(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用循環ファンが設けられた冷却兼装入・抽出室と雰囲気循環ファンが設けられた加熱処理室とを備え、前記冷却兼装入・抽出室に真空排気管およびＮ2ガス供給管を接続する一方、前記加熱処理室に真空排気管、Ｎ2ガス供給管および浸硫窒化ガス供給管を接続し、かつ加熱処理室の壁部を形成する断熱材表面に耐蝕性鋼板を配置するとともに、前記加熱処理室内の処理材支持部下方に前記プロセスガス供給管の開口を位置させ、前記加熱処理室に接続した前記真空排気管の開口を前記処理材支持部上方に設けたことを特徴とする２室型ガス浸硫窒化処理炉。
【請求項２】
前記加熱処理室に水分を供給する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の２室型ガス浸硫窒化処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス雰囲気中にて金属表面層の硫化および窒化を同時に行う２室型ガス浸硫窒化処理炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄系部品の耐摩耗性および耐焼付性を向上させる熱処理としてＨ2Ｓ（硫化水素）ガスとＮＨ3（アンモニア）ガスとの混合ガスからなる雰囲気を使用する浸硫窒化処理が知られている。この浸硫窒化処理の場合、雰囲気中のＯ2およびＨ2の存在が処理材の表面層における浸硫窒化層の形成状態に大きな影響を与えるため、雰囲気中のＯ2分圧およびＨ2分圧を高い精度で管理する必要がある。
ところで、特開平10-306364号公報には、炉内に配置された単一の密閉容器内に処理材を収容した状態でバッチ式に浸硫窒化処理を行う１室型ガス浸硫窒化処理装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した１室型ガス浸硫窒化処理装置の場合、１回の浸硫窒化処理が終了すると、その都度密閉容器内の雰囲気を調整する必要があり、熱処理効率が悪く、かつ雰囲気の良好な再現性を維持することが難しいという問題があり、処理材のロット毎に品質のばらつきが生じ易い。また、密閉容器からの処理材の取出し時に有毒なＨ2Ｓガスを含む雰囲気が大気中に放散し、作業環境が悪くなるという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、熱処理効率を改善し、均一な浸硫窒化層を得ることを可能とし、良好な作業環境を保つことを可能とする２室型ガス浸硫窒化処理炉を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第一発明は、冷却用循環ファンが設けられた冷却兼装入・抽出室と雰囲気循環ファンが設けられた加熱処理室とを備え、前記冷却兼装入・抽出室に真空排気管およびＮ2ガス供給管を接続する一方、前記加熱処理室に真空排気管、Ｎ2ガス供給管および浸硫窒化ガス供給管を接続し、かつ加熱処理室の壁部を形成する断熱材表面に耐蝕性鋼板を配置するとともに、前記加熱処理室内の処理材支持部下方に前記プロセスガス供給管の開口を位置させ、前記加熱処理室に接続した前記真空排気管の開口を前記処理材支持部上方に設けて構成した。
【０００５】
また、第二発明は、第一発明の構成に加えて、前記加熱処理室に水分を供給する手段を設けて構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１および２に示すように、本発明に係る２室型ガス浸硫窒化処理炉１は冷却兼装入・抽出室２および加熱処理室３の２室を備えており、この２室間には中間遮断部４が設けられ、前記冷却兼装入・抽出室１の開口部には入口遮断部５が設けられている。
【０００７】
