(57)【要約】【課題】  鋼材部品等の処理材を高速で安定して浸炭処理できるようにすると共に、高速での浸炭処理に用いるＣＯ濃度が高い浸炭用ガスを効率よく安定して製造できるようにする。【解決手段】  原料ガスGaを加熱させながら触媒層13を通して反応させ、ＣＯガスを含む浸炭用ガスGbを製造する浸炭用ガス製造装置10において、上記の触媒層を内管11と外管12との間に設けると共に、この内管と外管とにそれぞれ加熱装置14,16を設けるようにし、また処理材を浸炭処理する処理炉内にＣＯガスを含む浸炭用ガスを供給し、加熱，浸炭，拡散の工程を経て処理材を浸炭処理する浸炭処理装置において、その処理炉に前記の浸炭用ガス製造装置を取り付けた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを加熱させながら触媒層を通して反応させ、一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを製造する浸炭用ガス製造装置において、上記の触媒層を内管と外管との間に設け、この内管と外管とにそれぞれ加熱装置を設けたことを特徴とする浸炭用ガス製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載した浸炭用ガス製造装置において、上記の原料ガスとして、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させたものを用いることを特徴とする浸炭用ガス製造装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した浸炭用ガス製造装置において、上記の触媒に貴金属触媒を用いたことを特徴とする浸炭用ガス製造装置。
【請求項４】
処理材を浸炭処理する処理炉内に一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを供給し、加熱，浸炭，拡散の工程を経て処理材を浸炭処理する浸炭処理装置において、上記の処理炉に前記の請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した浸炭用ガス製造装置を取り付けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載した浸炭処理装置において、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第１原料ガス供給装置と、少なくとも炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第２原料ガス供給装置と、上記の浸炭用ガス製造装置に供給する原料ガスを上記の第１原料ガス供給装置と第２原料ガス供給装置との間で切り換える切換装置とを設けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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浸炭処理装置及び浸炭処理に使用する一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを製造する浸炭用ガス製造装置に係り、特に、上記の処理材を高速で浸炭処理できるようにすると共に、高速で浸炭処理するのに用いる一酸化炭素ガスの濃度が高い浸炭用ガスを効率よく安定して製造できるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から低炭素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、例えば、図１に示すように、処理炉２内に処理材１を導入し、この処理炉２内に浸炭用ガス製造装置３から一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを供給し、この処理炉２内において処理材１を加熱させる加熱工程と、このように加熱された処理材１に炭素を付与して浸炭させる浸炭工程と、このように処理材１に付与された炭素を、表面炭素濃度が所要値になるように処理材１の内部に拡散させる拡散工程と、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工程とを経て、処理材１を浸炭処理することが行われている。
【０００４】
ここで、上記のように処理炉２内に一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを供給する浸炭用ガス製造装置３としては、一般に、Ｎｉ触媒や、Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属触媒を収容させた触媒層３ａの外周側に加熱装置３ｂを設け、この加熱装置３ｂによって触媒層３ａを加熱させるようにしたものが用いられている。
【０００５】
そして、この浸炭用ガス製造装置３においては、ガス供給管３ｃによって導かれたＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスと、空気供給管３ｄによって導かれた空気とをガスミキサー３ｅにより混合させ、このように混合させた混合ガスを上記のように加熱された触媒層３ａ内に導き、この混合ガスを上記の触媒により反応させて一酸化炭素を含む浸炭用ガスを生成し、この浸炭用ガスを処理炉２内に供給するようにしている。
