JPS62243754A - 浸炭炉雰囲気制御装置 - Google Patents
浸炭炉雰囲気制御装置Info
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- JPS62243754A JPS62243754A JP8517086A JP8517086A JPS62243754A JP S62243754 A JPS62243754 A JP S62243754A JP 8517086 A JP8517086 A JP 8517086A JP 8517086 A JP8517086 A JP 8517086A JP S62243754 A JPS62243754 A JP S62243754A
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- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 30
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
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、ＣＯ及び０□濃度と温度に基づき雰囲気を
制御する浸炭炉雰囲気制御装置に関する。
制御する浸炭炉雰囲気制御装置に関する。
一般に、ガス浸炭処理方法としては、パージガスとして
Ｎ２ガスを用いたＮｔベース浸炭法が用いられており、
かかる浸炭法においては、浸炭炉内に窒素、空気、炭化
水素等の原料ガスとエンリッチガスを供給し、浸炭炉内
を所定の雰囲気に調整して、目標炭素濃度の浸炭が行わ
れるようにしている。
Ｎ２ガスを用いたＮｔベース浸炭法が用いられており、
かかる浸炭法においては、浸炭炉内に窒素、空気、炭化
水素等の原料ガスとエンリッチガスを供給し、浸炭炉内
を所定の雰囲気に調整して、目標炭素濃度の浸炭が行わ
れるようにしている。
そしてかかる雰囲気の制御は、一般に微量成分の制御に
より行われている。すなわち、雰囲気制御としては、Ｃ
Ｏｔ 、 Ｈ！ Ｏ、Ｏｚ等の単独成分を検出して制御
する方法が知られている。例えば、ＣＯ□による雰囲気
制御方法は、一般に鋼材を浸炭炉雰囲気中で熱処理する
場合の浸炭機構は、２ＣＯ−（Ｃ）＋ＣＯ□の形で行わ
れるので、浸炭炉雰囲気の炭素濃度の制御を雰囲気ガス
成分中のＣＯ７の分圧を測定することにより行うもので
ある。
より行われている。すなわち、雰囲気制御としては、Ｃ
Ｏｔ 、 Ｈ！ Ｏ、Ｏｚ等の単独成分を検出して制御
する方法が知られている。例えば、ＣＯ□による雰囲気
制御方法は、一般に鋼材を浸炭炉雰囲気中で熱処理する
場合の浸炭機構は、２ＣＯ−（Ｃ）＋ＣＯ□の形で行わ
れるので、浸炭炉雰囲気の炭素濃度の制御を雰囲気ガス
成分中のＣＯ７の分圧を測定することにより行うもので
ある。
しかしながら、ＣＯｔ等の単独成分の検出による制御方
法は、Ｃｏ量が一定であることを前提とするものであり
、したがって、この方法は、（１）例えばＲｘガスの原
料が変更される場合、これによりＣＯｔ１度が変動する
ため、その都度そのＣＯ濃度に応じて、ＣＯｔ等の濃度
の煩雑な換算操作が必要である。また、（２）原料ガス
の組成変動によるＣＯ濃度の著しい変化や、Ｎｔベース
浸炭法のようにＣＯｔ１Ａ度の変化が、カーボンポテン
シャルの変化に顕著に現れる場合は、単独成分の制御で
は雰囲気制御は不可能である。更に＋３１第３図に示す
如きバッチ式浸炭炉のように、時間の経過と共に温度を
変化する必要がある場合、すなわち、浸炭工程（３時間
）及び拡散工程（ｂ時間）はＡ’Ｃに保持し、降温工程
後の均熱工程（Ｃ時間）はＢ’Ｃに保持させて浸炭処理
を行う必要がある場合には、温度を考慮したＣＯ□濃度
等の単独成分濃度の換算が必要である。
法は、Ｃｏ量が一定であることを前提とするものであり
、したがって、この方法は、（１）例えばＲｘガスの原
料が変更される場合、これによりＣＯｔ１度が変動する
ため、その都度そのＣＯ濃度に応じて、ＣＯｔ等の濃度
の煩雑な換算操作が必要である。また、（２）原料ガス
の組成変動によるＣＯ濃度の著しい変化や、Ｎｔベース
浸炭法のようにＣＯｔ１Ａ度の変化が、カーボンポテン
シャルの変化に顕著に現れる場合は、単独成分の制御で
は雰囲気制御は不可能である。更に＋３１第３図に示す
如きバッチ式浸炭炉のように、時間の経過と共に温度を
変化する必要がある場合、すなわち、浸炭工程（３時間
）及び拡散工程（ｂ時間）はＡ’Ｃに保持し、降温工程
後の均熱工程（Ｃ時間）はＢ’Ｃに保持させて浸炭処理
を行う必要がある場合には、温度を考慮したＣＯ□濃度
等の単独成分濃度の換算が必要である。
