JP6790494B2

JP6790494B2 - Gas supply system

Info

Publication number: JP6790494B2
Application number: JP2016125038A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　英樹; 英樹伊藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-06-24
Also published as: JP2017226893A

Description

本発明は、ガス供給システムに関し、さらに詳しくは、金属材料を熱処理する熱処理炉に雰囲気ガスを供給するガス供給システムに関する。 The present invention relates to a gas supply system, and more particularly to a gas supply system that supplies an atmospheric gas to a heat treatment furnace that heat-treats a metal material.

鋼をはじめとする金属材料を熱処理する際に、材料表面からの脱炭および浸炭（脱浸炭）を制御して、金属材料中の炭素量を実質的に不変に維持すること、あるいは所望の炭素量を得ることが図られる。従来一般には、特許文献１等に示されるように、メタンガスやブタンガスに代表される炭化水素ガスと空気の間で吸熱反応を起こし、得られたＣＯを含むＲＸガスを利用して、ＣＯとＣＯ_２の分圧比から定まるカーボンポテンシャル値（ＣＰ値）を制御することで、脱浸炭を制御している。通常、ＲＸガスにおいては、吸熱反応に用いる空気由来の窒素ガスや、別途添加される窒素ガスが、ベースガスとして用いられ、窒素ガスによる炉内の雰囲気ガスの希釈の程度によって、ＣＰ値を制御することができる。 When heat-treating a metal material such as steel, the decarburization and carburizing (decarburizing) from the surface of the material is controlled to keep the amount of carbon in the metal material substantially unchanged, or the desired carbon. The amount can be obtained. Conventionally, as generally shown in Patent Document 1 and the like, an endothermic reaction is caused between a hydrocarbon gas typified by methane gas or butane gas and air, and RX gas containing CO obtained is used to produce CO and CO. Decarburization is controlled by controlling the carbon potential value (CP value) determined from the voltage division ratio of ₂ . Normally, in RX gas, nitrogen gas derived from air used for endothermic reaction or nitrogen gas added separately is used as a base gas, and the CP value is controlled by the degree of dilution of the atmospheric gas in the furnace by the nitrogen gas. can do.

また、ＲＸガスを利用する以外の熱処理方法も用いられている。例えば、水素ガスを用いて、脱浸炭を行う方法がある。特許文献２には、水素ガスと窒素ガス等の不活性ガスを混合して雰囲気ガスとして用い、不活性ガスの炉内への送入量を調節することで、雰囲気ガスの制御を行うことが開示されている。また、特許文献３には、水素１００％の雰囲気で熱処理を行う方法が開示されている。水素ガスは、高い熱伝導率および熱伝達率を有するので、熱処理炉中の雰囲気ガスとして金属材料の脱浸炭の制御に用いることで、金属材料の昇温特性および均熱性を高めることができる。 Further, a heat treatment method other than using RX gas is also used. For example, there is a method of decarburizing using hydrogen gas. In Patent Document 2, the atmospheric gas can be controlled by mixing an inert gas such as hydrogen gas and nitrogen gas and using it as an atmospheric gas and adjusting the amount of the inert gas sent into the furnace. It is disclosed. Further, Patent Document 3 discloses a method of performing heat treatment in an atmosphere of 100% hydrogen. Since hydrogen gas has high thermal conductivity and heat transfer coefficient, it can be used to control decarburization of a metal material as an atmospheric gas in a heat treatment furnace, thereby improving the temperature rising characteristics and heat soaking property of the metal material.

特開２０１０−２８５６４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-285642 特開２０１０−２５５０５６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-255506 特表２０１５−５０７０８４号公報Special Table 2015-507084

特許文献１のように、ＲＸガスと窒素ガスよりなる雰囲気ガスを用いる場合に、その雰囲気ガスは、ＣＰ値の制御に加え、熱処理炉の炉圧を維持する役割も果たす。そのため、雰囲気ガスは、基本的に熱処理炉内に連続的に投入される。その結果、熱処理に使用された後のガスも、連続的に熱処理炉から排出されることになる。熱処理炉から排出されたガスの中には、余剰のＨ_２やＣＯが含まれる場合があり、大気中への放出時には、燃焼させる必要がある。雰囲気ガスを定常的に熱処理炉に供給するコストに加え、排出ガスの燃焼の工程が、雰囲気ガスの供給および処理において、大きなコストの要因となる。 When an atmospheric gas composed of RX gas and nitrogen gas is used as in Patent Document 1, the atmospheric gas also plays a role of maintaining the furnace pressure of the heat treatment furnace in addition to controlling the CP value. Therefore, the atmospheric gas is basically continuously charged into the heat treatment furnace. As a result, the gas after being used for the heat treatment is also continuously discharged from the heat treatment furnace. Excess H ₂ and CO may be contained in the gas discharged from the heat treatment furnace, and it is necessary to burn the gas when it is released into the atmosphere. In addition to the cost of constantly supplying the atmospheric gas to the heat treatment furnace, the process of burning the exhaust gas is a major cost factor in the supply and treatment of the atmospheric gas.

また、水素１００％ガスを用いる場合をはじめとして、特許文献２，３に記載されるように、脱浸炭制御そのものに水素ガスを用いる場合には、多量の水素ガスを使用する必要が生じ、雰囲気ガスの供給に特に大きなコストを要する。さらに、水素ガスを脱浸炭に用いる場合には、金属材料中に不純物として含まれるスケールが水素によって還元され、水が生成しやすい。すると、水は強い脱炭性を有するので、脱浸炭の制御が困難になってしまう。 Further, as described in Patent Documents 2 and 3, including the case where 100% hydrogen gas is used, when hydrogen gas is used for the decarburizing control itself, it becomes necessary to use a large amount of hydrogen gas, and the atmosphere. It costs a particularly large amount to supply gas. Further, when hydrogen gas is used for decarburizing, the scale contained as an impurity in the metal material is reduced by hydrogen, and water is easily generated. Then, since water has a strong decarburizing property, it becomes difficult to control decarburizing.

本発明が解決しようとする課題は、金属材料を熱処理する熱処理炉に雰囲気ガスを供給するガス供給システムにおいて、雰囲気ガスの供給および処理に要するコストを抑えながら、金属材料の熱処理において高い昇温特性および均熱性を提供することができるガス供給システムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that in a gas supply system that supplies an atmospheric gas to a heat treatment furnace that heat-treats a metal material, high temperature rise characteristics in the heat treatment of the metal material while suppressing the cost required for supplying and processing the atmospheric gas. And to provide a gas supply system that can provide heat equality.

