JPS60114565A - ガス浸炭方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋼の表面に炭素を拡散浸透させる浸炭方法に
関するもので、特にキャリヤガスとしで窒素ガスを使用
した窒素ベースの浸炭方法に閏するものである。

イ、従来技術 従来のガス浸炭方法としては、変成炉式ガス浸炭方法と
滴注式ガス浸炭方法とがある。

変成炉式ガス浸炭方法は、原料ガスに理論量の空気を混
合して高温に加熱された変成炉内に入れ、当該変成炉内
で外熱されたレトレル中に充填されたニッケル触媒に接
触させて吸熱形変成ガスを変成し、これをキャリヤガス
として浸炭炉に導入して浸炭処理するものである。前記
原料ガスとしてメタン、プロパン等の炭化水素系ガスが
用いられる。また前記変成炉式ガス浸炭方式では、キャ
リヤガスだけでは浸炭に必要なカーボンポテンシャルが
得られない為、ブタン等をエンリッチガスとして添加し
てカーボンポテンシャルを制御し乍ら浸炭を行っている
。

しかし、前記変成炉式ガス浸炭方法では変成炉が必要で
あり、しかもこの変成炉は高温に耐え且つ大型のものが
要求される為設４ＩＩ費が高くつくといった問題があっ
た。

また滴注式ガス浸炭方法は、原料にＣ，１１，０の成分
を含む有機溶剤を直接浸炭炉内に注入し、この有機溶剤
の熱分解によってＣＯガスを生成させて浸炭を行うもの
である。前記有機溶剤上し°Ｃはメタノール（ＣＩ１３
０１１　）が主に用いられている。またこの滴注式ガス
浸炭方法の場合にもカーボンポテンシャルを高める為に
酢酸メチール（ｆａｌｌ　３　Ｃ００ｔａｌｌ　３　）
　、プｌ’Ｊピルアルコール（ＣＩ＋３（にｌ＋２）２
０＋１　’）　、アナ１−ン（（：ｌｌ、ＣＯＣｌ＋３
）等の浸炭性の強い自機溶剤若しくはブ１７／イン等の
炭化水平ガスをエンリッチガスとして添加し“Ｃいる。

前記滴注式ガス浸炭方法は、変成炉が不用で、箸囲気制
御も容易であるが、高価な有機溶剤を用いる為に原Ｈ料
費が高くつ（といった問題があった。

そこご、上記問題点を解決する方法として、窒素カフ、
（Ｎ１ガン、）をヘースとして浸炭処理する方法が提案
されている。このＮ２ヘース浸炭方法は、キャリヤガス
としてＮ２ガスを用い、エンリッチガスとして純ブタン
或いは純メタン等を用いて、浸炭に必要なガスを直接浸
炭炉内で発生させて浸炭を行うものである。

しかし、このＮλヘース浸炭方法では、純ブタン代いは
純メタンを備蓄する為の高圧タンクが必要で、設備費が
高くつくと共心こ危険性も高力・った。

口９発明の目的 この発明は、特殊な高圧タンクによる（Ａ蓄設備を不用
としたＮ、ヘース浸炭方法を提（１−１！−んとするも
のである。

ハ８発明の構成 この発明はキャリヤガスとして窒素力′スを使用し、エ
ンリッチガスとし°ζメタンを主成分とする液化天然ガ
スを原料とする増熱都市ガス（１３Ａ都車ガス）に所定
量の空気を混入したものを使用し、これらを直接浸炭炉
内に供給し゛Ｃ炉内の熱で反応させ浸炭性ガスを生ぜし
め、当該浸炭性ガス内で浸炭を行うようにしたもの−で
ある。

二、実施例 第１図は、この発明に用いる装置の一実施例を示すブロ
ック図で、同図において、（１）もま浸炭炉で、内部に
加熱機構（図示せず）が設けられ、且つ上部に浸炭ガス
を拡散する為のファン（２）が設けられている。（３）
は窒素ガス発生機で、ここで発生した窒素ガスを配管（
４）を介して浸炭炉（１）へ供給する。（５）はエンリ
ッチガスを浸炭炉（１）へ供給する供給管で、管路途中
に電動式開閉バルブ（６）を設けである。（７）はエン
リッチガス内へ所定量の空気を混入する空気混入管で、
供給管（５）の開閉バルブ（６）より上流側に接続され
、且つ混入空気♀が所定量になるような管径に設定され
ている。本発明ではエンリッヂガスとして現在人都市に
おいて転換され一ノつある液化天然ガスを原料とする増
４ハ都市ガス（以下１３Δ低圧部市ガスと称ず）を用い
、混入空気量は１３Ａ低圧部１１ｊガス内の酸素濃度が
７〜８％となるように設定する。（８）は浸炭炉（１）
に設けられたＯｚセンザーご、浸炭炉（１）内の微量の
酸素量を基に浸炭炉（１）内の雰囲気の管理を行う。即
ら、この０２センサー（８）は酸素の濃度差により起電
力を生ずるｒ＠素濃淡電池を用い、浸炭炉（１）内で生
成される二酸化炭素ガスから解離される微量の酸素濃度
と大気中の酸素の濃度との濃淡差でもって起電力を生せ
しめ、この起電力から相当するカーホンボテンシャルを
め、このカーボンポテンシャルの大小によりエンリ・ノ
チガスの供給制御を行う。（９）は０□センサー（８）
からの信号により開閉バルブ（６）の開閉制御を行う制
御器である。

