JPH01127618A - Heat-treatment of metal - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は金属の熱処理方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for heat treating metals.
焼鈍、球状化、焼結、ブレージング、可鍛化、及び焼入
れのような金属の熱処理は普通、炉の中を還元性または
非酸化性雰囲気にして行うのが望ましい。熱処理はバッ
チまたは連続的に行うことができる。連続熱処理炉は通
常端部が問いている。Heat treatments of metals, such as annealing, spheroidizing, sintering, brazing, malleable, and hardening, are usually preferably carried out in a reducing or non-oxidizing atmosphere in the furnace. Heat treatment can be carried out batchwise or continuously. Continuous heat treatment furnaces usually have open ends.
それら炉は、熱処理すべき金属または加工物の入口、熱
処理区域、冷却区域、及び加工物の出口を備える。加工
物は炉の中を成る速度で送られていき、熱処理区域にお
いて所要の処し!!温度まで加熱され、次いで冷却区域
において、外気に触れたとき酸化されない温度にまで冷
却される。所要の雰囲気は通常、例えば、発熱または吸
熱ガス発生器、あるいはアンモニアクラッカによって作
られる。These furnaces include an inlet for the metal or workpiece to be heat treated, a heat treatment zone, a cooling zone, and a workpiece outlet. The workpiece is fed through the furnace at a certain speed and is subjected to the required treatment in the heat treatment area! ! It is heated to a temperature and then cooled in a cooling section to a temperature at which it will not oxidize when exposed to ambient air. The required atmosphere is usually created, for example, by an exothermic or endothermic gas generator or an ammonia cracker.
その雰囲気は熱処理区域へ供給され、そして膨張し、炉
内のガススペース内に充満する。雰囲気は特に発炎性で
あるから、普通、炉の入口と出口の両方で燃焼させなけ
ればならない。従って炉の内部に2つの方向の流れがで
き、ガスは熱処理区域からそれら両方向へ発散する。The atmosphere is supplied to the heat treatment zone and expands, filling the gas space within the furnace. Since the atmosphere is particularly flammable, combustion must normally occur at both the inlet and the outlet of the furnace. There are therefore two directions of flow inside the furnace, and gas emanates from the heat treatment area in both directions.
ガスは炉内に正圧力を維持するに充分な流率で供給しな
ければならない。さもないと炉の入口または出口から空
気が炉内に流入し、炉内に酸化条件ができる危険性があ
る。従って熱!l!L L!l!区域内に所要な還元ま
たは非酸化条件を作る理論的に必要な過多な流率で供給
を行うことが実際的に行われているのである。The gas must be supplied at a flow rate sufficient to maintain a positive pressure within the furnace. Otherwise, there is a risk that air will enter the furnace from the furnace inlet or outlet and create oxidizing conditions within the furnace. Hence the heat! l! L L! l! It is practical to feed at a flow rate in excess of what is theoretically necessary to create the required reducing or non-oxidizing conditions within the zone.
本発明の目的は、そのような従来実施されている方法の
欠点を改良する熱処理方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a heat treatment method that improves the drawbacks of such conventional methods.
本発明によれば、逐次的に設けられる入口、熱処理区域
、冷却区域、及び出口を備える連続炉内で金属を熱処理
する方法において、該入口と出口とを通して空気が該炉
内へ進入するのを実質的に防止すること、非反応ガス及
び還元ガスを該炉内の所定個所に導入すること、実質的
に該炉全体を非酸化または還元条件にし、そして必要で
あれば、該熱処理区域と冷部区域とに異なる組成の雰囲
気を作るため該炉内にガス流を作ること、及び該入口か
ら出口まで該炉内に該金属を通−すことの諸段階を備え
る方法が提供される。According to the invention, a method for heat treating metal in a continuous furnace having sequentially provided inlets, heat treatment zones, cooling zones and outlets, in which air enters the furnace through the inlets and outlets is provided. introducing non-reacting gases and reducing gases at predetermined locations within the furnace; subjecting substantially the entire furnace to non-oxidizing or reducing conditions; A method is provided comprising the steps of creating a gas flow within the furnace to create an atmosphere of different composition in different zones and passing the metal through the furnace from the inlet to the outlet.
ここでいう「非反応ガス」とは、雰囲気の他の成分及び
熱処理される加工物または金属に対して反応しないガス
をいう。非反応ガスとしては一般的に窒素が使われるが
、場合によって、窒素が熱処理される金属に対し何等か
の有害な作用をもっときには、アルゴンを使用するのが
よい。The term "non-reactive gas" as used herein refers to a gas that does not react with other components of the atmosphere and with the workpiece or metal being heat treated. Nitrogen is generally used as the non-reactive gas, but in some cases, argon may be used if nitrogen has any deleterious effect on the metal being heat treated.
またここでいう「金属の熱処理」とは、焼鈍(球状化を
含む)、焼結(例えば、非金属粉末を含む粉末の)、ブ
レージング、焼入れ、及び可鍛化を含む。本発明の方法
は特に焼鈍と焼結に適している。Furthermore, the term "heat treatment of metal" as used herein includes annealing (including spheroidization), sintering (for example, of powders including non-metallic powders), brazing, hardening, and malleable. The method of the invention is particularly suitable for annealing and sintering.
本発明の方法は、水平連続炉(加工物が全体的に水平方
向に送られる炉)と、垂直炉(加工物が垂直方向に送ら
れる炉)との両方に適している。The method of the invention is suitable both for horizontal continuous furnaces (furnaces in which the workpiece is fed entirely horizontally) and for vertical furnaces (furnaces in which the workpiece is fed in a vertical direction).
水平連続炉の実例としては、連続ストリップワイヤ炉、
メツシュベルト炉、ローラ床炉、及びブツシャ炉がある
。Examples of horizontal continuous furnaces include continuous strip wire furnaces,
There are Metschbelt furnaces, roller bed furnaces, and Butsha furnaces.
典型的には非反応ガスと還元ガスとは水平炉の熱処理区
域内へ直接導入される。あるいはまたそれらガスは熱処
理区域に近い冷却区域の1つまたはそれ以上の個所へ、
あるいは更に熱処理区域から離れた個所、またはその両
方の個所へ導入され、そこで還元ガスの実質的な部分が
熱処理区域内へ流れるようにされる。普通、非反応ガス
と還元ガスとは外気温度で炉内に導入されるが、熱処理
区域は実施される熱処理の種類に応じて1100℃もの
温度になるので、熱処理区域内ではガスの実質的な膨張
が生じる。従ってガスはその熱処理区域から炉の入口の
方向と冷却区域の方向との両方向へ流れるようになる。Typically, non-reacting gases and reducing gases are introduced directly into the heat treatment zone of the horizontal furnace. Alternatively, the gases are directed to one or more cooling zones close to the heat treatment zone;
Alternatively, it may be introduced at a location further away from the heat treatment zone, or both, where a substantial portion of the reducing gas flows into the heat treatment zone. Normally, non-reacting gases and reducing gases are introduced into the furnace at ambient temperature, but since the heat treatment zone can reach temperatures as high as 1100°C, depending on the type of heat treatment being performed, there is a substantial Expansion occurs. Gas thus flows from the heat treatment zone both in the direction of the furnace inlet and in the direction of the cooling zone.
水平炉の場合、熱処理区域から流出するガスの量は、そ
の区域の一方の端部においての方が他方の端部における
より実質的に多くなることが好適である。また炉の両端
部から離れるガスが非発炎性であるのが望ましいが、発
炎ガスは炉の一方の端部近くでのみ燃焼し尽される。普
通、そのガスが燃焼し尽される方の端部は炉の入口であ
り、熱処理区域から冷却区域へのガスの流れは阻止され
る。冷却区域から炉出口を通って流出するガス流を阻止
するため、そのガス流を物理的に妨害する装置を炉の冷
却区域内に備えることができる。好適には、熱処理区域
から冷部区域へのガスの流れを−[1由するため、熱処
理区域の方向の水平方向速度成分をもった非反応ガスが
、冷却区域の1つまたはそれ以上の個所に供給される。In the case of a horizontal furnace, it is preferred that the amount of gas exiting the heat treatment zone is substantially greater at one end of the zone than at the other end. It is also desirable that the gas leaving both ends of the furnace be non-flaming, but the flaming gas is only burned out near one end of the furnace. Typically, the end where the gas is burnt out is the inlet of the furnace, and the flow of gas from the heat treatment zone to the cooling zone is blocked. Devices may be provided in the cooling zone of the furnace to physically obstruct the flow of gas from the cooling zone through the furnace outlet. Preferably, the non-reacting gas has a horizontal velocity component in the direction of the heat treatment zone at one or more points in the cooling zone to direct the flow of gas from the heat treatment zone to the cold zone. is supplied to
これによって、熱処理区域から、この区域の反対側の冷
却区域の部分へ流入するガスの量を相当に減らすことが
でき、従って熱処理区域への非反応ガスの全供給量を少
なくすることができる。This makes it possible to considerably reduce the amount of gas flowing from the heat treatment zone into the part of the cooling zone opposite this zone, and thus to reduce the total amount of non-reactive gas supplied to the heat treatment zone.
それら装置によって、炉の出口に達する還元ガスの■を
実質的に少なくできるので、−殻内に炉の出口でガスを
燃焼する必要がなくなる。従って、空気が炉内へ流入す
るのを防ぐため、出口またはこれの近くに在る煙道等は
緘封するのが望まれる。These devices make it possible to substantially reduce the amount of reducing gas reaching the furnace outlet, thereby eliminating the need to combust the gas at the furnace outlet into the shell. Therefore, in order to prevent air from flowing into the furnace, it is desirable to seal the flue, etc. at or near the outlet.
空気が水平炉の出口から炉内へ進入するのを防止または
実質的に&lj限するような、その出口を通るガスの正
の流れを作るため、非反応ガスをその出口の方向の速度
成分を以って、出口またはこれの近傍の1つまたはそれ
以上の個所から水平炉内へ導入することが望ましい。典
型的には、そのような非反応ガスはまた、炉の出口から
出ていく雰囲気の非反応ガスの割合を少なくする既述の
ような機能を果す。好適には、炉の出口からの空気の進
入の阻止を助けるため、処理される金属が炉から出てい
くのを妨げることなく炉内へのガスの流入を阻止する流
れ[11+装置が備えられる。典型的には、冷却区域か
らのガスの流出を物理的に妨害する該装置はまた、ガス
が出口から炉内へ流入するのを防ぐ働きをする。流れm
υ1装置の適当なものは、複数個の全体的に垂直に垂下
する繊維またはフィラメントを備える1つまたはそれ以
上のカーテンで構成されるものである。それら繊維また
はフィラメントは、動かされないときには、出口または
これらの近傍の炉の実質的に全断面積を閉鎖するが、炉
内を通っていく金属にはその下端部が側方へ動かされて
その金属を通過させる。このような流れ規制装置と、こ
れの個所または近傍に設けられる炉内への非反応ガスの
導入装置との組合せは一般的に、出口から炉内への空気
の進入を実質的に防止するのに特に効果的である。To create a positive flow of gas through the outlet of a horizontal furnace that prevents or substantially limits air from entering the furnace through the outlet, the non-reacting gases have a velocity component in the direction of the outlet. It is therefore desirable to introduce the material into the horizontal furnace from one or more points at or near the outlet. Typically, such non-reactive gas also serves the function described above to reduce the proportion of non-reactive gas in the atmosphere exiting the furnace outlet. Preferably, to help prevent the ingress of air from the outlet of the furnace, a flow [11+] device is provided which prevents the entry of gas into the furnace without preventing the metal being processed from exiting the furnace. . Typically, the device that physically obstructs the exit of gas from the cooling zone also serves to prevent gas from entering the furnace through the outlet. flow m
A suitable υ1 device is one comprised of one or more curtains comprising a plurality of generally vertically depending fibers or filaments. When the fibers or filaments are not moved, they close off substantially the entire cross-sectional area of the furnace at or near the outlet, but their lower ends are moved laterally to the metal passing through the furnace. pass. The combination of such a flow restriction device and a device for introducing non-reactive gas into the furnace at or near the device generally substantially prevents air from entering the furnace through the outlet. It is particularly effective.
本発明の方法の好適な実施例において、炉出口に近い冷
却区域の部分に、窒素その他の非反応ガスが導入される
少なくとも1つの室を画成する離間した仕切り及び/ま
たはカーテンないしは同様なものが備えられる。それら
仕切りは、処理される金属が部室を通過できるような構
成にされる。In a preferred embodiment of the method of the invention, spaced partitions and/or curtains or the like define at least one chamber into which nitrogen or other non-reacting gases are introduced in the part of the cooling zone close to the furnace outlet. will be provided. The partitions are configured to allow the metal to be processed to pass through the chamber.
そのような技術は熱処理炉においてガスの全消費量を少
なくするために一般的に応用されよう。Such techniques would be commonly applied in heat treatment furnaces to reduce the overall consumption of gas.
例えば焼結において、焼結(または熱処理)区域と炉入
口との間に予熱区域を備えることは知られている。!I
潤滑材は予熱区域で酸化される。従って、その入口を通
って限られた聞の空気が入りこみ酸化雰囲気を作るのは
許容される従って本発明はまた、逐次的に設けられる入
口、熱処理区域、冷却区域、及び出口を備え、また少な
くとも一方の端部またはこれに近傍に、処理される金属
を通すことのできる少なくとも1つの室を画成する離間
した仕切りとカーテン(または同様なもの)の両方−ま
たは一方を備える連続炉内で金属を熱処理する方法にお
いて、熱処理のための適当な雰囲気を作るため該熱処理
区域内に適当な1つまたは複数のガスを導入すること、
該炉の外側から空気がil室を通ってWA交と該熱処理
区域との間の炉部分の中へ進入するのを実質的に防止す
るため部室に非反応ガスを供給すること、及び該入口か
ら出口まで該炉内に金属を通すことの諸段階を備える方
法を提供する。For example, in sintering, it is known to provide a preheating zone between the sintering (or heat treatment) zone and the furnace inlet. ! I
The lubricant is oxidized in the preheating zone. Accordingly, a limited amount of air is allowed to enter through the inlet to create an oxidizing atmosphere.The invention therefore also comprises an inlet, a heat treatment zone, a cooling zone, and an outlet provided sequentially, and at least metal in a continuous furnace comprising, at or near one end, spaced partitions and/or curtains (or the like) defining at least one chamber through which the metal to be processed passes; a method of heat treating, introducing a suitable gas or gases into the heat treatment zone to create a suitable atmosphere for the heat treatment;
supplying a non-reactive gas to the chamber to substantially prevent air from outside the furnace from entering through the IL chamber into the furnace section between the WA exchanger and the heat treatment zone, and the inlet; A method comprising the steps of passing metal through the furnace from to the outlet is provided.
