JPH0514025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、加熱室と冷却室との２室を備えて浸
炭処理を行なう半連続式の真空浸炭炉の操業方法
に関する。

〈従来の技術〉 従来の加熱室と冷却室の２室を備えた真空浸炭
炉では、第２図に示す特開昭58−130270号公報に
記載されているものがある。

この真空浸炭炉１は、加熱室２が高温環境の真
空中および大気中において化学的・強度的に安定
な発熱体２ａおよび断熱材２ｂから構成されると
ともに、加熱室２を覆いかつ油槽３ａを備えた冷
却室３自体の外壁を構成する真空容器４が配設さ
れ、加熱室２と冷却室３とには共に真空排気源Ｖ
が接続されている。また、加熱室２には浸炭ガス
源Ｃ、冷却室３には冷却室３内を大気圧以上に加
圧可能な窒素ガス等の不活性ガス源Ｇがそれぞれ
接続されている。

なお、５は装入扉、６は中間真空扉、７は搬出
扉、８は内部移送装置、９は昇降台であり、さら
に、５ａは内部装入扉、６ａは内部中間扉であ
る。

この真空浸炭炉１を使用した操業方法について
述べると、つぎのようである（第１表参照）。

まず、予め加熱室２を大気圧状態で所定の温度
に加熱しておく。

第１工程……装入扉５，５ａを開放し、第１被
熱物Ｍ１を加熱室２に装入し、直ちに装入扉５，
５ａを閉鎖する。

第２工程……加熱室２を真空排気源Ｖによつて
真空排気しながら、第１被熱物Ｍ１を所定温度ま
で真空加熱し、その後、浸炭ガス源Ｃによつて所
定の浸炭処理をする。そして再び真空にし拡散処
理をし、さらに焼入温度まで降温均熱加熱する。
なお、その間に冷却室３を真空排気しておく。

第３工程……中間真空扉６，６ａを開放し、内
部移送装置８によつて被熱物Ｍ１を冷却室３の昇
降台９に移送し、直ちに中間真空扉６，６ａを閉
鎖する。

第４工程……不活性ガス源Ｇからのガスを供給
して冷却室３を大気圧以上に加圧しつつ、昇降台
９を降下させて第１被熱物Ｍ１を焼入処理する。
その間に、高温の加熱室２へ空気を導入して大気
圧状態とし、さらに、装入扉５，５ａを開放して
加熱室２に第２被熱物Ｍ２を装入し、直ちに装入
扉５，５ａを閉鎖する。なお、冷却室３を大気圧
以上に加圧する理由は、加熱室２内に空気が入り
込む際その空気が冷却室３内に入り込まないよう
にするためである。

第５工程……昇降台９を上昇させ、搬出扉７を
開放して第１被熱物Ｍ１を炉１外へ搬出し、直ち
に搬出扉７を閉鎖して冷却室３を真空排気する。
その間に、第２被熱物Ｍ２を第２工程と同様に取
扱う。

以下、定常状態では、第３・４・５工程が繰り
返される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の真空浸炭炉１の操業方法は、被熱物Ｍ
１，Ｍ２の加熱室２への装入時、加熱室２を大気
中にさらすことから、浸炭処理中に発熱体１ａや
断熱材１ｂに付着する煤を焼除することができ、
加熱室２内を清浄化することに効果がある。

しかし、従来の真空浸炭炉１の操業方法では、
加熱室２から冷却室３へ被熱物Ｍを移送する際、
被熱物Ｍを酸化させないよう、冷却室３を真空に
しており、加熱室２ばかりでなく冷却室３も真空
にする必要がある。そのため、浸炭処理に不可欠
な焼入を行なう油槽３ａ等を備えた大きな容積の
冷却室３を真空にすることから、大きな真空容器
４の気密性を維持する操業時の保守点検の工数が
増大し、また、真空排気源Ｖの作動エネルギーが
増大してしまう。

さらに、大きな容積の冷却室３も真空構造にす
る必要が生じ、種々の高強度の外壁や真空シール
材を備えた、加熱室２を覆いかつ冷却室３自体の
外壁を構成する大きな真空容器４が必要となり、
真空浸炭炉１を製造する際の材料費が増大すると
ともに、製造時の気密性を管理する必要も生じ、
炉の製造コストや製造工数を増加させていた。

