JPH05239543A - 鉄金属及び合金を制御状態に酸化焼鈍しする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄及び非鉄金属及び合金の焼鈍し及び熱処
理、金属のろう付け、金属及びセラミック粉末の焼結、
金属とガスの密封に適した現場の低コストの雰囲気を非
低温的に製造した窒素を利用して、連続的焼鈍炉内で発
生させる方法。 【構成】 残留酸素を含む窒素を所定の量の炭化水素ガ
スと混合させ、このガス状混合体を従来の装置を通じて
連続的熱処理炉の高温帯域内に供給する段階と、残留酸
素を水及び二酸化炭素の混合体、水、水素、一酸化炭素
及び二酸化炭素の混合体、又は一酸化炭素、水及び水素
の混合体のような混合体に変換する段階と、形成される
ガス状混合体を使用し、金属及び合金の焼鈍し及び熱処
理、金属のろう付け、金属及びセラミック粉末の焼結、
ガラス対金属の密封を行なう段階とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属、合金、セラミッ
ク、複合材料等を熱処理するために制御された焼鈍炉雰
囲気を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒素系雰囲気は、１９７０年代の中頃よ
り、熱処理業界のバッチ式焼鈍炉及び連続的焼鈍炉の双
方で日常的に利用されている。露点が低く且つ二酸化炭
素及び酸素が実質的に存在しないため、窒素雰囲気は、
酸化及び脱短作用がなく、このため、各種の熱処理工程
に適している。より具体的には、窒素と水素との混合体
は、低炭素鋼及び合金鋼の焼鈍し、及び銅、金のような
非鉄金属及び合金の焼鈍しに広く利用されている。窒素
とメタン及びプロパンのような炭化水素との混合体は、
中炭素乃至高炭素鋼の中性焼入れ、及び脱炭なしの焼鈍
しに広く採用されている。低乃至中炭素鋼の浸炭のため
の窒素及びメタノールの混合体が開発され且つ利用され
ている。最後に、金属のろう付け、金属及びセラミック
粉体の焼結及びガラス対金属の密封用として、窒素、炭
化水素及び水の混合体が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】熱処理業界で利用され
ている窒素の大部分は、大型の低温プラント内で空気を
抽出することにより製造されている。低温で製造された
窒素は、一般に、極めて純粋で且つ高価である。窒素の
コストを削減するため、吸着及び浸透のような幾つかの
非低温的空気分離技術が最近開発され、市場に導入され
ている。非低温的に製造される窒素のコストは低廉では
あるが、Ｏ．０５％乃至５％の残留酸素を含み、低温で
製造された窒素に代えて、連続的な焼鈍し及び熱処理炉
内にてその非低温的に製造した窒素を使用することは、
ある適用例において全く不可能ではないにしても極めて
困難である。低温で製造した窒素に代えて、非低温的に
製造した窒素を直接、使用しようとする幾つかの試みが
研究者により為されているが、過剰な量の酸素を使用し
ても余り成功していない。その問題点は、一般に、焼鈍
炉中の冷却及び加熱帯域の双方で熱処理した部品の表面
が著しく酸化され、その結果、発錆、スケールの形成及
び許容し得ない金属学的性質となるためである。故に、
非低温的に製造した窒素の使用は、表面酸化、発錆及び
スケールの形成が許容し得る適用例に限定されている。
例えば、非低温的に製造した窒素は、一般に、熱処理後
に機械加工される炭素鋼部品の酸化焼鈍しに利用され、
成果を上げている。しかし、スケール及び錆が形成され
るため、仕上げ炭素鋼の光沢焼鈍しの適用は成功してい
ない。上述の１９９１年７月８日付け米国特許願第０７
／７２７８０６号において、連続的焼鈍炉中に低コスト
の雰囲気を発生させ、非低温的に製造した窒素を使用し
且つ水素、炭化水素、又はその混合体のような還元ガス
を使用して、鉄及び非鉄金属を焼鈍し且つ熱処理するの
に適した方法が開示されている。上記米国特許出願に
は、非低温的に製造した窒素及び還元ガス、特に、水素
から熱処理雰囲気を発生させる方法が詳細に記載されて
いる。

【０００４】本発明の目的は、鉄及び非鉄金属及び合金
の焼鈍し及び熱処理、金属のろう付け、金属及びセラミ
ック粉末の焼結、金属とガスの密封に適した現場の低コ
ストの雰囲気を非低温的に製造した窒素を利用して、連
続的焼鈍炉内で発生させる方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の方法によると、
適当な雰囲気は、次のようにして形成される。即ち、1)
残留酸素の含有率が５％以下の非低温的に製造した窒素
と炭化水素とを混合させ、2)約７００℃乃至１，２５０
℃以上の温度領域で運転される加熱帯域を有する連続的
焼鈍炉中に、所定の方法で、又は段階的に、上記のガス
混合体を供給し、3)残留酸素を水分と二酸化炭素との混
合体、水分、炭化水素、一酸化炭素及び二酸化炭素の混
合体、又は一酸化炭素、水分、及び炭化水素の混合体に
変換する。この方法は、熱処理すべき部品に接触する前
に、供給材料中に含まれる残留酸素を許容可能な形態に
変換するのに有用な、上述の特許出願に開示されたガス
供給装置を利用するものである。このガス供給装置は、
供給ガス中の酸素を部品に接触させる前に、許容可能な
形態に変換するのを促進し得る方法にて、雰囲気中の成
分を焼鈍炉中に導入し得るように位置決めされる限り、
多くの形態にて具体化することが可能である。ある場合
には、このガス供給装置は、供給ガスを許容可能な形態
に変換するのを支援するのみならず、供給ガスが部品上
の未反応の酸素に直接、衝突するのを阻止し得るように
設計することも可能である。

【０００６】

【作用】本発明は、非低温的に製造した窒素を使用し
て、連続的焼鈍炉中で鉄及び非鉄金属及び合金の焼鈍
し、及び熱処理を行なうのに適した低コストの雰囲気を
発生させる方法に関する。本発明の方法は、非低温的に
製造した窒素を利用し、連続的焼鈍炉中で、その窒素を
所定の比率で炭化水素ガスと混合させ、非低温的に製造
した窒素中に存在する残留酸素を部品と接触する前に、
許容可能な形態に変換するのを促進し且つ／又は供給ガ
スが部品に直接、衝突するのを阻止する新規な装置を通
じて混合体を焼鈍炉中の加熱領域に供給することによ
り、鉄及び非鉄金属、合金の焼鈍し及び熱処理、金属の
ろう付け、金属及びセラミック粉末の焼結、及びガラス
対金属の密封に適した雰囲気を発生させ得ることを知見
したことに基づくものである。

【０００７】空気を低温で抽出して製造された窒素は、
多くの焼鈍し及び熱処理工程で広く利用されている。低
温的に製造した窒素は、実質的に酸素なしであり（酸素
含有率は、一般に、１０ｐｐｍ以下である）、極めて高
価である。このため、特に、熱処理業界においては、熱
処理用の窒素を低廉に発生させることが非常に要望され
ている。吸着及び透過のような、空気を分離する非低温
技術の開発に伴い、現在では、窒素を低廉に製造するこ
とが可能となっている。しかし、非低温的に製造した窒
素は、５％以下の酸素含有率で汚染され、このことは、
一般に、多くの熱処理の適用例に好ましくないものであ
る。残留酸素の存在は、低温的に製造した窒素に代え
て、非低温的技術で製造した窒素を直接、使用すること
を極めて困難にする。

【０００８】連続的焼鈍炉中で、低温的に製造した窒素
に代えて非低温的に製造した窒素を使用しようとする幾
つかの試みは、過剰な量の炭化水素を添加する場合で
も、十分成功するには至っていない。非低温的に製造し
た窒素で処理した金属部品は、必ず、スケールを形成
し、発錆し又は酸化する。これら問題点は、連続的焼鈍
炉中の加熱帯域と冷却帯域との間に配置された遷移（又
は衝撃）帯域内に開放管を通じてガス状供給混合体を導
入することに起因すると考えられる。炭化水素と予め混
合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域又は冷却帯
域中に導入することは、供給ガス中に存在する残留酸素
が還元ガスと反応するのを許容せず、冷却ガス帯域内で
部品が酸化する原因となる。これは、供給ガスを連続的
焼鈍炉中に導入する従来の方法であり、図１に示してあ
り、ここで、符号１０は、入口端１２及び排出端１４を
有する焼鈍炉を示す。処理すべき部品１６は、無端コン
ベア１８によって焼鈍炉１０内を移動される。焼鈍炉１
０には、それぞれ焼鈍炉中の雰囲気を維持するため、入
口カーテン２０及び出口カーテン２２を設けることがで
き、これは、当該技術分野で公知の技術である。図１に
示すように、雰囲気は、管又はチューブ状の装置２４に
より加熱帯域と冷却帯域との間に配置した遷移帯域内に
噴射される。

【０００９】残留酸素と炭化水素との反応速度、及び反
応程度を向上させるため、図２に示すように、従来の開
放供給管２４を使用し、ガス状供給混合体を連続的焼鈍
炉１０の加熱帯域中に直接、導入する試みが為されてい
る。この方法で、処理した部品は、非均一なスケールを
形成し、発錆し、又は酸化されることが判明した。

【００１０】本発明によれば、ガス状混合体を特別な方
法で焼鈍炉中に供給し、供給ガス中に存在する残留酸素
が炭化水素と反応し、部品と接触する前に、許容可能な
形態に変換されるようにすることでスケールの形成、発
錆及び非均一な酸化を阻止することができる。これは、
供給ガスが部品に直接、衝突するのを阻止し且つ／又は
ガス状供給材料中に存在する残留酸素が部品に接触する
前に、炭化水素を反応させて、許容可能な形態に変換す
るのを支援する装置を使用し、ガス状供給材料を焼鈍炉
の加熱帯域中に導入することで行なった。本発明の方法
を実施するための装置は、図３乃至図６に図示されてお
り、１９９１年７月８日付け米国特許願第０７／７２７
８０６号の明細書に詳細に記載されている。

【００１１】別個の加熱帯域及び冷却帯域を備え、大気
圧、又は大気圧以上の圧力で運転される連続的焼鈍炉
は、本発明の方法に最適なものである。この連続的焼鈍
炉は、メッシュベルト、ローラ平炉、プッシャトレー、
ウォーキングビーム、又は回転平炉の型式とすることが
できる。

【００１２】加熱帯域及び一体の急冷帯域を備え、大気
圧、又は大気圧以上の圧力で運転される連続的焼鈍炉も
又、本発明の方法に適したものである。この連続的焼鈍
炉は、メッシュベルト、シェーカ、ローラ平炉、プッシ
ャトレー、又は回転平炉の型式とすることができる。

【００１３】非低温的に製造した窒素の中の残留酸素
は、約０．０５％乃至約５％の範囲で変動する。この残
留酸素は、約０．０５％乃至約３％の範囲で変動するこ
とが望ましい。これは、約０．０５％乃至約１．０％の
範囲で変動することがより望ましい。

【００１４】炭化水素は、炭化水素、アルコール、エー
テル、又はその混合体からなる群から選択することがで
きる。この炭化水素は、メタン、エタン、プロパン及び
ブタンのようなアルカネ、エチレン、プロピレン、及び
ブテンのようなアルケン、メタノール、エタノール、及
びプロパノールのようなアルコール、ジメチルエーテ
ル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルのような
エーテルから選択することができる。天然ガス、石油ガ
ス、調理用ガス、コークス炉ガス、都市ガス、発熱ガス
のような市販の供給材料を還元ガスとして使用すること
もできる。

【００１５】アルカネ、アルケン、エーテル、アルコー
ル、市販の材料、及びその混合体から選択された炭化水
素は、約７００℃乃至約１，２５０℃の範囲の温度、望
ましくは、約８００℃乃至約１，２５０℃の範囲の温度
で運転される焼鈍炉内で使用する。炭化水素の選択量
は、炭化水素の処理温度、組成分及び反応性いかんによ
る。例えば、低乃至高炭素鋼の制御された酸化焼鈍しに
必要とされる天然ガスの量は、１，１００℃における化
学量論値の１．０乃至約５．０倍以下の範囲の量であ
る。一方、同一温度のプロパンの場合、その量は、化学
量論値の１．０乃至約１．５倍以下の範囲の量である。
これは、プロパンは、天然ガスよりも酸素に対してより
反応し易いからである（自然発火温度はプロパンが４５
０℃、炭化水素が６３０℃である）。化学量論値とは、
非低温的に製造した窒素中に存在する残留酸素を水と二
酸化炭素の混合体に還元させるのに必要な炭化水素の量
を意味する。酸化焼鈍しに必要な炭化水素ガスの量は、
温度の低下に伴って増大する。例えば、１，０５０℃で
必要とされる天然ガスの量は化学量論値の１．０乃至約
６．０倍以下の範囲の量である。１，０５０℃の酸化焼
鈍しに必要なプロパンの量は、化学量論値の１．０乃至
約１．７倍以下の範囲の量である。同様に、１，０００
℃、９５０℃、８５０℃で必要とされる天然ガスの量
は、化学量論値のそれぞれ約１０．０倍、２４．０倍、
及び４０．０倍の量である。同様に、１，０００℃及び
９５０℃におけるプロパンの量は、化学量論値のそれぞ
れ１．０倍以上、約１．９倍及び３．２倍以下の量であ
る。

【００１６】低乃至高炭素鋼の光沢、酸化物なし、一部
脱炭焼鈍しは、約８００℃乃至約１，２５０℃の範囲の
温度で行なわれる。低乃至高炭素鋼の光沢、酸化物な
し、一部脱炭焼鈍しに適した雰囲気を形成するのに必要
とされる炭化水素の量は、焼鈍炉の温度及び使用される
炭化水素の反応性いかんによって決まる。例えば、必要
とされる天然ガスの量は、１，１００℃における化学量
論値の約５．０倍以上の量である。一方、同一温度のプ
ロパンの場合、その化学量論値の約１．５倍の量であ
る。光沢焼鈍しに必要とされる炭化水素の量は、温度の
低下に伴って増大する。例えば、１，０５０℃で必要と
される天然ガスの量は、化学量論値の約６．０倍以上の
量である。１，０５０℃で必要とされるプロパンの量
は、化学量論値の約１．７倍以上の量である。同様に、
１，０００℃、９５０℃、８５０℃で必要とされる天然
ガスの量は、化学量論値のそれぞれ１０．０倍、２４．
０倍及び４０．０倍の量である。同様に、１，０００℃
及び９５０℃におけるプロパンの量は、化学量論値のそ
れぞれ１．９倍及び３．２倍の量である。

【００１７】又、低乃至高炭素鋼の光沢、酸化物なし、
一部脱炭、酸化物なしで脱炭なし、又は、酸化物なしで
一部脱炭焼鈍しは、約８００℃乃至約１，２５０℃の範
囲の温度で行なわれる。又、低乃至高炭素鋼の光沢、酸
化物なし、一部、脱炭、酸化物なし、及び脱炭なし、又
は酸化物なしで一部脱炭焼鈍しに敵した雰囲気を形成す
るのに必要な炭化水素の量は、焼鈍炉の温度及び使用さ
れる炭化水素の反応性に依存する。例えば、必要とされ
る天然ガスの量は、１，１００℃における化学量論値の
約５．０倍の量である。一方、同一程度のプロパンの場
合、その化学量論値の約１．５倍の量である。又、必要
とされる炭化水素の量は、温度の低下に伴って増大す
る。例えば、１，０５０℃で必要とされる天然ガスの量
は、化学量論値の約６．０倍以上の量である。１，０５
０℃にて必要とされるプロパンの量は、化学量論値の約
１．７倍以上の量である。同様に、１，０００℃、９５
０℃、８５０℃で必要とされる天然ガスの量は、化学量
論値のそれぞれ約１０．０倍、２４．０倍、４０．０倍
の量である。同様に、１，０００℃及び９５０℃におけ
るプロパンの量は、化学量論値のそれぞれ１．９倍、及
び３．２倍の量である。

【００１８】金属のろう付け、ガラス対金属の密封、金
属及びセラミック粉末の焼結、又は非鉄金属合金の焼鈍
しは、約８００℃乃至約１，２５０℃の範囲の温度で行
なわれる。これら工程に必要とされる炭化水素の量は、
焼鈍炉の温度、及び使用する炭化水素の反応性に依存す
る。例えば、必要とされる天然ガスの量は、１，１００
℃における化学量論値の約５．０倍以上の量である。一
方、同一温度のプロパンの場合、その化学量論値の約
１．５倍の量である。これら工程に必要とされる炭化水
素の量は、温度の低下に伴って増大する。例えば、１，
０５０℃で必要とされる天然ガスの量は、化学量論値の
６．０倍以上の量である。１，０５０℃で必要とされる
プロパンの量は、その化学量論値の約１．７倍の量であ
る。同様に、１，０００℃、９５０℃、及び８５０℃で
必要とされる天然ガスの量は、化学量論値のそれぞれ約
１０．０倍、２４．０倍、４０．０倍の量である。同様
に、１，０００℃及び９５０℃におけるプロパンの量
は、化学量論値のそれぞれ約１．９倍及び３．２倍の量
である。

【００１９】非低温的に製造した窒素、又は非低温的に
製造した窒素と炭化水素のガス状供給体との混合体は、
焼鈍炉に導入する前に、熱処理温度近くまで予熱するこ
とが選択随意的に可能である。窒素、又は窒素と炭化水
素との混合体を予熱する結果、本発明の方法による、鉄
及び非鉄金属、合金の焼鈍し、金属のろう付け、金属及
びセラミック粉末の焼結、ガラス対金属の密封に必要な
最低温度を低くし、又炭化水素の量を減少させる傾向が
生じる。ガス状供給体は、外部ヒータを使用し、又は焼
鈍炉内に配置した加熱管を通すことによって予熱するこ
とができる。