上記課題を解決するために、本発明にかかるガス供給システムは、雰囲気ガス中で金属材料の熱処理を行う熱処理炉に前記雰囲気ガスを供給するガス供給システムにおいて、前記ガス供給システムは、一酸化炭素を含んだ還元ガスを前記熱処理炉に供給する還元ガス供給部と、水素ガスを前記熱処理炉に供給する水素供給部と、前記熱処理炉から排出されたガスを回収し、再利用ガスとして前記熱処理炉内に戻す再利用部と、前記熱処理炉内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャル値が所定の値となるように、前記水素ガス、前記再利用ガス、前記還元ガスの少なくとも１つの前記熱処理炉への供給量を制御する供給制御を行う供給制御部と、を有するものである。 In order to solve the above problems, the gas supply system according to the present invention is a gas supply system that supplies the atmospheric gas to a heat treatment furnace that heat-treats a metal material in the atmospheric gas. The gas supply system is carbon monoxide. The reduction gas supply unit that supplies the reduction gas containing the above heat treatment furnace, the hydrogen supply unit that supplies the hydrogen gas to the heat treatment furnace, and the gas discharged from the heat treatment furnace are recovered and the heat treatment is performed as a reuse gas. The hydrogen gas, the reused gas, and the reduced gas are transferred to at least one of the heat treatment furnaces so that the carbon potential value of the recycling unit returned to the inside of the furnace and the atmosphere gas in the heat treatment furnace becomes a predetermined value. It has a supply control unit that performs supply control for controlling the supply amount.

ここで、前記還元ガスは、炭化水素ガスと酸素の吸熱反応よって得られる一酸化炭素と水素とを含んだガスであるとよい。 Here, the reducing gas is preferably a gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained by an endothermic reaction between the hydrocarbon gas and oxygen.

また、前記再利用部は、前記熱処理炉から排出されたガスから二酸化炭素および水を吸着によって除去する吸着部を有するとよい。この場合に、前記吸着部は、それぞれ、二酸化炭素および水の吸着と、既に吸着した二酸化炭素および水の脱離による再生とが可能な、第一の吸着室と第二の吸着室とを並列に有し、前記第一の吸着室および第二の吸着室の一方が、前記熱処理炉から排出されたガスから二酸化炭素および水を吸着によって除去している間に、他方が、既に吸着した二酸化炭素および水を脱離されて再生される工程が、前記第一の吸着室と第二の吸着室の間で交互に切り替えて行われるとよい。 Further, the reusing unit may have an adsorption unit that removes carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace by adsorption. In this case, the adsorption unit has a first adsorption chamber and a second adsorption chamber in parallel, which are capable of adsorbing carbon dioxide and water and regenerating by desorbing already adsorbed carbon dioxide and water, respectively. While one of the first adsorption chamber and the second adsorption chamber is removing carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace by adsorption, the other is already adsorbed dioxide. It is preferable that the steps of desorbing and regenerating carbon and water are alternately switched between the first adsorption chamber and the second adsorption chamber.

前記ガス供給システムは、複数の熱処理炉に並列に前記雰囲気ガスを供給するものであるとよい。 The gas supply system may supply the atmospheric gas to a plurality of heat treatment furnaces in parallel.

前記再利用部は、前記熱処理炉に供給する前記再利用ガスを貯留できる貯留部を有するとよい。 The reuse unit may have a storage unit capable of storing the reuse gas supplied to the heat treatment furnace.

前記供給制御部は、前記再利用ガスの成分を検知する検知部を有し、前記検知部によって検知された前記再利用ガスの成分に基づいて、前記供給制御を行うものであるとよい。 The supply control unit may have a detection unit that detects a component of the reused gas, and may perform the supply control based on the component of the reused gas detected by the detection unit.

上記発明にかかるガス供給システムにおいては、一酸化炭素を含んだ還元ガスと水素ガスを合わせて熱処理炉に雰囲気ガスとして供給している。これにより、金属材料の還元を、一酸化炭素を含んだ還元ガスによって主に行うとともに、還元ガスを希釈するベースガスとして水素を利用することができる。その結果、水素ガスにみによって金属材料の脱浸炭制御を行う場合とは異なり、多量の水素の使用によるコストの上昇および金属材料の脱浸炭制御の困難化を避けながら、水素によってもたらされる高昇温特性および高均熱性の効果を享受することができる。 In the gas supply system according to the above invention, the reducing gas containing carbon monoxide and the hydrogen gas are combined and supplied to the heat treatment furnace as an atmospheric gas. As a result, the reduction of the metal material is mainly carried out by the reducing gas containing carbon monoxide, and hydrogen can be used as the base gas for diluting the reducing gas. As a result, unlike the case where decarburizing control of metal materials is performed only by hydrogen gas, the high temperature rise brought about by hydrogen is avoided while avoiding the cost increase due to the use of a large amount of hydrogen and the difficulty of decarburizing control of metal materials. You can enjoy the effects of properties and high heat soaking property.

また、熱処理炉から排出されたガスを再利用ガスとして熱処理炉に戻し、雰囲気ガスとして再利用することで、熱処理によって減少した一酸化炭素および水素ガスを補うだけで、熱処理炉に供給する雰囲気ガスにおいて、カーボンポテンシャル値を一定に保つことができる。よって、雰囲気ガスの再利用を行わない場合と比較して、還元ガスおよび水素ガスの使用量を大幅に低減することができ、雰囲気ガスの供給に要するコストを低減することができる。また、熱処理炉から排出されたガスを外部に放出せずに再利用することで、外部に放出する場合とは異なり、熱処理炉から排出されるガスを燃焼させる必要がない。これにより、排出ガスの燃焼に要するコストを排除することができる。 In addition, by returning the gas discharged from the heat treatment furnace to the heat treatment furnace as a reuse gas and reusing it as an atmosphere gas, the atmosphere gas supplied to the heat treatment furnace only by supplementing the carbon monoxide and hydrogen gas reduced by the heat treatment. In, the carbon potential value can be kept constant. Therefore, as compared with the case where the atmospheric gas is not reused, the amount of reducing gas and hydrogen gas used can be significantly reduced, and the cost required for supplying the atmospheric gas can be reduced. Further, by reusing the gas discharged from the heat treatment furnace without releasing it to the outside, it is not necessary to burn the gas discharged from the heat treatment furnace, unlike the case where the gas is discharged to the outside. As a result, the cost required for burning the exhaust gas can be eliminated.

ここで、還元ガスが、炭化水素ガスと酸素の吸熱反応よって得られる一酸化炭素と水素とを含んだガスである場合には、公知のＲＸガス発生装置を用いて、簡便に、還元ガスを製造し、また、熱処理炉に供給される雰囲気ガスのカーボンポテンシャル値の制御を行うことができる。 Here, when the reducing gas is a gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained by an endothermic reaction between the hydrocarbon gas and oxygen, a known RX gas generator can be used to easily generate the reducing gas. It is possible to control the carbon potential value of the atmospheric gas produced and supplied to the heat treatment furnace.

