(57)【要約】【課題】原材料の効率的使用及びエネルギーロスを少なくした予備処理室を用いた真空浸炭処理方法を提供。【解決手段】予備処理室で圧力及び温度管理により予備的に分解された生成ガスをワークが搬入され真空浸炭処理される真空浸炭装置へ供給する真空浸炭方法において、予備処理室に供給するガスをメタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素ガスとし、予備処理室の温度をエチレンガスの量が大となる温度とし、予備処理室より浸炭装置へ不飽和炭化水素を供給する。処理温度は、６００℃以上、１０００℃未満、より好ましくは、プロパンガスを予備処理温度で７００℃以上、８００℃未満で処理する。【選択図】        図１
2004169094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備処理室で圧力及び温度管理により予備的に分解された生成ガスをワークが搬入され真空浸炭処理される真空浸炭装置へ供給する真空浸炭方法において、前記予備処理室に供給するガスをメタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素ガスとし、前記予備処理室の温度をエチレンガスの量が大となる温度として、前記予備処理室より前記浸炭装置へ前記エチレンガスを含む前記予備処理室で生成された生成ガスを供給することを特徴とする真空浸炭方法。
【請求項２】
前記処理温度は、６００℃以上、１０００℃未満であることを特徴とする請求項１に記載の真空浸炭方法。
【請求項３】
前記飽和炭化水素ガスはプロパンガスであって、前記予備処理温度が７００℃以上、８００℃未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空浸炭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼及び合金部品の真空浸炭方法であって、予備処理した生成ガスを真空浸炭装置へ供給する予備処理の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼及び合金部品の浸炭には従来からガス浸炭、真空浸炭がおこなわれている。ガス浸炭は最も広くおこなはれているが、多量に使う可燃ガスの安全性、処理品表面の酸化欠陥、処理温度による処理時間の長さ等が指摘されてきた。真空浸炭は飽和炭化水素ガスを用いて、１０ｋｐａ〜５０ｋｐａで処理されたので品質は改善されたが、スス発生に伴うメンテナンストラブルで普及しなかった。真空浸炭での品質を維持し、ススの発生を抑え、生産性を高めてコストを低減する方法として、鎖式不飽和炭化水素（アセチレン、エチレン）を使用して、低圧で真空浸炭を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１，２）
【０００３】
しかし、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エチレン）は広く一般に使用されているガスでなく、地域によっては入手が困難で、ガスのコストも高い欠点がある。また、アセチレンは衝撃爆発の危険があり、安全面から市場が狭くなりつつあり、エチレンは供給に地域格差が大きい等、将来の供給懸念もある。そこで、本発明者の一人が出願した、特許文献３において、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エチレン）で得られる浸炭能力と同等の能力を、地域を問わず、容易に、低コストで得られるメタン、プロパン等のガスを原料に使用し低コストの真空浸炭方法として、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の一般に入手できる、安価で、取扱いの安全な鎖式飽和炭化水素ガスを、浸炭室とは別の予備処理室に導いて、浸炭処理温度よりも高い温度（１０００℃〜１５００℃）で、０．１ｋＰａ〜５ｋＰａの圧力下で予備的に分解、結合させて、一定割合以上の不飽和炭化水素ガスを生成させたガスを浸炭室に導いて、浸炭ガスとして使用する真空浸炭方法を開示した。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９６３８６９号公報
【特許文献２】
特許第３０４６２９３号公報
【特許文献３】
特開２００２−８０９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものは予備処理にあたって、ススの発生を少なくするために高温で分解処理して、真空浸炭室へ供給した場合には、予備処理室でのエネルギーロス、原材料の回収量を考慮すると必ずしも効率的でないという問題があった。また、予備処理により発生する発生ガスの状況は必ずしも明確でなかった。かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、原材料の効率的使用及びエネルギーロスを少なくした予備処理室を用いた真空浸炭処理方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、予備室でのガス生成状況について、赤外線ガス分析装置あるいはガスクロマトグラフィにより、分析したところ、ガスを３〜３００Ｔｏｒｒの真空圧力下で、温度を上げていくと、原料ガスが分解、結合して種々のガスを生成するが、真空浸炭時に有用なガスと考えられているエチレンガスの発生量が７６０℃前後でピークとなることを知得した。また、真空浸炭においては、このエチレンが有効に働くので、このピーク時の生成ガスを真空浸炭炉にそのまま導入することがコスト面、取扱の面からも有効であることを知得した。
