JPH11124622A - 熱処理方法 - Google Patents
熱処理方法Info
- Publication number
- JPH11124622A JPH11124622A JP30782397A JP30782397A JPH11124622A JP H11124622 A JPH11124622 A JP H11124622A JP 30782397 A JP30782397 A JP 30782397A JP 30782397 A JP30782397 A JP 30782397A JP H11124622 A JPH11124622 A JP H11124622A
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- JP
- Japan
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- gas
- furnace
- heat treatment
- atmospheric gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉内に装入された金属等の処理品を雰囲気ガ
ス中にて高温度に加熱する熱処理方法であって、昇温に
要する時間を短縮し処理能力を向上させるとともに、所
要雰囲気ガス量を減少させ、ランニングコストを節減す
る。 【解決手段】 水素ガスと不活性ガスを主成分とする炉
内雰囲気ガスを炉外に設けられた水分吸着フィルタ１
５，１６に強制循環することによりその雰囲気ガスの露
点を−３０℃以下に保持して熱処理する。
ス中にて高温度に加熱する熱処理方法であって、昇温に
要する時間を短縮し処理能力を向上させるとともに、所
要雰囲気ガス量を減少させ、ランニングコストを節減す
る。 【解決手段】 水素ガスと不活性ガスを主成分とする炉
内雰囲気ガスを炉外に設けられた水分吸着フィルタ１
５，１６に強制循環することによりその雰囲気ガスの露
点を−３０℃以下に保持して熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に装入された
金属等の処理品を雰囲気ガス中にて高温度に加熱する熱
処理方法に関するものである。
金属等の処理品を雰囲気ガス中にて高温度に加熱する熱
処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば金属線材等の処理品を無酸化焼鈍
する場合、雰囲気ガスとして吸熱形ガス（ＲＸガス）や
発熱形ガス（ＤＸガス）を炉内に供給し、その炉内雰囲
気ガスの平衡炭素濃度、即ち、（ＣＯ）2／ＣＯ2 （以
下、これをＰＦ値という。）をコントロールすることに
より、脱炭，浸炭，酸化等を防止している。なお、炉内
雰囲気ガスとして不活性ガス（例えば窒素ガス）のみを
使用すると、炉内スケール等の影響で処理品を脱炭させ
るおそれがあり、またそのスケールを還元するために水
素ガス雰囲気とした場合は、還元によって生成されたＨ
2Ｏによりやはり脱炭がさけられない状態となるので従
来は行われていなかった。
する場合、雰囲気ガスとして吸熱形ガス（ＲＸガス）や
発熱形ガス（ＤＸガス）を炉内に供給し、その炉内雰囲
気ガスの平衡炭素濃度、即ち、（ＣＯ）2／ＣＯ2 （以
下、これをＰＦ値という。）をコントロールすることに
より、脱炭，浸炭，酸化等を防止している。なお、炉内
雰囲気ガスとして不活性ガス（例えば窒素ガス）のみを
使用すると、炉内スケール等の影響で処理品を脱炭させ
るおそれがあり、またそのスケールを還元するために水
素ガス雰囲気とした場合は、還元によって生成されたＨ
2Ｏによりやはり脱炭がさけられない状態となるので従
来は行われていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来のＰＦ
値を適正にコントロールする方法では、この適正なＰＦ
値が表１に示したように温度によって大きく異なるた
め、温度変化によりＰＦ値の安定性が損なわれない程度
に、炉内温度をゆっくり昇温する必要があった。このた
めに処理能力が制限されることとなる欠点があった。
値を適正にコントロールする方法では、この適正なＰＦ
値が表１に示したように温度によって大きく異なるた
め、温度変化によりＰＦ値の安定性が損なわれない程度
に、炉内温度をゆっくり昇温する必要があった。このた
めに処理能力が制限されることとなる欠点があった。
【表１】
【０００４】また、表１から解るように、適正なＰＦ値
は処理品である金属材料種によっても異なるので、炉内
