JPS62199761A

JPS62199761A - 鋼の熱処理方法

Info

Publication number: JPS62199761A
Application number: JP3989386A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kokubu; 国分　治雄; Mitsumasa Setsu; 瀬津　光正
Original assignee: ISHIKAWAJIMA SEIKI KK; IHI Corp
Current assignee: ISHIKAWAJIMA SEIKI KK; IHI Corp
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1987-09-03

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】「産業上の利用分野」この発明は、例えば歯車、ベアリング、軸、ピン、カム
等の鋼製部品の機械的強度や寿命を向上させることので
きろ鋼の熱処理方法に関するらのである。

「従来の技術」近時、胴の熱処理方法としては、省エネルギー、省設備
等の点から、浸炭炉と熱処理用変成ガスを製造する変成
炉とを必要とする変成炉式にかわり、滴注式が採用され
つつある。

この滴注式の熱処理方法は、炉内温度を８００〜９５０
℃程度の高温とした浸炭炉内に鋼製の処理対象品を配置
し、次いでこの浸炭炉内でメタノール、エタノール、プ
ロパツールなどのＣ，ＨＳＯの各元素からなるアルコー
ル系ｎ機化合物またはこれらに他の有機化合物を添加し
た滴注剤（熱処理剤）を熱分解してこれを浸炭ガスに変
成し、この浸炭ガスにより上記の処理対象品を浸炭させ
る方法である。

「発明が解決しようとする問題点」ところが、このような熱処理方法にあっては、熱処理剤
を熱分解してこれを浸炭ガス化するガス化反応において
この反応が安定化するまでの反応速度が遅いため、ＣＯ
７や残留メタン等の中間生成ガスの量が多くなり、浸炭
を低下させたり、また煤を発生（スーティング）したり
して浸炭ムラの原因となる問題があった。さらに、浸炭
ガスの各成分が鋼の熱処理（浸炭処理）に適したものと
なるまでの時間（シーズニング時間）が長くなるなど操
業効率が悪い問題もあった。

「問題点を解決するための手段」そこで、この発明は、ニッケルまたはニッケル合金から
なる部材を配設した高温炉内に鋼製の処理対象品を配置
し、次いでこの高温炉内で炭素、水素、酸素の各元素か
らなる有機化合物と、一般式Ｃｍｌ−１ｎ（ｍ、’　ｎは、いずれも整数）で示され
る炭化水素とからなる熱処理剤を熱分解させ、この熱分
解ガスを上記部材に接触させて反応を促進させ、安定し
た浸炭ガスに変成し、この変成ガスで上記処理対象品を
浸炭させろことにより、上記の問題点を解決するように
した。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の鋼の熱処理方法を詳し
く説明する。

図面は、この発明の鋼の熱処理方法を実施する上で好適
に用いられる熱処理装置の一例を示すもので、図中符号
１は、熱処理装置である。この熱処理装置Ｉは、概略、
浸炭炉２と、加熱装置３．３′と、熱処理剤供給装置４
とからなるものである。

浸炭炉２は、肉厚の壁部２ａで囲まれた加熱室５を有す
る円筒横置きタイプの高温炉であって、このものは、加
熱室５内で鋼製の処理対象品に対して熱処理を施すため
のものである。この浸炭炉２には、下端が加熱室５の底
部まで延びる長尺の加熱装置３．３′がそれぞれ配設さ
れている。この加熱装置３．３′は、それぞれ高温およ
び浸炭性ガスに強いセラミック製の輻射管６．６′とこ
れら輻射管６．６′内にそれぞれ収容されたグラファイ
ト製のヒータ７．７′　とからなるもので、このものは
、処理対象品を加熱するとと乙に加熱室５内に供給され
る後述の熱処理剤を熱してこれをガス変成させるための
ものである。また、浸炭炉２の上部内側には、加熱装置
３．３′による熱および後述するガス分解した熱処理剤
を加熱室５内に循環させる循環ファン８が配設され、浸
炭炉２の上部外側には、循環ファン８を回転駆動させる
モータ９が設けられている。そして、この浸炭炉２の内
部には、循環ファン８の下側に杆状の高温および浸炭性
ガスに強いセラミック製炉床１０が設けられ、この炉床
１０の上には、鋼製の処理対象品１１が水平方向に移動
可能に配置されている。このような浸炭炉２内の加熱室
５底部には、ニッケルまたはニッケル合金からなる網状
部材１２が配置されている。ここで、ニッケル合金とし
ては、合金中のニッケル含有率が多ければ、合金中の他
の成分には無関係でかつどんな形状のものでもよい。

