(57)【要約】【課題】処理材を少なくとも加熱室、浸炭室、拡散室の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、高速で安定した浸炭処理が安価に行えるようする。【解決手段】処理材１を少なくとも加熱室１２、浸炭室１３、拡散室１４の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、上記の加熱室と浸炭室との間及び浸炭室と拡散室との間に、それぞれ開閉部材１８ｂ，１８ｃを設け、処理材を通過させる際に、上記の開閉部材を開けるようにすると共に、上記の浸炭室に対して、加熱室及び拡散室よりも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理材を少なくとも加熱室、浸炭室、拡散室の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、上記の加熱室と浸炭室との間及び浸炭室と拡散室との間に、それぞれ開閉部材を設け、処理材を通過させる際に、上記の開閉部材を開けるようにすると共に、上記の浸炭室に対して、加熱室及び拡散室よりも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させるようにしたことを特徴とする連続式ガス浸炭炉。
【請求項２】
請求項１に記載した連続式ガス浸炭炉において、上記の浸炭室に、ＣＯ濃度が４０〜６０体積％になったキャリアガスを導入させることを特徴とする連続式ガス浸炭炉。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した連続式ガス浸炭炉において、加熱室と浸炭室との間の開閉部材を開けた場合に、加熱室へのキャリアガスの導入を減少又は停止させると共に、浸炭室と拡散室との間の開閉部材を開けた場合に、拡散室へのキャリアガスの導入を減少又は停止させることを特徴とする連続式ガス浸炭炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，鋼材部品等の処理材を浸炭処理するのに用いる連続式ガス浸炭炉に係り、特に、処理材を少なくとも加熱室、浸炭室、拡散室の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、高速で安定した浸炭処理が安価に行えるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からキルド鋼や低合金鋼等の鋼材部品における強度を高めるため、その表面から炭素を内部に拡散浸透させる浸炭処理が施されている。
【０００３】
そして、このように鋼材部品等の処理材を浸炭処理するにあたっては、様々な方法が使用されており、その１つとして、連続式ガス浸炭炉を用いた方法が知られている。
【０００４】
ここで、上記のように鋼材部品等の処理材を浸炭処理する連続式ガス浸炭炉としては、例えば、図１に示すように、処理材１を予備加熱させる予熱室１１と、予備加熱された処理材１をさらに加熱させる加熱室１２と、加熱された処理材１に炭素を付与して浸炭させる浸炭室１３と、このように処理材１に付与された炭素を処理材１の内部に拡散させる拡散室１４と、このように炭素が内部に拡散された処理材１の温度を下げる降温室１５とを備えたものが用いられている。
【０００５】
そして、このような連続式ガス浸炭炉を用いて処理材１を浸炭処理するにあたっては、上記の予熱室１１の入口１１ａに設けた扉１６を開けて、処理材１を送り装置１７により予熱室１１内に導いた後、上記の扉１６を閉じて、この予熱室１１において処理材１を間接加熱により予備加熱させ、その後、この処理材１を送り装置１７により加熱室１２に導き、この加熱室１２内において処理材１をさらに間接加熱により加熱させるようにする。
【０００６】
次いで、このように加熱された処理材１を送り装置１７により浸炭室１３内に導き、この浸炭室１３において、加熱された状態にある処理材１に炭素を付与して浸炭させた後、この処理材１を送り装置１７により拡散室１４内に導き、この拡散室１４において、上記のように処理材１に付与された炭素をこの処理材１の内部に拡散させる。
【０００７】
そして、上記の拡散室１４と降温室１５との間に設けた開閉部材１８を開け、上記のように炭素が内部に十分に拡散された処理材１を送り装置１７により降温室１５内に導き、上記の開閉部材１８を閉じて、この降温室１５において上記の処理材１の温度をある程度まで下げた後、この降温室１５の出口１５ａに設けた扉１９を開けて上記の処理材１を焼入室２内に導き、上記の扉１９を閉じた後、浸炭処理された処理材１をこの焼入室２において焼入れするようにしている。
【０００８】
ここで、上記のように連続式ガス浸炭炉において、処理材１を浸炭処理するにあたり、従来においては、一般に上記の加熱室１２や浸炭室１３等にＣＯ濃度が２０〜２５体積％になったキャリアガスを導入させると共に、浸炭室１３におけるカーボンポテンシャル（Ｃ．Ｐ．）値を高めるように、ＬＰＧ等の炭化水素ガスを導入させるようにしている。
【０００９】
しかし、上記のようにＣＯ濃度が２０〜２５体積％になったキャリアガスを導入させて浸炭処理する場合、処理材１を浸炭処理するのに多くの時間を要するとという問題があった。
【００１０】
上記のキャリアガスにおけるＣＯ濃度を高めると、処理材１を浸炭処理する速度が向上されることが分かっており、近年、高ＣＯ濃度のキャリアガスを炉内に導入させることが検討されるようになった。
【００１１】