【０００６】
しかし、上記のようにＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスと空気とを混合させた混合ガスを用いて一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを生成した場合、空気中には窒素ガスが多く含まれているため、一般に浸炭用ガス中における一酸化炭素ガス濃度は２０〜２５体積％程度にしかならず、このように一酸化炭素ガス濃度が２０〜２５体積％になった一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスを用いた場合、処理材１に対する浸炭速度が遅くて、浸炭処理に多くの時間を要するという問題があった。
【０００７】
このため、従来においては、処理炉２内に上記の浸炭用ガスとは別にＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスを導入する等により、処理炉２内におけるカーボンポテンシャルを高めて、処理材１に対する浸炭速度を速め、処理時間を短縮させることが行われている。
【０００８】
しかし、上記のように一酸化炭素ガス濃度が２０〜２５体積％になった浸炭用ガスを導入させた処理炉２内に、ＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスを導入させる等によって処理炉２内におけるカーボンポテンシャルを温度と鋼種によって決定される飽和値近くまで高める場合、カーボンポテンシャルを適切に制御することが困難であり、処理炉２内におけるカーボンポテンシャルが飽和値を越えて高くなりすぎ、煤が発生する等の問題があった。
【０００９】
また、従来においても、上記の浸炭用ガスにおける一酸化炭素ガス濃度を高めると、処理材１に対する浸炭速度が向上することが分かっており、近年においては、処理材１を浸炭処理するにあたり、上記の原料ガスにおける空気に代え、二酸化炭素ガスや酸素ガスを用い、一酸化炭素ガスの濃度が高くなった浸炭用ガスを得ることが検討されている。
【００１０】
ここで、上記の原料ガスにおける空気に代えて二酸化炭素ガスを用いた場合、炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとの反応が吸熱反応であるため、上記のように外周側に設けた加熱装置３ｂで加熱させるだけでは、上記の触媒層３ａが十分に加熱されず、この触媒層３ａ内における触媒の一部の温度が低下し、このように温度が低下した部分において、反応が十分に進みにくくなって煤が発生し、この煤が触媒層３ａに詰まり、浸炭用ガスを安定して製造することができなくなるという問題があった。
【００１１】
このため、近年においては、炭化水素ガスと二酸化炭素ガスと酸素ガスとを爆発混合気範囲外で混合させた原料ガスを用いるようにしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、炭化水素ガスと二酸化炭素ガスと酸素等とを混合させた原料ガスをニッケル触媒層に導入して反応させる前に、予熱器によって原料ガスを炭化水素の熱分解温度以下の温度に加熱するようにしたもの等（例えば、特許文献２〜４参照。）が提案されている。
【００１２】
しかし、上記のようにした場合においても、一酸化炭素ガスの濃度が高くなった浸炭用ガスを安定して製造することができず、また装置が複雑になる等の問題があった。
【００１３】
また、上記のような一酸化炭素ガスの濃度が高い浸炭用ガスを製造するのにはコストが高くつき、常に一酸化炭素ガス濃度が高い浸炭用ガスを用いて処理材を浸炭処理するようにした場合、ランニングコストが非常に高くつくという問題もあった。
【特許文献１】特開２０００−２５６８２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２３１２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５２３１３号公報
【特許文献４】特開２００１−１５２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この発明は、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する場合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、高速で安定した浸炭処理が行えるようにすると共に、高速で浸炭処理するのに用いる一酸化炭素の濃度が高い浸炭用ガスを効率よく安定して製造できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明における浸炭用ガス製造装置においては、上記のような課題を解決するため、原料ガスを加熱させながら触媒層を通して反応させ、一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを製造する浸炭用ガス製造装置において、上記の触媒層を内管と外管との間に設け、この内管と外管とにそれぞれ加熱装置を設けるようにしたのである。
