワーク9を構成する金属粉末が酸化されるのを抑制しつつ当該ワーク9に含まれる金型潤滑剤を効果的に気化させることができる。
また、前記組成範囲のうち、燃焼ガスの組成比をブタン1に対してエアを略22に設定することが好ましい。この場合、より効果的に、ブタンによる「スス」の発生を抑制しつつ、ブタンが有する浸炭性を利用して製品の硬度を大きくすることができる。
Of the temperature range, the temperature of the combustion gas is preferably set to approximately 600 ° C. In this case, the mold lubricant contained in the work 9 can be effectively vaporized while suppressing the oxidation of the metal powder constituting the work 9 more effectively.
Further, in the composition range, it is preferable that the composition ratio of the combustion gas is set to approximately 22 with respect to butane 1. In this case, the hardness of the product can be increased by utilizing the carburizing property of butane while suppressing the generation of “soot” due to butane more effectively.
次に、燃焼ガスの温度又はガス組成を種々変更して行った実験結果について説明する。
表1及び図4は、燃焼ガスの組成比を一定にし(ブタン:エア=1:31)、燃焼ガスの温度を580℃、600℃、650℃、700℃と変えた場合における、製品の硬さ(ロックウェル硬さ)及び工程能力を調べた結果を示している。予熱室の上部空間には、図2〜3に示される流路変更板、分散板及び遮蔽部を配設した。分散板及び遮蔽部の仕様は、以下のとおりであった。
流路変更板
材質 :アルミナ
厚さ :60mm
長さ :345mm
幅 :345mm
分散板
材質 :セラミックス
厚さ :70mm
孔ピッチ:50mm
孔直径 :25mm
開孔率 :15%
遮蔽部
材質 :アルミナ
厚さ :60mm
長さ :690mm
幅 :115mm
Next, experimental results obtained by changing the temperature or gas composition of the combustion gas in various ways will be described.
Table 1 and FIG. 4 show that the product hardness when the composition ratio of the combustion gas is constant (butane: air = 1: 31) and the temperature of the combustion gas is changed to 580 ° C., 600 ° C., 650 ° C., and 700 ° C. The result of examining the thickness (Rockwell hardness) and the process capability is shown. In the upper space of the preheating chamber, a flow path changing plate, a dispersion plate, and a shielding portion shown in FIGS. The specifications of the dispersion plate and the shielding part were as follows.
Channel change plate material: Alumina Thickness: 60mm
Length: 345mm
Width: 345mm
Dispersion plate material: Ceramics Thickness: 70mm
Hole pitch: 50mm
Hole diameter: 25mm
Opening ratio: 15%
Shielding material quality: Alumina Thickness: 60mm
Length: 690mm
Width: 115mm
表1及び図4より、600℃付近で工程能力が最も大きくなることが分かる。 From Table 1 and FIG. 4, it can be seen that the process capability is maximized around 600 ° C.
表2及び図5は、燃焼ガスの温度を一定(700℃)にし、燃焼ガスの組成比(ブタン:エア)を1:18、1:20、1:22、1:25、1:27、1:31と変えた場合における、製品の硬さ(ロックウェル硬さ)及び工程能力を調べた結果を示している。予熱室の上部空間には、図2〜3に示される流路変更板、分散板及び遮蔽部を配設した。分散板及び遮蔽部の仕様は、前記のとおり(表1の実験条件と同じ)であった。 Table 2 and FIG. 5 show that the combustion gas temperature is constant (700 ° C.), and the combustion gas composition ratio (butane: air) is 1:18, 1:20, 1:22, 1:25, 1:27, The result of examining the hardness (Rockwell hardness) and the process capability of the product when changing to 1:31 is shown. In the upper space of the preheating chamber, a flow path changing plate, a dispersion plate, and a shielding portion shown in FIGS. The specifications of the dispersion plate and the shielding part were as described above (same as the experimental conditions in Table 1).
表2及び図5より、燃焼ガスにおけるブタンの割合が多くなるとススの発生が観察され、また、割合が少なくなると工程能力が基準値とされる1.33を下回ることが分かる。 From Table 2 and FIG. 5, it can be seen that the generation of soot is observed when the proportion of butane in the combustion gas increases, and that the process capability falls below the standard value of 1.33 when the proportion decreases.
表3は、以上の結果をまとめたものである。比較例は、従来の開放型焼成炉を用いて、燃焼ガス温度700℃、燃焼ガス組成比1:31でワークの予熱を行なった。実施例1〜4は、天井構造、温度及びガス組成比を表3に示されるように変えてワークの予熱を行った。 Table 3 summarizes the above results. In the comparative example, the workpiece was preheated at a combustion gas temperature of 700 ° C. and a combustion gas composition ratio of 1:31 using a conventional open-type firing furnace. In Examples 1 to 4, the work was preheated by changing the ceiling structure, temperature, and gas composition ratio as shown in Table 3.