而して、浸炭処理時、先ず加熱機構を動作させ、且つフ
ァン（２）を回転させて浸炭炉（１）内を所定の温度に
昇温させる。次に窒素ガス発生機（３）にて窒素ガスを
発生させ一当該窒素ガスを配管（４）を介して浸炭炉（
１）へ供給し、炉内を窒素ガスで置換する。この後開閉
ノマルブ（６）を開放して供給管（５）から所定量の空
気を混入したエンリッチガスを浸炭炉（１）へ供給し、
炉内で浸炭性ガスを生成せしめ、その雰囲気を０２−セ
ンサー（８）で監視し、所定のカーボンポテンシャルが
得られると、制御器（９）にて開閉バルブ（６）を閉し
、エンリ・ノチガスの供給を停止する。この状聾で処理
品をｌｕ炭炉（１）内へ装入し、浸炭を行う。そして浸
炭処理に伴い、浸炭炉（１）内の所定のカーボンポテン
シャルが低下すると、これを０２センザー（８）が検知
して制御器（９）により自動的に開閉バルブ（６）を開
放してエンリッチガスを浸炭炉（１）内へ所定量供給す
る。

−に記浸炭処理は、キャリヤガスとして窒素ガスを用い
、エンリッチガスとして１３Ａ低圧部市ガスを用いたが
、前記１３Ａ低圧部中ガスは液化天然ガスを原料として
生成され、メタンを主成分とするので、これが９００〜
９３０℃の浸炭炉（１）内で一部は混合した微量の空気
と反応しｌＴｌ１＋のメタンがエンリッチガスとして作
用し、ＣＯ２や■２０の分解を推進し、十分なカーボン
ポテンソ中ルが得られ、従来と同様の浸炭を行うことが
できる。

例えば、バッチ式浸炭炉において直径ＩＢ、５＋ｎのう
−ストピースを９個用いて、従来の変成炉式ガス浸炭方
法により浸炭処理したものと、本発明方法により浸炭処
理したものとを夫々ロックウェル硬さ試験及びピンカー
ス硬さ試験を行った。尚、従来方法の場合、キャリヤガ
スとじ−０発熱形変成ガスを用い、エンリッチガスとし
てブタンを用いた。その結果ロックウェル硬さ試験では
、従来方法のものは、硬化深さが、０５２〜０７６龍の
範囲でばらつき、表面硬さ１（Ｒｅの平均値７が６１．
５で、標準偏差６が０．６９７であった。これに対し、
本発明のものは、硬化深さが０．５５〜Ｏ，Ｓ６關の範
囲でばらつき、表面硬さＨＲＣの平均値マが６２．７で
、標準偏差６が０．４３２であった。またビッカース硬
さ試験では、第２図（イ）（ロ）に示す結果を得た。尚
、第２図（イ）は従来のものを示し、第２図（ロ）は本
発明のものを示す。

前記各便さ試験の結果から明らかなように、本発明方法
により十分な浸炭処理を行うことができる。

ホ１発明の効果 本発明方法は、キャリヤガスとして窒素ガスを用いたＮ
２ヘース浸炭方法において、エンリッチガスとし゛ζ１
３Ａ低圧部市ガスを用いて浸炭を行うので、従来の如く
変成炉や高圧タンクによる炭化水素カスのｆ・１８蓄設
備をａ・要とせず、装：ｉ’＋：全体を小型にして設備
費を安（＋！ｌｉにすることができる。また１３Δ低圧
部市ガスは液化天然ガスを原ｆ１として生成され、現在
大郁山において転換が行われ（おり、安定した供給が可
能であり、■つ特殊な設備を用いることなく家庭用配管
による供給が可（Ｈｂで、安定した涜：炭処理を行うこ
とが゛ぐきる。さらに本発明方法では、浸炭炉内の雰囲
気のｊ！（理を、酸翠濃淡電池を利用した０λセンザー
にて行うようにしたので、精度の高い制御が可能で、浸
炭処理の品質を向−卜させることがＣきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる浸炭装置のブロック図、第
２図（イ）　（ロ）は従来方法により浸炭処理したもの
と本発明方法により浸炭処理したものを夫々ピンカース
硬さ試験した結果を示す図面である。 （ｉ）　・・浸炭炉、（３）・・窒素ガス発生機、（５
）・・エンリッチガスの供給管、（６）・・開閉バルブ
、（７）・・空気混入管、（８）・　・　０λセンラ・
−０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリヤガスとして窒素ガスを使用し、エンリッ
   ヂガスとしてメタンを主成分とする１３Ａ低圧部市ガス
   に所定量の空気を混入したものを使用し、これらを直接
   浸炭炉内に供給して浸炭性ガスを生ぜしめ、当該浸炭性
   ガス内で浸炭を行うようにしたことを特徴とするガス浸
   炭方法。