冷却兼装入・抽出室２には、冷却器２１、冷却用循環ファン２２、処理材支持ローラ２３、処理材移送装置２４および中間ローラ２５が設けられ、真空排気管２６および復圧用のＮ2ガス供給管２７が接続されている。前記処理材移送装置２４は、駆動スプロケット２４ａに巻き掛けられたチェーン２４ｂの先端部に所定角度の範囲内で回転可能に引掛け爪２４ｃを設けるとともに、この先端部をガイドレール２４ｄに沿って進退可能に配置して形成され、この引掛け爪２４ｃを複数の処理材を積載したトレイＭに係合させて当該トレイＭを移送する。中間ローラ２５は、前記２室間での処理材の移動の際には、水平に倒されて両側のローラ間で橋渡しとなり、それ以外のときには図示するように垂直状態になるまで回転可能に設けられている。真空排気管２６は開閉弁Ｖ１を介して真空ポンプＶＰに接続されるとともに、開閉弁Ｖ２を介して処理ガス焼却炉ＧＩに接続されている。Ｎ2ガス供給管２７は開閉弁Ｖ３および減圧弁ＶＲを介して図示しないＮ2ガス供給源に接続されている。
【０００８】
加熱処理室３には、雰囲気循環ファン３１、処理材支持ローラ３２、エレクトロチューブヒータ３３が設けられ、処理材支持ローラ３２の下方全体にわたって噴出し口が均一に分散配置されたプロセスガス導入ノズル３４が設けられている。さらに加熱処理室３の上部に真空排気管３５およびパージ用のＮ2ガス供給管３６が接続され、プロセスガス導入ノズル３４に浸硫窒化ガス供給管３７が接続されている。加熱処理室３の壁部は断熱材により形成され、この断熱材表面には、耐腐食処理（例：アルマー加工）された不銹鋼鋼板が配置されている。なお、加熱処理室３内の部品類についても、原則的には、耐腐食処理された不銹鋼材が使用されている。真空排気管３５は開閉弁Ｖ４を介して真空ポンプＶＰに接続される。Ｎ2ガス供給管３６は開閉弁Ｖ５を介して減圧弁ＶＲの二次側に接続されている。また、浸硫窒化ガス供給管３７は開閉弁Ｖ６、Ｖ７および流量計Ｆ１を介して減圧弁ＶＲの二次側に接続され、この開閉弁Ｖ６およびＶ７間の管路は流量計Ｆ２および開閉弁Ｖ８を介して図示しないＮＨ3ガス供給源に接続されるとともに、マスフローコントローラＭＣおよび開閉弁Ｖ９を介して図示しないＨ2Ｓガス供給源に接続されている。
【０００９】
中間遮断部４は前記２室の境界部に面した加熱処理室３の開口部に対して進退する中間扉４１を備えており、この中間扉４１は加熱処理室３の開口部から冷却兼装入・抽出室２に向かう方向に後退した状態で、昇降手段４２により吊上げられ、トレイＭの移動空間から退避可能となっている。中間扉４１および昇降手段４２を含め、中間扉４１の駆動機構全体が扉フード４３内に収められ、外部から遮断されている。前記２室間でのトレイＭの移動時以外は、前記開口部は中間扉４１により閉じられ、前記２室は互いに雰囲気隔離されている。中間扉４１の断熱材表面には耐腐食処理（例：アルマー加工）された不銹鋼鋼板が配置されている。
【００１０】
入口遮断部５は、流体圧シリンダ５１によりガイド５２に沿って昇降させられる装入・抽出扉５３を設けて形成され、この装入・抽出扉５３が閉じた状態で冷却兼装入・抽出室２内の気密性が保たれる。
なお、必要に応じて、加熱処理室３の下部に加湿用管路３８（図１参照）を接続してもよい。
【００１１】
次に、前述した２室型ガス浸硫窒化処理炉１での浸硫窒化処理について説明する。
まず、装入・抽出扉５３を開いて、複数の処理材を積載したトレイＭを炉外から冷却兼装入・抽出室２内の所定位置に移送した後、装入・抽出扉５３を閉じ、この状態で、加熱処理室３内および冷却兼装入・抽出室２内を真空排気管２６および３５を介して所定圧力（約１Torr）まで真空排気して、それぞれの内部を真空パージする。
【００１２】
この真空パージ完了後、中間扉４１を開き、中間ローラ２５を水平に倒して、トレイＭを冷却兼装入・抽出室２から加熱処理室３内に移送した後、中間ローラ２５を垂直状態になるまで回転させ、中間扉４１を閉じて、加熱処理室３内を所定圧力（約０．５Torr）まで真空排気する。