また、浸炭炉２上部の壁部２ａには、浸炭炉２と別体の
熱処理剤供給装置４から供給される熱処理剤を加熱室５
内に導入するための小径の貫通孔１３が形成されている
。

上記の熱処理剤供給装置４は、概略、三種類のボンベ＋
４−１−５．１６と、それぞれのボンベに連結された流
量計１４ａ　、　１５ａ　、　１６ａとから構成されて
いる。

ボンベ１４には、炭素、水素、酸素の各元素からなるＣ
　、Ｈ、Ｏ系有機化合物などが充填され、具体的には、
メタノール、エタノール、プロパツールなどのアルコー
ル系有機化合物などが用いられる。

また、ボンベ１５には、一般式〇　ｍＨｎ（ｍ、　ｎは
、いずれも整数）で示される炭化水素などが充填され、
具体的には、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、
ブタンガス、天然ガスなどが用いられる。

またさらに、ボンベ１６には、窒素ガスあるいは液体窒
素が充填されている。そして、これらのボンベ１４．１
５．１６には、それぞれ浸炭炉２の貫通孔１３との間に
流量計１４ａ　％　１５ａ　ｓ　ｌｅａが配設され、こ
れら流量計によって浸炭炉２の加熱室５への導入量が測
定されるようになっている。これらのホン“べのうち、
ボンベ１４と１５とには、それぞれ流量計１４ａおよび
１５ａと上記の貫通孔１３との間にボンベ充填物の加熱
室５への導入量を調整するコントロール弁１４ｂ　、　
１５ｂが設けられている。これらコントロール弁１４ｂ
　、　１５ｂは、共に指示記録調節計１７を介してガス
サンプリング分析計１８に連結されている。このガスサ
ンプリング分析計１８は、浸炭炉２の壁部２ａに設けた
サンプリング孔Ｌ８ａから加熱室５内のガスをサンプリ
ングしてそのサンプリングガス中のＣＯガスおよびＣＯ
２ガスの濃度を測定し、この測定結果に応じて指示記録
調節計１７を介してコントロール弁１４ｂ　、　１５ｂ
を制御しボンベ１４．１５内の充填物の加熱室５への導
入量を調節するものである。

上記浸炭炉２の壁部２ａには、鋼製の処理対象品１１に
対する熱処、理前に加熱室５内に残留する空気やＣＯｔ
ガスおよびＨ，Ｏガスなどの酸化性、または脱炭性不純
物ガスを加熱室５外に排気する真空ポンプ２０に連絡す
るガス排気孔Ｉ９が形成されている。この真空ポンプ２
０とガス排気孔１９との間には、鋼の熱処理中に加熱室
５内の浸炭ガスの圧力調整や排気時の開閉などの機能を
有する調整弁２１が設けられている。

次に、上記の構成からなる熱処理装置ｌを用いた鋼の熱
処理方法の一例を説明する。まず、浸炭炉２の加熱室５
内の炉未１０上に鋼製の処理対象品１１を配置し、調整
弁２１を開放して真空ポンプ２０を作動させ、加熱室５
内に残留する空気やＣＯ２ガスおよびＨ，Ｏガスなどの
不純物ガスを浸炭炉２外に排気する。ここで、加熱室５
内の真空度は、加熱室５内の上記不純物ガスを完全に排
気する程度とされ、通常、Ｉ　Ｔ　ｏｒｒ　（１００Ｐ
　ａ）以下、望ましくは０．ｌＴ　ｏｒｒ（ＩＯＰ　ａ
）以下の範囲とされる。ＩＴｏｒｒ　（１００Ｐ　ａ）
を越えるものでは、真空度が甘過ぎて加熱室５内の不純
物ガスを完全に排気することができない不都合が生じる
。

次に、減圧された加熱室５内にボンベ１４、Ｉ５、Ｉ６
から浸炭炉２の貫通孔Ｉ３を経て加熱室５内にボンベ１
４のＣ，Ｈ，Ｏ系有機化合物、ボンベ１５の炭化水素お
よびボンベ１６の窒素ガスを導入すると共に、加熱装置
３．３′により加熱室５内を加熱する。