【００２０】ガス状供給体を焼鈍炉内の加熱帯域に導入
する前に、少量の炭化水素を選択随意的に非低温的製造
した窒素及び炭化水素、ガス中に添加し、鉄及び非鉄金
属、合金の焼鈍し、金属のろう付け、金属粉末の焼結、
ガラス対金属の密封の作用領域を更に拡大することがで
きる。添加する炭化水素の量は、低温的に製造した窒素
中に存在する残留酸素を水に転換させるのに必要な化学
量論値の約０．１倍乃至約５．０倍の範囲で変化させる
ことができる。水素ガスは、ガス、又は液体水素タンク
から供給することができる。選択随意的に、水素ガス
は、アンモニアを水素と窒素との混合体に解離させるこ
とにより製造し、現場で供給することができる。

【００２１】本発明に従い熱処理可能である低及び高炭
素、又は合金鋼は、アメリカ金属協会（Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｅｔａｌｓ）が発行す
る金属ハンドブック、第４巻、第９版の熱処理（Ｈｅａ
ｔ Ｔｒｅａｔｉｎｇ）に記載されているように、１０
ＸＸ、１１ＸＸ、１２ＸＸ、１３ＸＸ、１５ＸＸ、４０
ＸＸ、４１ＸＸ、４３ＸＸ、４４ＸＸ、４６ＸＸ、４７
ＸＸ、４８ＸＸ、５０ＸＸ、５１ＸＸ、６１ＸＸ、８１
ＸＸ、８６ＸＸ、８７ＸＸ、８８ＸＸ、９２ＸＸ、９３
ＸＸ、５０ＸＸＸ、５１ＸＸＸ、５２ＸＸＸの群から選
択することができる。ＡＸ、ＤＸ、ＯＸ、ＭＸ、又はＳ
Ｘ群から選択された工具鋼、インコネルのような鉄ニッ
ケル系合金、インコネル及びハステロイのようなニッケ
ル合金、モネルのようなニッケル−銅合金、ハイネス及
びステライトのようなコバルト系合金は、本発明に開示
した方法に従って熱処理可能である。

【００２２】

【実施例】本発明を実証するため、１，１５０℃以下の
温度で運転可能であるワトキンズ・ジョンソン（Ｗａｔ
ｋｉｎｓ−Ｊｏｈｎｓｏｎ）コンベヤベルト焼鈍炉内
で、一連の焼鈍し及び熱処理実験を行なった。この焼鈍
炉の加熱帯域は、外部から抵抗熱を利用して加熱され
る、幅２２．２２５ｃｍ（８．７５インチ）、高さ１
２．４４６ｃｍ（４．９インチ）及び長さ２１８．４４
ｃｍ（８６インチ）のインコネル６０１マッフルにて構
成した。ステンレス鋼からなる冷却帯域は、幅２２．２
２５ｃｍ（８．７５インチ）、高さ８．８９ｃｍ（３．
５インチ）及び長さ２２８．６ｃｍ（９０インチ）であ
り、外部から水冷却される。焼鈍炉の床に支持された、
幅２０．９５５ｃｍ（８．２５インチ）の可撓性コンベ
ヤベルトを使用し、熱処理すべき試料を焼鈍炉の加熱帯
域及び冷却帯域を通じて供給した。全ての実験におい
て、ベルト速度は約１５．２４ｃｍ（約６インチ）／分
の一定の速度とした。図５に概略図的に符号６０で示し
た焼鈍炉は、空気が焼鈍炉に入るのを防止するため、入
口６６、及び出口６８の双方に物理的なカーテン６２、
６４を設けた。炭化水素系ガスと予め混合させた非低温
的に製造した窒素を含むガス状供給材料は、焼鈍炉６０
の加熱、、又は高温帯域中の異なる位置に配置された開
放管の導入装置７０、又は導入装置７２、７４、７６の
１つを通じて遷移帯域中に導入した。これら導入装置７
２、７４、７６は、図３乃至図６に示した１つの任意の
型式とすることができる。これら高温帯域の供給装置７
２、７４、７６は、遷移帯域から３０．４８ｃｍ（１２
インチ）、７６．２ｃｍ（３０インチ）、及び１０１．
６ｃｍ（４０インチ）に位置決めし、純粋窒素が焼鈍炉
６０内に３５０ＳＣＦＨの量で流入する状態のとき、７
５０℃及び９５０℃の通常の焼鈍炉運転温度のときに得
られる焼鈍炉の温度プロフィールを図８及び図９に示す
ように、加熱帯域の最高温度部分に位置決めした。この
温度プロフィールは、部品が加熱帯域を出て冷却帯域に
入るときに、これら部品の急速に冷却される状態を示
す。部品の急速冷却は、一般に焼鈍し及び熱処理工程で
採用され、焼鈍炉の冷却帯域に存在することの多い高濃
度の水分及び二酸化炭素による部品の酸化を阻止する。
Ｈ_２及びＣＯの還元作用が小さく、ＣＯ_２及びＨ_２Ｏが
より還元作用を発揮する低温度にて、より高濃度のｐＨ
_２／ｐＨ_２Ｏ及びｐＣＯ／ｐＣＯ_２が必要とされるた
め、焼鈍炉の冷却帯域中における酸化傾向は、より顕著
となる。

【００２３】長さ約２０．３２ｃｍ（８インチ）×幅
５．０８ｃｍ（２インチ）の厚さ０．５０８ｃｍ（０．
２インチ）の偏平な低炭素鋼試料を熱処理するため、７
５０℃乃至１，１００℃の熱処理温度を選択し且つ使用
した。図７に示すように、焼鈍炉６０の加熱帯域中に存
在する雰囲気の組成物を位置Ｓ１、Ｓ２で試料を採取し
て測定し、又位置Ｓ３，Ｓ４で試料を採取し、冷却帯域
中の雰囲気の組成分を測定した。残留酸素、水分（露
点）、水素、炭化水素、ＣＯ及びＣＯ_２について試料を
分析した。

【００２４】主としてメタンを含む天然ガスと予め混合
させた。非低温的に製造した窒素を使用し、７５０℃乃
至１，１００℃の温度による炭素鋼の焼鈍し結果を研究
するため、幾つかの実験を行なった。ガスを焼鈍炉中に
導入する従来の方法を模擬して、真線状の端部開放管を
通じて供給ガス遷移帯域又は加熱帯域中に導入した。こ
れら実験結果は、表１〜表６に掲げてある。

【００２５】表１〜表６のデータに関する以下の説明か
ら、本発明の１つの特徴が明らかになる。

【００２６】

【表１】 実施例1-1 実施例1-2 実施例1-3 実施例1-4 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 350 ガス供給位置 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 0.25 0.50 1.00 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <2 <2 <5 <2 一酸化炭素％ - 0.50 1.00 0.95 二酸化炭素％ - 0.01 0.00 0.00 水素％ - 1.30 1.50 3.00 メタン％ 0.03 0.11 0.23 0.42 露点℃ - -31.0 -31.5 -33.9 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 5,000 5,000 5,000 4,500 一酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 0.00 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.01 0.02 水素％ 0.00 0.00 0.05 0.15 メタン％ 0.25 0.50 0.98 1.92 露点℃ -34.0 -31.4 -27.8 -21.4 熱処理した試料の質 非均一 非均一 非均一 非均一 酸化 酸化 酸化 酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００２８】

【表２】 実施例1-5 実施例1-6A 実施例1-6B 実施例1-6C 処理温度℃ 1,100 950 950 950 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 350 ガス供給位置 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 3.00 0.25 0.50 1.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <4 <7 <6 <6 一酸化炭素％ 1.00 0.00 0.05 0.25 二酸化炭素％ 0.00 0.19 0.12 0.09 水素％ >5.00 0.25 0.20 0.50 メタン％ 0.53 0.03 0.25 0.64 露点℃ -44.0 -2.9 1.2 - 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 4,100 4,900 4,900 4,800 一酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 0.00 二酸化炭素％ 0.04 0.00 0.0o 0.00 水素％ 0.20 0.00 0.05 0.10 メタン％ 2.96 0.24 0.48 0.98 露点℃ -20.1 -29.0 - -27.0 熱処理した試料の質 非均一 均一で固く 均一で固く 均一で固く 酸化 形成した 形成した 形成した 酸化 酸化 酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００２９】

【表３】 実施例1-7 実施例1-8 実施例1-9A 実施例1-9B 処理温度℃ 950 950 850 850 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 350 ガス供給位置 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 2.00 3.00 0.35 0.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <3 <4 18 14 一酸化炭素％ 0.90 - 0.25 0.25 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.11 0.10 水素％ 2.90 >5.00 0.30 0.35 メタン％ 1.10 1.40 0.07 0.20 露点℃ -29.3 -34.0 -9.3 -10.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 4,300 4,000 4,800 4,800 一酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 0.00 二酸化炭素％ 0.01 0.01 0.01 0.02 水素％ 0.15 0.20 0.10 0.10 メタン％ 1.96 2.96 0.36 0.50 露点℃ -18.0 -19.0 -33.1 -29.3 熱処理した試料の質 非均一 非均一 均一で固く 均一で固く 酸化 酸化 形成した 形成した 酸化 酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００３０】

【表４】 実施例1-9C 実施例1-9D 実施例1-10A 実施例1-10B 処理温度℃ 850 850 750 750 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 350 ガス供給位置 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 遷移帯域 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 1.00 2.00 0.25 0.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <10 <6 1,300 600 一酸化炭素％ 0.50 0.85 0.00 0.00 二酸化炭素％ 0.06 0.03 0.11 0.15 水素％ 1.00 2.30 0.10 0.20 メタン％ 0.51 1.10 0.16 0.37 露点℃ -12.0 -18.4 -13.3 -7.6 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 4,500 4,300 4,800 4,600 一酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 0.00 二酸化炭素％ 0.02 0.03 0.01 0.01 水素％ 0.40 0.50 0.10 0.15 メタン％ 1.00 1.96 0.24 0.48 露点℃ -24.6 -22.3 -40.1 -34.3 熱処理した試料の質 均一で固く 均一で固く 均一で固く 均一で固く 形成した 形成した 形成した 形成した 酸化 酸化 酸化 酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００３１】

【表５】 実施例1-10C 実施例1-10D 実施例1-11 実施例1-12 処理温度℃ 750 750 1,100 1,100 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 350 ガス供給位置 遷移帯域 遷移帯域 加熱帯域 加熱帯域 （位置74) （位置74) 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 1.00 2.00 0.25 0.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 55 18 <7 <5 一酸化炭素％ 0.10 0.35 - 0.50 二酸化炭素％ 0.15 0.10 0.20 0.06 水素％ 0.40 0.15 - 0.70 メタン％ 0.77 1.58 0.03 0.08 露点℃ -4.1 -9.1 +2.0 -9.4 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 4,400 4,100 700 64 一酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 0.15 二酸化炭素％ 0.02 0.04 0.20 0.12 水素％ 0.30 0.65 0.00 0.30 メタン％ 0.97 1.95 0.03 0.09 露点℃ -32.1 -27.5 7.1 9.4 熱処理した試料の質 均一で固く 均一で固く 非均一酸化 非均一酸化 形成した酸化 形成した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００３２】

【表６】 実施例1-13 実施例1-14 実施例18 処理温度℃ 1,100 1,100 950 供給ガスの流量、SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域 加熱帯域 加熱帯域 （位置74) （位置74) （位置76） 供給装置の型式 開放管 開放管 開放管 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 1.00 3.00 0.25 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <7 <5 <3 一酸化炭素％ 0.90 1.00 0.15 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.12 水素％ 1.70 >5.0 0.30 メタン％ 0.17 0.34 0.01 露点℃ -25.4 -26.0 -8.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 55 30 <4 一酸化炭素％ 0.40 1.00 0.10 二酸化炭素％ 0.06 0.01 0.18 水素％ 1.00 〜5.00 0.25 メタン％ 0.48 1.90 0.02 露点℃ 5.2 -23.8 -3.1熱処理した試料の質 非均一酸化 均一及び光沢の混合 非均一酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。実施例１−１ 上述の炭素鋼の試料は、９９．５％のＮ_２及び０．５％
のＯ_２を含有する３５０ＳＣＦＨの窒素を使用して、ワ
トキンス・ジョンソン焼鈍炉中で１，１００℃の温度で
焼鈍しを行なった。ガス状供給窒素の組成は、非低温空
気分離技術によって一般に採用される組成分と同様にし
た。この組成分は、主としてメタンを含む０．２５％の
天然ガスと混合させた。この天然ガスの量は、供給窒素
中に存在する残留酸素を二酸化炭素と水の混合体に完全
に変換させるのに必要な化学量論値に等しくした。ガス
状供給混合体は、熱処理業界で従来から行なわれている
ように、焼鈍炉の遷移帯域（図７の位置７０）に配置し
た直径１．９０５ｃｍ（３／４インチ）の管を通じて焼
鈍炉中に導入した。ガス状供給混合体は、この遷移帯域
を通って加熱帯域に入り、入口カーテン６２から出るよ
うにした。この供給材料の一部は、天然ガスを加熱し、
残留酸素と反応する機会が得られた。残りの供給ガス
は、冷却帯域を通り、出口カーテン６４から出るように
した。この供給ガスの部分は、残留酸素を加熱し、天然
ガスと反応させる機会はなかった。ガス状の供給混合体
は、少なくとも１時間、焼鈍炉を通し、試料を熱処理す
る前に焼鈍炉をパージし且つ調製した。

【００３３】この実施例で熱処理した鋼試料は、非均一
に酸化されることが分かった。加熱帯域を通って移動す
る供給ガス部分に存在する残留酸素は、天然ガスと反応
し、二酸化炭素及び水の混合体に変換された。試料の表
面は、多量の残留酸素の存在のため（表１〜表６参
照）、冷却帯域中で非均一に酸化された。この非均一な
酸化は、加熱帯域中の高温により、及び／又は冷却帯域
中の急速な冷却速度により、非制御状態で酸化すること
によると考えられる。

【００３４】このように、化学量論値の２倍以上の量の
天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を遷
移帯域中に配置した開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉
中に導入する結果、１，１００℃で酸化焼鈍し、又は光
沢焼鈍しに許容し得ないものとなる。実施例１−２ 実施例１−１に記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分、並びに
焼鈍し方法により実験を行なった。但し、０．５０％の
天然ガスを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒
素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に
変換させるのに必要な化学量論値の２．０倍の量とし
た。

【００３５】この方法に従って熱処理した鋼試料は、非
均一に酸化されることが分かった。加熱帯域中のｐＣＯ
／ｐＣＯ_２が大きく（＞２．８）、又ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ
比が大きい（＞１．３）結果、試料表面は、加熱帯域中
で還元されるが（表１〜表６参照）、試料は、多量の残
留酸素の存在により、冷却帯域中で非均一に酸化された
結果であると考えられる。このように、化学量論値の
２．０倍の量の天然ガスと予め混合させた非低温的に製
造した窒素を遷移帯域に配置した開放管を通じて連続的
熱処理焼鈍炉中に導入する結果、１，１００℃の酸化焼
鈍し、又は光沢焼鈍しにとって許容し得ない工程とな
る。実施例１−３乃至１−５ 実施例１−２に記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で３回、実験を行なった。但し、１．０％、２．
０％及び３．０％の天然ガスを供給ガスに添加し、天然
ガスの量は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭
素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
４．０倍、８．０倍、１２．０倍の量とした。

【００３６】この方法に従って熱処理した鋼試料は、非
均一に酸化されることが分かった。このように、化学量
論値の４．０倍、８．０倍及び１２．０倍の天然ガスの
量と予め混合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域
中に配置した開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導
入する結果、１，１００℃の酸化焼鈍し、又は光沢焼鈍
しに、許容し得ない工程となる。実施例１−６Ａ 実施例１−１で記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、試料、ガスの供給位置、ガス供給装置の
型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍し方法で実験
を行なった。但し、温度は９５０℃とした。この実験で
添加した天然ガスの量は、供給窒素中に存在する残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値に等しい量とした。この方法により熱処理し
た鋼試料の表面には、均一で固く形成された酸化物層が
観察された。供給窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯
域内で二酸化炭素及び水の混合体に変換された。ｐＣＯ
／ｐＣＯ_２が小さく（＜２．４）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ
が小さい（＜１．６）比である結果、加熱帯域中で試料
の表面が酸化されたものと考えられる。試料の表面は、
多量の酸素の存在（表１〜表６参照）により、冷却帯域
中で更に酸化され、その結果、試料の表面は均一に且つ
制御された状態に酸化された。

【００３７】このように、非低温的に製造した窒素を化
学量論値の量の天然ガスと予め混合させ、遷移帯域に配
置した開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する
結果、９５０℃の光沢焼鈍しに許容可能な工程が得られ
る。実施例１−６Ｂ 実施例１−６Ａで記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、０．５０％の天然ガ
スを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に
存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
せるのに必要な化学量論値の２．０倍の量とした。

【００３８】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成した酸化物層が観察された。このよ
うに、非低温的に製造した窒素を化学量論値の２．０倍
の量の天然ガスと予め混合させ、遷移帯域に配置した開
放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、９
５０℃の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例１−６Ｃ 実施例１−６Ａに記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、１．０％の天然ガス
を供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に存
在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るのに必要な化学量論値の４．０倍の量とした。