したがって、ＣＯ！等の単独成分のみを測定して行う雰
囲気制御方法では、鋼材表面の炭素濃度を所定値に制御
するのは掻めて煩雑で、困難である。
囲気制御方法では、鋼材表面の炭素濃度を所定値に制御
するのは掻めて煩雑で、困難である。
この欠点を解決するため、ＣＯ２とＣＯの２種類の組成
ガスを測定することによって浸炭炉雰囲気の炭素濃度を
制御する方法が、特開昭５７−１６１６４号において提
案されている。ところが、この制御方法では、上記単独
成分を制御する方法のＴｌｌ及び（２）に示した問題点
は一応解決されるが、微量成分のＣＯＷを赤外線分析針
で測定するため応答性が悪く、通常１〜２分前の状態し
か分析できないので、雰囲気制御の精度が劣るという欠
点がある。
ガスを測定することによって浸炭炉雰囲気の炭素濃度を
制御する方法が、特開昭５７−１６１６４号において提
案されている。ところが、この制御方法では、上記単独
成分を制御する方法のＴｌｌ及び（２）に示した問題点
は一応解決されるが、微量成分のＣＯＷを赤外線分析針
で測定するため応答性が悪く、通常１〜２分前の状態し
か分析できないので、雰囲気制御の精度が劣るという欠
点がある。
本発明は、従来の浸炭炉雰囲気制御方法における上記各
問題点を解決するためになされたもので、雰囲気ガス中
のＣＯＮの変動によっても炭素濃度を所定値に制御する
ことができ、且つ応答速度の速い、高精度浸炭炉制御装
置を提供することを目的とする。
問題点を解決するためになされたもので、雰囲気ガス中
のＣＯＮの変動によっても炭素濃度を所定値に制御する
ことができ、且つ応答速度の速い、高精度浸炭炉制御装
置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、浸炭炉内の雰囲気ガスのＣＯ
濃度とＯ１濃度をそれぞれ検出するＣＯ分析計及び０２
センサーと、炉内温度を検出する温度センサーと、前記
ＣＯ分析計。
解決するため、本発明は、浸炭炉内の雰囲気ガスのＣＯ
濃度とＯ１濃度をそれぞれ検出するＣＯ分析計及び０２
センサーと、炉内温度を検出する温度センサーと、前記
ＣＯ分析計。
０２センサー及び温度センサーからの各出力信号に基づ
いて雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを算出するため
のカーボンポテンシャル演算器と、該演算器で算出され
たカーボンポテンシャル値と設定された所定のカーボン
ポテンシャル値とを対比しその偏差量に基づいて制御信
号を出力するカーボンポテンシャル調節計とを備え、該
制御信号によりエンリッチガスの送入量を制御するよう
に構成するものである。
いて雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを算出するため
のカーボンポテンシャル演算器と、該演算器で算出され
たカーボンポテンシャル値と設定された所定のカーボン
ポテンシャル値とを対比しその偏差量に基づいて制御信
号を出力するカーボンポテンシャル調節計とを備え、該
制御信号によりエンリッチガスの送入量を制御するよう
に構成するものである。
このように浸炭炉雰囲気制御装置を構成することにより
、原料ガスの変更などによりＣＯ濃度が変動したり、あ
るいは温度が変化しても、その変動の都度、換算等の煩
雑な操作を必要とせず、迅速に精度の高いカーボンポテ
ンシャルの制御を行うことが可能となる。
、原料ガスの変更などによりＣＯ濃度が変動したり、あ
るいは温度が変化しても、その変動の都度、換算等の煩
雑な操作を必要とせず、迅速に精度の高いカーボンポテ
ンシャルの制御を行うことが可能となる。
以下実施例について説明する。第１図は本発明に係る浸
炭炉雰囲気制御装置の一実施例を示す系統図である。
炭炉雰囲気制御装置の一実施例を示す系統図である。
図において、ｌは浸炭炉１６内の雰囲気ガスをサンプリ
ングするためのサンプリングポンプ、２は浸炭炉■６の
炉壁１６’に設置されたジルコニア式０□センサ、３は
同じく炉壁１６’に設置された熱電対である。４はフロ
ーメーター、５は該フローメーター４を介して前記サン
プリングポンプｌに接続された赤外線ＣＯ分析計、６は
同じく赤外線ＣＨ４分析計、７はエンリッチガスの浸炭
炉１６への送入を制御するコントロールモーターバルブ
である。
ングするためのサンプリングポンプ、２は浸炭炉■６の
炉壁１６’に設置されたジルコニア式０□センサ、３は
同じく炉壁１６’に設置された熱電対である。４はフロ
ーメーター、５は該フローメーター４を介して前記サン
プリングポンプｌに接続された赤外線ＣＯ分析計、６は
同じく赤外線ＣＨ４分析計、７はエンリッチガスの浸炭
炉１６への送入を制御するコントロールモーターバルブ
である。
