JPH0813123A - 竪型バッチ式窒化炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉体１０と炉蓋２０との間を確実にシール
し、アンモニアガスの漏洩による作業環境の悪化を防止
する。炉蓋２０のセットを簡単にする。 【構成】 炉体１０の上端部外側に環状容器３１を設け
る。環状容器３１に水を含まない油類３２を収容する。
油類３２に浸漬される環状板３３を炉蓋２０の外縁部に
取り付ける。炉体１０の上端部と環状容器３１との間に
水冷ジャケット４０を設ける。炉体１０や炉蓋２０が熱
変形してもシール性が低下しない。液シールを採用する
にもかかわらず、アンモニア水を生成する危険がない。
シール液として油類３２を用いるにもかかわらず、燃焼
の危険がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種加工工具の硬化処
理等に使用される竪型バッチ式窒化炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間押出加工では、製品の高級化に伴い
加工条件が苛酷化している。そのため、例えばマンドレ
ルについては、窒化処理により表面を硬化させることが
行われている。このような窒化処理に通常使用されるの
が竪型バッチ式窒化炉である。

【０００３】竪型バッチ式窒化炉は、下面が閉塞され上
面が開口した竪型筒状の炉体と、炉体上に載置されて上
面開口部を閉塞する炉蓋とを具備する。窒化処理におい
ては、炉体の上面開口部から炉体内に被処理物を装入し
た後、上面開口部を炉蓋により密閉し、この状態で炉体
内の被処理物を加熱しながら、炉体内にアンモニアガス
を導入する。炉体内でアンモニアが水素と窒素に熱分解
し、その窒素が被処理物の表面に浸透して窒化層が形成
される。従って、炉体内の雰囲気ガスは、アンモニア、
水素、窒素の混合ガスである。

【０００４】このような竪型バッチ式窒化炉では、炉体
内の雰囲気ガスにアンモニアが含まれるため、その雰囲
気ガスを炉体と炉蓋との間から外部へ漏洩させないこと
が必要になる。そして、炉体と炉蓋との間をシールする
シール機構として従来は、炉体の上端部および炉蓋の外
縁部をフランジ構造とし、そのフランジ間にパッキンを
介在させてフランジの周方向複数箇所をボルト・ナット
により締め付ける締め付け式が一般的であり、一部では
炉体と炉蓋の接触部に砂を介在させるサンドシールも用
いられているようである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、締め付け式で
は、炉蓋のセットに手数および時間がかかる。シール性
については、炉が新しいうちは完全なシール性が得られ
るが、使用を繰り返すと炉体や炉蓋が熱変形するためシ
ール性が低下し、雰囲気ガスの漏洩を完全に防止するこ
とが不可能になる。一方、サンドシールでは、使用開始
当初より微量のガス漏洩が避けられない。そのため、い
ずれのシール機構を用いても、アンモニア臭による作業
環境の悪化が避けられなかった。

【０００６】なお、サンドシールに類似するものとし
て、水シールがあるが、竪型バッチ炉の炉体と炉蓋の間
のシールにこれを用いた例は見掛けない。たとえ窒化炉
にこれを適用したとしても、雰囲気ガス中のアンモニア
がシール水に溶解し、そのアンモニア水によりシール機
構の金属部分が容易に腐食する問題がある。

【０００７】なおまた、連続焼入炉の出口シュート出口
を焼入油で液封することは行われているが、その油シー
ルについても、竪型バッチ炉の炉体と炉蓋の間のシール
に用いた例は見掛けない。その理由としては、竪型バッ
チ炉のシール部は、連続炉の出口シュート出口と異な
り、炉体に接し高温となるため、可燃物である油を使用
できないことなどが考えられる。

【０００８】本発明はかかる事実に鑑みなされたもの
で、炉体と炉蓋の間を長期にわたって確実にシールで
き、しかも炉蓋のセットが簡単で、且つ腐食や火災の危
険がない竪型バッチ式窒化炉を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の竪型バッチ式窒
化炉は、炉体の上端部外側にその上端部を包囲して設け
られ、炉体内面に内面が連続すると共に上面全周に開口
部が形成された環状容器と、環状容器内に収容された非
含水の油類と、炉体の外側に張り出した前記炉蓋の外縁
部全周から下方に延出し、炉蓋を炉体上の定位置に載置
した状態で前記環状容器内の油類に浸漬される環状板と
からなる液封機構により、炉体と炉蓋との間をシール
し、且つ、前記炉体の上端部とその外側の環状容器との
間に熱遮断層を介在させたものである。

