JPS6345358A - 連続ガス浸炭方法 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は浸炭性の雰囲気ガスを充填させた本炉内で被
処理品を加熱浸炭するガス浸炭方法の改良に関する。

〈従来の技術） 一般に、鉄鋼部品の表面層に固溶した炭素を拡散させる
ことにより、鉄鋼部品の表面層のみを硬化する浸炭方法
としてガス浸炭方法が開発されている。この場合、従来
のガス浸炭方法では被処理品を加熱浸炭するガス浸炭炉
の木戸の他に変成炉が設けられており、この変成炉内で
生成される吸熱型変成ガス（以下ＲＸガスと称する）等
のキャリアガスが浸炭性ガスである炭化水素ガス（例え
ば、プロパンガスや一般都市ガス）中に添加調節されて
本炉内における被処理品の加熱浸炭作用が促進されるよ
うになっている。また、本炉内に充填されている雰囲気
ガス中のカーボンポテンシャルの調整は炭化水素ガスの
供給ｊを増減することにより行なわれていた。

しかしながら、上記従来方法にあってはガス浸炭炉の木
戸の他に変成炉が必要になっていたので、変成炉を加熱
する加熱エネルギーが必要になるとともに、変成炉のヒ
ータやレトルト等の耐熱消耗品の維持費が必要になるう
え、変成炉によって短い時間で条目のＲＸガスを生成す
るために高価な触媒が必要になる等の問題があり、コス
ト高になる問題があった。

さらに、ＲＸガスは徐々に冷却されると組成が変化する
ので、変成炉の出口で一旦急冷する必要がある。そのた
め、ガス浸炭炉の木戸には冷却されたＲＸガスが導入さ
れるので、ガス浸炭炉の本炉内におけるエネルギー損失
が大きい問題があった。

また、本炉内に充填されている雰囲気ガス中のカーボン
ポテンシャルは炭化水素ガス量の変化に応じて比較的大
幅に変化するので、例えば連続ガス浸炭炉のように比較
的短時間のうちに雰囲気ガスの状態が変化する場合には
炭化水素ガスの供給量の増減により雰囲気ガス中のカー
ボンポテンシャルの調整を正確に行なうことが困難にな
り易い問題があった。そのため、加熱浸炭作業中に被処
理品の表面に媒化作用、いわゆるスーティングが発生し
易いので、浸炭が不能になるおそれもあった。

（発明が解決しようとする問題点） 従来方法にあってはガス浸炭炉の木戸の他に変成炉が必
要になっていたので、コスト高になり、またガス浸炭炉
の木戸に冷却されたＲＸガスが導入されることにより、
ガス浸炭炉の本炉内におけるエネルギー損失が大きくな
り、加えて炭化水素ガスの供給量の増減により雰囲気ガ
ス中のカーボンポテンシャルの調整を正確に行なうこと
が困難になり易く、加熱浸炭作業中に被処理品の表面に
媒化作用、いわゆるスーティングが発生し易いので、浸
炭が不能になるおそれがある等の種々の問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、コスト
低下を図ることができ、ガス浸炭炉の本炉内におけるエ
ネルギー損失を低減することができ、加えて雰囲気ガス
中のカーボンポテンシャルの調整を容易化することがで
き、加熱浸炭作業中のスーティングの発生を防止するこ
とができるガス浸炭方法を提供することを目的とするも
のである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は被処理品を加熱浸炭するガス浸炭炉の本炉内
に炭化水素ガスおよび空気をそれぞれ供給し、前記本炉
内でこれらの炭化水素ガスと空気との混合によって浸炭
性の雰囲気ガスを生成させるとともに、前記本炉内への
炭化水素ガスの供給国を一定状態で保持させ、前記本炉
内への空気供給量のみを可変調整することにより前記本
炉内の生成雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルを調整
するようにしたことを特徴とするものである。

