(57)【要約】【課題】アセチレンガスを使用した真空浸炭方法において、良好な浸炭処理を効率的に行う。【解決手段】所定の真空雰囲気下で浸炭炉にアセチレンガスを供給しつつ処理品を加熱して浸炭する真空浸炭方法において、アセチレンガスの供給量を、浸炭時の処理温度の上昇に応じて増加させる。このアセチレンガスの供給量は、浸炭時の加熱温度に応じて予め設定された係数によって変化させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の真空雰囲気下で浸炭炉内へアセチレン系ガスを供給しつつ処理品を加熱して浸炭する真空浸炭方法であって、前記アセチレン系ガスの供給量を、浸炭時の加熱温度の上昇に応じて増加させることを特徴とする真空浸炭方法。
【請求項２】
前記アセチレン系ガスの供給量の増加に伴い、前記所定の真空雰囲気を維持するように真空排気量を増大させるようにした請求項１に記載の真空浸炭方法。
【請求項３】
前記所定の真空雰囲気を１ＫＰａ〜２ＫＰａに設定した請求項１又は２に記載の真空浸炭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空浸炭方法に関し、特に、アセチレン系ガスを使用した真空浸炭方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アセチレンやエチレン等のアセチレン系ガスを使用した真空浸炭方法は例えば特許文献１に記載されており、ここでは、真空浸炭処理時の真空度を１ＫＰａ以下にすることによって、従来のプロパンガス等を使用した真空浸炭方法に比して、浸炭炉内での煤の発生を効果的に防止できることが示されている。
【特許文献１】特許第２９６３８６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで一般に、真空浸炭方法はガス浸炭方法に比して処理温度を全体に高くでき、これによって浸炭速度を向上させて効率的な浸炭処理を行うことができるという利点がある。しかし、発明者等の知見によると、アセチレン系ガスを使用した場合には、処理温度を高くするとその収率が低下する傾向があるため、処理品において所望の表面炭素濃度や浸炭深さが得られないおそれがある。なお、収率とは、炉内に導入されたガスに含まれる炭素量と実際に処理品に浸炭した炭素量との百分率である。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、アセチレン系ガスを使用した真空浸炭方法において、良好な浸炭処理を効率的に行うことができる真空浸炭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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本第１発明では、所定の真空雰囲気下で浸炭炉にアセチレン系ガスを供給しつつ処理品を加熱して浸炭する真空浸炭方法において、アセチレン系ガスの供給量を、浸炭時の処理温度の上昇に応じて増加させるものである。この場合のアセチレン系ガスの供給量は、浸炭時の処理温度に応じて予め設定された係数によって変化させるようにできる。
【０００６】
本第１発明において、アセチレン系ガスを使用した場合に、処理温度を高くするとその収率は低下するが、処理温度の上昇に応じてアセチレン系ガスの供給量を増加させているから、処理品に対する浸炭量は確保され、この結果、処理品における所望の表面炭素濃度や浸炭深さが得られて良好な浸炭処理がなされる。併せて、真空浸炭方法は従来のガス浸炭方法に比して処理温度を全体に高くできるから、浸炭速度を向上させて効率的な浸炭処理を行うことができる。
【０００７】
本第２発明では、上記アセチレン系ガスの供給量の増加に伴い、上記所定の真空雰囲気を維持するように真空排気量を増大させる。本第２発明においては、アセチレン系ガスの供給量が増加しても、所定の真空雰囲気を維持するように真空排気量が増大させられるから浸炭炉内での煤の発生が抑えられる。
【０００８】