に異材を混載することができず、そのことは生産性を悪
くする要因となっていた。
は処理品である金属材料種によっても異なるので、炉内
に異材を混載することができず、そのことは生産性を悪
くする要因となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
しようとするもので、水素ガスと不活性ガスを主成分と
する炉内雰囲気ガスを炉外に設けられた水分吸着フィル
タに強制循環することによりその雰囲気ガスの露点を−
３０℃以下に保持して熱処理することを特徴とする。ま
た本発明は上記熱処理方法において、雰囲気ガスの循環
路に熱交換器を設け、炉外送出時の雰囲気ガスから炉内
送込時の雰囲気ガスに熱が授受されるようにしたことを
特徴とする。また本発明は上記熱処理方法において、循
環路に水分吸着フィルタを複数台設け、炉内雰囲気ガス
を該水分吸着フィルタに交互に循環させるとともに、休
止中の水分吸着フィルタを加熱し空気を通すことにより
一次乾燥した後、低露点の不活性ガスを通してさらに二
次乾燥させることを特徴とする。さらに本発明は上記熱
処理方法において、炉内雰囲気ガスに、一酸化炭素およ
び／または炭化水素系ガスを添加したことを特徴とす
る。
しようとするもので、水素ガスと不活性ガスを主成分と
する炉内雰囲気ガスを炉外に設けられた水分吸着フィル
タに強制循環することによりその雰囲気ガスの露点を−
３０℃以下に保持して熱処理することを特徴とする。ま
た本発明は上記熱処理方法において、雰囲気ガスの循環
路に熱交換器を設け、炉外送出時の雰囲気ガスから炉内
送込時の雰囲気ガスに熱が授受されるようにしたことを
特徴とする。また本発明は上記熱処理方法において、循
環路に水分吸着フィルタを複数台設け、炉内雰囲気ガス
を該水分吸着フィルタに交互に循環させるとともに、休
止中の水分吸着フィルタを加熱し空気を通すことにより
一次乾燥した後、低露点の不活性ガスを通してさらに二
次乾燥させることを特徴とする。さらに本発明は上記熱
処理方法において、炉内雰囲気ガスに、一酸化炭素およ
び／または炭化水素系ガスを添加したことを特徴とす
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明に係る熱処理方法およ
びその方法を実行するための装置の実施の形態を説明す
る。図１にこの装置の配管系統図を示し、図中、１は密
閉状の炉体、２はその一端に開閉扉３を介して設けられ
た真空パージ室、４は該真空パージ室２の装入扉、５は
炉体１の他端に開閉扉６を介して設けられた真空パージ
室、７は該真空パージ室５に設けられた抽出扉である。
８，９は該炉体１に雰囲気ガスとして水素ガスおよび窒
素ガスを夫々供給しているガスボンベである。また１
０，１１は真空パージ室２，５に設けられた真空ポンプ
である。
びその方法を実行するための装置の実施の形態を説明す
る。図１にこの装置の配管系統図を示し、図中、１は密
閉状の炉体、２はその一端に開閉扉３を介して設けられ
た真空パージ室、４は該真空パージ室２の装入扉、５は
炉体１の他端に開閉扉６を介して設けられた真空パージ
室、７は該真空パージ室５に設けられた抽出扉である。
８，９は該炉体１に雰囲気ガスとして水素ガスおよび窒
素ガスを夫々供給しているガスボンベである。また１
０，１１は真空パージ室２，５に設けられた真空ポンプ
である。
【０００７】また、１５，１６は炉外に設けられた一対
の水分吸着フィルタ、１７は該水分吸着フィルタに炉体
１内の雰囲気ガスを強制循環させるため循環路１８に設
けた循環ファンである。水分吸着フィルタ１５，１６
は、該循環路１８の循環ファン１７の一次側に並列に設
けられ、その分岐点には夫々四方向切替弁１９，２０が
設けられている。そして、一方の四方向切替弁１９は排
気管路２１に連通し、他方の四方向切替弁２０は再生ガ
ス管路２２に連通し得るように夫々配管され、該排気管
路２１の先端は大気中に解放され、再生ガス管路２２に
は不活性ガス源および空圧源が設けられている。なお、
水分吸着フィルタ１５，１６は、内部に活性アルミナか
らなる吸着剤２５が充填されているとともに、該吸着剤
を加熱・乾燥し再生させるための電熱ヒータ２６が設け
られている。
の水分吸着フィルタ、１７は該水分吸着フィルタに炉体
１内の雰囲気ガスを強制循環させるため循環路１８に設
けた循環ファンである。水分吸着フィルタ１５，１６
は、該循環路１８の循環ファン１７の一次側に並列に設
けられ、その分岐点には夫々四方向切替弁１９，２０が