（作用） 本炉内に炭化水素ガスおよび空気をそれぞれ供給し、前
記本炉内でこれらの炭化水素ガスと空気との混合によっ
て前記雰囲気ガスを生成させることにより、変成炉から
本炉内へのキャリヤガスの供給を不要にするとともに、
前記本炉内への炭化水素ガスの供給量を一定状態で保持
させ、前記本炉内への空気供給ｌのみを可変調整するこ
とにより前記本炉内の生成雰囲気ガス中のカーボンポテ
ンシャルを調整して雰囲気ガス中のカーボンポテンシャ
ルに与える影響が大きい炭化水素ガスの供給量の調整を
不要にするようにしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明のガス浸炭方法を実施する連続式ガス
浸炭炉全体の概略構成を示すもので、１は連続式ガス浸
炭炉の木戸である。この木戸１の一側部には被処理品の
搬入室２、他側部には焼入れ室３がそれぞれ配設されて
いる。この場合、焼入れ室３の下部には油槽４が配設さ
れているとともに、搬入室２および焼入れ至３の上部に
は通気用のペント部５がそれぞれ連結されている。

また、木戸１の内部には搬入室２側から順に予熱部６、
第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、Ｋｒｌｔ部９、焼入
室内導入部１０が順次配設されている。

この場合、木戸１の予熱部６と搬入室２との間には中間
昨２ａが配設されているとともに、木戸１の焼入室内導
入部１ｏと焼入れ至３との間にも同様に中間扉３ａが配
設されている。これらの中間職２ａ、３ａは木戸１の内
圧と搬入下２の内圧または焼入れ至３の内圧との間に圧
力差が生じる場合、例えば搬入字２の入口扉の開放時、
或いは焼入れ至３の出口扉の開放時には閉塞状態で保持
されるようになっており、搬入ｖ２の内圧または焼入れ
至３の内圧が木戸１の内圧と略等しくなった時点で開放
されるようになっている。さらに、木戸１の予熱部６、
第１の浸炭部７、第２の浸炭部８および焼入至内導入部
１０には炉内雰囲気攪拌用のファン１１がそれぞれＩＩ
されている。

また、木戸１には炭化水素ガス供給管１２および空気供
給菅１３がそれぞれ連結されており、炭化水素ガス供給
管１２を介して木戸１内に供給される炭化水素ガス（例
えばプロパンガス、一般都市ガス等）と空気供給管１３
を介して木戸１内に供給される空気との混合によって木
戸１で浸炭性の雰囲気ガスを生成させるようになって゛
いる。この場合、炭化水素ガス供給管１２には一対の分
岐管１２ａ、１２ｂがそれぞれ設けられている。そして
、第１の分岐管１２ａの先端のガス出口は木戸１の第１
の浸炭部７内に導入された状態で設置されているととも
に、第２の分岐管１２１）の先端のガス出口は木戸１の
焼入空白導入部１０内に導入された状態で設置されてい
る。さらに、これらの第１．第２の分岐管１２ａ、１２
ｂにはＰＬｆｆｉ計１４がそれぞれ介設されているとと
もに、第２の分岐管１２ｂ側には流５計１４と並列なバ
イパス管１５が連結されている。そして、これらの第１
゜第２の分岐管１２ａ、１２ｂを介して木戸１の内部に
供給される炭化水素ガスの供給ωは常に一定状態に保持
されている。また、空気供給管１３の先端の空気出口は
木戸１の第１の浸炭部７内に導入された状態で設置され
ている。さらに、どの空気供給管１３には流ｍ調整弁１
６が介設されている。この流１１８整弁１６は例えばマ
イクロコンピュータおよびその周辺回路によって形成さ
れた制御部１７に接続されている。

また、木戸１の内部にはＭ素センサ１８，１９がそれぞ
れ装着されている。この場合、酸素センサ１８は第１の
浸炭部７内に、また酸素センサ１９は焼入至内導入部１
０内にそれぞれ設置されている。さらに、酸素センサ１
８は制御部１７およびレコーダー２０にそれぞれ接続さ
れている。