非反応ガスは好適には該室内に直接導入される。Non-reactive gases are preferably introduced directly into the chamber.
その室への非反応ガスの導入率及びガス流に対する仕切
りの物理的妨害は、好適には下記の条件が成立するよう
なものとされる。The rate of introduction of non-reactive gas into the chamber and the physical obstruction of the partition to the gas flow are preferably such that the following conditions hold.
Pc>Pu及びPu>Pa
ここで、Pcは、R9!内の圧力、
Puは、該室の近傍及び部室と熱処理区域との間の区域
の炉雰囲気の圧力、
Paは、雰囲気圧力、
である。Pc>Pu and Pu>Pa where Pc is R9! Pu is the pressure of the furnace atmosphere in the vicinity of the chamber and the area between the chamber and the heat treatment area; Pa is the atmospheric pressure.
より好適には、水平炉には少なくとも2つの室が備えら
れ、そして下記のようにされる。More preferably, the horizontal furnace is equipped with at least two chambers and as follows.
Pc>Pu>Pt>Pa ここで、Pcは、熱処理区域に最も近い室内の圧力、 PuとPaは前に同じ、そして、 Ptは熱処理区域内の圧力、 である。Pc>Pu>Pt>Pa Here, Pc is the pressure in the room closest to the heat treatment area, Pu and Pa are the same as before, and Pt is the pressure in the heat treatment zone; It is.
室が炉の出口端部近くの冷却区域内にあり、そしてその
室内の圧力が雰囲気圧力より大きい場合には、炉出口か
ら炉の冷却区域へ進入する空気は少な(なる。室内の圧
力が冷却区域の残余部及び熱処理区域内の圧力より大き
い場合には、非発炎ガス混合物が炉出口を離れていくこ
とによる炉内の所要の流の形成は容易になり、それと同
時に非反応及び還元ガスの総需l!mを少なくできる。If a chamber is located within the cooling zone near the outlet end of the furnace, and the pressure within the chamber is greater than ambient pressure, less air will enter the cooling zone of the furnace from the furnace outlet. If the pressure is greater than that in the rest of the zone and in the heat treatment zone, the formation of the required flow in the furnace by the non-flaming gas mixture leaving the furnace outlet is facilitated, while at the same time the non-reacting and reducing gas The total demand l!m can be reduced.
そのような室が2つ以上用いられる場合、それら至は通
常、実質的に同じ圧力で相互に連結されよう。If two or more such chambers are used, they will typically be interconnected at substantially the same pressure.
好適には少なくとも2つ、普通は3つまたはそれ以上の
室が備えられ、それぞれに直接非反応ガスが供給される
。そのような室の構成では特に、必要であれば、熱処理
区域とそれら室との間の冷却区域の部分に比較的高い水
素(またはその他の反応ガス)濃度(例えば、体積で5
0%またはそれ以上)を維持し、そして内側の空から外
側の室へ順次にその濃度を低くするようにできる(最外
側室の水素濃度は、そこの雰囲気が非発炎性になるよう
なものになる)。水素の比熱は比較的高いので、冷却区
域内の水素1度を高くすることは金属の冷却を助ける。Preferably at least two, and usually three or more, chambers are provided, each of which is directly supplied with non-reactive gas. In particular, in such chamber configurations, if necessary, a relatively high hydrogen (or other reactant gas) concentration (e.g.
0% or higher), and the concentration can be decreased sequentially from the inner chamber to the outer chamber (the hydrogen concentration in the outermost chamber is such that the atmosphere there is non-flammable). become something). Since the specific heat of hydrogen is relatively high, increasing the degree of hydrogen in the cooling zone helps cool the metal.
炉が時間当りに特に大量の金属を処理する場合にはその
ような高い水#濃度が望まれる。しかし他の場合にはそ
れは不必要なことであり、その代りに、熱処理区域内に
直接、あるいは熱処理区域に近い冷却区域の部分に大部
分の水素を導入することによって、熱処理区域内の水素
濃度を最高にすることが望ましい。Such high water # concentrations are desirable if the furnace processes particularly large amounts of metal per hour. However, in other cases it is unnecessary and the hydrogen concentration in the heat treatment zone can instead be reduced by introducing most of the hydrogen directly into the heat treatment zone or into a portion of the cooling zone close to the heat treatment zone. It is desirable to maximize.
仕切りは普通炉の天井またはこれの近傍の適当な支持に
ヒンジ留めまたは枢着される。処理される金属が良形の
ストリップである場合、各仕切りは、その被処理金属と
炉の両側部とに対し実質的に流体密に緘封または係合す
るよう−なフラップの形にされよう。被処理金属がより
かさばった物品(例えば歯車)である場合には、各仕切
りは、1列の、隣接するものどうし重ねられる「フィン
ガ」部材を炉頂部に枢架またはヒンジ留めし、炉の加工
物搬送面まで垂下させたもので構成されよう。The partition is usually hinged or pivoted to a suitable support at or near the ceiling of the furnace. If the metal to be processed is a well-shaped strip, each partition will be in the form of a flap that seals or engages the metal to be processed and the sides of the furnace in a substantially fluid-tight manner. . If the metal to be processed is a bulkier item (e.g. a gear), each partition may be pivoted or hinged to the top of the furnace with a row of "finger" members that overlap adjacent ones and allow the furnace to process. It would probably consist of something that hangs down to the object conveyance surface.
このような構成は、処理される金属は通過させるが、ガ
ス流に対しては物理的障壁を作る。仕切りの材料には様
々なものが用いられよう。例えば鋼またはセラミック材
料、あるいは適当な複合物またはラミネートとすること
ができる。Such a configuration allows the metal being processed to pass through, but creates a physical barrier to gas flow. Various materials may be used for the partitions. For example, it can be a steel or ceramic material, or a suitable composite or laminate.
還元ガスは、典型的には商業純度水素の高圧容器から供
給される水素、アンモニアクラッカ、あるいはメタンま
たはプロパンのような炭化水素とすることができる。還
元ガスはまた、メタノールのような揮発性有機化合物の
熱分解によって、その場で作られる水素と一酸化炭素の
混合物とすることができる。700℃以上の温度におい
て、1モルのメタノールが分解して1モルの一酸化炭素
と2モルの水素ができる。熱処理される加工物に油が看
いていれば、メタノールは水素の好適な発生源になる。The reducing gas can be hydrogen, typically supplied from a high pressure vessel of commercially pure hydrogen, an ammonia cracker, or a hydrocarbon such as methane or propane. The reducing gas can also be a mixture of hydrogen and carbon monoxide created in situ by thermal decomposition of volatile organic compounds such as methanol. At temperatures above 700°C, 1 mole of methanol decomposes to form 1 mole of carbon monoxide and 2 moles of hydrogen. Methanol is a suitable source of hydrogen if oil is present in the heat treated workpiece.
加工物上にグリースが着いていれば、処理区域または予
熱区域内に水を導入して加工物上のすすを除去するのが
よいだろう。これは非反応ガスを供湿器に通した慢で、
加工物を処理区域に入れることによって行われよう。金
属自体は酸化されず、従って金属に関する限り非酸化及
び還元条件が実質的に炉全体に維持されることが重要で
ある。If there is grease on the workpiece, it may be beneficial to introduce water into the processing or preheating zone to remove the soot on the workpiece. This is due to the fact that a non-reactive gas is passed through a humidifier.
This may be done by placing the workpiece into a processing area. The metal itself is not oxidized and it is therefore important that non-oxidizing and reducing conditions are maintained substantially throughout the furnace as far as the metal is concerned.
必要であれば、空気が入口から炉内へ進入するのを防止
または制限するため、好適には入口の方向の水平方向速
度成分をもった非反応ガスを、熱処理区域と入口との間
の1つまたはそれ以上の個所において炉の中へ導入して
もよい。1つまたは複数個のバッフル、あるいは冷却区
域で用いたような非反応ガスを供給される室を炉の入口
端部に備えることができよう。入口を通過するガス混合
1カ中の還元ガスは、連続熱処理炉の通常の操作におけ
るように、燃焼し尽される。If necessary, a non-reacting gas, preferably with a horizontal velocity component in the direction of the inlet, is passed between the heat treatment zone and the inlet to prevent or restrict air from entering the furnace through the inlet. It may be introduced into the furnace at one or more points. The inlet end of the furnace could be provided with one or more baffles or a chamber supplied with a non-reactive gas such as that used in the cooling zone. The reducing gas in the gas mixture passing through the inlet is burned off as in normal operation of a continuous heat treatment furnace.
炉の熱処理区域内の雰囲気の組成は、就中、実施される
処理の種類、処理される金属の組成、雰囲気を形成する
流体の露点、炉に入ってくる被処理金属の表面に油が看
いているかどうか、そして炉から空気を規制または排除
する効率に従って選択される。The composition of the atmosphere in the heat treatment area of the furnace depends, among other things, on the type of treatment being carried out, the composition of the metal being treated, the dew point of the fluid forming the atmosphere, and the presence of oil on the surface of the metal being treated entering the furnace. are selected according to their efficiency in regulating or excluding air from the furnace.
炉内への空気の進入を実質的に制限することによって、
必要であれば、熱処理区域内で得られる還元ガスの濃度
を実質的に低くすることなく、成る処理に対する炉雰囲
気中の還元剤の平均濃度を、従来の炉操作におけるより
も低いものにして作業を行うことができる。更に、例え
ば分解アンモニアではなく商業純度の水素と窒素を使う
ことによって、炉内雰囲気の露点を低くすることができ
、従って、還元ガス源として分解アンモニアを使用する
場合よりも低い還元ガスのレベルで作業を行うことがで
きる。熱処理区域から冷却区域へガスが流れるのを阻止
することにより、熱処理区域へ供給しなければならない
還元ガスの量を減らすことができる。即ち多くの場合、
通常の水平処即炉へのガス供給率を著しく小さくでき、
これによってそれらの操作コストを低くすることができ
るのである。By substantially restricting the entry of air into the furnace,
If necessary, the average concentration of reducing agent in the furnace atmosphere for the process involved is lower than in conventional furnace operation, without substantially lowering the concentration of reducing gas available in the heat treatment zone. It can be performed. Furthermore, by using commercially pure hydrogen and nitrogen rather than, for example, cracked ammonia, the dew point of the furnace atmosphere can be lowered, and therefore at lower reducing gas levels than when using cracked ammonia as the reducing gas source. Able to perform work. By blocking the flow of gas from the heat treatment zone to the cooling zone, the amount of reducing gas that must be supplied to the heat treatment zone can be reduced. That is, in many cases,
The gas supply rate to a normal horizontal treatment ready furnace can be significantly reduced.
This makes it possible to reduce their operating costs.
様々な材料のいろいろな熱処理に対して熱処理区域内に
作ることのできる典型的な雰囲気が後に載せる第1表と
第2表に示される(場合によっては高い水素濃度が使用
されよう)。Typical atmospheres that can be created in the heat treatment area for various heat treatments of different materials are shown in Tables 1 and 2 below (higher hydrogen concentrations may be used in some cases).
本発明の方法において、炉の熱処理区域と冷却区域内の
雰囲気は均等でない。普通、冷却区域の雰囲気に含まれ
る水素のような還元ガスの比率は、熱処理区域における
ものより実質的に低い。しかし場合によっては、効率的
な冷却のためあるいは作業の効率を増大するため冷却区
域の大部分に比較的高い還元ガス濃度が必要とされ、更
に還元ガス濃度は、熱処理区域での時よりも高くなって
もよい。このような場合、水素濃度は高くなる。従って
、熱処理及び冷却区域での均等でない雰囲気ということ
があてはまる。In the method of the invention, the atmosphere in the heat treatment and cooling zones of the furnace is not homogeneous. Typically, the proportion of reducing gases such as hydrogen contained in the atmosphere in the cooling zone is substantially lower than in the heat treatment zone. However, in some cases, a relatively high reducing gas concentration is required in a large portion of the cooling zone for efficient cooling or to increase the efficiency of the operation, and the reducing gas concentration is even higher than in the heat treatment zone. It's okay to be. In such a case, the hydrogen concentration will be high. Therefore, non-homogeneous atmospheres in the heat treatment and cooling zones apply.
第1表
合金鋼 2−4 − − −
− 残余部軟鋼 −−2−4−−
残余部
軟鋼 −−−3−7−残余部
軟 鋼/炭素鋼 2−4 − − −
− 残余部軟 鋼/炭素鋼 −0,5−
1−−−残余部軟 鋼/炭素鋼 −−一−15−50
残余部本発明の方法は、連続垂直熱処理炉内での鉄及び
非鉄金属の熱処理にも適用できる。そのような炉の実例
としては、底部に入口を有する全体的に垂直な上昇脚と
、底部に出口を有する全体的に垂直な下降脚とを備え、
これら脚の頂部が相互に連結されている如き垂直ストリ
ップ焼鈍炉がある。Table 1 Alloy steel 2-4 - - -
− Remainder mild steel −−2-4−−
Remaining part mild steel ---3-7-Remaining part mild steel/carbon steel 2-4 - - -
− Remainder mild steel/carbon steel −0,5−
1--Remainder mild steel/carbon steel ---1-15-50
Remainder The method of the invention is also applicable to the heat treatment of ferrous and non-ferrous metals in continuous vertical heat treatment furnaces. An example of such a furnace includes a generally vertical ascending leg having an inlet at the bottom and a generally vertical descending leg having an outlet at the bottom;
There are vertical strip annealing furnaces in which the tops of the legs are interconnected.
通常炉内に案内装置が備えられていて、ストリップ部品
を入口から出口まで案内する。下降脚の頂部近くの中に
熱処理区域が備えられ、これの下に冷却区域がある。こ
のような炉での本発明による操作においては、上昇脚の
複数個の離間した個所に窒素のような非反応ガスが供給
され、そして下降脚の冷部区域と熱処理区域の一方また
は両方に、好適には水素を含む還元ガスが導入される。A guiding device is usually provided in the furnace to guide the strip parts from the inlet to the outlet. A heat treatment area is provided near the top of the descending leg, and below this is a cooling area. In the operation of such a furnace according to the invention, a non-reactive gas such as nitrogen is supplied to a plurality of spaced locations on the ascending leg, and one or both of the cold section and the heat treatment section of the descending leg are supplied with a non-reactive gas such as nitrogen. Preferably, a reducing gas containing hydrogen is introduced.
