(57)【要約】【課題】  熱処理開始後にカーボンポテンシャルの指標値を速やかに上昇させることができて、熱処理の迅速化を可能とする。【解決手段】  炉内雰囲気中のＣＯ２ガス濃度とＣＯガス濃度の二乗との比で定まるカーボンポテンシャルの指標値を、炉内へ供給する吸熱形変成ガスのガス量を調節することによって所定値に制御するようにした熱処理炉の雰囲気制御方法において、炉圧保持のためのＮ2ガスの炉内への供給を、吸熱形変成ガスの炉内への供給を開始した後に、一時中止するようにする。この一時中止の方法として、吸熱形変成ガスを炉内へ供給するための流量調節弁２の開度が第１の設定値以上になった時に、Ｎ2ガスを炉内へ供給するための開閉弁８２を閉鎖するとともに、流量調節弁２の開度が第２の設定値以下になったときに開閉弁８２を再び開放する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内雰囲気中のＣＯ２ガス濃度とＣＯガス濃度の二乗との比で定まるカーボンポテンシャルの指標値を、炉内へ供給する吸熱形変成ガスのガス量を調節することによって所定値に制御するようにした熱処理炉の雰囲気制御方法において、炉圧保持のためのＮ2ガスの炉内への供給を、前記吸熱形変成ガスの炉内への供給を開始した後に、一時中止するようにしたことを特徴とする熱処理炉の雰囲気制御方法。
【請求項２】
前記吸熱形変成ガスを炉内へ供給するための第１のガス供給弁の開度が第１の設定値以上になった時に、前記Ｎ2ガスを炉内へ供給するための第２のガス供給弁を閉鎖するとともに、前記第１のガス供給弁の開度が第２の設定値以下になったときに前記第２のガス供給弁を再び開放するようにした請求項１に記載の熱処理炉の雰囲気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱処理炉、特にバッチ式熱処理炉に好適な雰囲気制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
線材コイルや棒鋼等の焼鈍処理に使用されるバッチ式熱処理炉の雰囲気制御系はおおよそ図３に示すような構成となっている。すなわち図３において、被処理物１１が収納された炉体１にはＣＯ、Ｈ2、Ｎ2を主成分とする吸熱形変成ガスが流量調節弁２を経て供給されている。ガス分析形３が設けられて、炉体１内のＣＯ２ガス濃度（CO2％）とＣＯガス濃度（CO％）が測定され、その測定信号は指標値算出回路４に入力して、ここで、下式（１）に示すCO2％とCO％の二乗との比で定まるカーボンポテンシャルの指標値（ＰＦ）が算出される。制御計５は炉内温度に応じて予め設定されている、脱炭も浸炭も生じない制御目標値に上記指標値を追従させるように上記流量調節弁２の開度をＰＩＤ制御する。炉体１にはさらに、炉内パージや炉圧保持のために一定量のＮ2ガスが開閉弁７を経て供給されている。なお炉体１には排気ダンパ６１を内設した排気ダクト６が接続されている。
ＰＦ＝（CO％）**2／CO2％…（１）
【０００３】
ここで、特許文献１には吸熱形変成ガスのガス量変更信号の制御ゲインを、熱処理過程の後期で、低下するCO2％に応じて小さくするようにした熱処理炉の雰囲気制御方法が示されている。
【特許文献１】特公平７−５９５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の制御方法において、Ｎ2ガスは炉内雰囲気制御開始前には炉内の空気をＮ2でパージするため、また炉内雰囲気制御開始後は炉圧を正圧に保って炉内への外気侵入を防止するために、被処理物１１の炉内への装入・取出し時を除いて常時炉内へ供給されている。しかしこれによると、Ｎ2ガスによってＣＯ２ガスやＣＯガスが希釈されるために、吸熱形変成ガスの供給を開始してから上記指標値ＰＦが適正値まで上昇するのに比較的長い時間を要し、被処理物１１の熱処理を迅速かつ効率的に行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、炉内雰囲気制御開始後にカーボンポテンシャルの指標値を速やかに上昇させることができて、熱処理の迅速化を可能とした熱処理炉の雰囲気制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、炉内雰囲気中のＣＯ２ガス濃度とＣＯガス濃度の二乗との比で定まるカーボンポテンシャルの指標値を、炉内へ供給する吸熱形変成ガスのガス量を調節することによって所定値に制御するようにした熱処理炉の雰囲気制御方法において、炉圧保持のためのＮ2ガスの炉内への供給を、吸熱形変成ガスの炉内への供給を開始した後に、一時中止するようにする。この一時中止の方法としては例えば、吸熱形変成ガスを炉内へ供給するための第１のガス供給弁（２）の開度が第１の設定値以上になった時に、Ｎ2ガスを炉内へ供給するための第２のガス供給弁（８２）を閉鎖するとともに、第１のガス供給弁（２）の開度が第２の設定値以下になったときに第２のガス供給弁（８２）を再び開放するようにする。
