KR102686148B1 - 열처리로, 그 제어 방법, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램 - Google Patents

열처리로, 그 제어 방법, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램 Download PDF

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KR102686148B1
KR102686148B1 KR1020227012439A KR20227012439A KR102686148B1 KR 102686148 B1 KR102686148 B1 KR 102686148B1 KR 1020227012439 A KR1020227012439 A KR 1020227012439A KR 20227012439 A KR20227012439 A KR 20227012439A KR 102686148 B1 KR102686148 B1 KR 102686148B1
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간토 야낀 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 목적은, 열처리로 내 분위기의 카본 포텐셜값을, 조작자 등에 의해 간단히 파악시키는 것을 가능하게 하는 것에 있다. 본 개시의 일태양에 따른 열처리로(10)는, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하도록 구성된 카본 포텐셜값 도출부와, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프 D를 표시하는 제1 표시 영역(41A)에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값(P1)을 상기 그래프 D 상에 표시하도록 구성된 제1 표시부를 구비한다.

Description

열처리로, 그 제어 방법, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램
본 개시는, 열처리로(熱處理爐)에 관한 것이며, 특히 열처리로 내 분위기의 카본 포텐셜값을 컨트롤하기에 적합한 열처리로, 그 제어 방법, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
종래, 강(鋼)의 열처리에는 변성 가스가 사용되고 있다. 예를 들면, 탄화수소계 가스와 공기의 혼합 가스를 니켈(Ni) 촉매를 통하여 열분해시켜 RX 가스를 생성하고, 그 RX 가스를 분위기 가스로서 열처리실에 공급하고 또한, 분위기의 카본 포텐셜(CP)값을 미리 결정된 값으로 조정함으로써, 강의 침탄(浸炭) 처리가 가능하다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본공개특허 제2010-285642호 공보
그런데, 카본 포텐셜값은, 강철의 침탄뿐만 아니라, 그 탈탄(脫炭)에도 관계한다. 따라서, 이 카본 포텐셜값의 제어에 의해, 열처리 후의 강의 기계적 성질이나 조직을 자유롭게 조종할 수 있다. 현대의 자동화된 열처리로에서는, 이 카본 포텐셜값은 컴퓨터 제어에 의해 조정되도록 되어 있다. 그러나, 컴퓨터 제어가 바람직하게 행해지고 있는 경우에는 괜찮지만, 예를 들면 그것에 문제가 생겼을 때, 카본 포텐셜값 제어가 적정한지의 여부의 파악은 열처리로의 조작자의 역량에 따른다.
본 개시의 목적은, 열처리로 내 분위기의 카본 포텐셜값을, 조작자 등에 의해 간단하게 파악시키는 것을 가능하게 하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 일태양은,
가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하도록 구성된 카본 포텐셜값 도출부와,
카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하도록 구성된 제1 표시부
를 구비한, 열처리로를 제공한다.
바람직하게는, 상기 카본 포텐셜값 도출부는, CO 센서의 출력과, CO2 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출한다. 혹은, 상기 카본 포텐셜값 도출부는, 노점(露點) 센서의 출력과, 수소 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출할 수 있다. 또한, 상기 카본 포텐셜값 도출부는, 산소 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출 해도 된다.
바람직하게는, 전술한 열처리로는, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 목표값을 도출하도록 구성된 목표값 도출부를 더욱 구비할 수 있다. 상기 제1 표시부는, 상기 목표값 도출부에 의해 도출된 카본 포텐셜값의 목표값을, 상기 그래프 상에 더욱 표시하는 것이 바람직하다. 혹은, 전술한 열처리로는, 카본 포텐셜값의 목표값을 입력하는 목표값 입력부를 추가로 구비해도 된다. 이 경우에, 상기 제1 표시부는, 상기 목표값 입력부에 입력된 목표값을, 상기 그래프 상에 더욱 표시하는 것이 바람직하다. 열처리로는, 상기 열처리실에 조정용 가스를 공급하도록 구성된 조정용 가스 공급 시스템을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 조정용 가스 공급 시스템은, 상기 카본 포텐셜값 도출부에 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 목표값에 추종시키도록 상기 조정용 가스의 공급을 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 열처리로는, 상기 가스 센서 또는 제2 가스 센서의 출력 및 상기 온도 센서 또는 제2 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지(Gibbs energy)를 도출하도록 구성된 표준 생성 깁스에너지 도출부와, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 소정 성분의 산화물에 관한 엘링감 도표를 표시하는 제2 표시 영역에 있어서, 도출된 표준 생성 깁스에너지를 상기 엘링감 도표 상에 표시하도록 구성된 제2 표시부를 더 구비한다. 열처리로는, 변성 가스 생성 장치에서 생성시킨 변성 가스를 상기 열처리실에 분위기 가스로서 공급하도록 구성된 변성 가스 공급 시스템을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 변성 가스 공급 시스템은, 도출된 상기 표준 생성 깁스에너지를 소정 범위에 위치하도록 상기 변성 가스 생성 장치의 작동을 제어하는 제어부를 구비하면 바람직다.
본 개시의 다른 태양은, 열처리로의 제어 방법에도 존재한다. 이 방법은, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값과, 상기 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 목표값에 추종시키도록, 상기 열처리실로의 조정용 가스의 공급을 제어하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 개시의 또 다른 태양은 제어부를 구비하는 정보 처리 장치에 의해서도 예시된다. 이 제어부는 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 실행하는 것이 바람직하다. 이 제어부는, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 목표값을 도출하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 제어부는, 도출된 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 또는, 상기 제어부는, 입력된 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 상기 제어부는, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 목표값에 추종시키도록, 조정용 가스 공급 시스템으로부터 상기 열처리실로의 조정용 가스의 공급을 제어하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 상기 제어부는, 상기 가스 센서 또는 제2 가스 센서의 출력 및 상기 온도 센서 또는 제2 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지를 도출하는 것과, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 소정 성분의 산화물에 관한 엘링감 도표를 표시하는 제2 표시 영역에 있어서, 도출된 표준 생성 깁스에너지를 상기 엘링감 도표 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 제어부는, 도출된 상기 표준 생성 깁스에너지를 소정 범위에 위치하도록, 상기 열처리실에 변성 가스를 분위기 가스로서 공급하도록 구성된 변성 가스 공급 시스템의 변성 가스 생성 장치의 작동을 제어하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 개시의 다른 태양은, 전술의 제어부를 구비하는 정보 처리 장치 등 중 적어도 1개의 컴퓨터에서의 정보 처리 방법에 의해서도 예시된다.
이 정보 처리 방법에서는, 적어도 1개의 컴퓨터가, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 실행하는 것이 바람직하다. 상기 적어도 1개의 컴퓨터가, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여 도출된 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 목표값 또는, 입력된 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 개시의 또 다른 태양는, 전술한 적어도 1개의 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램에 의해서도 예시된다. 이 프로그램은, 적어도 1개의 컴퓨터에, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 실행시키는 것이 바람직하다. 상기 적어도 1개의 컴퓨터에, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여 도출된 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 목표값 또는, 입력된 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행시키는 것이 바람직하다.