さらにまた、加熱室２から冷却室３への被熱物
Ｍの移送を真空状態で行なうことから、内部移送
装置８や中間真空扉６，６ａの駆動装置を真空容
器４内に配設する必要が生じ、この種の駆動装置
を特殊な機構や部品で構成しなければならず、炉
の保守点検の工数や製造工数・製造コストの増加
を助長してしまう。

本発明は、上述の問題を解決するもので、被熱
物の処理に支障をきたすことなく、大きな容積の
冷却室を真空状態にせずに操業できて、操業時の
気密性を維持する保守点検の工数低減や真空排気
源の省エネ化を図れ、また、炉自体の製造工数や
製造コストの低減を図ることができる真空浸炭炉
の操業方法を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明に係る操業方法は、中間真空扉で区画さ
れた加熱室と冷却室との２室を備えるとともに、
加熱室の前部に被熱物装入用の装入扉が設けら
れ、冷却室の後部に被熱物の搬出用の搬出扉が設
けられた真空浸炭炉の操業方法であつて、 予め加熱室を大気圧状態で所定温度に加熱して
おくとともに、冷却室を不活性ガスの供給により
常時大気圧状態の不活性ガス雰囲気としておき、
下記第１〜５工程を行なうことを特徴とするもの
である。

第１工程 装入扉を開放して第１被熱物を加熱室へ装入
し、装入扉を閉鎖する。

第２工程 加熱室において第１被熱物を真空加熱し、その
後、第１被熱物を浸炭、拡散、及び降温均熱加熱
する。

第３工程 加熱室を不活性ガスの供給により大気圧状態と
して中間真空扉を開放し、第１被熱物を冷却室へ
移送し、その後、中間真空扉を閉鎖する。

第４工程 第１被熱物を冷却手段により焼入するととも
に、装入扉を開放して第２被熱物を加熱室へ装入
し、その後、装入扉を閉鎖する。

第５工程 搬出扉を開放して焼入した第１被熱物を冷却室
から搬出し、その後、搬出扉を閉鎖し、その間に
後続の第２被熱物を第２工程以降で処理する。

〈発明の作用・効果〉 本発明に係る操業方法では、被熱物の加熱室か
ら冷却室への移送時、加熱室と冷却室とを共に大
気圧状態の不活性ガス雰囲気にしていることか
ら、被熱物が酸化されず支障なく移送される。そ
して、被熱物は、冷却室において大気圧状態の不
活性ガス雰囲気で冷却手段により焼入され、その
後冷却室外へ搬出されることとなり、支障なく所
定の浸炭処理が施される。

したがつて、本発明では、加熱室だけを真空容
器で覆い、冷却室を常時不活性ガスの供給によつ
て大気圧状態の不活性ガス雰囲気としておくだけ
でよく、冷却室を真空にできるような構造にする
ことが不要となる。

そのため、大きな容積の冷却室の気密性を維持
する保守点検を簡便化できて、操業時の保守点検
の工数を削減できる。また、加熱室だけを真空状
態にして、大きな冷却室を真空状態にしなくとも
良いことから、真空排気源の省エネ化を図ること
ができる。

さらに、大きな容積の冷却室を真空にできる構
造としなくともよいことから、従来のような種々
の高強度の外壁や真空シール材から構成される大
きな真空容器が不要となつて、真空浸炭炉の製造
工数及び製造コストを低減させることができる。

また、被熱物の移送装置や中間真空扉の駆動装
置を従来のような真空容器内に配設する必要がな
くなるため、これらの装置を特殊なものでなく通
常の機構の市販品で構成することができ、炉の製
造工数及び製造コストの低減を助長できる。特
に、冷却室に不活性ガスを常時大気圧状態で供給
することから、加熱室から冷却室への被熱物の移
送時、中間真空扉を開け、冷却室側に配置した後
部移送装置を介して被熱物を移送でき、真空容器
内に被熱物の移送装置を配設しなくともよくな
り、一層、真空浸炭炉の製造工数及び製造コスト
を低減させることができ、さらに、移送装置の保
守点検も容易にできることとなる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