【０００７】
本発明においては、炉圧保持のためのＮ2ガスの炉内への供給を、吸熱形変成ガスの炉内への供給を開始した後に一時中止するから、ＣＯ２ガスやＣＯガスの希釈が無くなり、熱処理開始後のカーボンポテンシャルの指標値を速やかに上昇させて、適正な熱処理を迅速に行うことができる。この場合、炉内へのＮ2ガスの供給を一時停止しても、吸熱形変成ガスの供給が開始されているから炉圧の低下は避けられ、炉内への外気侵入は防止される。
【０００８】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には本発明の方法を実施するための熱処理炉の雰囲気制御系の一例を示す。図１において、炉体１にはＮ2ガス供給管８１が接続されており、当該供給管８１には途中に開閉弁８２が設けられている。開閉弁８２はコントロールモータ８３によって開閉駆動され、コントロールモータ８３は開閉制御器８４に接続されている。開閉制御器８４には制御計５の出力信号が入力しており、この出力信号より、開閉制御器８４は流量調節弁２の開度を知ることができる。他の構成は既に説明した従来のものと同様である。すなわち、被処理物１１が収納された炉体１には吸熱形変成ガスが上記流量調節弁２を経て供給され、ガス分析形３によって炉体１内のＣＯ２ガス濃度（CO2％）とＣＯガス濃度（CO％）が測定される。測定信号は指標値算出回路４に入力し、ここで、上式（１）に示すカーボンポテンシャルの指標値（ＰＦ）が算出される。制御計５は炉内温度に応じて予め設定されている、脱炭も浸炭も生じない制御目標値に上記指標値を追従させるように上記流量調節弁２の開度をＰＩＤ制御する。
【００１０】
以下、開閉制御器８４の作動を図２を参照しつつ説明する。炉内雰囲気制御開始前で炉内に吸熱形変成ガスが供給されていない状態、すなわち図２の時間Ｔｓ以前で、線Ｘで示す流量調節弁２の開度が０％である場合には、開閉制御器８４は開閉弁８２の開度（線Ｙ）を一定値Ｖｄにして一定量のＮ2ガスを炉内へ供給し、炉圧を所定の正圧に保って炉内への外気侵入を防止している。なお、炉内の空気をパージする時には流量調節弁２は上記Ｖｄとは異なる開度に設定される。
【００１１】
図略のバーナにより炉内の加熱が開始され、炉内雰囲気を所定のカーボンポテンシャル指標値にすべく流量調節弁２が開かれてその開度が４０％に達すると（図２の時間Ｔ１）、開閉制御器８４は開閉弁８２の閉鎖を指令し、開閉弁８２はコントロールモータ８３によって徐々に閉じられる。この間、炉内には吸熱形変成ガスが充分供給されているから炉圧は所定以上の正圧に保たれ、炉内への外気侵入が防止される。そして炉内へのＮ2ガスの供給は停止されているから、ＣＯ２ガス濃度（CO2％）およびＣＯガス濃度（CO％）がいずれも大きくなり、上記指標値ＰＦが速やかに適正値まで上昇する。
【００１２】
指標値ＰＦが適正値まで上昇した後は流量調節弁２の開度は次第に小さくなる（線Ｘ）。そして、流量調節弁２の開度が３５％よりも小さくなると、炉圧が低下するのを防止すべく開閉制御器８４は開閉弁８２を再び開くように指令し、開閉弁８２はコントロールモータ８３によって徐々にその開度が上記一定値Ｖｄに至るまで開放される。
【００１３】
このようにして、炉圧の低下を避けつつ、炉内雰囲気制御開始後にはカーボンポテンシャル指標値を速やかに上昇させ、迅速な熱処理を行うことができる。なお、コントロールモータ８３により駆動される開閉弁８２に代えて電磁弁を使用しても良いが、炉内へのＮ2ガスの急激な再供給による指標値ＰＦの低下を避けるためには、徐々にＮ2ガス供給を行うことが可能なコントロールモータ駆動の開閉弁８２を使用するのが良い。
【００１４】
本発明の他の実施形態として、炉圧を検出するための圧力検出器を設け、炉内雰囲気制御開始で吸熱形変成ガスを供給した後、炉圧が所定値を越えたらＮ2ガスの炉内への供給を停止し、その後、炉圧が所定値を下回ったら再びＮ2ガスの炉内への供給を再開するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明方法を実施するための熱処理炉の雰囲気制御系の一例を示す系統図である。
【図２】流量調節弁と開閉弁の経時変化を示すグラフである。
【図３】従来の熱処理炉の雰囲気制御系の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…炉体、１１…被処理物、２…流量調節弁、３…ガス分析計、４…指標値算出回路、５…制御計、８１…Ｎ2ガス供給管、８２…開閉弁、８３…コントロールモータ、８４…開閉制御器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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