JP5793803B2 - ガス浸炭方法及びガス浸炭装置 - Google Patents
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Description
H2(水素): 約36体積%
CO(一酸化炭素): 約24体積%
CO2(二酸化炭素):約0.15体積%
前記低CO2変成ガスは、前記変成炉で生成された変成ガスから、従来公知のCO2吸着器を用いてCO2を吸着分離することによって生成できる。したがって、前記低CO2変成ガスは、CO2の割合が前記変成ガスよりも小さくなる。具体的には、CO2が0.15体積%未満、さらには0.1体積%以下、0.05体積%以下であることが好ましい。
CP値の高い前記低CO2変成ガスで浸炭しても、比較例1のように流速が小さいと本実験の目標としたカーボン濃度が0.3wt%である試験片表面からの深さ(位置)0.75mm以上に達しないことが分かる。これに対し、実施例1,2より、流速が3.04m/s、5.98m/sの場合には目標とする十分な浸炭深さを得られ、従来よりも早く浸炭できる。この試験結果を用いて流速とカーボン濃度が0.3wt%である試験片表面からの深さ(位置)との関係をグラフにしたものが図3である。図3より、目標とする深さ(0.75mm)を得るためには、浸炭雰囲気ガスの流速を1.5m/s以上にすればよいことが分かる。
比較例2〜4より、浸炭雰囲気ガスの流量が小さい場合、すなわち、炉内ガス置換回数が1時間当たり5.1〜19回、流速約0.1m/sのときは、前記目標とする浸炭深さが得られないことが分かる。これに対し、実施例3のように流量が大きい場合は、目標とする浸炭深さが得られ、従来よりも早く浸炭できる。この試験結果を用いて流量とカーボン濃度が0.3wt%である試験片表面からの深さ(位置)との関係をグラフにしたものが図4である。図4より、目標とする深さ(0.75mm)を得るためには、浸炭雰囲気ガスの流量を炉内雰囲気置換回数29回/h以上となる流量にすればよいことが分かる。
2 浸炭室
3 拡散室
4 降温室
6 変成炉
7 低CO2変成ガス生成装置
8 変成ガス管路
9 低CO2変成ガス出口
10 低CO2変成ガス管路
1a〜4a,1b〜4b バルブ
Claims (9)
- 炭化水素系ガスと空気と触媒とを用いて単一の変成炉で変成ガスを生成するとともに、この変成ガスの一部を用い且つエンリッチガスを添加することなく、前記変成ガスより高いカーボンポテンシャルを有しCO2濃度が小さい低CO2変成ガスを生成し、前記変成ガス、前記低CO2変成ガス、前記変成ガスと前記低CO2変成ガスの混合ガスのいずれを浸炭のための一連の熱処理工程のそれぞれで雰囲気ガスとして用いるかを処理品に要求される品質に応じて決定する、ガス浸炭方法。
- 前記変成ガスを単独で雰囲気ガスとして用いるか、あるいは、前記変成ガスと前記低CO2変成ガスの両方を雰囲気ガスとして用いる第1の熱処理工程と、前記変成ガスと前記低CO2変成ガスの両方を雰囲気ガスとして用いるか、あるいは、前記低CO2変成ガスを単独で雰囲気ガスとして用いる第2の熱処理工程と、を備える、請求項1に記載のガス浸炭方法。
- 前記変成ガスを単独で雰囲気ガスとして用いるか、あるいは、前記変成ガスと前記低CO2変成ガスの両方を雰囲気ガスとして用いる第3及び第4の熱処理工程を備える、請求項1又は2に記載のガス浸炭方法。
- 前記第1の熱処理工程が昇温工程であり、前記第2の熱処理工程が浸炭工程であり、前記第3の熱処理工程が拡散工程であり、前記第4の熱処理工程が降温工程である、請求項3に記載のガス浸炭方法。
- 前記低CO2変成ガスは、前記変成ガスからその中に含まれるCO2を分離することで生成される、請求項1乃至4のいずれかに記載のガス浸炭方法。
- 前記一連の熱処理工程に含まれる浸炭工程において、前記雰囲気ガスの炉内流速が1.5m/s以上の流速である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のガス浸炭方法。
- 前記一連の熱処理工程に含まれる浸炭工程において、前記雰囲気ガスの炉内流量が炉内雰囲気置換回数29回/h以上となる流量である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のガス浸炭方法。
- 炭化水素系ガスと空気と触媒とを用いて変成ガスを生成する単一の変成炉と、該変成炉と浸炭のための一連の処理を行う熱処理室とを連結する変成ガス管路と、該変成ガス管路に接続されて前記変成ガスより高いカーボンポテンシャルを有しCO2濃度が小さい低CO2変成ガスを生成するCO 2 吸着器と、該CO 2 吸着器の低CO2変成ガス出口と前記熱処理室とを連結する低CO2変成ガス管路と、前記変成ガス管路と前記低CO2変成ガス管路上に配設され、前記熱処理室に、前記変成ガス、前記低CO2変成ガス、前記変成ガスと前記低CO2変成ガスとの混合ガスのいずれを導入するかを切り替えるバルブと、を備える、ガス浸炭装置。
- 前記変成ガス管路に対して前記CO 2 吸着器が二つ並列に接続され、該二つのCO 2 吸着器への変成ガスの流路が切換え可能とされている、請求項8に記載のガス浸炭装置。
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