JPS627845A - 鉄系焼結部材の窒化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鉄系焼結部材の窒化装着に関し、特に、一
つのバッチ式の炉において水蒸気処理、還元処理および
窒化処理からなる一連の処理を連続的に順次遂行するの
に適した、鉄系焼結部材の窒化装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

本発明者等は、先に鉄系焼結部品の表面硬度を高めてそ
れに耐摩耗性を付与する表面処理として、水蒸気雰囲気
中で鉄系焼結部品を加熱してその表面を酸化する封孔処
理と、その後につづく還元処理とを特徴とするガス窒化
法（特願昭５９−３２６３３号および５９−３２６３４
号）を提案し、これらのガス窒化法では、鉄系焼結部品
を窒化するために、特願昭５９−３２６３３号では、バ
ッチ式水蒸気処理炉とバッチ式窒化処理炉、そして特願
昭５９−３２６３４号では、バッチ式水蒸気処理炉とブ
ッシレ一式還元炉、さらにバッチ式窒化処理炉を使用し
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のようなガス窒化法では、個々の処
理に対して別々の炉を使用するために複数個の炉を必要
とする上に、処理に手数と手間がかかり、一方これらの
ガス窒化法において、水蒸気処理を遂行した後の炉内に
単にアンモニアガスまたは還元性ガスを導入して還元・
窒化処理または還元処理を施そうとすると、炉内雰囲気
が水蒸気からアンモニアガスまたは還元性ガスに°切換
えられたとき、炉内に残存していた水蒸気がアンモニア
ガス中または還元性ガス中に混入してぎてそれらの露点
を高くする傾向があるので、その露点を下げて所定の還
元・窒化処理または還元処理を達成するためには、アン
モニアガスまたは還元性ガスの流ωを増ヤ】して、残存
していた水蒸気と、水蒸気処理被膜の還元にＪ、って生
成した水分を炉外へ扱き出さなければならない結果、こ
れらのガスの消費呈が増大するという問題を生ずるとと
もに、炉内でレラミックやれんが等の断熱材が使用され
ている場合には、これらの断熱材ら多１ｄの水蒸気を吸
着して本漬の状態となっているために前記の傾向が一層
顕著に現われるという問題があった。

〔研究に基づく知見事項〕

そこで、本発明賃等は、このような問題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、水蒸気処理、還元・窒化処理
または水蒸気処理、還元処理、窒化処理からなる一連の
処理を一つの炉で遂行するに当り、 （１）水蒸気処理の後に炉内に導入されたアンモニアガ
スまたは還元性ガスを炉外に抜き出した後除湿装誼を通
して再び炉内に戻せば、これらのガスの露点が急速に低
下するとともに、炉外へ汰き出したガスを再利用できる
ので、アンモニアガスおよび還元性ガスの使用量を大幅
に節減できること、および （２）炉内に、空隙を有する断熱材が使用されている場
合、その断熱材表面を金属板で密閉被覆してそれを炉内
雰囲気と遮断すれば、アンモニアガスおよび還元性ガス
の露点の上昇を一層有効に阻止できること、 を見出した。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、 炉内の温度を上昇させるための加熱装置と、それぞれ１
個または膓数個のガス導入口並びにガス排出口を有する
窒化炉を備えた、鉄系焼結部材の窒化装置において、前
記ガス導入口が、前記窒化炉内に水蒸気とアンモニアガ
ス、あるいは水蒸気と還元性ガスとアンモニアガスを導
入するためのガス導入口であるとともに、前記ガス排出
口が、前記導入されたガスまたはそのガスから生成した
ガスを炉外へＪＪＩ出するためのガス排出口であり、か
つ、前記窒化炉に、前記ガス排出口と連絡して炉内のガ
スを炉外へ導くガス排出管を設けるとともに、このガス
排出管とは別に、前記ガス排出口に連絡し、かつ炉内の
ガスを除湿装置を通して再び炉内へ戻す還流管を設け、
さらに場合により、炉内で使用されている断熱材を金属
板で密閉被覆したことを特徴とする、前記窒化炉、 を提供するらのである。

この発明の窒化炉においては、それぞれの処理用ガスを
導入する別々の管路に対応して、それと同数のガス導入
口を設りてもよく、あるいは別々の処理用ガスを運ぶ複
数本の管路のうち、その２本以上の管路を１木の管路に
合流させて、前記よりも少ない数のガス導入口を随意に
設置ノることもできる。　また、ガス排出口についても
同様に、２周のガス排出口を設けて、それらの排出口に
ガス排出管と還流管とを別個に連絡されても、あるいは
ガス排出管と還流管とを合流させた管路を１個のガス排
出口と連絡させて、このガス排出口をガス排出管と還流
管の両方に共通するガス排出口としでもよい。

〔実施例〕 ついで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。

第１図はこの発明の窒化装置の一例を一部切欠いて模式
的に示した正面図であって、窒化炉炉体１の上部には、
それぞれ弁４および５を有する管路２および３を経て炉
内に処理用ガスを導入するためのガス導入口６および７
が設けられ、その炉内には、架台８に載Ｕられた焼結部
材９を挟／Ｖで、炉内温度を上昇さゼるためのヒータ１
０，１０と、炉内中で炉内温度を均等に保つためのファ
ン１１が設けられている。　一方、炉体１の底部にｔよ
、ガス排出口１２から弁１３を経てガス燃焼装置１４に
通じるガス排出管１５が設けられるとともに、このガス
排出管１５の途中から分岐して計１６、除湿装置１７お
よび弁１８を経て炉頂部の還流口１９に至る炉内ガスの
＞”Ａ流管２０が設置ｆられている。