この加熱処理室３内の真空パージ完了後、冷却兼装入・抽出室２内および加熱処理室３内にＮ2ガス供給管２７および３６を介してＮ2ガスを供給し、それぞれの内部を所定圧力（約６５０Torr）まで復圧するとともに、Ｎ2ガス雰囲気下で雰囲気循環ファン３１を作動させ、強制対流加熱により処理材の加熱を開始し、この状態で所定温度（約３５０℃）まで昇温して均熱する。
【００１３】
この均熱状態下で、加熱処理室３内を再度真空排気管３５を介して所定圧力（約０．５Torr）まで真空排気したのち、加熱処理室３内にＮ2ガス供給管３６を介してＮ2ガスを供給するとともに、浸硫窒化ガス供給管３７を介してＨ2ＳガスおよびＨＮ3ガスの混合ガスを処理材支持ローラ３２の下方から均一かつ分散させて供給することにより加熱処理室３内を略大気圧状態にするとともに、浸硫窒化処理温度にする。そして、この状態を所定時間保持して処理材の表面に浸硫窒化層を形成する。なお、必要に応じて前記混合ガスの供給時に、加湿管流路３８を介して水分、例えば水蒸気を供給するようにしてもよい。
【００１４】
この浸硫窒化層の形成後、冷却兼装入・抽出室２内および加熱処理室３内を真空排気管２６および３５を介して所定圧力（約１Torr）まで真空排気して、両室を略同一圧力にして、中間扉４１を開き、中間ローラ２５を水平に倒した後、トレイＭを加熱処理室３から冷却兼装入・抽出室２に移行させ、中間ローラ２５を垂直状態になるまで回転させて、中間扉４１を閉じる。
そして、冷却兼装入・抽出室２内にＮ2ガス供給管２７を介してＮ2ガスを供給し、室内を略大気圧まで復圧するとともに、冷却用循環ファン２２を作動させつつ冷却器２１を働かせ、処理材を強制対流冷却により所定温度まで冷却する。
この冷却の完了後、装入・抽出扉５３を開いて、トレイＭを炉外に搬出した後、装入・抽出扉５３を閉じて一連の浸硫窒化処理が終了する。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第一発明によれば、処理材の加熱処理室内への搬入、および加熱処理室内の処理材の炉外への搬出を冷却兼装入・抽出室を介して行うため、熱処理効率が良く、雰囲気の再現性と良好な作業環境が確保されるとともに、処理材支持部下方に浸硫窒化ガス供給管の開口を位置させ、処理材支持部上方に排気口を設けてあるため、浸硫窒化処理の雰囲気ガスが処理材全体にわたって接触し、均一な浸硫窒化処理が可能となり、品質のばらつきが軽減する。また、冷却兼装入・抽出室に接続した真空排気管による真空パージの後に、冷却兼装入・抽出室から処理材が加熱処理室に移行するため、加熱処理室内の雰囲気ガス中での残留Ｏ2およびＨ2の濃度を低下させることができ、処理材に対して均一な浸硫窒化処理を施すことが可能となる。さらに、前記断熱材の表面に耐蝕性鋼板を配置してあるため、断熱材の耐久性を向上させることができる等の効果を奏する。
【００１６】
また、第二発明によれば、前記加熱処理室に水分を供給する手段を設けてあるため、例えば水蒸気を加湿Ｎ２ガスとして、或は水蒸気のまま直接加熱処理室内に供給可能となるため、前記第一発明による効果に加えて、前記浸硫窒化ガス供給管の腐食を回避することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る２室型ガス浸硫窒化処理炉の全体構成を示す断面図である。
【図２】  図１に示す２室型ガス浸硫窒化処理炉のII-II線断面図である。
【符号の説明】
１  ２室型ガス浸硫窒化処理炉
２  冷却兼装入・抽出室
３  加熱処理室
２２  冷却用循環ファン
２６  真空排気管
２７  Ｎ2ガス供給管
３１  雰囲気循環ファン
３５  真空排気管
３６  Ｎ2ガス供給管
３７  浸硫窒化ガス供給管
【図１】
0004499886.tif 000002
【図２】
0004499886.tif 000003