【００３９】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表１〜表６に示すよう
に、加熱帯域中で、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混
合体に変換された。試料の表面は、多量の残留酸素の存
在により、冷却帯域中で均一に酸化され（表１〜表６参
照）、試料の表面は均一に且つ制御された状態に酸化さ
れた。

【００４０】このように、非低温的に製造した窒素を化
学量論値の４．０倍の量の天然ガスと予め混合させて、
遷移帯域中に配置した開放管を通じて連続熱処理焼鈍炉
中に導入する結果、９５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可
能な工程が得られる。しかし、９５０℃の光沢焼鈍しに
許容可能な工程は得られないであろう。この実施例の結
果、鋼試料の表面を均一に且つ制御された状態に酸化さ
せるためには、加熱帯域中でｐＣＯ／ｐＣＯ_２比を２．
４以下に維持し、又はｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ比を１．６以下
に維持することが望ましいことが分かった。実施例１−７及び１−８ 実施例１−６Ａに記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で２回、実験を行なった。但し、２．０及び
３．０％の天然ガスを供給ガスに添加し、天然ガスの量
は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水
の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の８．０倍
及び１２．０倍の量とした。

【００４１】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。供給窒素中に存在する
残留酸素は、加熱帯域中で一酸化炭素及び水の混合体に
変換された。加熱帯域中におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大
きく（＞２．４）、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．
６）比である結果、試料の表面は還元されるが、試料の
表面は、冷却帯域中に多量の残留酸素が存在するため
（表１〜表６参照）、冷却帯域中で非均一に酸化され
た。

【００４２】このように、非低温的に製造した窒素を化
学量論値の８．０倍、１２．０倍の量の天然ガスと予め
混合させて、遷移帯域中に配置した開放管を通じて連続
熱処理焼鈍炉中に導入する結果、９５０℃の鋼の酸化焼
鈍し、又は光沢焼鈍しに許容し得ない工程となる。この
実施例から、鋼の表面に均一で且つ制御された酸化表面
を維持するためには、加熱帯域中で、ｐＣＯ／ｐＣＯ_２
比を小さくし（＜２．４）、又はｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ比を
小さく（＜１．６）維持することが望ましいことが分か
った。実施例１−９Ａ 実施例１−１に記載した炭素鋼の焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、試料、ガスの供給位置、ガス供給装置の
型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍し方法で実験
を行なった。但し、０．３５％の天然ガス、及び８５０
℃の温度を採用した。この実験で添加した天然ガスの量
は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水
の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の１．４倍
の量とした。

【００４３】この方法によって熱処理した熱試料の表面
には、均一で固く形成された酸化物層が観察された。こ
のように、化学量論値以上の量の天然ガスと予め混合さ
せた、非低温的に製造した窒素を遷移帯域中に配置した
開放管を通じて連続熱処理焼鈍炉中に導入する結果、８
５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。
しかし、８５０℃の鋼の光沢焼鈍しに許容可能な工程は
得られないであろう。 実施例１−９Ｂ 実施例１−９Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、ガスの供給位置、試料、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法により実験を行なった。但し、０．５０％の天然
ガスを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中
に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換
させるのに必要な化学量論値の２．０倍の量とした。

【００４４】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の２．０倍の量の天然ガスと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を、遷移帯域に配置し
た開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結
果、８５０℃の銅の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得ら
れる。実施例１−９Ｃ 実施例１−９Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、１．０％の天然ガスを
供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に存在
する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させる
のに必要な化学量論値の４．０倍の量とした。

【００４５】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の４倍の量の天然ガスと予め混合さ
せた非低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した開放
管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、８５
０℃の銅の酸化物焼鈍しに許容可能な工程が得られる。
しかし、８５０℃の銅の光沢焼鈍しに許容可能な工程は
得られないであろう。 実施例１−９Ｄ 実施例１−９Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び又は
焼鈍し方法で実験を行なった。但し、２．０％の天然ガ
スを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に
存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
せるのに必要な化学量論値の８．０倍の量とした。

【００４６】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の８．０倍の量の天然ガスと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した
開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、
８５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られ
る。しかし、８５０℃の鋼の光沢焼鈍しに許容可能な工
程は得られないであろう。実施例１−１０Ａ 実施例１−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、試料、ガスの供給位置、ガス供給装置の型
式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍し方法で実験を
行なった。但し、７５０℃の温度とした。この実施例で
使用した天然ガスの量は、供給窒素中に存在する残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値に等しい量とした。

【００４７】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の天然ガスの量と予め混合させた非
低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した開放管を通
じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、７５０℃の
鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。しかし、
７５０℃の鋼の光沢焼鈍しに許容可能な工程は得られな
いであろう。実施例１−１０Ｂ 実施例１−１０Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、０．５０％の天然ガ
スを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に
存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
せるのに必要な化学量論値の２．０倍の量とした。

【００４８】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の２．０倍の量の天然ガスと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した
開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、
７５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる
であろう。実施例１−１０Ｃ 実施例１−１０Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、１．０％の天然ガス
を供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に存
在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るに必要な化学量論値の４．０倍の量とした。

【００４９】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の４．０倍の量の天然ガスと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した
開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、
７５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる
のであろう。しかし、７５０℃の鋼の光沢焼鈍しに許容
可能な工程は得られない。実施例１−１０Ｄ 実施例１−１０Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、
ガス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、２．０％の天然ガス
を供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に存
在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るに必要な化学量論値の８．０倍の量とした。

【００５０】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の８．０倍の量の天然ガスと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を遷移帯域に配置した
開放管を通じて連続的熱処理焼鈍炉中に導入する結果、
７５０℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られ
る。しかし、７５０℃の鋼の光沢焼鈍しに許容可能な工
程は得られないであろう。実施例１−１１ 炭素鋼は、実施例１−１の方法で処理した。但し、開口
部が下向きである、即ち、試料の方向を向いた直径１．
９０５ｃｍ（３／４インチ）のエルボが取付けられた、
直径１．２７ｃｍ（１／２インチ）の鋼管を通じ、及び
図７の位置７４にて焼鈍炉６０の加熱帯域中に供給ガス
を導入するため、焼鈍炉の冷却帯域に挿入した開放端の
管を通じて、ガス状混合体を供給した。焼鈍炉の加熱帯
域に入った供給ガスは、試料に直接、衝突し、供給ガス
を開放管を通じて焼鈍炉の加熱帯域中に導入する状態を
模擬した。使用した天然ガスの量は、供給ガスの０．２
５％とした。故に、この量は、供給窒素中に存在する残
留酸素を二酸化炭素と水の混合体に完全に変換させるの
に必要な化学量論値に等しい量である。

【００５１】この方法により処理した鋼試料は非均一に
酸化されることが分かった。供給窒素中に存在する残留
酸素は、加熱帯域内で一酸化炭素、二酸化炭素及び水の
混合体に変換された。多量の残留酸素が存在し、冷却帯
域中のｐＣＯ／ｐＣＯ_２比及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ比が
１．０、又はそれ以下であることは、試料の表面を制御
された状態に酸化させるのに最適である（表１〜表６参
照）。しかし、試料は、非均一に酸化された。焼鈍炉内
の流体の流量及び温度プロファイルを詳細に分析する
と、供給ガスは高速度で導入されたが、酸素及び天然ガ
スを開放供給管付近で完全に反応させるのに十分な高温
度まで加熱されず、その結果、低温の窒素が試料上の未
反応酸素に直接衝突し、非均一に酸化されることが分か
った。

【００５２】このように、化学量論値の量の天然ガスと
予め混合させた非低温的に製造した窒素を従来の開放供
給管を使用して、連続的焼鈍炉の加熱帯域中に導入し、
均一で且つ制御された状態に酸化された鋼試料を形成す
ることはできない実施例１−１２乃至１−１４ 実施例１−１１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で３回、実験を行なった。但し、０．５、１．
０、３．０％の天然ガスを供給ガスに添加し、天然ガス
の量は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及
び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の２．
０倍、４．０倍及び１２．０倍の量とした。

【００５３】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。化学量論値の２．０
倍、４．０倍及び１２．０倍の量の天然ガスと予め混合
させた非低温的に製造した窒素を従来の開放供給管を使
用して連続的焼鈍炉の加熱帯域中に導入し、均一で且つ
制御状態に酸化された鋼試料を形成することはできな
い。実施例１−１５ 実施例１−１１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、５．０％の天然ガスを
供給ガスに添加し、天然ガスの量は、供給窒素中に存在
する残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させる
のに必要な化学量論値の２０．０倍の量とした。

【００５４】この方法により熱処理した鋼試料は、一部
光沢性であり、一部酸化した表面仕上げ状態となること
が分かった。このように、化学量論値の２０．０倍の量
の天然ガスと予混合させた非低温的に製造した窒素を従
来の開放供給管を使用して連続的焼鈍炉の加熱帯域中に
導入し、均一で且つ制御状態に酸化し、又は光沢鋼試料
を形成することはできない。実施例１−１６ 実施例１−１１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、供給ガスは、図７の位
置７６で焼鈍炉６０の加熱帯域中に導入した。使用した
天然ガスの量は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論
値に等しい量にした。

【００５５】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。このように、この場合
にも、化学量論値の量の天然ガスと予め混合させた非低
温的に製造した窒素を従来の開放供給管を使用して連続
的焼鈍炉の加熱帯域中に導入し、均一で且つ制御状態に
酸化した鋼試料を形成することはできない。実施例１−１７ 実施例１−１６に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、３．０％の天然ガスを
ガス状供給混合体に添加した。使用した天然ガスの量
は、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水
の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の１２．０
倍の量とした。

【００５６】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。この場合にも、化学量
論値の１２．０倍の量の天然ガスと予め混合させた非低
温的に製造した窒素を従来の開放供給管を使用して、連
続的焼鈍炉の加熱帯域中に導入し、均一で且つ制御状態
に酸化した鋼試料を形成することはできない。実施例１−１８ 実施例１−１１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、表１〜表６に示すよう
に、９５０℃の温度とした。添加した天然ガスの量は、
供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に変換させるのに必要な化学量論値に等しい量とし
た。

【００５７】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。このように、化学量論
値の量の天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した
窒素を従来の開放供給管を使用して、連続的焼鈍炉の加
熱帯域中に導入し、均一で且つ制御状態に酸化された鋼
材料、又は光沢鋼試料を形成することはできない。実施例１−１９及び１−２０ 実施例１−１８に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、ガスの供給位置、ガ
ス供給装置の型式、供給ガスの流量及び組成分及び焼鈍
し方法で２回、実験を行なった。但し、０．５及び１．
０％の天然ガスを供給ガスに添加し、天然ガスの量は、
供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に変換させるのに必要な化学量論値の２．０倍及び
４．０倍の量とした。

【００５８】この方法により熱処理した鋼試料は、非均
一に酸化されることが分かった。このように、化学量論
値の２．０倍及び４．０倍の量の天然ガスと予め混合さ
せた非低温的に製造した窒素を従来の開放供給管を使用
して、連続的焼鈍炉の加熱帯域中に導入し、均一で且つ
制御状態に酸化された鋼試料を形成することはできな
い。

【００５９】上記実施例に関する表１〜表６のデータを
分析すると、焼鈍炉の加熱帯域中に配置された直線状の
端部が開放した管は、天然ガスと予め混合させた非低温
的に製造した窒素を焼鈍炉内に導入し、制御状態に酸化
され及び／又は光沢、酸化物なしの焼鈍し炭素鋼試料を
形成することはできないことが分かった。供給ガス中に
存在する酸素は、焼鈍炉の加熱帯域及び冷却帯域中で一
酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換されるが、
この酸素は、供給領域付近では、上述のガスに完全には
変換されなかった。これは、供給ガスが高速度で焼鈍炉
に入り、このため、残留酸素及び天然ガスを加熱し、反
応させるのに十分な時間がないからである。その結果、
供給ガスは、試料上の未反応の酸素に衝突し、従って、
非制御状態に酸化される。

【００６０】表１〜表６のデータから、ある状況下で焼
鈍炉の遷移帯域中に配置された直線状の端部が開放した
管を使用し、非低温的に製造した窒素及び天然ガスの混
合体を利用して、炭素鋼を制御状態に酸化焼鈍しさせ得
ることが理解される。しかし、該管は、鋼の光沢、酸化
物なしの焼鈍しに使用することはできない。鋼の制御さ
れ且つ均一な酸化焼鈍しに許容可能な作用領域は、図１
０に示してある。

【００６１】殆どの熱処理業者は、一般に、制御された
酸化焼鈍し及び光沢（酸化物なし）焼鈍しの間で作業を
切り替えるため、以下の表７〜表１８に掲げた試料の結
果から明らかであるように、同一の焼鈍炉を使用して、
工程を大きく変更せずに、ガス状供給混合体を焼鈍炉の
加熱帯域中に導入することにより、炭素鋼の酸化焼鈍し
方法、及び光沢、酸化物なしの焼鈍し方法が開発され
た。

【００６２】

【表７】 実施例2-1 実施例2-2 実施例2-3 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置72) 加熱帯域（位置72）加熱帯域（位置74） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.00 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <2 <3 <4 一酸化炭素％ 1.00 1.10 0.95 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.80 3.00 2.50 メタン％ 0.60 0.40 0.55 露点℃ -58.6 -58.8 -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 550 <5 <7 一酸化炭素％ 0.50 0.90 0.85 二酸化炭素％ 0.04 0.00 0.00 水素％ 1.00 2.60 2.50 メタン％ 1.42 0.71 0.75 露点℃ -9.0 -27.9 -31.8 熱処理した試料の質 均一で固く形成 均一光沢 均一光沢 した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６３】

【表８】 実施例2-4 実施例2-5A 実施例2-5B 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.40 99.25 99.25 酸素％ 0.60 0.75 0.75 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.00 2.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <4 <4 <3 一酸化炭素％ 1.10 1.40 1.50 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.55 2.50 3.50 メタン％ 0.50 0.60 0.75 露点℃ -58.3 -58.1 -58.2 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 〜10 <6 一酸化炭素％ 0.95 1.25 1.30 二酸化炭素％ 0.00 0.01 0.01 水素％ 2.55 2.50 3.10 メタン％ 0.80 0.77 0.98 露点℃ -25.7 -20.9 -21.9 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢淡黄色 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６４】

【表９】 実施例2-6 熱処理温度℃ 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.20 酸素％ 0.80 天然ガス*(メタン)% 2.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <2 一酸化炭素％ 1.55 二酸化炭素％ 0.00 水素％ 3.50 メタン％ 1.10 露点℃ -58.2 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <7 一酸化炭素％ 1.35 二酸化炭素％ 0.02 水素％ 3.05 メタン％ 0.96 露点℃ -19.6 熱処理した試料の質 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６５】

【表１０】 実施例2-7A 実施例2-7B 実施例2-7C 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 0.50 1.00 1.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <6 <4 <3 一酸化炭素％ 0.40 0.85 1.00 二酸化炭素％ 0.10 0.05 0.01 水素％ 0.50 1.45 2.40 メタン％ 0.04 0.05 0.08 露点℃ -8.8 -11.3 -22.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <9 <7 <4 一酸化炭素％ 0.15 0.60 1.40 二酸化炭素％ 0.35 0.32 0.01 水素％ 0.15 0.90 2.20 メタン％ 0.06 0.07 0.22 露点℃ +6.4 +11.1 -3.6 熱処理した試料の質 均一で固く形成 均一で固く形成 均一光沢 した酸化 した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６６】

【表１１】 実施例2-8 熱処理温度℃ 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.75 酸素％ 0.25 天然ガス*(メタン)% 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <9 一酸化炭素％ 0.50 二酸化炭素％ 0.00 水素％ 2.30 メタン％ 0.65 露点℃ -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 一酸化炭素％ 0.50 二酸化炭素％ 0.00 水素％ 2.30 メタン％ 0.57 露点℃ -52.6 熱処理した試料の質 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６７】

【表１２】 実施例2-9 実施例2-10 実施例2-11 熱処理温度℃ 1,050 1,050 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.70 99.65 99.60 酸素％ 0.30 0.35 0.40 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.00 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <6 <6 <6 一酸化炭素％ 0.60 0.60 0.75 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.30 2.10 2.10 メタン％ 0.70 0.80 0.80 露点℃ -58.5 -58.3 -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 <9 <9 一酸化炭素％ 0.60 0.60 0.70 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.25 2.20 2.10 メタン％ 0.65 0.69 0.73 露点℃ -44.4 -41.3 -35.9 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６８】

【表１３】 実施例2-12 実施例2-13 実施例2-14 熱処理温度℃ 1,050 1,050 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.60 99.55 99.50 酸素％ 0.40 0.45 0.50 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.25 2.25 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <4 <4 <4 一酸化炭素％ 0.80 0.90 0.95 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.60 2.65 2.70 メタン％ 0.70 0.80 0.90 露点℃ -58.3 -58.3 -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <5 <7 一酸化炭素％ 0.75 0.85 0.90 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 2.60 2.70 2.70 メタン％ 0.78 0.86 0.90 露点℃ -41.2 -36.9 -33.1 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００６９】

【表１４】 実施例2-15 実施例2-16 熱処理温度℃ 1,050 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 2.00 1.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <5 一酸化炭素％ 0.90 1.00 二酸化炭素％ 0.00 0.00 水素％ 2.40 2.15 メタン％ 0.80 0.40 露点℃ -58.4 -29.4 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <6 <6 一酸化炭素％ 0.85 1.00 二酸化炭素％ 0.00 0.01 水素％ 2.40 2.20 メタン％ 0.78 0.35 露点℃ -32.6 -22.1 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００７０】