そして、木戸１の内部の酸素量が酸素センサ１８によっ
て検出され、この検出信号にもとづいて制御部１７によ
って空気供給管１３の流量調整弁１６の弁開度が適宜調
整されるようになっており、この流量調整弁１６の弁開
度の変化に応じて木戸１内への空気の供給量が適宜調整
されるようになっている。また、酸素センサ１９は酸素
センサ１８とともにレコーダー２０に接続されている。

そして、このレコーダー２０によって酸素センサ１８か
らの検出信号および酸素センサ１９からの゛検出信号が
それぞれ記録されるようになっている。

また、搬入下２および焼入れ掌３の上部に装着されたベ
ント部５には第２図に示すように通気管２１が設けられ
ている。□この通気管２１の下端部は搬入下２または焼
入れ至３に連結されている。

さらに、この通気管２１の上端部には管径を他のる。こ
の拡開部２１ａの内部には略半球状のベント蓋２２が配
設されている。このベント蓋２２はベント蓋開閉閤構２
３によって開閉操作されるようになっている。また、ベ
ント蓋開閉機構２３にはベント蓋支持ロッド２４、操作
シリンダ２５、操作ロッド２６および連結アーム２７が
それぞれ設けられている。この場合、ベント蓋支持ロッ
ド２４は通気管２１の拡開部２１ａの上部中央に配設さ
れたガイド管２８によって昇降自在に支持されており、
このベント蓋支持ロッド２４の下端部にベントＭ２２が
取着されている。なお、ガイド管２８は複数の支持アー
ム２９・・・を介して通気管２１の！開部２１ａ内面に
取着されている。さらに、ペン１〜Ｍ支持ロッド２４の
上端部は連結アーム２７の一端部に枢支されている。こ
の連結アーム２７の池端部は操作ロッド２６の上端部に
枢支されている。この操作ロッド２６は操作シリンダ２
５によって昇降駆動されるようになっている。

また、通気管２１の拡開部２１ａの上部には支持アーム
３０の下端部が固定されている。この支持アーム３０の
上端部には連結アーム２７の中間部が枢支されており、
連結アーム２７はこの支持アーム３０との枢支点を中心
に揺動自在に支持されている。さらに、操作シリンダ２
５は制御部１７に接続されたシリンダ制御機Ｍ４３１に
よって動作が制御されるようになっている。そして、操
作シリンダ２５によって操作ロンド２６が昇降駆動され
る動作に連動して連結アーム２７が支持アーム３０との
枢支点を中心に揺動し、この連結アーム２７を介してベ
ント蓋支持ロッド２４が昇降駆動されてベント蓋２２が
開閉操作されるようになっている。

ざらに、通気管２１における拡開部２１ａの上部にはリ
ング状のバーナ３２が装着されている。

このバーナ３２には第３図に示すように燃料供給管３３
が連結されており、この燃料供給管３３を介してバーナ
３２に炭化水素ガス等の燃料が供給されるようになって
いる。また、このバーナ３２は第４図に示すバーナ着火
機構３４によって着火されるようになっている。このバ
ーナ着火機構３４は制御部１７に接続されている。さら
に、この制御部１７には搬入室２および焼入れ至３の内
部にそれぞれ装着された圧力センサ３５，３５が接続さ
れている。そして、搬入室２の入口扉の開放時、或いは
焼入れ至３の出口扉の開放時のように搬入室２または焼
入れ至３内の高湿（約５００℃程度）ガスが外部に流出
して木戸１の内圧と搬入室２の内圧または焼入れ室３の
内圧との間に圧力差が生じた場合（搬入室２の内圧また
は焼入れｖ３の内圧が負圧になった場合）には圧力セン
サ３５．３５からの検出信号にもとづいて制如部１７に
よってまずバーナ着火機構３４が駆動され、このバーナ
着火機構３４によってバーナ３２が着火されたのら、シ
リンダ制ｇｉ構３１が駆動され、さらにこのシリンダ制
ｔｌｌ１機構３１によって操作シリンダ２５が駆動され
てベント蓋２２が開操作されるようになっており、この
ベント蓋２２の開放にともないバーナ３２の燃焼ガスを
通気管２１を介して負圧状態の搬入室２または焼入れ７
３内に吸入させて搬入室２の内圧または焼入れｖ３の内
圧を木戸１の内圧と略等しくなる圧力状態まで復帰させ
るようになっている。