しかし、高ＣＯ濃度のキャリアガスを得るのにはコストが高くつき、浸炭室１３以外にも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させて浸炭処理すると、ランニングコストが非常に高くつくという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、処理材を浸炭処理するのに用いる連続式ガス浸炭炉における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものであり、特に、処理材を少なくとも加熱室、浸炭室、拡散室の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、高速で安定した浸炭処理が安価に行えるようすることを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明における連続式ガス浸炭炉においては、上記のような課題を解決するため、処理材を少なくとも加熱室、浸炭室、拡散室の順に導いて浸炭処理を行う連続式ガス浸炭炉において、上記の加熱室と浸炭室との間及び浸炭室と拡散室との間にそれぞれ開閉部材を設け、処理材を通過させる際に、上記の開閉部材を開けるようにすると共に、上記の浸炭室に対して、加熱室及び拡散室よりも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させるようにしたのである。
【００１４】
そして、この発明における連続式ガス浸炭炉のように、加熱室と浸炭室との間及び浸炭室と拡散室との間にそれぞれ開閉部材を設け、処理材を通過させる際にだけ開閉部材を開けるようにすると、高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入している浸炭室に加熱室又は拡散室の低ＣＯ濃度のキャリアガスが侵入するのが抑制される。
【００１５】
この結果、浸炭室内において高ＣＯ濃度のキャリアガスが維持され、この浸炭室内において処理材に対する浸炭が高速で行われるようになり、また高ＣＯ濃度のキャリアガスを供給する量も少なくてすみ、ランニングコストが低減されるようになる。
【００１６】
ここで、浸炭室内に供給する上記の高ＣＯ濃度のキャリアガスとしては、処理材に対する浸炭速度を向上させるため、ＣＯ濃度が４０〜６０体積％になったキャリアガスを用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記のように浸炭室に対して加熱室及び拡散室よりも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させるにあたり、加熱室や拡散室に導入させたＣＯ濃度の低いキャリアガスが浸炭室内に流入するのを抑制するため、浸炭室と加熱室との間の開閉部材を開けた場合に、加熱室へのキャリアガスの導入を減少又は停止させると共に、浸炭室と拡散室との間の開閉部材を開けた場合に、拡散室へのキャリアガスの導入を減少又は停止させることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態に係る連続式ガス浸炭炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る連続式ガス浸炭炉は下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００１９】
この実施形態における連続式ガス浸炭炉においても、図２に示すように、図１に示した従来の連続式ガス浸炭炉と同様に、処理材１を予備加熱させる予熱室１１と、予備加熱された処理材１をさらに加熱させる加熱室１２と、加熱された処理材１に炭素を付与して浸炭させる浸炭室１３と、このように処理材１に付与された炭素を処理材１の内部に拡散させる拡散室１４と、このように炭素が内部に拡散された処理材１の温度を下げる降温室１５とを備えている。
【００２０】
そして、この実施形態における連続式ガス浸炭炉においては、予熱室１１と加熱室１２との間、加熱室１２と浸炭室１３との間、浸炭室１３と拡散室１４との間及び拡散室１４と降温室１５との間にそれぞれ開閉部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを設け、処理材１を通過させる際にだけ、それぞれの開閉部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを開けるようにしている。なお、上記の各開閉部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを閉じた場合における機密性を高めるため、各開閉部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄをクランプ装置（図示せず）によって押え付けるようにすることができる。
【００２１】
また、この連続式ガス浸炭炉においては、加熱室１２と浸炭室１３と拡散室１４と降温室１５とにそれぞれキャリアガスを導入させるキャリアガス供給装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを設けている。
【００２２】
そして、加熱室１２と拡散室１４と降温室１５には、それぞれのキャリアガス供給装置２０ａ，２０ｃ，２０ｄからＣＯ濃度が２０〜２５体積％程度になったＣＯ濃度の低いキャリアガスを導入させる一方、浸炭室１３には、キャリアガス供給装置２０ｂからＣＯ濃度が４０〜６０体積％程度になった高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させると共に、ＬＰＧ等の炭化水素ガスを導入させて浸炭室１３におけるカーボンポテンシャル（Ｃ．Ｐ．）値を高めるようにしている。
【００２３】
ここで、上記の各キャリアガス供給装置２０ａ〜２０ｄは、自らキャリアガスを発生させるものであっても、他の場所で発生させたキャリアガスを供給するだけのものであってもよい。
【００２４】
また、上記の予熱室１１、加熱室１２、浸炭室１３、拡散室１４及び降温室１５にそれぞれ循環ファン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを設け、通常は各循環ファン２１ａ〜２１ｅを作動させて、各室１１，１２，１３，１４，１５内におけるキャリアガスの状態を均一化させるようにしている。