본 개시의 상기 일태양에 의하면, 상기 구성을 구비함으로써, 열처리로 내 분위기의 카본 포텐셜값을, 조작자 등에 의해 간단하게 파악시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은, 본 개시의 일실시형태에 따른 열처리로의 개략 구성도이다.
도 2는, 도 1의 열처리로에서의, 제2 표시 영역의 표시의 설명도이다.
도 3은, 도 1의 열처리로에서의, 제1 표시 영역의 표시의 설명도이다.
도 4는, 도 1의 열처리로에서의, 카본 포텐셜값에 관한 제어의 흐름도이다.
도 5는, 도 1의 열처리로에서의, 정보 처리 장치로서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 6은, 정보 처리 장치로서의 제어 장치의 변형예의 기능 블록도이다.
도 7은, 도 3의 그래프의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 도 3의 그래프의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 따른 실시형태는, 열처리로, 그 제어 방법, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램을 예시한다. 정보 처리 장치는 열처리로에 설치될 수 있다. 정보 처리 장치가 구비하는 제어부는, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜(CP)값(이하, CP값)을 도출하는 것과, CP값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 CP값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 실행한다. 또란, 이 제어부는, 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 상기 열처리실 내의 분위기의 CP값의 목표값을 도출하는 것을 더욱 실행한다. 그리고, 제어부는, 도출된 CP값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행한다. 상기 제어부는, 입력된 CP값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는 것이 바람직하다. 이 제어부는, 도출된 상기 CP값을 상기 목표값에 추종시키도록, 조정용 가스 공급 시스템으로부터 상기 열처리실로의 조정용 가스의 공급을 제어하는 것을 더욱 실행한다.
정보 처리 장치가 구비하는 제어부는, 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력을 취득하는 것을 실행한다. 그리고, 제어부는, 그 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 CP값을 도출하는 것을 실행한다. 가스 센서는, CO 센서, CO2 센서, 노점 센서, 수소 센서, 산소 센서 중 1개 또는 복수일 수 있다. 도출한 CP값은, CP값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 제1 표시 영역에 있어서, 그 그래프 상에 표시된다. 또한, 이 제어부는, 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 상기 열처리실 내의 분위기의 CP값의 목표값을 도출하는 것을 더욱 실행한다. 이 CP값의 목표값은, 도출되는 것으로 한정되지 않고, 열처리로의 조작자 등에 의해 입력되어도 된다. 그리고, 제어부는, 그 CP값의 목표값을 전술한 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행한다. 이와 같이, 열처리실 내의 분위기의 CP값은, 도출되어서, 표시 영역의 그래프 상에 표시된다. 따라서, 열처리로 내 분위기의 CP값을, 조작자 등에 보다 간단하게 파악시킬 수 있다.
이하, 본 개시에 따른 실시형태를 첨부 도에 기초하여 설명한다. 동일한 부품(또는 구성)에는 동일한 부호를 부여하고 있어, 이들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 이들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 개시의 일실시형태에 따른 열처리로(10)는, 분위기 가스 중에서 피처리물을 열처리하도록 구성되어 있다. 피처리물의 재질은, 침탄 처리를 하는 경우, 통상, S09CK, S15CK, S20CK(JIS 규격 참조) 등의 침탄용 강일 수 있지만, 다른 강 등이라도 된다. 피처리물의 재질은, 예를 들면, 탄소량이 적은 기계구조용 저탄소강, 기계구조용 합금강이라도 된다. 본 개시의 일실시형태에 따른 열처리로(10)는, 침탄 처리 또는 탈탄 처리를 목적으로서 행하지 않는 통상의 열처리에도 사용할 수 있다. 여기서는, 후술하는 바와 같이, 피처리물의 재질을 JIS 규격의 S45C(탄소농도 0.42질량%∼0.48질량%)인 것으로 하고, 열처리로(10) 내에서 S45C를 열처리(예를 들면, 불림, 어닐링, 담금질, 템퍼링)하는 예에 대하여 설명한다. 그러나, 본 개시는, 구체적으로는 열처리로(10)는, 침탄 및 탈탄 처리에도 적용할 수 있다.
열처리로(10)는, 피처리물을 열처리하기 위한 열처리실(12)과, 분위기 가스로서 변성된 캐리어 가스 즉 변성 가스를 공급하도록 구성된 변성된 캐리어 가스 공급 시스템(이하, 변성 가스 공급 시스템)(14)을 구비한다. 변성 가스 공급 시스템(14)은 연료로서의 탄화수소계 가스와 공기를 소정 비율로 혼합하여 반응시켜, 변성 가스를 생기게 하도록 구성되어 있다. 특히 여기서는, 변성 가스로서, 흡열형의 RX 가스가 생기도록, 변성 가스 공급 시스템(14)의 변성 가스 생성 장치(16)는 작동된다. 변성 가스 생성 장치(16)는 소위 변성로일 수 있다. 다만, 변성 가스 공급 시스템(14)으로부터 공급되는 변성 가스는, RX 가스 이외의 가스라도 된다.
RX 가스는, 일산화탄소(CO)를 포함하는 흡열형 가스의 일례다. RX 가스는, 프로판(C3H8), 부탄(C4H10) 등의 탄화수소계 가스를 원료 가스로 하고, 이것을 소정 비율로 공기와 혼합한 상태로 Ni 촉매를 통하여 열분해시킴으로써 생성할 수 있다. 생성한 RX 가스는, 성분으로서, 일산화탄소(CO), 수소(H2), 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 등을 포함한다. 그리고, 이 RX 가스는, 분위기 가스로서 열처리로(10)의 열처리실(12) 내에 도입된다. 예를 들면, 침탄 처리 시, 피처리물의 강의 표면에서, 「2CO⇔(C)+CO2」와 같은 Boudouard(부두아) 반응과 같은 평형 반응이 생기게 한다. 즉, 침탄 시, 열처리로 내의 분위기 가스인 RX 가스 중의 CO는 피처리물의 표면에 탄소(C)를 공급하고, 그 탄소가 강의 표면에 흡착한 후, 강의 내부에 확산한다. 다만, 전술한 식의 (C)는 γ철 중의 고용(固溶) C의 C이다. 한편, RX 가스 중의 수소는 극히 환원력이 강하고, 산소와 반응하여 수증기를 생성한다. 생성한 수증기는 탈탄을 초래할 수 있다. 이와 같은 침탄이나 탈탄을 조정하기 위하여, 이하에 설명하는 바와 같이 조정용 가스가 공급 가능하도록 되어 있다. 그리고, 기지(旣知)이므로 설명은 생략하지만, 강의 침탄/탈탄 처리에 있어서는, 소정량의 RX 가스가 끊임없이 열처리실 내에 도입되고 또한, 그에 대응하는 양의 노 내의 가스가 배기 가스로서 노 밖으로 방출된다.