ここで、熱処理剤中のＣ，Ｉ−（、Ｏ系有機化合物と炭
化水素との混合割合は、熱処理に適した浸炭ガスが得ら
れる程度の範囲とされ、用いられる有機化合物および炭
化水素の種類に応じて適宜法められる。また、加熱室５
内のガス温度は、上記の混合熱処理剤が熱分解する程度
の範囲で決められ、通常、８００〜１０５０℃程度が望
ましく、好ましくは経済効率の点から一般の処理対象品
の浸炭温度と同じ約９３０°Ｃ程度である。そして、加
熱室５内では、供給された上記の熱処理剤が高温により
直ちに熱分解される。次に、この熱分解ガスを循環ファ
ン８の循環作用によって加熱室５内を万遍なく循環させ
、加熱室５の底部に設けられたニッケル触媒としての網
状部材１２に接触させることによってガス化反応を進行
させ、完全に変成されて効果的な浸炭性ガスとなる。

このようにして得られた浸炭ガスは、ＣＯガスとＩ−１
２ガスとＮ、ガスとからなる３主成分系のものとなり、
要求されろ浸炭処理の条件により異なるが、通常Ｃｏガ
ス・・・２０〜３０容量％、Ｈ２ガス・・・３０〜５０
容量％、Ｎ、ガス・・・４０〜５０容量％程度とされる
。また、ＣＯ２やＨｔＯや中間生成の残留メタン等のル
岸に有害または浸炭に供しないガスを可及的に少なくす
る。

この浸炭ガスを用いた鋼の熱処理方法によれば、処理対
象品１１の表面に浸炭ムラを形成させることなく、かつ
均一に熱処理（浸炭処理）を施すことができる。

上記の実施例にあっては、次のような浸れた効果を得る
ことができる。

■浸炭炉２に真空ポンプ２０を配設したので、加熱室５
内に残留する空気やＣＯ，ガスおよびトＩ、０ガスなど
の酸化性または脱炭性ガスを排気することができ、よっ
て浸炭ガスが浸炭処理に適した濃度となるまでのシーズ
ニング時間を著しく短縮オろことができ、よって浸炭処
理の操業効率を上げろことができる。

■さらに、熱処理装置ｌにボンベ１６を配設して加熱室
５内に窒素ガスを供給するようにしたので、窒素ガス雰
囲気下でＣ，Ｈ，Ｏ系有機化合物と炭化水素とからなる
熱処理剤の加熱室５への導入ｑを制御することが容易と
なるとともに、上記熱処理剤の導入量を節約することが
できる。

■加熱装置３．３′の輻射管６．６′をセラミック製と
したので、ヒータ７．７′の熱を加熱室５内へ高温域ま
で輻射することが容易である。さらに、ヒータ７．７′
をグラファイト製としたので、高速浸炭などの高温熱処
理が可能となるとともに、高温強度に優れたものとなり
、よってヒータの寿命を向上させることができる。

なお、上記の実施例では、熱処理装置ｌの加熱室５内の
底部にニッケルまたはニッケル合金からなる網状部材１
２を設けたが、ニッケルまたはニッケル合金からなる部
材であれば、板状であってもよく、また板状の部材の表
面に凹凸部を設けてその表面積を増した構成のものであ
ってもよい。

「発明の効果」以」二説明したように、この発明の鋼の熱処理方法によ
れば、高温炉内に配設したニッケルまたはニッケル合金
からなる部材を触媒としてこれに熱処理剤からなる熱分
解ガスを接触させるようにしたので、熱処理剤から浸炭
ガスへの変成反応の速度を著しく速めることができると
ともに、浸炭を低下させたり、または浸炭に供しない中
間生成ガスを無くすることができる。よって、少量の熱
処理剤で浸炭能力（カーボンボテンンヤル）を高めるこ
とができるとともに、浸炭濃度を高めた高品位の熱処理
を行なうことができる。

また、この方法によれば、高温炉内で浸炭処理に適した
浸炭ガスの各成分を得るまでのシーズニング時間を短縮
することができるので、屑の浸炭処理の操業効率を向上
させることができる。

さらにまた、この方法によって得られた熱処理品は、そ
の表面に浸炭ガスによる浸炭処理が均一に施されるので
、このものは機械的強度に優れ、かつ寿命が向上したも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の鋼の熱処理方法に好適に用いられる
処理装置の一例を示す概略構成図である。２・・・浸炭炉（高温炉）、１２・・・網状部材。

Claims

【特許請求の範囲】ニッケルまたはニッケル合金からなる部材を配設してな
る高温炉内に鋼製の処理対象品を配置し、次いで上記高
温炉内で炭素、水素、酸素の各元素からなる有機化合物
と、一般式ＣｍＨｎ（ｍ、ｎは、いずれも整数）で示される炭化水素とからなる熱処理剤を熱分解させ、
この熱分解ガスを上記部材に接触させつつ浸炭ガスに変
成し、この浸炭ガスにより上記処理対象品を浸炭させる
ことを特徴とする鋼の熱処理方法。