次に、上記構成の連続式ガス浸炭炉の作用とともに、こ
の発明のガス浸炭方法について説明する。

まず、浸炭処理を施す被処理品は搬入室２の入口扉から
搬入室２内に送られ、この搬入室２から木戸１内に送ら
れる。この木戸１内には炭化水素ガス供給管１２を介し
て炭化水素ガス（例えばプロパンガス、一般都市ガス等
）が供給されるとともに、空気供給管１３を介して空気
が供給されており、この木戸１内で炭化水素ガスと空気
とが混合されて浸炭性の雰囲気ガスが生成される。この
場合、木戸１の内部は９００〜９３０℃程度の浸炭温度
状態で保持されており、木戸１内で炭化水素ガスと空気
との混合によって生成された浸炭性の雰囲気ガスのガス
組成は例えば、−酸化炭素（００１２０〜２６％、水素
（Ｈ２）：３０〜４０％、メタン（ＣＨ４）：　７％以
下、窒素（Ｎ２’）：３８〜４５％程度の範囲に設定さ
れている。そして、木戸１内に送られた被処理品は予熱
部６、第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、拡散部９、焼
入室内導入部１０の頓に搬送され、搬送中に木戸１内の
浸炭性の雰囲気ガスによって所定時間（例えば４〜６時
間程度）浸炭処理される。

さらに、木戸１内で浸炭処理された被処理品は焼入れ室
３に送られたのち、この焼入れ室３の下部の油槽４に浸
漬されて焼入れが行われる。そして、焼入れされた被処
理品は焼入れ至３の出口暉から外部に取出される。

一方、被処理品の浸炭処理中、木戸１内への炭化水素ガ
スの供給量は一定状態で保持されている。

この場合、木戸１の内部の酸素量は酸素センサ１８によ
って検出されており、この酸素センサ１８からの検出信
号にもとづいて制御部１７によって空気供給管１３の流
量調整弁１６の弁開度が適宜調整されるようになってお
り、この流量調整弁１６の弁開度の変化に応じて木戸１
内への空気の供給量が適宜調整されるようになっている
。したがって、被処理品の浸炭処理中にみける本炉１内
の生成雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルの調整は木
戸１内への空気供給量のみを可変調整することにより行
なっている。

また、連続式ガス浸炭炉の動作中、被処理品の搬入によ
る搬入室２の入口扉の開放時、或いは処理済みの被処理
品の取出による焼入れ室３の出口扉の開放時には搬入室
２または焼入れ室３内の高温（約５００℃程度）ガスが
外部に流出する。この場合、搬入室２の入口扉（または
焼入れ室３の出口扉）が開放される前に予め木戸１の予
熱部６と搬入室２との間の中間１２ａ（または木戸１の
焼入下向導入部１０と焼入れ室３との間の中間扉３ａ）
は閉塞状態で保持されている。そして、被処理品の搬入
作業、或いは処理済みの被処理品の取出作業の終了後、
再び搬入室２の入口扉または焼入れ至３の出口扉を閉塞
すると爵の開放にともない搬入〒２または焼入れ至３内
の高温ガスが外部に流出したことにより搬入室２の内圧
または焼入れ至３の内圧が負圧になる。このように搬入
室２の内圧または焼入れ至３の内圧が負圧（所定圧力状
態より低い圧力状態）になると圧力センサ３５．３５か
らの検出信号にもとづいて制御部１７によってまずバー
ナ着火機構３４が駆動される。そして、このバーナ着火
機構３４によってバーナ３２が着火されたのち、シリン
ダ制ｔＩＩ機構３１が駆動され、さらにこのシリンダ制
凶償構３１によって操作シリンダ２５が駆動されてベン
ト蓋２２が開操作される。そのため、このベントＭ２２
の開放にともないバーナ３２の燃焼ガスが通気管２１を
介して負圧状態の搬入室２または焼入れ室３内に吸入さ
れるようになっており、搬入室２の内圧または焼入れ至
３の内圧が木戸１の内圧と略等しくなる圧力状態まで復
帰される。

