JPH0647714B2

JPH0647714B2 - ガス浸炭方法

Info

Publication number: JPH0647714B2
Application number: JP18901586A
Authority: JP
Inventors: 伸夫西岡; 忠義樹下; 吉昭清水; 恵七難波; 洋志村; 文隆虻川; 均五井; 一良藤田; 優一高須
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS6345359A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は浸炭性の雰囲気ガスを充填させた本炉内で被
処理品を加熱浸炭するガス浸炭方法の改良に関する。

（従来の技術）一般に、鉄鋼部品の表面層に固溶した炭素を拡散させる
ことにより、鉄鋼部品の表面層のみを硬化する浸炭方法
としてガス浸炭方法が開発されている。ところで、この
種のガス浸炭方法を実施するガス浸炭炉では動作中、こ
のガス浸炭炉の内部には浸炭性の雰囲気ガスが充填さ
れ、高温状態（９００℃程度）で保持されている。その
ため、ガス浸炭炉内に被処理品を搬入したり、或いはガ
ス浸炭炉から加熱浸炭処理済みの被処理品を取出すよう
な場合にガス浸炭炉の扉を開放するとガス浸炭炉内の高
温状態の雰囲気ガスの一部が外部に流出し、ガス浸炭炉
内の雰囲気ガスが流動するので、被処理品の加熱浸炭処
理の作業効率が低下する問題がある。

そこで、被処理品の加熱浸炭処理を行なうガス浸炭炉の
本炉の前後に被処理品の搬入室および処理済みの被処理
品の取出室をそれぞれ設け、被処理品の搬入、或いは取
出等の作業時にはガス浸炭炉の本炉と搬入室との間に配
設された中間扉やガス浸炭炉の本炉と取出室との間に配
設された中間扉をそれぞれ閉塞することにより、ガス浸
炭炉の本炉内の雰囲気ガスの流動を防止することが行わ
れている。この場合、搬入室または取出室内は約５００
℃以下程度の温度状態で保持されている。そのため、被
処理品の搬入による搬入室の入口扉の開放時、或いは処
理済みの被処理品の取出による取出室の出口扉の開放時
には搬入室または取出室内の高温ガスが外部に流出する
ので、被処理品の搬入作業、或いは処理済みの被処理品
の取出作業の終了後、再び搬入室の入口扉または取出室
の出口扉を閉塞すると扉の開放にともない搬入室または
取出室内の高温ガスが外部に流出したことにより搬入室
の内圧または取出室の内圧が負圧（所定圧力状態より低
い圧力状態）になる。このように搬入室の内圧または取
出室の内圧が負圧になった場合には例えば通気孔等から
搬入室または取出室内に比較的低温状態の外気が流入
し、この流入空気中の酸素が搬入室または取出室内で約
５００℃以下程度の温度状態で保持されている浸炭性の
雰囲気ガス中に混入すると爆発のおそれがあるので、従
来は搬入室の内圧または取出室の内圧が負圧になった場
合には変成炉によって生成された吸熱型変成ガス（以下
ＲＸガスと称する）、或いは窒素等の不活性ガスを多量
に負圧状態の搬入室または取出室内に導入することによ
り、負圧状態の搬入室または取出室内に外気（酸素）が
流入することを防止するようにしていた。

しかしながら、上記従来方法にあっては負圧状態の搬入
室または取出室内にＲＸガスを導入する場合にはガス浸
炭炉の本炉の他に変成炉が必要になっていたので、変成
炉を加熱する加熱エネルギーが必要になるとともに、変
成炉のヒータやレトルト等の耐熱消耗品の維持費が必要
になるうえ、変成炉によって短い時間で多量のＲＸガス
を生成するために高価な触媒が必要になる等の問題があ
り、コスト高になる問題があった。

また、負圧状態の搬入室または取出室内に窒素等の不活
性ガスを導入する場合にはこの不活性ガスの発生装置、
或いはガスボンベ等が必要になるので、この場合もコス
ト高になる問題があった。

さらに、負圧状態の搬入室または取出室内に窒素等の不
活性ガスを導入した場合には浸炭炉内の雰囲気ガスの組
成を変化させるので、被処理品の品質に影響を与えるお
それもあった。