【００１６】
また、上記の浸炭用ガス製造装置により一酸化炭素ガスの濃度が高い浸炭用ガスを製造する場合には、上記の原料ガスとして、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させたものを用いるようにする。
【００１７】
また、上記の触媒層に使用する触媒としては、一般に使用されているＮｉ触媒や、Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属触媒を用いることができ、上記の原料ガスを、触媒層を通して効率よく反応させるためには、Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属触媒を用いることが好ましい。
【００１８】
また、この発明における浸炭処理装置においては、上記のような課題を解決するため、処理材を浸炭処理する処理炉内に一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを供給し、加熱，浸炭，拡散の工程を経て処理材を浸炭処理する浸炭処理装置において、上記の処理炉に前記のような浸炭用ガス製造装置を取り付けるようにしたのである。
【００１９】
また、上記の浸炭処理装置においては、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第１原料ガス供給装置と、少なくとも炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第２原料ガス供給装置と、上記の浸炭用ガス製造装置に供給する原料ガスを上記の第１原料ガス供給装置と第２原料ガス供給装置との間で切り換える切換装置とを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明における浸炭用ガス製造装置においては、上記のように触媒層を内管と外管との間に設け、この内管と外管とをそれぞれ加熱装置によって加熱させるようにしたため、触媒層全体が内管と外管とを通して十分に加熱されるようになる。
【００２１】
このため、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた原料ガスを用いて、一酸化炭素ガス濃度が高い浸炭用ガスを製造する場合に、触媒層の一部の温度が低下して煤が発生するのが防止され、触媒層に煤が詰まるということがなく、一酸化炭素ガス濃度が高い浸炭用ガスを効率よく安定して製造できるようになる。
【００２２】
また、この発明における浸炭処理装置においては、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する処理炉に前記の浸炭用ガス製造装置を取り付けるようにしたため、この浸炭用ガス製造装置により、上記のようにして一酸化炭素ガス濃度が高い浸炭用ガスを製造し、一酸化炭素ガス濃度が高い浸炭用ガスを処理炉内に安定して供給することができ、鋼材部品等の処理材を高速で安定して浸炭処理できるようになる。
【００２３】
また、上記の浸炭処理装置において、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第１原料ガス供給装置と、少なくとも炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを上記の浸炭用ガス製造装置に供給する第２原料ガス供給装置と、上記の浸炭用ガス製造装置に供給する原料ガスを上記の第１原料ガス供給装置と第２原料ガス供給装置との間で切り換える切換装置とを設けた場合において、第１原料ガス供給装置から少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスをこの浸炭用ガス製造装置に供給して浸炭用ガスを生成すると、一酸化炭素ガスの濃度が高くなった浸炭用ガスが得られるようになり、例えば、炭化水素ガスとしてメタンガスを用い、このメタンガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスを浸炭用ガス製造装置に供給して浸炭用ガスを生成した場合には、一酸化炭素ガス濃度が約５０体積％になった浸炭速度の最も速い浸炭用ガスが得られるようになる。
【００２４】
一方、上記の第２原料ガス供給装置から少なくとも炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを浸炭用ガス製造装置に供給して浸炭用ガスを生成すると、空気中には窒素ガスが多く含まれているため、得られた浸炭用ガス中における一酸化炭素ガス濃度が低くなり、例えば、炭化水素ガスとしてメタンガスを用い、このメタンガスと空気とを混合させた第２原料ガスを浸炭用ガス製造装置に供給して浸炭用ガスを生成した場合には、一酸化炭素ガス濃度が約２０体積％になった浸炭用ガスが得られるようになる。
【００２５】
