JPH0147524B2 - - Google Patents

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JPH0147524B2
JPH0147524B2 JP57162089A JP16208982A JPH0147524B2 JP H0147524 B2 JPH0147524 B2 JP H0147524B2 JP 57162089 A JP57162089 A JP 57162089A JP 16208982 A JP16208982 A JP 16208982A JP H0147524 B2 JPH0147524 B2 JP H0147524B2
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JP
Japan
Prior art keywords
furnace
heat treatment
gas
zone
hydrogen
Prior art date
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Expired
Application number
JP57162089A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58110617A (en
Inventor
Guin Bauzu Robaato
Debitsudo Chatsupuman Robaato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by BOC Group Ltd filed Critical BOC Group Ltd
Publication of JPS58110617A publication Critical patent/JPS58110617A/en
Publication of JPH0147524B2 publication Critical patent/JPH0147524B2/ja
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は金属の熱処理方法に関する。 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。熱処理はバツ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開いてい
る。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。加工物は炉の中を或る速度で送られ
ていき、熱処理区域において所要の処理温度まで
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ツカによつて作ら
れる。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。従つて
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。 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。従つて熱処理区域内に
所要な還元または非酸化条件を作るに理論的に必
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。 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。 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
で金属ストリツプの熱処理又は金属ストリツプに
他の金属を焼結させる方法において、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、非反応ガス及び水素ガス及び任
意に水素以外の他の還元性ガスを該熱処理区域に
導入すること、非反応ガス及び水素を冷却区域に
導入すること、その冷却区域における水素の濃度
は熱処理区域における水素濃度よりも高く、そし
て該入口から出口まで該炉内に該金属ストリツプ
を通すことの諸段階を備える方法が提供される。 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、場合によつて、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つ
ときには、アルゴンを使用するのがよい。 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)、ろう付、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。 本発明の方法は、連続ストリツプワイヤ炉に適
している。 典型的には非反応ガスと水素ガス等の還元ガス
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。従つてガスはそ
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。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
から炉出口を通つ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
理区域から冷却区域へのガスの流れを一層阻止す
るため、熱処理区域の方向の水平方向速度成分を
もつた非反応ガスが、冷却区域の1つまたはそれ
以上の個所に供給される。これによつて、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
つ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。 それら装置によつて、炉の出口に達する還元ガ
スの量を実質的に少なくできるので、一般的に炉
の出口でガスを燃焼する必要がなくなる。従つ
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。 空気が水平炉の出口から炉内へ進入するのを防
止または実質的に制限するような、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つて、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
入を阻止する流れ規制装置が備えられる。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。流れ規制装置の適当なも
のは、複数個の全体的に垂直に垂下する繊維また
はフイラメントを備える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
はフイラメントは、動かされないときには、出口
またはこれの近傍の炉の実質的に全断面積を閉鎖
するが、炉内を通つ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。 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
る金属が該室を通過できるような構成にされる。 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。
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。潤滑材等は予熱区域で酸化される。従つ
て、その入口を通つて限られた量の空気が入りこ
み酸化雰囲気を作るのは許容される従つて本発明
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
まで該炉内に金属を通すことの諸段階を備える方
法を提供する。 非反応ガスは好適には該室内に直接導入され
る。 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。 Pc>Pu及びPu>Pa ここで、Pcは、該室内の圧力、 Puは、該室の近傍及び該室と熱処理区域との
間の区域の炉雰囲気の圧力、 Paは、大気圧、 である。 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。 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。 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
少なくなる。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要量を少なくできる。 そのような室が2つ以上用いられる場合、それ
ら室は通常、実質的に同じ圧力で相互に連結され
よう。 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50%またはそれ
以上)を維持し、そして内側の室から外側の室へ
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、冷却区域内の水素濃度を高くすることは金属
の冷却を助ける。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素濃度が望
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つて、熱処理区域内の水