열처리로(10)는, 또한 열처리실(12)에 조정용 가스를 공급하도록 구성된 조정용 가스 공급 시스템(18)을 구비한다. 조정용 가스 공급 시스템(18)은, 리듀스 가스 공급 장치(20)와, 인리치 가스 공급 장치(22)를 가진다. 리듀스 가스 공급 장치(20)는, 여기서는, 리듀스 가스 탱크(24)를 열처리실(12)에 연결시키는 통로에 설치된 제1 밸브(26)를 가진다. 인리치 가스 공급 장치(22)는, 여기서는, 인리치 가스 탱크(28)를 열처리실(12)에 연결시키는 통로에 설치된 제2 밸브(30)를 가진다. 리듀스 가스는, 여기서는 공기이지만, 공기 이외라도 되고, 예를 들면, 질소(N2) 가스 등, 그 공급에 의해 분위기 가스의 탄소 농도의 저감을 초래하는 각종 가스일 수 있다. 인리치 가스는, 탄화수소계 가스이면 되고, 예를 들면, 프로판(C3H8), 부탄(C4H10)이면 되고, 예를 들면, 그 공급에 의해 분위기 가스의 탄소 농도의 증가를 초래하는 각종 가스일 수 있고, 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2) 등도 배제하지 않는다.
또한, 열처리로(10)는, 열처리실(12)의 분위기 가스의 가스 성분 및 온도를 검출하기 위하여, 각종 가스 센서(32, 34, 36)와, 온도 센서(38)를 구비한다. 가스 센서로서는, 산소(O2) 센서(32), CO 센서(34), CO2 센서(36)를 예시할 수 있다. 그리고, 이들 가스 센서 중 일부 가스 센서를 생략하는 것도, 노점 센서 등 그 외의 가스 센서를 더욱 구비하는 것도 가능하다. CO 센서(34) 및 CO2 센서(36)로서는, 특별히 한정되지 않지만, 여기서는 가스 샘플링 장치에서 받아들인 일부 분위기 가스를 적외선분광법에 의해 분석 측정하는 센서이다. 분석 완료된 분위기 가스는 분석 배기 가스로서 배출된다.
이들 센서(32, 34, 36, 38)의 각각으로부터의 출력은, 제어부로서의 기능을 담당하는 제어 장치(40)에 입력된다. 제어 장치(40)는 소위 컴퓨터로서 구성되어 있어서, 소위 프로세서인 처리부(예를 들면 CPU), 기억부(예를 들면 ROM, RAM), 입출력 포트를 구비한다. 제어 장치(40)는, 이들로부터의 출력에 기초하여, 변성 가스 공급 시스템(14)의 변성 가스 생성 장치(16)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어 장치(40)는, 리듀스 가스 공급 장치(20)의 제1 밸브(26) 및 인리치 가스 공급 장치(22)의 제2 밸브(30)에 연결되고, 상기 센서의 출력에 기초하여, 이들 밸브(26, 30)의 작동을 제어할 수 있다. 따라서, 제어 장치(40)는, 변성 가스 공급 시스템(14)의 제어부로서의 기능과, 조정용 가스 공급 시스템(18)의 제어부로서의 기능을 가진다. 그리고, 제어 장치(40)는, 입력 장치와, 표시 장치(41)를 구비한다. 입력 장치는, 예를 들면, 키보드, 마우스이다. 표시 장치(41)는, 모니터이다.
본 실시형태에서는, 제어 장치(40)는, 피처리물의 열처리에 있어서 피처리물에 탈탄 및 침탄이 실질적으로 생기지 않도록 분위기 가스의 제어를 행한다. 이를 위한 프로그램이나 데이터를 제어 장치(40)는 기억하고 있다. 제어 장치(40)는, 제어부로서의 기능을 실질적으로 담당하는 처리부(40C)가 기억부에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 각종 기능 모듈을 실현한다. 구체적으로는, 제어 장치(40)는, 기능 모듈로서, 표준 생성 깁스에너지 도출부(401), 목표값 도출부(402), 카본 포텐셜값 도출부(이하, CP값 도출부)(403), 제1 표시부(404), 제2 표시부(405), 변성 가스 제어부(406), 제1 밸브 제어부(407), 제2 밸브 제어부(408)를 가진다. 제1 및 제2 밸브 제어부(407, 408)는, 기능 모듈로서의 조정용 가스 제어부(409)에 포함된다. 도 5에, 제어 장치(40)의 처리부(40C) 즉 제어부의 기능 블록도를 나타낸다. 그리고, 도 1에 이들 기능 모듈 중 일부의 기능 모듈(406, 409)을 나타낸다. 기능 모듈의 일부는, 다른 프로세서, 디지털 회로, 또는 아날로그 회로 등의 하드웨어라도 된다.
표준 생성 깁스에너지 도출부(401)는, 본 실시형태에서는, 산소 센서(32)의 출력과, 온도 센서(38)의 출력에 기초하여 열처리실(12)의 분위기 가스, 즉 노 내 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지(ΔG0)를 도출한다(즉 산출한다). 구체적으로는, (1)식을 사용하여 산소 분압과 절대온도에 기초하여 ΔG0를 산출할 수 있다. 그리고, P(O2)는 산소 분압이며, T는 절대온도이며, R은 기체상수이다.
ΔG0=RTlnP(O2)……(1)
그리고, 표준 생성 깁스에너지 도출부(401)는, CO 센서(34), CO2 센서(36) 등의 다른 가스 센서의 출력에 기초하여, 다른 연산식 등을 사용하여, ΔG0를 도출 해도 된다.
그리고, 변성 가스 제어부(406)는, 이 표준 생성 깁스에너지 도출부(401)에 의해 도출된 ΔG0를 소정 범위에 위치하도록 변성 가스 생성 장치(16)의 작동을 제어한다. 이 변성 가스 제어부(406)는, 변성 가스 공급 시스템(14)의 제어부에 상당한다. 여기서는, 변성 가스 제어부(406)는, 소정의 프로그램 등에 따라, 변성 가스 생성 장치(16)에서의 변성 가스의 원료 가스의 성분 즉 연료와 공기의 혼합 비율을 제어한다. 상세한 것은 후술하지만, 소정 범위는, 도 1의 표시 장치(41)의 제2 표시 영역(41B)의 엘링감 도표 상의 범위 R이며, 피처리물에 따라 정해질 수 있다.