（発明が解決しようとする問題点）従来方法にあってはガス浸炭炉の本炉の他に変成炉や不
活性ガスの発生装置、或いはガスボンベ等が必要になっ
ていたので、コスト高になり、また不活性ガスを利用す
る場合には被処理品の品質に影響を与えるおそれもあっ
た。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、コスト
低下を図ることができるうえ、被処理品の品質に影響を
与えるおそれがないガス浸炭方法を提供することを目的
とするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は搬入室内または加熱浸炭された被処理品の取
出室内の圧力が所定圧力よりも低くなった場合に前記搬
入室または取出室に連結された通気用のベント部を介し
て炭化水素ガスの燃焼ガスを前記搬入室または前記取出
室内に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬入室ま
たは取出室の内圧を所定の圧力状態まで復帰させるよう
にしたことを特徴とするものである。

（作用）搬入室内または加熱浸炭された前記被処理品の取出室内
の圧力が所定圧力よりも低くなった場合に搬入室または
取出室の外部で本炉内に充填させた浸炭性の雰囲気ガス
と略同一組成の炭化水素ガスを燃焼させ、この高温状態
の燃焼ガスを搬入室または取出室に連結された通気用の
ベント部を介して搬入室内または取出室内に供給し、こ
の燃焼ガスの供給にともない搬入室または取出室の内圧
を所定の圧力状態まで復帰させることにより、所定圧力
よりも低くなった搬入室内または取出室内への空気の流
入を防止するとともに、変成炉によって生成されたＲＸ
ガス、或いは窒素等の不活性ガスを搬入室内または取出
室内に導入することを不要にするようにしたものであ
る。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図はこの発明のガス浸炭方法を実施する連続式ガス
浸炭炉全体の概略構成を示すもので、１は連続式ガス浸
炭炉の本炉である。この本炉１の一側部には被処理品の
搬入室２、他側部には焼入れ室（取出室）３がそれぞれ
配設されている。この場合、焼入れ室３の下部には油槽
４が配設されているとともに、搬入室２および焼入れ室
３の上部には通気用のベント部５がそれぞれ連結されて
いる。

また、本炉１の内部には搬入室２側から順に予熱部６、
第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、拡散部９、焼入室内
導入部１０が順次配設されている。この場合、本炉１の
予熱部６と搬入室２との間には中間扉２ａが配設されて
いるとともに、本炉１の焼入室内導入部１０と焼入れ室
３との間にも同様に中間扉３ａが配設されている。これ
らの中間扉２ａ，３ａは本炉１の内圧と搬入室２の内圧
または焼入れ室３の内圧との間に圧力差が生じる場合、
例えば搬入室２の入口扉の開放時、或いは焼入れ室３の
出口扉の開放時には閉塞状態で保持されるようになって
おり、搬入室２の内圧または焼入れ室３の内圧が本炉１
の内圧と略等しくなった時点で開放されるようになって
いる。さらに、本炉１の予熱部６、第１の浸炭部７、第
２の浸炭部８および焼入室内導入部１０には炉内雰囲気
攪拌用のファン１１がそれぞれ装着されている。

また、本炉１には炭化水素ガス供給管１２および空気供
給管１３がそれぞれ連結されており、炭化水素ガス供給
管１２を介して本炉１内に供給される炭化水素ガス（例
えばプロパンガス，一般都市ガス等）と空気供給管１３
を介して本炉１内に供給される空気との混合によって本
炉１で浸炭性の雰囲気ガスを生成させるようになってい
る。この場合、炭化水素ガス供給管１２には一対の分岐
管１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられている。そして、
第１の分岐管１２ａの先端のガス出口は本炉１の第１の
浸炭部７内に導入された状態で設置されているととも
に、第２の分岐管１２ｂの先端のガス出口は本炉１の焼
入室内導入部１０内に導入された状態で設置されてい
る。さらに、これらの第１，第２の分岐管１２ａ，１２
ｂには流量計１４がそれぞれ介設されているとともに、
第２の分岐管１２ｂ側には流量計１４と並列なバイパス
管１５が連結されている。そして、これらの第１，第２
の分岐管１２ａ，１２ｂを介して本炉１の内部に供給さ
れる炭化水素ガスの供給量は常に一定状態に保持されて
いる。また、空気供給管１３の先端の空気出口は本炉１
の第１の浸炭部７内に導入された状態で設置されてい
る。さらに、この空気供給管１３には流量調整弁１６が
介設されている。この流量調整弁１６は例えばマイクロ
コンピュータおよびその周辺回路によって形成された制
御部１７に接続されている。