そこで、上記方法にあっては連続式ガス浸炭炉の木戸１
内に炭化水素ガス供給管１２を介して炭化水素ガス（例
えばプロパンガス、一般都市ガス等）を供給するととも
に、空気供給管１３を介して空気を供給し、この木戸１
内で炭化水素ガスと空気とを混合させて浸炭性の雰囲気
ガスを生成させるようにしたので、従来方法のようにガ
ス浸炭炉の木戸１の他に格別に変成炉を設ける必要がな
い。そのため、変成炉を加熱する加熱エネルギー、変成
炉のヒータやレトルト等の耐熱消耗品の維持費、或いは
変成炉によって短い時間で多量のＲＸガスを生成するた
めの高価な触媒等を不要にすることができ、コスト低下
を図ることができる。

さらに、変成炉を使用する場合のように変成炉の出口で
ＲＸガスを一旦恩冷し、ガス浸炭炉の木戸１に冷却され
たＲＸガスを導入させる必要がないので、ガス浸炭炉の
木戸１内におけるエネルギー損失を低減することができ
る。

また、木戸１内に充填されている雰囲気ガス中のカーボ
ンポテンシャルの調整を木戸１内への空気供給量のみを
可変調整することにより行なうようにしたので、雰囲気
ガス中のカーボンポテンシャルの変化率が大きい炭化水
素ガスの供給量の増減によって雰囲気ガス中のカーボン
ポテンシャルの調整を行なう場合に比べて雰囲気ガス中
のカーボンポテンシャルの調整を容易化することができ
、加熱浸炭作業中のスーティングの発生を防止すること
ができる。

なお、この発明は上記実浦例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を逸脱しない笥囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

［発明の効果］ この発明によれば被処理品を加熱浸炭するガス浸炭炉の
本炉内に炭化水素ガスおよび空気をそれぞれ供給し、前
記本炉内でこれらの炭化水素ガスと空気との混合によっ
て浸炭性の雰囲気ガスを生成させるとともに、前記本炉
内への炭化水素ガスの供給量を一定状態で保持させ、前
記本炉内への空気供＃８ｍのみを可変調整することによ
り前記本炉内の生成雰囲気ガス中のカーボンポテンシャ
ルを調整するようにしたので、コスト低下を図ることが
でき、ガス浸炭炉の本炉内におけるエネルギー損失を低
減することができ、加えて雰囲気ガス中のカーボンポテ
ンシャルの調整を容易化することができ、加熱浸炭作業
中のスーティングの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は連続
式ガス浸炭炉全体のａｔｇｔｉ成図、第２図はベント部
７５の縦断面図、第３図は同平面図、第４図は制御部の
接続状態を示す要部の概略構成図である。 １・・・木戸、２・・・搬入室、３・・・焼入れ室、１
２・・・炭化水素ガス供給管、１３・・・空気供給管、
１６・・・流量調整弁。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　搬入室から浸炭性の雰囲気ガスを充填させた本炉内に
   被処理品を搬送し、この本炉内で前記被処理品を加熱浸
   炭するガス浸炭方法において、前記本炉内に炭化水素ガ
   スおよび空気をそれぞれ供給し、前記本炉内でこれらの
   炭化水素ガスと空気との混合によつて前記雰囲気ガスを
   生成させるとともに、前記本炉内への炭化水素ガスの供
   給量を一定状態で保持させ、前記本炉内への空気供給量
   のみを可変調整することにより前記本炉内の生成雰囲気
   ガス中のカーボンポテンシャルを調整するようにしたこ
   とを特徴とするガス浸炭方法。