목표값 도출부(402)는, 열처리실(12) 내의 분위기, 즉 계 내의, 즉 노 내 분위기의 CP값의 목표값을 도출한다. 목표값 도출부(402)는, 열처리실(12)에서 열처리되는 피처리물에 따라, 그 CP값의 목표값을 도출한다. 보다 구체적으로는, 목표값 도출부(402)는, 열처리실(12)에서 열처리되는 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 열처리실(12)의 분위기의 CP값의 목표값을 도출한다. 이 때문에, 목표값 도출부(402)는 상기 기억부의 일부에서 있을 수 있는 기억부를 가지고, 연산식이나 데이터가 이 기억부에 기억되어 있고, 조작자가 피처리물의 재질이나 피처리물의 탄소량 등을 입력함으로써, 목표값이 도출된다. 데이터로서는, 예를 들면, 재료에 관한 탄소량 데이터베이스를 들 수 있다. 여기서는, 이미 설명한 바와 같이, 피처리물의 재질은 S45C이므로, 피처리물에 탈탄 및 침탄이 실질적으로 생기게 하지 않는 CP값의 목표값으로서 0.45%가 도출된다. 예를 들면, 피처리물에 탈탄 또는 침탄이 생기게 하는 경우, 목표값 도출부(402)는, 그 탈탄 또는 침탄에 따른 CP값의 목표값을 도출하면 된다. 즉, CP값의 목표값은, 피처리물의 성분, 열처리로(10)에서 행하는 열처리의 종류(예를 들면, 불림, 어닐링, 담금질, 템퍼링하고, 탈탄, 침탄) 및/또는 분위기 가스의 성분 등에 따라 설정되면 된다. 그리고, 이 목표값은, 목표값 도출부(402)에 의해 도출되는 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 조작자 등에 의해 직접적으로 입력된 값 바로 그것이라도 된다. 예를 들면, 제어 장치(40)는, 조작자에 의한 입력 장치로의 CP값의 목표값의 입력에 의해 그 CP값의 목표값을 입력하는 목표값 입력부(4021)(도 6 참조)를 기능 모듈로서 가지고, 목표값 입력부에 입력된 목표값을 그대로 목표값으로서 처리하는 것을 가능하게 해도 된다. 제어 장치(40)는, 기능 모듈로서, 목표값 도출부(402)과 목표값 입력부(4021)의 양쪽을 가져도 된다.
CP값 도출부(403)는, 열처리실(12) 내의 분위기의 CP값을 도출한다. 본 실시형태에서는, CP값 도출부(403)는, CO 센서(34) 및 CO2 센서(36)의 각 출력과, 온도 센서(38)의 출력에 기초하여 열처리실(12)의 분위기의 CP값을 도출한다. 본 실시형태에서의, CP값의 상세한 도출 방법에 대하여, 하기에 설명한다. 그리고, CP값의 단위는, 도 3에서는 wt%이지만, mass%를 사용할 수도 있다.
고체 탄소와 이산화탄소와 일산화탄소 사이에는, 하기 식(2)으로 표시되는 화학 평형이 존재한다.
(C)+CO2=2CO ……(2)
이 평형 관계는, 부두아 평형이라고 하며, 식(2) 중, (C)는, 예를 들면, γ철 중의 고용 C이다.
그리고, CP값은, 하기 식(3)에 기초하여 도출할 수 있다. 여기서, K는 상기 식(2)의 평형상수이며, P(CO)는 일산화탄소 분압(atm)이며, P(CO2)는 이산화탄소 분압(atm)이며, ac는 탄소의 활량이다.
K= {P(CO)}2/[P(CO2)·ac]…… (3)
그리고, 강 중의 기계구조용 탄소강에서는, 탄소의 활량 ac를 하기 식(4)으로 표시할 수 있다. 다만, Ac는 오스테나이트(Austenite)에 용해한 탄소량(%)이며, As는 오스테나이트의 포화 탄소량(%)이다. 다만, As는 Fe-C계 상태도로부터 온도에 기초하여 정해지므로, 제어 장치(40)의 기억부에는, Fe-C계 상태도에 상당하는 데이터가 기억되어 있다. 그리고, 기계구조용 탄소강에 대해서는, 예를 들면, JIS 규격의 JIS G SG4051에 규정되어 있다.
ac=Ac/As ……(4)
여기서, 오스테나이트에 용해한 탄소량(%)인 Ac는, CP값에 상당한다. 따라서, CO 센서(34) 및 CO2 센서(36)의 각 출력과, 온도 센서(38)의 출력에 기초하여 (2)식 내지 (4)식에 기초하여 연산함으로써, Ac 즉 CP값을 도출할 수 있다.
그리고, CP값 도출부(403)는, 예를 들면, 산소(O2)센서, 노점 센서이라는 다른 가스 센서의 출력에 기초하여, 다른 연산식 등을 사용하여, CP값을 도출해도 된다.
예를 들면, CO 센서(34) 및 CO2 센서(36) 대신에, 노점 센서와, 수소 센서를 사용하여, 상기 (2)식과 이하의 관계식으로부터 CP값을 도출해도 된다.
수성 가스 반응(역 시프트 반응)으로서, 하기 식(5)의 관계가 성립한다.
CO2+H2=CO+H2O ……(5)
상기 식(2)와 식(5)의 관계로부터 하기 식(6)을 도출할 수 있다.
(C)+H2O=CO+H2…… (6)
이 (6)식이 평형 상태에 있으면, 하기 식(7)이 성립한다. 다만, K2는 식(6)의 평형상수이며, P(CO)는 상기와 같이 일산화탄소 분압(atm)이며, P(H2)는 수소 분압(atm)이며 수소 센서의 출력에 기초하여 구할 수 있고, P(H2O)는 H2O 분압(atm)이며 노점 센서의 출력에 기초하여 구할 수 있고, ac는 전술한 바와 같이 탄소의 활량이다.
K2=[P(CO)·P(H2)]/[ac·P(H2O)]…… (7)
여기서, 노 내 분위기에 있어서 CO 농도의 변화는 일반적으로 약간이므로, P(CO)가 일정(즉 상수)한 것으로 가정하면, 가스 센서로서의 노점 센서의 출력과, 가스 센서로서의 수소 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 연산함으로써, CP값을 도출할 수 있다. 그리고, CO 센서를 더욱 사용하여, P(CO)을 정확하게 구함으로써 보다 정확하게 CP값이 도출되어도 된다.
또한, 예를 들면, CO 센서(34) 및 CO2 센서(36) 대신에, 산소 센서를 사용하여, 상기 (2)식과 하기 관계식으로부터 CP값을 산출할 수도 있다.
탈탄 또는 침탄 시의 노 내 반응으로서, 하기 식(8)의 관계가 성립한다.
CO2=CO+1/2O2…… (8)
상기 식 (2)과 식(8)의 관계로부터 하기 식(9)를 도출할 수 있다.
(C)+1/2O2=CO ……(9)
이 (9)식이 평형 상태에 있으면, 하기 식(10)이 성립한다. 다만, K3는 식(9)의 평형상수이며, P(CO)는 상기와 같이 일산화탄소 분압(atm)이며, P(O2)는 산소 분압(atm)이며 산소 센서의 출력에 기초하여 구할 수 있고, ac는 전술한 바와 같이 탄소의 활량이다.
K3=P(CO)/[ac·{P(O2)}1/2]…… (10)
여기서, 노 내 분위기에 있어서 CO 농도의 변화는 일반적으로 약간이므로, P(CO)가 일정(즉 상수)한 것으로 가정하면, 산소 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 연산함으로써, CP값을 도출할 수 있다. 그리고, CO 센서를 더욱 사용하여, P(CO)를 정확하게 구함으로써 보다 정확하게 CP값이 도출되어도 된다.