８はカーボンポテンシャル演算器で、前記ＣＯ分析計５
．ジルコニア式０□センサ２及び熱電対３からの各出力
信号を受け、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを算出
するものである。９は前記カーボンポテンシャル演算器
８からの出力値と、カーボンポテンシャル設定器１０で
予め設定された目標値とを比較し偏差量を出力するカー
ボンポテンシャル調節計、１１は該調節計９の偏差量に
より前記コントロールモーターバルブ７の開度を制御す
る制御信号を出力する電々ポジショナ−１１２は該電々
ポジショナー１１からの制御信号を中継するリレー回路
、１３は前記ＣＨ４分析計６の検出信号を受け、異常値
の場合、前記コントロールモーターバルブ７の閉信号を
出力するＣＨ，上限異常警報設定器である。また１４は
記録計で、１５はエアポンプである。
．ジルコニア式０□センサ２及び熱電対３からの各出力
信号を受け、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを算出
するものである。９は前記カーボンポテンシャル演算器
８からの出力値と、カーボンポテンシャル設定器１０で
予め設定された目標値とを比較し偏差量を出力するカー
ボンポテンシャル調節計、１１は該調節計９の偏差量に
より前記コントロールモーターバルブ７の開度を制御す
る制御信号を出力する電々ポジショナ−１１２は該電々
ポジショナー１１からの制御信号を中継するリレー回路
、１３は前記ＣＨ４分析計６の検出信号を受け、異常値
の場合、前記コントロールモーターバルブ７の閉信号を
出力するＣＨ，上限異常警報設定器である。また１４は
記録計で、１５はエアポンプである。
次にこのように構成されている浸炭炉雰囲気制御装置に
おける動作について説明する。まず、サンプリングポン
プｌにより浸炭炉１６内の雰囲気ガスをサンプリングし
、赤外線ＣＯ分析計５と赤外線ＣＨ，分析計６に導入し
、それぞれＣＯ及びＣＨ４の濃度を分析する。同時にジ
ルコニア式０２センサー２及び熱電対３によって、ｏｚ
’ｌ１４度と雰囲気ガスの温度が検出される。
おける動作について説明する。まず、サンプリングポン
プｌにより浸炭炉１６内の雰囲気ガスをサンプリングし
、赤外線ＣＯ分析計５と赤外線ＣＨ，分析計６に導入し
、それぞれＣＯ及びＣＨ４の濃度を分析する。同時にジ
ルコニア式０２センサー２及び熱電対３によって、ｏｚ
’ｌ１４度と雰囲気ガスの温度が検出される。
゛ 次いで、ＣＯ分析計５．０□センサー２．熱電対３
の各出力Ｅｌ＋ Ｅｘ、Ｈ２がカーボンポテンシャル演
算器８に入力され、以下の演算式にしたがってカーボン
ポテンシャルＣＰが算出される。
の各出力Ｅｌ＋ Ｅｘ、Ｈ２がカーボンポテンシャル演
算器８に入力され、以下の演算式にしたがってカーボン
ポテンシャルＣＰが算出される。
温度Ｔ −１０００／４１．３１ ｘ Ｅｓ ＋２１３
・・・・−・−（１１ＣＯＭＭ度Ｐｃｏ＝Ｅｌ・・・・
・・・（２）酸素濃度Ｐ ｏｘ ＝ Ｏ２２０６／ （
１０” ’ ” ”・９６１）・・・・・・・（３） ・・・・・・・（４） α＝ｆ（ＡＣ，Ｔ）・・・・・・・（５）カーボンポテ
ンシャルＣＰ＝ＡＣＸα＝Ｅ。
・・・・−・−（１１ＣＯＭＭ度Ｐｃｏ＝Ｅｌ・・・・
・・・（２）酸素濃度Ｐ ｏｘ ＝ Ｏ２２０６／ （
１０” ’ ” ”・９６１）・・・・・・・（３） ・・・・・・・（４） α＝ｆ（ＡＣ，Ｔ）・・・・・・・（５）カーボンポテ
ンシャルＣＰ＝ＡＣＸα＝Ｅ。
・・・・・・・（６）
次に、カーボンポテンシャル演算器８において上記演算
式に基づき算出されたカーボンポテンシャルＣ１の値Ｅ
４は、ｃｒｔＰＩ節計９に大計９れ、ＣＰ設定器１０で
予め設定されているカーボンポテンシャルの目標値と比
較され、その偏差量がＣ１調節計９より出力される。
式に基づき算出されたカーボンポテンシャルＣ１の値Ｅ
４は、ｃｒｔＰＩ節計９に大計９れ、ＣＰ設定器１０で
予め設定されているカーボンポテンシャルの目標値と比
較され、その偏差量がＣ１調節計９より出力される。
次いで該偏差量が電々ポジショナ−１１に入力されて増
幅され、該偏差量に応じたコントロールモーターバルブ
開度制御信号が出力される。この制御信号によりリレー
回路１２を介してコントロールモーターパルプ７の開度
が制御され、エンリッチガスの送入供給量が調節され、
炉内雰囲気が所定値に調整される。
幅され、該偏差量に応じたコントロールモーターバルブ
開度制御信号が出力される。この制御信号によりリレー
回路１２を介してコントロールモーターパルプ７の開度
が制御され、エンリッチガスの送入供給量が調節され、
炉内雰囲気が所定値に調整される。
またＣＨ，分析計６によるＣＨａ濃度が所定の上限値を