【表１５】 実施例2-17A 実施例2-17B 実施例2-17C 熱処理温度℃ 1,000 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.70 99.70 99.70 酸素％ 0.30 0.30 0.30 天然ガス*(メタン)% 2.00 1.50 1.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <3 <6 〜10 一酸化炭素％ 0.40 0.60 0.35 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.01 水素％ 1.20 1.20 1.05 メタン％ 1.10 0.40 0.40 露点℃ -57.7 -33.8 -29.1 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <9 <9 〜11 一酸化炭素％ 0.40 0.60 0.35 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.01 水素％ 1.60 1.20 1.00 メタン％ 1.02 0.37 0.33 露点℃ -57.7 -29.1 -23.6 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢淡黄色 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００７１】

【表１６】 実施例2-18 実施例2-19 実施例2-20 熱処理温度℃ 1,000 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.75 99.80 99.85 酸素％ 0.25 0.20 0.15 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.00 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <4 <3 <3 一酸化炭素％ 0.35 0.30 0.20 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 1.10 1.05 0.9 メタン％ 1.10 1.10 1.12 露点℃ -57.9 -57.9 -57.9 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <7 <6 <8 一酸化炭素％ 0.35 0.25 0.25 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.00 水素％ 1.70 1.70 1.60 メタン％ 1.02 1.02 0.87 露点℃ -57.9 -58.0 -57.9 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００７２】

【表１７】 実施例2-21 熱処理温度℃ 950 供給ガスの流量,SCFH 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.90 酸素％ 0.10 天然ガス*(メタン)% 2.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <3 一酸化炭素％ 0.10 二酸化炭素％ 0.00 水素％ 0.80 メタン％ 1.32 露点℃ -58.1 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 〜10 一酸化炭素％ 0.15 二酸化炭素％ 0.00 水素％ 1.30 メタン％ 1.18 露点℃ -58.1 熱処理した試料の質 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【００７３】

【表１８】 実施例2-22 実施例2-23 熱処理温度℃ 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.925 99.95 酸素％ 0.075 0.05 天然ガス*(メタン)% 1.75 1.25 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <2 <3 一酸化炭素％ 0.10 0.10 二酸化炭素％ 0.00 0.00 水素％ 0.50 0.30 メタン％ 1.12 0.60 露点℃ -57.7 -33.8 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <87 <7 一酸化炭素％ 0.10 0.10 二酸化炭素％ 0.00 0.00 水素％ 0.50 0.30 メタン％ 1.10 0.60 露点℃ -57.9 -58.1 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。実施例２−１ 実施例１−１４に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分及び焼鈍し方法で実験を行なった。但し、２．０
％の天然ガスをガス状供給混合体に添加し、そのガス状
供給混合体を改造した多孔ディフューザを通じて焼鈍炉
の加熱帯域（図７の位置７２）に導入した。直径１．９
０５ｃｍ（３／４インチ）、長さ１５．２４ｃｍ（６イ
ンチ）の長い多孔インコネル材料からなる頂部半体４４
を備える、図３（ｃ）に示した略円筒状のディフューザ
４０を組み立てた。多孔インコネル材料は、直径０．２
３８ｃｍ（０．０９４インチ）の孔を平方インチ当たり
４７個備えるようにした。これら孔は、２つの最も近い
孔の間で約０．３９６ｃｍ（約０．１５６インチ）の距
離、ずらして配置した。孔数、及びその孔パターンは、
ガス状混合体が流動する約３３％の開放面積を提供し得
るものとした。ディフューザ４０の底部半体４６は、ガ
ス不透過性インコネルにて形成し、ディフューザ４０の
一端４２にはキャップをかぶせ、他端４３は、冷却端前
室６８を通じて焼鈍炉６０内に挿入された直径１．２７
ｃｍ（１／２インチ）のステンレス鋼供給管に取り付け
た。ディフューザ４０の底部半体４６は、処理中の部品
１６′（主要部品）に対して平行に配置し、これにより
供給ガスの流れを略焼鈍炉の高温の天井に向け、供給ガ
スが試料１６′上の未反応酸素に直接、衝突しないよう
にした。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の８倍の量とした。

【００７４】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域中で二酸化炭素
及び水の混合体に変換された。ｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大き
く（＞２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．
３）比である結果、加熱帯域中の試料の表面で還元され
たものと考えられる。しかし、試料の表面は、多量の残
留酸素の存在により（表７〜表１８参照）、冷却帯域中
で酸化された。

【００７５】このように、化学量論値の８倍の天然ガス
と予め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域
（位置７２）に配置された改造多孔ディフューザを通じ
て連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，１００℃
の鋼の酸化焼鈍しに許容し得る工程が得られる。該改造
多孔ディフューザは、冷却帯域から僅か３０．４８ｃｍ
（１２インチ）に配置（位置７２）されるため、供給ガ
ス中に存在する全ての残留酸素が、冷却帯域に入る前に
天然ガスと反応することはなかった。冷却帯域中に存在
する残留酸素（５５０ｐｐｍ）により、試料は、表７〜
表１８に示すように、制御状態に酸化された。故に、改
造多孔ディフューザを通じてガス状供給混合体を加熱帯
域（位置７２）内に導入する結果、常に、均一に酸化さ
れた試料が得られるが、使用される天然ガス、又はその
他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に完全に交換させるのに必要な化学量論値以上の量
としなければならない。実施例２−２ 実施例２−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び焼鈍し方法で実験を行な
った。但し、ガス状供給混合体は、焼鈍炉の加熱帯域
（図７の位置７４）内に導入した。この実験で使用した
天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素と水の混合体に
変換させるのに必要な化学量論値の８倍の量とした。こ
の方法により熱処理した鋼試料は、均一な光沢、酸化物
なしの表面となることが分かった。供給窒素中に存在す
る残留酸素は、加熱及び冷却帯域内で一酸化炭素と水分
の混合体に略完全に（５ｐｐｍ以下）変換された。加熱
帯域及び冷却帯域の双方に相当量の一酸化炭素及び水素
が存在するため、及びｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大きく（＞
２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．３）結
果、試料の表面が還元された。

【００７６】このように、化学量論値の８倍の量の天然
ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯
域（位置７４）に配置された改造多孔ディフューザを通
じて連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，１００
℃の鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍しに許容し得る工程が
得られる。

【００７７】故に、この実施例から、この方法が混合対
を焼鈍炉内に導入する臨界的な工程を含むことが分かっ
た。例えば、冷却帯域から僅か３０．４８ｃｍ（１２イ
ンチ）の箇所（位置７２）ではなく、７６．２ｃｍ（３
０インチ）離れた箇所（位置７４）に改造多孔ディフュ
ーザ３０を配置するだけで、供給ガス中に存在する残留
酸素の殆どは、一酸化炭素及び水分に変換された。故
に、ガス状供給混合体を１，１００℃で改造多孔ディフ
ューザを通じて加熱帯域（位置７４）内に導入する結
果、非低温的に製造した窒素により、常に、光沢、酸化
物なしの試料が得られた。但し、使用した天然ガス、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ
／ｐＣＯ_２を２．８以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．
３以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷
却帯域の双方における残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下で
あるようにした。実施例２−３ 実施例２−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び焼鈍し方法で実験を行な
った。但し、ガス状供給混合体は、焼鈍炉の加熱帯域
（図７の位置７６）に導入した。この実験で使用した天
然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に
変換させるのに必要な化学量論値の８倍の量とした。

【００７８】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面であることが分かった。この
実施例から、前と同様に、改造ディフューザを焼鈍炉内
に配置することが臨界的なことであることが分かった。
例えば、同様に、改造多孔ディフューザを冷却帯域から
３０．４８ｃｍ（１２インチ）の箇所（位置７２）から
１０１．６ｃｍ（４０インチ）離れた箇所（位置７６）
に移動するだけで、供給ガス中に存在する残留酸素の殆
どは、一酸化炭素及び水分に変換された。故に、非低温
的に製造された窒素を１，１００℃で改造多孔ディフュ
ーザを通じて加熱帯域（位置７６）内に導入する結果、
均一な光沢、酸化物なしの試料が得られるが、使用した
天然ガス又はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に完全に変換させるのに必要な化
学量論値以上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双
方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ
を１．３以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域
及び冷却帯域双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下であ
るようにした。

【００７９】この実施例で熱処理した供給鋼材料、及び
鋼試料は、浸炭及び脱炭の程度を調べるため検査した。
供給される材料の検査の結果、浸炭及び脱炭の何れも観
察されなかったが、天然ガスと予め混合した非低温的に
製造した窒素雰囲気中で熱処理した鋼試料は、約０．１
５２ｍｍ（約０．００６インチ）の脱炭を生じた。かか
る鋼試料の脱炭は、多分、冷却帯域中に高い露点が存在
することが原因であると考えられる。実施例２−４ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法で
実験を行なった。但し、９９．４％のＮ_２及び０．６％
のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用した。この
実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭
素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
約６．７倍の量とした。

【００８０】この方法で熱処理した鋼試料は、均一で光
沢の酸化物なしの表面となることが分かった。供給窒素
中に存在する残留酸素は、表７〜表１８に示すように、
加熱帯域及び冷却帯域中で一酸化炭素及び水の混合体に
略完全に（８ｐｐｍ以下）変換された。

【００８１】この実験も同様に、１，１００℃で運転し
た焼鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔性ディ
フューザを使用し、非低温的に製造した窒素により炭素
鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることを明ら
かにしたが、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素
の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に
変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加
熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８
以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以上とするのに十分な
量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素
濃度が、１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−５Ａ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法で
実験を行なった。但し、９９．２５％のＮ_２、及び０．
７５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用し
た。この実験で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二
酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量
論値の約５．３倍の量とした。

【００８２】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢面を備えることが分かった。しかし、該試料表面
は、淡黄色を呈し、その表面仕上げが辛うじて許容可能
であった。供給窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域
及び冷却帯域中で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に
（約１０ｐｐｍ）変換された。

【００８３】この実施例も同様に、１，１００℃で運転
した焼鈍炉の加熱帯域中の十分に配置した改造多孔ディ
フューザを使用して非低温的に製造した窒素により、炭
素鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍し可能であることを明ら
かにしたが、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素
の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に
変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加
熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８
以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以上とするのに十分な
量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素
濃度が、１０ｐｐｍ以下となるようにした。又、この実
施例は、鋼の光沢焼鈍しに必要な天然ガスの最少量は、
供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値の約５．
０倍の量であることを明らかにした。実施例２−５Ｂ 実施例２−５Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法
で実験を行なった。但し、２．０％ではなく、２．５％
の天然ガスを使用した。この実験で使用した天然ガスの
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るのに必要な化学量論値の約６．７倍の量とした。

【００８４】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。又、
各標本の表面は、淡黄色を呈することがなかった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（６ｐｐｍ以
下）変換された。

【００８５】この実施例も同様に、１，１００℃で運転
した焼鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔ディ
フューザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭
素鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることを明
らかにした。但し、使用した天然ガス又はその他の炭化
水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完
全に変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、
又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を
２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以上とするのに
十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残
留酸素濃度が、１０ｐｐｍ以下となるようにした。

【００８６】供給される材料を検査した結果、浸炭及び
脱炭の何れも観察されない一方、この実施例で熱処理し
た鋼試料は、約０．１７７ｃｍ（０．００７インチ）の
脱炭が観察された。この実施例で熱処理した試料の脱炭
の程度は、多分、冷却帯域内に高い露点が存在する（表
７〜表１８参照）ため、実施例２−３で処理した試料の
脱炭程度を上廻った。実施例２−６ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法で
実験を行なった。但し、９９．２％のＮ_２、及び０．８
％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用した。こ
の実験で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭
素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
約６．３倍の量とした。

【００８７】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（７ｐｐｍ以
下）変換された。

【００８８】この実施例も、同様に、１，１００℃で運
転した焼鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔デ
ィフューザを使用し、非低温的に製造した窒素により、
炭素鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることを
明らかにした。但し、使用した天然ガス、又はその他の
炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体
に完全に変換させるのに必要な化学量論値以上の量と
し、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｏＣＯ
_２を２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以上とする
のに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方
の残留酸素濃度が、１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−７Ａ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法で
実験を行なった。但し、２．０％ではなく、０．５０％
の天然ガスを使用した。この実験に使用した天然ガスの
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るのに必要な化学量論値の約２．０倍の量とした。

【００８９】本発明により熱処理した鋼試料は、均一で
固く形成された酸化物が観察される表面仕上げとなるこ
とが分かった。供給窒素中に存在する残留酸素は、表２
に示すように、加熱帯域及び冷却帯域内で、一酸化炭
素、二酸化炭素及び水の混合体に略完全に（８ｐｐｍ以
下）変換された。これら試料は、冷却帯域中のｐＣＯ／
ｐＣＯ_２が小さく（＜２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
小さい（＜１．３）比である結果、酸化された。

【００９０】この実施例は、１，１００℃で運転した焼
鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔ディフュー
ザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼を
制御状態に酸化焼鈍しすることが可能であることを明ら
かにした。但し、使用する天然ガス、又はその他の炭化
水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完
全に変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、
又、冷却帯域内でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以下、及び
ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以下にするのに十分な量とし
た。実施例２−７Ｂ 実施例２−７Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び位置、及び焼鈍し方法
で実験を行なった。但し、１．０％の天然ガスを使用し
た。この実験で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二
酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量
論値の約４．０倍の量とした。

【００９１】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
で固く形成された酸化物が観察される表面仕上げとなる
ことが分かった。供給窒素中に存在する残留酸素は、表
２に示すように、加熱帯域及び冷却帯域中で、一酸化炭
素、二酸化炭素及び水の混合体に略完全に（８ｐｐｍ以
下）変換された。これら試料は、冷却帯域中のｐＣＯ／
ｐＣＯ_２が小さく（＜２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
小さい（＜１．３）比である結果、酸化された。

【００９２】この実施例も、同様に、１，１００℃で運
転した焼鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔デ
ィフューザを使用して、非低温的に製造した窒素によ
り、炭素鋼の酸化焼鈍しが可能であることを明らかにし
た。但し、使用した天然ガス、又は、その他の炭化水素
の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に
変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、冷
却帯域内でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以下、及びｐＨ_２
／ｐＨ_２Ｏを１．３以下とするのに十分な量とした。実施例２−７Ｃ 実施例２−７Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、ガ
ス供給装置の型式及び位置、及び組成分及び焼鈍し方法
で実験を行なった。但し、１．５％の天然ガスを使用し
た。この実験に使用した天然ガスの量は、残留酸素を二
酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量
論値の約６．０倍の量とした。

【００９３】この方法により、熱処理した鋼試料は、均
一な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供
給窒素中に存在する残留酸素は、表７〜表１８に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域中で、一酸化炭素、二酸化
炭素及び水の混合体に略完全に（４ｐｐｍ以下）変換さ
れた。

【００９４】この実施例は、１，１００℃で運転した焼
鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔ディフュー
ザを使用して、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることを明らか
にした。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水
素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全
に変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、
加熱帯域及び冷却帯域中でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以
上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以上とするのに十分な量
とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃
度が１０ｐｐｍ以下であるようにした。実施例２−８ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉、試料、供給ガスの流量、ガス供給装置の型式及び供
給位置、焼鈍し方法を利用して実験を行なった。但し、
１，０５０℃の温度とし、又９９．７５％のＮ_２、及び
０．２５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用
した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化
学量論値の１６．０倍の量とした。

【００９５】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（９ｐｐｍ以
下）変換された。

【００９６】この実施例は、１，０５０℃で運転した焼
鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔ディフュー
ザを使用して、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることを明らか
にした。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水
素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全
に変換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、
加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．
６以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．４以上とするのに
十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残
留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。

【００９７】供給材料を調べると、浸炭又は脱炭の何れ
も観察されなかったが、この実施例にて、天然ガスと予
め混合させた非低温的に製造した窒素雰囲気中で鋼及び
試料を熱処理する間、僅かな脱炭を示し、その脱炭深さ
は、約０．０２５４ｍｍ（約０．００１インチ）であっ
た。故に、この実験から、天然ガスと予め混合させた非
低温的に製造した窒素雰囲気中で熱処理した試料の脱炭
の程度は、連続的焼鈍炉中の冷却帯域及び加熱帯域内の
露点を制御することにより、制御可能であることが分か
った。実施例２−９乃至２−１５ 実施例２−８に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉、試料、供給ガスの流量、温度、ガス供給装置の型式
及び供給位置、焼鈍し方法を利用して実施例２−９乃至
２−１５で７回、実験を行なった。但し、使用する天然
ガスの量は、表７〜表１８に示すように、２．０％から
２．２５％に変更し、９９．７０乃至９９．５０％のＮ
_２、及び０．３０乃至０．５０％のＯ_２を含む非低温的
に製造した窒素を使用した。これら実施例で使用した天
然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に
変換させるのに必要な化学量論値の約８．０倍乃至約１
３．３倍の量に変更した。

【００９８】この実施例で熱処理した鋼試料は、均一な
光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給窒
素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内で
一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（９ｐｐｍ以下）
交換された。

【００９９】これら実施例も、同様に、１，０５０℃で
運転した焼鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔
ディフューザを使用し、非低温的に製造した窒素によ
り、炭素鋼の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であるこ
とを明らかにした。但し、使用した天然ガス、又はその
他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以上の量
とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方にてｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２を２．６以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．４以上に
するのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の
双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下であるようにし
た。