まず、実施例で使用する真空浸炭炉について説
明すると、この真空浸炭炉１１は、図１に示すよ
うに、加熱室１２と冷却室１３との２室から構成
され、加熱室１２だけが真空容器１４に覆われて
いる。

加熱室１２は、真空容器１４内に断熱材１２ｂ
と発熱体１２ａを配設させて構成されている。

発熱体１２ａは、高温強度が大で、高温状態で
直接空気に触れても酸化燃焼せず、また熱亀裂が
生じなくて、高温真空時でも蒸発しない抵抗発熱
体を使用する。例えば再結晶処理を施した炭化ケ
イ素系発熱体、またはその表面にアルミナ溶射被
覆層を形成させたもの、あるいは、最高加熱温度
が1000℃以下、真空圧0.2トール程度ならばニツ
ケル・クロム系合金発熱体、鉄・クロム系合金発
熱体などが使用できる。

断熱材１２ｂは、熱伝導率が小さく、高温状態
で繰返し真空←→大気にさらされても化学的に安
定な耐火材、例えば高純度セラミツクフアイバー
で構成したものを使用する。

そして、加熱室１２の前部（図中左側）には、
被熱物Ｍ装入用の装入扉１５が配設されている。
この装入扉１５は、加熱室１２と真空容器１４と
の兼用の扉であり、リンク機構１５１・ガイドレ
ール１５２を介して炉１１に配置される図示しな
い駆動装置によつて上下方向で開閉されるように
構成されている。

加熱室１２の後部（図中右側）には、被熱物Ｍ
搬出用の中間真空扉１６が配設されている。この
中間真空扉１６は、装入扉１５と同様に、加熱室
１２と真空容器１４との兼用の扉であり、リンク
機構１６１・ガイドレール１６２・チエーン１６
３・スプロケツト１６４を介し、一方のスプロケ
ツト１６４の軸に接続される炉１１外の図示しな
い駆動装置によつて、上下方向で開閉されるよう
に構成されている。

また、加熱室１２には、真空ポンプ等から構成
される真空排気源Ｖが電磁弁２２を備えた管路２
１を介して接続されるとともに、浸炭ガス源Ｃが
電磁弁２４及び流量調整器２５を備えた管路２３
を介して接続されている。さらに、加熱室１２に
は不活性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガ
ス源Ｇが電磁弁２９を備える管路２８を介して接
続されている。

なお、１８は炉床レール、２０は浸炭ガスを攪
拌するフアンである。

冷却室１３は、中間真空扉１６の部位で加熱室
１２後部に接続され、内部に焼入を行なう冷却手
段としての油槽１３ａを備えている。

冷却室１３の後部（図中右側）には、被熱物Ｍ
搬出用の搬出扉１７が配設され、この搬出扉１７
は、装入扉１５と同様に、リンク機構１７１・ガ
イドレール１７２を介して炉１１外に配置される
図示しない駆動装置によつて上下方向で開閉され
るものである。

また、冷却室１３内を常時大気圧状態で窒素ガ
ス雰囲気とするよう、冷却室１３には、流量調整
器３１を備える管路３０を介して窒素ガス源Ｇが
接続されている。ちなみに、実施例の場合、炉１
の操業時には、冷却室１３内が常時大気圧状態を
維持できるよう、大気圧より若干加圧（約20mm
H₂Ｏ）して窒素ガスを流出させるものである。

そして、この冷却室１３は、従来の冷却室３の
ように操業時に真空状態を維持する必要がなく、
窒素ガス雰囲気の大気圧状態を維持できればよい
ため、その外壁を高強度の構造にしたり、真空シ
ール材等を利用しなくともよい。

なお、１９は、被熱物Ｍの油槽１３ａへの投
入・引上げを行なう昇降台であり、冷却室１３外
に設けられたエアシリンダ３４により駆動される
ものである。３２は、流量調整器３３を備えた窒
素ガスの廃棄用管路である。