本第３発明では、上記所定の真空雰囲気を１ＫＰａ〜２ＫＰａに設定する。本第３発明においては従来の１ＫＰａ以下の真空雰囲気下での浸炭処理に比してアセチレン系ガスの収率が向上し、ランニングコストおよび省エネルギーの点で有利である。なお、２ＫＰａ以下の真空雰囲気であれば煤の発生量は低く抑えることが可能である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の真空浸炭方法によれば、アセチレン系ガスを使用した真空浸炭方法において、良好な浸炭処理を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には本発明方法を実施する真空浸炭炉（以下、単に浸炭炉という）の系統図を示す。浸炭炉１には真空弁２１を介してルーツポンプ２２と油回転ポンプ２３よりなる真空排気系が接続されている。浸炭炉１内の真空度は真空計３１によって検出されて、その信号が圧力調節計３２に入力している。圧力調節計３２は浸炭炉１内を設定真空度Ｐｓに保持するように、ＶＶＶＦ（可変電圧・可変周波数）制御器３３を介してルーツポンプ用モータ３４の回転を制御し、ルーツポンプ２２の排気量を調節する。
【００１１】
浸炭炉１の炉内温度は熱電対４１で測定されてその信号が温度調節計４２に入力し、温度調節計４２は浸炭炉１内を設定温度Ｔｓに維持するように、ヒータ４３への通電を制御する。浸炭炉１には電磁弁５１を介設したアセチレンガスのガス供給管５２が接続されている。一方、上記熱電対４１の温度信号は流量調節計５３にも入力しており、流量調節計５３は、後述する供給係数を乗じてアセチレンガスの設定供給量Ｆｓを補正するとともに、補正後のガス供給量を実現するように上記電磁弁５１の開放時間、あるいは開放頻度を制御する。
【００１２】
ここで、表１には、発明者等が実験した、異なる真空度下における浸炭処理温度に応じたアセチレンガスの収率（％）の変化を示す。これによると、真空度（Ｐａ）を一定にした場合、処理温度が上昇するにつれて収率は悪化している。また、表１より明らかなように、収率は、処理温度を一定にすると真空度が高くなるほど小さくなる。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
このような知見に基づき、本実施形態では流量調節計５３における上記供給係数を例えば表２のように設定した。供給係数は真空度５００Ｐａ、処理温度９５０℃の時の設定供給量を１．００として、これに対する比で定めてあり、真空度は５００Ｐａ，１０００Ｐａ，１５００Ｐａの三種について、処理温度は９２０℃，９５０℃，９８０℃，１０２０℃の４種について、それぞれ定めてある。そして、上記各真空度と各処理温度の間の真空度・処理温度における各供給係数は、図２に示すグラフから直線補間等により求められる。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
このようにして、処理温度の上昇とともに増大し、あるいは真空度の上昇に伴い増大する供給係数を上記設定供給量に乗じることによって、収率が低下するのに応じて十分な量のアセチレンガスが浸炭炉内に供給される結果、処理品において所望の表面炭素濃度や浸炭深さが得られる。また、このように良好な浸炭処理が実現されるとともに、浸炭処理温度が従来のガス浸炭方法に比して高くできるから、効率的な浸炭処理も実現される。併せて、アセチレンガスの供給量が増大させられても、浸炭炉内が所定の真空度を維持するようにルーツポンプの回転数が増大させられるから速やかな排気が行われて、浸炭炉内での煤の発生も抑えられる。なお、浸炭処理時の真空度がそれほど大きく変化しない場合には、真空度に応じてアセチレンガスの供給量を変更する必要は特にない。真空度を１０００Ｐａ（１ＫＰａ）〜２０００Ｐａ（２ＫＰａ）の間に設定すると、アセチレン系ガスの収率が向上して、ランニングコストおよび省エネルギーの点で有利であるとともに、この真空範囲ならば煤の発生量も低く抑えることができる。なお、アセチレンガスに代えて、エチレンガス等の他のアセチレン系ガスを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の真空浸炭方法を実施する真空浸炭炉の系統図である。
【図２】真空度および処理温度の変化に応じた供給係数の変更グラフを示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１…浸炭炉、２２…ルーツポンプ、２３…油回転ポンプ、３１…真空計、３２…圧力調節計、３４…ルーツポンプ用モータ、４１…熱電対、４２…温度調節計、４３…ヒータ、５１…電磁弁、５３…流量調節計。
【図１】
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【図２】
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