設けられている。そして、一方の四方向切替弁１９は排
気管路２１に連通し、他方の四方向切替弁２０は再生ガ
ス管路２２に連通し得るように夫々配管され、該排気管
路２１の先端は大気中に解放され、再生ガス管路２２に
は不活性ガス源および空圧源が設けられている。なお、
水分吸着フィルタ１５，１６は、内部に活性アルミナか
らなる吸着剤２５が充填されているとともに、該吸着剤
を加熱・乾燥し再生させるための電熱ヒータ２６が設け
られている。
【０００８】２８は該循環路１８の炉体１との連通口に
設けられた熱交換器で、該熱交換器２８は循環ファン１
７の作動により炉体１から吸引した雰囲気ガスから顕熱
を奪ってその熱を炉体１に戻る雰囲気ガスに伝導させ
る。
設けられた熱交換器で、該熱交換器２８は循環ファン１
７の作動により炉体１から吸引した雰囲気ガスから顕熱
を奪ってその熱を炉体１に戻る雰囲気ガスに伝導させ
る。
【０００９】炉体１内はガスボンベ８，９から供給され
た水素ガスおよび不活性ガスを主成分とする雰囲気ガス
に保たれる。そして装入扉４を開けて処理品を真空パー
ジ室２に装入し、該真空パージ室２内の空気を真空ポン
プ１０によって排出した後、開閉扉３を開けて該処理品
を炉体１内に装入する。該処理品は該炉体内に設けられ
たラジアントチューブバーナ等の熱源により雰囲気ガス
の基でその処理目的に応じ高温度に加熱される。そして
所要の熱処理ができたところで該処理品は開閉扉６を開
けて真空パージ室５に移動される。該真空パージ室５内
はあらかじめ真空ポンプ１１によって空気を排出し雰囲
気ガスを充満させておくことにより炉体１内に空気が侵
入しないようにしている。そして開閉扉６を閉じ抽出扉
７を開けることにより該処理品を炉外に抽出できる。
た水素ガスおよび不活性ガスを主成分とする雰囲気ガス
に保たれる。そして装入扉４を開けて処理品を真空パー
ジ室２に装入し、該真空パージ室２内の空気を真空ポン
プ１０によって排出した後、開閉扉３を開けて該処理品
を炉体１内に装入する。該処理品は該炉体内に設けられ
たラジアントチューブバーナ等の熱源により雰囲気ガス
の基でその処理目的に応じ高温度に加熱される。そして
所要の熱処理ができたところで該処理品は開閉扉６を開
けて真空パージ室５に移動される。該真空パージ室５内
はあらかじめ真空ポンプ１１によって空気を排出し雰囲
気ガスを充満させておくことにより炉体１内に空気が侵
入しないようにしている。そして開閉扉６を閉じ抽出扉
７を開けることにより該処理品を炉外に抽出できる。
【００１０】この熱処理中における炉体１内の雰囲気ガ
スは、循環ファン１７を作動させることにより循環路１
８を熱交換器２８→四方向切替弁２０→水分吸着フィル
タ１５または１６→四方向切替弁１９→循環ファン１７
→熱交換器２８の順に循環し炉体１に戻る。そして水分
吸着フィルタ１５または１６を通過することによってそ
の露点が−３０℃以下となるまで乾燥させる。
スは、循環ファン１７を作動させることにより循環路１
８を熱交換器２８→四方向切替弁２０→水分吸着フィル
タ１５または１６→四方向切替弁１９→循環ファン１７
→熱交換器２８の順に循環し炉体１に戻る。そして水分
吸着フィルタ１５または１６を通過することによってそ
の露点が−３０℃以下となるまで乾燥させる。
【００１１】表２は、窒素ガスと水素ガスを主成分とす
る炉内雰囲気ガスに軸受鋼を７９０℃に加熱し５時間放
置した場合に生じた脱炭量をその雰囲気ガスの露点、お
よびＨ2 濃度を変動させて試験的に計測した結果を示
す。これから解るように脱炭量は雰囲気ガスの露点を低
くすることでＨ2 濃度とはほぼ係わりなく低減させるこ
とができ、−３０℃以下では脱炭量の一般的な合格条件
である０．２ｍｍ以下にすることができる。
る炉内雰囲気ガスに軸受鋼を７９０℃に加熱し５時間放
置した場合に生じた脱炭量をその雰囲気ガスの露点、お
よびＨ2 濃度を変動させて試験的に計測した結果を示
す。これから解るように脱炭量は雰囲気ガスの露点を低
くすることでＨ2 濃度とはほぼ係わりなく低減させるこ
とができ、−３０℃以下では脱炭量の一般的な合格条件
である０．２ｍｍ以下にすることができる。
【表２】
【００１２】そして一定時間置きに四方向切替弁１９，
２０を切り替え、雰囲気ガスを一対の水分吸着フィルタ
１５，１６に交互に通すようにするとともに、休止中の
水分吸着フィルタの電熱ヒータ２６を通電し吸着剤２５
を加熱し、かつ該再生ガス管路２２より該水分吸着フィ
ルタ内に空気を導入し吸着剤２５の水分を蒸発させ排気
管路２１に排出させ休止中の該水分吸着フィルタを一次