そして、上記のような浸炭処理装置を用いて、処理材を処理炉内で浸炭処理するにあたっては、浸炭用ガス製造装置に供給する原料ガスを、上記の切換装置によって第１原料ガス供給装置と第２原料ガス供給装置との間で切り換えるようにし、浸炭時には上記の第１原料ガス供給装置から浸炭用ガス製造装置に第１原料ガスを供給して一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを生成し、この一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを処理炉に供給する一方、浸炭時以外には、上記の第２原料ガス供給装置から浸炭用ガス製造装置に第２原料ガスを供給して一酸化炭素ガス濃度が低い浸炭用ガスを生成し、この一酸化炭素ガス濃度が低い浸炭用ガスを処理炉に供給することができる。
【００２６】
このようにすると、浸炭時には、一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスが処理炉に供給されて、処理材に対する浸炭速度が速まり、処理時間が短縮されると共に、浸炭時以外には、一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスが処理炉に供給されるようになり、常に一酸化炭素濃度の高い浸炭用ガスを供給する場合に比べて、ランニングコストも大幅に低減されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態に係る浸炭用ガス製造装置及び浸炭処理装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る浸炭用ガス製造装置及び浸炭処理装置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。
【００２８】
（実施形態１）
この実施形態における浸炭用ガス製造装置１０においては、図２に示すように、内管１１と外管１２との間に、Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属触媒を充填させた触媒層１３を設けている。
【００２９】
そして、上記の内管１１の内部に、この内管１１を加熱させる電熱ヒーターからなる加熱装置１４を設けると共に、上記の外管１２の外周側に断熱材を用いた外装体１５を設け、この外装体１５と外管１２との間に、外管１２を加熱させる電熱ヒーターからなる加熱装置１６を設けている。
【００３０】
ここで、この実施形態の浸炭用ガス製造装置１０によって一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスＧｂを製造するにあたっては、上記の各加熱装置１４，１６を加熱させて、内管１１と外管１２との間に設けた触媒層１３を加熱させると共に、外管１２に設けた原料ガス供給口１７から、少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた原料ガスＧａを内管１１と外管１２との間に通して上記のように加熱された触媒層１３に導くようにする。
【００３１】
そして、上記のように加熱された触媒層１３において上記の原料ガスＧａを反応させ、一酸化炭素と水素とを含む浸炭用ガスＧｂを生成し、この浸炭用ガスＧｂを外管１２に設けた排出管１８を通して浸炭処理を行う処理炉（図示せず）内に供給するようにしている。
【００３２】
ここで、この実施形態の浸炭用ガス製造装置においては、上記のように内管１１と外管１２との両方に加熱装置１４，１６を設け、各加熱装置１４，１６により内管１１と外管１２とを通して触媒層１３を加熱させるようにしているため、触媒層１３が十分に加熱されるようになり、上記のように少なくとも炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた原料ガスＧａを、この触媒層１３を通して反応させる場合に、触媒層１３の一部の温度が低下するのが防止され、煤が発生して触媒層１３に詰まるということがなく、一酸化炭素ガス濃度が高くなった浸炭用ガスＧｂを効率よく安定して製造できるようになる。
【００３３】
なお、この実施形態の浸炭用ガス製造装置においては、上記の各加熱装置１４，１６に電熱ヒーターを用いるようにしたが、各加熱装置１４，１６の種類は特に限定されず、バーナー等の公知の加熱装置を用いることができる。
【００３４】
次に、上記の実施形態における浸炭用ガス製造装置のように内管と外管との両方を加熱装置によって加熱させるようにした実施例のものと、外管だけを加熱装置によって加熱させるようにした比較例のものとを比較し、この実施例のものにおいては、原料ガスが触媒層において十分に反応されて煤の発生が抑制され、一酸化炭素の濃度が高くなった浸炭用ガスが効率よく製造されるようになることを明らかにする。
【００３５】
ここで、原料ガスとしては、１３Ａ都市ガスと二酸化炭素とを１：１．２５の体積比で混合させたものを用い、実施例のものにおいては、内管と外管との両方を各加熱装置により加熱させて、外管温度が１０００℃、内管温度が９６０℃になるようにする一方、比較例のものにおいては、加熱装置により外管だけを加熱させて、外管温度が１０００℃になるようにした。
【００３６】
そして、触媒層を通して生成される浸炭用ガスの量を３ｍ3 ／ｈと５ｍ3 ／ｈとにした場合において、それぞれ生成された浸炭用ガス中に含まれる各ガス成分の割合（ｖｏｌ％）を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００３７】