【０１００】供給される材料を調べた結果、浸炭又は脱
炭何れも生じていないことが分かった。実施例２−１０
にて天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素
雰囲気中で熱処理したこの実施例の鋼試料は、又浸炭、
脱炭の何れも観察されなかった。故に、この実験から、
天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を使
用して、連続的焼鈍炉の冷却帯域及び加熱帯域の双方の
露点を慎重に制御することにより、炭素鋼を中性焼入れ
可能であることが分かった。実施例２−１６ 実施例２−１５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉、試料、温度、供給ガスの流量及び組成分、ガス供
給装置の型式及び供給位置、焼鈍し方法を利用して実験
を行なった。但し、１．５％の天然ガスを使用した。こ
の実験で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭
素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
約６．０倍の量とした。

【０１０１】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面であることが分かった。

【０１０２】この実施例から、１，０５０℃で運転した
焼鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフュ
ーザを使用し、非低温的に製造された窒素により、炭素
鋼の光沢性、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分
かった。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水
素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全
に変換させるのに必要な化学量論値の６．０倍以上の量
とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２を２．６以上、又、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．４以上
にするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域
の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにし
た。実施例２−１７Ａ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉、試料、供給ガスの流量、ガス供給装置の型式及び供
給位置、焼鈍し方法を利用して実験を行なった。但し、
１，０００℃の温度とし、又９９．７％のＮ_２、及び
Ｏ．３０％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用
した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化
学量論値の約１３．３倍の量とした。

【０１０３】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内
で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（９ｐｐｍ以
下）変換された。

【０１０４】この実施例から、１，０００℃で運転した
焼鈍炉の加熱帯域中に十分に配置した改造多孔ディフュ
ーザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加熱
帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以
上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上にするのに十分
な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸
素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−１７Ｂ 実施例２−１７Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉、温度、試料、供給ガスの流量及び組成分、ガス
供給装置の型式及び供給位置、焼鈍し方法を利用して実
験を行なった。但し、１．５％の天然ガスを使用した。
この実施例に使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論
値の１０倍の量とした。この方法により熱処理した鋼試
料は、均一な光沢、酸化物なしの表面となることが分か
った。供給窒素中に存在する残留酸素を加熱帯域及び冷
却帯域内で一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（９ｐ
ｐｍ以下）変換された。

【０１０５】この実施例から、１，０００℃で運転した
焼鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフュ
ーザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加熱
帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以
上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上にするのに十分な量
とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃
度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−１７Ｃ 実施例２−１７Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉、温度、試料、供給ガスの流量及び組成分、ガス
供給装置の型式及び供給位置、焼鈍し方法を利用して実
験を行なった。但し、１．０％の天然ガスを使用した。
この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論
値の６．７倍の量とした。

【０１０６】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢表面となることが分かった。しかし、試料の表面
は、淡黄色であり、表面仕上げは辛うじて許容可能であ
った。供給窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び
冷却帯域内で一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に
略完全に（１１ｐｐｍ以下）変換された。

【０１０７】この実施例から、１，０００℃で運転した
焼鈍炉の加熱帯域内の十分に配置した改造多孔ディフュ
ーザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加熱
帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以
上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上とするのに十分な量
とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃
度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−１８及び２−１９ 実施例２−１７に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉、試料、供給ガスの流量、温度、ガス供給装置の型
式及び供給位置、焼鈍し方法を利用して実施例２−１８
で２回、実験を行なった。但し、表７〜表１８に示すよ
うに、９９．７５及び９９．８０％のＮ_２及び０．２５
乃至０．２０％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を
使用した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留
酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要
な化学量論値のそれぞれ１６．０倍及び２０．０倍の量
とした。

【０１０８】この実施例で熱処理した鋼試料は、均一な
光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給窒
素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内で
一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（７ｐｐｍ以下）
変換された。

【０１０９】これら実験から、１，０００℃で運転した
焼鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフュ
ーザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼
の光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加熱
帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以
上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上とするのに十分
な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸
素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−２０ 実施例２−１７に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉、試料、供給ガスの流量、温度、ガス供給装置の型
式及び供給位置、焼鈍し方法で実験を行なった。但し、
表７〜表１８に示すように、９９．８５％のＮ_２及び
０．１５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用
した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化
学量論値の２６．７倍の量とした。

【０１１０】この実施例で熱処理した鋼試料は、均一な
光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給窒
素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内で
一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（８ｐｐｍ以下）
変換された。しかし、ベルト及び焼鈍炉内部は、共に僅
かに煤を生じ、この実施例で使用した工程条件は、長時
間の熱処理には不敵であることが分かった。より具体的
には、試験結果から、焼鈍炉内の煤の発生を阻止するた
め、ガス状供給混合体中に使用する天然ガスの量を少な
くすることが望ましいことが分かった。

【０１１１】この実験から、１，０００℃で運転した焼
鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフュー
ザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼の
光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値以上の量とし、又、加熱
帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５０
以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上にするのに十
分な量とし、更に、焼鈍炉内で煤を発生させるのに十分
な量でないようにし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方
の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。実施例２−２１ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉、試料、供給ガスの流量、ガス供給装置の型式及び供
給位置、焼鈍し方法で実験した。但し、表７〜表１８に
示すように、９５０℃の温度とし、又、９９．９０％の
Ｎ_２及び０．１０％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒
素を使用した。この実施例で使用した天然ガスの量は、
残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに
必要な化学量論値の４０．０倍の量とした。

【０１１２】この実施例で熱処理した鋼試料は、均一な
光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給窒
素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内で
一酸化炭素及び水の混合体に略完全に（約１０ｐｐｍ）
に変換された。

【０１１３】この実験から、９５０℃で運転した焼鈍炉
の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフューザを
使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼の光
沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かった。
但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の量
は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変換
させるのに必要な化学量論の約４０．０倍の量とし、
又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ_２を
２．４以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．６以上にする
のに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の双方
の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにした。

【０１１４】供給される材料を調べた結果、浸炭又は脱
炭何れも観察されなかった。この実施例で天然ガスと予
め混合させた非低温的に製造した窒素雰囲気中で熱処理
した鋼試料は、又浸炭、脱炭何れも観察されなかった。
故に、この実施例から、天然ガスと予め混合させた非低
温的に製造した窒素雰囲気を使用し、連続的焼鈍炉の冷
却帯域及び加熱帯域の双方の露点を慎重に制御すること
により、炭素鋼を中性焼入れが可能であることが分かっ
た。実施例２−２２ 実施例２−２１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉、試料、温度、供給ガスの流量、ガス供給装置の型
式及び供給位置、焼鈍し方法で実験を行なった。但し、
表７〜表１８に示すように、９９．９２５％のＮ_２、及
び０．０７５％のＯ_２含む非低温的に製造した窒素を使
用し、１．７５％の天然ガスを添加した。この実施例で
使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水
の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の約４６．
７倍の量とした。

【０１１５】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内
で一酸化炭素及び水の混合体に完全に変換された。

【０１１６】この実施例から、９５０℃で運転した焼鈍
炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフューザ
を使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼の光
沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることが分かった。
但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の量
は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変換
させるのに必要な化学量論値の４０．０倍以上の量と
し、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ
_２を２．４以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．６以上と
するのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の
双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにし
た。

【０１１７】供給される材料を調べた結果、浸炭又は脱
炭の何れも観察されなかった。この実施例にて天然ガス
と予め混合させた非低温的に製造した窒素雰囲気中で熱
処理した鋼試料も又、浸炭、脱炭の何れも観察されなか
った。故に、この実施例から、天然ガスと予め混合させ
た非低温的に製造した窒素雰囲気を使用し、連続的焼鈍
炉の冷却帯域及び加熱帯域の双方の露点を慎重に制御す
ることにより、炭素鋼を中性焼入れが可能であることが
分かった。実施例２−２３ 実施例２−２１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉、試料、温度、供給ガスの流量、ガス供給装置の型
式及び供給位置、焼鈍し方法で実験を行なった。但し、
９９．９５％のＮ_２、及び０．０５％のＯ_２含む非低温
的に製造した窒素を使用し、１．２５％の天然ガスを添
加した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の５０倍の量とした。

【０１１８】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域内
で一酸化炭素及び水の混合体に完全に交換された。

【０１１９】この実施例により、９５０℃で運転した焼
鈍炉の加熱帯域内に十分に配置した改造多孔ディフュー
ザを使用し、非低温的に製造した窒素により、炭素鋼の
光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能であることがわかっ
た。但し、使用した天然ガス、又はその他の炭化水素の
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変
換させるのに必要な化学量論値の４０．０倍以上の量と
し、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ／ｐＣＯ
_２を２．４以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．６以上に
するのに充分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯域の
双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにし
た。

【０１２０】供給される材料を調べた結果、浸炭、又は
脱炭の何れも観察されなかった。この実施例で天然ガス
と予め混合させた非低温的に製造した窒素雰囲気中で熱
処理した鋼試料も又、浸炭、脱炭の何れも観察されなか
った。故に、この実施例から、天然ガスと予め混合させ
た非低温的に製造した窒素雰囲気を使用し、連続的焼鈍
炉の冷却帯域及び加熱帯域の双方の露点を慎重に制御す
ることにより、炭素鋼を中性焼入れが可能であることが
分かった。

【０１２１】鋼に対する制御された酸化及び光沢、酸化
物なしの焼鈍しに対する作用領域を設定するため、９５
０℃の温度で多数の更なる実験を行なった。これら実験
結果は表１９に掲げ、以下に詳細に説明する。

【０１２２】

【表１９】 実施例3-1 実施例3-2 実施例3-3A 熱処理温度℃ 950 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 0.50 天然ガス*(メタン)% 0.25 1.00 3.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 <6 <10 一酸化炭素％ 0.0 0.45 0.95 二酸化炭素％ 0.17 0.17 0.00 水素％ 0.00 1.40 3.00 メタン％ 0.03 0.23 1.68 露点℃ 1.3 7.7 -22.9 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 330 190 140 一酸化炭素％ 0.00 0.45 0.75 二酸化炭素％ 0.20 0.03 0.02 水素％ 0.00 1.20 3.10 メタン％ 0.03 0.40 2.44 露点℃ 7.7 -2.8 -14.7 熱処理した試料の質 均一で固く形成 均一で固く形成 均一光沢 した酸化 した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１２３】

【表２０】 実施例3-4 実施例3-5 実施例3-6 熱処理温度℃ 950 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.75 99.75 99.75 酸素％ 0.25 0.25 0.25 天然ガス*(メタン)% 0.25 1.00 3.00 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 <7 <7 一酸化炭素％ 0.10 0.50 - 二酸化炭素％ 0.05 0.00 0.00 水素％ 0.20 1.50 3.00 メタン％ 0.11 0.28 1.56 露点℃ -24.9 -30.4 -32.8 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 300 140 110 一酸化炭素％ 0.10 0.25 0.45 二酸化炭素％ 0.06 0.01 0.01 水素％ 0.10 1.10 3.40 メタン％ 0.12 0.52 2.40 露点℃ - -15.2 -28.7 熱処理した試料の質 均一で固く形成 均一光沢 均一光沢 した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１２４】

【表２１】 実施例3-7 実施例3-8 熱処理温度℃ 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.90 99.90 酸素％ 0.10 0.10 天然ガス*(メタン)% 0.25 0.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <6 <3 一酸化炭素％ 0.00 0.20 二酸化炭素％ 0.09 0.03 水素％ 0.10 0.65 メタン％ 0.16 0.15 露点℃ -12.6 -18.9 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 230 110 一酸化炭素％ 0.00 0.20 二酸化炭素％ 0.04 0.01 水素％ 0.10 0.55 メタン％ 0.13 0.22 露点℃ -12.2 -23.0 熱処理した試料の質 均一で固く形成 均一光沢 した酸化 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。 実施例３−１ 実施例２−２１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、及
び焼鈍し方法で実験を行なった。但し、９９．５％のＮ
_２及び０．５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を
使用し、０．２５％の天然ガスをガス状供給混合体に添
加し、改造多孔ディフューザを通じてガス状供給混合体
を焼鈍炉の加熱帯域（図７の位置７６）内に導入した。
図３（Ｃ）に示した略円筒状のディフューザ４０は、直
径１．９０５ｃｍ（３／４インチ）、長さ１５．２４ｃ
ｍ（６インチ）であり、焼結インコネル材料からなり、
平均孔寸法が２０μｍで、開放多孔率が４０−５０％の
範囲で変化する頂部半体４４を備え、モットー・メタル
ジカル・コーポレーション（Ｍｏｔｔ Ｍｅｔａｌｌｕ
ｒｇｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により供給さ
れたものを組み立てた。ディフューザ４０の下方半体４
６は、ガス不透過性インコネルであり、ディフューザ４
０の一端４２には、キャップを取り付け、その他端４３
は、冷却端ベスティブル６８を通じて焼鈍炉６０内に挿
入した直径１．２７ｃｍ（１／２インチ）のステンレス
鋼供給管に取り付けた。ディフューザ４０の下方半体４
６は、処理中の部品１６′（主要部品）に対し平行に位
置決めし、これにより供給ガスの流れを焼鈍炉の高温の
天井に向け、供給ガスが試料１６′に未反応酸素に直
接、衝突しないようにした。この実施例で使用した天然
ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変
換させるのに必要な化学量論値に等しい量とした。

【０１２５】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一で固く形成した酸化物層が観察された。供給窒
素中に存在する残留酸素は、表７〜表１８に示すよう
に、加熱帯域中で二酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。ｐＣＯ／ｐＣＯ_２が小さく（＜２．４）及びｐＨ_２
／ｐＨ_２Ｏが小さいこと（＜１．６）は、加熱帯域内で
試料の表面を酸化するのに役立った。試料の表面は、大
量の残留酸素の存在により（表１９〜表２１参照）、冷
却帯域内で更に酸化され、試料の表面は均一に且つ制御
された状態に酸化された。

【０１２６】このように、化学量論値の量の天然ガスと
予め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に
配置した（位置７６）改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入した結果、９５０℃の鋼の酸
化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例３−２ 実施例３−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガス装置の流量及
び組成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験
を行なった。但し、１．０％の天然ガスをガス状供給混
合体に添加した。この実施例で使用した天然ガスの量
は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させる
のに必要な化学量論値の４．０倍の量とした。

【０１２７】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
酸素中に存在する残留酸素は、表１９〜表２１に示すよ
うに、加熱帯域中で略完全に（６ｐｐｍ以下）一酸化炭
素、二酸化炭素及び水の混合体に変換された。加熱帯域
中のｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小さいこと（＜１．６）は、試
料の表面を酸化するのに最適であった。試料の表面は、
多量の残留酸素の存在により（表３参照）、冷却帯域中
で更に酸化され、試料の表面が均一に且つ制御状態に酸
化された。

【０１２８】このように、化学量論値の４．０倍の量の
天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した（位置７６）改造多孔ディフューザ
を通じて連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０
℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例３−３Ａ 実施例３−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験を行
なった。但し、３．０％の天然ガスをガス状供給混合体
に添加した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残
留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必
要な化学量論値の１２．０倍の量とした。

【０１２９】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、一部酸化され、一部光沢であることが分かった。供
給窒素中に存在する残留酸素は、表１９〜表２１に示す
ように、略完全に（１０ｐｐｍ以下）一酸化炭素及び水
の混合体に変換された。加熱帯域及び冷却帯域中のガス
の組成分は、ｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大きく（＞２．４）、
及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏも大きいこと（＞１．６）を示
し、それは共に、試料の表面を還元するのに最適であ
る。しかし、試料の表面は、多量の残留酸素が冷却帯域
中に存在するため（表１９〜表２１参照）、その一部し
か酸化されなかった。

【０１３０】このように、化学量論値の１２．０倍の量
の天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した（位置７６）改造多孔デイフュー
ザを通じて連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５
０℃の鋼の酸化、及び／又は光沢焼鈍しに許容し得ない
工程となる。実施例３−３Ｂ 実施例３−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験を行
なった。但し、５．０％の天然ガスをガス状供給混合体
に添加した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残
留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必
要な化学量論値の２０．０倍の量とした。

【０１３１】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、一部酸化され、一部光沢であることが分かった。こ
のように、化学量論値の２０．０倍の量の天然ガスと予
め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に記
載した（位置７６）改造多孔ディフューザを通じて連続
的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸
化、及び／又は光沢焼鈍しに許容し得ない工程となる。実施例３−４ 実施例３−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、天然ガスの性質、ガス供給装置の型式、及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、９９．７５％のＮ_２及
び０．２５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使
用した。この実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．０倍の量とした。

【０１３２】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表１９〜表２１に示すよ
うに、加熱帯域中で略完全に（８ｐｐｍ以下）一酸化炭
素、二酸化炭素及び水の混合体に変換された。加熱帯域
中のｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．６）ことは、試
料の表面を還元させるのに最適であった。しかし、試料
の表面は、冷却帯域中のｐＣＯ／ｐＣＯ_２比が小さく、
多量の残留酸素が存在するため（表１９〜表２１参
照）、酸化され、均一に且つ制御状態に酸化された。

【０１３３】このように、化学量論値の２．０倍の量の
天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した（位置７６）改造多孔ディフューザ
を通じて連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０
℃の鋼の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例３−５ 実施例３−４に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験を行
なった。但し、１．０％の天然ガスを使用した。この実
施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素
及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
８．０倍の量とした。

【０１３４】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、一部酸化され且つ一部光沢であることが分かった。
このように、化学量論値の８．０倍の量の天然ガスと予
め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に配
置した（位置７６）改造多孔ディフューザを通じて連続
的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸化
及び／又は光沢焼鈍しに許容し得ない工程となる。実施例３−６ 実施例３−４に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験を行
なった。但し、３．０％の天然ガスを使用した。この実
施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素
及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の２
４．０倍の量とした。