乾燥した後、該再生ガス管路２２より低露点の窒素ガス
を導入しさらに該水分吸着フィルタを二次乾燥させる。
例えば、吸着剤２５を１５０℃に加熱し、湿度７０％の
常温の空気を３時間程流通して一次乾燥させることで、
該水分吸着フィルタは雰囲気ガスを露点−３０℃まで乾
燥させることのできる能力に再生し得る。その後、露点
−６０℃の窒素ガスを該水分吸着フィルタに１時間程流
通して二次乾燥させることで、該水分吸着フィルタを雰
囲気ガスを露点−５０℃まで乾燥させ得るように該水分
吸着フィルタを再生できる。このため、一次乾燥に空気
を用い、二次乾燥に窒素ガスのような不活性ガスを使用
することで、再生に必要な不活性ガスを大幅に節減する
ことができる。
２０を切り替え、雰囲気ガスを一対の水分吸着フィルタ
１５，１６に交互に通すようにするとともに、休止中の
水分吸着フィルタの電熱ヒータ２６を通電し吸着剤２５
を加熱し、かつ該再生ガス管路２２より該水分吸着フィ
ルタ内に空気を導入し吸着剤２５の水分を蒸発させ排気
管路２１に排出させ休止中の該水分吸着フィルタを一次
乾燥した後、該再生ガス管路２２より低露点の窒素ガス
を導入しさらに該水分吸着フィルタを二次乾燥させる。
例えば、吸着剤２５を１５０℃に加熱し、湿度７０％の
常温の空気を３時間程流通して一次乾燥させることで、
該水分吸着フィルタは雰囲気ガスを露点−３０℃まで乾
燥させることのできる能力に再生し得る。その後、露点
−６０℃の窒素ガスを該水分吸着フィルタに１時間程流
通して二次乾燥させることで、該水分吸着フィルタを雰
囲気ガスを露点−５０℃まで乾燥させ得るように該水分
吸着フィルタを再生できる。このため、一次乾燥に空気
を用い、二次乾燥に窒素ガスのような不活性ガスを使用
することで、再生に必要な不活性ガスを大幅に節減する
ことができる。
【００１３】表３は、従来のＰＦ値コントロールによる
熱処理方法と本発明の露点コントロールによる熱処理方
法とを比較して示したもので、従来方法では処理品を常
温から初期温度（６００℃）にＰＦ値一定を条件にする
のに７時間を要していたのに対し、本発明ではわずか
２．２時間を要するのみであった。また、６００℃から
７６０℃へ昇温に要する時間も本発明では短くできた。
また、処理品を６００℃に加熱し７６０℃に昇温して３
時間保持した後、３０℃／ｈの降温速度で７００℃に冷
却するのに要した雰囲気ガスの消費量、およびそれに要
した費用についても本発明では大幅に改善された。
熱処理方法と本発明の露点コントロールによる熱処理方
法とを比較して示したもので、従来方法では処理品を常
温から初期温度（６００℃）にＰＦ値一定を条件にする
のに７時間を要していたのに対し、本発明ではわずか
２．２時間を要するのみであった。また、６００℃から
７６０℃へ昇温に要する時間も本発明では短くできた。
また、処理品を６００℃に加熱し７６０℃に昇温して３
時間保持した後、３０℃／ｈの降温速度で７００℃に冷
却するのに要した雰囲気ガスの消費量、およびそれに要
した費用についても本発明では大幅に改善された。
【表３】
【００１４】また、熱交換器２８を通すことによって、
炉外送出時の高温度の雰囲気ガスから熱を奪ってその熱
を炉内送込時の雰囲気ガスに授受させることで、炉外に
雰囲気ガスを循環させることに伴う熱損失を大幅に軽減
できる。
炉外送出時の高温度の雰囲気ガスから熱を奪ってその熱
を炉内送込時の雰囲気ガスに授受させることで、炉外に
雰囲気ガスを循環させることに伴う熱損失を大幅に軽減
できる。
【００１５】なお、熱処理の目的に応じて、炉内雰囲気
ガスに、一酸化炭素および／または炭化水素系ガスを若
干加えることによって、浸炭性雰囲気として処理品を復
炭させることも可能である。
ガスに、一酸化炭素および／または炭化水素系ガスを若
干加えることによって、浸炭性雰囲気として処理品を復
炭させることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】このように本発明に係る熱処理方法は、
水素ガスと不活性ガスを主成分とする炉内雰囲気ガスを
炉外に設けられた水分吸着フィルタに強制循環すること
によりその雰囲気ガスの露点を−３０℃以下に保持して
熱処理するものであるから、昇温に要する時間が大幅に
短縮され処理能力を向上できるとともに、所要雰囲気ガ
ス量が少なくなり、ランニングコストが節減されるなど
有益な効果がある。
水素ガスと不活性ガスを主成分とする炉内雰囲気ガスを
炉外に設けられた水分吸着フィルタに強制循環すること
によりその雰囲気ガスの露点を−３０℃以下に保持して
