JPH0651904B2 - ガス浸炭方法 - Google Patents

ガス浸炭方法

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JPH0651904B2
JPH0651904B2 JP2175955A JP17595590A JPH0651904B2 JP H0651904 B2 JPH0651904 B2 JP H0651904B2 JP 2175955 A JP2175955 A JP 2175955A JP 17595590 A JP17595590 A JP 17595590A JP H0651904 B2 JPH0651904 B2 JP H0651904B2
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JP
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furnace
gas
carburizing
door
negative pressure
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恵七 難波
佳彦 北山
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Dowa Holdings Co Ltd
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Dowa Mining Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼部品のガス浸炭法に関し、特に浸炭品質及
び経済性の向上を図ったガス浸炭方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、ガス浸炭方法として種々の方法が提供されている
が、そのほとんどは変成炉で変成された浸炭性ガスを使
用しており、いずれも雰囲気成分中には浸炭に直接関与
しないN2ガスが含まれていた。
浸炭の基本ガス反応は下記の通りである。
すなわち、浸炭に直接関与するガスはCOであり、CO分圧
が大きいほど浸炭が活発に行われ、必要とする硬さ、深
さの浸炭層を短時間に形成させることができ、さらに複
雑形状の被処理品の浸炭むらを少なくし、細孔等の浸炭
を有効に行うことができる。
そこで、本願出願人は、前記浸炭に直接関与しないN2
スを排除し、さらに変成炉を使用しないガス浸炭方法を
提供した(特公平1-38870号公報参照)。該方法は、浸
炭に直接関与するガスのみを熱処理炉内に導入して浸炭
処理を行うものであり、浸炭に直接関与しないガスによ
り雰囲気中におけるCOガスのみかけ分圧が下げられるこ
とがなく浸炭効率に優れ、さらに変成炉を使用せず、ガ
ス使用量も少ないため極めて経済的なものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記本願出願人の提供した方法は、炉内
に供給されるガス量が前記変成炉で変成された浸炭性ガ
スを使用する場合に比べて極めて少ないため、被処理品
の装入、移動のために入口扉、中間扉、出口扉の開閉に
伴い、炉内が負圧になり、扉部のパッキン部分等から外
気(酸素)を吸込み、炉内雰囲気が乱されたり、爆発等
の危険があった。
そこで、本願出願人は炉内負圧時に、外気導入路に設け
たリングバーナに着火してその燃焼ガスを炉内に供給し
て炉内負圧を解消する雰囲気炉の炉圧調整装置を提供し
た(実公平1-16766号公報参照)。
この装置を使用すれば、炉内に酸素が導入されることが
なく安全であるが、前記した浸炭に直接関与しないN2
スが導入され、炉内COの分圧が下げられることになる。
本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、熱処理炉内
に炭化水素ガスとCO2を直接供給するガス浸炭方法にお
いて、炉内負圧解消時に雰囲気中のCO分圧が下げられる
ことがなく、浸炭品質及び経済性の向上を図ったガス浸
炭方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、前記目的を達成するため、熱処理炉内に炭化
水素ガスとCO2を直接供給するガス浸炭方法であって、
まず所定温度に加熱された炉内に被処理品を装入した
後、CO2を供給して炉内のN2ガスを炉外に排出し、その
後の処理過程における炉内負圧時にCO2を供給して負圧
解消とともに炉内雰囲気中のCO分圧の増大を図り浸炭処
理をするものである。
〔作用〕
本発明にいける雰囲気中のCO%は計算上は下記のごとく
なる。
もっとも、実際操業においては、扉パッキン部からの空
気の侵入、炉作動により起こる負圧時の空気侵入等によ
り前記計算値を下回る。
一例を上げれば前記(3)式の場合の実際操業時のCO%は約
40%であった。
また、特公平1-38870号公報に記載された発明の計算上
のCO%は下記のごとくである。
もっとも、実際操業時のCO%は約30%であった。
さらに、純酸素にかえて空気を添加した場合の計算上の
CO%は下記のごとくである。
前記のごとく、本発明によれば従来の各方法と異なり、
雰囲気中のCOがうすめられることが極力押えられ、浸炭
能力の低下もなく、優れた浸炭品質が得られる。
しかも、必要とする硬さ、深さの浸炭層を短時間に形成
させることができ経済的である。
〔実施例〕 以下に本発明の一実施例を図面について詳細に説明す
る。
第1図にはバッチ炉が示されている。
同図において、1は加熱室、2は冷却室(焼入室)、3
は加熱室1の入口扉、3aは入口扉3に設けられた開閉
口、4は中間扉、4aは中間扉4に設けられた流出口、5
は冷却室2の出口扉、6は冷却油、7は排気エキセス、
8は出口扉5の開扉時に着火するカーテンフレーム、