【０１３５】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、一部酸化され且つ一部光沢であることが分かった。
このように、化学量論値の２４．０倍の量と予め混合さ
せた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に配置した
（位置７６）改造多孔ディフューザを通じて連続的熱処
理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸化及び／
又は光沢焼鈍しに許容し得ない工程となる。実施例３−７ 実施例３−４に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、天然
ガスの量、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験
を行なった。但し、９９．９％のＮ_２及び０．１％のＯ
_２を含む非低温的に製造した窒素を使用した。この実施
例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭素及
び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の５．
０倍の量とした。

【０１３６】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域中で略完全に
（６ｐｐｍ以下）二酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域内におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２
が小さく（＜２．４）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小さい
（＜１．６）比であり、冷却帯域内に多量の残留酸素が
存在することは、試料の表面を酸化させるのに最適であ
った（表１９〜表２１参照）。

【０１３７】このように、化学量論値の５．０倍の量の
天然ガスと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した（位置７６）改造多孔ディフューザ
を通じて連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０
℃の鋼の酸化焼鈍しに許容し得る工程が得られる。実施例３−８ 実施例３−７に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式、及び焼鈍し方法で実験を行
なった。但し、０．５０％の天然ガスを使用した。この
実施例で使用した天然ガスの量は、残留酸素を二酸化炭
素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
１０．０倍の量とした。

【０１３８】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、一部酸化され且つ一部光沢であることが分かった。
このように、化学量論値の１０．０倍の量の天然ガスと
予め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内で
配置した（位置７６）改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸
化及び／又は光沢焼鈍しに許容しない工程となる。

【０１３９】実施例２−１乃至２−７から、非低温的に
製造した窒素を使用し、１，１００℃の温度の鋼の光沢
焼鈍しが可能であることが分かった。但し、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値の約５．０倍以上の量の天然ガスを使用し、又、
改造ディフューザを使用し、ガス状供給混合体を焼鈍炉
の加熱帯域内に導入した。同様に、実施例２−８乃至２
−２３から、非低温的に製造した窒素を使用し、１，０
５０℃、１，０００℃、９５０℃の温度の鋼の光沢焼鈍
しが可能であることが分かった。但し、残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論
値のそれぞれ約６．０倍、１３．０倍、及び４０．０倍
の量の天然ガスを使用した。上記実施例から、鋼の光沢
焼鈍しに必要な天然ガスの絶対量は、供給窒素中の残留
酸素濃度の増加に伴い増大することが分かった。更に、
鋼の光沢焼鈍しに必要な天然ガスの絶対量は、熱処理温
度の増加に伴い減少した。

【０１４０】実施例３−１乃至３−８の結果から、非低
温的に製造した窒素を使用し、９５０℃の鋼の酸化焼鈍
しが可能であることが分かった。但し、供給窒素に添加
した天然ガスの量は、供給窒素中に存在する残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるの必要な化学量
論値の１．０乃至約７．０倍とする。その結果から、化
学量論値の８．０乃至２４．０倍の量の天然ガスを添加
すると、望ましくない、一部酸化され且つ一部光沢面と
なることが分かった。

【０１４１】実施例２−１乃至２−２３及び３−１乃至
３−８は、改造多孔ディフューザ、又は改造ガス供給装
置を使用する焼鈍し方法に関するものであり、化学量論
値以上の量の天然ガスを供給ガスに添加することを条件
として、炭素鋼は、非低温的に製造した窒素により、９
５０℃乃至１，１００℃の範囲の温度で焼鈍しし得るこ
とが分かった。供給ガスを焼鈍炉内に導入する（例え
ば、改造多孔ディフューザを使用して）本発明の方法に
より、ユーザは、図１１に示すように、炭素鋼の酸化焼
鈍し及び光沢、酸化物なしの焼鈍しが可能となる。図９
及び図１１の比較から明らかであるように、図１１に示
した作用領域は、本発明の方法を使用する方が従来のガ
ス供給装置の場合よりも著しく広い。故に、上記の実験
は、供給ガスが部品上の未反応酸素に衝突するのを阻止
することの重要性を明らかにする。

【０１４２】非低温的に製造した窒素とプロパンとの混
合体を使用して、多数の炭素鋼の熱処理実験を行なっ
た。これら実験結果は表２２〜表３２に掲げ、以下に詳
細に説明する。

【０１４３】

【表２２】 実施例4-1 実施例4-2 実施例4-3 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.30 99.00 酸素％ 0.50 0.70 1.00 プロパン＊％ 0.20 0.20 0.20 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <10 <4 一酸化炭素％ 0.55 0.45 0.20 二酸化炭素％ 0.00 0.08 0.34 水素％ 1.00 0.70 0.40 プロパン％ 0.02 0.01 0.00 露点℃ -58.3 -10.0 5.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <6 <8 <4 一酸化炭素％ 0.50 0.40 0.15 二酸化炭素％ 0.00 0.09 0.35 水素％ 0.90 0.65 0.30 プロパン％ 0.02 0.01 0.00 露点℃ -58.3 -10.0 5.0 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一で固く形成 した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４４】

【表２３】 実施例4-4 実施例4-5 実施例4-6 熱処理温度℃ 1,100 1,100 1,100 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.00 99.00 99.00 酸素％ 1.00 1.00 1.00 プロパン＊％ 0.25 0.28 0.40 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <4 <3 一酸化炭素％ 0.45 0.65 0.95 二酸化炭素％ 0.24 0.18 0.11 水素％ 0.06 0.95 1.50 プロパン％ 0.00 0.01 0.05 露点℃ 5.0 0.5 -4.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <5 <4 一酸化炭素％ 0.40 0.60 0.90 二酸化炭素％ 0.25 0.18 0.12 水素％ 0.60 0.90 1.40 プロパン％ 0.00 0.01 0.05 露点℃ 5.0 0.50 -4.3 熱処理した試料の質 均一で固く 均一で固く 均一光沢 形成した酸化 形成した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４５】

【表２４】 実施例4-7 実施例4-8 熱処理温度℃ 1,050 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.25 酸素％ 0.50 0.75 プロパン＊％ 0.20 0.20 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <4 一酸化炭素％ 0.30 0.20 二酸化炭素％ 0.05 0.18 水素％ 0.75 0.40 プロパン％ 0.05 0.00 露点℃ -13.0 -2.2 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <7 <4 一酸化炭素％ 0.30 0.20 二酸化炭素％ 0.05 0.19 水素％ 0.70 0.40 プロパン％ 0.05 0.00 露点℃ -13.0 -2.2 熱処理した試料の質 均一光沢 均一で固く形成 した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４６】

【表２５】 実施例4-9 実施例4-10 実施例4-11 熱処理温度℃ 1,050 1,050 1,050 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.25 99.00 99.00 酸素％ 0.75 1.00 1.00 プロパン＊％ 0.25 0.25 0.28 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <4 <4 <4 一酸化炭素％ 0.40 0.25 0.45 二酸化炭素％ 0.12 0.29 0.22 水素％ 0.80 0.50 0.80 プロパン％ 0.01 0.00 0.01 露点℃ -4.1 6.0 6.1 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <4 <5 一酸化炭素％ 0.40 0.25 0.45 二酸化炭素％ 0.12 0.29 0.22 水素％ 0.75 0.45 0.80 プロパン％ 0.01 0.00 0.01 露点℃ -4.1 6.0 6.0 熱処理した試料の質 均一光沢 均一で固く 均一で固く 形成した酸化 形成した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４７】

【表２６】 実施例4-12 実施例4-13 実施例4-14 熱処理温度℃ 1,050 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.00 99.50 99.50 酸素％ 1.00 0.50 0.50 プロパン＊％ 0.40 0.20 0.25 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <6 <4 一酸化炭素％ 0.80 0.30 0.50 二酸化炭素％ 0.14 0.09 0.01 水素％ 1.40 0.70 1.10 プロパン％ 0.04 0.01 0.04 露点℃ -4.2 -9.3 -35.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <8 <7 一酸化炭素％ 0.80 0.30 0.45 二酸化炭素％ 0.14 0.07 0.01 水素％ 1.40 0.70 1.05 プロパン％ 0.04 0.01 0.04 露点℃ -4.1 -9.2 -35.2 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４８】

【表２７】 実施例4-15 実施例4-16 熱処理温度℃ 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.25 99.25 酸素％ 0.75 0.75 プロパン＊％ 0.20 0.25 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <5 一酸化炭素％ 0.20 0.40 二酸化炭素％ 0.20 0.14 水素％ 0.45 0.80 プロパン％ 0.00 0.01 露点℃ 0.10 -1.5 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <6 一酸化炭素％ 0.20 0.40 二酸化炭素％ 0.20 0.14 水素％ 0.40 0.80 プロパン％ 0.01 0.01 露点℃ 0.00 -1.5 熱処理した試料の質 均一で固く形成 光沢及び した酸化 酸化の混合 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１４９】

【表２８】 実施例4-17 実施例4-18 実施例4-19 熱処理温度℃ 1,000 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.25 99.25 99.00 酸素％ 0.75 0.75 1.00 プロパン＊％ 0.28 0.32 0.28 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <4 <4 一酸化炭素％ 0.60 0.75 0.50 二酸化炭素％ 0.09 0.06 0.24 水素％ 1.10 1.45 0.80 プロパン％ 0.04 0.05 0.01 露点℃ -6.1 -15.6 5.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <7 <7 <5 一酸化炭素％ 0.60 0.75 0.50 二酸化炭素％ 0.09 0.06 0.24 水素％ 1.10 1.40 0.80 プロパン％ 0.03 0.06 0.01 露点℃ -6.2 -15.0 5.1 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一で固く 形成した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１５０】

【表２９】 実施例4-20 実施例4-21 実施例4-22 熱処理温度℃ 1,000 1,000 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.00 99.00 99.50 酸素％ 1.00 1.00 0.50 プロパン＊％ 0.40 0.55 0.20 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <4 <7 一酸化炭素％ 0.85 1.20 0.30 二酸化炭素％ 0.15 0.07 0.09 水素％ 1.40 2.00 0.65 プロパン％ 0.06 0.07 0.02 露点℃ 1.0 -9.5 -6.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <5 <8 <11 一酸化炭素％ 0.80 1.15 0.30 二酸化炭素％ 0.15 0.08 0.07 水素％ 1.40 1.95 0.65 プロパン％ 0.05 0.10 0.02 露点℃ 1.5 -9.6 -6.5 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一で固く 形成した酸化 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１５１】

【表３０】 実施例4-23 実施例4-24 熱処理温度℃ 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 プロパン＊％ 0.25 0.32 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 <6 一酸化炭素％ 0.50 0.85 二酸化炭素％ 0.03 0.00 水素％ 1.00 1.70 プロパン％ 0.05 0.06 露点℃ -26.0 -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 12 〜10 一酸化炭素％ 0.50 0.80 二酸化炭素％ 0.02 0.00 水素％ 1.00 1.60 プロパン％ 0.05 0.07 露点℃ -26.2 -58.3 熱処理した試料の質 光沢及び 均一光沢 酸化の混合 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１５２】

【表３１】 実施例4-25 実施例4-26 実施例4-27 熱処理温度℃ 950 950 950 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.25 99.25 99.25 酸素％ 0.75 0.75 0.75 プロパン＊％ 0.32 0.55 0.63 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <8 <6 <6 一酸化炭素％ 0.75 1.25 1.25 二酸化炭素％ 0.07 0.00 0.00 水素％ 1.35 2.20 2.30 プロパン％ 0.10 0.13 0.20 露点℃ -15.3 -58.3 -58.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 15 12 13 一酸化炭素％ 0.75 1.20 1.20 二酸化炭素％ 0.07 0.00 0.00 水素％ 1.35 2.10 2.20 プロパン％ 0.08 0.12 0.15 露点℃ -15.6 -58.0 -58.9 熱処理した試料の質 光沢及び酸化 均一光沢 均一光沢 の混合 淡黄色 淡黄色 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。

【０１５３】

【表３２】 実施例4-28 実施例4-29 熱処理温度℃ 900 900 供給ガスの流量,SCFH 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76) 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.50 99.50 酸素％ 0.50 0.50 プロパン＊％ 0.20 0.28 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <10 11 一酸化炭素％ 0.25 0.70 二酸化炭素％ 0.10 0.00 水素％ 0.60 1.30 プロパン％ 0.02 0.06 露点℃ -9.6 -35.0 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ 18 18 一酸化炭素％ 0.25 0.65 二酸化炭素％ 0.10 0.00 水素％ 0.60 1.25 プロパン％ 0.03 0.08 露点℃ -10.0 -34.5 熱処理した試料の質 非均一酸化 光沢及び酸化の混合 ＊プロパンは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。実施例４−１ 実施例２−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、２．０％の天然ガスではな
く、０．２％のプロパンを使用した。この実施例で使用
したプロパンの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に変換させるのに必要な化学量論値の２．０倍の量
とした。

【０１５４】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（６ｐｐｍ以
下）一酸化炭素及び水の混合体に変換された。加熱帯域
及び冷却帯域中の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大き
く（＞２．８）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞
１．３）比である結果、試料の表面が還元された。

【０１５５】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，１００℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入した結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ
／ｐＣＯ_２を２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．３以
上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯
域双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるようにし
た。

【０１５６】供給される材料を調べた結果、浸炭又は脱
炭の何れも観察されず、この実施例でプロパンと予め混
合させた非低温的に製造した窒素中で熱処理した鋼試料
は、僅かな脱炭を示し、その脱炭深さは、約０．０９６
ｍｍ（０．００３８インチ）であった。実施例４−２ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、ガス
供給装置の型式及び供給位置、プロパンの量及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、９９．３％のＮ_２及び
０．７％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用し
た。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値の１．５倍の量とした。

【０１５７】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱及び冷却帯域内で略完全に（１０ｐｐｍ以
下）一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域中の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大
きい（＞１．３）比である結果、試料の表面が還元され
た。

【０１５８】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，１００℃で改造多孔デイフューザを通じて加熱帯
域内に導入した結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方において
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．３以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下とな
るようにした。実施例４−３ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、ガス
供給装置の型式及び供給位置、プロパンの量、及び焼鈍
し方法で実験を行なった。但し、９９．０％のＮ_２及び
１．０％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用し
た。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値に等しい量とした。

【０１５９】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一な固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で二酸化炭素、一酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２が小さく（＜２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小さ
い（＜１．３）比である結果、試料が酸化された（表２
２〜表３２参照）。

【０１６０】このように、化学量論値の量のプロパンと
予め混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に
配置された改造多孔ディフューザを通じて連続的熱処理
焼鈍炉内に導入する結果、１，１００℃の鋼の制御状態
の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−４ 実施例４−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよう
に、０．２％ではなく、０．２５％のプロパンを使用し
た。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値の１．２５倍の量とした。

【０１６１】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一な固く形成した酸化物層が観察された。加熱帯
域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２が小さ
く（＜２．８）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小さい（＜
１．３）比である結果、試料が酸化された（表２２〜表
３２参照）。

【０１６２】このように、化学量論値の１．２５倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置された改造多孔ディフューザを通じて
連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，１００℃の
鋼の制御状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られ
る。実施例４−５ 実施例４−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよう
に、０．２％ではなく、０．２８％のプロパンを使用し
た。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値の１．４０倍の量とした。

【０１６３】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一な固く形成した酸化物層が観察された。加熱帯
域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２が小さ
く（＜２．８）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小さい（＜
１．３）比である結果、試料が酸化された（表２２〜表
３２参照）。

【０１６４】このように、化学量論値の１．４０倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，１００℃の鋼
の制御状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−６ 実施例４−３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよう
に、０．２％ではなく、０．４０％のプロパンを使用し
た。実施例に使用したプロパンの量は、残留酸素を二酸
化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論
値の２．０倍の量とした。

【０１６５】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（４ｐｐｍ以
下）一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２が大きく（＞２．８）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大き
い（＞１．３）比である結果、試料の表面が還元され
た。

【０１６６】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，１００℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方において
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．８以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．３以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下とな
るようにした。

【０１６７】供給される材料を調べた結果、浸炭、又は
脱炭の何れも観察されなかったが、この実施例でプロパ
ンと予め混合させた非低温的に製造した窒素中で熱処理
した鋼試料は、約０．１３９ｍｍ（０．００５５イン
チ）の脱炭が観察された。実施例４−７ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、温度は１，１００℃ではな
く、１，０５０℃とした。この実施例で使用したプロパ
ンの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換
させるのに必要な化学量論値の２．０倍の量とした。

【０１６８】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（７ｐｐｍ以
下）、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
れた。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．６）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
大きい（＞１．４）比である結果、試料の表面が還元さ
れた。

【０１６９】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０５０℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用するプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方において
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．６以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．４以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方における残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以
下となるようにした。実施例４−８ 実施例４−７に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、プロパンの
量、及び焼鈍し方法で実験を行なった。但し、９９．２
５％のＮ_２及び０．７５％のＯ_２を含む非低温的に製造
した窒素を使用した。この実施例で使用したプロパンの
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るのに必要な化学量論値の１．３３倍の量とした。

【０１７０】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で二酸化炭素、一酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２が小さく（＜２．６）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小
さい（＜１．４）比である結果、試料が酸化された（表
２２〜表３２参照）。

【０１７１】このように、化学量論値の１．３３倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，０５０℃の鋼
の制御状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−９ 実施例４−８に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、表２２〜表３３に示すよう
に、０．２％ではなく、０．２５％のプロパンを使用し
た。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学
量論値の約１．７倍の量とした。

【０１７２】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（５ｐｐｍ以
下）、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
れた。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．６）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
大きい（＞１．４）比である結果、試料の表面が還元さ
れた。