また、再利用部が、熱処理炉から排出されたガスから二酸化炭素および水を吸着によって除去する吸着部を有する場合には、雰囲気ガスの再利用を繰り返しても、熱処理炉に供給する雰囲気ガス中に二酸化炭素や水が蓄積されることがなくなり、それらによる脱浸炭制御の困難化や、凝集等の影響を避けることができる。 Further, when the recycling unit has an adsorption unit that removes carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace by adsorption, even if the atmosphere gas is repeatedly reused, it is contained in the atmosphere gas supplied to the heat treatment furnace. Carbon dioxide and water are not accumulated in the gas, which makes it difficult to control decarburization and avoids the effects of aggregation and the like.

この場合に、吸着部が、それぞれ、二酸化炭素および水の吸着と、既に吸着した二酸化炭素および水の脱離による再生とが可能な、第一の吸着室と第二の吸着室とを並列に有し、第一の吸着室および第二の吸着室の一方が、熱処理炉から排出されたガスから二酸化炭素および水を吸着によって除去している間に、他方が、既に吸着した二酸化炭素および水を脱離されて再生される工程が、第一の吸着室と第二の吸着室の間で交互に切り替えて行われる場合には、ガス供給システムおよび熱処理炉の運転を停止させることなく、再利用ガスからの二酸化炭素および水の除去を伴う雰囲気ガスの再利用を継続することができる。 In this case, the adsorption unit has a first adsorption chamber and a second adsorption chamber in parallel, which can adsorb carbon dioxide and water, respectively, and regenerate by desorbing the already adsorbed carbon dioxide and water. While one of the first adsorption chamber and the second adsorption chamber has adsorbed carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace, the other has already adsorbed carbon dioxide and water. When the process of desorbing and regenerating the gas is performed alternately between the first adsorption chamber and the second adsorption chamber, the operation of the gas supply system and the heat treatment furnace is not stopped. The reuse of atmospheric gas with the removal of carbon dioxide and water from the gas used can be continued.

ガス供給システムが、複数の熱処理炉に並列に雰囲気ガスを供給するものである場合には、個々の熱処理炉の運転が停止されることがあっても、全熱処理炉の運転が同時に停止されなければ、還元ガス供給部を含むガス供給システムを定常的に運転し続けることができる。ガス供給システム、特にＲＸガス発生装置のような還元ガス供給部は、定常的に運転し続けることで、効率的に稼働させることができる。 When the gas supply system supplies atmospheric gas to a plurality of heat treatment furnaces in parallel, the operation of all the heat treatment furnaces must be stopped at the same time even if the operation of each heat treatment furnace may be stopped. For example, the gas supply system including the reduction gas supply unit can be continuously operated. The gas supply system, particularly the reduction gas supply unit such as the RX gas generator, can be operated efficiently by continuing to operate steadily.

再利用部が、熱処理炉に供給する再利用ガスを貯留できる貯留部を有する場合には、所望のカーボンポテンシャル値を実現するために必要な再利用ガスの需要量が変動することがあっても、貯留部を用いて再利用ガスの余剰分の貯留および不足分の放出を行うことで、その変動に対応することができる。 When the reuse unit has a storage unit capable of storing the reuse gas supplied to the heat treatment furnace, the demand amount of the reuse gas required to realize the desired carbon potential value may fluctuate. By using the storage unit to store the surplus of the recycled gas and release the shortage, it is possible to cope with the fluctuation.

供給制御部が、再利用ガスの成分を検知する検知部を有し、検知部によって検知された再利用ガスの成分に基づいて、供給制御を行うものである場合には、熱処理炉内の状態の変化等により、再利用ガスの成分組成が変化しても、熱処理炉に供給する雰囲気ガスにおいて、カーボンポテンシャル値を正確に制御することができる。 When the supply control unit has a detection unit that detects the component of the recycled gas and controls the supply based on the component of the reuse gas detected by the detection unit, the state in the heat treatment furnace. Even if the composition of the recycled gas changes due to a change in the gas, the carbon potential value can be accurately controlled in the atmospheric gas supplied to the heat treatment furnace.

本発明の一実施形態にかかるガス供給システムを熱処理炉とともに示すブロック図である。It is a block diagram which shows the gas supply system which concerns on one Embodiment of this invention together with a heat treatment furnace.

以下、本発明の一実施形態にかかるガス供給システムについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the gas supply system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［ガス供給システムの構成］
本発明の一実施形態にかかるガス供給システム１の一例を図１に示す。ガス供給システム１は、鋼材に代表される金属材料を雰囲気ガス中で熱処理する熱処理炉に、雰囲気ガスを供給する役割を果たす。図１に示した形態では、共通のガス供給システム１に、複数（ここでは３基）の熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３が並列に接続され、ガス供給システム１から各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に並列に雰囲気ガスを供給する。なお、図１ではでは、実線でガスの流通路を示し、破線で制御信号の経路を示している。 [Configuration of gas supply system]
An example of the gas supply system 1 according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. The gas supply system 1 plays a role of supplying atmospheric gas to a heat treatment furnace that heat-treats a metal material such as a steel material in atmospheric gas. In the form shown in FIG. 1, a plurality of (here, three) heat treatment furnaces F1 to F3 are connected in parallel to the common gas supply system 1, and the atmosphere is parallel to each heat treatment furnace F1 to F3 from the gas supply system 1. Supply gas. In FIG. 1, the solid line shows the gas flow path, and the broken line shows the control signal path.

ガス供給システム１は、水素供給部１１、還元ガス供給部としてのＲＸガス発生装置（ＲＸＧＧ）１２、吸着部１３、貯留部としての雰囲気吸蔵ステーション１４およびタンク１６、コンプレッサ１５、供給制御部１７を有している。供給制御部１７は、検知部としてのガスセンサ１７ａと、制御手段としてのＣＰＵ１７ｂとを有している。上記のうち、吸着部１３、雰囲気吸蔵ステーション１４、コンプレッサ１５、タンク１６は、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスを回収して再利用ガスＲＵとして熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に戻す再利用部を構成している。ガス供給システム１にはさらに、複数のバルブＶ１〜Ｖ７が設けられている。 The gas supply system 1 includes a hydrogen supply unit 11, an RX gas generator (RXGG) 12 as a reducing gas supply unit, an adsorption unit 13, an atmosphere storage station 14 and a tank 16 as a storage unit, a compressor 15, and a supply control unit 17. Have. The supply control unit 17 has a gas sensor 17a as a detection unit and a CPU 17b as a control means. Of the above, the adsorption unit 13, the atmosphere storage station 14, the compressor 15, and the tank 16 have a reuse unit that collects the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 and returns it to the heat treatment furnaces F1 to F3 as a reuse gas RU. It is configured. The gas supply system 1 is further provided with a plurality of valves V1 to V7.