9,10はCO2の供給管、11,12は該供給管9,10に設けら
れた開閉弁である。図中、19は攪拌ファンである。
前記構成において、加熱室1の入口扉3を開いて加熱室
1内に被処理品を装入し、入口扉3を閉めた状態では加
熱室1内には多くの空気が侵入している。
もっとも、該空気中のO2は、加熱室1内が十分に高温で
あるため雰囲気ガスとの燃焼で完全に消費され、N2が残
された状態となっている。
そこで、本発明では、開閉弁11を開き、供給管9を介し
て高圧のCO2を加熱室1内に供給し、同時に入口扉3に
設けた開閉口3aを開き、加熱室1内のN2を炉外に排出す
る。
前記入口扉3に開閉口3aを設ける趣旨は、加熱室1内の
N2の排出効率を上げるためであり、前記開閉口3aを設け
ない場合には加熱室1内のN2は中間扉4の流出口4a等か
ら冷却室2に至り、排気エキセス7の開閉弁(図示せ
ず)を押上げて炉外に排出される。
しかしながら、実際には冷却室2内に大量に残され、さ
らに中間扉4のパッキン部からリークして加熱室1内に
循環させられる場合があった。
そのため入口扉3に中間扉4の流出口4aより抵抗が小さ
く、流出口4aより大きな開閉口3aを設け、該開閉口3aか
ら優先的にN2が排出されるように構成したものである。
前記N2が炉外に排出されたら、続いて炭化水素ガスとCO
2で浸炭処理が行われる。
また、前記供給管9からのCO2の供給は、常温の被処理
品を装入し、入口扉3を閉じた場合に、一時的に生じる
可能性がある負圧現象を阻止する。
つぎに、被処理品の焼入時について述べると、中間扉4
を開き、被処理品を冷却室2に移す際には加熱室1の輻
射熱及び加熱された被処理品により冷却室2内の空気が
膨張させられる。
しかしながら、中間扉4を閉じると加熱室1からの輻射
熱が断たれ、さらにその後の冷却油への被処理品の浸漬
により冷却室2が負圧になる。この負圧を解消するた
め、開閉口12を開き、供給管10を介してCO2を冷却室2
に供給し、負圧現象を防止するものである。
その後、出口扉5が開かれ、カーテンフレーム8が着火
され、被処理品が炉外に運び出される。そして、出口扉
5を閉じ、カーテンフレーム8が消されると、冷却室2
内は再び負圧となり、排気エキセス7、出口扉5等から
外気を吸込み爆発のおそれもある。
そこで、再び開閉弁12を開き、供給管10を介してCO2
冷却室2に供給し、負圧を解消するものである。前記操
作において、炉内のCOは実質約40%に維持できることが
確認された。
第2図には、連続炉が示されている。同図においては、
第1図と同一部分には同一符号が付されている。
図中15は搬入室、16は搬入扉である。
この実施例では、シーズニング完了後、連続運転に入
り、その後、搬入扉16、入口扉3、中間扉4及び出口扉
5の閉扉時にそれぞれ負圧現象が生じる。
もっとも、搬入扉16の閉扉と同時に入口扉3及び中間扉
4を開くと前記負圧現象を一回減らすことができる。
また、連続炉であるため、搬入室15、加熱室1及び冷却
室2のいずれにCO2を供給しても負圧解消を行うことが
できる。
そこで、図面実施例では搬入室15にのみCO2の供給管17
を設けている。
図中、18は該供給管17に設けた開閉弁、20は原料ガス供
給管である。
なお、この実施例においても、前記実施例と同様に冷却
室2にCO2の供給管を設けて経過をみたが、冷却室2にC
O2を供給すると粒界酸化が増えて妥当でないことが確認
された。
この実施例において、開閉弁18を開いて供給管17からCO
2を供給する場合は、前記した場合を除き入口扉3及び
中間扉4の閉扉時並びに出口扉5の閉扉時である。
また、この実施例では、加熱室1に原料ガス(C4H10等)
のみを流し、酸化性ガスとしては搬入室のCO2パージガ
スのみで十分であることが確認されたものである。
第3図には、変成炉(ガス)を使用せず、直接炉内に炭
化水素ガスと酸化性ガスを供給して歯車を浸炭処理した
場合のサイクルタイムと浸炭深さの関係が示されてい
る。
同図中において、線(a)(b)は本発明の方法、すなわち、 ・エンリッチガス(CH4) 30/min ・CO2 3/min ・CO2パージガス 300/min で処理した場合であり、線(a)は歯面部、線(b)は歯底部
の状態を示す。
また、線(c)(d)は従来の一方法、すなわち、 ・エンリッチガス(CH4) 30/min ・空気 3/min で処理した場合であり、線(c)は歯面部、線(d)は歯底部
の状態を示す。
前記のごとく、本発明によれば、同じ浸炭深さを得る場
合には時間短縮ができ、同じ時間であれば、より深い浸
炭深さが得られるものである。
〔発明の効果〕
本発明は、熱処理炉内に炭化水素ガスとCO2を直接供給
するガス浸炭方法において、炉内負圧時に雰囲気中のCO
分圧が下げられることがなく、逆にCO分圧の増大を図る
ことができ、優れた浸炭品質が得られる。したがって、
必要とする硬さ、深さの浸炭層を短時間に形成すること
ができ経済的である効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図はバッチ
炉の縦断面図、第2図は連続炉の縦断面図、第3図はサ
イクルタイムと浸炭深さの関係を示す図表である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱処理炉内に炭化水素ガスとCO2を直接供
    給するガス浸炭方法であって、まず所定温度に加熱され
    た炉内に被処理品を装入した後、CO2を供給して炉内のN
    2ガスを炉外に排出し、その後の処理過程における炉内
    負圧時にCO2を供給して負圧解消とともに炉内雰囲気中
    のCO分圧の増大を図り浸炭処理することを特徴とするガ
    ス浸炭方法。
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