【０１７３】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０５０℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方において
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．６以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．４以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方における残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以
下であるようにした。実施利４−１０ 実施例４−９に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、ガス
供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方法で実験を
行なった。但し、表２２〜表３３に示すように、９９．
０％のＮ_２及び１．０％のＯ_２を含む非低温的に製造し
た窒素を使用した。この実施例で使用したプロパンの量
は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させる
のに必要な化学量論値の１．２５倍の量とした。

【０１７４】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で二酸化炭素、一酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２が小さく（＜２．６）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小
さい（＜１．４）比である結果、試料が酸化された（表
２２〜表３２参照）。

【０１７５】このように、化学量論値の１．２５倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，０５０℃の鋼
の制御状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−１１ 実施例４−１０に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２５％ではなく、０．２８％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の１．４０倍の量とした。

【０１７６】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の１．４０倍の量のプロパンと予め
混合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に配置
した改造多孔ディフューザを通じて連続的熱処理焼鈍炉
内に導入する結果、１，０５０℃の鋼の制御状態の酸化
焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−１２ 実施例４−１０に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２５％ではなく、０．４０％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．０倍の量とした。

【０１７７】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（５ｐｐｍ以
下）、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
れた。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．６）及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが大
きい（＞１．４）比である結果、試料の表面が還元され
た。

【０１７８】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０５０℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方でｐＣＯ
／ｐＣＯ_２を２．６以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．４以
上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却帯
域の双方における残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となる
ようにした。実施例４−１３ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、試料、供給ガスの流量及び組成分、ガス供
給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方法で反復して
行なった。但し、表２２〜表３２に示すように、温度は
１，１００℃ではなく、１，０００℃とした。この実施
例で使用したプロパンの量は、残留酸素を二酸化炭素及
び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の２．
０倍の量とした。

【０１７９】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素派、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（７ｐｐｍ以
下）、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
れた。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．５）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
大きい（＞１．５）比である結果、試料の表面が還元さ
れた。

【０１８０】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０００℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用するプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方において
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．５以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方の残量酸素濃度が１０ｐｐｍ以下とな
るようにした。実施例４−１４ 実施例４−１３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．２５％のプロパンを使
用した。この実施例に使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．５倍の量とした。

【０１８１】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０００℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方における
ｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．５以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下とな
るようにした。実施例４−１５ 実施例４−１３に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、プロパンの
量、及び焼鈍し方法で実験を行なった。但し、９９．２
５％のＮ_２及び０．７５％のＯ_２を含む非低温的に製造
した窒素を使用した。この実施例で使用したプロパンの
量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させ
るのに必要な化学量論値の１．３３倍の量とした。

【０１８２】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中
で二酸化炭素、一酸化炭素及び水の混合体に変換され
た。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣ
Ｏ_２が小さく（＜２．５）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが小
さい（＜１．５）比である結果、試料が酸化された（表
２２〜表３２参照）。

【０１８３】このように、化学量論値の１．３３倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置された改造多孔ディフューザを通じて
連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，０００℃の
鋼の制御状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られ
る。実施例４−１６ 実施例４−１５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．２５％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の１．６７倍の量とした。

【０１８４】この方法により熱処理した鋼試料は、一部
光沢で一部酸化した表面となることが分かった。供給窒
素中に存在する残留酸素は、加熱帯域及び冷却帯域中で
二酸化炭素、一酸化炭素及び水の混合体に変換された。
加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２
が大きい（＞２．５）ことが多分、試料の還元の原因で
あると考えられる。しかし、加熱帯域及び冷却帯域の双
方におけるｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏ比が１．５近くである結
果、試料の一部が酸化された（表２２〜表３２参照）。

【０１８５】このように、化学量論値の１．６７倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置された改造多孔ディフューザを通じて
連続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、１，０００℃の
鋼の酸化、又は光沢、焼鈍しに許容可能な工程は得られ
ない。実施例４−１７ 実施例４−１５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．２８％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の１．８７倍の量とした。

【０１８６】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で略完全に（７ｐｐｍ以
下）、一酸化炭素、二酸化炭素及び水の混合体に変換さ
れた。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣＯ／ｐ
ＣＯ_２が大きく（＞２．５）、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏが
大きい（＞１．５）の結果、試料の表面が還元された。

【０１８７】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を１，０００℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯
域内に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が
得られることが分かった。但し、使用したプロパン、又
はその他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び
水の混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以
上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方にてｐＣ
Ｏ／ｐＣＯ_２を２．５以上、及びｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを
１．５以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及
び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ以下とな
るようにした。実施例４−１８ 実施例４−１５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．３２％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．１倍の量とした。

【０１８８】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。この
ように、非低温的に製造した窒素を１，０００℃で改造
多孔ディフューザを通じて加熱帯域内に導入する結果、
均一な光沢、酸化物なしの試料が得られた。但し、使用
したプロパン、又はその他の炭化水素の量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変換させるのに必
要な化学量論値以上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯
域の双方にてｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以上、ｐＨ_２／
ｐＨ_２Ｏを１．５以上とするのに十分な量とし、更に、
加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐ
ｍ以下となるようにした。実施例４−１９ 実施例４−１７に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量、ガ
ス供給装置の型式及び供給位置、プロパンの量、及び焼
鈍し方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示
すように、９９．０％のＮ_２及び１．０％のＯ_２を含む
非低温的に製造した窒素を使用した。この実施例で使用
したプロパンの量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混
合体に変換させるのに必要な化学量論値の１．４倍の量
とした。

【０１８９】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。この
ように、化学量論値の１．４倍の量のプロパンと予め混
合させた非低温的に製造した窒素を加熱帯域内に配置し
た改造多孔ディフューザを通じて連続的熱処理焼鈍炉内
に導入する結果、１，０００℃の鋼の制御状態の酸化焼
鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−２０ 実施例４−１９に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２８％ではなく、０．４０％のプロパンを使
用した。この実施例に使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．０倍の量とした。

【０１９０】この方法により熱処理した鋼試料は均一な
光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。このよ
うに、非低温的に製造した窒素を１，０００℃で改造多
孔ディフューザを通じて加熱帯域中に導入する結果、均
一な光沢、酸化物なしの試料が得られた。但し、使用し
たプロパン、又はその他の炭化水素の量は、残留酸素を
二酸化炭素及び水の混合体に完全に変換させるのに必要
な化学量論値以上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域
の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以上、ｐＨ_２
／ｐＨ_２Ｏを１．５以上とするのに十分な量とし、更
に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０
ｐｐｍ以下となるようにした。実施例４−２１ 実施例４−２０に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．４０％ではなく、０．５５％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．７５倍の量とした。

【０１９１】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。この
ように、非低温的に製造した窒素を１，０００℃で改造
多孔ディフューザを通じて加熱帯域中に導入する結果、
均一な光沢、酸化物なしの試料が得られた。但し、使用
したプロパン、又はその他の炭化水素の量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に完全に変換させるのに必
要な化学量論値以上の量とし、又、加熱帯域及び冷却帯
域の双方におけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２を２．５以上、ｐＨ
_２／ｐＨ_２Ｏを１．５以上とするのに十分な量とし、更
に、加熱帯域及び冷却帯域の双方の残留酸素濃度が１０
ｐｐｍ以下となるようにした。実施例４−２２ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置及び供給位置、及び焼鈍し方法で実
験を行なった。但し、表２２〜表３２で示すように、温
度は１，１００℃ではなく、９５０℃とした。この実施
例で使用したプロパンの量は、残留酸素を二酸化炭素及
び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の２．
０倍の量とした。

【０１９２】この方法により熱処理した鋼試料の表面に
は、均一に固く形成された酸化物層が観察された。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で二酸化炭素、一酸化炭
素及び水の混合体に変換された。加熱帯域及び冷却帯域
の双方におけるｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏの比が１．６に近く、
冷却帯域内の酸素濃度が約１１ｐｐｍである結果、試料
が酸化された（表２２〜表３２参照）。

【０１９３】このように、化学量論値の２．０倍の量の
プロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連続
的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の制御
状態の酸化焼鈍しに許容可能な工程が得られる。実施例４−２３ 実施例４−２２に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２で示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．２５％のプロパンを使
用した。この実施例に使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の２．５倍の量とした。

【０１９４】この方法により熱処理した鋼試料の表面
は、光沢酸化混合体を備えることが分かった。供給窒素
中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよう
に、加熱帯域及び冷却帯域内で二酸化炭素、一酸化炭素
及び水の混合体に変換された。冷却帯域中に約１２ｐｐ
ｍの酸素が存在する結果、試料の一部が酸化された（表
２２〜表３２参照）。

【０１９５】このように、化学量論値の２．５倍の量の
プロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連続
的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸化
又は光沢焼鈍しに許容可能な工程は得られない。実施例４−２４ 実施例４−２２に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．３２％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の３．２倍の量とした。

【０１９６】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢、酸化物なしの表面となることが分かった。供給
窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すよ
うに、加熱帯域及び冷却帯域内で一酸化炭素及び水の混
合体に変換された。加熱帯域及び冷却帯域の双方におけ
るｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大きく（＞２．４）及びｐＨ_２／
ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．６）比である結果、試料の表
面が還元された。

【０１９７】この実施例から、非低温的に製造した窒素
を９５０℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯域内
に導入する結果、均一な光沢、酸化物なしの試料が得ら
れることが分かった。但し、使用したプロパン、又はそ
の他の炭化水素の量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の
混合体に完全に変換させるのに必要な化学量論値以上の
量とし、又、加熱帯域及び冷却帯域の双方におけるｐＣ
Ｏ／ｐＣＯ_２を２．４以上、ｐＨ_２／ｐＨ_２Ｏを１．６
以上とするのに十分な量とし、更に、加熱帯域及び冷却
帯域の双方の残留酸素濃度が１０ｐｐｍ近くになるよう
にした。

【０１９８】供給材料を調べた結果、浸炭又は脱炭の何
れも観察されなかったが、この実施例でプロパンと予め
混合させた非低温的に製造した窒素中で熱処理した鋼試
料には、約０．１２２ｍｍ（約０．００４８インチ）の
脱炭が観察された。実施例４−２５ 実施例４−２４に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、９９．２５％のＮ_２及び
０．７５％のＯ_２を含む非低温的に製造した窒素を使用
した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素
を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化
学量論値の２．１倍の量とした。

【０１９９】この方法により熱処理した鋼試料は、光沢
酸化仕上げ表面となることが分かった。供給窒素中に存
在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すように、加熱
帯域及び冷却帯域内で二酸化炭素、一酸化炭素及び水の
混合体に変換された。冷却帯域内に約１５ｐｐｍの酸素
が存在する結果、試料の一部が酸化された（表２２〜表
３２参照）。

【０２００】このように、化学量論値の約２．１倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９５０℃の鋼の酸
化、又は光沢焼鈍しに許容可能な工程は得られない。実施例４−２６ 実施例４−２５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．３２％ではなく、０．５５％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の約３．７倍の量とした。

【０２０１】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢仕上げ表面となることが分かった。試料の表面
は、淡黄色を呈し、試料は辛うじて許容可能であった。
供給窒素中に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示
すように、加熱帯域及び冷却帯域内で一酸化炭素及び水
の混合体に変換された。加熱帯域及び冷却帯域の双方に
おけるｐＣＯ／ｐＣＯ_２が大きく（＞２．４）及びｐＨ
_２／ｐＨ_２Ｏが大きい（＞１．６）比である結果、試料
の表面が還元された。しかし、冷却帯域中に約１２ｐｐ
ｍの酸素が存在する結果、試料の表面は淡黄色となっ
た。

【０２０２】この実施例から、０．７５％の酸素を含む
非低温的に製造した窒素を９５０℃で改造多孔ディフュ
ーザを通じて加熱帯域中に導入する結果、辛うじて許容
可能な光沢試料が得られることが分かった。実施例４−２７ 実施例４−２５に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．３２％ではなく、０．６３％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の約４．２倍の量とした。

【０２０３】この方法により熱処理した鋼試料は、均一
な光沢仕上げ表面となることが分かった。試料の表面
は、淡黄色を呈し、試料は辛うじて許容可能であった。
ベルト及び焼鈍炉は煤を発生させ、かかる多量のプロパ
ンを使用することは望ましくないことを示した。

【０２０４】この実施例から、０．６％のプロパンと共
に、０．７５％の酸素を含む非低温的に製造した窒素を
９５０℃で改造多孔ディフューザを通じて加熱帯域中に
導入する結果、試料の光沢焼鈍しに許容可能な工程は得
られないことが分かった。実施例４−２８ 実施例４−１に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼鈍
炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び組
成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し方
法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２で示すよう
に、温度は１，１００℃ではなく、９００℃とした。こ
の実施例で使用したプロパンの量は、残留酸素を二酸化
炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値
の２．０倍の量とした。

【０２０５】この方法により熱処理した鋼試料は、光沢
及び酸化仕上げ表面となることが分かった。供給窒素中
に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すように、
加熱帯域及び冷却帯域内で二酸化炭素、一酸化炭素及び
水の混合体に変換された。冷却帯域内に約１８ｐｐｍの
酸素が存在する結果、試料の一部が酸化された（表２２
〜表３２参照）。

【０２０６】このように、化学量論値の約２．０倍の量
のプロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を
加熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて連
続的熱処理焼鈍炉内に導入する結果、９００℃の鋼の酸
化又は光沢焼鈍しに許容可能な工程は得られなかった。実施例４−２９ 実施例４−２８に記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の焼
鈍炉を使用し、同一の温度、試料、供給ガスの流量及び
組成分、ガス供給装置の型式及び供給位置、及び焼鈍し
方法で実験を行なった。但し、表２２〜表３２に示すよ
うに、０．２０％ではなく、０．２８％のプロパンを使
用した。この実施例で使用したプロパンの量は、残留酸
素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な
化学量論値の約２．８倍の量とした。

【０２０７】この方法により熱処理した鋼試料は、光沢
及び酸化仕上げ表面となることが分かった。供給窒素中
に存在する残留酸素は、表２２〜表３２に示すように、
加熱帯域及び冷却帯域内で一酸化炭素及び水の混合体に
変換された。加熱帯域及び冷却帯域内に約１０ｐｐｍの
酸素が存在する結果、試料の一部が酸化された（表２２
〜表３２参照）。更に、ベルトの上に幾分かの煤が観察
され、９００℃の焼鈍炉内に０．２８％以上のプロパン
を使用することは望ましくないことを示した。

【０２０８】このように、化学量論値の２．８倍の量の
プロパンと予め混合させた非低温的に製造した窒素を加
熱帯域内に配置した改造多孔ディフューザを通じて導入
する結果、９５０℃の鋼の酸化又は光沢焼鈍しに許容可
能な工程は得られなかった。 実験結果の検討 実施例４−１乃至４−６から、非低温的に製造した窒素
を使用し、１，１００℃の温度の鋼の光沢焼鈍しが可能
であることが分かった。但し、残留酸素を二酸化炭素及
び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の１．
５倍の量のプロパンを使用し、又、改造ディフューザを
使用し、ガス状供給混合体を焼鈍炉の加熱帯域内に導入
することを条件とする。鋼の光沢焼鈍しに必要なプロパ
ンの量は、天然ガスの量よりも遥かに少なかった。これ
は、多分、天然ガスよりもプロパンのほうが活性であり
且つプロパンの自然発火温度は、天然ガスの５５６℃に
対し、４６８℃であることが原因であると考えられる。
実施例４−７乃至４−２４から、非低温的に製造した窒
素を使用し、１，０５０℃、１，０００℃、９５０℃の
温度の鋼の光沢焼鈍しが可能であることが分かった。但
し、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合体に変換させる
のに必要な化学量論値の約１．７倍、１．９倍、３．２
倍の量のプロパンを使用することが条件である。上記の
実施例から、鋼の光沢焼鈍しに必要なプロパンの絶対量
は、供給窒素中の残留酸素濃度の増加に伴ない増大する
ことが分かった。更に、鋼の光沢焼鈍しに必要なプロパ
ンの絶対量は、熱処理温度の上昇に伴なって減少するこ
とも分かった。

【０２０９】上記実施例から、非低温的に製造した窒素
を使用し、１，１００℃、１，０５０℃、１，０００
℃、９５０℃の鋼の酸化焼鈍しが可能であることが明ら
かになった。但し、供給窒素に添加したプロパンの量
は、それぞれ、供給窒素中に存在する残留酸素を二酸化
炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値
の１．５倍、１．７倍、１．９倍、３．２倍の量とし
た。非低温的に製造した窒素、及びプロパンの混合体を
使用する低炭素鋼の酸化及び光沢酸化物なしの焼鈍しの
作用領域は、表９に掲げてある。

【０２１０】非低温的に製造した窒素、及び天然ガスの
混合体を使用して、青銅を炭素鋼にろう付けする多数の
実験を行なった。これら実験結果については、表３３に
基づき以下に詳細に説明する。