空気が炉内に流入するのを防ぐため、好適には窒素の1
つの流れが炉の入口近傍に導入され、他の流れが出口近
傍に導入される。必要であれば既述のような室を出口端
部に備えてもよく、また同様な構成を入口端部にも備え
ることができる。上記のような垂直ストリップ焼鈍炉に
おいて、仕切りは、ストリップを案内する孔をもった水
平なプレートで構成されよう。炉内への空気の流入を実
質的に阻止することによって、熱処理区域内の雰囲気に
使用される水素の吊を少なくすることができる。To prevent air from entering the furnace, it is preferable to
One stream is introduced near the inlet of the furnace and the other stream is introduced near the outlet. If desired, a chamber as described above may be provided at the outlet end, and a similar arrangement may be provided at the inlet end. In a vertical strip annealing furnace as described above, the partition would consist of a horizontal plate with holes to guide the strip. By substantially preventing air from entering the furnace, less hydrogen can be used in the atmosphere within the heat treatment zone.
しかし冷却区域においては適正な冷却が行われなければ
ならない。従って多くのそのような炉においては、水素
が比較的^い熱伝導性をもっていることから(窒素に比
較して)、冷却区域内には水素の比較的高いII 1m
を維持するのが好適である。However, proper cooling must be provided in the cooling area. Therefore, in many such furnaces there is a relatively high concentration of hydrogen in the cooling zone due to hydrogen's relatively high thermal conductivity (compared to nitrogen).
It is preferable to maintain
従って、熱処理区域で要するよりも多い水素を含む雰囲
気を作るため、冷却区域にだけ水素または分解アンモニ
アを導入してもよい。窒素またはアルゴンに比較して密
麿が低いため水素は冷却区域から熱処理区域へ上昇し易
いから、その中に必要な雰囲気を作るようにしてもよい
。Therefore, hydrogen or cracked ammonia may be introduced only in the cooling zone to create an atmosphere containing more hydrogen than is required in the heat treatment zone. Since hydrogen tends to rise from the cooling zone to the heat treatment zone due to its low density compared to nitrogen or argon, the necessary atmosphere may be created therein.
炉の下降脚から上昇脚へ水素が流れるのを実質的にυ1
限または防止するため、窒素その他の非反応ガスが好適
に炉の上昇脚に供給される。これによって、従来の方法
よりも、炉へ供給しなければならない水素の量を減らす
ことができる。The flow of hydrogen from the descending leg of the furnace to the ascending leg is essentially υ1.
Nitrogen or other non-reactive gas is preferably supplied to the riser leg of the furnace to limit or prevent the reaction. This reduces the amount of hydrogen that must be supplied to the furnace compared to conventional methods.
本発明の方法は、添付図面を参照とする実例の説明から
更に明瞭になろう。The method of the invention will become clearer from the illustrative description with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
この実例は、標準型のバーレツク(Birlec)18
“メツシュベルト炉はおける鉄金属部品の焼鈍に関する
ものである。This example uses a standard Birlec 18
“The Metschwerd furnace is concerned with the annealing of ferrous metal parts in...
第1図に示されるように、参照番号2で示されるメツシ
ュベルト炉は、焼鈍される加工物の入口4と出口6を有
する。炉2は、入口4の近傍に設けられる熱処理区1i
18、及び、出口6と熱処理区域8との間に設けられる
冷却区域10を備える。As shown in FIG. 1, the meshbelt furnace, designated by the reference numeral 2, has an inlet 4 and an outlet 6 for the workpiece to be annealed. The furnace 2 has a heat treatment section 1i provided near the inlet 4.
18 and a cooling zone 10 provided between the outlet 6 and the heat treatment zone 8.
熱処理区域8は、[グローバー1加熱要素(図示せず)
によって加熱される。The heat treatment zone 8 includes [Glover 1 heating elements (not shown)]
heated by.
焼鈍される加工物は無端メツシュベルト11上へ送られ
る。このベルト11は、入口4から出口6まで類2内を
延びる無端行路周りに駆動される。The workpiece to be annealed is fed onto an endless mesh belt 11. This belt 11 is driven around an endless path extending within the series 2 from the inlet 4 to the outlet 6.
ベルト11はローラ12上に装架され、そしてこれらロ
ーラの少なくとも一方がモータ(図示せず)によって駆
動される。操作において、焼鈍される加工物が入口4の
少し手前でベルト11上で載せられ、所定の速度で炉内
を送られ、出口6に至つてベルト10から持上げられる
。Belt 11 is mounted on rollers 12, and at least one of these rollers is driven by a motor (not shown). In operation, the workpiece to be annealed is placed on the belt 11 just before the inlet 4, fed through the furnace at a predetermined speed, and lifted off the belt 10 to the outlet 6.
熱処理区域8内のベルト11の下側に、熱処理区域8に
ガスを供給できる2つの入口14と16がある。これら
入口14と16は、本発明による方法を実施するように
構成される前の炉の部分を成す。On the underside of the belt 11 in the heat treatment zone 8 there are two inlets 14 and 16 through which gas can be supplied to the heat treatment zone 8 . These inlets 14 and 16 form part of the furnace before it is configured to carry out the method according to the invention.
炉の頂部から下方向へ熱処理区域まで、2つの同軸の窒
素/メタノール射出WA18と20が延びる。射出器1
8は窒素用外パイプ22及びこれに同軸なメタノール用
内パイプ26を備える。パイプ26の先端は、パイプ2
2の出口の少しく上方の内側に置かれる。射出320は
射出fi18と実質的に同じで、窒素用外バイブ24と
メタノール用内パイプ28とを備える。射出器18と2
0は、メタノールの滴を窒素内に同伴させ、気化してか
ら被焼鈍加工物に対しぶつけるように操作する。Two coaxial nitrogen/methanol injections WA 18 and 20 extend from the top of the furnace downward to the heat treatment area. Injector 1
Reference numeral 8 includes an outer pipe 22 for nitrogen and an inner pipe 26 for methanol coaxial therewith. The tip of the pipe 26 is connected to the pipe 2
It is placed slightly above and inside the exit of No. 2. The injection 320 is substantially the same as the injection fi 18 and includes an outer pipe 24 for nitrogen and an inner pipe 28 for methanol. Injector 18 and 2
In case 0, droplets of methanol are entrained in nitrogen, vaporized, and then collided with the workpiece to be annealed.
出口6の方向に垂直に対して45°の角度で向けられた
バフオレージョンまたは孔を有するパイプを備える方向
性窒素射出器3oが炉2の天井から冷却区域10内へ延
びる。冷却区域内の射出器30の位置は炉の出口6の方
に比較的近い。射出器30と出口6との間で4列のカー
テン34が炉2の天井から垂下し、その下端部はメツシ
ュベルト11の上方の加工物を通過させるに充分な距離
のところまで延びる。典型的にはそれらカーテンはそれ
ぞれ、複数個の相互にぴったり合わせられる、全体的に
垂直に垂下するガラス繊維で構成され、カーテンが「閉
じ」られたときには、炉の出口を実質的に閉塞するが、
炉を通過していく金属には押し開けられて金属が炉から
出ていくのを許す。A directional nitrogen injector 3o extends from the ceiling of the furnace 2 into the cooling zone 10, comprising a pipe with a buff ray or hole oriented at an angle of 45° to the vertical in the direction of the outlet 6. The position of the injector 30 within the cooling zone is relatively close to the furnace outlet 6. Between the injector 30 and the outlet 6, four rows of curtains 34 hang from the ceiling of the furnace 2, the lower ends of which extend to a distance sufficient to pass the workpiece above the mesh belt 11. Each of these curtains typically consists of a plurality of interconnected, generally vertically depending glass fibers that substantially block the furnace outlet when the curtain is "closed." ,
As the metal passes through the furnace, it is forced open to allow the metal to exit the furnace.
熱処理区域8の方向に垂直に対し45°の角度で向けら
れたパフオレージョンまたは孔を有する方向性窒素射出
器32が冷却区域1 ’Cの上部分内へ下方向に延びる
。射出器32は射出器30と熱処理区域8との囚に位置
している。A directional nitrogen injector 32 with a puff ray or hole oriented at an angle of 45° to the perpendicular to the direction of the heat treatment zone 8 extends downward into the upper part of the cooling zone 1'C. Injector 32 is located between injector 30 and heat treatment zone 8 .
炉2の操作において、典型的には窒素が射出器30と3
2から冷却区域10内に導入されて炉から空気を追放す
る。それから熱処理区域8を加熱する装置が作動されて
、その中の温度を所要の処111!温度まで上げる。次
いで窒素とメタノールが熱処理区域8内に導入されて、
その中に所要の雰囲気を作る。メタノールは液体の形で
処理区域8内に流入するが、そこで非常に膨脹すること
によって気化する。同様に、射出器18と20及び入口
14と16から処理区域8内に導入される窒素は、はぼ
外気温度から処理温度にまで加熱されて、同じく膨張す
る。射出器32から冷部区域10内に導入される窒素は
熱処理区域8の方向の速度成分をもち、そし′てての流
れは、熱処理区域8内で膨張して流出し、冷却区域10
へ入っていくガスの流れを実質的に阻止するに充分なも
のとされる。In operation of furnace 2, nitrogen is typically supplied to injectors 30 and 3.
2 into the cooling zone 10 to expel air from the furnace. The device for heating the heat treatment zone 8 is then activated to bring the temperature therein to the desired location 111! Bring to temperature. Nitrogen and methanol are then introduced into the heat treatment zone 8,
Create the necessary atmosphere in it. The methanol enters the treatment zone 8 in liquid form, where it is vaporized by extensive expansion. Similarly, nitrogen introduced into processing zone 8 through injectors 18 and 20 and inlets 14 and 16 is heated from ambient temperature to processing temperature and also expands. The nitrogen introduced into the cold zone 10 from the injector 32 has a velocity component in the direction of the heat treatment zone 8 , and the flow expands within the heat treatment zone 8 and exits the cooling zone 10 .
be sufficient to substantially prevent the flow of gas into the
従ってそれらガスは殆んど入口4の方向に流れる。Therefore, most of these gases flow in the direction of the inlet 4.
それらガスは煙道38に入り、そこで発炎性成分は燃焼
し尽される。煙道38に流入するガスを調節するため摺
動プレート40が織えられる。The gases enter the flue 38 where the flammable components are burned off. A sliding plate 40 is woven to regulate the gas flowing into the flue 38.
−殻内に、プレート40の下を通るガス流は相当な量の
空気が入口4から炉内へ進入するのを阻止するに充分な
ものとされる。しかし必要であれば、入口4の方へ向け
られた1つまたはそれ以上の出口を有するノズルまた射
出器(図示せず)によって、処理区域8と入口4との間
の炉内に窒素を導入するようにしてもよい。この追加の
窒素流は、入口4からの空気の進入阻止を助ける。- Inside the shell, the gas flow passing under the plate 40 is sufficient to prevent a significant amount of air from entering the furnace through the inlet 4. However, if necessary, nitrogen is introduced into the furnace between the processing zone 8 and the inlet 4 by a nozzle or injector (not shown) having one or more outlets directed towards the inlet 4. You may also do so. This additional nitrogen flow helps prevent air from entering through inlet 4.
射出器30とカーテン34との構造は空気が出口6から
炉内に進入するのを実質的に規制する。The structure of the injector 30 and curtain 34 substantially restricts air from entering the furnace through the outlet 6.
非発炎ガスを燃焼し尽すため煙道38のような何等かの
煙道が出口6に備られている場合、そこを通って空気が
炉内へ流入するのを防止するため、それは緘封しなけれ
ばならない。If any flue, such as flue 38, is provided at the outlet 6 to burn off the non-flaming gases, it must be sealed to prevent air from entering the furnace through it. Must.
第1図の炉と共に使用するに適した窒素メタノール供給
SUMが第2図に示される。この装置は、商業純度窒素
源(図示せず)と接続した窒素供給パイプライン50を
備える。その窒素源は典型的には液体窒素を収容する真
空絶縁された槽であり、この梢には液体窒素を気化する
ための気化器が取付けられている。供給viiはまた、
液体メタノールを収容する槽(図示せず)と接続するパ
イプライン52を備える。このパイプライン52へのメ
タノールの供給はポンプによってか、あるいは、該メタ
ノール槽の目減りスペースに供給される窒素の圧力によ
って行われよう。A nitrogen methanol supply SUM suitable for use with the furnace of FIG. 1 is shown in FIG. The apparatus includes a nitrogen supply pipeline 50 connected to a commercial purity nitrogen source (not shown). The nitrogen source is typically a vacuum-insulated tank containing liquid nitrogen, and a vaporizer is attached to the top of the tank to vaporize the liquid nitrogen. Supply vii also
A pipeline 52 is provided that connects to a tank (not shown) containing liquid methanol. The supply of methanol to this pipeline 52 may be effected by a pump or by the pressure of nitrogen supplied to the drawdown space of the methanol tank.
絶縁または遮断弁54が窒素パイプライン50内に設け
られ、入口14と16、射出器18,20.30.32
を窒素源から遮断Jるように操作する。パイプライン5
0の弁54の下流側に圧力調節器56が備えられ、これ
の下流側でパイプライン50に接Rするパイプ58.6
0.62.64へ供給される窒素の圧力を調節する。パ
イプ58は2つの分岐パイプ72と74につながり、こ
れら分岐バイ172.74はそれぞれに射出器30と3
2へ供給を行う。バイブロ0は入口14と16につなが
る。バイブロ2は射出器18の窒素パイプ22につなが
り、そしてバイブロ4は射出器20の窒素パイプ24に
つながる。バイブロ0゜62.64にはそれぞれの流吊
制御井66が備えられている。これら弁66の下流側に
流量計68が備えられる。またパイプ58にも5m1t
eaが備えられている。バイブロ0.62.64の各流
量計68の下流側に圧力調節器70が備えられる。An isolation or shutoff valve 54 is provided in the nitrogen pipeline 50, connecting the inlets 14 and 16, the injectors 18, 20, 30, 32
Operate so as to cut off the nitrogen source from the nitrogen source. pipeline 5
A pressure regulator 56 is provided downstream of the valve 54, and a pipe 58.6 is connected to the pipeline 50 downstream of the pressure regulator 56.
Adjust the pressure of nitrogen supplied to the 0.62.64. The pipe 58 leads to two branch pipes 72 and 74, which branch pipes 172 and 74 respectively connect the injectors 30 and 3.
Supply to 2. Vibro 0 connects to inlets 14 and 16. Vibro 2 is connected to nitrogen pipe 22 of injector 18 and Vibro 4 is connected to nitrogen pipe 24 of injector 20. Each Vibro 0°62.64 is equipped with a flow control well 66. A flow meter 68 is provided downstream of these valves 66 . Also, 5m1t for pipe 58
ea is provided. A pressure regulator 70 is provided downstream of each flow meter 68 of the Vibro 0.62.64.