ΔG0를 도출하기 위한 센서와, CP값을 도출하기 위한 센서는, 완전히 나누어져도 된다. 예를 들면, CP값 산출용의 온도를 검출하기 위한 온도 센서는, ΔG0 산출용의 온도를 검출하기 위한 온도 센서와는 별도로 설치되어도 된다. 이는, 가스 센서에 있어서도 동일하다.
제1 밸브 제어부(407) 및 제2 밸브 제어부(408)는, 열처리실(12)의 분위기의 CP값을 조정하기 위하여, 제1 밸브(26) 및 제2 밸브(30)를 제어한다. 제1 밸브 제어부(407)는, 리듀스 가스 공급 장치(20)의 제1 밸브(26)의 작동을 제어한다. 제2 밸브 제어부(408)는, 인리치 가스 공급 장치(22)의 제2 밸브(30)의 작동을 제어한다. 이 제1 및 제2 밸브 제어부(407, 408)는, 여기서는, 실질적으로 1개의 제어부이며, 조정용 가스 공급 시스템(18)의 제어부 즉 조정용 가스 제어부(409)에 상당하고, 열처리실(12)의 분위기의 CP값을 조정하기 위해 작동한다. 여기서는, 후술하는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브 제어부(407, 408)는, CP값 도출부(403)에 도출된 CP값을 상기 목표값에 추종시키도록 조정용 가스로서의 리듀스 가스나 인리치 가스의 공급을 제어한다. 그리고, 리듀스 가스 공급 장치(20)의 제1 밸브(26)의 개도(開度)를 크게 함으로써, 분위기 가스의 탄소 농도, 구체적으로는 CO 농도는 저하되고, CP값은 강하한다. 반대로, 인리치 가스 공급 장치(22)의 제2 밸브(30)의 개도를 크게 함으로써, 분위기 가스의 탄소 농도는 상승하고, CP값은 상승한다.
제1 표시부(404)는, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)에 있어서, 도출한 CP값을 표시한다. 제2 표시부(405)는, 표시 장치(41)의 제2 표시 영역(41B)에 있어서, 도출한 표준 생성 깁스에너지를 표시한다.
먼저, 표시 장치(41)의 제2 표시 영역(41B)의 표시에 대하여 도 1 및 도 2에 기초하여 설명한다. 제2 표시 영역(41B)은, 피처리물의 소정 성분의 산화물의 표준 생성 깁스에너지에 관한 엘링감 도표 E를 표시한다. 엘링감 도표는, 가로축에 온도, 세로축에 생성 깁스에너지를 잡고, 다양한 산화물에 대하여, 각 온도에서의 표준 생성 깁스에너지(ΔG0)를 플롯한 그래프이다. 여기서는, 피처리물의 재질은 S45C이므로, 철의 산화물과, 탄소의 산화물에 관한 근사선(L1, L2)이, 제2 표시 영역(41B)의 엘링감 도표 E 상에 표시된다. 도 1 및 도 2의 엘링감 도표 E에서의 선 L1은, 철(Fe) 및 산화철(FeO)의 표준 생성 깁스에너지의 근사적인 직선이며, 선 L2는 2C+O2=2CO의 반응에서의 표준 생성 깁스에너지의 근사적인 직선이다. 피처리물 W가 철강재료일 때, 도 2의 그래프에 있어서 선 L1과 선 L2의 양쪽에 대하여 아래쪽의 영역 GA에, 열처리 중인 열처리실(12)의 분위기 가스에서의 ΔG0 가 위치하도록 프로그램 등은 규정되어 있다. 영역 GA는 철의 환원 영역이고 또한, 탄소의 환원 영역이기도 하므로, 분위기 가스에서의 ΔG0를 영역 GA에 위치시킴으로써, 열처리 중인 피처리물이 산화하거나 탈탄하는 문제점은 생기지 않는다. 여기서는, 특히, 분위기 가스에서의 ΔG0을 영역 GA 중에서 더욱 선(L1, L2) 근방의 특정한 영역인 소정 범위 R(도 1 참조)에 위치하도록 프로그램 등은 규정되어 있다. 피처리물의 성분에 따라서 선 L1을 또는 그에 더하여 더욱 지정되는 선을, 그 성분에 따른 산화물의 직선으로 할 수 있다. 이 때문에, 제어 장치(40)는 다양한 산화물의 데이터를 기억하고, 입력 장치에 대한 조작을 받아서 1개 또는 복수의 산화물을 지정할 수 있다. 그리고, 소정 범위 R는, 피처리물의 성분, 열처리로(10)에서 행하는 열처리의 종류(예를 들면, 불림, 어닐링, 담금질, 템퍼링하고, 탈탄, 침탄) 및/또는 분위기 가스의 성분 등에 따라 설정되면 된다.
제2 표시부(405)는, 표시 장치(41)의 제2 표시 영역(41B)에서의 상기 엘링감 도표 E 상에, 도출한 표준 생성 깁스에너지의 플롯 P2를 표시한다(도 1 및 도 2 참조). 이 플롯 P2를 봄으로써, 조작자 등은, 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지 ΔG0의 상태를 용이하게 시각적으로 파악할 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제2 표시 영역(41B)의 엘링감 도표 E에는, 소정 범위 R도 표시되어 있는 데서, 그때그때의 표준 생성 깁스에너지 ΔG0가 적절한 값인 지에 대한 여부를, 조작자 등은 보다 간단하게 시각적으로 파악할 수 있다.
다음으로, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)의 표시에 대하여 도 1 및 도 3에 기초하여 설명한다. 제1 표시 영역(41A)은, CP값의 그래프 D를 표시한다. 그래프 D는, CP값을 제1 축으로서의 세로축에 잡고, 이 제1 축에 교차하는 제2 축으로서의 가로축에 온도를 잡은 그래프이다. 이 그래프 D에는, 도출한 CP값의 플롯 P1을 그 때의 온도에 대하여 표시 가능하게 하고 있다. 또한, 이 그래프 D에는, 도출한 목표값도 표시되고, 여기서는, 그래프 D에, 그 목표값에 상당하는 라인 L3가 표시되어 있다. 그리고, 오스테나이트의 포화 탄소량 As는 온도에 따라 변화할 수 있으므로, CP값은 온도에 대하여 표시된다. 여기서는, 동일한 온도일 때의 목표값에, 마크 M을 더욱 표시하고 있다.
제1 표시부(404)는, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)에서의 상기 그래프 D 위에, 도출한 CP값의 플롯 P1을 표시한다(도 1 및 도 3 참조). 이 플롯 P1을 봄으로써, 조작자 등은, CP값을 용이하게 시각적으로 파악할 수 있다. 특히, 여기서는, 그래프 D 위에, 도출한 목표값도 표시된다. 따라서, 조작자 등은, CP값을 보다 간단하게 시각적으로 파악할 수 있다. 그리고, 전술한 설명으로부터 밝혀진 바와 같이, 그래프 D 위에 표시되는 목표값은, 목표값 입력부에 입력된 목표값이라도 된다.