上記窒化装置における炉体１の本体１ａと面１ｂの内側
に、例えば第２図の模式的な水平断面図で示されるよう
に、セラミックス所熱材１Ｃが装着されている場合は、
その断熱材１Ｃを例えば耐熱鋼板１ｄのような金属板で
気密に覆うと、水蒸気処理中にその断熱Ｈに水蒸気が吸
着されるのを抑えて、水蒸気処理中に引続いて）９人さ
れるアンモニアガスまたは還元性ガスの露点の上界を防
ぐことができる。

なお、ガス導入口とガス排出口およびこれらに連絡する
各管路については、前述のように、この発明の範囲内で
種々変更することができ、例えば上記実施例において、
ガス導入口６と７とを１つにまとめてガス導入口を１個
とするか、あるいはガス導入口６と７、およびガス導入
管路２と３とをそれぞれ１つにまとめて、その１本にま
とめたガス導入管路に弁を設けて導入ガスを切り換える
ようにしてもよく、さらに前記ガス還流口１つをガス導
入口６および７のいずれか一方または両方と１つにまと
めてもよい。

このように構成された窒化炉１において、鉄系焼結部材
９を、例えば水蒸気と乙ンモニアガスで窒化するには、
５．００〜６００℃の範囲の所定の温度に保持した炉内
に、まずガス導入口６を経て管路２から水蒸気を導入し
、ついで前記鉄系焼結部材９を炉内に装入すると、焼結
部材９の温度が上界する過程で、その内部に浸透してい
た油や、表面に付着して油が水蒸気とともにガス排出管
１５を経て炉外へ排出され、その排出ガス中の油分は燃
焼装置１４により燃焼して系外へ放出される。

ついで、焼結部材９の湯位が前記所定の湿度に達りる頃
から、その表面に酸化被膜が形成し始め、所定温度に一
定時間保持して酸化被膜が十分に形成された後、ガス導
入口６を閉じて、他方のガス導入ロアからアンモニアガ
スを炉内に導入し、排出ガスの通路を管路１５から管路
２０へ切換えてアンモニアガスを除湿装置１７を経て炉
内へ還流させると、炉内雰囲気の露点は１００℃から急
速に３０℃まで低下し、３０分後に前記酸化被膜の大部
分は還元されるとともに、前記焼結部材９の窒化も完了
する。

以上の工程からなる窒化に関する炉内温度、炉内雰囲気
、処理内容を第３図に示すととらに、炉内雰囲気を水蒸
気からアンモニアガスに切換えた後、前）ホのとおり除
湿装置１７を経てアン゛しニアガスを炉内に再循環さけ
る本発明装置と、除湿装置１７を使用しないで炉内の水
分をアンモニアガスでパージする比較装置においてそれ
ぞれ起こる炉内アンモニア雰囲気の露点の変化を第４図
に示した。

〔発明の効果〕

第４図の結果から、除湿装置を尚えていない比較装置で
は、炉内雰囲気とアンモニアガスに切換えてから炉内ア
ンモニア雰囲気の露点が水蒸気処理被膜の還元が開始す
る４０℃まで下がるのに２０分もかかったのに対し、こ
の発明の装置では、アンモニアガスに切換えてから僅か
５分後に、それが最低かつ一定の３０℃に低下したこと
がわかる。

以上の説明から明らかなように、この発明によると、水
蒸気処理、還元処理および窒化処理という一連の工程か
らなる鉄系焼結部材の窒化を１つの装置において連続的
に遂行できるとともに、水蒸気処理後のアンモニアガス
または還元性ガスの露点を、それらのガスの使用宿を増
大さゼることなく、急速に低下させて前記窒化を遂行で
きるという産業上有用な効果が１７られる。

【図面の簡単な説明】

第１伺は本発明窒化装置の一例を一部切欠いて模式的に
示した正面図、第２図はその装置の窒化炉部の水平断面
図、第３図は本発明装置を使用して窒化を実施した場合
の時間の経過に対する炉内温度の変化、雰囲気、ｌｌ！
１理内容の一例を示したグラフ、および第４図（ユ炉内
雰囲気を水蒸気からアンモニアガスに切換えた後、本発
明装置および比較装置において起こる炉内アンモニアガ
ス雰囲気の露点の変化の一例を示すグラフである。　図
において １・・・窒化炉炉体、　　　６．７・・・ガス導入口。 ９・・・焼結部材、　　　　　１０・・・ヒータ。 １２・・・ガス排出口、　　　１４・・・燃焼装置。 １５・・・ガスυ１出管、　　　１７・・・除湿装置。 ２０・・・還流管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内の温度を上昇させるための加熱装置と、それ
   ぞれ１個または複数個のガス導入口並びにガス排出口を
   有する窒化炉を備えた、鉄系焼結部材の窒化装置におい
   て、前記ガス導入口が、前記窒化炉内に水蒸気とアンモ
   ニアガス、あるいは水蒸気と還元性ガスとアンモニアガ
   スを導入するためのガス導入口であるとともに、前記ガ
   ス排出口が、前記導入されたガスまたはそのガスから生
   成したガスを炉外へ排出するためのガス排出口であり、
   かつ、前記窒化炉に、前記ガス排出口と連絡して炉内の
   ガスを炉外へ導くガス排出管を設けるとともに、このガ
   ス排出管とは別に、前記ガス排出口に連絡し、かつ炉内
   のガスを除湿装置を通して再び炉内へ戻す還流管を設け
   たことを特徴とする、前記窒化装置。
2. （２）炉体内の断熱材を金属板で密閉被覆したことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の窒化装置。