【００１０】

【作用】炉蓋を炉体上の定位置に載置すると、炉蓋の外
縁部全周から下方に延出した環状板が、炉体の上端部外
側に設けた環状容器内の油類に浸漬される。ここで、環
状容器の内面に炉体内面に連続している。従って、環状
容器内の油類に環状板が浸漬されることにより、炉体と
炉蓋との間が液封される。液封では、炉体や炉蓋が熱変
形してもこの間のシール性は低下しない。シール液とし
ての油類は水を含まないので、雰囲気ガス中のアンモニ
アと接触しても、アンモニア水を生成する危険がない。
油類を収容する環状容器を炉体の外側に配置し、且つそ
の炉体との間に熱遮断層を介在させたので、環状容器の
温度上昇が抑制され、環状容器内の油類の引火が防止さ
れる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明を実施した竪型バッチ式窒化炉の１
例について、その全体構造を示す縦断面図、図２は液封
機構を拡大して示す縦断面図である。

【００１２】竪型バッチ式窒化炉は、竪型筒状の炉体１
０と、炉体１０の上に載置されてその開口部を閉じる炉
蓋２０と、炉体１０と炉蓋２０との間をシールするため
に、炉体１０の上端部外側に設けられた液封機構３０と
を具備する。

【００１３】炉体１０は、下面が閉塞し上面中央部が開
口した円筒形状であり、その外周面に取り付けた複数本
の縦フレーム１１により支持されている。炉体１０の内
側には、上面が全面的に開口した円筒状のインナーケー
ス１２が円心状に配置されている。炉体１０の上端部は
内側に突出し、これにインナーケース１２の上端部が密
接することなどにより、炉体１０の上端部とインナーケ
ース１２の上端部との間はシールされている。

【００１４】インナーケース１２は、炉体１０の内周面
および底面に取り付けたヒータ１３により外側から加熱
される。また、炉体１０の下端部に設けた給気孔１４ａ
および排気孔１４ｂを介して炉体１０内に流通される空
気により外側から冷却される。インナーケース１２の内
側には、上端の開口部から被処理物が装入される。ま
た、炉体１０の底部を貫通して炉体１０内に挿入された
導入管１５ａを介してアンモニアガスが導入される。一
方、インナーケース１２内のガスは、後述する蓋体２０
に取り付けた導出管１５ｂを介して炉外に排出される。

【００１５】炉蓋２０は、蓋体１０の上に円心状に載置
され、これによりインナーケース１２の開口部を塞ぐ。
また、導入管１５ａをインナーケース１２内に挿入す
る。インナーケース１２の外側空間は、前述した通り、
炉体１０の上端部内周面が内側に突出してインナーケー
ス１２の上端部外周面に密接することなどにより密閉さ
れている。そして、炉蓋２０の外縁部には、炉体１０の
外側へ水平に張り出した環状のブラケット２１が設けら
れている。

【００１６】液封機構３０は、炉体１０の上端部外側に
配置された環状容器３１と、環状容器３１内に収容され
た油類３２と、油類３２に上方から挿入される垂直な環
状板３３とからなる。

【００１７】環状容器３１は、上面が全面的に開口した
断面矩形容器であり、縦フレーム１１から外側へ水平に
延出した横フレーム１６により支持されて、炉体１０の
上端部を樋のように包囲している。環状容器３１の内側
の側壁上端は、環状の水平板１９によりインナーケース
１２の上端に連結されている。これにより、環状容器３
１の内面は、インナーケース１２の内面に連続する。１
７は炉蓋２０を位置決めするためのガイドピンであり、
横フレーム１６の先端部から上方へ突出した架台１８の
上に取り付けられている。

【００１８】環状容器３１内に収容される油類３２は、
水を含まない工業油である。具体的にはＪＩＳ−Ｋに規
定される冷凍機油（Ｋ２２１１）、タービン油（Ｋ２２
１３）、内燃機関用潤滑油（Ｋ２２１５）、ギヤー油
（Ｋ２２１９）、グリース（Ｋ２２２０）、流動パラフ
ィン（Ｋ２２３１）、マシン油（Ｋ２２３８）、軸受油
（Ｋ２２３９）、切削油剤（Ｋ２２４１）、熱処理油
（Ｋ２２４２）、エアーフィルター油（Ｋ２２４３）を
用いることができる。ただし、切削油剤（Ｋ２２４１）
およびエアーフィルター油（Ｋ２２４３）のなかの水溶
性のものは除く。また、ＩＳＯ規格のＤＩＳ６０７１
（ＨＦＡ〜ＨＦＣは不可、ＨＦＤのみ可）、ＴＣ１３１
／ＳＣ６（ＨＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＶ）を用いることがで
きる。

【００１９】環状板３３は、ブラケット２１の下面に垂
直に取り付けられている。炉体１０上の定位置に炉蓋２
０を載せると、環状板３３は、環状容器３１の底面との
間に若干の隙間をあけて環状容器３１内に挿入され、環
状容器３１内の油類３２に浸漬される。また、環状板３
３の挿入により、環状容器３１内は、内周部と外周部に
ほぼ二分される。