比較例の場合、硬さ不良率は2.8%であり、また工程能力は0.63であった。比較例における硬さ不良は、前述したようにワークの酸化に起因する脱炭現象によるものである。図6の(a)は、比較例1に係る製品の材料組織の電子顕微鏡写真である。脱炭現象により、白色組織(カーボンを含まないフェライト)が多くなっていることが分かる。 In the case of the comparative example, the hardness defect rate was 2.8%, and the process capability was 0.63. The hardness failure in the comparative example is due to the decarburization phenomenon caused by the oxidation of the workpiece as described above. 6A is an electron micrograph of the material structure of the product according to Comparative Example 1. FIG. It can be seen that the white structure (ferrite containing no carbon) increases due to the decarburization phenomenon.
これに対し、実施例では、いずれも硬さ不良率は0%であった。特に、前述した流路変更板、分散板及び遮蔽部を採用し、燃焼ガス温度を600℃にし、且つ、燃焼ガス組成比をブタン1に対しエア22とした実施例4では、製品の硬さ及び工程能力において最も優れていることが分かる。図6の(b)は、実施例4に係る製品の材料組織の電子顕微鏡写真である。白色と黒色の混合組織(カーボンを含むベントナイトが多い)であり、脱炭現象のない正常な組織であることが分かる。 On the other hand, in all the examples, the hardness defect rate was 0%. In particular, in Example 4 in which the flow path changing plate, the dispersion plate, and the shielding portion described above are employed, the combustion gas temperature is 600 ° C., and the combustion gas composition ratio is air 22 with respect to butane 1, the hardness of the product And the best in process capability. FIG. 6B is an electron micrograph of the material structure of the product according to Example 4. It can be seen that this is a mixed structure of white and black (many bentonites containing carbon) and is a normal structure without decarburization.
〔その他の変形例〕
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施の形態では、分散板と遮蔽部とが別体であるが、例えば図7に示されるように両者を一体に形成することもできる。図7に示される例では、分散板120のうちラジアントバーナーの吹き出し口から遠い側に配設される側縁120aから内側に向かう所定範囲に孔121が形成されていない。そして、この孔121が形成されていない帯状の領域130が遮蔽部とされている。この場合でも、領域130によって、ラジアントバーナーの吹き出し口から遠い側の壁部内面に沿う燃焼ガスの流れを遮断することができる。
また、前述した実施の形態では、分散板の開口部である丸孔の大きさを同じ大きさにしているが、場所により開口部の大きさを変えることもできる。例えば、ラジアントバーナーの吹き出し口から遠い側の開口部を小さくすることで、当該ラジアントバーナーの吹き出し口から遠い側の壁部内面に沿う燃焼ガスの流れを抑制ないし実質的に遮断することができる。この場合は、遮蔽部を採用しなくても、分散板によって粉末成形体にあたる燃焼ガス量を均一にすることができる。
[Other variations]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, in the above-described embodiment, the dispersion plate and the shielding portion are separate, but they can be integrally formed as shown in FIG. 7, for example. In the example shown in FIG. 7, the hole 121 is not formed in a predetermined range inward from the side edge 120 a disposed on the side far from the blowout port of the radiant burner in the dispersion plate 120. And the strip | belt-shaped area | region 130 in which this hole 121 is not formed is made into the shielding part. Even in this case, the region 130 can block the flow of the combustion gas along the inner surface of the wall portion far from the outlet of the radiant burner.
In the embodiment described above, the size of the round hole, which is the opening of the dispersion plate, is the same, but the size of the opening can be changed depending on the location. For example, by reducing the opening on the side far from the blowout port of the radiant burner, the flow of the combustion gas along the inner surface of the wall portion on the side far from the blowout port of the radiant burner can be suppressed or substantially blocked. In this case, even if a shielding part is not employed, the amount of combustion gas that hits the powder compact can be made uniform by the dispersion plate.
また、前述した実施の形態では、分散板の開口部として丸孔を採用しているが、長孔、矩形開口など他の形状の開口部であってもよい。
また、前述した実施の形態では、支持部26により流路変更板25を支持しているが、流路変更板25を予熱室1の天井1cから吊るす構造を採用することもできる。
In the above-described embodiment, a round hole is adopted as the opening of the dispersion plate, but an opening having another shape such as a long hole or a rectangular opening may be used.
In the above-described embodiment, the flow path changing plate 25 is supported by the support portion 26. However, a structure in which the flow path changing plate 25 is suspended from the ceiling 1c of the preheating chamber 1 may be employed.