水素供給部１１は、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に水素（Ｈ_２）ガスを供給するものである。具体的な水素供給部１１は、Ｈ_２ガスを発生、供給することができるものであれば、どのようなものであってもよく、Ｈ_２ボンベ等を用いて外部からＨ_２ガスを供給する形態や、水の電気分解等を用いてＨ_２を生成する水素発生装置を用いる形態を例示することができる。水素供給部１１は、雰囲気吸蔵ステーション１４、コンプレッサ１５、タンク１６を介して熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に接続されている。 The hydrogen supply unit 11 supplies hydrogen (H ₂ ) gas to the heat treatment furnaces F1 to F3. Specific hydrogen supply unit 11 supplies generate H ₂ gas, as long as it can be supplied, may be of any type, the H ₂ gas from the outside with H ₂ gas cylinder, etc. Examples thereof include a form and a form using a hydrogen generator that generates H ₂ by electrolysis of water or the like. The hydrogen supply unit 11 is connected to the heat treatment furnaces F1 to F3 via the atmosphere storage station 14, the compressor 15, and the tank 16.

ＲＸガス発生装置１２は、メタン、ブタンに代表される炭化水素ガスＣ_ｍＨ_ｎと空気中の酸素の吸熱反応によって、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ_２）、窒素（Ｎ_２）を含んだＲＸガスを発生させるものであり、公知の装置を利用することができる。炭化水素ガスと空気の間の吸熱反応は、以下の反応式（１）によって表される。
Ｃ_ｍＨ_ｎ＋ｍ／２（Ｏ_２＋４Ｎ_２）→ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ_２＋２ｍＮ_２（１） The RX gas generator 12 produces carbon monoxide (CO), hydrogen (H ₂ ), and nitrogen (N ₂ ) by a heat absorption reaction between hydrocarbon gas _Cm H _n typified by methane and butane and oxygen in the air. A known device can be used for generating the contained RX gas. The endothermic reaction between the hydrocarbon gas and air is represented by the following reaction formula (1).
C _m H _n + m / 2 (O ₂ + 4N ₂ ) → mCO + n / 2H ₂ + 2 mN ₂ (1)

なお、ここでは、ＣＯを含み、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３内の金属材料に対して還元（浸炭）を行うことができる還元ガスを得られる簡便な装置の例として、ＲＸガス発生装置１２を用いているが、ＣＯを含む還元ガスを熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に供給することができる手段であればどのようなものを還元ガス供給部として用いてもよい。例えば、炭化水素ガスと水との反応によってＣＯとＨ_２を含んだガスを得ることができるガス改質装置を用いてもよい。 Here, the RX gas generator 12 is used as an example of a simple device that contains CO and can reduce (carburize) the metal materials in the heat treatment furnaces F1 to F3. However, any means that can supply the reducing gas containing CO to the heat treatment furnaces F1 to F3 may be used as the reducing gas supply unit. For example, a gas reformer that can obtain a gas containing CO and H ₂ by reacting a hydrocarbon gas with water may be used.

吸着部１３は、各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に接続されており、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガス（再利用ガスＲＵ）を導入される。そして、導入されたガスから、二酸化炭素（ＣＯ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）を、吸着によって除去する。吸着部１３の出口は、雰囲気吸蔵ステーション１４に接続されており、吸着部１３でＣＯ_２およびＨ_２Ｏを除去された再利用ガスＲＵは、雰囲気吸蔵ステーション１４に導入される。 The adsorption unit 13 is connected to each of the heat treatment furnaces F1 to F3, and the gas (recycled gas RU) discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 is introduced. Then, carbon dioxide (CO ₂ ) and water (H ₂ O) are removed from the introduced gas by adsorption. The outlet of the adsorption unit 13 is connected to the atmosphere storage station 14, and the recycled gas RU from which CO ₂ and H ₂ O have been removed by the adsorption unit 13 is introduced into the atmosphere storage station 14.

熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されるガスの中には、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏに加えて、Ｈ_２が含まれているが、吸着部１３において、実質的にＨ_２は吸着されない。吸着部１３に用いることができるＣＯ_２およびＨ_２Ｏを吸着し、Ｈ_２を実質的に吸着しない吸着剤として、モレキュラーシーブ、ゼオライト、活性炭等の多孔質材料を例示することができる。これらのうち、特にＨ_２Ｏに対する吸着効率に優れるモレキュラーシーブを好適に利用することができる。吸着剤は、加熱や脱気等によって、既に吸着したＣＯ_２およびＨ_２Ｏを脱離させ、再生（活性化）させられるものであることが好ましい。上記で列挙した吸着剤は、いずれも脱離による再生が可能である。また、脱離による再生が可能な吸着剤を用いる場合に、吸着部１３には、ヒータ等の加熱手段やポンプ等の脱気手段と、脱離したガスを排出するための排出口を設けることが好ましい。排出口には、脱離したガスを燃焼させる燃焼手段を設ける必要はない。 Some gas discharged from the heat treatment furnace F1~F3, in addition to CO ₂ and _{H 2} O, but contains _{H 2,} in the adsorption unit 13, substantially _{H 2} is not adsorbed. Porous materials such as molecular sieves, zeolites, and activated carbon can be exemplified as an adsorbent that adsorbs CO ₂ and H ₂ O that can be used in the adsorption unit 13 and does not substantially adsorb H ₂ . Of these, it is possible to suitably use a molecular sieve having excellent adsorption efficiency for particular H _{2 O.} The adsorbent is preferably one that can be regenerated (activated) by desorbing CO ₂ and H ₂ O that have already been adsorbed by heating, degassing, or the like. All of the adsorbents listed above can be regenerated by desorption. Further, when an adsorbent that can be regenerated by desorption is used, the adsorbing unit 13 is provided with a heating means such as a heater, a degassing means such as a pump, and a discharge port for discharging the desorbed gas. Is preferable. It is not necessary to provide a combustion means for burning the desorbed gas at the discharge port.

図１に示した形態では、単一の吸着室よりなる吸着部１３を設けているが、第一の吸着室と第二の吸着室を並列に設けてもよい。この場合には、バルブ等を用いて、一方の吸着室を吸着によるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの除去に用いている間に、他方の吸着室において脱離による再生を行えるように構成し、これらの工程を２つの吸着室の間で交互に切り替えて行えるようにしておけばよい。 In the form shown in FIG. 1, the suction portion 13 including a single suction chamber is provided, but the first suction chamber and the second suction chamber may be provided in parallel. In this case, a valve or the like is used so that while one adsorption chamber is used for removing CO ₂ and H ₂ O by adsorption, regeneration by desorption can be performed in the other adsorption chamber. The steps may be alternately switched between the two suction chambers.