パイプ58はパイプ72と74に接続し、そしてこれら
パイプ72と74のそれぞれに流it II III弁
76と78が備えられる。第2図に示される装置は、射
出器20へ供給される窒素に給温する装置を備える。こ
の給温装置は、水の下に沈められる入口80を有する水
を容れたドラム82を備える。入口8oは弁70の下流
側でパイプライン64に接続する。ドラム82は、射出
器20の窒素パイプ24につながるパイプ86と接続す
る出口を有する。パイプライン64の、これと入口80
との接続点の下流側を流れる窒素を乾燥したものにする
場合には弁84が開かれ、パイプライン64の窒素は全
て弁84を通ってパイプ86に流れる。弁84が閉じら
れるとパイプライン64の窒素は全てドラム82を通る
。この給温器の目的は後述されよう。Pipe 58 connects to pipes 72 and 74, and each of these pipes 72 and 74 is provided with a flow it II III valve 76 and 78, respectively. The apparatus shown in FIG. 2 includes a device for heating the nitrogen supplied to the injector 20. The heating device comprises a drum 82 containing water with an inlet 80 submerged under the water. Inlet 8o connects to pipeline 64 downstream of valve 70. The drum 82 has an outlet that connects with a pipe 86 that leads to the nitrogen pipe 24 of the injector 20. This and the inlet 80 of the pipeline 64
If the nitrogen flowing downstream of the connection point with is dry, valve 84 is opened and all nitrogen in pipeline 64 flows through valve 84 to pipe 86. When valve 84 is closed, all nitrogen in pipeline 64 passes through drum 82. The purpose of this heater will be explained later.
メタノールパイプライン52は第1絶縁または遮断弁8
8を備える。この弁88は下流側にフィルタ90があっ
てメタノール中に浮遊している固体を除去する。フィル
タ90のF流側でパイプライン96がパイプライン52
に接続する。パイプライン96は射出器18のメタノー
ルパイプ26につながる。パイプ96内に流a制御弁9
8が備えられ、この弁98の下流側に流量計100が設
置される。パイプライン52のパイプライン96との接
続点の下流側にm flk Ill 1IIl弁92が
、そしてこの弁の下流側に流量計94が備えられる。流
量計94の下流側でパイプライン52は射出器20のメ
タノールパイプ28に接続する。The methanol pipeline 52 is connected to a first insulating or shutoff valve 8
8. This valve 88 has a filter 90 downstream thereof to remove solids suspended in the methanol. Pipeline 96 connects to pipeline 52 on the F flow side of filter 90
Connect to. Pipeline 96 connects to methanol pipe 26 of injector 18 . A flow control valve 9 is installed in the pipe 96.
8 is provided, and a flow meter 100 is installed downstream of this valve 98. A m flk Ill Ill valve 92 is provided downstream of the connection point of the pipeline 52 with the pipeline 96, and a flow meter 94 is provided downstream of this valve. Downstream of the flow meter 94, the pipeline 52 connects to the methanol pipe 28 of the injector 20.
射出器18.20.30.32及びh−T’>34を取
付ける改造を行い、そして入口14と16を窒素源につ
なぐこと(また炉の出口端部の煙道があればこれをrI
ltAすること)を行うのに先立って、炉2は、毎時2
.000標準立方フイート(54m3)の濃縮発熱発生
ガスを入口14と16から熱処理区148にすることに
よって操作された。この結果供給できた発炎ガス混合物
は炉の両端部で燃焼し尽された。炉が第1図と第2図に
示されるように改造された場合、本発明の方法を実施す
ることによって光輝のある加工物が得られることが知ら
れた。1つの典型的な実例において、自在継手鍛造品が
熱処理区域8内で900℃で焼鈍され、それから冷部区
域10内でほぼ外気温度まで冷!J1された。各流体入
口及び射出器への窒素とメタノールの供給は下記のよう
に行われた。Make modifications to install injectors 18, 20, 30, 32 and h-T'
ltA)), the furnace 2 is operated at 2
.. It was operated by directing 1,000 standard cubic feet (54 cubic meters) of concentrated exothermic gas into heat treatment zone 148 through inlets 14 and 16. The resulting flaming gas mixture was burnt out at both ends of the furnace. It has been found that when the furnace is modified as shown in FIGS. 1 and 2, bright workpieces are obtained by carrying out the method of the invention. In one exemplary example, a universal joint forging is annealed at 900° C. in heat treatment zone 8 and then cooled in cold zone 10 to about ambient temperature! He was ranked J1. The supply of nitrogen and methanol to each fluid inlet and injector was performed as follows.
入口14と16:毎時220el準立方フイート(5,
94m3)の窒素。Inlets 14 and 16: 220el subcubic feet (5,
94 m3) of nitrogen.
射出器18と20:毎時400標準立方フイート(11
,88m3)の窒素と毎時2リツトルのメタノール。Injectors 18 and 20: 400 standard cubic feet per hour (11
, 88 m3) of nitrogen and 2 liters of methanol per hour.
射出器30:毎ii oo標準立方フィート(2,7m
3)の窒素。Injector 30: every ii oo standard cubic feet (2,7 m
3) Nitrogen.
射出器32:毎時100標準立方フィート(2,7Tr
L3)(7)u素。Injector 32: 100 standard cubic feet per hour (2.7Tr
L3) (7) u element.
流れは射出器18と20の間で等しく分割された。毎時
1リツトルのメタノールは加工温度において分解して毎
時20標準立方フイート(0,54m3)の−酸化炭素
と毎時40標準立方フイート(1,08m3)の水素を
作る。従って、炉内へのガスの全流量は毎時1゜000
標準立方フイート(27TrL3)になり、これは発熱
発生ガスの流率の半分であることが分かる。The flow was split equally between injectors 18 and 20. One liter of methanol per hour decomposes at the processing temperature to produce 20 standard cubic feet (0.54 m3) of carbon oxide per hour and 40 standard cubic feet (1.08 m3) of hydrogen per hour. Therefore, the total flow rate of gas into the furnace is 1°000 per hour.
It can be seen that this results in a standard cubic foot (27TrL3), which is half the exothermic gas flow rate.
上記の率で窒素とメタノールを供給され、そして熱処理
区域の最高温度を720から1060℃の範囲内にとら
れた炉内で、大型の鋳物から小型のプレス物までの様々
な部品の処理が行われた。Various parts, from large castings to small presses, are processed in a furnace supplied with nitrogen and methanol at the above rates and with a maximum temperature in the heat treatment area in the range of 720 to 1060°C. I was disappointed.
第3図は、処理区域8が970℃で操作された場合の炉
内の各個所における炉雰囲気の組成の変化を示す。この
図面で分かるように、処理区18内の雰囲気中の水素の
濃度は約7%であるが、ここから冷却区域10に沿って
出口6の方向に次第に低下していき、そして出口6に達
する前に1%以下にまで落ちる。同様に一酸化炭素レベ
ルは、熱処理区域8における3、5%と4%の間の値か
ら、熱処理区1it!8と反対側の冷却区域1oの端部
における1%以下の値まで下がる。また二酸化炭素濃度
も同じように、熱処理区l118における約0.4%か
ら、熱処理区域8と反対側の冷却区域1oの端部におけ
る0、1%以下まで下がる(パーセンテージは全て体積
についての%である)。即も炉の出口6から離れていく
ガスは発炎性還元ガスを実質的に含まない。FIG. 3 shows the changes in the composition of the furnace atmosphere at various points in the furnace when the processing zone 8 is operated at 970°C. As can be seen in this figure, the concentration of hydrogen in the atmosphere in the treatment zone 18 is approximately 7%, and from there it gradually decreases along the cooling zone 10 in the direction of the outlet 6 and reaches the outlet 6. Before that, it had fallen to less than 1%. Similarly, carbon monoxide levels range from values between 3,5% and 4% in heat treatment zone 8 to heat treatment zone 1it! 8 and down to a value of less than 1% at the end of the cooling zone 1o opposite to 8. Similarly, the carbon dioxide concentration decreases from about 0.4% in the heat treatment zone 118 to less than 0.1% at the end of the cooling zone 1o opposite to the heat treatment zone 8 (all percentages are by volume). be). The gas immediately leaving the furnace outlet 6 is substantially free of flammable reducing gas.
この実施例において、処理される加工物の成るものは油
を着けているということから、還元ガス源としてはメタ
ノールが選ばれた。これは熱処理区域内の雰囲気の露点
を比較的高いものにし、窒素メタンまたは窒素水素雰囲
気を使用した場合に同伴された油が加熱要素上に溜まる
のを無くす。In this example, methanol was chosen as the reducing gas source since the workpiece being treated was oily. This provides a relatively high dew point of the atmosphere within the heat treatment zone and eliminates entrained oil buildup on the heating element when a nitrogen methane or nitrogen hydrogen atmosphere is used.
しかし冷却区域10には窒素が供給されるので、そこに
は非反応雰囲気が支配的に作られ、従って光輝仕上げの
加工物を得ることができる。However, since the cooling zone 10 is supplied with nitrogen, a predominantly non-reactive atmosphere is created there, so that workpieces with a bright finish can be obtained.
射出器18と20は、そのパイプ22と24が底部を開
鎖され、しかしその側部にオリフィスが設けられる如く
設計された。そこで、パイプ26と28から出ていくメ
タノールはパイプ22と24のそのl!I鎖端部にぶつ
かり壊れて滴となる。これら滴は窒素に運ばれてパイプ
22と24のオリフィスを通り、処理区域8に入る。こ
のことは、比較的高速で動くメタノールジェットが、気
化する前に炉の他の部分の加熱要素を打撃するのを防止
した。もしこのような打撃が生じたとすれば、加工物上
に炭素が付着するようなことになろう。Injectors 18 and 20 were designed such that their pipes 22 and 24 were open at the bottom but provided with orifices on their sides. Therefore, the methanol coming out of pipes 26 and 28 is the l! of pipes 22 and 24. It hits the end of the I chain and breaks, forming a drop. These droplets are carried by nitrogen through the orifices of pipes 22 and 24 and enter the treatment zone 8. This prevented the relatively fast moving methanol jet from striking heating elements in other parts of the furnace before it vaporized. If such a blow were to occur, it would result in carbon deposits on the workpiece.
また、熱処理区域8で使用される水素と−・酸化炭素の
レベルにおいて、冷却区域10内の雰囲気の露点を、劣
等品質の加工物が作られるようなレベルまで落すほどに
炉内への空気の進入を大きくしないよう、射出器30か
ら窒素をカーテン34の方向へ向けることが一般的に望
ましいことが知られた。Also, at the level of hydrogen and carbon oxide used in heat treatment zone 8, the air into the furnace is sufficient to reduce the dew point of the atmosphere in cooling zone 10 to such a level that inferior quality workpieces are produced. It has been found that it is generally desirable to direct the nitrogen from the injector 30 toward the curtain 34 to avoid large ingress.
特に加工物に油またはグリースが着いている場合、雰囲
気に水蒸気を加えることによって加工物と炉構造とにす
すが付着するのを防ぐため、給湯ドラム82が使用され
た。A hot water drum 82 was used to prevent soot build-up on the workpiece and furnace structure by adding water vapor to the atmosphere, especially if the workpiece was contaminated with oil or grease.
大型プレス物を処理する場合、炉の入口端部のメツシュ
ベルト11の下に火炎ノコ−テンが作られた。この目的
は、プレス物の下側に捕捉された空気の中の酸素を消費
することである。When processing large presses, a flame saw was constructed under the mesh belt 11 at the inlet end of the furnace. The purpose of this is to consume the oxygen in the air trapped on the underside of the press.
実例2
この実例は、第4図に示されるような適当な連続焼結炉
内で鋼裏打に青銅を焼結することに関する。EXAMPLE 2 This example concerns the sintering of bronze onto a steel backing in a suitable continuous sintering furnace as shown in FIG.
第4図において、連続炉200は、焼結される加工物の
入口202、処理温度まで加熱する装置(図示せず)を
有する熱処理区域204、入口202と熱処理区域20
4との間の区域206、加工物の出口208、及び熱処
理区域204と出口208との藺の冷却区域210を備
える。??7w区域210の熱処理区域204の近傍に
入口バイブ212があって、熱処理区域204内の所要
な雰囲気を作るに適当なガス混合物をその区域204内
へ供給する。入口212は炉の通常の備品の部分である
。入口212の他に、8つの射出器214が冷却区14
210内へ延びている。各射出器214はそれぞれの窒
素供給パイプライン216とつながり、そしてこれらパ
イプライン216中には流ffi ill III弁2
18とこれの下流側の検定されたオリフィス220とが
備えられている。In FIG. 4, a continuous furnace 200 includes an inlet 202 for the workpiece to be sintered, a heat treatment zone 204 having a device (not shown) for heating the workpiece to a processing temperature, an inlet 202 and a heat treatment zone 202.
4, a workpiece outlet 208, and a cooling zone 210 between the heat treatment zone 204 and the outlet 208. ? ? Adjacent to the heat treatment zone 204 of the 7w zone 210 is an inlet vibrator 212 that supplies a gas mixture into the zone 204 suitable to create the required atmosphere within the heat treatment zone 204 . Inlet 212 is part of the normal fittings of the furnace. In addition to the inlet 212, eight injectors 214 are connected to the cooling section 14.
210. Each injector 214 is connected to a respective nitrogen supply pipeline 216, and into these pipelines 216 is a flow ffi ill III valve 2.
18 and a calibrated orifice 220 downstream thereof.
パイプ216は全て窒素供給用共通パイプライン222
に接続する。All pipes 216 are a common pipeline 222 for nitrogen supply.
Connect to.
出口208の近くで窒素分配パイプ224が炉内に延出
する。この分配パイプ224の向ぎは、そこから射出さ
れるガスの方向を変えるように調節することができる。A nitrogen distribution pipe 224 extends into the furnace near outlet 208. The orientation of this distribution pipe 224 can be adjusted to change the direction of gas emitted therefrom.
その向きの設定は好適には、実質的な速度成分が出口の
方向に作られるように行われる。普通、分配パイプ22
4は、軸心が垂直に対し45°の角隘で延在する出口オ
リフィスを有する。The orientation is preferably such that a substantial velocity component is created in the direction of the exit. Normally, distribution pipe 22
4 has an exit orifice whose axis extends at an angle of 45° to the vertical.
射出パイプ224と出口208との間にカーテン226
が設置される。このカーテンの構成は第1図で説明した
ものと同じである。A curtain 226 between the injection pipe 224 and the outlet 208
will be installed. The construction of this curtain is the same as that described in FIG.
分配パイプ224はこれ自身の窒素供給パイプ228を
有し、このバイーブ228には流吊制陣弁230及びこ
れの下流側の検定されたオリフィス232が備えられて
いる。パイプ228はパイプライン222に接続される
。The distribution pipe 224 has its own nitrogen supply pipe 228 which is equipped with a flow control valve 230 and a calibrated orifice 232 downstream thereof. Pipe 228 is connected to pipeline 222.