また、本炉１の内部には酸素センサ１８，１９がそれぞ
れ装着されている。この場合、酸素センサ１８は第１の
浸炭部７内に、また酸素センサ１９は焼入室内導入部１
０内にそれぞれ設置されている。さらに、酸素センサ１
８は制御部１７およびレコーダー２０にそれぞれ接続さ
れている。そして、本炉１の内部の酸素量が酸素センサ
１８によって検出され、この検出信号にもとづいて制御
部１７によって空気供給管１３の流量調整弁１６の弁開
度が適宜調整されるようになっており、この流量調整弁
１６の弁開度の変化に応じて本炉１内への空気の供給量
が適宜調整されるようになっている。また、酸素センサ
１９は酸素センサ１８とともにレコーダー２０に接続さ
れている。そして、このレコーダー２０によって酸素セ
ンサ１８からの検出信号および酸素センサ１９からの検
出信号がそれぞれ記録されるようになっている。

また、搬入室２および焼入れ室３の上部に装着されたベ
ント部５には第２図に示すように通気管２１が設けられ
ている。この通気管２１の下端部は搬入室２または焼入
れ室３に連結されている。さらに、この通気管２１の上
端部には管径を他の部分よりも拡開させた拡開部２１ａ
が形成されている。この拡開部２１ａの内部には略半球
状のベント蓋２２が配設されている。このベント蓋２２
はベント蓋開閉機構２３によって開閉操作されるように
なっている。また、ベント蓋開閉機構２３にはベント蓋
支持ロッド２４、操作シリンダ２５、操作ロッド２６お
よび連結アーム２７がそれぞれ設けられている。この場
合、ベント蓋支持ロッド２４は通気管２１の拡開部２１
ａの上部中央に配設されたガイド管２８によって昇降自
在に支持されており、このベント蓋支持ロッド２４の下
端部にベント蓋２２が取着されている。なお、ガイド管
２８は複数の支持アーム２９…を介して通気管２１の拡
開部２１ａ内面に取着されている。さらに、ベント蓋支
持ロッド２４の上端部は連結アーム２７の一端部に枢支
されている。この連結アーム２７の他端部は操作ロッド
２６の上端部に枢支されている。この操作ロッド２６は
操作シリンダ２５によって昇降駆動されるようになって
いる。また、通気管２１の拡開部２１ａの上部には支持
アーム３０の下端部が固定されている。この支持アーム
３０の上端部には連結アーム２７の中間部が枢支されて
おり、連結アーム２７はこの支持アーム３０との枢支点
を中心に揺動自在に支持されている。さらに、操作シリ
ンダ２５は制御部１７に接続されたシリンダ制御機構３
１によって動作が制御されるようになっている。そし
て、操作シリンダ２５によって操作ロッド２６が昇降駆
動される動作に連動して連結アーム２７が支持アーム３
０との枢支点を中心に揺動し、この連結アーム２７を介
してベント蓋支持ロッド２４が昇降駆動されてベント蓋
２２が開閉操作されるようになっている。

さらに、通気管２１における拡開部２１ａの上部にはリ
ング状のバーナ３２が装着されている。このバーナ３２
には第３図に示すように燃料供給管３３が連結されてお
り、この燃料供給管３３を介してバーナ３２に炭化水素
ガス等の燃料が供給されるようになっている。また、こ
のバーナ３２は第４図に示すバーナ着火機構３４によっ
て着火されるようになっている。このバーナ着火機構３
４は制御部１７に接続されている。さらに、この制御部
１７には搬入室２および焼入れ室３の内部にそれぞれ装
着された圧力センサ３５，３５が接続されている。そし
て、搬入室２の入口扉の開放時、或いは焼入れ室３の出
口扉の開放時のように搬入室２または焼入れ室３内の高
温（約５００℃程度）ガスが外部に流出して本炉１の内
圧と搬入室２の内圧または焼入れ室３の内圧との間に圧
力差が生じた場合（搬入室２の内圧または焼入れ室３の
内圧が負圧になった場合）には圧力センサ３５，３５か
らの検出信号にもとづいて制御部１７によってまずバー
ナ着火機構３４が駆動され、このバーナ着火機構３４に
よってバーナ３２が着火されたのち、シリンダ制御機構
３１が駆動され、さらにこのシリンダ制御機構３１によ
って操作シリンダ２５が駆動されてベント蓋２２が開操
作されるようになっており、このベント蓋２２の開放に
ともないバーナ３２の燃焼ガスを通気管２１を介して負
圧状態の搬入室２または焼入れ室３内に吸入させて搬入
室２の内圧または焼入れ室３の内圧を本炉１の内圧と略
等しくなる圧力状態まで復帰させるようになっている。