雰囲気吸蔵ステーション（ガスステーション）１４は、吸着部１３を通過して供給された再利用ガスＲＵを、水素供給部１１から供給されたＨ_２ガスとともに、貯蔵することができる。さらに、タンク１６は、再利用ガスＲＵおよびＨ_２ガスを、雰囲気吸蔵ステーション１４よりも高圧で貯蔵することができる。雰囲気吸蔵ステーション１４およびタンク１６は、ともに熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に供給する再利用ガスＲＵを貯留できる貯留部として機能するものであり、図１の形態では、雰囲気吸蔵ステーション１４の下流にタンク１６を設けているが、いずれか一方のみ設ける形態としてもよい。再利用ガスＲＵを高圧で貯留するタンク１６を用いる場合には、図１のように、タンク１６の上流にコンプレッサ１５を設け、ガスを圧縮してタンク１６に送り込むように構成する。タンク１６の出口は、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に接続されており、貯留していたガスを熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に供給することができる。 The atmosphere storage station (gas station) 14 can store the reused gas RU supplied through the adsorption unit 13 together with the H ₂ gas supplied from the hydrogen supply unit 11. Furthermore, the tank 16, the recycled gas RU and H ₂ gas can be stored at a higher pressure than ambient storage station 14. Both the atmosphere storage station 14 and the tank 16 function as a storage unit capable of storing the recycled gas RU supplied to the heat treatment furnaces F1 to F3. In the form of FIG. 1, the tank 16 is provided downstream of the atmosphere storage station 14. Although it is provided, only one of them may be provided. When a tank 16 for storing the recycled gas RU at a high pressure is used, a compressor 15 is provided upstream of the tank 16 as shown in FIG. 1, and the gas is compressed and sent to the tank 16. The outlets of the tank 16 are connected to the heat treatment furnaces F1 to F3, and the stored gas can be supplied to the heat treatment furnaces F1 to F3.

さらに、再利用部においては、吸着部１３と雰囲気吸蔵ステーション１４の間に、ガスセンサ１７ａが設けられている。ガスセンサ１７ａは、吸着部１３を通過した再利用ガスＲＵの成分、つまり再利用ガスＲＵ中に含まれる分子の種類と濃度を検知することができる。 Further, in the reuse unit, a gas sensor 17a is provided between the suction unit 13 and the atmosphere storage station 14. The gas sensor 17a can detect the component of the recycled gas RU that has passed through the adsorption unit 13, that is, the type and concentration of the molecule contained in the recycled gas RU.

本ガス供給システム１においては、複数のバルブＶ１〜Ｖ７が各所に設けられている。各バルブＶ１〜Ｖ７は、開度を調整することで、通過するガスの流量を制御できるものである。水素供給部１１と雰囲気吸蔵ステーション１４の間には、水素部バルブＶ１が設けられており、雰囲気吸蔵ステーション１４において再利用ガスＲＵと混合されるＨ_２ガスの流量を調整することができる。また、タンク１６と熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３のそれぞれの間には、再利用部バルブＶ２〜Ｖ４が設けられており、タンク１６から各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３への、再利用ガスＲＵとＨ_２ガスの混合ガスの供給流量を、独立に制御することができる。そして、ＲＸガス発生装置１２と熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３のそれぞれの間には、ＲＸガス供給部バルブＶ５〜Ｖ７が設けられており、ＲＸガス発生装置１２から各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３へのＲＸガスの供給流量を独立に調整することができる。 In this gas supply system 1, a plurality of valves V1 to V7 are provided at various places. The valves V1 to V7 can control the flow rate of the passing gas by adjusting the opening degree. A hydrogen section valve V1 is provided between the hydrogen supply section 11 and the atmosphere storage station 14, and the flow rate of the H ₂ gas mixed with the reused gas RU at the atmosphere storage station 14 can be adjusted. Between each of the heat treatment furnace F1 to F3 and the tank 16, reuse unit valve V2~V4 is provided from the tank 16 to the heat treatment furnace F1 to F3, the recycle gas RU and _{H 2} gas The supply flow rate of the mixed gas can be controlled independently. RX gas supply valve V5 to V7 are provided between the RX gas generator 12 and the heat treatment furnaces F1 to F3, and the RX gas from the RX gas generator 12 to the heat treatment furnaces F1 to F3. The supply flow rate can be adjusted independently.

ＣＰＵ１７ｂは、ガスセンサ１７ａとともに、供給制御部１７を構成している。ＣＰＵ１７ｂは、ガスセンサ１７ａによって検知された再利用ガスＲＵの成分の情報を入力され、それをもとに、各バルブＶ１〜Ｖ７の開度を調整する。つまり、再利用ガスＲＵの成分に基づいて、各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３内において、雰囲気ガスのカーボンポテンシャル値（ＣＰ値）が所定の値となるように、Ｈ_２ガス、再利用ガスＲＵ、ＲＸガスの各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３への供給量を調整する。なお、ＣＰ値は、Ｐ（ＣＯ）をＣＯの分圧、Ｐ（ＣＯ_２）をＣＯ_２の分圧として（それぞれ％表示）、
ＣＰ＝｛Ｐ（ＣＯ）｝^２／Ｐ（ＣＯ_２）（２）
で表される。 The CPU 17b and the gas sensor 17a constitute a supply control unit 17. The CPU 17b is input with information on the components of the recycled gas RU detected by the gas sensor 17a, and adjusts the opening degrees of the valves V1 to V7 based on the information. That is, based on the components of the recycle gas RU, in each heat treatment furnace F1 to F3, as the carbon potential value of the ambient gas (CP value) becomes a predetermined value, _{H 2} gas, the recycle gas RU, RX The amount of gas supplied to each heat treatment furnace F1 to F3 is adjusted. As for the CP value, P (CO) is the partial pressure of CO, and P (CO ₂ ) is the partial pressure of CO ₂ (each in%).
CP = {P (CO)} ² / P (CO ₂ ) (2)
It is represented by.