冷却区域210は普通、水ジャケット234によって冷
部される。Cooling zone 210 is typically cooled by a water jacket 234 .
分配パイプ224と同様な分配パイプ238によって、
炉200の区域206にも窒素が供給される。バイ12
38はこれから射出されるガスの実質的な速度成分が入
口202の方向になるよう設置される。典型的にはその
パイプ238は、これから射出されるガスが垂直に対し
45°の角度になるような構造にされる。パイプ238
はパイプ240と接続する。このパイプ240は検定さ
れたオリフィス242とこれの上流側の流憬制御弁24
4とを備えている。By means of a distribution pipe 238 similar to distribution pipe 224,
Section 206 of furnace 200 is also supplied with nitrogen. Bye 12
38 is installed so that a substantial velocity component of the gas to be injected from it is in the direction of the inlet 202. Typically, the pipe 238 is constructed so that the gas exiting from it is at a 45° angle to the vertical. pipe 238
is connected to pipe 240. This pipe 240 has a certified orifice 242 and a flow control valve 24 upstream thereof.
4.
ガス人口212はガス混合パネル246に接続され、そ
してこのパネルは窒素源(図示せず)と分解アンモニア
源とに接続される。炉の入口端部と出口端部とに、標準
フィッティングとして、ノjス入ロバイブ250が備え
られている。これらパイプは緘封される。炉の入口端部
と出口端部とにはまた煙道252が備えられている。炉
の出口端部の煙道は緘封される。Gas population 212 is connected to a gas mixing panel 246, which in turn is connected to a nitrogen source (not shown) and a source of cracked ammonia. A nozzle entry lobe 250 is provided as a standard fitting at the inlet and outlet ends of the furnace. These pipes are sealed. Flues 252 are also provided at the inlet and outlet ends of the furnace. The flue at the outlet end of the furnace is sealed.
第4図の炉の操作は第1図のそれと実質的に同じである
。焼結される加工物は適当な装置(図示せず)によって
炉200の中を送られる。窒素と分解アンモニアの選ば
れた混合物が、冷却区域210内に設置された入口21
2から炉の熱処理区域204内へ導入される。射出器2
14によって窒素が冷却区域210内の複数の離間した
個所に導入され、これによって、入口212と熱処理区
域204とからガスが出口208の方向へ自由に流れる
のを防止するのを助りる窒素流が冷却区域210内に作
られる。更にカーテン226が、炉200からガスが出
口208を通って流出するのを防止する。カーテン22
6はまた、分配パイプ224からそのカーテンの方へ向
けて射出される窒素と共に、空気が出口208から炉内
へ進入するのを防ぐ。同様に分配パイプ238から入口
202の方へ向けられる窒素が、その人口202がら空
気が炉内へ進入するのを阻止する助けをなす。The operation of the furnace of FIG. 4 is substantially the same as that of FIG. The workpiece to be sintered is conveyed through furnace 200 by suitable equipment (not shown). A selected mixture of nitrogen and decomposed ammonia is supplied to the inlet 21 located within the cooling zone 210.
2 into the heat treatment zone 204 of the furnace. Injector 2
Nitrogen is introduced by 14 into a plurality of spaced locations within the cooling zone 210 to help prevent free flow of gas from the inlet 212 and the heat treatment zone 204 toward the outlet 208 . is created within the cooling zone 210. Further, curtain 226 prevents gas from exiting furnace 200 through outlet 208. curtain 22
6 also prevents air from entering the furnace through the outlet 208 along with the nitrogen injected from the distribution pipe 224 towards the curtain. Similarly, nitrogen directed from the distribution pipe 238 toward the inlet 202 helps prevent air from entering the furnace through the population 202.
熱処理区域204に入った窒素と分解アンモニアは膨張
し、そして、射出器214から窒素が冷却区域210に
導入されるために、熱WIL’l!区域204から区域
206を通って流出し、煙道252に入る。この煙道で
、そこに含まれている発炎ガス(水素)が燃焼し尽され
る。射出器214と分配パイプ224とから冷却区域2
10内へ窒素が導入されることによって、炉から出口2
08を通って出ていくガスの中に含まれる発炎ガスの量
は無視できる程度のものになる。The nitrogen and cracked ammonia entering the heat treatment zone 204 expand, and the heat WIL'l! is generated because nitrogen is introduced into the cooling zone 210 from the injector 214. It exits section 204 through section 206 and enters flue 252 . The flaming gas (hydrogen) contained therein is burnt out in this flue. Injector 214 and distribution pipe 224 to cooling zone 2
By introducing nitrogen into 10, the outlet 2 is removed from the furnace.
The amount of flaming gas contained in the gas exiting through 08 will be negligible.
典型的には、鋼裏打に粉末青銅を焼結する場合、20か
ら30体積%の水素と残余部の窒素を含む雰囲気が好適
に使用される。この雰囲気は入口212と緘封された入
口250とから炉内へ供給される。水素の必要量は実質
的に少なくでき、そして各射出器214と分配パイプ2
24とへの窒素流儀は典型的には毎時的400から50
0標準立方フイート(10,8から13.5m3)k:
なろう。この窒素流量は8個の射出器と分配パイプの間
で均等に分解される。Typically, when sintering powdered bronze onto a steel backing, an atmosphere containing 20 to 30% by volume hydrogen and the balance nitrogen is preferably used. This atmosphere is supplied into the furnace through inlet 212 and sealed inlet 250. The amount of hydrogen required can be substantially reduced, and each injector 214 and distribution pipe 2
Nitrogen flow to 24 and 400 to 50% per hour is typically
0 standard cubic feet (10,8 to 13,5 m3) k:
Become. This nitrogen flow is split evenly between the eight injectors and distribution pipes.
パイプ212へ、従って熱処理区域204へ供給される
ガス混合物は典型的には、毎時50標準立方フイート(
1,357FL3)の分解アンモニア(25%の窒素と
75%の水素)及び毎時300標準立方フイート(8,
17FL3)以下の窒素の混合物とされよう。窒素は好
適には、毎時150から200標準立方フイート(4,
05から5.47FL3)の率で分配パイプ238に供
給される。The gas mixture supplied to pipe 212 and thus to heat treatment zone 204 is typically 50 standard cubic feet per hour (50 standard cubic feet per hour).
1,357 FL3) of cracked ammonia (25% nitrogen and 75% hydrogen) and 300 standard cubic feet per hour (8,
17FL3). Nitrogen is preferably supplied at a rate of 150 to 200 standard cubic feet per hour.
05 to 5.47 FL3) to the distribution pipe 238.
実例3
この実例は、垂直焼鈍炉内で行われるステンレス鋼スト
リップの光輝焼鈍に関する。Example 3 This example concerns bright annealing of stainless steel strip performed in a vertical annealing furnace.
第5図において、垂直ステンレス鋼光輝焼鈍炉300は
、上昇脚302と下降脚304とを備え、これら脚は頂
部どうしが結合セクション306によって結合される。In FIG. 5, a vertical stainless steel bright annealing furnace 300 includes an ascending leg 302 and a descending leg 304 connected at the top by a connecting section 306.
上昇脚302の底部にストリップの入口308があり、
下降脚304の底部にストリップの出口310がある。There is a strip inlet 308 at the bottom of the lift leg 302;
At the bottom of the descending leg 304 is a strip outlet 310.
入口308と出口310とは脚の全体的な断面積に比較
して絞られている。入口308の近くにバッフル312
が設41られていて、そのバッフルの上方から入口30
8の方へ向かうガスの流れを規制する。同様なバッフル
が出口310の近くに設けられていて、その上方から出
口310へ流れるガス流を規制する。炉を通してストリ
ップを連続的に送るための案内ロール314が入口30
8と出口310及びセクション306のところに備えら
れている。The inlet 308 and outlet 310 are narrowed compared to the overall cross-sectional area of the leg. Baffle 312 near entrance 308
An inlet 30 is provided from above the baffle.
Regulates the flow of gas toward 8. A similar baffle is provided near the outlet 310 to restrict the flow of gas from above to the outlet 310. A guide roll 314 is provided at the inlet 30 for continuously feeding the strip through the furnace.
8, outlet 310 and section 306.
下降脚304の上部区域に熱処理区域320が設定され
る。この熱処理区域は下降脚304の外側から放射加熱
要素322で取巻かれる。下降脚304内の熱処理区域
320の下側に冷却区域318が設け、られる。この冷
却区域318はこれの中でガスを循環させるためのファ
ン(図示せず)を備えている。A heat treatment zone 320 is set in the upper section of the descending leg 304. This heat treatment area is surrounded by radiant heating elements 322 from the outside of the lower leg 304. A cooling zone 318 is provided and provided below the heat treatment zone 320 in the descending leg 304 . The cooling zone 318 includes a fan (not shown) to circulate gas therein.
炉300の上昇脚302と下降脚304へのガス入口が
それら脚の複数の離間した個所に備えられる。第1窒素
人口324は、上昇脚の入口308近くの区域(入口3
08とこれのバッフル312との間)に窒素を導入して
炉300内への空気の進入を阻止する。Gas inlets to the ascending leg 302 and descending leg 304 of the furnace 300 are provided at multiple spaced locations on the legs. The first nitrogen population 324 is located in the area near the inlet 308 of the ascending leg (inlet 3
08 and its baffle 312) to prevent air from entering the furnace 300.
炉の上昇脚と全て接続する複数個の入口326は、その
上W脚肉に実質的に窒素で構成される雰囲気を作る。第
3人口328は、下降脚304の出0310近傍の、こ
の出口とこれのバッフル312との間の部分へ窒素を供
給する。こうして出口310へ送られる窒素は、その出
口310がら空気が炉内へ進入するのを実質的に完全に
防止する。複数個の入口330が水素または分解アンモ
ニア(3部の水素と1部の窒素)を冷却区域318へ供
給する。炉への窒素と水素(または分解アンモニア)の
相対供給率は、冷却区域と熱処理区域の中に、ステンレ
ス鋼の光輝焼鈍を行うに好適な条件を作るように選択さ
れる。炉から空気を完全または殆んど排除することによ
り、そうでない場合よりも使用する水素または分解アン
モニアの吊をずっと少なくすることができる。更に、下
降脚304から上昇脚302への水素の流れを阻止する
に充分な量の窒素を上昇脚302へ送ることにより、炉
への水素の供給率は、冷却区域と熱処理区域内に好適な
雰囲気を作るに必要なものだけに限定できる。従って、
分解アンモニアを用いる通常の処理におけるより、雰囲
気中の水素をずっと少なくすることができるのである。A plurality of inlets 326, all connected to the rising legs of the furnace, also create an atmosphere in the W leg meat that is substantially composed of nitrogen. A third population 328 supplies nitrogen to the portion of the descending leg 304 near the exit 0310 between this exit and its baffle 312 . The nitrogen thus directed to the outlet 310 substantially completely prevents air from entering the furnace through the outlet 310. A plurality of inlets 330 supply hydrogen or cracked ammonia (3 parts hydrogen and 1 part nitrogen) to cooling zone 318 . The relative feed rates of nitrogen and hydrogen (or cracked ammonia) to the furnace are selected to create favorable conditions in the cooling and heat treatment zones for bright annealing the stainless steel. By completely or nearly eliminating air from the furnace, much less hydrogen or cracked ammonia can be used than would otherwise be possible. Additionally, by delivering enough nitrogen to the riser leg 302 to prevent the flow of hydrogen from the faller leg 304 to the riser leg 302, the rate of hydrogen supply to the furnace is adjusted to the desired rate within the cooling and heat treatment zones. You can limit it to only what is necessary to create the atmosphere. Therefore,
Much less hydrogen can be present in the atmosphere than in conventional processes using cracked ammonia.
また上昇脚302から窒素が下降脚304へ流れる。従
って冷却区域318と熱処理区域320の中の雰囲気は
窒素と水素の両方を含む。ただし冷却区域の方が水素の
比率が大きい。Nitrogen also flows from the ascending leg 302 to the descending leg 304. The atmosphere within cooling zone 318 and heat treatment zone 320 therefore includes both nitrogen and hydrogen. However, the proportion of hydrogen in the cooling area is higher.
負型的には、分解アンモニアを使用する炉内でのステン
レス鋼の従来の光輝焼鈍においては毎時的2.600立
方フイート(70,21FL3)(1)分解アンモニア
が使用されたが、この実例においては全ガス流量を毎時
1,700から1.800立方フイート(45,9から
48.6m3)のオーダーまで少なくすることができる
。Negatively, in conventional bright annealing of stainless steel in a furnace using decomposed ammonia, 2.600 cubic feet per hour (70,21 FL3) (1) decomposed ammonia was used; can reduce the total gas flow rate to the order of 1,700 to 1.800 cubic feet (45.9 to 48.6 m3) per hour.
冷却区1i11318内での適正な冷却を行うためには
、熱処Fl!tg域におけるより高い濃度の水素を含む
雰囲気を使用することが通常型まれる。これは窒素に比
較して水素の熱伝導性が高いからである。In order to perform proper cooling within the cooling zone 1i11318, heat treatment area Fl! It is customary to use an atmosphere containing higher concentrations of hydrogen in the tg range. This is because hydrogen has higher thermal conductivity than nitrogen.
水素源が分解アンモニアである場合なら、冷却区域内の
水素濃度は60から62%にされよう(露点50℃)。If the hydrogen source is cracked ammonia, the hydrogen concentration in the cooling zone will be 60 to 62% (50°C dew point).
また水素源が商業純度水素のシリンダなら、水素濃度は
体積で54−60%にされよ(露点55℃)。しかし熱
処理区域における雰囲気内の水素lI痕は、水素源が分
解アンモニアの場合には普通36から43体積%、そし
て水素源が圧縮された商業純度水素のシリンダの場合に
は、28から41体積%にされよう。このような雰囲気
は、毎時800からi、ooo立方フィート(21,6
から277FL3)の笥囲内の流率で入口324と32
6から上昇脚302内へ窒素を、m時300から400
立方フイート(8,1から10.8m3)17)流率で
入口328から下降脚304内へ窒素を、そして入口3
30から冷却区域318内へ毎時400から450立方
フイート(10,8から12.15m3)の流率で分解
アンモニアを(あるいは毎時200から300立方フイ
ート(5,4から8.17FL3)の流率で水素を)導
入することによって作ることができる。密度の低い水素
は上方へ移動し、そして上昇脚302の窒素が下降脚3
04へ流れるため、ガスの分析結果は餞型的に第3表に
示されるようなものになる。Also, if the hydrogen source is a cylinder of commercially pure hydrogen, the hydrogen concentration should be 54-60% by volume (55°C dew point). However, the hydrogen trace in the atmosphere in the heat treatment zone is typically 36 to 43% by volume when the hydrogen source is cracked ammonia, and 28 to 41% by volume when the hydrogen source is a cylinder of compressed commercially pure hydrogen. Let's be Such an atmosphere can generate between 800 and i,ooo cubic feet per hour (21,6
Inlets 324 and 32 at a flow rate within the enclosure of 277FL3)
6 into the rising leg 302, m hours 300 to 400
cubic feet (8,1 to 10,8 m3) 17) flow rate of nitrogen from inlet 328 into descending leg 304 and inlet 3
30 into the cooling zone 318 at a flow rate of 400 to 450 cubic feet (10,8 to 12,15 m3) per hour (or at a flow rate of 200 to 300 cubic feet (5,4 to 8,17 FL3) per hour). It can be made by introducing (hydrogen). The less dense hydrogen moves upward, and the nitrogen in the ascending leg 302 moves to the descending leg 3.