【０２１１】

【表３３】 実施例5-1 実施例5-2 実施例5-3 熱処理温度℃ 1,000 1,000 1,000 供給ガスの流量,SCFH 350 350 350 ガス供給位置 加熱帯域（位置76) 加熱帯域（位置76）加熱帯域（位置76） 供給装置の型式 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ 改造多孔ディフュ ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) ーザ（図３(C)) 供給ガスの組成分 窒素％ 99.70 99.70 99.60 酸素％ 0.30 0.30 0.40 天然ガス*(メタン)% 2.00 2.00 2.50 加熱帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <3 <3 <3 一酸化炭素％ 0.50 0.50 0.70 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.01 水素％ 2.00 2.00 2.50 メタン％ 0.70 0.73 0.80 露点℃ -57.7 -57.5 -57.3 冷却帯域の雰囲気組成分 酸素ｐｐｍ <9 <9 〜10 一酸化炭素％ 0.45 0.50 0.55 二酸化炭素％ 0.00 0.00 0.01 水素％ 2.00 2.00 2.50 メタン％ 0.70 0.75 0.94 露点℃ -38.4 -37.9 -36.7 熱処理した試料の質 均一光沢 均一光沢 均一光沢 ＊天然ガスは窒素と混合し、全部非低温的に製造した窒素の％として添加した。実施例５−１ 実施例２−１７Ａに記載した炭素鋼焼鈍し実験と同一の
焼鈍炉を使用し、供給ガスの流量及び組成分、温度、ガ
ス供給装置の型式及び供給位置で実験を行ない、銅プレ
フォーム体を利用して、青銅を炭素鋼にろう付けした。
この実施例に使用した非低温的に製造した窒素は、表３
３に示すように、９９．７０％の窒素及び０．３０％の
残留酸素を含んでいた。天然ガスの添加量は、２．０％
とした。この量は、残留酸素を二酸化炭素及び水の混合
体に変換させるのに必要な化学量論値の約１３．３倍の
量である。

【０２１２】炭素鋼及び青銅部品は、この実施例で十分
なろう付け流量により、良好にろう付けすることができ
た。ＰＳＡＮ_２−天然ガス雰囲気は、最適なろう付け拡
がり及びフィレットの形成を実現した。更に、ろう付け
継手部分に何等の空隙も観察されなかった。更に、ろう
付けした炭素鋼及び青銅部品は、光沢、酸化物なしの仕
上げ表面状態となった。

【０２１３】この実施例から、炭化水素と予め混合させ
た非低温的に製造した窒素雰囲気を利用し、青銅の炭素
鋼へのろう付けが可能であることが分かった。実施例５−２ 表３３に示すように、実施例５−２に記載したろう付け
実験と同一の焼鈍炉を使用し、供給ガスの流量及び組成
分、温度、ガス供給装置の型式及び供給位置により実験
を行なった。

【０２１４】この実施例で、炭素鋼及び青銅部品は、十
分なろう付け流量で良好にろう付けすることができた。
ＰＳＡＮ_２−天然ガス雰囲気は最適なろう付け拡がり及
びフィレットの形成を実現した。更に、ろう付け継手部
分には何等の空隙も観察されなかった。最後に、ろう付
けした炭素鋼及び青銅部品は、光沢、酸化物なしの仕上
げ表面状態となった。

【０２１５】この実施例から、前と同様に、炭化水素と
予め混合させた非低温的に製造した窒素雰囲気を利用
し、青銅の炭素鋼へのろう付けが可能であることが分か
った。 実施例５−３ 実施例５−２に記載したろう付け実験と同一の焼鈍炉を
使用し、供給ガスの流量、温度、供給ガス装置の型式及
び供給位置により実験を行なった。但し、表３３に示す
ように、９９．６０％の窒素及び０．４０％の酸素を含
む非低温的に製造した窒素を使用し、２．５％の天然ガ
スを添加した。天然ガスの添加量は、残留酸素を二酸化
炭素及び水の混合体に変換させるのに必要な化学量論値
の１２．５倍の量とした。

【０２１６】炭素鋼及び青銅部品は、この実施例で十分
なろう付け流量により良好にろう付けすることができ
た。ＰＳＡＮ_２−天然ガス雰囲気は、最適なろう付けの
拡がり及びフィレットの形成を実現した。更に、ろう付
け継手部分には何等の空隙も観察されなかった。最後
に、ろう付けした炭素鋼及び青銅部品は、光沢、酸化物
なしの仕上げ表面状態となった。

【０２１７】この実施例から、炭化水素ガスと予め混合
させた非低温的に製造した窒素雰囲気を利用し、青銅の
炭素鋼へのろう付けが可能であることが判明した。

【０２１８】

【発明の効果】本発明によれば、鉄及び非鉄金属並びに
合金の焼鈍し及び熱処理、金属のろう付け、ガラス対金
属の密封、金属及びセラミック粉末の焼結に適した現場
の低コストの雰囲気を５％以下の残留酸素を含む非低温
的に製造した窒素により連続的焼鈍炉内で発生させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼鈍炉の遷移又は冷却帯域内に雰囲気を導入す
る状態を示す、制御された雰囲気熱処理焼鈍炉の概略図
である。

【図２】焼鈍炉の加熱帯域内に雰囲気を導入する状態を
示す、制御された雰囲気熱処理焼鈍炉の概略図である。

【図３】本発明方法を実施する装置の一実施例を示す図
で、（Ａ）は、熱処理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本発
明の開放管装置の概略図、（Ｂ）は、熱処理焼鈍炉内に
雰囲気を導入する本発明の開放管及びバッフル装置の概
略図、（Ｃ）は、熱処理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本
発明の半多孔装置の概略図である。

【図４】本発明に係わる装置の他の実施例を示す図で、
（Ａ）は、焼鈍炉内に雰囲気を導入するのに使用される
本発明の半多孔装置の別の形態を示す概略図、（Ｂ）
は、熱処理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本発明のその他
の多孔装置の概略図、（Ｃ）は、熱処理焼鈍炉内に雰囲
気を導入する本発明のその他の多孔装置の概略図であ
る。

【図５】本発明に係わる装置の他の実施例を示す図で、
（Ａ）は、熱処理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本発明の
多孔装置内の同心状多孔装置の概略図、（Ｂ）は、熱処
理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本発明の同心状多孔装置
の概略図である。

【図６】熱処理焼鈍炉内に雰囲気を導入する本発明の同
心状多孔装置の概略図である。

【図７】本発明による熱処理方法の試験に使用される焼
鈍炉の概略図である。

【図８】７５０℃の熱処理温度に対する実験焼鈍炉のプ
ロフィールを示す温度対焼鈍炉の長さのプロット図であ
る。

【図９】９５０℃の熱処理温度に対する図８と同様のプ
ロット図である。

【図１０】本発明により炭素鋼を焼鈍しする焼鈍し温度
対天然ガスの必要量のプロット図である。

【図１１】本発明により炭素鋼を焼鈍しする焼鈍し温度
対天然ガスの必要量のプロット図である。

【図１２】本発明により炭素鋼を焼鈍しする焼鈍し温度
対プロパンの必要量のプロット図である。

【符号の説明】

１０ 焼鈍炉 １２ 入口端 １４ 排出端 １６ 熱処理部品 １８ 無端コンベヤ ２０ 入口カーテン ２２ 出口カーテン ２４ 管状装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン．バーナード．ボナー アメリカ合衆国．18240．ペンシルバニア 州．ネスキューホーニング．ホワイト．オ ーク．ロード．ボックス．21ビー．アー ル．ディー．１ (72)発明者 ディワカー．ガーグ アメリカ合衆国．18062．ペンシルバニア 州．マッケンジー．ホワイトマーシュ．プ レイス．2815 (72)発明者 ドナルド．ポール．エイケルバーガー アメリカ合衆国．18062．ペンシルバニア 州．マッケンジー．コロンバイン．ロー ド．7461 (72)発明者 ドナルド．ジェームス．ボウ アメリカ合衆国．18062．ペンシルバニア 州．マッケンジー．ストーンウォール．ド ライヴ．2320

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも７００℃に維持された加熱帯
   域を有する焼鈍炉内で前記金属を加熱する工程と、 炭化水素ガスと共に、体積比で５％以下の酸素を含むガ
   ス状窒素を前記焼鈍炉の加熱帯域内に噴射する工程と、
   を備え、前記焼鈍炉内に噴射された前記炭化水素ガスの
   流量が、残留酸素を水及び二酸化炭素の混合体に完全に
   変換させるのに必要な化学量論値の約１．０倍乃至約４
   ０．０倍以下の量であるようにし、前記混合体が前記焼
   鈍炉内で加熱した前記部品に接触する前に、酸素と前記
   炭化水素との前記反応が略完全に行なわれるのを許容す
   るような方法で前記噴射が実施されるようにし、 前記金属の表面上に所望の酸化層を形成し、前記部品に
   所望の熱処理特性を付与するのに十分な時間、前記部品
   を前記焼鈍炉を通じて動かす工程を備えることを特徴と
   する鉄金属及び合金を制御状態に酸化焼鈍し方法。
2. 【請求項２】 前記残留酸素が、水及び二酸化炭素に変
   換されることを特徴とする請求項１に記載の焼鈍し方
   法。
3. 【請求項３】 前記残留酸素が、水、二酸化炭素、一酸
   化炭素及びその混合体に変換されることを特徴とする請
   求項１に記載の焼鈍し方法。
4. 【請求項４】 前記炭化水素ガスが、実質的にメタンを
   含むガスであることを特徴とする請求項１に記載の焼鈍
   し方法。
5. 【請求項５】 前記炭化水素ガスが、残留酸素を水及び
   二酸化炭素の混合体に変換させるのに必要な化学量論値
   の約１．０倍乃至３．２倍以下の量で噴射されるプロパ
   ンであることを特徴とする請求項１に記載の焼鈍し方
   法。
6. 【請求項６】 前記炭化水素ガスが、メタン、エタン、
   プロパン及びブタンのようなアルカネ、エチレン、プロ
   ピレン及びブテンのようなアルケン、メタノール、エタ
   ノール及びプロパノールのようなアルコール、ジメチル
   エーテル、ジエチルエーテル及びメチルエチルエーテル
   のようなエーテル、及び天然ガス、石油ガス、調理ガ
   ス、コークス炉ガス、都市ガス、発熱ガス及び吸熱ガス
   のような商業的供給材料から選択されることを特徴とす
   る請求項１に記載の焼鈍し方法。
7. 【請求項７】 前記窒素が非低温的手段により発生され
   ることを特徴とする請求項１に記載の焼鈍し方法。
8. 【請求項８】 非低温的手段により発生された窒素が体
   積比で約５．０％以下の酸素を含むことを特徴とする請
   求項７に記載の焼鈍し方法。
9. 【請求項９】 非低温的手段により発生された窒素が体
   積比で約１．０％以下の酸素を含むことを特徴とする請
   求項７に記載の焼鈍し方法。
10. 【請求項１０】 前記焼鈍炉が一体化された加熱帯域及
    び冷却帯域を備える連続的焼鈍炉であることを特徴とす
    る請求項１に記載の焼鈍し方法。
11. 【請求項１１】 前記焼鈍炉が加熱帯域及び急冷帯域を
    備える連続的焼鈍炉であることを特徴とする請求項１に
    記載の焼鈍し方法。
12. 【請求項１２】 前記焼鈍炉が７００℃乃至１，２５０
    ℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項１に記載
    の焼鈍し方法。
13. 【請求項１３】 鉄金属及び合金を光沢酸化物なし、一
    部脱炭、酸化及び脱炭なし、酸化なし、一部脱炭状態に
    焼鈍しする方法において、 前記金属を少なくとも７００℃の温度に維持された加熱
    帯域を有する焼鈍炉内で加熱する工程と、 炭化水素ガスと共に、体積比で５％以下の酸素を含むガ
    ス状窒素を前記焼鈍炉の加熱帯域内に噴射する工程と、
    を備え、前記焼鈍炉内に噴射された前記炭化水素ガスの
    流量が、残留酸素を水及び二酸化炭素の混合体に完全に
    変換させるのに必要な化学量論値の約１．５倍以上の量
    であるようにし、前記混合体が前記焼鈍炉内で加熱した
    前記部品に接触する前、酸素と前記炭化水素との前記反
    応が略完全に行なわれるのを許容するような方法で前記
    噴射が実施されるようにし、 前記部品に所望の熱処理特性を付与するのに十分な時
    間、前記部品を前記焼鈍炉を通じて動かす工程を備える
    ことを特徴とする焼鈍し方法。
14. 【請求項１４】 前記残留酸素が水及び一酸化炭素の混
    合体に変換されることを特徴とする請求項１３に記載の
    焼鈍し方法。
15. 【請求項１５】 前記残留酸素が二酸化炭素、水、一酸
    化炭素又はその混合体に変換されることを特徴とする請
    求項１３に記載の焼鈍し方法。
16. 【請求項１６】 前記窒素が非低温的手段により発生さ
    れることを特徴とする請求項１３に記載の焼鈍し方法。
17. 【請求項１７】 非低温的手段により発生された窒素が
    体積比で約５．０％以下の酸素を含むことを特徴とする
    請求項１６に記載の焼鈍し方法。
18. 【請求項１８】 非低温的手段により発生された窒素が
    体積比で約１．０％以下の酸素を含むことを特徴とする
    請求項１６に記載の焼鈍し方法。
19. 【請求項１９】 前記焼鈍炉が一体化された加熱帯域及
    び冷却帯域を備える連続的焼鈍炉であることを特徴とす
    る請求項１３に記載の焼鈍し方法。
20. 【請求項２０】 前記焼鈍炉が加熱帯域及び急冷帯域を
    備える連続的焼鈍炉であることを特徴とする請求項１３
    に記載の焼鈍し方法。
21. 【請求項２１】 前記炭化水素ガスが、メタン、エタ
    ン、プロパン及びブタンのようなアルカネ、エチレン、
    プロピレン及びブテンのようなアルケン、メタノール、
    エタノール及びプロパノールのようなアルコール、ジメ
    チルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルエチルエー
    テルのようなエーテル、及び天然ガス、石油ガス、調理
    ガス、コークス炉ガス、都市ガス、発熱ガス及び吸熱ガ
    スのような商業的供給材料から選択されることを特徴と
    する請求項１３に記載の焼鈍し方法。
22. 【請求項２２】 前記炭化水素が、残留酸素を水及び二
    酸化炭素の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
    ５．０倍乃至約４０．０倍以上の量で噴射される天然ガ
    ス、又はメタンであることを特徴とする請求項２１に記
    載の焼鈍し方法。
23. 【請求項２３】 前記炭化水素が、残留酸素を水及び二
    酸化炭素の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
    １．５倍以上乃至約３．２倍以上の量で噴射されるプロ
    パンであることを特徴とする請求項２１に記載の焼鈍し
    方法。
24. 【請求項２４】 前記焼鈍炉が８００℃乃至１，２５０
    ℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項１３に記
    載の焼鈍し方法。
25. 【請求項２５】 金属のろう付け、ガラス対金属の密
    封、金属及びセラミック粉末の焼結、又は非鉄金属及び
    合金焼鈍し工程の実施に使用される炉内に現場の雰囲気
    を発生される方法において、 前記焼鈍炉を約７００℃以上の温度に加熱する工程と、 炭化水素ガスと共に、体積比で５％以下の酸素を含むガ
    ス状窒素を前記焼鈍炉の加熱帯域内に噴射する工程と、
    を備え、前記焼鈍炉内に噴射された前記炭化水素ガスの
    流量が残留酸素を水及び二酸化炭素の混合体に完全に変
    換させるのに必要な化学量論値の約１．５倍以上の量と
    し、前記混合体が前記焼鈍炉内で加熱した前記部品に接
    触する前、酸素と前記炭化水素との前記反応が略完全に
    行なわれるのを許容するような方法で前記噴射が実施さ
    れるようにし、 前記工程を完了させるのに必要な時間、前記部品を前記
    温度及び前記雰囲気に露呈させる工程を備えることを特
    徴とする焼鈍し方法。
26. 【請求項２６】 前記残留酸素が水及び一酸化炭素の混
    合体に変換されることを特徴とする請求項２５に記載の
    焼鈍し方法。
27. 【請求項２７】 前記残留酸素が二酸化炭素、水、一酸
    化炭素又はその混合体に変換されることを特徴とする請
    求項２５に記載の焼鈍し方法。
28. 【請求項２８】 前記窒素が非低温的手段により発生さ
    れることを特徴とする請求項２５に記載の焼鈍し方法。
29. 【請求項２９】 非低温的手段により発生された窒素が
    体積比で約５．０％以下の酸素を含むことを特徴とする
    請求項２８に記載の焼鈍し方法。
30. 【請求項３０】 非低温的手段により発生された窒素が
    体積比で約１．０％以下の酸素を含むことを特徴とする
    請求項２８に記載の焼鈍し方法。
31. 【請求項３１】 前記焼鈍炉が一体化された加熱帯域及
    び冷却帯域を備える連続的焼鈍炉であることを特徴とす
    る請求項２５に記載の焼鈍し方法。
32. 【請求項３２】 前記焼鈍炉が加熱帯域及び急冷帯域を
    備える連続的焼鈍炉であることを特徴とする請求項２５
    に記載の焼鈍し方法。
33. 【請求項３３】 前記炭化水素ガスが、メタン、エタ
    ン、プロパン及びブタンのようなアルカネ、エチレン、
    プロピレン及びブテンのようなアルケン、メタノール、
    エタノール及びプロパノールのようなアルコール、ジメ
    チルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルエチルエー
    テルのようなエーテル、及び天然ガス、石油ガス、調理
    ガス、コークス炉ガス、都市ガス、発熱ガス及び吸熱ガ
    スのような商業的供給材料から選択されることを特徴と
    する請求項２５に記載の焼鈍し方法。
34. 【請求項３４】 前記炭化水素が、残留酸素を水及び二
    酸化炭素の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
    １．５倍乃至約３．２倍以上の量で噴射される天然ガ
    ス、又はメタンであることを特徴とする請求項３３に記
    載の焼鈍し方法。
35. 【請求項３５】 前記炭化水素が、残留酸素を水及び二
    酸化炭素の混合体に変換させるのに必要な化学量論値の
    １．５倍乃至約３．２倍以上の量で噴射されるプロパン
    であることを特徴とする請求項３３に記載の焼鈍し方
    法。
36. 【請求項３６】 前記焼鈍炉が７００℃乃至１，２５０
    ℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項２５に記
    載の焼鈍し方法。