図１に示した形態においては、全てのバルブＶ１〜Ｖ７が各ガスの供給量の制御に基づくＣＰ値の制御に利用できるようになっているが、Ｈ_２ガス、再利用ガスＲＵ、ＲＸガスの少なくとも１つに対して、各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３への供給量を制御することで、雰囲気ガスのＣＰ値を制御することができる。例えば、水素部バルブＶ１の開度を調整し、Ｈ_２ガスの供給量を制御することでＣＰ値を調整する形態を、好適なものとして挙げることができる。上記式（２）から分かるように、各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に雰囲気ガスとして供給するＣＯを含んだＲＸガスを、ベースガスとしてのＨ_２ガスで希釈するほど、ＣＰ値を減少させることができる。 In the embodiment shown in FIG. 1, all the valves V1~V7 is made available to the control of the CP value based on the control of the supply amount of the gas, H ₂ gas, the recycle gas RU, RX gas By controlling the supply amount to each of the heat treatment furnaces F1 to F3 for at least one of the above, the CP value of the atmospheric gas can be controlled. For example, a mode in which the CP value is adjusted by adjusting the opening degree of the hydrogen portion valve V1 and controlling the supply amount of the H ₂ gas can be mentioned as a suitable one. As can be seen from the above equation (2), the RX gas containing CO is supplied as the atmospheric gas in each heat treatment furnace F1 to F3, the more diluted with H ₂ gas as the base gas, it is possible to reduce the CP value ..

［ガス供給システムの運転方法］
本ガス供給システム１を停止させた状態から起動する初期においては、各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３において、所望のＣＰ値が得られるように、ＲＸガス発生装置１２から供給されるＲＸガスと、水素供給部１１から供給されるＨ_２ガスの混合ガスを各熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に雰囲気ガスとして供給する。バルブＶ１〜Ｖ７の制御により、ＲＸガスとＨ_２ガスの混合比を調整することで、所望のＣＰ値を達成することができる。 [How to operate the gas supply system]
In the initial stage when the gas supply system 1 is started from a stopped state, the RX gas supplied from the RX gas generator 12 and hydrogen are supplied so that a desired CP value can be obtained in each of the heat treatment furnaces F1 to F3. The mixed gas of H ₂ gas supplied from the part 11 is supplied to each heat treatment furnace F1 to F3 as an atmospheric gas. The control of the valve V1 to V7, by adjusting the mixing ratio of the RX gas and H ₂ gas, it is possible to achieve the desired CP value.

熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３において金属材料の熱処理を行っている間、ＲＸガス発生装置１２および水素供給部１１から熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３への雰囲気ガスの供給を定常的に継続するので、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から熱処理に使用された後のガスが排出され続ける。熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスの中には、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２、Ｎ_２が含まれている。ＣＰ値の制御が効果的に行われていれば、ＣＯは、ほぼ金属材料の還元に消費され、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスの中に実質的に含まれない。 While the metal materials are being heat-treated in the heat treatment furnaces F1 to F3, the atmosphere gas is constantly supplied from the RX gas generator 12 and the hydrogen supply unit 11 to the heat treatment furnaces F1 to F3. The gas after being used for the heat treatment continues to be discharged from F3. CO ₂ , H ₂ O, H ₂ and N ₂ are contained in the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3. If the CP value is effectively controlled, CO is substantially consumed in the reduction of the metal material and is substantially not contained in the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3.

熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスは、再利用ガスＲＵとして、ガス供給システム１の再利用部に回収される。具体的には、吸着部１３において、再利用ガスＲＵ中のＣＯ_２とＨ_２Ｏが除去され、実質的にＨ_２とＮ_２のみを含むガスとなる。この再利用ガスＲＵは、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３における雰囲気ガスの需要量の変動に応じて、適宜雰囲気吸蔵ステーション１４およびタンク１６において余剰分を貯留され、また既に貯留されている再利用ガスＲＵによって不足分を補われて、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３の中に雰囲気ガスとして戻される。この際、ガスセンサ１７ａによって検出される再利用ガスＲＵの成分組成、主にＨ_２濃度に基づいて、ＣＰＵ１７ｂによって水素部バルブＶ１を制御することで、水素供給部１１から雰囲気吸蔵ステーション１４へのＨ_２ガスの供給量が調整される。水素供給部１１からのＨ_２ガスの供給量は、ガスセンサ１７ａによって検出された再利用ガスＲＵ中のＨ_２との合計のＨ_２によって、ＲＸガス供給装置１２から供給されるＲＸガスを希釈した際に、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３内の雰囲気ガスにおいて所望のＣＰ値を達成できるように定めればよい。ＣＰ値を一定に保つ場合には、原理的には、金属材料の還元によって消費された量に相当するＣＯおよびＨ_２のみを、ＲＸガス発生装置１２からのＲＸガスの供給および水素供給部１１からのＨ_２の供給によって補うだけで、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出された雰囲気ガスを何度も繰り返して再利用することができる。 The gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 is recovered as a recycled gas RU in the reuse section of the gas supply system 1. Specifically, in the adsorption unit 13, CO ₂ and H ₂ O in the recycled gas RU are removed, and the gas becomes a gas containing substantially only H ₂ and N ₂ . The reused gas RU is appropriately stored in the atmosphere storage station 14 and the tank 16 according to the fluctuation of the demand amount of the atmosphere gas in the heat treatment furnaces F1 to F3, and the reused gas RU already stored is used. The shortage is supplemented and returned to the heat treatment furnaces F1 to F3 as atmospheric gas. In this case, composition of the recycle gas RU detected by the gas sensor 17a, mainly based in _{H 2} concentration, by controlling the hydrogen unit valve V1 by CPU17b, H from the hydrogen supply unit 11 to the atmosphere storage station 14 ₂ The amount of gas supplied is adjusted. The supply amount of H ₂ gas from the hydrogen supply unit 11, by the sum of H ₂ with H ₂ for reuse in the gas RU detected by the gas sensor 17a, to dilute the RX gas supplied from the RX gas supply device 12 At that time, it may be determined so that a desired CP value can be achieved in the atmospheric gas in the heat treatment furnaces F1 to F3. When keeping the CP value constant, in principle, only CO and H ₂ corresponding to the amount consumed by the reduction of the metal material are supplied from the RX gas generator 12 and the hydrogen supply unit 11 just compensated by the supply of H ₂ from, can be reused by repeating the ambient gas discharged from the heat treatment furnace F1~F3 many times.

図１に示した形態では、３つの熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３が並列に設けられており、金属材料の出し入れ等に伴って、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３のうちいずれかの運転が停止される場合がある。運転が停止される熱処理炉に対しては、雰囲気ガスの供給も停止される。しかし、他の熱処理炉が運転されている限り、ＲＸガス発生装置１２によるＲＸガスの供給は継続され、ＲＸガス発生装置１２は定常的に運転され続ける。 In the form shown in FIG. 1, three heat treatment furnaces F1 to F3 are provided in parallel, and the operation of any of the heat treatment furnaces F1 to F3 may be stopped due to the loading and unloading of metal materials and the like. .. The supply of atmospheric gas is also stopped for the heat treatment furnace whose operation is stopped. However, as long as the other heat treatment furnace is in operation, the supply of RX gas by the RX gas generator 12 is continued, and the RX gas generator 12 is continuously operated.