素濃度を最高にすることが望ましい。 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
る金属が長形のストリツプである場合、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ツプの
形にされよう。被処理金属がよりかさばつた物品
(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「フイン
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。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
ば鋼またはセラミツク材料、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。 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、アンモニアクラツカ、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つて、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
が着いていれば、メタノールは水素の好適な発生
源になる。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後で、加工物を処理区域
に入れることによつて行われよう。金属自体は酸
化されず、従つ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。 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つた非反応ガスを、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
複数個のバツフル、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
物中の還元ガスは、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。 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、炉に入つてくる被処
理金属の表面に油が着いているかどうか、そして
炉から空気を規制または排除する効率に従つて選
択される。 炉内への空気の進入を実質的に制限することに
よつて、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、或
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
によつて、炉内雰囲気の露点を低くすることがで
き、従つて、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
理炉へのガス供給率を著しく小さくでき、これに
よつ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。 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(場合によつて
は高い水素濃度が使用されよう)。 本発明の方法は、金属ストリツプの熱処理に関
する。金属ストリツプとは金属の細長い片であ
る。このような金属ストリツプの熱処理を施すた
めには、装置の出口のすぐ外側のところでその金
属ストリツプを引張らなければならない。このよ
うな引張りには、通常ゴムロールが使用される。
通常の金属の熱処理の場合冷却区域においてその
金属がもはや酸化されない温度にまで冷却すれば
良い。しかし金属ストリツプの処理において装置
の出口のすぐ外側のところに存在するゴムロール
でその金属ストリツプを引張る場合、その処理後
の金属ストリツプはゴムロールのゴムに損傷を与
えない温度まで冷却せねばならない。ゴムに損傷
を与えない温度は、金属を酸化させない温度より
も相当に低い温度である。 冷却区域を長くすれば金属ストリツプが装置の
出口に達するまでゴムに損傷を与えない温度まで
冷却されるのでそのような問題は起らない。しか
し冷却区域を長くすることは、装置全体が大きく
なり、装置が高価になり、その装置を設置するた
めに大きな場所を必要とする。さらに本発明者
は、冷却効果を上げるために冷却区域に窒素ガス
を噴射することを試みた。しかしこれでも目的の
冷却効果を達成できなかつた。 本発明者は幅広い実験を行ない意外にも水素ガ
スが熱伝導性ガスであることを発見した本発明に
至つた。 そのため本発明では冷却区域に、熱処理区域よ
りも高い濃度の水素を存在させることによつて冷
却区域での冷却効率を高めたことを特徴としてい
る。 本発明では冷却区域に水素を導入して金属スト
リツプを、ゴムを損傷させない程度の温度まで冷
却を行なうものである。 以下に各種金属について処理目的毎の雰囲気組
成を第1表及び第2表に示す。
The present invention relates to a method for heat treating metals. Annealing, spheroidizing, sintering, brazing, malleable,
Heat treatments of metals, such as hardening 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 are usually open ended. 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 passed through the furnace at a certain speed, heated in a heat treatment zone to the desired treatment temperature, and then cooled in a cooling zone 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 gas generator. 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. 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. It is therefore 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 heat treatment zone. An object of the present invention is to provide a heat treatment method that improves the drawbacks of such conventional methods. According to the invention, in a method for heat treating a metal strip or for sintering another metal onto a metal strip in a continuous furnace having successively provided inlets, heat treatment zones, cooling zones and outlets, substantially preventing air from entering the furnace; introducing non-reacting gases and hydrogen gas and optionally other reducing gases other than hydrogen into the heat treatment zone; cooling the non-reacting gases and hydrogen; A method is provided comprising the steps of introducing the metal strip into the furnace, the concentration of hydrogen in the cooling zone being higher than the hydrogen concentration in the heat treatment zone, and passing the metal strip through the furnace from the inlet to the outlet. 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, when nitrogen has some deleterious effect on the metal being heat treated, argon may be used. Furthermore, the term "heat treatment of metal" as used herein includes annealing (including spheroidization), sintering (for example, of powders including non-metallic powders), brazing, quenching, and malleable.