상기 구성의 열처리로(10)에서의 분위기 가스 제어에 대하여 더욱 설명한다. 그리고, 여기서는, 이미 설명한 바와 같이, 피처리물의 재질을 JIS 규격의 S45C(탄소 농도 0.42질량%∼0.48질량%)인 것으로 하고, 열처리로(10) 내에서 S45C를 열처리하는 예에 대하여 설명한다.
먼저, 조작자는, 입력 장치로부터 피처리물의 재질로서 「S45C」를 입력하고, 원하는 열처리를 선택한다. 이로써, 변성 가스 공급 시스템(14)의 변성 가스 생성 장치(16)에서의 원료 가스의 연료와 공기의 혼합 비율이 정해지고, 이로써, 제어 장치(40)는 변성 가스 생성 장치(16)를 작동시킨다. 여기서는, 변성 가스 생성 장치(16)에 의해, 원하는 성분의, 구체적으로는 CO 가스를 소정량 포함하는 RX 가스가 생성되고, 열처리실(12)에 공급된다.
RX 가스를 분위기 가스로서 공급하고 있는 상태에서, 전술한 바와 같이 표준 생성 깁스에너지 ΔG0 및 CP값이 도출된다. 도출된 이 값의 플롯(P2, P1)은, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 대응하는 표시 영역(41B, 41A)의 그래프(E, D) 위에 표시된다. 제1 표시 영역(41A)에 표시되어 있는 그래프 D 상에의 CP값의 플롯 P1의 표시에 따라, 그래프 D에는, 도출된 CP값의 목표값의 선 L3도 표시된다.
변성 가스 생성 장치(16)에서의 원료 가스의 연료와 공기의 혼합 비율은, 표준 생성 깁스에너지 ΔG0의 플롯 P2가 도 1의 엘링감 도표 E의 소정 범위 R 내에 위치하도록, 소정의 프로그램이나 데이터에 기초하여 제어된다. 이로써, 피처리물에 산화 및 탈탄이 생기지 않게 할 수 있다.
또한, CP값에 기초한 제어에 대하여 도 4의 흐름도에 기초하여 설명한다. 그리고, 상기 제어는, 도출한 CP값의 목표값에 도출한 CP값을 추종시키는 피드백 제어로 할 수 있지만, 그 이외의 제어라도 된다.
도 4에 나타낸 CP값에 기초한 제어에서는, 먼저, 전술한 바와 같이 하여, CP값의 목표값이 도출되어 그래프 D에 표시된다(도 4의 단계 S401). 또한, 전술한 바와 같이 하여, CP값이 도출되어 표시된다(도 4의 단계 S403). 그리고, CP값이 즉 그 플롯 P1이 목표값 「0.45」 즉 선 L3에 추종하도록, 제1 밸브(26)의 개도 및 제2 밸브(30)의 개도가 제어되어, 조정용 가스의 유량이 제어된다.
도 4의 단계 S405에서는, 단계 S403에서 도출된 CP값이 단계 S401에서 도출된 CP값의 목표값과 비교된다. 도출된 CP값이 그것의 목표값보다 클 때, 단계 S405에서 긍정 판정된다. 이 때, 단계 S407에서, CP값이 그것의 목표값에 추종하도록 제1 밸브(26)가 열림(開) 제어된다. 여기서는, 이 때, 제2 밸브(30)는 닫힘(閉) 상태가 되지만, 제1 밸브(26)의 개도에 따른 소정의 개도가 되도록 열림 제어되어도 된다. 이로써, 상기 루틴은 종료하고, 다음 루틴이 반복된다.
도 4의 단계 S405에서, CP값이 CP값의 목표값보다 크지 않으므로 부정 판정되면, 단계 S409에서 도출된 CP값이 그것의 목표값보다 작은지의 여부가 판정된다. 단계 S409에서 CP값이 그것의 목표값보다 작으므로 긍정 판정될 때, 단계 S411에서, CP값이 그것의 목표값에 추종하도록 제2 밸브(30)가 열림 제어된다. 여기서는, 이 때, 제1 밸브(26)는 닫힘 상태가 되지만, 제2 밸브(30)의 개도에 따른 소정의 개도가 되도록 열림 제어되어도 된다. 이로써, 상기 루틴은 종료하고, 다음 루틴이 반복된다. 그리고, 단계 S409에서 부정 판정될 때도, 상기 루틴은 종료하고, 다음 루틴이 반복된다. 단계 S409에서 부정 판정될 때는, 제1 밸브(26) 및 제2 밸브(30)는 닫힘 상태가 되지만 소정의 열림 제어가 실행되어도 된다.
그리고, 다음 루틴의 단계 S401에서는, CP값의 목표값에 변화가 없는 경우라도, 그 때의 온도에 따른 목표값에 마크 M을 표시하는 것이 행해진다.
여기서는, 이미 설명한 바와 같이, 목표값은 탈탄도 침탄도 생기지 않는 이론값이다. 따라서, 이들 밸브(26, 30)의 제어에 의해, CP값은, 피처리물의 탄소 농도와 그 표면 탄소 농도가 거의 같아지는 값이 되도록, 조정된다. 이 도 4의 루틴은 피처리물의 열처리 기간, 반복되어, 열처리실(12)의 분위기의 CP값은 바람직한 상태로 유지된다.
이와 같이 열처리실(12)의 분위기 가스가 제어되고 있는 환경 하에서, 피처리물은 열처리된다. 그리고, 제어 장치(40)에서의 정보 처리에 있어서, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)의 그래프 D에는 그 때마다의 CP값의 플롯 P1이 표시된다. 이로써, 열처리 중인 CP값의 가시화가 가능하게 되어, 열처리로 내 분위기의 CP값을 조작자 등에 의해 간단하게 파악시키는 것이 가능하게 된다. 또한 그 그래프 D에는, CP값의 목표값의 선 L3도 표시된다. 따라서, 열처리로 내 분위기의 CP값을 조작자 등에 의해 더욱 간단하게 파악시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 온도축을 가지는 그래프 D에 CP값의 플롯 P1을 나타내므로, 분위기 가스의 온도의 변화에 맞춘 CP값의 파악이 보다 바림직하게 가능하게 된다.
또한, 표시 장치(41)의 제2 표시 영역(41B)의 엘링감 도표 E에는 목표 범위인 소정 범위 R과 그 때마다의 ΔG0의 플롯 P2이 표시된다. 따라서, 조작자 등은, 열처리 중인 분위기 가스의 상태를 용이하게 파악할 수 있다. 즉, 열처리로(10)의 열처리실(12)의 분위기의 CP값 및 ΔG0를, 조작자 등에 의해 간단하게 파악시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 온도축을 가지는 엘링감 도표 E에 ΔG0의 플롯 P2를 나타내므로, 분위기 가스의 온도의 변화에 맞춘 ΔG0의 파악이 보다 바람직하게 가능하게 된다.