次に、上記構成の連続式ガス浸炭炉の作用とともに、こ
の発明のガス浸炭方法について説明する。まず、浸炭処
理を施す被処理品は搬入室２の入口扉から搬入室２内に
送られ、この搬入室２から本炉１内に送られる。この本
炉１内には炭化水素ガス供給管１２を介して炭化水素ガ
ス（例えばプロパンガス，一般都市ガス等）が供給され
るとともに、空気供給管１３を介して空気が供給されて
おり、この本炉１内で炭化水素ガスと空気とが混合され
て浸炭性の雰囲気ガスが生成される。この場合、本炉１
の内部は９００〜９３０℃程度の浸炭温度状態で保持さ
れており、本炉１内で炭化水素ガスと空気との混合によ
って生成された浸炭性の雰囲気ガスのガス組成は例え
ば、一酸化炭素（ＣＯ）：２０〜２６％、水素
（Ｈ₂）：３０〜４０％、メタン（ＣＨ₄）：７％以下、
窒素（Ｎ₂）：３８〜４５％程度の範囲に設定されてい
る。そして、本炉１内に送られた被処理品は予熱部６、
第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、拡散部９、焼入室内
導入部１０の順に搬送され、搬送中に本炉１内の浸炭性
の雰囲気ガスによって所定時間（例えば４〜６時間程
度）浸炭処理される。さらに、本炉１内で浸炭処理され
た被処理品は焼入れ室３に送られたのち、この焼入れ室
３の下部の油槽４に浸漬されて焼入れが行われる。そし
て、焼入れされた被処理品は焼入れ室３の出口扉から外
部に取出される。

一方、被処理品の浸炭処理中、本炉１内への炭化水素ガ
スの供給量は一定状態で保持されている。この場合、本
炉１の内部の酸素量は酸素センサ１８によって検出され
ており、この酸素センサ１８からの検出信号にもとづい
て制御部１７によって空気供給管１３の流量調整弁１６
の弁開度が適宜調整されるようになっており、この流量
調整弁１６の弁開度の変化に応じて本炉１内への空気の
供給量が適宜調整されるようになっている。したがっ
て、被処理品の浸炭処理中における本炉１内の生成雰囲
気ガス中のカーボンポテンシャルの調整は本炉１内への
空気供給量のみを可変調整することにより行なってい
る。

また、連続式ガス浸炭炉の動作中、被処理品の搬入によ
る搬入室２の入口扉の開放時、或いは処理済みの被処理
品の取出による焼入れ室３の出口扉の開放時には搬入室
２または焼入れ室３内の高温（約５００℃程度）ガスが
外部に流出する。この場合、搬入室２の入口扉（または
焼入れ室３の出口扉）が開放される前に予め本炉１の予
熱部６と搬入室２との間の中間扉２ａ（または本炉１の
焼入室内導入部１０と焼入れ室３との間の中間扉３ａ）
は閉塞状態で保持されている。そして、被処理品の搬入
作業、或いは処理済みの被処理品の取出作業の終了時、
再び搬入室２の入口扉または焼入れ室３の出口扉を閉塞
すると扉の開放にともない搬入室２または焼入れ室３内
の高温ガスが外部に流出したことにより搬入室２の内圧
または焼入れ室３の内圧が負圧になる。このように搬入
室２の内圧または焼入れ室３の内圧が負圧（所定圧力状
態より低い圧力状態）になると圧力センサ３５，３５か
らの検出信号にもとづいて制御部１７によってまずバー
ナ着火機構３４が駆動される。そして、このバーナ着火
機構３４によってバーナ３２が着火されたのち、シリン
ダ制御機構３１が駆動され、さらにこのシリンダ制御機
構３１によって操作シリンダ２５が駆動されてベント蓋
２２が開操作される。そのため、このベント蓋２２の開
放にともないバーナ３２の燃焼ガスが通気管２１を介し
て負圧状態の搬入室２または焼入れ室３内に吸入される
ようになっており、搬入室２の内圧または焼入れ室３の
内圧が本炉１の内圧と略等しくなる圧力状態まで復帰さ
れる。