04, the gas analysis results are as shown in Table 3.
この分析結果は、定量のステンレス鋼ストリップ(30
0シリーズ)を1050℃の温度で焼鈍した場合に得ら
れたものである。冷却区域内に必要な水素の正確な酢は
ストリップの厚さに応じて決められる。−殻内にストリ
ップが厚いほど、冷部区域内に所要な水素量は多くなる
。必要であれば、炉は定期的に、例えば週末ごとに停止
することができるが、それでもなお、96休槓%の窒素
と4体積%の水素とのガス混合物をセクション306に
供給することにより、炉全体にそのような雰囲気を作る
条件は維持される。The results of this analysis are based on a quantitative stainless steel strip (30
0 series) was annealed at a temperature of 1050°C. The exact amount of hydrogen required in the cooling zone will depend on the thickness of the strip. - The thicker the strip in the shell, the greater the amount of hydrogen required in the cold zone. If necessary, the furnace can be shut down periodically, for example every weekend, but still by supplying a gas mixture of 96% nitrogen and 4% hydrogen by volume to section 306. Conditions are maintained that create such an atmosphere throughout the furnace.
実例4
この実例は、FHDメツシュベルト炉内での鉄または非
鉄金属ストリップの光輝焼鈍に関する。Example 4 This example relates to bright annealing of ferrous or non-ferrous metal strip in a FHD mesh belt furnace.
第6図において、メツシュベルト(図示せず)が処理さ
れるストリップその他の金属を、入口6o2から炉内へ
送入し、そして出口604から炉外へ送出する。炉は、
入口602から出口604にかけて逐次的に、入口区域
606、熱処理区域608、及び冷却区域610を備え
る。熱処理区域608の反対側の冷却区域の610の端
部に、全体的に垂直な仕切り618と炉の壁とで画成さ
れる室612,614,616が備えられる。倍初プレ
ート619が出口604に備えられている。In FIG. 6, a mesh belt (not shown) passes the strip or other metal to be processed into the furnace through an inlet 6o2 and out of the furnace through an outlet 604. The furnace is
Sequentially from inlet 602 to outlet 604 are an inlet zone 606, a heat treatment zone 608, and a cooling zone 610. At the end of the cooling zone 610 opposite the heat treatment zone 608 are chambers 612, 614, 616 defined by a generally vertical partition 618 and the furnace wall. A doubling plate 619 is provided at the outlet 604.
このI!!!動プレートはこれに最も近い仕切り618
と共に更に別の室621を画成する。This I! ! ! The moving plate is the closest partition 618
Together with this, another chamber 621 is defined.
入口区域606内の室622と熱処理区域608との間
の個所で、フレアオフ装置620が入口区域606の頂
部または天11に結合される。室622は、炉の壁、人
ロ6020個所゛r″垂直に対しある角度をもって備え
られる第1摺動プレート626、及びヒンジ留めプレー
ト624によって画成される。ヒンジ留めプレート62
4は上下することによって、その下縁部とメツシュベル
ト(図示せず)との間の間隙の寸法を変えることができ
る。A flare-off device 620 is coupled to the top or ceiling 11 of the inlet area 606 at a location between the chamber 622 and the heat treatment area 608 within the inlet area 606 . The chamber 622 is defined by the furnace wall, a first sliding plate 626 provided at an angle to the vertical, and a hinged plate 624.Hinged plate 62
4 can be moved up and down to change the size of the gap between its lower edge and a mesh belt (not shown).
室612,614.616はそれぞれ上部窒素供給充i
!S室628及び下部窒素供給充満v630と連通し、
そして室622は同じく上下の同様な窒素供給元vA’
i!632.634と連通する。Chambers 612, 614, and 616 are each filled with an upper nitrogen supply.
! communicates with S chamber 628 and lower nitrogen supply filling v630;
The chamber 622 also has similar nitrogen supply sources vA' above and below.
i! Connects with 632.634.
炉はまた、プレート626と熱処理区fjA608との
間の炉の入口区1a606に可変角数′!Ii素射出器
636を備える。また冷却区域610の熱処理区[60
8に隣接する個所に窒素入口640が備えられる。更に
また、冷却区域610の室612に隣接する個所に可変
角度水素射出ill:638が備えられる。The furnace also has a variable angular number '! It is equipped with an Ii elementary injector 636. In addition, the heat treatment section [60
A nitrogen inlet 640 is provided adjacent to 8. Furthermore, a variable angle hydrogen injection illumination 638 is provided in the cooling zone 610 adjacent to the chamber 612.
室612.614.616の構成が第7図に概略的に示
される。The configuration of chambers 612, 614, 616 is shown schematically in FIG.
同図で分かるように仕切り618は、炉の天井644か
ら垂下する支持642にヒンジ留めされた鋼プレートま
たはフラップによって構成される。As can be seen, the partition 618 is constructed by a steel plate or flap hinged to a support 642 depending from the ceiling 644 of the furnace.
炉の天井644と床646に複数個の離間したスロット
648が設けられ、これらスロットを通って窒素が室6
28と630から室612,614゜616へ流れるこ
とができる。室628.630は窒素源と接続する窒素
入口650と652を有する。室628.630内にバ
ッフルプレート654と656が備えられて、入口65
0.652とスロット648との間に直接通路ができな
いようにする。従って操作中窒素はバッフル654゜6
56を迂回し、スロット648を通り、典型的にガスの
層流を作って炉の中へ流入する。窒素を出口の方向へ偏
向させ、その方向に水平な速度成分を作るため、仕切り
618は、これの下縁部が上縁部より出口604に近く
なるように、垂直に対し約10°の角度をもって吊下げ
られる。A plurality of spaced apart slots 648 are provided in the ceiling 644 and floor 646 of the furnace through which nitrogen flows into the chamber 6.
28 and 630 to chambers 612, 614, and 616. Chambers 628, 630 have nitrogen inlets 650 and 652 that connect to a nitrogen source. Baffle plates 654 and 656 are provided within chambers 628 and 630 to
0.652 and slot 648 to prevent a direct path. Therefore, during operation, nitrogen is supplied to the baffle 654°6.
56 and enters the furnace through slot 648, typically creating a laminar flow of gas. In order to deflect the nitrogen in the direction of the outlet and create a horizontal velocity component in that direction, the partition 618 is oriented at an angle of approximately 10° to the vertical such that its lower edge is closer to the outlet 604 than its upper edge. It is hung with.
各仕切り618の下縁部は、処理される金属ストリップ
が炉を通過していくときその金属ストリップと接触する
。仕切りと炉壁との間のガス流を実質的に無くするため
、必要であれば、各仕切り618の縁部に緘封手段(図
示せず)を備えてもよい。それでも室どうしの間には、
仕切りの上縁部の上を越えるものと、炉のメツシュベル
ト658を通過するものの連絡状態が残る。しかし必要
であればそのような上縁部にシールを備えるのは簡単で
ある。−股肉に室612,614.616間の連絡状態
を少なくするほど、炉から出口端部604を通って流出
する水素その他のガスの吊を、またその出口604から
炉内に進入する空気の量を少なくでき、従って、室61
2,614.616と熱処理区域608との間の冷却区
域610内に高い水素濃度を作るに必要な窒素の通を少
なくでき、それと共に出口604の隣の室621内に非
発炎雰囲気が作られ、そして出口604がら空気が炉内
へ進入することも実質的に防止されるのである。The lower edge of each partition 618 contacts the metal strip being processed as it passes through the furnace. If desired, sealing means (not shown) may be provided at the edges of each partition 618 to substantially eliminate gas flow between the partition and the oven wall. However, between the rooms,
Communication remains between what passes over the top edge of the partition and what passes through the mesh belt 658 of the furnace. However, it is easy to provide a seal at such an upper edge if necessary. - The less communication between the chambers 612, 614, 616 in the thigh, the better the flow of hydrogen and other gases exiting the furnace through the outlet end 604 and the flow of air entering the furnace through the outlet end 604. The amount can be reduced, therefore, chamber 61
2,614.616 and the heat treatment zone 608 to create a high hydrogen concentration in the cooling zone 610 while creating a non-flaming atmosphere in the chamber 621 next to the outlet 604. This also substantially prevents air from entering the furnace through outlet 604.
第6図と第7図に示される炉の操作は以下のように行わ
れる。The operation of the furnace shown in FIGS. 6 and 7 is as follows.
窒素が室628,630,632.634に供給され、
炉の空気を外に追出す。炉に備えられた加熱装置(図示
せず)によって熱処理区11608が熱処理温度まで加
熱される。次いで水素が可変角度射出器638から炉へ
供給される。射出器638の角度は典型的には、ガスを
垂直に対し20°の角度で下方向へ向け、そして炉の入
口端部の方向の水平速度成分をもたせるようなものにさ
れる。水素は熱処理区域内の残留空気と反応し、これに
よって実質的に全ての残留空気が除去されると、ストリ
ップが炉内に連続的に送られて焼鈍される。このプロセ
スが行われるとき、入口636と640がmじられ、そ
してプレート624゜626.619が最下位置にある
ように炉はセットされる。nitrogen is supplied to chambers 628, 630, 632, 634;
Expel the air from the furnace. The heat treatment zone 11608 is heated to the heat treatment temperature by a heating device (not shown) provided in the furnace. Hydrogen is then supplied to the furnace from variable angle injector 638. The angle of the injector 638 is typically such that it directs the gas downwardly at a 20° angle to the vertical and has a horizontal velocity component in the direction of the inlet end of the furnace. The hydrogen reacts with residual air in the heat treatment zone, and once substantially all residual air is removed, the strip is continuously passed into a furnace to be annealed. When this process is performed, the furnace is set so that inlets 636 and 640 are closed and plates 624, 626, 619 are in their lowest positions.
上下の供給室628と630から窒素が室612.61
4.616へ送られる。これら’3612゜614.6
16内には外気圧力より高い圧力が与えられる。従って
窒素の一部は室616から室621へ流れ、出口604
から炉の外へ出ていく。Nitrogen is supplied to chambers 612 and 61 from upper and lower supply chambers 628 and 630.
4. Sent to 616. These '3612°614.6
A pressure higher than the outside air pressure is applied to the interior of the chamber 16. A portion of the nitrogen therefore flows from chamber 616 to chamber 621 and exits 604.
and exit the furnace.
射出器638から冷却区14610内に水素が導入され
、そして室616,614.612から冷却区域610
内に窒素が流れることにより、窒素と水素のガス混合物
が熱処理区1fi608内へ流れていく。この方向性を
もった流れは、一部は、仕切り618と室612.61
4.616内のガス圧力とによって行われる逆方向流に
対する妨害により、そして一部は、熱処理区域608か
ら出る発炎ガスが7レアオフ装置a620内で燃やされ
ることにより(このような燃焼は流れを炉の入口602
の方向へ導くのを助勢する)作られる。ガスは、熱処理
区ki1608の方向へ流れていく、または拡散してい
くに従い、その熱処理区域からの対流によって次第に加
熱される。このような加熱はガスを膨張させ、冷却区域
610内に逆圧を作る。そこで、窒素が適当な流率で室
628と630に供給されている限り、冷却区1610
内の、室612に隣接し且つこの室と熱処理区域608
との間に位置する個所の圧力は雰囲気圧力より高くなり
、また熱処理区域608自体内の圧力より高くなる。Hydrogen is introduced into cooling zone 14610 from injector 638 and into cooling zone 610 from chambers 616, 614, 612.
As the nitrogen flows inside, a gas mixture of nitrogen and hydrogen flows into the heat treatment section 1fi608. This directional flow is caused in part by partition 618 and chamber 612.61.
4.616 and in part by the combustion of the flaming gases exiting the heat treatment zone 608 in the 7 rare-off device a620 (such combustion Furnace inlet 602
(to help guide people in the direction of) As the gas flows or diffuses toward the heat treatment zone ki 1608, it is gradually heated by convection from the heat treatment zone. Such heating causes the gas to expand and create a back pressure within the cooling zone 610. Therefore, as long as nitrogen is supplied to chambers 628 and 630 at a suitable flow rate, cooling section 1610
adjacent to and connected to chamber 612 within heat treatment area 608
The pressure located between is higher than the ambient pressure and also higher than the pressure within the heat treatment zone 608 itself.
水素の一部分が全体的な流れ方向とは反対の方向に室6
12,614,616を通って拡散することを叩解すべ
きである。窒素と水素の導入率は炉の冷却区域610と
熱処理区域608内の水素濃度が比較的高くなるように
(例えば50体積%以」二になるように)選ばれるが、
室612,614.616を通って全体的に出口604
の方向に拡散していく水素は窒素によって次第に薄めら
れていくので、その炉の出口604から出るときのガス
混合物は非発炎性のものになる。A portion of the hydrogen flows into chamber 6 in a direction opposite to the overall direction of flow.
12,614,616 should be refined to diffuse through. The introduction rates of nitrogen and hydrogen are selected such that the hydrogen concentration in the cooling zone 610 and heat treatment zone 608 of the furnace is relatively high (e.g., greater than 50% by volume);
Exit 604 generally through chambers 612, 614, 616
The hydrogen diffusing in the direction is gradually diluted by the nitrogen so that the gas mixture as it exits the furnace outlet 604 is non-flaming.
熱処理区1i1608内のガスの一部分は冷却区域61
0の中へ拡散するが、炉を通るガスの正味流の方向に圧
力差があるため、熱処理区域608内のガスの大部分は
炉の入口602の方向へ流れる。A portion of the gas in the heat treatment zone 1i 1608 is transferred to the cooling zone 61.
0, but because of the pressure differential in the direction of the net flow of gas through the furnace, the majority of the gas in the heat treatment zone 608 flows in the direction of the furnace inlet 602.