また、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスの再利用を長時間にわたって継続すると、吸着部１３に充填された吸着剤にＣＯ_２およびＨ_２Ｏが蓄積され続け、その吸着能力が低下してしまう。そのような状態に達すると、吸着剤を交換するか、加熱や脱気によってＣＯ_２およびＨ_２Ｏを脱離させ、吸着剤を再生させる必要がある。上で述べたように、第一の吸着室と第二の吸着室を並列に設け、交互に吸着と再生を切り替えて行えるように構成する場合には、一方の吸着室を再生させている間も、他方の吸着室を吸着に用いることで、ガス供給システム１を停止させることなく、吸着能の高い状態の吸着剤を用いて、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏの除去を含むガスの再利用工程を継続することができる。 Further, when the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 is continuously reused for a long period of time, CO ₂ and H ₂ O continue to be accumulated in the adsorbent filled in the adsorption unit 13, and the adsorption capacity thereof is lowered. It ends up. When such a state is reached, it is necessary to replace the adsorbent or desorb CO ₂ and H ₂ O by heating or degassing to regenerate the adsorbent. As described above, when the first adsorption chamber and the second adsorption chamber are provided in parallel so that adsorption and regeneration can be alternately switched, while one adsorption chamber is being regenerated. Also, by using the other adsorption chamber for adsorption, the gas reuse step including removal of CO ₂ and H ₂ O using an adsorbent in a state of high adsorption capacity without stopping the gas supply system 1. Can be continued.

［ガス供給システムにおけるコスト抑制等の効果］
以上で説明したガス供給システム１においては、ＲＸガス発生装置１２から供給されるＲＸガスを希釈し、その希釈の程度によって熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３内の雰囲気ガスのＣＰ値を調整するためのベースガスとして、従来一般に用いられてきたＮ_２ガスではなく、Ｈ_２ガスを用いている。Ｈ_２ガスは、非常に高い熱伝導性および熱伝達性を有するので、ベースガスとして利用することで、金属材料の加熱において、高い昇温特性および均熱性を達成することができる。昇温特性および均熱性の向上の効果は、少量のＨ_２ガスを用いるだけでも、享受することができる。 [Effects of cost control in gas supply system]
In the gas supply system 1 described above, the RX gas supplied from the RX gas generator 12 is diluted, and the base gas for adjusting the CP value of the atmospheric gas in the heat treatment furnaces F1 to F3 according to the degree of dilution. As a result, H ₂ gas is used instead of the N ₂ gas that has been generally used in the past. Since the H ₂ gas has extremely high thermal conductivity and heat transfer property, it can be used as a base gas to achieve high temperature raising characteristics and soaking properties when heating a metal material. The effects of improving the temperature rising characteristics and the soaking property can be enjoyed even by using a small amount of H ₂ gas.

上記特許文献２，３のように、金属材料の還元による脱浸炭の制御自体をＨ_２によって行う方法もあるが、本ガス供給システム１においては、金属材料の還元は、ＲＸガスに含まれるＣＯガスによって行い、雰囲気ガス中のＣＯとＣＯ_２の分圧によって定まるＣＰ値に基づいて、脱浸炭を制御している。つまり、Ｈ_２ガスは、金属材料の還元には、ほぼ寄与させないようにし、もっぱらＲＸガスの希釈用のベースガスとして用いることができる。 As in Patent Documents 2 and 3, there is also a method in which the control of decarburization by reduction of the metal material itself is performed by H ₂ , but in the present gas supply system 1, the reduction of the metal material is performed by CO contained in the RX gas. It is performed by gas, and decarburization is controlled based on the CP value determined by the partial pressure of CO and CO ₂ in the atmospheric gas. That is, the H ₂ gas hardly contributes to the reduction of the metal material, and can be used exclusively as a base gas for diluting the RX gas.

これにより、Ｈ_２を浸炭制御自体に用いる場合と比較して、Ｈ_２ガスの持つ昇温特性および均熱性の向上の効果は享受しながら、Ｈ_２ガスの使用量を減らすことができる。その結果、Ｈ_２ガスの供給に要するコストを削減することができるとともに、Ｈ_２による金属材料中のスケールの還元に伴ってＨ_２Ｏが発生し、脱浸炭制御を困難化させることを回避することができる。 Thus, as compared with the case H ₂ is used to carburization control itself, the effect of improving the Atsushi Nobori characteristics and the thermal uniformity with the H ₂ gas while enjoying, it is possible to reduce the amount of H ₂ gas. As a result, the cost required for supplying H ₂ gas can be reduced, and H ₂ O is generated due to the reduction of scale in the metal material by H ₂ , which makes decarburizing control difficult. be able to.

さらに、本熱処理システムにおいては、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスを外部に放出するのではなく、再利用ガスＲＵとして回収し、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に戻して、雰囲気ガスとして再利用している。これにより、雰囲気ガスとして熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に供給するＲＸガスおよびＨ_２ガスの使用量を抑制することができる。また、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３から排出されたガスを大気中に放出する際に必要となるガスの燃焼処理を省略することができる。その結果、ＲＸガスおよびＨ_２ガスの供給自体に要するコストに加え、排出ガスの燃焼処理に要する分のコストを大幅に削減することができる。なお、吸着部１３において、吸着した分子の脱離によって吸着剤を再生できるように構成する場合に、排出口を設け、再生時に脱離したガスをその排出口から大気中に放出することになるが、排出口から排出されるガスは、実質的にＣＯ_２とＨ_２Ｏからなるので、燃焼させることなく大気中に放出することができる。 Further, in this heat treatment system, the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 is not discharged to the outside, but is recovered as a reuse gas RU, returned to the heat treatment furnaces F1 to F3, and reused as an atmospheric gas. ing. Thus, it is possible to suppress the amount of RX gas and H ₂ gas supplied into the heat treatment furnace F1~F3 as the atmospheric gas. Further, the combustion treatment of the gas required for releasing the gas discharged from the heat treatment furnaces F1 to F3 into the atmosphere can be omitted. As a result, in addition to the cost of feed per se of RX gas and H ₂ gas, it is possible to significantly reduce the amount cost required for the combustion treatment of exhaust gas. When the adsorbent 13 is configured so that the adsorbent can be regenerated by the desorption of adsorbed molecules, a discharge port is provided, and the gas desorbed during regeneration is discharged into the atmosphere from the discharge port. However, since the gas discharged from the discharge port is substantially composed of CO ₂ and H ₂ O, it can be released into the atmosphere without being burned.