그리고, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)과 제2 표시 영역(41B)은 도 1에 있어서 나란히 표시되고 있지만, 전환 표시되어도 된다. 즉, 제1 표시 영역(41A)이 표시되고 있을 때에는 제2 표시 영역(41B)이 표시되지 않고, 제2 표시 영역(41B)이 표시되고 있을 때에는 제1 표시 영역(41A)이 표시되지 않도록, 표시 장치(41)의 화면이 전환되도록 해도 된다. 또한, 제1 표시 영역(41A)의 표시 장치와, 제2 표시 영역(41B)의 표시 장치는 별도로 해도 된다. 또한, 본 개시는, 제1 표시 영역(41A)의 그래프 D와, 제2 표시 영역(41B)의 엘링감 도표 E가 통합되어 표시되는 것을 허용한다. 즉, 제1 표시 영역(41A)과 제2 표시 영역(41B)은 동일해도 된다.
또한, 표시 장치(41)의 제1 표시 영역(41A)의 표시는, 도 3으로 한정되지 않는다. CP값의 그래프 D는, CP값을 제1 축으로 한 세로축에 있어서, 이 제1 축에 교차하는 제2 축으로서의 가로축에 온도를 잡은 그래프이지만, CP값의 도출 방법에 따라 거기에 표시되는 보조선 등이 변경되면 된다. 구체적으로는, 도 3 중의 보조 선으로서의 곡선은, "{P(CO)}2/P(CO2)"의 동일한 값에서의 라인이다. 이 라인은, 본 실시형태에서는 열처리실(12)의 분위기의 CP값을 CO 센서(34) 및 CO2 센서(36)의 각 출력과 온도 센서(38)의 출력에 기초하여 도출하므로, 참고로 표시되고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 예를 들면, 노점 센서 및 수소 센서의 각 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 CP값을 도출할 때, 도 3에 상당하는 그래프에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 식(7) 중 "[P(CO)·P(H2)]/P(H2O)"의 라인이 표시되면 된다. 마찬가지로, 예를 들면, 산소 센서의 출력과, 온도 센서의 출력에 기초하여 CP값을 도출할 때, 도 3에 상당하는 그래프에는, 도 8에 나타낸 바와 같이 식(10) 중 "P(CO)/{P(O2)}1/2"의 라인이 표시되면 된다. 그리고, 도 7 및 도 8에서는, 도출된 CP값과, CP값의 목표값은 생략되고 있다.
이상, 본 개시에 따른 실시형태 및 그 변형예에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 이들로 한정되지 않는다. 본원의 청구 범위에 의해 정의되는 본 개시의 정신 및 범위로부터 일탈하지 않는 한, 다양한 치환, 변경이 가능하다. 본 개시에 있어서 설명한 처리나 수단은, 기술적인 모순이 생기지 않는 한에 있어서, 자유롭게 조합하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 1개의 장치가 행하는 것으로서 설명한 처리가, 복수의 장치에 의해 분담하여 실행되어도 된다. 예를 들면, 정보 처리 장치인 제어 장치(40)는 1개의 컴퓨터일 필요는 없고, 복수의 컴퓨터를 구비하는 시스템으로서 구성되어도 된다. 혹은, 상이한 장치가 행하는 것으로서 설명한 처리가, 1개의 장치에 의해 실행되어도 상관없다. 컴퓨터 시스템에 있어서, 각 기능을 어떤 하드웨어 구성에 의해 실현할지는 유연하게 변경 가능하다. 예를 들면, 제어 장치(40)는, 상기한 실시형태에서 설명한 기능을 구현한 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터에 공급하고, 상기 컴퓨터가 가지는 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 실현 가능하다. 이와 같은 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터의 시스템 버스에 접속 가능한 비일시적인 컴퓨터 가독(可讀) 기억 매체에 의해 컴퓨터에 제공되어도 된다. 비일시적인 컴퓨터 가독 기억 매체는, 예를 들면, 자기 디스크(플로피(등록상표)디스크, 하드디스크 드라이브(HDD) 등), 광디스크(CD-ROM, DVD 디스크, 블루레이 디스크 등)등 임의의 타입의 디스크, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 엑세스 메모리(RAM), EPROM, EEPROM, 자기 카드, 플래시 메모리, 광학식 카드, 전자적 명령을 저장하기에 적합한 임의의 타입의 매체를 포함한다.
또한, 상기 제어 장치(40)의 처리부는, CPU라도 되지만, 단일 프로세서로 한정되는 것은 아니며, 멀티 프로세서 구성이라도 된다. 또한, 단일 소켓에 의해 접속되는 단일 CPU가 멀티 코어 구성을 가지고 있어도 된다. 상기한 각 부의 적어도 일부 처리는, CPU 이외의 프로세서, 예를 들면, Digital Signal Processor(DSP), Graphics Processing Unit(GPU) 등의 전용 프로세서에서 행해져도 된다. 또한, 상기 각 부의 적어도 일부 처리는, 집적 회로(IC), 그 외의 디지털 회로라도 된다. 또한, 상기 각 부의 적어도 일부에 아날로그 회로가 포함되어도 된다.
10: 열처리로
12: 열처리실
14: 변성된 캐리어 가스 공급 시스템(변성 가스 공급 시스템)
16: 변성 가스 생성 장치
18: 조정용 가스 공급 시스템
20: 리듀스 가스 공급 장치
22: 인리치 가스 공급 장치
24: 리듀스 가스 탱크
26: 제1 밸브
28: 인리치 가스 탱크
30: 제2 밸브
32: 산소 센서
34: CO 센서
36: CO2 센서
38: 온도 센서
40: 제어 장치
40C: 처리부(제어부)
41: 표시 장치
41A: 제1 표시 영역
41B: 제2 표시 영역

Claims (19)

  1. 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하도록 구성된 카본 포텐셜값 도출부; 및
    도출된 카본 포텐셜값을 시각적으로 파악할 수 있도록 표시 장치의 표시를 제어하는 제1 표시부로서, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 상기 표시 장치의 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하도록 구성된 제1 표시부;
    를 구비하고,
    상기 제1 표시부는, 상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 성분, 열처리로에서 행하는 열처리의 종류 및 분위기 가스의 성분에 따라 설정되는 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는,
    열처리로(熱處理爐).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카본 포텐셜값 도출부는, CO 센서의 출력, CO2 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는, 열처리로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카본 포텐셜값 도출부는, 노점(露點) 센서의 출력, 수소 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는, 열처리로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카본 포텐셜값 도출부는, 산소 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는, 열처리로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여, 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 상기 목표값을 도출하도록 구성된 목표값 도출부
    를 더 구비하는, 열처리로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 표시부는, 상기 목표값 도출부에 의해 도출된 카본 포텐셜값의 상기 목표값을, 상기 그래프 상에 더욱 표시하는, 열처리로.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    카본 포텐셜값의 상기 목표값을 입력하는 목표값 입력부를 더 구비하고,
    상기 제1 표시부는, 상기 목표값 입력부에 입력된 상기 목표값을, 상기 그래프 상에 더욱 표시하는, 열처리로.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리실에 조정용 가스를 공급하도록 구성된 조정용 가스 공급 시스템을 구비하고,
    상기 조정용 가스는, 상기 카본 포텐셜값을 조정하기 위한 가스로서, 리듀스 가스 또는 인리치 가스를 포함하고,
    상기 리듀스 가스는, 공급에 의해 분위기 가스의 탄소 농도의 저감을 초래하는 가스로서, 공기 또는 질소 가스를 포함하는 구성이며,
    상기 인리치 가스는 탄화수소계 가스이며,
    상기 조정용 가스 공급 시스템은, 상기 카본 포텐셜값 도출부에 도출된 상기 카본 포텐셜값을 카본 포텐셜값의 상기 목표값에 추종시키도록 상기 조정용 가스의 공급을 제어하는 제어부를 구비하는, 열처리로.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 센서 또는 제2 가스 센서의 출력 및 상기 온도 센서 또는 제2 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지(Gibbs energy)를 도출하도록 구성된 표준 생성 깁스에너지 도출부와,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 소정 성분의 산화물에 관한 엘링감 도표(Ellingham diagram)를 표시하는 제2 표시 영역에 있어서, 도출된 표준 생성 깁스에너지를 상기 엘링감 도표 상에 표시하도록 구성된 제2 표시부를 더욱 구비한, 열처리로.