The method of the invention is particularly suitable for annealing and sintering. The method of the invention is suitable for continuous strip wire furnaces. Typically, non-reacting gases and reducing gases, such as hydrogen gas, are introduced directly into the heat treatment zone of the horizontal furnace. Alternatively, the gases are introduced into one or more points in the cooling zone proximate to the heat treatment zone, or further away from the heat treatment zone, or both, where a substantial portion of the reducing gas is introduced into the heat treatment zone. Allowed to flow inward. Normally, non-reacting gases and reducing gases are introduced into the furnace at ambient temperature, but the heat treatment zone can reach temperatures as high as 1100°C, depending on the type of heat treatment being performed, so there is a substantial Expansion occurs. Gas is thus allowed to flow from the heat treatment zone both in the direction of the furnace inlet and in the direction of the cooling zone. 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. A device may be provided in the cooling zone of the furnace to physically obstruct the gas flow to prevent the flow of gas from exiting the cooling zone through the furnace outlet. Preferably, a non-reacting gas having a horizontal velocity component in the direction of the heat treatment zone is supplied to one or more points in the cooling zone to further inhibit the flow of gas from the heat treatment zone to the cooling zone. Ru. 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, thus reducing the overall supply of non-reacting gases to the heat treatment zone. Can be done. These devices substantially reduce the amount of reducing gas that reaches the furnace outlet and generally eliminate the need to combust the gas at the furnace outlet. Therefore, in order to prevent air from flowing into the furnace, it is desirable to seal the flue, etc. at or near the outlet. To create a positive flow of gas through the outlet of a horizontal furnace that prevents or substantially restricts air from entering the furnace from the outlet, the non-reacting gases have a velocity component in the direction of the outlet. Therefore, it is 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 furnace outlet, a flow restriction device is provided that prevents gas from entering 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. A suitable flow restriction device is one comprised of one or more curtains comprising a plurality of generally vertically depending fibers or filaments. When these 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. 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. Such techniques would be commonly applied in heat treatment furnaces to reduce the overall consumption of gas.
For example, in sintering, it is known to provide a preheating zone between the sintering (or heat treatment) zone and the furnace inlet. Lubricants etc. are oxidized in the preheating zone. Accordingly, it is permissible for a limited amount of air to enter through the inlet to create an oxidizing atmosphere.The invention therefore also provides for successive inlets, heat treatment zones,
both spaced partitions and curtains (or the like) comprising a cooling area and an outlet and defining at least one chamber at or near at least one end through which the metal to be processed can pass; or a method of heat treating metal in a continuous furnace comprising one or the other, the introduction of 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 it from entering through the chamber into a section of the furnace between the chamber and the heat treatment zone; Provided is a method comprising the steps of threading metal. Non-reactive gases are preferably introduced directly into the chamber. 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 and Pu>Pa where Pc is the pressure inside the chamber, 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, and Pa is the atmospheric pressure. . More preferably, the horizontal furnace is equipped with at least two chambers and as follows. Pc>Pu>Pt>Pa where Pc is the pressure in the chamber closest to the heat treatment zone, Pu and Pa are the same as before, and Pt is the pressure inside the heat treatment zone. If the chamber is in 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 in the chamber is greater than the pressure in the rest of the cooling 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, and at the same time The total demand for non-reactive and reducing gases can be reduced. If two or more such chambers are used, they will typically be interconnected at substantially the same pressure. Preferably at least two, and usually three or more, chambers are provided, each of which is directly supplied with non-reactive gas. Especially in such a room configuration,
If necessary, maintain a relatively high hydrogen (or other reactant gas) concentration (e.g., 50% or more by volume) in the portion of the cooling zone between the heat treatment zone and those chambers, and (The hydrogen concentration in the outermost chamber is such that the atmosphere there is non-flammable). Since the specific heat of hydrogen is relatively high, increasing the concentration of hydrogen in the cooling zone aids in cooling the metal. Such high hydrogen concentrations are desirable if the furnace processes particularly large amounts of metal per hour. However, in other cases it may be unnecessary and instead the hydrogen within the heat treatment zone may be reduced by introducing most of the hydrogen directly into the heat treatment zone or into a portion of the cooling zone that is close to the heat treatment zone. It is desirable to maximize the hydrogen concentration. 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 an elongated 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 being treated is a bulkier item (e.g. a gear), each partition may contain one