【００２５】
さらに、この連続式ガス浸炭炉においては、上記の予熱室１１に燃焼装置２２を備えた吸排装置２３を設けている。
【００２６】
ここで、この実施形態における連続式ガス浸炭炉を用いて処理材１を浸炭処理するにあたっては、先ず、予熱室１１と加熱室１２との間に設けた開閉部材１８ａを閉じた状態で、予熱室１１の入口１１ａに設けた扉１６を開けて、処理材１を送り装置１７により予熱室１１内に導いた後、上記の扉１６を閉じて、この予熱室１１において処理材１を間接加熱により予備加熱させるようにする。
【００２７】
また、この連続式ガス浸炭炉において、上記のように予熱室１１の入口１１ａに設けた扉１６を開閉させた場合には、炉内の圧力が急激に変化する。このため、予熱室１１の上部に設けた吸排装置２３における燃焼装置２２を作動させ、炉内圧力の変化を抑制するようにしている。
【００２８】
そして、上記のように予熱室１１内において処理材１を予備加熱させた後、予熱室１１と加熱室１２との間の開閉部材１８ａを開けて、この処理材１を送り装置１７により加熱室１２に導き、開閉部材１８ａを閉じて、この加熱室１２内において処理材１をさらに間接加熱により加熱させるようにする。
【００２９】
また、このように加熱室１２内において処理材１を十分に加熱させた後、加熱室１２と浸炭室１３との間の開閉部材１８ｂを開けて、この処理材１を送り装置１７により浸炭室１３内に導くようにする。
【００３０】
ここで、上記のように加熱室１２と浸炭室１３との間の開閉部材１８ｂを開けて、処理材１を浸炭室１３内に導くにあたり、この実施形態においては、加熱室１２に対してキャリアガス供給装置２０ａからキャリアガスを供給するのを停止させると共に、加熱室１２と浸炭室１３とにおける循環ファン２１ｂ，２１ｃを停止させて、加熱室１２に導入させたＣＯ濃度の低いキャリアガスが浸炭室１３内に流入するのを抑制している。
【００３１】
そして、上記のようにして処理材１を浸炭室１３内に導き、上記の開閉部材１８ｂを閉じた後、上記のようにＣＯ濃度が４０〜６０体積％程度の高ＣＯ濃度のキャリアガスと炭化水素ガスとが導入された浸炭室１３内において、上記の処理材１を加熱させた状態で維持させ、この処理材１に炭素を付与して浸炭させるようにする。
【００３２】
また、このように処理材１に炭素を付与してある程度浸炭させた後は、浸炭室１３と拡散室１４との間の開閉部材１８ｃを開けて、この処理材１を送り装置１７により拡散室１４内に導くようにする。
【００３３】
ここで、上記のように浸炭室１３と拡散室１４との間の開閉部材１８ｃを開けて、処理材１を拡散室１４内に導くにあたり、この実施形態においては、拡散室１４に対してキャリアガス供給装置２０ｃからキャリアガスを供給するのを停止させると共に、浸炭室１３と拡散室１４とにおける循環ファン２１ｃ，２１ｄを停止させて、浸炭室１３に導入させた高ＣＯ濃度のキャリアガスが拡散室１４内に流入するのを抑制している。
【００３４】
そして、上記のようにして処理材１を拡散室１４内に導き、上記の開閉部材１８ｃを閉じた後、この拡散室１４内において、上記のように処理材１に付与された炭素をこの処理材１の内部に十分に拡散させて浸炭させるようにする。
【００３５】
次いで、上記の拡散室１４と降温室１５との間に設けた開閉部材１８ｄを開け、上記のように炭素が内部に十分に拡散されて浸炭された処理材１を送り装置１７により降温室１５内に導き、上記の開閉部材１８ｄを閉じて、この降温室１５において上記の処理材１の温度をある程度まで下げた後、この降温室１５の出口１５ａに設けた扉１９を開いて上記の処理材１を焼入室２内に導き、上記の扉１９を閉じて、浸炭処理された処理材１をこの焼入室２において焼入れするようにしている。
【００３６】
ここで、上記のように降温室１５の出口１５ａに設けた扉１９を開閉させた場合には、この焼入室２内の温度が急激に変化して、炉内圧力が急激に変化する。このため、焼入室２の上部に設けた排出装置３３における燃焼装置３２を作動させて、炉内圧力の変化を抑制するようにしている。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における連続式ガス浸炭炉においては、加熱室と浸炭室との間及び浸炭室と拡散室との間にそれぞれ開閉部材を設け、処理材を通過させる際にだけ開閉部材を開けるようにして、上記の浸炭室に対して加熱室及び拡散室よりも高ＣＯ濃度のキャリアガスを導入させるようにしたため、加熱室又は拡散室から浸炭室に低ＣＯ濃度のキャリアガスが流入するのが抑制されるようになった。
【００３８】
この結果、この発明における連続式ガス浸炭炉においては、浸炭室内において高ＣＯ濃度のキャリアガスが維持され、処理材が浸炭室において高速で浸炭されるようになると共に、高ＣＯ濃度のキャリアガスを供給する量も少なくてすみ、ランニングコストが低減されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の連続式ガス浸炭炉を用いて処理材を浸炭処理する状態を示した概略説明図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る連続式ガス浸炭炉を用いて処理材を浸炭処理する状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１  処理材
１１  予備加熱室
１２  加熱室
１３  浸炭室
１４  拡散室
１５  降温室
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ  開閉部材
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  キャリアガス供給装置
【図１】
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【図２】
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