そこで、上記方法にあっては連続式ガス浸炭炉の動作
中、被処理品の搬入による搬入室２の入口扉の開閉操作
時、或いは処理済みの被処理品の取出による焼入れ室３
の出口扉の開閉操作時のように扉の開放にともない搬入
室２または焼入れ室３内の高温ガスが外部に流出したこ
とにより搬入室２の内圧または焼入れ室３の内圧が負圧
になった場合に搬入室２または焼入れ室３の外部で本炉
１内に充填させた浸炭性の雰囲気ガスと略同一組成の炭
化水素ガスを燃焼させ、この高温状態の燃焼ガスを通気
用のベント部５を介して搬入室２内または焼入れ室３内
に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬入室２また
は焼入れ室３の内圧を所定の圧力状態まで復帰させるよ
うにしたので、負圧状態の搬入室２内または焼入れ室３
内への低温状態の空気の流入を防止することができる。
そのため、低温状態の空気中の酸素が搬入室２または焼
入れ室３内で約５００℃以下程度の温度状態で保持され
ている浸炭性の雰囲気ガス中に混入することを防止する
ことができ、爆発のおそれをなくして安全性の向上を図
ることができる。

また、ＲＸガスを負圧状態の搬入室２内または焼入れ室
３内に導入する場合のようにガス浸炭炉の本炉１の他に
格別に変成炉を設ける必要がないので、変成炉を加熱す
る加熱エネルギー、変成炉のヒータやレトルト等の耐熱
消耗品の維持費、或いは変成炉によって短い時間で多量
のＲＸガスを生成するための高価な触媒等を不要にする
ことができ、コスト低下を図ることができる。

さらに、窒素等の不活性ガスを搬入室２内または焼入れ
室３内に導入する場合のような不活性ガスの発生装置、
或いはガスボンベ等を不要にすることができるので、窒
素等の不活性ガスを利用する場合に比べてもコスト低下
を図ることができるとともに、不活性ガスのように浸炭
炉内の雰囲気ガスの組成を変化させるおそれもないの
で、被処理品の品質低下を防止することもできる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施で
きることは勿論である。

［発明の効果］この発明によれば搬入室内または加熱浸炭された被処理
品の取出室内の圧力が所定圧力よりも低くなった場合に
前記搬入室または取出室に連結された通気用のベント部
を介して炭化水素ガスの燃焼ガスを前記搬入室または前
記取出室内に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬
入室または取出室の内圧を所定の圧力状態まで復帰させ
るようにしたので、コスト低下を図ることができるう
え、被処理品の品質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は連続
式ガス浸炭炉全体の概略構成図、第２図はベント部の縦
断面図、第３図は同平面図、第４図は制御部の接続状態
を示す要部の概略構成図である。１…本炉、２…搬入室、３…焼入れ室（取出室）、５…
ベント部、３２…バーナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水吉昭京都府京都市右京区太秦巽町１番地三菱自動車工業株式会社京都製作所内 (72)発明者難波恵七神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (72)発明者志村洋神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (72)発明者虻川文隆神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (72)発明者五井均神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (72)発明者藤田一良神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (72)発明者高須優一神奈川県横浜市港北区箕輪町字舟下785番地東京熱処理工業株式会社内 (56)参考文献特開昭50−159807（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−147867（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−20374（ＪＰ，Ｂ２) 実公平１−16766（ＪＰ，Ｙ２) 実公平４−44612（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬入室から浸炭性の雰囲気ガスを充填させ
た本炉内に被処理品を搬送し、この本炉内で前記被処理
品を加熱浸炭するガス浸炭方法において、前記搬入室内
または加熱浸炭された前記被処理品の取出室内の圧力が
所定圧力よりも低くなった場合に前記搬入室または取出
室に連結された通気用のベント部を介して炭化水素ガス
の燃焼ガスを前記搬入室または前記取出室内に供給し、
この燃焼ガスの供給にともない前記搬入室または取出室
の内圧を所定の圧力状態まで復帰させるようにしたこと
を特徴とするガス浸炭方法。