【表１】
2005036303.tif 000003
【００３８】
この結果から明らかなように、内管と外管との両方をそれぞれ加熱装置によって加熱させるようにした実施例のものにおいては、加熱装置により外管だけを加熱させるようにした比較例のものに比べて、生成した浸炭用ガス中に含まれるＣＯ2 やＣＨ4 の割合が大きく低下しており、上記の原料ガスが触媒層において十分に反応されて煤の発生が抑制され、一酸化炭素の濃度が高い浸炭用ガスを効率よく製造することができた。
【００３９】
（実施形態２）
この実施形態に係る浸炭処理装置においては、図３に示すように、処理炉２の炉壁２ａを挿通するようにして浸炭用ガス製造装置１０を取り付け、この処理炉２内に処理材（図示せず）を導入し、上記の浸炭用ガス製造装置１０によって製造した浸炭用ガスをこの処理炉２内に供給し、この処理炉２内において処理材を加熱させる加熱工程と、このように加熱された処理材に炭素を付与して浸炭させる浸炭工程と、このように処理材に付与された炭素を処理材の内部に拡散させる拡散工程と、このように炭素が内部に拡散された処理材の温度を下げる降温工程とを行うようにしている。
【００４０】
ここで、この実施形態においては、浸炭用ガス製造装置１０として、上記の実施形態１に示したものと実質的に同様のものを用いるようにしており、内管１１と外管１２との間に、Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属触媒を充填させた触媒層１３を設けている。
【００４１】
そして、上記の内管１１の内部に、この内管１１を加熱させる電熱ヒーターからなる加熱装置１４を設けると共に、上記の外管１２の外周側に断熱材を用いた外装体１５を設け、この外装体１５と外管１２との間に、外管１２を加熱させる電熱ヒーターからなる加熱装置１６を設けている。
【００４２】
ここで、この実施形態においては、上記の浸炭用ガス製造装置１０に原料ガスを供給するにあたり、第１電磁弁２１ａが設けられた第１ガス供給管２１を通して導かれたＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスと、第２電磁弁２２ａが設けられた二酸化炭素ガス供給管２２を通して導かれた二酸化炭素ガスとを第１ガスミキサー２３により混合させるようにする一方、第３電磁弁２４ａが設けられた第２ガス供給管２４を通して導かれたＬＮＧやＬＰＧ等の炭化水素ガスと、第４電磁弁２５ａが設けられた空気供給管２５を通して導かれた空気とを第２ガスミキサー２６により混合させるようにしている。
【００４３】
そして、上記の第１ガスミキサー２３によって混合させた炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる第１原料ガス、或いは上記の第２ガスミキサー２６によって混合させた炭化水素ガスと空気とからなる第２原料ガスを、上記の浸炭用ガス製造装置１０における外管１２に設けられた原料ガス供給口１７から上記の触媒層１３に導くと共に、この触媒層１３を上記の各加熱装置１４，１６によって加熱させ、この触媒層１３において上記の第１又は第２の原料ガスを反応させるようにしている。
【００４４】
ここで、上記の第１ガスミキサー２３によって混合させた炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる第１原料ガスを触媒層１３において反応させて、一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを生成すると、前記のように一酸化炭素ガス濃度が５０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスが得られるようになる。
【００４５】
一方、上記の第２ガスミキサー２６によって混合させた炭化水素ガスと空気とからなる第２原料ガスを触媒層１３において反応させて、一酸化炭素ガスを含む浸炭用ガスを生成すると、空気中に窒素ガスが多く含まれているため、前記のように一酸化炭素ガス濃度が２０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスが得られるようになる。
【００４６】
なお、炭化水素ガスとして、例えばブタンガスを用い、このブタンガスと二酸化炭素ガスとからなる第１原料ガスを触媒層１３において反応させると、その反応式は、
Ｃ４Ｈ１０＋４ＣＯ２＝８ＣＯ＋５Ｈ２
となり、一酸化炭素ガス濃度が高くなりすぎるため、この場合には、浸炭用ガスにおける一酸化炭素ガス濃度を調整するため、図示していないが、例えば、上記の第１ガスミキサー２３に空気や酸素ガスを供給させることができる。
【００４７】
そして、この実施形態における浸炭処理装置において、鋼材部品等の処理材を浸炭処理するにあたっては、処理炉２内に処理材を導入し、この処理炉２内において処理材を加熱させる工程においては、上記の第１電磁弁２１ａと第２電磁弁２２ａとを閉じる一方、上記の第３電磁弁２４ａと第４電磁弁２５ａとを開け、上記の第２ガス供給管２４と空気供給管２５とを通して炭化水素ガスと空気とを第２ガスミキサー２６に導いて混合させるようにする。
【００４８】