越える異常値を検出した場合には、ＣＨ４上限警報設定
器１３から異常信号が出力され、リレー 回８１２を介
してコントロールモーターパルプ７を閉止し、エンリッ
チガスの送入を停止するようになっている。
越える異常値を検出した場合には、ＣＨ４上限警報設定
器１３から異常信号が出力され、リレー 回８１２を介
してコントロールモーターパルプ７を閉止し、エンリッ
チガスの送入を停止するようになっている。
また、この実施例では、Ｃ？設定器１０は複数のカーボ
ンポテンシャルＣＦ値を設定できるように構成されてお
り、例えば第２図に示すようなバッチ式浸炭炉の場合に
は、浸炭、拡散、降温、均熱の各工程における所定のＣ
Ｐ値、すなわちＣ□。
ンポテンシャルＣＦ値を設定できるように構成されてお
り、例えば第２図に示すようなバッチ式浸炭炉の場合に
は、浸炭、拡散、降温、均熱の各工程における所定のＣ
Ｐ値、すなわちＣ□。
ｃａｔ、 Ｃｐｘの複数のＣＰ値を前記Ｃ１設定器Ｉ
Ｏに設定し、各工程時にそれぞれ設定された所定のＣＰ
値に自動的に切り換えられ、段階的に浸炭炉雰囲気のカ
ーボンポテンシャルＣＰを制御できるようになっている
。
Ｏに設定し、各工程時にそれぞれ設定された所定のＣＰ
値に自動的に切り換えられ、段階的に浸炭炉雰囲気のカ
ーボンポテンシャルＣＰを制御できるようになっている
。
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、浸炭炉内の雰囲気のＣＯ濃度と０２濃度と温度を測定
し、それに基づきカーボンポテンシャルを算出し、その
算出値と設定目標値とを対比して、その偏差に基づきエ
ンリッチガスの送入量を制御するように構成しているの
で、原料ガスの変更やエンリッチガスの送入量の変更な
どによりＣＯ？１度が変動したり、あるいは温度が変動
したりしても、その変動に応じ自動的に所定のカーボン
ポテンシャル値になるようにエンリッチガスの送入量が
制御され、換算等の煩雑な操作を必要とせず、しかも迅
速に精度の高いカーボンポテンシャルの制御を行うこと
ができる。
、浸炭炉内の雰囲気のＣＯ濃度と０２濃度と温度を測定
し、それに基づきカーボンポテンシャルを算出し、その
算出値と設定目標値とを対比して、その偏差に基づきエ
ンリッチガスの送入量を制御するように構成しているの
で、原料ガスの変更やエンリッチガスの送入量の変更な
どによりＣＯ？１度が変動したり、あるいは温度が変動
したりしても、その変動に応じ自動的に所定のカーボン
ポテンシャル値になるようにエンリッチガスの送入量が
制御され、換算等の煩雑な操作を必要とせず、しかも迅
速に精度の高いカーボンポテンシャルの制御を行うこと
ができる。
第１図は、本発明に係る浸炭炉雰囲気制御装置の実施例
を示す系統図、第２図は、本発明の適用可能なハツチ式
浸炭炉の各工程とカーボンポテンシャル設定例を示す図
、第３図は、−ａのバッチ式浸炭炉のヒートパターンを
示す図である。 図において、２はジルコニア式０□センサー、３は熱電
対、５はＣＯ分析計、６はＣＨ，分析計、７はコントロ
ールモーターバルブ、８はカーボンポテンシャル演算器
、９はカーボンポテンシャル調節計、ｌＯはカーボンポ
テンシャル設定器、１１は電々ポジショナ−１１２はリ
レー回路、１３はＣＨａ上限警報設定器、１４は記録計
、１６は浸炭炉を示す。 代理人ＪｆＪｌｔ！！：、撃 川 和 末弟２図 鋼３図 Ａ”Ｃ
を示す系統図、第２図は、本発明の適用可能なハツチ式
浸炭炉の各工程とカーボンポテンシャル設定例を示す図
、第３図は、−ａのバッチ式浸炭炉のヒートパターンを
示す図である。 図において、２はジルコニア式０□センサー、３は熱電
対、５はＣＯ分析計、６はＣＨ，分析計、７はコントロ
ールモーターバルブ、８はカーボンポテンシャル演算器
、９はカーボンポテンシャル調節計、ｌＯはカーボンポ
テンシャル設定器、１１は電々ポジショナ−１１２はリ
レー回路、１３はＣＨａ上限警報設定器、１４は記録計
、１６は浸炭炉を示す。 代理人ＪｆＪｌｔ！！：、撃 川 和 末弟２図 鋼３図 Ａ”Ｃ
Claims (1)
- 浸炭炉内の雰囲気ガスのＣＯ濃度とＯ＿２濃度をそれぞ
れ検出するＣＯ分析計及びＯ＿２センサーと、炉内温度
を検出する温度センサーと、前記ＣＯ分析計、Ｏ＿２セ
ンサー及び温度センサーからの各出力信号に基づいて雰
囲気ガスのカーボンポテンシャルを算出するためのカー
ボンポテンシャル演算器と、該演算器で算出されたカー
ボンポテンシャル値と設定された所定のカーボンポテン
シャル値とを対比しその偏差量に基づいて制御信号を出
力するカーボンポテンシャル調節計とを備え、該制御信
号によりエンリッチガスの送入量を制御するように構成