【００２０】環状容器３１と炉体１０の上端部との間に
は、熱遮断層としての環状の水冷ジャケット４０が、炉
体１０の上端部を包囲して配設されている。水冷ジャケ
ット４０は、環状容器３１の側に一体化されており、図
示されない給水系により内部に冷却水が流通される。水
冷ジャケット４０に代えて断熱材を用いることもでき
る。環状容器３１を炉体１０から十分に遠ざけた場合
は、その空間が熱遮断層となる。

【００２１】このような構成の竪型バッチ式窒化炉で
は、炉体１０の上の定位置に炉蓋２０を載せると、環状
容器３１内の油類３２に環状板３３が浸漬される。環状
容器３１の内面は、インナーケース１２の内面に連続し
ているので、炉体１０の上の定位置に炉蓋２０を載せる
ことにより、炉体１０と炉蓋２０との間が全周にわたっ
て完全にシールされる。

【００２２】このシール性は、蓋体１０や炉蓋２０が熱
変形し両者の合わせ状態が悪化しても低下しない。ま
た、窒化処理中は炉内圧力が上昇する。そうすると、環
状板３３によって仕切られた環状容器３１内の内周部で
は液面が下がり、外底部では液面が上がることにより、
炉内外の圧力差が吸収されるので、炉内圧力の上昇によ
っても、炉体１０と炉蓋２０との間のシール性は低下し
ない。従って、炉内の雰囲気ガスの漏洩が確実に防止さ
れる。

【００２３】炉内の雰囲気ガスはアンモニアを含んでい
る。環状容器３１内の油類３２は、環状板３３より内側
の部分でアンモニアと接触するが、水を含まないのでア
ンモニア水を生成しない。従って、アンモニア水により
環状容器３１や環状板３３が腐食される危険がない。こ
れらの材料としては、ステンレス鋼の汎用材を用いれば
十分である。

【００２４】環状容器３１内の油類３２は可燃物である
が、環状容器３１を炉体１０の外側に配置し、その間に
水冷ジャケット４０の如き熱遮断層を介在させたので、
油類３２の温度上昇が抑制される。従って、油類３２を
用いるにもかかわらず、高い安全性が確保される。

【００２５】熱遮断層としては、環状容器３１の内面が
炉体１０の内面に連続し、炉体１０から環状容器３１へ
のある程度の伝熱は避けられないので、強制冷却能力を
有する水冷ジャケット４０を環状容器３１の側に一体的
に設けるのが望ましい。また、ブラケット２１を介した
伝熱により環状板３３が高温になる場合は、ブラケット
２１等にも水冷ジャケットを取り付ければよい。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の竪型バッ
チ式窒化炉は、これまで確実なシール機構がなかった炉
体と炉蓋との間を、液封機構により長期間にわたって確
実にシールするので、炉体内の雰囲気ガスが漏洩するお
それがない。従って、アンモニアの漏洩による作業環境
の悪化が防止される。また、炉蓋を炉体に固定する必要
がなく、その炉蓋を炉体上の定位置に載置するだけで、
この間がシールされるので、炉蓋のセットが簡単であ
る。液シールを用いるにもかかわらず、アンモニア水が
生成するおそれがない。従って、アンモニア水による液
封機構の腐食がなく、耐久性に優れると共に、液封機構
を構成する材料のグレード低下により経済性も優れたも
のになる。シール液として油類を使用するにもかかわら
ず、引火の危険がないので、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した竪型バッチ式窒化炉の１例に
ついて、その全体構造を示す縦断面図である。

【図２】液封機構を拡大して示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 炉体 ２０ 炉蓋 ３０ 液封機構 ３１ 環状容器 ３２ 油類 ３３ 環状板 ４０ 水冷ジャケット（熱遮断層）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面が閉塞され上面が開口した竪型筒状
   の炉体内に被処理物を装入し、炉体上面の開口部を炉蓋
   により閉塞した状態で、炉体内の被処理物を加熱すると
   共に、炉体内にアンモニアガスを導入して、被処理物を
   窒化処理する竪型バッチ式窒化炉において、 前記炉体の上端部外側にその上端部を包囲して設けら
   れ、炉体内面に内面が連続すると共に上面全周に開口部
   が形成された環状容器と、環状容器内に収容された非含
   水の油類と、炉体の外側に張り出した前記炉蓋の外縁部
   全周から下方に延出し、炉蓋を炉体上の定位置に載置し
   た状態で前記環状容器内の油類に浸漬される環状板とか
   らなる液封機構により、炉体と炉蓋との間をシールし、
   且つ、前記炉体の上端部とその外側の環状容器との間に
   熱遮断層を介在させたことを特徴とする竪型バッチ式窒
   化炉。