また、この炉１１の前方には、装入扉１５の位
置に対応して被熱物Ｍの装入用コンベヤ３５が配
設され、炉１１の後方には、搬出扉１７の位置に
対応して被熱物Ｍの搬出用コンベヤ３７が配設さ
れている。

そして、装入用コンベヤ３５内には、装入扉１
５の解放時に装入用コンベヤ３５上の被熱物Ｍを
加熱室１２内の炉床レール１８上の所定位置に移
送可能な前部移送装置として、押出ロツド３６が
設けられている。また、搬出用コンベヤ３７内に
は、先端を搬出扉１７を貫通して冷却室１３内に
挿入させ、中間真空扉１６の解放時に加熱室１２
内の被熱物Ｍを冷却室１３内の昇降台１９上に移
送させたり、また、搬出扉１７の解放時に冷却室
１３内の被熱物Ｍを炉１１外へ搬出させたりする
後部移送装置として、引出ロツド３８が配設され
ている。

なお、押出ロツド３６や引出ロツド３８は、被
熱物Ｍの移送時、上面に被熱物Ｍをそれぞれ載置
させているパレツトＰを引掛け、このパレツトＰ
を介して被熱物Ｍの移送を行なうものである。

つぎに、この真空浸炭炉１１を使用した実施例
の操業方法について説明する（第２表参照）。

まず、予め、加熱室１２を大気圧状態で所定の
温度に加熱しておくとともに、流量調整器３１を
調整して窒素ガス源Ｇから冷却室１３内へ所定流
量の窒素ガスを供給し、冷却室１３内を大気圧状
態の窒素ガス雰囲気としておく。なお、各扉１
５，１６，１７は閉鎖させておく。

第１工程 装入扉１５を開放し、押出ロツド３６を使用し
て装入用コンベヤ３５上の第１被熱物Ｍ１を炉床
レール１８上の所定位置に移送し、第１被熱物Ｍ
１を加熱室１２へ装入する。そして直ちに装入扉
１５を閉鎖する。

第２工程 電磁弁２２を開いて加熱室１２を真空状態に減
圧するとともに、第１被熱物Ｍ１を所定の浸炭温
度まで昇温均熱加熱し、その後、電磁弁２２を閉
じる。

そして、所定の浸炭温度を維持した状態で、電
磁弁２４を開いて加熱室１２内に浸炭ガスを所定
流量で所定時間供給し、第１被熱物Ｍ１を浸炭す
る。

その後、高温を維持した状態で、電磁弁２４を
閉じるとともに、再び電磁弁２２を開いて加熱室
１２内を真空状態とし、浸炭された第１被熱物Ｍ
１の表層部の炭素の芯部への拡散を行なう。

そしてその後、第１被熱物Ｍ１を焼入に最適な
温度となるよう降温均熱加熱する。

第３工程 電磁弁２２を閉じるとともに電磁弁２９を開
き、加熱室１２内に窒素ガスを供給して、加熱室
１２を冷却室１３と同様な大気圧状態の窒素ガス
雰囲気とし、その後、中間真空扉１６を開放す
る。そして、引出ロツド３８を使用し、炉床レー
ル１８上の第１被熱物Ｍ１を昇降台１９上に移送
して、第１被熱物Ｍ１を冷却室１３へ移送し、そ
の後、中間真空扉１６を閉鎖する。ちなみに、こ
の第１被熱物Ｍ１の移送時では、加熱室１２と冷
却室１３とが共に窒素ガス雰囲気となつているこ
とから、第１被熱物Ｍ１は、酸化されることがな
く、支障なく移送される。

第４工程 エアシリンダ３４を作動させて昇降台１９を降
下させ、第１被熱物Ｍ１を油槽１３ａ内に投入し
て油焼入する。

これと同時に、装入扉１５を開放し、押出ロツ
ド３６を介して装入用コンベヤ３５上の後続の第
２被熱物Ｍ２を加熱室１２の炉床レール１８上の
所定位置に装入し、その後、直ちに装入扉１５を
閉鎖する。その際、加熱室１２内には空気が流入
することから、発熱体１２ａや断熱材１２ｂに付
着していた浸炭ガスの煤が焼除され、加熱室１２
内の清浄化が図れる。