したことを特徴とする浸炭炉雰囲気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8517086A JPS62243754A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 浸炭炉雰囲気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8517086A JPS62243754A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 浸炭炉雰囲気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62243754A true JPS62243754A (ja) | 1987-10-24 |
Family
ID=13851185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8517086A Pending JPS62243754A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 浸炭炉雰囲気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62243754A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291555A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサの安定化処理方法及び処理雰囲気制御システム |
| JPH03215657A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-09-20 | Solo Fours Ind Sa | 浸炭の方法及び装置 |
| EP0859067A1 (en) * | 1997-02-18 | 1998-08-19 | Dowa Mining Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling the atmosphere in a heat treatment furnace |
| EP0859068A1 (en) * | 1997-02-18 | 1998-08-19 | Dowa Mining Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling the atmosphere in a heat treatment furnace |
| JP2010001567A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Ipsen Internatl Gmbh | 金属材料を熱処理するための方法及び装置 |
| JP2010037597A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Chino Corp | カーボンポテンシャル演算装置 |
| JP2016151517A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 新栄熱計装株式会社 | カーボンポテンシャル算出装置 |
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| JPS5713169A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-23 | Oriental Eng Kk | Method for controlling concentration of carbon in carburizing atmosphere |
-
1986
- 1986-04-15 JP JP8517086A patent/JPS62243754A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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| JPS5713169A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-23 | Oriental Eng Kk | Method for controlling concentration of carbon in carburizing atmosphere |
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