JPH02197792A - 焼結炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焼結炉の操業方法に関するものである。

〔従来の技術〕

金属やセラミックス等の焼結体を製造する場合、その金
属等の粉末を予め圧縮成形して圧粉体を形成し、それを
焼結炉内で加熱焼結するようにしているが、その加熱の
際に、焼結体の材料特性の向上のため必要な圧力まで加
圧する操業方法が採られるケースが増えてきている。

このような場合、従来では、圧粉体をワークゾーン内に
配置するとともに、そのワークゾーンの回りを囲むよう
に加熱源を設けておき、それらの加熱源によってワーク
ゾーンを均一に加熱しながら、炉内の真空引きおよび加
圧の制御を行うようにしている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、そのようなことでは、炉内が真空状態の
ときにはワークゾーンをその周囲から均等に加熱し得る
が、炉内が高圧状態とされたときには、炉内の圧力ガス
に対流が生じてその上昇流によりワークゾーン内の上部
が特に加熱され、その結果、ワークゾーンの上部と下部
とで大きな温度差が生じて圧粉体の焼結度にむらができ
易い、という問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ワークゾ
ーン内の温度分布を炉内の圧力にかかわらず均一に維持
して、むらの少ない高品質の焼結体を得ることのできる
焼結炉の操業方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、横型筒状の炉容器内に断熱材によって加熱室
を設けるとともに、その加熱室の内部に複数の加熱源を
ワークゾーンを囲むように配設しておき、操業条件に応
じて炉内圧力を真空から高圧にコントロール可能に前記
ワークゾーンの内部に収納したワークを前記加熱源によ
って加熱して焼結させる焼結炉の操業方法において、前
記加熱源を各々独立して出力制御できるようにしておき
、炉内圧力が真空ないし常圧のときには前記各加熱源の
出力をほぼ均等としてワークを周囲から均等に加熱し、
炉内圧力を高圧としたときには、前記加熱室の横断面に
おける中央水平線より下方に位置している加熱源の出力
を加熱源全体の出力の５５〜９５％の範囲内とするよう
に各加熱源の出力を制御することを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

本発明の操業方法は、炉内圧力が真空ないし常圧であっ
て加熱室内に生ずる対流の作用が小さいときには、各加
熱源の出力を均等としてワークゾーンをその周囲から均
等に加熱し、炉内圧力を圧力ガスによって高圧としたと
きには、ワークゾーンの下部側に位置している加熱源の
出力を増大させてその出力が加熱源全体の出力の５５〜
９５％の範囲内とすることにより、圧力ガスの対流の影
響を解消してワークゾーン内の上下の温度を均等になら
しめる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、第１図および第２図を参照して第１実施例を説明
する。第１図は本実施例の操業方法が適用される焼結炉
の概略構成を示す溝断面図であって、図中符号ｌは炉容
器、２は加熱室３を形成するための断熱材、４は加熱室
３内に設けられたワークゾーンであり、このワークゾー
ン４の内部にワーク　（図示せず）が収納されるように
なっている。

ワークゾーン４の外側には、ワークゾーン４の上部側を
囲むように配置された上部ヒータ５と、下部側を囲むよ
うに配置された下部ヒータ６とが設けられている。そし
て、これらのヒータ５，６の温度はセンサ７．７により
検出され、その検出結果に基づいて各ヒータ５，６の出
力が図示しない制御装置により各々独立して制御できる
ようにされている。

また、この焼結炉には、図示は省略したが真空排気装置
および圧力ガス導入装置が備えられ、それら装置によっ
て炉内圧力を真空から高圧にできるようにされている。

上記構成の焼結炉により操業を行う場合、ワークゾーン
４内にワークを装入し、まず、炉内から排気を行って炉
内を真空にする。その後、操業条件に応じて真空又は炉
内に圧力ガスを導入して炉内圧力を所定の圧力にコント
ロールしつつ、各ヒータ５，６によりワークを所定温度
に加熱し焼結を行うが、その際、各ヒータ５，６の出力
を第２図に示すように調節する。

すなわち、炉内圧力が真空ないし常圧のときには、各ヒ
ータ５，６の出力をほぼ同等としてそれらの出力割合が
それぞれ全体のほぼ５０％ずっとなるようにしておく。

これによって、ワークゾーン４はその周囲から均等に加
熱され、その内部のワークも上下から均等に加熱される
ことになる。

一方、炉内圧力を高めて行くにつれて下部ヒータ６の出
力を増大させていく。そして、炉内圧力がｌ　ＯＯＫ９
７ｃｍ”程度以上となる場合には、下部ヒータ６の出力
が全体の８５％程度となり、上部ヒータ５の出力が全体
の１５％程度となるようにする。この場合、下部ヒータ
６の出力は一般に真空時の出力に対して２〜２０倍程度
まで増大させる必要があるが、上部ヒータ５の出力は変
化させずに真空ないし常圧時の出力をそのまま保持して
も良いし、あるいは増減させても良い。

このように、高圧時において下部ヒータ６の出力を増大
させてその出力を全体の８５％程度とすることにより、
炉内が高圧となったときに生じる圧力ガスの対流の影響
を解消することができて、加熱室３内の上下の温度差を
十分に低減することかでき、その結果、ワークゾーン４
内のワークに大きな温度むらが生じることを防止でき、
一定した品質の製品を得ることができる。

なお、高圧時における下部ヒータ６の出゛力割合は必ず
しも８５％に限定されず、炉内圧力や炉内温度との関連
も考慮して適宜設定すれば良いのであるが、下部ヒータ
６の出力割合が全体の９５％を越えてしまうとワークゾ
ーン４の下部側が過度に加熱されてしまうし、下部ヒー
タ６の出力割合が５５％未満であると対流の影響を十分
に解消できないので、高圧時における下部ヒータ６の出
力割合は全体の５５〜９５％の範囲内とする必要がある
。