そして、本ガス供給システム１を、上記のように、複数並列に設けた熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３に接続し、熱処理炉Ｆ１〜Ｆ３のいずれかが停止される間もＲＸガス発生装置１２を定常的に運転し続けることにより、ＲＸガス発生装置１２の運転効率を高め、運転コストの削減につなげることができる。また、吸着室を２つ並列に設け、再生と吸着を交互に切り替えて行えば、吸着部１３を含むガス供給システム１全体を定常的に運転し続けることができ、さらなる運転コストの削減を達成することができる。 Then, the gas supply system 1 is connected to the heat treatment furnaces F1 to F3 provided in parallel as described above, and the RX gas generator 12 is constantly operated while any of the heat treatment furnaces F1 to F3 is stopped. By continuing to operate the RX gas generator 12, it is possible to improve the operating efficiency of the RX gas generator 12 and reduce the operating cost. Further, if two suction chambers are provided in parallel and regeneration and suction are alternately switched, the entire gas supply system 1 including the suction portion 13 can be continuously operated, and further reduction in operating cost is achieved. can do.

本ガス供給システム１においては、凝集性を有する分子や、金属材料の還元に寄与しない、あるいは悪影響を与える分子が、再利用される雰囲気ガスの中に含まれると、それらの蓄積により、何度も繰り返して雰囲気ガスを再利用することが難しくなる場合がある。そのような問題を生じうる分子として、ＣＯ_２とＨ_２Ｏが挙げられるが、それらは、吸着部１３において吸着されるので、蓄積が問題とならない。もう１つ、そのような問題を生じうる分子として、Ｎ_２が挙げられる。Ｎ_２は、ＲＸガス発生装置１２においてＲＸガスの原料として用いる空気に由来して、雰囲気ガス中に含まれる（式（１）参照）。Ｎ_２の蓄積を回避するための方策としては、例えば、ＲＸガスを発生させるために炭化水素と反応させるガスとして、空気ではなくＯ_２ガスを用いればよい。すると、ガス供給システム１にＮ_２が導入されないことになる。Ｏ_２ガスは空気よりも高価であるが、上記のように、雰囲気ガスの再利用に際し、ＣＰ値を一定に保つ限りにおいて、ＲＸガスは、金属材料の還元によってＣＯが消費された分を補充するだけで足りるので、Ｏ_２ガスの消費量を少なく抑えることができる。 In this gas supply system 1, when a cohesive molecule or a molecule that does not contribute to the reduction of a metal material or has an adverse effect is contained in the recycled atmospheric gas, it is accumulated many times due to their accumulation. However, it may be difficult to reuse the atmospheric gas repeatedly. Examples of molecules that can cause such a problem include CO ₂ and H ₂ O, but since they are adsorbed by the adsorption unit 13, accumulation does not matter. Another molecule that can cause such problems is N ₂ . N ₂ is derived from the air used as a raw material for the RX gas in the RX gas generator 12 and is contained in the atmospheric gas (see formula (1)). As a measure for avoiding the accumulation of N ₂ , for example, O ₂ gas may be used instead of air as the gas to react with the hydrocarbon in order to generate RX gas. Then, N ₂ is not introduced into the gas supply system 1. O ₂ gas is more expensive than air, but as mentioned above, as long as the CP value is kept constant when reusing the atmospheric gas, RX gas replenishes the amount of CO consumed by the reduction of the metal material. Since it is sufficient to do so, the consumption of O ₂ gas can be suppressed to a low level.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

１ガス供給システム
１１水素供給部
１２ＲＸガス発生装置（還元ガス供給部）
１３吸着部
１４雰囲気吸蔵ステーション（貯留部）
１５コンプレッサ
１６タンク（貯留部）
１７供給制御部
１７ａガスセンサ
１７ｂＣＰＵ
Ｆ１〜Ｆ３熱処理炉
Ｖ１〜Ｖ７バルブ 1 Gas supply system 11 Hydrogen supply unit 12 RX gas generator (reduced gas supply unit)
13 Adsorption unit 14 Atmosphere occlusion station (storage unit)
15 Compressor 16 Tank (storage)
17 Supply control unit 17a Gas sensor 17b CPU
F1 to F3 heat treatment furnace V1 to V7 valves

Claims

In a gas supply system that supplies the atmospheric gas to a heat treatment furnace that heat-treats a metal material in the atmospheric gas.
The gas supply system
A reduction gas supply unit that supplies a reduction gas containing carbon monoxide and hydrogen to the heat treatment furnace,
A hydrogen supply unit that supplies hydrogen gas to the heat treatment furnace,
A reuse unit that recovers the gas discharged from the heat treatment furnace and returns it to the inside of the heat treatment furnace as reuse gas.
Supply control is performed to control the supply amount of the hydrogen gas, the reuse gas, and the reduction gas to at least one of the heat treatment furnaces so that the carbon potential value of the atmospheric gas in the heat treatment furnace becomes a predetermined value. and a supply control unit, the possess,
A gas supply system characterized in that the supply control is performed by using the hydrogen gas as a base gas for diluting the reduction gas and preventing the hydrogen gas from contributing to the reduction of the metal material .

The gas supply system according to claim 1, wherein the reducing gas is a gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained by an endothermic reaction between a hydrocarbon gas and an oxygen gas .

The gas supply system according to claim 1, wherein the reducing gas is a gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained by a reaction between a hydrocarbon gas and water.

The gas supply system according to claim 1, wherein the reducing gas is a gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained by an endothermic reaction between a hydrocarbon gas and air.

The gas supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the reusing unit has an adsorption unit that removes carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace by adsorption.

The adsorption unit has, respectively, a first adsorption chamber and a second adsorption chamber in parallel capable of adsorbing carbon dioxide and water and regenerating by desorption of carbon dioxide and water already adsorbed.
While one of the first adsorption chamber and the second adsorption chamber adsorbs carbon dioxide and water from the gas discharged from the heat treatment furnace, the other adsorbs carbon dioxide and water already adsorbed. The gas supply system according to claim 5 , wherein the steps of being desorbed and regenerated are alternately switched between the first adsorption chamber and the second adsorption chamber.

The gas supply system according to any one of claims 1 to 6 , wherein the gas supply system supplies the atmospheric gas to a plurality of heat treatment furnaces in parallel.

The gas supply system according to any one of claims 1 to 7 , wherein the reuse unit has a storage unit capable of storing the reuse gas to be supplied to the heat treatment furnace.

The claim is characterized in that the supply control unit has a detection unit that detects a component of the reused gas, and performs the supply control based on the component of the reused gas detected by the detection unit. The gas supply system according to any one of 1 to 8 .