既述したように発炎ガス混合物はフレアオフ装置620
内で燃焼される。供給室632と634から室622へ
供給される窒素が、水素が燃焼区域を越えて流れるのを
妨げ、また空気が入口602を通って炉内へ流入するの
を妨げる助けをする。As mentioned above, the flaming gas mixture is transferred to the flare-off device 620.
burned inside. Nitrogen supplied to chamber 622 from supply chambers 632 and 634 helps prevent hydrogen from flowing beyond the combustion zone and prevents air from entering the furnace through inlet 602.
このように炉内への空気進入率を低く抑えることにより
、非酸化雰囲気を作るに必要な還元ガスの使用量をずっ
と少くすることができる。更に1つのフレアオフまたは
燃焼出口にだけ流れを作ることにより、単位時間当りに
炉内で使用されるガスの総量を少なくすることができる
。本発明のこれらの長所は、金属または加工物に対する
処理の質を落すことなく得られるのである。By keeping the rate of air ingress into the furnace low in this manner, the amount of reducing gas needed to create a non-oxidizing atmosphere can be much reduced. Furthermore, by providing flow to only one flare-off or combustion outlet, the total amount of gas used in the furnace per unit time can be reduced. These advantages of the present invention are achieved without compromising the quality of the metal or workpiece treatment.
熱処理区域を600℃の温瓜で操作した場合に得られた
実験結果の摘要を第4表に示す。炉内の様々な場所へか
ら1までにおいてサンプルを採ることによって水素の濃
度が測定され、またそれらサンプルは場所へから1まで
における雰囲気の酸素ポテンシャルを測定するのに利用
された。Table 4 summarizes the experimental results obtained when the heat treatment zone was operated with warm melon at 600°C. The hydrogen concentration was measured by taking samples at various locations in the furnace, and the samples were used to measure the oxygen potential of the atmosphere at locations.
場所へから1までは下記の通りである。The steps from location to 1 are as follows.
八−室622内、
B−7レアオフ装置620に近い入口区域606内、
C−熱処理区域608内、
D−場所Cより冷W区域610に近い熱処理区域608
内、
E−熱処理区域608と室612との間の冷却区域61
0内、
F−室612内、
G−室614内、
1−1−室616内、
1−室621内。8 - In the chamber 622, B-7 In the entrance area 606 near the rare-off device 620, C - In the heat treatment area 608, D - Heat treatment area 608 closer to the cold W area 610 than location C.
E-cooling zone 61 between heat treatment zone 608 and chamber 612;
0 inside, F-chamber 612, G-chamber 614, 1-1-chamber 616, 1-chamber 621.
実験第1と第2とは、冷却区域と熱処理区域内の水素濃
度を比較的高くできると共に、出口604を通って炉か
ら出ていくガスが非発炎性のものになっていることを示
している。実験第3では、入口640から追加の窒素が
炉に供給された。この結果、熱処理区域内の水素の比率
は実験第1と第2の場合より実質的に低くなったが、そ
れでもなお冷却区域内の水素比率は比較的高いものであ
った。このことは、冷却区域から熱処理区域への全体的
に一方向的な流れが11られたことを示している。Experiments 1 and 2 demonstrate that the hydrogen concentration in the cooling and heat treatment zones can be relatively high while the gas exiting the furnace through outlet 604 is non-flaming. ing. In experiment number 3, additional nitrogen was supplied to the furnace through inlet 640. As a result, the proportion of hydrogen in the heat treatment zone was substantially lower than in the first and second experiments, although the proportion of hydrogen in the cooling zone was still relatively high. This indicates a generally unidirectional flow from the cooling zone to the heat treatment zone.
実験第4と第5図は、室612,614.616へ供給
される窒素の全てを上部充満室628から導入でき、ま
た室622へ供給される窒素を下部充満室634から導
入できることを示す。Experiments 4 and 5 show that all of the nitrogen supplied to chambers 612, 614, 616 can be introduced from upper fill chamber 628, and the nitrogen supplied to chamber 622 can be introduced from lower fill chamber 634.
炉の出口端部近傍の室は、注文製のユニットをその出口
端部に取付けて作るようにすることができ、これによっ
て炉の長さを延長することができる。A chamber near the outlet end of the furnace can be created by attaching a custom unit to the outlet end, thereby extending the length of the furnace.
本発明の方法は、焼結される加工物上に付着した油と潤
滑剤が酸化される区域を有する焼結用連続炉において実
施できる。そのような区域は炉の入口と熱処理区域との
間に置かれる。典型的には熱処理区域内の焼結温度は1
100℃、ぞして潤滑剤除去区域は500から700℃
の範囲内の温度に維持される。炉はこれの入口端部と出
口端部に、第6図と第7図に示されたような室を備えら
れよう。このような炉においては、ガスが下記のような
率で供給され、そして入口端部近くでのみガスを燃焼し
尽すことにより好適なガス流が作られる。熱処理区域の
反対側の冷却区域の端部の室に毎時150から200立
方フイート(4,05から5.’1L3)の率で窒素が
供給され、そして炉の入口端部の室に同様な率で供給さ
れる。吸熱ジェネレータ(litt型的には約40体積
%の水素を含む)から発生されるガスが毎時100立方
フイ−ト(2,7m” )の率で、冷却区域内の室の外
側であるが、その近くの個所で冷却区域内へ流される。The method of the invention can be carried out in a continuous sintering furnace having a zone in which oil and lubricants deposited on the workpiece to be sintered are oxidized. Such a zone is located between the furnace inlet and the heat treatment zone. Typically the sintering temperature in the heat treatment zone is 1
100°C, and 500 to 700°C in the lubricant removal zone
The temperature is maintained within the range of . The furnace may be provided with chambers such as those shown in FIGS. 6 and 7 at its inlet and outlet ends. In such a furnace, gas is supplied at the following rate and a suitable gas flow is created by burning off the gas only near the inlet end. Nitrogen is supplied to the chamber at the end of the cooling zone opposite the heat treatment zone at a rate of 150 to 200 cubic feet (4,05 to 5.'1 L3) per hour, and to the chamber at the inlet end of the furnace at a similar rate. Supplied by Gas generated from an endothermic generator (containing approximately 40% hydrogen by volume in the Litt type) at a rate of 100 cubic feet (2.7 m") per hour is outside the chamber within the cooling zone. At a point nearby, it flows into the cooling area.
そのような吸熱ガスはまた、毎時250立方フイート(
6,75m3)の率で、熱処理区域に近い個所で冷却区
域内に導入され、そして窒素がfo時350から400
立方フイート(9,45から10.8m3)の率で同じ
区域内へ導入される。こうして全体的に熱処理区域の方
向の窒素と水木の流れが作られ、冷却区域と熱処理区域
の両方の中に還元S件が維持される。酸化区域において
油及び潤滑剤等が酸化される条件を作るため、炉の熱処
理区域と酸化区域との間の区域の中に、毎時200立方
フイート(5,4m3)の給湯された窒素が送られる。Such an endothermic gas can also be used at a rate of 250 cubic feet per hour (
6,75 m3) into the cooling zone at a point close to the heat treatment zone, and nitrogen is introduced at a rate of 350 to 400 m3).
cubic feet (9.45 to 10.8 m3) are introduced into the same area. This creates a general flow of nitrogen and water in the direction of the heat treatment zone, maintaining a reduced S condition in both the cooling zone and the heat treatment zone. 200 cubic feet (5.4 m3) of heated nitrogen per hour is pumped into the area between the heat treatment zone and the oxidation zone of the furnace to create conditions for oxidation of oils, lubricants, etc. in the oxidation zone. .
この給量された窒素の添加は、焼結される加工物自体の
脱炭を起すことなしにその化合物上の潤滑剤等を酸化さ
せるように行われる。酸化区域から出る発炎ガス混合物
は燃焼し尽される。この段階は全体的に炉入口の方向の
ガス流を作るのを助ける。発炎ガス混合物が入口端部と
出口端部の両方において燃焼し尽される従来の炉の操作
におけるより、ガス需要は実質的に少なくなる。This addition of nitrogen is carried out in such a way as to oxidize the lubricant etc. on the compound without decarburizing the workpiece itself to be sintered. The flaming gas mixture exiting the oxidation zone is burnt out. This step helps create a gas flow generally in the direction of the furnace inlet. The gas demand is substantially less than in conventional furnace operation where the flaming gas mixture is burnt out at both the inlet and outlet ends.
本発明の実施態様は次の通りである。Embodiments of the invention are as follows.
(1) 逐次的に設けられる入口、熱処理区域、冷7
JI区域、及び出口を備える連続炉内で金属を熱処理す
る方法において、該入口及び出口を通して空気が該炉内
へ進入するのを実質的に防止づること、非反応ガス及び
還元ガスを該炉内の所定個所に導入すること、実質的に
該炉全体を非酸化または還元条件にし且つ該熱処理区域
と冷却区域とに異なる組成の雰囲気を作るため該炉内に
ガス流を作ること、及び該入口から出口まで該炉内に該
金属を通ずことの諸段階を備える方法。(1) Sequentially provided inlet, heat treatment area, cold 7
A method of heat treating metal in a continuous furnace having a JI section and an outlet, the method comprising: substantially preventing air from entering the furnace through the inlet and the outlet; introducing a gas flow into the furnace to bring substantially the entire furnace to non-oxidizing or reducing conditions and creating an atmosphere of different composition in the heat treatment zone and the cooling zone; A method comprising the steps of passing the metal through the furnace from to the outlet.
(2) 上記第1項の方法において、該連続炉が水平
炉であり、該熱処理区域から流出するガスが実質的に、
該出口より該入口の方向へ流れる、方法、(3) 上
記第1項または第2項の方法において、該熱処理区域か
らガスが該冷FJI区域を通って流出するのを防止する
ため該非反応ガスが該冷却区域の1つまたはそれ以上の
個所へ供給される、方法。(2) In the method of item 1 above, the continuous furnace is a horizontal furnace, and the gas flowing out from the heat treatment area is substantially
(3) In the method of paragraphs 1 or 2 above, the non-reacted gas flows from the heat treatment zone in the direction of the cold FJI zone. is supplied to one or more locations of the cooling zone.
(4) 上記第3項の方法において、該非反応ガスと
還元ガスとが該冷却区域内へ導入され、該還元ガスの実
質的な部分が該熱処理区域内へ流れるような流れが作ら
れる、方法。(4) The method of paragraph 3 above, wherein the non-reacting gas and reducing gas are introduced into the cooling zone and a flow is created such that a substantial portion of the reducing gas flows into the heat treatment zone. .
(5) 上記第2項から第4項までの任意1項の方法
において、空気が該出口から該炉内へ進入するのを防止
または実質的に規制するような該出口を通るガスの正流
を作るため、該冷却区域内の、または該出口の近傍の1
つまたはそれ以上の個所から該非反応ガスが該炉内に導
入される、方法。(5) In the method of any one of paragraphs 2 through 4 above, a direct flow of gas through the outlet so as to prevent or substantially restrict air from entering the furnace through the outlet. 1 in the cooling zone or in the vicinity of the outlet to make
A method in which the non-reacting gas is introduced into the furnace from one or more points.
(6) 上記第2項から第5項までの任意1項の方法
において、処理される金属が該炉から出るのを阻止する
ことなく該炉へのガス流を防止する流れ規制装置が該出
口に設けられる、方法。(6) In the method of any one of paragraphs 2 through 5 above, the outlet includes a flow restriction device that prevents gas flow into the furnace without preventing the metal being treated from exiting the furnace. A method provided for.
(7) 上記第2項から第6項までの任意1項の方法
において、該炉出口に近い該冷却区域の部分が、処理さ
れる金属を通すことのできる少なくとも1つの室を画成
する離間した仕切りとカーテン(または同様なもの)の
両方または一方を備え、該非反応ガスが部室の少なくと
も1つの中に直接導入される、方法、
(8) 逐次的に設けられる入口、熱処理区域、冷I
n区域、及び出口を備え、また少なくとも一方の端部ま
たはこれの近傍に、処理される金属を通すことのできる
少なくとも1つの室を画成する111間した仕切りとカ
ーテン(または同様なもの)の両方または一方を備える
連続炉内で金属を熱処理する方法において、熱処理のた
めの適当な雰囲気を作るため該熱処理区域内に適当な1
つまたは複数のガスを導入すること、該炉の外側から空
気が部室を通って部室と該熱処理区域との間の炉部分の
中へ進入するのを実質的に防止するため部室に非反応ガ
スを供給すること、及び該入口から出口まで該炉内に金
属を通すことの諸段階を備える方法。(7) The method of any one of paragraphs 2 through 6 above, wherein the portion of the cooling zone proximate to the furnace outlet defines at least one chamber through which the metal to be processed can pass. (8) a method comprising a partition and/or curtain (or the like) in which the non-reacting gas is introduced directly into at least one of the chambers;
partitions and curtains (or the like) having an outlet and defining, at or near at least one end, at least one chamber through which the metal to be processed can pass; A method of heat treating metal in a continuous furnace comprising one or both of the following:
introducing one or more gases into the chamber to substantially prevent air from outside the furnace from entering through the chamber and into the furnace section between the chamber and the heat treatment area; and passing metal through the furnace from the inlet to the outlet.
(9) 上記第7項または第8項の方法において、P
c>Pu及びP u > l) a テあり、ココテ、
Pcは部室または室の1つの中の圧力、Puは該室近傍
及び部室と該熱処理区域との間の該冷却区域内の圧力、
Paは雰囲気圧力
である、方法。(9) In the method set forth in paragraph 7 or paragraph 8 above, P.
c>Pu and Pu>l) a With Te, Kokote,
A method in which Pc is the pressure in the chamber or one of the chambers, Pu is the pressure in the cooling zone near the chamber and between the chamber and the heat treatment zone, and Pa is the ambient pressure.
(10)上記第9項の方法において、少なくとも2つの
室が備えられ、そして、
Pc>Pu>Pt>PaFMす、ココテ、pcは該熱処
理区域に最も近い該室内の圧力、Pu及びPaは特許請
求の範囲第10項と同じ、Ptは該熱処理区域内の圧力
である、方法。(10) In the method of item 9 above, at least two chambers are provided, and Pc>Pu>Pt>PaFM, where pc is the pressure in the chamber closest to the heat treatment area, and Pu and Pa are the patent A method as in claim 10, wherein Pt is the pressure within the heat treatment zone.