  10. 제9항에 있어서,
    변성 가스 생성 장치에서 생성시킨 변성 가스를 상기 열처리실에 분위기 가스로서 공급하도록 구성된 변성 가스 공급 시스템을 더 구비하고, 상기 변성 가스는, 탄화수소계 가스와 공기를 소정 비율로 혼합하여 반응시켜 생기는 가스이며,
    상기 변성 가스 공급 시스템은, 도출된 상기 표준 생성 깁스에너지를 소정 범위에 위치하도록 상기 변성 가스 생성 장치의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는, 열처리로.
  11. 열처리로의 제어 방법으로서,
    가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과,
    도출된 카본 포텐셜값을 시각적으로 파악할 수 있도록, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 표시 장치의 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값과, 상기 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과,
    상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 성분, 상기 열처리로에서 행하는 열처리의 종류 및 분위기 가스의 성분에 따라 설정되는 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과,
    도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 목표값에 추종시키도록, 상기 열처리실로의 조정용 가스의 공급을 제어하는 것
    을 포함하고,
    상기 조정용 가스는, 상기 카본 포텐셜값을 조정하기 위한 가스로서, 리듀스 가스 또는 인리치 가스를 포함하고,
    상기 리듀스 가스는, 공급에 의해 분위기 가스의 탄소 농도의 저감을 초래하는 가스로서, 공기 또는 질소 가스를 포함하는 구성이며,
    상기 인리치 가스는 탄화수소계 가스인,
    제어 방법.
  12. 가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과,
    도출된 카본 포텐셜값을 시각적으로 파악할 수 있도록, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 표시 장치의 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과,
    상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 성분, 열처리로에서 행하는 열처리의 종류 및 분위기 가스의 성분에 따라 설정되는 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것
    을 실행하는 제어부를 구비하는, 정보 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여 도출된 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 목표값 또는, 입력된 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행하는, 정보 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 목표값에 추종시키도록, 조정용 가스 공급 시스템으로부터 상기 열처리실로의 조정용 가스의 공급을 제어하는 것을 더 실행하고,
    상기 조정용 가스는, 상기 카본 포텐셜값을 조정하기 위한 가스로서, 리듀스 가스 또는 인리치 가스를 포함하고,
    상기 리듀스 가스는, 공급에 의해 분위기 가스의 탄소 농도의 저감을 초래하는 가스로서, 공기 또는 질소 가스를 포함하는 구성이며,
    상기 인리치 가스는 탄화수소계 가스인, 정보 처리 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가스 센서 또는 제2 가스 센서의 출력 및 상기 온도 센서 또는 제2 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 열처리실의 분위기 가스의 표준 생성 깁스에너지를 도출하는 것과,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 소정 성분의 산화물에 관한 엘링감 도표를 표시하는 제2 표시 영역에 있어서, 도출된 표준 생성 깁스에너지를 상기 엘링감 도표 상에 표시하는 것과,
    도출된 상기 표준 생성 깁스에너지를 소정 범위에 위치하도록, 상기 열처리실에 변성 가스를 분위기 가스로서 공급하도록 구성된 변성 가스 공급 시스템의 변성 가스 생성 장치의 작동을 제어하는 것
    을 더 실행하고,
    상기 변성 가스는, 탄화수소계 가스와 공기를 소정 비율로 혼합하여 반응시켜 생기는 가스인, 정보 처리 장치.
  16. 적어도 1개의 컴퓨터가,
    가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과,
    도출된 카본 포텐셜값을 시각적으로 파악할 수 있도록, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 표시 장치의 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과,
    상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 성분, 열처리로에서 행하는 열처리의 종류 및 분위기 가스의 성분에 따라 설정되는 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것
    을 실행하는, 정보 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 1개의 컴퓨터가,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여 도출된 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 상기 목표값 또는, 입력된 카본 포텐셜값의 상기 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더 실행하는, 정보 처리 방법.
  18. 적어도 1개의 컴퓨터에,
    가스 센서의 출력 및 온도 센서의 출력에 기초하여 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값을 도출하는 것과,
    도출된 카본 포텐셜값을 시각적으로 파악할 수 있도록, 카본 포텐셜값을 나타내는 제1 축과, 온도를 나타내고 상기 제1 축에 교차하는 제2 축을 가지는 그래프를 표시하는 표시 장치의 제1 표시 영역에 있어서, 도출된 상기 카본 포텐셜값을 상기 그래프 상에 표시하는 것과,
    상기 열처리실에서 열처리되는 피처리물의 성분, 열처리로에서 행하는 열처리의 종류 및 분위기 가스의 성분에 따라 설정되는 카본 포텐셜값의 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것
    을 실행시키는, 프로그램이 저장된 기억 매체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 적어도 1개의 컴퓨터에,
    상기 열처리실에서 열처리되는 상기 피처리물의 탄소 함유량에 기초하여 도출된 상기 열처리실 내의 분위기의 카본 포텐셜값의 상기 목표값 또는, 입력된 카본 포텐셜값의 상기 목표값을 상기 그래프 상에 표시하는 것을 더욱 실행시키는, 프로그램이 저장된 기억 매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000328224A (ja) 1999-05-24 2000-11-28 Toho Gas Co Ltd ガス浸炭方法
JP2003073730A (ja) * 2001-09-07 2003-03-12 Toho Gas Co Ltd 熱処理雰囲気の制御方法

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