第５工程 エアシリンダ３４を介して油槽１３ａ中の昇降
台１９及び第１被熱物Ｍ１を上昇させて元の位置
に戻す。そして、搬出扉１７を開放し、引出ロツ
ド３８を介して昇降台１９上から搬出用コンベヤ
３７上に第１被熱物Ｍ１を移送し、第１被熱物Ｍ
１を冷却室１３から搬出後、搬出扉１７を閉鎖す
る。また、加熱室１２内では、第２工程と同様に
第２被熱物Ｍ２を処理する。

その後、定常状態では、第３・４・５工程が繰
り返される。なお、搬出時に冷却室１３に少量の
空気が侵入するが、その侵入した空気は、次の被
熱物Ｍが冷却室１３にくる工程までに、不活性ガ
スにより希釈されて排出されてしまう。

したがつて、この実施例の操業方法では、冷却
室１３を真空状態としなくとも支障泣く被熱物Ｍ
の処理が行なえることから、既述の発明の作用・
効果の欄で述べたと同様な効果を奏する。

そしてまた、この実施例では、可動する装入扉
１５・中間真空扉１６・搬出扉１７・昇降台１
９・炉１１内での被熱物Ｍ移送用の押出・引出ロ
ツド３６，３８等が全て真空容器１４内に配設さ
れておらず、自動操業する場合、各可動部品の位
置確認用の検出センサを真空容器１４外に配置さ
せることができ、自動操業時の機構を単純化で
き、自動操業時のハード及びソフトの面で好都合
となる。

ちなみに、従来の炉１を自動操業させる場合に
は、真空中で各種検出スイツチを作動させること
がそれらの接点の寿命を著しく短かくさせること
から、各可動部品の位置にカムやカムロツド等を
配置させて、そのカムロツド等の端部を真空容器
外へ出し、その端部の動きを検出スイツチで検出
するように構成する必要があり、複雑な機構とな
つていた。

なお、実施例では、被熱物を焼入する冷却手段
として、油槽１３ａを利用するものを示したが、
他に、水や水溶性冷却剤等の焼入液、あるいはガ
ス冷却や流動層冷却等の周知の冷却手段を利用し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用する真空浸炭
炉の断面図、第２図は従来例に使用する炉を示す
断面図である。 １１……真空浸炭炉、１２……加熱室、１２ａ
……発熱体、１２ｂ……断熱材、１３……冷却
室、１３ａ……油槽、１４……真空容器、１５…
…装入扉、１６……中間真空扉、１７……搬出
扉、３６……（前部移送装置）押出ロツド、３８
……（後部移送装置）引出ロツド、Ｍ……被熱
物、Ｖ……真空排気源、Ｃ……浸炭ガス源、Ｇ…
…（不活性ガス源）窒素ガス源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中間真空扉で区画された加熱室と冷却室との
   ２室を備えるとともに、加熱室の前部に被熱物装
   入用の装入扉が設けられ、冷却室の後部に被熱物
   の搬出用の搬出扉が設けられた真空浸炭炉の操業
   方法であつて、 予め加熱室を大気圧状態で所定温度に加熱して
   おくとともに、冷却室を不活性ガスの供給により
   常時大気圧状態の不活性ガス雰囲気としておき、
   下記第１〜５工程を行なうことを特徴とする真空
   浸炭炉の操業方法。 第１工程 装入扉を開放して第１被熱物を加熱室へ装入
   し、装入扉を閉鎖する。 第２工程 加熱室において第１被熱物を真空加熱し、その
   後、第１被熱物を浸炭、拡散、及び降温均熱加熱
   する。 第３工程 加熱室を不活性ガスの供給により大気圧状態と
   して中間真空扉を開放し、第１被熱物を冷却室へ
   移送し、その後、中間真空扉を閉鎖する。 第４工程 第１被熱物を冷却手段により焼入するととも
   に、装入扉を開放して第２被熱物を加熱室へ装入
   し、その後、装入扉を閉鎖する。 第５工程 搬出扉を開放して焼入した第１被熱物を冷却室
   から搬出し、その後、搬出扉を閉鎖し、その間に
   後続の第２被熱物を第２工程以降で処理する。