JPH02309184A - 高圧焼結炉の操業方法 - 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、炉内を真空引きした後、高圧状態として被処
理物を焼結処理する高圧焼結炉の操業方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 金属やセラミック等の焼結体を製造するには、通常、炉
内を高圧状態に維持できる高圧焼結炉を用い、その炉内
に形成した加熱室内に、材料である粉末をあらかじめ圧
縮成形した被処理物を装入し、被処理物の脱脂や焼結の
ために炉内を真空または低圧ガス雰囲気中で加熱室内の
被処理物周囲に配設したヒータを発熱させ、次いで、炉
内を必要な圧力まで加圧してヒータによる加熱を行う方
法が採られている。

し発明が解決しようとする課題］ このような方法の場合、炉内が真空加熱時または低圧加
熱時の際、炉内の対流伝熱に比べて輻射伝熱の割合が大
きく、炉内の温度は均一になりやすいものの、高圧ガス
を導入して加熱する加熱する高圧加熱時は、ズ・１流の
影響によって熱損失が生じるため、ヒータの発熱量を真
空加熱時よりも大きくするのみならず、炉内下部の温度
の低下を防ぐため、さらに下部側のヒータの発熱量を真
空加熱時よりも大きくする必要がある。

また、真空加熱時には、炉内放電によるトラブルを防止
するためにヒータの印加電圧を低く抑える必要があり、
これに対処する方法として、特に下部側のヒータを大電
流に耐え得る断面積の大きいものとすることが挙げられ
るが、これは設備の大型化を招くといった不具合を生じ
させる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、真空
加熱時および高圧加熱時の双方において最適な発熱量を
生じさせ、これにともなって設備の小型化を可能ならし
める高圧焼結炉の操業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］ 本発明は上記目的を達成するためになされ、炉体内部に
被処理物が装入される加熱室を形成し、この加熱室内に
、加熱室内における上部ゾーンおよび下部ゾーンをそれ
ぞれ加熱する電熱型の上部ヒータおよび下部ヒータを配
設するとともに、前記上部ゾーンおよび下部ゾーンの温
度を検出する温度センサをそれぞれ配設し、さらに、こ
れら温度センサの検出値に応じて前記上部ヒータおよび
下部ヒータの発熱量を制御する制御手段を設けた高圧焼
結炉の操業方法であって、前記制御手段により、炉体内
部を高圧状態として前記被処理物を加熱する際、前記下
部ヒータの印加電圧を、炉体内部が真空または低圧状態
の時と比較して高めることを特徴としている。

［作用］ 本発明の高圧焼結炉の操業方法によれば、制御手段によ
って、真空加熱時においては、放電が生じない程度にヒ
ータの発熱量を抑え、高圧加熱時においては、下部ヒー
タの印加電圧を上部ヒータのそれよりも高めて下部ヒー
タの出力を増大させ、各温度センサの検出値を同値とす
ることにより、加熱室内に生じる上下のｉＴＡ度差を解
消する。これによって下部ヒータに流れる電流値を小さ
くすることができ、この結果、真空加熱時および高圧加
熱時の双方において最適な発熱量を生じさせることかで
き、設備の小型化が図れる。

［実施例］ 以下、第１図および第２図は本発明方法を実施し得るに
好適な高圧焼結炉を示し、まずこの高圧焼結炉の構成を
説明する。

これら図中１は、本体１ａおよび炉蓋１ｂからなる円筒
状の炉体であり、この炉体１内部には、円筒状の断熱材
からなるインナーケース２が配設され、この内部か、被
処理物Ｗか装入される加熱室３とされている。加熱室３
内には、被処理物Ｗを置くための台４が設けられている
。

加熱室３内には、この加熱室３内の上部ゾーン３Ａ、お
よび下部ゾーン３Ｂをそれぞれ加熱する電熱型の上部ヒ
ータ５Ａおよび下部ヒータ５Ｂが配設されている。各ヒ
ータ５Ａ、５Ｂは、それぞれインナーケース２の軸方向
に延びるロッド状のヒータ５　ａ　、５　ｂか、１夏数
個組み合わされて構成されている。

加熱室３内の丘部ゾーン３Ａおよび下部ゾーン３Ｂには
、これら各ゾーン３Ａ、３Ｂの温度を検出する温度セン
サ６ａ、　６ｂがそれぞれ配設されている。また、炉体
１には、この加熱室３内の圧力を検出する圧力センサ７
が設けられている。

図中８は、上部ヒータ５Ａおよび下部ヒータ５Ｂの温度
を制御する制御手段であり、この制御手段８には、前記
温度センサｆ３ａ、　６ｂおよび圧力センサ７の検出値
が入力される。そして、この制御手段８は、放電に対す
る配慮か必要な真空加熱時においては、各ヒータ５　Ａ
、５　Ｂへの印加電圧を低（抑える。また、特に、圧力
センサ７の検出値が所定の高い値が人力されたら、すな
わち炉体ｌ内の圧力が所定の高圧状態になったら、下部
ヒータ５Ｂの印加電圧を上部ヒータ５Ａのそれより高く
（たとえばＸ、Ｓ＋＝以上）切り替え、各温度センサ６
ａ、６ｂの検出値をほぼ同値となるよう制御する。

なお、上記焼結炉には、加熱室３内を真空引きする真空
排気装置と、加熱室３内に不活性ガスを導入して高圧状
態とする圧力調整機構（いずれも図示略）が設備されて
いる。