It may consist of a row of overlapping "finger" members pivoted or hinged to the top of the furnace and depending down to the workpiece transport surface of the furnace. 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. The reducing gas can be hydrogen, typically supplied from a high pressure vessel of commercially pure hydrogen, ammonia, 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 good source of hydrogen if the workpiece being heat treated is oily. If there is grease on the workpiece,
Water may be introduced into the processing or preheating zone to remove soot on the workpiece. This may be done by passing the non-reacting gas through a humidifier before entering the workpiece into the processing zone. 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. 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 chambers supplied with non-reacting gases such as those 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. 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. By substantially restricting the ingress of air into the furnace, it is possible to reduce the concentration of reducing gas in the furnace atmosphere for a given process, if necessary, without substantially reducing the concentration of reducing gas available in the heat treatment zone. Operations can be performed at lower average concentrations of reducing agent than in conventional furnace operations. 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 lower reducing gas levels than would be possible if cracked ammonia was used as the reducing gas source. Able to work at the level of 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. This means that in many cases the gas feed rate to conventional horizontal processing furnaces can be significantly reduced, thereby lowering their operating costs. 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 (in some cases high hydrogen concentrations may be used). The method of the invention relates to heat treatment of metal strips. A metal strip is an elongated piece of metal. To heat treat a metal strip in this way, it must be pulled just outside the exit of the device. Rubber rolls are usually used for such tensioning.
In conventional heat treatment of metals, it is sufficient to cool the metal in a cooling zone to a temperature at which it is no longer oxidized. However, when processing a metal strip by pulling it over a rubber roll located just outside the exit of the apparatus, the processed metal strip must be cooled to a temperature that does not damage the rubber of the rubber roll. The temperature that does not damage the rubber is significantly lower than the temperature that does not oxidize the metal. A longer cooling zone would eliminate such problems since the metal strip would be cooled to a temperature that would not damage the rubber until it reached the exit of the device. However, increasing the length of the cooling zone increases the overall size of the device, makes the device expensive, and requires a large amount of space to install the device. Furthermore, the inventor tried to inject nitrogen gas into the cooling zone to increase the cooling effect. However, even with this, the desired cooling effect could not be achieved. The present inventor conducted a wide range of experiments and unexpectedly discovered that hydrogen gas is a thermally conductive gas, leading to the present invention. Therefore, the present invention is characterized in that the cooling efficiency in the cooling zone is increased by making hydrogen exist at a higher concentration in the cooling zone than in the heat treatment zone. In the present invention, hydrogen is introduced into the cooling zone to cool the metal strip to a temperature that does not damage the rubber. Tables 1 and 2 below show the atmosphere composition for each treatment purpose for various metals.

【表】 炭素鋼 部
[Table] Carbon steel section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 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ストリツ
プの熱処理又は金属ストリツプに他の金属を焼結
させる方法において、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、非反応ガス及び水素ガス及び任意に水素以外
の他の還元性ガスを該熱処理区域に導入するこ
と、非反応ガス及び水素を冷却区域に導入するこ
と、その冷却区域における水素の濃度は熱処理区
域における水素濃度よりも高く、そして該入口か
ら出口まで該炉内に該金属ストリツプを通すこと
の諸段階を備える方法。
1. A method of heat treating metal strip or sintering metal strip with other metals in a continuous furnace having successive inlets, heat treatment zones, cooling zones, and outlets, through which air flows into the furnace. introducing non-reacting gases and hydrogen gas and optionally other reducing gases other than hydrogen into the heat treatment zone; introducing non-reacting gases and hydrogen into the cooling zone; , the concentration of hydrogen in the cooling zone is higher than the hydrogen concentration in the heat treatment zone, and the method comprises the steps of passing the metal strip through the furnace from the inlet to the outlet.
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