また、前述した実施の形態では、一対のラジアントバーナーを用いているが、ラジアントバーナーの数は1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。 In the embodiment described above, a pair of radiant burners is used. However, the number of radiant burners may be one, or may be three or more.
1 予熱室
2 加熱室
3 徐冷室
4 冷却室
9 ワーク(粉末成形体)
10a ラジアントバーナー(燃焼ガス供給部)
10b ラジアントバーナー(燃焼ガス供給部)
16a ガス吹き出し口
16b ガス吹き出し口
20a 分散板
20b 分散板
21 孔(開口部)
25 流路変更板
26 支持部
30 遮蔽部
F 開放型プッシャー焼成炉
1 Preheating chamber 2 Heating chamber 3 Slow cooling chamber 4 Cooling chamber 9 Workpiece (powder compact)
10a Radiant burner (combustion gas supply unit)
10b Radiant burner (combustion gas supply unit)
16a Gas outlet 16b Gas outlet 20a Dispersion plate 20b Dispersion plate 21 Hole (opening)
25 flow path change plate 26 support part 30 shielding part F open type pusher firing furnace
Claims (9)
前記予熱室の上部空間に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給部と、
前記予熱室内において前記燃焼ガス供給部の下方且つ当該予熱室内に搬送された粉末成形体の上方に配設されており、前記燃焼ガス供給部から供給された燃焼ガスを、前記粉末成形体に向けて分散して供給する分散板と、
前記粉末成形体にあたる燃焼ガス量を調整するために前記分散板に設けられた遮蔽部と
を備えており、
予熱室内における粉末成形体の進行方向に沿って一対の燃焼ガス供給部が設けられており、
前記遮蔽部は、一対の燃焼ガス供給部のうち進行方向下流側の燃焼ガス供給部に対応して配設されていることを特徴とする開放型焼成炉。 A preheating chamber, a heating chamber, a slow cooling chamber, and a cooling chamber are provided in this order, and is an open-type firing furnace that sinters a powder molded body obtained by pressure-molding a metal powder containing a mold lubricant,
A combustion gas supply unit for supplying combustion gas to the upper space of the preheating chamber;
The preheating chamber and the lower of Oite said combustion gas supply unit to being disposed above the conveyed powder compact to the preheating chamber, the combustion gas supplied from said combustion gas supply unit, the powder compact and the dispersion plate and supplying the dispersion towards the,
A shielding portion provided on the dispersion plate to adjust the amount of combustion gas that hits the powder compact ,
A pair of combustion gas supply parts are provided along the traveling direction of the powder compact in the preheating chamber,
The said shielding part is arrange | positioned corresponding to the combustion gas supply part of the advancing direction downstream among a pair of combustion gas supply parts, The open type baking furnace characterized by the above-mentioned.
前記遮蔽部は、帯板状の部材からなっており、
この帯板状の部材は、その長手方向の側縁が、他方の壁部の内面に沿って配設されている請求項1に記載の開放型焼成炉。 The combustion gas supply part is provided on one wall part side of the wall parts on the left and right in the traveling direction of the powder compact in the preheating chamber,
The shielding part is made of a strip-shaped member,
2. The open-type firing furnace according to claim 1 , wherein the strip-shaped member has a side edge in a longitudinal direction thereof disposed along an inner surface of the other wall portion.
前記粉末成形体に向けて供給され、当該粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定するとともに、当該燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定することを特徴とする開放型焼成炉における脱ろう方法。 Dewaxing to remove mold lubricant contained in a powder compact obtained by pressure-molding metal powder in the preheating chamber in an open-type firing furnace in which a preheating chamber, a heating chamber, a slow cooling chamber, and a cooling chamber are provided in this order. A method,
The temperature of the combustion gas supplied toward the powder compact and preheating the powder compact is set in the range of 590 to 610 ° C., and the composition ratio of the combustion gas is butane: air = 1: 21 to 25 A dewaxing method in an open-type firing furnace, characterized by being set within a range of
前記粉末成形体を予熱する燃焼ガスの温度を590〜610℃の範囲内に設定するとともに、当該燃焼ガスの組成比をブタン:エア=1:21〜25の範囲内に設定することを特徴とする開放型焼成炉における脱ろう方法。 A dewaxing method for removing mold lubricant contained in a powder molded body obtained by press-molding metal powder in the preheating chamber in the open-type firing furnace according to claim 1,
The temperature of the combustion gas for preheating the powder compact is set in a range of 590 to 610 ° C., and the composition ratio of the combustion gas is set in a range of butane: air = 1: 21 to 25. A dewaxing method in an open firing furnace.
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