JP5808469B2 - 浸炭処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の浸炭処理装置は、前記方向規制部材の内部を通過した浸炭雰囲気ガスを導入して、当該浸炭雰囲気ガスを、前記処理室の殻壁と方向規制部材との間の空間へ所定流量還流させる還流規制部材を備えており、前記還流規制部材が、前記方向規制部材の第2の円筒部における前記円筒部とは反対側の端部に設けられ、前記処理室の天井壁側空間の一部を区画しており、当該還流規制部材の側壁部に前記浸炭雰囲気ガスを前記処理室と前記方向規制部材との間の空間に排出する複数の排出孔を有しているのが好ましい。
この浸炭処理装置によれば、前記方向規制部材の内部から導入した浸炭雰囲気ガスを、前記還流規制部材によって、前記処理室の殻壁と方向規制部材との間の空間へ所定流量還流させることができる。前記還流規制部材による前記空間への炭雰囲気ガスの還流量を、ワークの材質や表面積などの特性に応じた適正な値に設定しておくことにより、処理室内の浸炭雰囲気ガスの温度および/または組成を、ワークの特性に合わせた適切な値にすることができる。したがって、この浸炭処理装置によれば、ワークの浸炭処理を均一かつ効率よく行なうことができる。また、前記空間へ還流させた浸炭雰囲気ガス中の未反応ガスを再利用することもできるので、浸炭処理コストを安くすることができる。
この場合、ワークからの輻射熱を前記反射層によってワーク側空間へ反射することができるので、当該輻射熱と前記誘導加熱コイルおよび処理室の殻壁との熱交換を抑制することができる。このため、ワークの浸炭処理時における熱損失を一層効果的に抑制することができる。
熱処理時における前記ワークのセット位置が、前記方向規制部材の内側において、少なくとも一部は前記円筒が配置されている範囲内に位置するようにすることが好ましい。
図1は、本発明の一実施形態に係る浸炭処理装置の要部を示す断面図である。同図において、浸炭処理装置1は、低炭素鋼、低炭素合金鋼などの鋼製のワークWを内部にセットする処理室10と、ワークWを誘導加熱する誘導加熱コイル20と、浸炭雰囲気ガスの流動方向を規制する円筒状の方向規制部材31と、この方向規制部材31の内部を通過した浸炭雰囲気ガスを導入して、当該浸炭雰囲気ガスを、処理室10の殻壁11と方向規制部材31との間の空間へ所定量還流させる還流規制部材35と、処理室10内に浸炭ガスを供給するガス供給路50と、処理室10内の浸炭雰囲気ガスを排出する排ガス流路60等を備えている。
前記底板14は図示しない昇降機構によって昇降可能であり、その上昇端位置で前記殻壁11の底部を閉塞することができる。
前記ワークWは図示しない昇降可能な支持部材に支持されている。この支持部材は、前記底板14と一体に昇降することにより、ワークWを誘導加熱コイル20の内周内方へ供給したり、この供給したワークWを処理室10の下方へ搬出したりすることができる。
前記方向規制部材31は、ワークWと誘導加熱コイル20との間の空間に配置されて、ワークWと処理室10の殻壁11および誘導加熱コイル20とを区画している。これにより、加熱されたワークWの輻射熱によって温められた浸炭雰囲気ガスが、ワークW側から誘導加熱コイル20側および殻壁11側へ流動するのを規制している(図1の矢印A参照)。したがって、前記浸炭雰囲気ガスと前記殻壁11および誘導加熱コイル20との間の熱交換を抑制して、浸炭処理時における熱損失を低減することができる。
なお、前記還流率が0%を超えるように排出孔35bの開度を調節した場合、還流規制部材35の内部に導入された浸炭雰囲気ガスを、前記排出孔35bを通して前記処理室10の殻壁11と方向規制部材31との間の空間へ排出し、還流させて再びワークの近傍に供給することができる(図1の矢印B参照)。この場合には、前記浸炭雰囲気ガス中の未反応ガスを再利用することができるので、浸炭処理コストを安くすることができる。
さらに、前記浸炭処理装置1には、処理室10内の浸炭雰囲気ガスの温度および組成を検出するセンサ70が設けられている。このセンサ70の先端の検知部は、例えば、図1に示される位置に配置されるが、図2および3に示されるように、ワークWと方向規制部材31との間の空間に配置されていてもよい。