５次いで、上記構成からなる高圧焼結炉を用いて本発明
にもとつく操業方法を説明する。

加熱室３内の台４上に被処理物Ｗを置いて炉体ｌ内を炉
蓋１ｂによって密閉し、前記真空排気装置によって炉体
１内部を真空引きしてから必要な雰囲気圧力に設定する
とともに、上部ヒータ５Ａおよび下部ヒータ５Ｂを発熱
させて、脱脂、もしくは真空または低圧焼結等に必要な
温度で被処理物Ｗを加熱する。この場合、各ヒータ５Ａ
、５Ｂに印加する電圧は放電か生じない程度に設定する
。

この脱脂もしくは焼結処理が終わったら、加熱室３内を
所定の温度にコントロールするとともに、前記圧力調整
機構によって加熱室３内に不活性ガスを導入し、加熱室
３内を必要な高圧状態として高圧焼結を行う。

この際、圧力センサ７の検出値が所定の高圧な値（たと
えば１０〜２０に９７ａｘ″）になったら、制御手段８
によって下部ヒータ５Ｂの印加電圧を上部ヒータ５Ａの
それよりも高めて（ｌ、５倍以上）、各温度センサ６ａ
、６ｂの°検出値（制御手段８への人力値）をほぼ同値
とする。

高圧加熱時の加熱室３内においては、ガスの対流によっ
て、加熱室３の下部ゾーン３Ｂが上部ゾーン３Ａよりも
温度が低くなるといった上下の温度差か生じるわけであ
るが、上記のように高圧加熱時に、下部ヒータ５Ｂの印
加電圧を高めることによって、この下部ヒータ５Ｂは下
部ゾーン３Ｂの温度を高めるのに必要なパワーを与えら
れ、下部ゾーン３Ｂは上部ゾーン３Ａと同じ温度にコン
トロールされる。

すなわち、高圧加熱時には、上部ヒータ５Ａはそのまま
で下部ヒータ５Ｂのみ印加電圧を高めることにより、従
来に比較して下部ヒータ５Ｂに流れる電流値を小さくす
ることができ、したがって、ヒータに付随するトランス
、ケーブル、給電部等の設備を小型化できる。

また、本実施例の高圧焼結炉は、圧力センサ７と各温度
センサ６ａ、６ｂの各検出値にもとつき、′加熱室３内
の圧力が高圧状態になったら、下部ヒータ５Ｂの印加電
圧を上部ヒータ５Ａのそれより高く切り替え、各温度セ
ンサ５ａ、５ｂの検出値をほぼ同値となるよう制御する
から、確実かつ簡単に加熱室３内の温度を圧力に応じて
最適に設定できる。

なお、下の表は本発明方法と従来方法の操業例を比較し
たものである。

上記のように、ヒータの消費電力は同じであるものの、
従来方法では、１００ｋｇ／ｃ１″時に必要な下部ヒー
タのパワー９０ＫＷを得るためには、２２５０Ａの電流
を流せるケーブルが必要であったので、トランス、ケー
ブル、給電部すべてが大型でなければならなかった。し
かしなから、本発明方法では１５００Ａで済むため、設
備が小型化し、かつコストも低減できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の高圧焼結炉の操業方法に
よれば、炉体内部に被処理物が装入される加熱室を形成
し、この加熱室内に、加熱室内における上部ゾーンおよ
び下部ゾーンをそれぞれ加熱する電熱型の上部ヒータお
よび下部ヒータを配設するとともに、前記上部ゾーンお
よび下部ゾーンの温度を検出する温度センサをそれぞれ
配設し、さらに、これら１晶変センサの検出値に応じて
前記上部ヒータおよび下部ヒータの発熱ｍを制御する制
御手段を設けた高圧焼結炉の操業方法であって、前記制
御手段により、炉体内部を高圧状態として前記被処理物
を加熱する際、前記下部ヒータの印加電圧を、炉体内部
が真空または低圧状態の時と比較して高めることを特徴
とすることから、高圧加熱時において加熱室内に生じる
上下の温度差か解〆肖し、これによって下部ヒータに流
れる電流値を小さくすることかでき、もって設備の小型
化が図れる。また、真空から低圧時においては、下部ヒ
ータの能力を高圧時に比較して小さく抑えられ、下部ヒ
ータのパワー過剰によるオーバーシュートを小さくでき
る結果、従来と比較して温度コントロール性が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための高圧焼結炉
の正断面図、第２図は第１図の■−■線矢視断面図であ
る。 ｌ・・・・・炉体、　　　　　　　３・・・・加熱室、
３Ａ・・・・・・上部ゾーン、　　　３Ｂ・・・・・・
下部ゾーン、５Δ・・・・・・上部ヒータ、　　　５Ｂ
・・・・・下部ヒータ、６ａ、６ｂ・・・・・冑温度セ
ンサ、８・・・・・・制御手段。 出願人　石川島播磨重工業株式会社 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炉体内部に被処理物が装入される加熱室を形成し、この
   加熱室内に、加熱室内における上部ゾーンおよび下部ゾ
   ーンをそれぞれ加熱する電熱型の上部ヒータおよび下部
   ヒータを配設するとともに、前記上部ゾーンおよび下部
   ゾーンの温度を検出する温度センサをそれぞれ配設し、
   さらに、これら温度センサの検出値に応じて前記上部ヒ
   ータおよび下部ヒータの発熱量を制御する制御手段を設
   けた高圧焼結炉の操業方法であって、 前記制御手段により、炉体内部を高圧状態として前記被
   処理物を加熱する際、前記下部ヒータの印加電圧を、炉
   体内部が真空または低圧状態の時と比較して高めること
   を特徴とする高圧焼結炉の操業方法。