以上で第１実施例を説明したが、次に、第３図および第
４図を参照して第２実施例を説明する。

この第２実施例において適用される焼結炉では、ワーク
ゾーン４の外側に、上部ヒータ１０、中間部ヒータ１１
，１１、下部ヒータ１２が上下３段にわたって設けられ
、それら各ヒータの出力が各々独立して制御できるよう
にされている。

この第２実施例の場合においては、炉内が真空ないし常
圧のときには、第４図に示すように上部ヒータｌＯ１中
間部ヒータ１１．Ｉ！下部ヒータ１２の出力をいずれも
ほぼ均等としてそれらの出力割合がほぼ１／３ずつとな
るようにしておいてワークゾーン４をその周囲から均等
に加熱し、高圧時には下部ヒータ１２の出力割合が８０
％程度、中間部ヒータ１１，１１および上部ヒータ１０
の出力割合がそれぞれ１０％程度となるように各ヒータ
の出力を制御する。これにより、ワークゾーン４の側部
に位置している中間部ヒータ１１゜１１の出力のうちの
半分がワークゾーン４の上部側を加熱し、半分が下部側
を加熱することになるので、結局、第１実施例の場合と
同様に全ヒータ出力の８５％がワークゾーン４の下部側
からの加熱に寄与することになり、第１実施例の場合と
全く同様の効果が得られる。

次に、第５図および第６図を参照して第３実施例を説明
する。この第３実胞例において適用される焼結炉では、
ワークゾーン４の外側に上部ヒータ２０、中間上部ヒー
タ２１，２１、中間下部ヒータ２２，２２、下部ヒータ
２３，２３が上下４段にわたって設けられ、それら各ヒ
ータの出力が各々独立して制御できるようにされている
。

この場合においては、第６図に示すように、炉内圧力が
真空ないし常圧の場合には各ヒータの出力をほぼ均等と
してそれらの出力割合をそれぞれほぼ２５％ずつとし、
高圧時においては、下部ヒータ２３，２３の出力割合が
６５％、中間下部ヒータ２２，２２の出力割合が２０％
、中間下部ヒータ２１，２１および上部ヒータ２０の出
力割合がそれぞれ７．５％づつとなるように、各ヒータ
の出力を制御することにより、高圧時においては、ワー
クゾーンの下部側が下部ヒータ２３，２３と中間下部ヒ
ータ２２，２２の出力の合計、つまり、全体の８５％の
出力で加熱されることになり、第１実施例、第２実施例
の場合と全く同様の効果が得られる。

なお、ワークゾーンの外側に設けるヒータをさらに多数
のゾーンに分けて出力制御できるようにしても良く、い
ずれにしても、高圧時において加熱室のｔ匁断面におけ
る中央水平線より下方に位置するヒータの出力を全体の
５５〜９５％の範囲内に制御することにより、加熱室内
の温度むらを有効に解消でき、良好な製品を得ることが
できる。

また、上記実施例では、炉容器および加熱室をいずれも
円形断面のものとしたが、これらは円形に限らず、角形
断面であっても良い。さらに、上記実施例では各加熱源
を円形に配列したが、各加熱源を角形に配列しても同様
の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上で詳細に説明したように、本発明によれば、炉内圧
力が真空ないしは常圧のときには各加熱源の出力を均等
とし、炉内圧力が高圧のときには下部側の加熱源の出力
を増大させてその出力割合が加熱源全体の出力の５５〜
９５％の範囲内となるように制御するので、加熱室内に
おける圧力ガスの対流の影響を有効に解消し得て加熱室
内の上下の温度を常に均等に保持することができ、もっ
て高品質の製品を製造することができる、という効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例を示す図である。 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図はこの第１実施例の方法が適用される焼結炉の
横断面図、第２図は炉内圧力と各ヒータの出力割合との
関連を示す図である。 第３図および第４図は本発明の第２実施例を示すもので
、第３図はこの第２実施例の方法が適用される焼結炉の
横断面図、第４図は炉内圧力と各ヒータの出力割合との
関連を示す図である。第５図および第６図は本発明の第
３実施例を示すもので、第５図はこの第３実施例の方法
が適用される焼結炉の横断面図、第６図は炉内圧力と各
ヒータの出力割合との関連を示す図である、 １・・・ワークゾーン、２・・・・・・断熱材、３・・
・・・・加熱室、４・・・・ワークゾーン、５．６・・
・ヒータ　（加熱源）、ｔ　ｏ、　ｔ　１．　ｌ　２−
・・ヒータ　（加熱１）　、２０，２１゜２２．２３・
・・ヒータ　（加熱源）。 出願人　石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 横型筒状の炉容器内に断熱材によって加熱室を設けると
   ともに、その加熱室の内部にワークゾーンを設け、その
   ワークゾーンの外側に複数の加熱源をワークゾーンを囲
   むように配設しておき、炉内圧力を真空から高圧に変化
   させつつ前記ワークゾーンの内部に収納したワークを前
   記加熱源によって加熱して焼結させる焼結炉の操業方法
   において、前記加熱源を各々独立して出力制御できるよ
   うにしておき、炉内圧力が真空ないし常圧のときには前
   記各加熱源の出力をほぼ均等としてワークを周囲から均
   等に加熱し、炉内圧力を高圧としたときには、前記加熱
   室の横断面における中央水平線より下方に位置している
   加熱源の出力を加熱源全体の出力の５５〜９５％の範囲
   内とするように各加熱源の出力を制御することを特徴と
   する焼結炉の操業方法。