このセンサ70により、ワークWの浸炭処理に用いられる浸炭雰囲気ガスの温度および組成をモニターすることができるので、浸炭雰囲気ガスの温度および組成を、ワークWの材質、表面積などの特性に合わせた適切な値に調節することができる。また、前記センサ70は、浸炭雰囲気ガスの温度および組成のいずれか一方を検出するものであってもよい。
したがって、本発明の浸炭処理装置1によれば、ワークWの浸炭処理時の熱損失を抑制して、浸炭処理に要するエネルギーの消費量を低減させることができる。具体的には、本発明の浸炭処理装置1は、前記方向規制部材31を設置していない従来の浸炭処理装置と比べて、浸炭処理時の熱損失を約17〜23%程度低減できることが確認されている。よって、本発明の浸炭処理装置1は、浸炭処理コストを安くすることができる。
また、前記誘導加熱コイル20は、図3に示されるように、当該誘導加熱コイル20の表面が、ワークWからの輻射熱を反射する反射層22として構成されていてもよい。この反射層22についても、誘導加熱コイル20の母材の表面に対して、金めっき等を施すことにより形成することができる。
また、前記ダンパ38によって、浸炭雰囲気ガスの還流量および排気量の総量を調節することにより、滞留時間を適切に調節することができる。
なお、前記ダンパ38の回動軸38aは、手動によって回動操作する場合の他、ステッピングモータ等の駆動手段によって遠隔操作する場合もある。
10 処理室
11 殻壁
20 誘導加熱コイル
22 反射層
31 方向規制部材
31a 反射層
35 還流規制部材
35b 排出口
38 ダンパ(滞留時間調節部材)
50 ガス流路
70 センサ
W ワーク
Claims (7)
- 鋼製のワークに浸炭処理を施す浸炭処理装置であって、
前記ワークを内部にセットする処理室と、
前記処理室の内部に設置され、前記ワークを包囲して加熱する誘導加熱コイルと、
前記処理室内に浸炭ガスを供給するガス供給路と、
前記処理室内の浸炭雰囲気ガスを排気する排ガス流路と、
前記ワークと処理室の殻壁および誘導加熱コイルとを区画して処理室内を対流する浸炭雰囲気ガスがワーク側から処理室の殻壁側および誘導加熱コイル側へ流動するのを規制する筒状の方向規制部材と、
を備え、
前記方向規制部材は、石英またはセラミックスで形成され、円筒部と当該円筒部の上端部に連設され上方に向かって漸次縮径するテーパ筒部とを有することを特徴とする浸炭処理装置。 - 前記方向規制部材は、前記テーパ筒部とその上端部に連設された第2の円筒部とを有する請求項1に載の浸炭処理装置。
- 熱処理時における前記ワークのセット位置が、前記方向規制部材の内側において、少なくとも一部は前記円筒部が配置されている範囲内に位置する請求項1または2記載の浸炭処理装置。
- 前記方向規制部材の内部を通過した浸炭雰囲気ガスを導入して、当該浸炭雰囲気ガスを、前記処理室の殻壁と方向規制部材との間の空間へ所定流量還流させる還流規制部材を備えており、
前記還流規制部材が、前記方向規制部材の第2の円筒部における前記円筒部とは反対側の端部に設けられ、前記処理室の天井壁側空間の一部を区画しており、当該還流規制部材の側壁部に前記浸炭雰囲気ガスを前記処理室と前記方向規制部材との間の空間に排出する複数の排出孔を有している請求項2または3に記載の浸炭処理装置。 - 前記方向規制部材の内部における浸炭雰囲気ガスの滞留時間を調節する滞留時間調節部材を備える請求項4記載の浸炭処理装置。
- 前記滞留時間調節部材が、前記方向規制部材の内部から前記還流規制部材の内部へ導入される浸炭雰囲気ガスの流量を可変調整可能なダンパであり、
前記ダンパが、前記方向規制部材の内部に設けられている請求項5記載の浸炭処理装置。 - 前記方向規制部材の表面または前記誘導加熱コイルの表面が、ワークからの輻射熱をワーク側空間へ反射する反射層として構成されている請求項1〜6のいずれかに記載の浸炭処理装置。
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