(11) 上記第1項の方法において、該炉が、頂部
が連結される2つの全体的に垂直な脚を有する垂直炉で
あり、熱処理される加工物が一方の腰脚(上昇脚)を通
って上方へ、そして他方の脚(下降脚)を通って下方へ
送られ、熱処理区域が該不時脚肉またはこれに頂部近傍
に備えられ、イして冷却区域が該下降腟内の該熱処理区
域の下側に備えられる、方法。(11) In the method of paragraph 1 above, the furnace is a vertical furnace having two generally vertical legs connected at the top, and the workpiece to be heat treated has one waist leg (rising leg). and downwardly through the other leg (the descending leg), a heat treatment zone being provided at or near the top of the leg meat, and a cooling zone being provided at the bottom of the leg meat in the descending vagina. A method provided on the underside of the heat treatment area.
(12)上記第11項の方法において、還元ガスが該冷
却区域と熱処理区域との両方または一方の中へ導入され
、該還元ガスが該上昇脚内へ流入するのを実質的に防止
するため非反応ガスが該十胃脚の複数個の個所内へ導入
され、空気が該炉内へ進入するのを実質的に防止するた
め非反応ガスが該上シフ脚と下降腕の両方の出口または
これの近傍内へ導入され、該還元ガスが水素であり、そ
して該冷W区域に導入され、該冷却区域と熱処理区域と
は窒素と水素とを含む雰囲気を収容し、該冷却区tii
雰囲気内の水素の割合が該熱処理区域雰囲気におけるよ
り大きい、方法。(12) In the method of paragraph 11 above, reducing gas is introduced into the cooling zone and/or heat treatment zone, and substantially preventing the reducing gas from flowing into the ascending leg. Non-reacting gas is introduced into a plurality of locations in the decamate leg, and non-reacting gas is introduced into the outlet of both the upper Schiff leg and the lower arm to substantially prevent air from entering the furnace. the reducing gas is hydrogen and is introduced into the cold W zone, the cooling zone and the heat treatment zone containing an atmosphere comprising nitrogen and hydrogen, and the cooling zone tii
A method in which the proportion of hydrogen in the atmosphere is greater than in the heat treatment zone atmosphere.
第1図は、本発明の方法を実施するためのメツシュベル
ト類の概略図、
第2図は、第1図の炉に窒素とメタノールを供給するた
めの流れ回路を示す概略ダイアグラム、第3図は、炉の
長さに沿った様々な個所における雰囲気の組成の典型的
な実例を示すグラフ、第4図は、連続焼結炉の概略図、
第5図は、ステンレス鋼の光輝焼鈍を行うための垂直炉
の概略図、
第6図は、本発明の方法を実施1−るための別のメツシ
ュベルト炉の概略図、
第7図は、第6図の炉の冷却区域の部分を形成する室の
構造を示寸概略ダイアグラムである。
2・・・メツシュベルト熱処理炉、4・・・加工物入口
、6・・・同出口、8・・・熱処理区域、10・・・冷
却区域、11・・・メツシュベルト、12・・・ベルト
送りローラ、14.16・・・ガス供給入口、18.2
0・・・窒素/メタノール射出器、30.32・・・窒
素射出器、34・・・カーテン、38・・・1!F!道
、4o・・・摺動プレート、
50・・・窒素供給パイプライン、52・・・メタノー
ル供給パイプライン、82・・・給温器、200・・・
連続焼結炉、202−・・加工物入日、204・・・熱
処理区域、206・・・入口区域、208・・・加工物
出口、210・・・冷却区域、212・・・ガス混合物
入口バイブ、
214・・・窒素供給射出器、
216.228・・・窒素供給パイプライン、222・
・・窒素供給共通パイプライン、224.238・・・
窒素分配パイプ、226・・・カーテン、234・・・
水ジャケット、246・・・ガス混合パネル、252・
・・煙道、300・・・垂直焼鈍炉、302・・・上昇
紳、304・・・不時脚、306・・・結合セクション
、308・・・加工物入口、310・・・同出口、31
2・・・バッフル、314・・・加工物案内ロール、3
18・・・冷却区域、320・・・熱処理区域、322
・・・加熱要素、
324.326,328・・・窒素入口、330・・・
水素またはアンモニア入口、602・・・F HDメツ
シュベルト熱処理炉加工物入口、604・・・同出口、
606・・・入[1区域、608・・・熱処理区域、6
10・・・冷却区域、612.614,616,621
.622・・・室、618・・・仕切り、
619.624.626・・・プレート、620・・・
フレアオフ装置、
628.630,632.634・・・窒素供給充満室
、636・・・窒素射出器、638・・・水素射出器、
640・・・窒素入口、642・・・仕切り支持、64
4・・・炉天井、646・・・同法、648・・・スロ
ット、650.652・・・窒素入口、654.656
・・・バッフル、
658・・・メツシュベルト。1 is a schematic diagram of a mesh belt for carrying out the method of the invention; FIG. 2 is a schematic diagram showing a flow circuit for supplying nitrogen and methanol to the furnace of FIG. 1; FIG. , a graph showing typical examples of the composition of the atmosphere at various points along the length of the furnace; Figure 4 is a schematic diagram of a continuous sintering furnace; Figure 5 is a diagram showing a typical example of the composition of the atmosphere at various points along the length of the furnace; FIG. 6 is a schematic diagram of another Metschbelt furnace for carrying out the method of the invention; FIG. 7 is a schematic diagram of a chamber forming part of the cooling zone of the furnace of FIG. This is a schematic diagram showing the structure of . 2...Mesh belt heat treatment furnace, 4...Workpiece inlet, 6...Same outlet, 8...Heat treatment zone, 10...Cooling zone, 11...Mesh belt, 12...Belt feed roller , 14.16... gas supply inlet, 18.2
0...Nitrogen/methanol injector, 30.32...Nitrogen injector, 34...Curtain, 38...1! F! road, 4o... sliding plate, 50... nitrogen supply pipeline, 52... methanol supply pipeline, 82... warmer, 200...
Continuous sintering furnace, 202--Workpiece entry, 204--Heat treatment zone, 206--Inlet zone, 208--Workpiece outlet, 210--Cooling zone, 212--Gas mixture inlet Vibrator, 214...Nitrogen supply injector, 216.228...Nitrogen supply pipeline, 222.
...Nitrogen supply common pipeline, 224.238...
Nitrogen distribution pipe, 226...Curtain, 234...
Water jacket, 246... Gas mixing panel, 252...
...Flue, 300...Vertical annealing furnace, 302...Rising shaft, 304...Untimely landing gear, 306...Joining section, 308...Workpiece inlet, 310...Same outlet, 31
2... Baffle, 314... Workpiece guide roll, 3
18... Cooling zone, 320... Heat treatment zone, 322
...Heating element, 324.326,328...Nitrogen inlet, 330...
Hydrogen or ammonia inlet, 602...F HD mesh belt heat treatment furnace processed product inlet, 604... same outlet,
606...Enter [1 zone, 608...Heat treatment zone, 6
10... Cooling area, 612, 614, 616, 621
.. 622...Room, 618...Partition, 619.624.626...Plate, 620...
Flare-off device, 628.630, 632.634... Nitrogen supply filling chamber, 636... Nitrogen injector, 638... Hydrogen injector,
640... Nitrogen inlet, 642... Partition support, 64
4... Furnace ceiling, 646... Same method, 648... Slot, 650.652... Nitrogen inlet, 654.656
...Baffle, 658...Metschwert.
Claims (12)
、及び出口を備える連続炉内で非連続状の金属部品を熱
処理する方法において、該入口及び出口を通して空気が
該炉内へ進入するのを実質的に防止すること、非反応ガ
ス及び還元ガスを該炉内の所定個所に導入すること、実
質的に該炉全体を非酸化または還元条件にし且つ該熱処
理区域と冷却区域とに異なる組成の雰囲気を作るため該
炉内にガス流を作ること、及び該入口から出口まで該炉
内に該金属部品を通すことの諸段階を備える方法。(1) A method of heat treating discontinuous metal parts in a continuous furnace having a successive inlet, heat treatment zone, cooling zone, and outlet, wherein air enters the furnace through the inlet and outlet. introducing non-reacting gases and reducing gases into predetermined locations within the furnace; bringing substantially the entire furnace under non-oxidizing or reducing conditions and having different heat treatment zones and cooling zones; A method comprising the steps of creating a gas flow in the furnace to create a compositional atmosphere and passing the metal parts through the furnace from the inlet to the outlet.
が水平炉であり、該熱処理区域から流出するガスが実質
的に、該出口より該入口の方向へ流れる、方法。(2) The method of claim 1, wherein the continuous furnace is a horizontal furnace, and the gas exiting the heat treatment zone flows substantially from the outlet toward the inlet.
て、該熱処理区域からガスが該冷却区域を通つて流出す
るのを防止するため該非反応ガスが該冷却区域の1つま
たはそれ以上の個所へ供給される、方法。(3) In the method of claim 1 or 2, the non-reacting gas is contained in one or more of the cooling zones to prevent gases from the heat treatment zone from escaping through the cooling zone. The method by which the parts are supplied.
ガスと還元ガスとが該冷却区域内へ導入され、該還元ガ
スの実質的な部分が該熱処理区域内へ流れるような流れ
が作られる、方法。(4) In the method of claim 3, the non-reacting gas and reducing gas are introduced into the cooling zone, and a flow is created such that a substantial portion of the reducing gas flows into the heat treatment zone. How to do it.
の方法において、空気が該出口から該炉内へ進入するの
を防止または実質的に規制するような該出口を通るガス
の正流を作るため、該冷却区域内の、または該出口の近
傍の1つまたはそれ以上の個所から該非反応ガスが該炉
内に導入される、方法。(5) In the method of any one of claims 2 to 4, the gas passing through the outlet prevents or substantially restricts air from entering the furnace through the outlet. The non-reacting gas is introduced into the furnace from one or more points within the cooling zone or near the outlet to create a positive flow of.
の方法において、処理される金属が該炉から出るのを阻
止することなく該炉へのガス流を防止する流れ規制装置
が該出口に設けられる、方法。(6) In the method of any one of claims 2 to 5, a flow restriction device for preventing gas flow into the furnace without blocking the metal being treated from exiting the furnace. is provided at the outlet.
の方法において、該炉出口に近い該冷却区域の部分が、
処理される金属を通すことのできる少なくとも1つの室
を画成する離間した仕切りとカーテン(または同様なも
の)の両方または一方を備え、該非反応ガスが該室の少
なくとも1つの中に直接導入される、方法。(7) In the method according to any one of claims 2 to 6, the portion of the cooling zone near the furnace outlet
spaced partitions and/or curtains (or the like) defining at least one chamber through which the metal to be treated is passed, the non-reacting gas being introduced directly into at least one of the chambers; method.
、及び出口を備え、また少なくとも一方の端部またはこ
れの近傍に、処理される非連続状の金属部品を通すこと
のできる少なくとも1つの室を画成する離間した仕切り
とカーテン(または同様なもの)の両方または一方を備
える連続炉内で金属を熱処理する方法において、熱処理
のための適当な雰囲気を作るため該熱処理区域内に適当
な1つまたは複数のガスを導入すること、該炉の外側か
ら空気が該室を通つて該室と該熱処理区域との間の炉部
分の中へ進入するのを実質的に防止するため該室に非反
応ガスを供給すること、及び該入口から出口まで該炉内
に該金属部品を通すことの諸段階を備える方法。(8) at least one inlet, a heat treatment zone, a cooling zone, and an outlet provided sequentially and capable of passing the discontinuous metal part to be treated at or near at least one end thereof; A method of heat treating metals in a continuous furnace with spaced partitions and/or curtains (or the like) defining a chamber, in which a suitable heat treatment area is provided to create a suitable atmosphere for the heat treatment. introducing one or more gases into the chamber to substantially prevent air from outside the furnace from entering through the chamber and into the furnace section between the chamber and the heat treatment area; and passing the metal part through the furnace from the inlet to the outlet.
て、 Pc>Pu及びPu>Paであり、ここで、Pcは該室
または室の1つの中の圧力、 Puは該室近傍及び該室と該熱処理区域との間の該冷却
区域内の圧力、 Paは雰囲気圧力である、方法。(9) The method of claim 7 or 8, wherein Pc>Pu and Pu>Pa, where Pc is the pressure in the chamber or one of the chambers, Pu is the pressure in the vicinity of the chamber and A method, wherein the pressure in the cooling zone between the chamber and the heat treatment zone, Pa is ambient pressure.
とも2つの室が備えられ、そして、 Pc>Pu>Pt>Paであり、ここで、 Pcは該熱処理区域に最も近い該室内の圧力、Pu及び
Paは特許請求の範囲第10項と同じ、Ptは該熱処理
区域内の圧力である、方法。(10) The method of claim 9, wherein at least two chambers are provided, and Pc>Pu>Pt>Pa, where Pc is the pressure in the chamber closest to the heat treatment area; A method in which Pu and Pa are the same as in claim 10, and Pt is the pressure within the heat treatment zone.
、頂部が連結される2つの全体的に垂直な脚を有する垂
直炉であり、熱処理される加工物が一方の該脚(上昇脚
)を通つて上方へ、そして他方の脚(下降脚)を通つて
下方へ送られ、熱処理区域が該下降脚内またはこれの頂
部近傍に備えられ、そして冷却区域が該下降腕内の該熱
処理区域の下側に備えられる、方法。(11) The method of claim 1, wherein the furnace is a vertical furnace having two generally vertical legs connected at the top, the workpiece to be heat treated being a heat treatment zone is provided in or near the top of the descending leg, and a cooling zone is provided in the descending arm. A method provided on the underside of the heat treatment area.
ガスが該冷却区域と熱処理区域との両方または一方の中
へ導入され、該還元ガスが該上昇脚内へ流入するのを実
質的に防止するため非反応ガスが該上昇脚の複数個の個
所内へ導入され、空気が該炉内へ進入するのを実質的に
防止するため非反応ガスが該上昇脚と下降腕の両方の出
口またはこれの近傍内へ導入され、該還元ガスが水素で
あり、そして該冷却区域に導入され、該冷却区域と熱処
理区域とは窒素と水素とを含む雰囲気を収容し、該冷却
区域雰囲気内の水素の割合が該熱処理区域雰囲気におけ
るより大きい、方法。(12) The method of claim 11, wherein a reducing gas is introduced into the cooling zone and/or the heat treatment zone, and the reducing gas is substantially prevented from flowing into the ascending leg. A non-reactive gas is introduced into a plurality of locations on the ascending leg to prevent air from entering the furnace, and a non-reactive gas is introduced into the exits of both the ascending leg and the descending arm to substantially prevent air from entering the furnace. or into the vicinity thereof, the reducing gas is hydrogen, and the cooling zone and the heat treatment zone contain an atmosphere comprising nitrogen and hydrogen; A method in which the proportion of hydrogen is greater in the heat treatment zone atmosphere.
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GB8128392 | 1981-09-19 | ||
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