そして、このように炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを、浸炭用ガス製造装置１０における上記の触媒層１３において反応させて、一酸化炭素ガス濃度が２０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスを生成し、この浸炭用ガスを上記の外管１２に設けた供給口１９を通して処理炉２内に供給し、上記の処理材を所定の温度まで加熱させる。
【００４９】
次いで、このように加熱された処理材に炭素を付与して浸炭させる浸炭工程においては、上記の第３電磁弁２４ａと第４電磁弁２５ａとを閉じる一方、上記の第１電磁弁２１ａと第２電磁弁２２ａとを開け、上記の第１ガス供給管２１と二酸化炭素ガス供給管２２とを通して炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを第１ガスミキサー２３に導いて混合させるようにする。
【００５０】
そして、このように炭化水素ガスと二酸化炭素ガスとを混合させた第１原料ガスを、浸炭用ガス製造装置１０における上記の触媒層１３において反応させて、一酸化炭素ガス濃度が５０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを生成し、この浸炭用ガスを上記の外管１２に設けた供給口１９を通して処理炉２内に供給し、上記の処理材に炭素を付与して浸炭させる。
【００５１】
また、このように処理材に炭素を付与して浸炭させた後は、上記の第１電磁弁２１ａと第２電磁弁２２ａとを閉じる一方、上記の第３電磁弁２４ａと第４電磁弁２５ａとを開け、上記の加熱工程の場合と同様に、炭化水素ガスと空気とを混合させた第２原料ガスを、浸炭用ガス製造装置１０における上記の触媒層１３において反応させて、一酸化炭素ガス濃度が２０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスを生成し、この浸炭用ガスを上記の外管１２に設けた供給口１９を通して処理炉２内に供給し、上記のように処理材に付与された炭素を処理材の内部に拡散させる拡散工程と、このように炭素が内部に拡散された処理材の温度を下げる降温工程とを行うようにする。
【００５２】
ここで、鋼材部品等の処理材に対して、例えば０．９ｍｍの有効浸炭深さを得るにあたって、上記の浸炭工程において、一酸化炭素ガス濃度が２０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスを処理炉２内に供給するようにした場合、浸炭工程と拡散工程とに要する合計時間が３００分程度になるのに対して、上記の浸炭工程において一酸化炭素ガス濃度が５０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを処理炉２内に供給するようにした場合、浸炭工程と拡散工程とに要する合計時間が１８０分程度になり、浸炭処理時間が大幅に短縮されるようになる。
【００５３】
また、上記のように浸炭工程において、一酸化炭素ガス濃度が５０体積％程度になった一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを処理炉２内に供給すると、処理炉２内のカーボンポテンシャルを適切に制御することが容易に行え、カーボンポテンシャルが高くなりすぎて煤が発生するのを防止できるようになる。
【００５４】
さらに、上記のように浸炭工程においてのみ、処理炉２内に一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスを処理炉２内に供給させ、浸炭工程以外の工程においては、処理炉２内に一酸化炭素ガス濃度の低い浸炭用ガスを供給させるようにすると、一酸化炭素ガス濃度の高い浸炭用ガスの量が少なくてすみ、常に高い一酸化炭素ガス濃度の浸炭用ガスを供給する場合に比べて、ランニングコストが大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】処理材を浸炭処理するのに使用する従来の浸炭処理装置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浸炭用ガス製造装置を示した概略説明図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る浸炭処理装置を示した部分説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  処理材
２  処理炉
２ａ  炉壁
１０  浸炭用ガス製造装置
１１  内管
１２  外管
１３  触媒層
１４  加熱装置
１５  外装体
１６  加熱装置
１７  原料ガス供給口
１８  排出管
１９  供給口
２１  第１ガス供給管
２１ａ  第１電磁弁
２２  二酸化炭素ガス供給管
２２ａ  第２電磁弁
２３  第１ガスミキサー
２４  第２ガス供給管
２４ａ  第３電磁弁
２５  空気供給管
２５ａ  第４電磁弁
２６  第２ガスミキサー
Ｇａ  原料ガス
Ｇｂ  浸炭用ガス
【図１】
2005036303.tif 000004
【図２】
2005036303.tif 000005
【図３】
2005036303.tif 000006