【０００７】
この知得により、本発明においては、予備処理室で圧力及び温度管理により予備的に分解された生成ガスをワークが搬入され真空浸炭処理される真空浸炭装置へ供給する真空浸炭方法において、前記予備処理室に供給するガスをメタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素ガスとし、前記予備処理室の温度をエチレンガスの量が大となる温度として、前記予備処理室より前記浸炭装置へ前記エチレンガスを含む前記予備処理室で生成された生成ガスを供給する真空浸炭方法を提供することにより上記課題を解決した。即ち、予備処理室において、低価格、安全性の高いエタン、プロパン、ブタン等やその混合ガスの飽和炭化水素ガスを、ガスの量、特に、エチレンガスの発生量が大きくなる温度により処理することにより、効率良く処理するようにした。なお、エチレンガスの発生量は赤外線分析装置やガスクロマトグラフィ等により測定可能であり、また、ある程度データが揃えば、温度管理のみでエチレンガスの発生量が大きくなる範囲で制御できる。
【０００８】
かかるエチレンガスの生成量は、約４００乃至５００℃から上昇し７６０℃前後でピークとなり、１０００℃で４００乃至５００℃とほぼ同量に変化する。そこで、前記エチレンガスの発生量が大なる処理温度は、６００℃以上、１０００℃未満とするのが好ましい（請求項２）。なお、処理圧力は、少なくとも、後述するように、３〜３００Ｔｏｒｒで可能であるが、３００Ｔｏｒｒ超の圧力でも可能であることはいうまでもない。また、予備処理室から真空浸炭装置に生成ガスが供給できるように圧力調整されることはいうまでもない。
【０００９】
原料ガスが価格、取扱の面から、プロパンガスが好ましい。また、処理温度はできる限りエチレンガスの出力が最大となる温度とするのが好ましい。さらに、プロパンガスにおいては、よりピーク値を特定できる。そこで、前記飽和炭化水素ガスがプロパンガスであって、前記予備処理温度が７００℃以上、８００℃未満とするのがよい（請求項３）。
【００１０】
【実施例】
本発明の予備室でのガス発生量について試験した結果について述べる。図１はプロパンガスを原料にして予備処理室の温度及び圧力を変化させた場合のエチレンガスの量（出力）を測定したものであり、（ａ）は圧力３Ｔｏｒｒ、（ｂ）は圧力３０Ｔｏｒｒ、（ｃ）は圧力３００Ｔｏｒｒの場合の生成量を示す。なお、測定は赤外線分析装置によるガスの分析結果を用いた。合わせて、ガスクロマトグラフィでも測定したが、絶対量が必ずしも対応しなかった。しかし、圧力、温度に対するエチレンガスの定性的な傾向は同じであったので、図１のエチレンガスの出力を示す縦軸は正確な値ではなく仮の値であり、傾向値を示した。
【００１１】
予備処理室は、原料ガス：プロパン供給流量２Ｌ／ｍｉｎ（３、３０Ｔｏｒｒ時）、２４Ｌ／ｍｉｎ（３００Ｔｏｒｒ時）炉内容積約２ｍ３、排気速度１００Ｌ／ｍｉｎ（１００ｋＰａ）で連続的に昇温させながら排気ガスのガス分析を行った。図１に示すように、各圧力とも、エチレンガスの出力は４００℃までほぼ一定で４００℃位から温度上昇に従い出力が上昇し、７００〜８００℃でピークとなり、その後減少する。このように、予備処理にあたって、効率のよいエチレンガスを含む生成ガスを供給できることがわかる。なお、真空浸炭装置は、いわゆる大気圧より減圧した減圧浸炭装置、プラズマ浸炭装置等を含むものである。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素ガスを予備処理するにあたって、エチレンガスの発生量が大きくなる温度になるように予備処理室で処理するようにしたので、、低価格、安全性の高い原材料を用いることができ、さらに、原材料を効率よく使用できる真空浸炭処理方法を提供するものとなった。また、エチレンガスの生成量が大きくなるための処理温度を６００℃以上、１０００℃未満としたので、従来より低い温度で予備処理ができるので、エネルギーロスの少ない真空浸炭処理方法を提供するものとなった。
【００１３】
また、従来の真空浸炭処理装置が使用でき、真空浸炭時の制御も従来と同様でよい。さらに、飽和炭化水素ガスをプロパンガスとし、予備処理温度が７００℃以上、８００℃未満としたので、取扱が容易で、処理効率が高く、安定した原料ガスにより真空浸炭をおこなうことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロパンガスを原料にして予備処理室の温度及び圧力を変化させた場合のエチレンガスの出力量を測定したものであり、（ａ）は圧力３Ｔｏｒｒ、（ｂ）は圧力３０Ｔｏｒｒ、（ｃ）は圧力３００Ｔｏｒｒの場合の生成量（出力）を示す試験結果である。
【図１】
2004169094.tif 000003