熱処理するものであるから、昇温に要する時間が大幅に
短縮され処理能力を向上できるとともに、所要雰囲気ガ
ス量が少なくなり、ランニングコストが節減されるなど
有益な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理方法の実施の形態を示す配
管系統図である。
管系統図である。
１ 炉体 ２ 真空パージ室 ５ 真空パージ室 １５，１６ 水分吸着フィルタ １７ 循環ファン １８ 循環路 １９，２０ 四方向切替弁 ２１ 排気管路 ２２ 再生ガス管路 ２５ 吸着剤 ２６ 電熱ヒータ ２８ 熱交換器
Claims (4)
- 【請求項１】 水素ガスと不活性ガスを主成分とする炉
内雰囲気ガスを炉外に設けられた水分吸着フィルタに強
制循環することによりその雰囲気ガスの露点を−３０℃
以下に保持して熱処理することを特徴とした熱処理方
法。 - 【請求項２】 雰囲気ガスの循環路に熱交換器を設け、
炉外送出時の雰囲気ガスから炉内送込時の雰囲気ガスに
熱が授受されるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の熱処理方法。 - 【請求項３】 循環路に水分吸着フィルタを複数台設
け、炉内雰囲気ガスを該水分吸着フィルタに交互に循環
させるとともに、休止中の水分吸着フィルタを加熱し空
気を通すことにより一次乾燥した後、低露点の不活性ガ
スを通してさらに二次乾燥させることを特徴とした請求
項１または２に記載の熱処理方法。 - 【請求項４】 炉内雰囲気ガスに、一酸化炭素および／
または炭化水素系ガスを添加したことを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30782397A JPH11124622A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30782397A JPH11124622A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11124622A true JPH11124622A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17973644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30782397A Pending JPH11124622A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11124622A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013153790A1 (ja) | 2012-04-09 | 2013-10-17 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼鈍炉内雰囲気ガスの露点低減方法、その装置及び冷延焼鈍鋼板の製造方法 |
| WO2013153791A1 (ja) | 2012-04-09 | 2013-10-17 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼鈍炉内雰囲気ガスの露点低減方法、その装置及び冷延焼鈍鋼板の製造方法 |
| JP2019189942A (ja) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | エア・ウォーター株式会社 | 金属の焼鈍方法 |
| CN112728811A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 上海本家空调系统有限公司 | 一种空气源热泵机组 |
| CN113899104A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-07 | 上海本家空调系统有限公司 | 一种吸补气切换的发动机驱动空气源热泵机组 |
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-
1997
- 1997-10-21 JP JP30782397A patent/JPH11124622A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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