JPH0517492U - 熱処理雰囲気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属の熱処理での還元性雰囲気保持を制御す
るため水分を添加させるのに正確かつ効率よく添加可能
にした熱処理雰囲気炉。 【構成】 Ｈ₂を含有する熱処理雰囲気気体と、これに
添加する所望水分量に応じて前記気体中のＨ₂と反応せ
しめるＯ₂を添加した雰囲気ガス供給管を熱処理炉の加
熱室に設けた加熱器を通して、熱処理炉内に開口せしめ
配置した熱処理雰囲気炉。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はオーステナイト系ステンレス品の表面光沢を高めた状態で仕上げる熱 処理、例えば光輝処理において熱処理炉の雰囲気中の水分濃度を効率よく一定に する水分添加機能を供えた熱処理雰囲気炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般にステンレス製品は、表面光沢が商品の優劣を左右するので、焼鈍工程で の厚い酸化膜の形成を防ぐため、還元性ガス雰囲気で焼鈍し、すぐれた光沢状態 のままで仕上がる光輝焼鈍が広く用いられる。還元性ガスとしてはアンモニア分 解ガス（７５％Ｈ₂、２５％Ｎ₂）や純水素ガスが使用されるが、ガス中のＨ₂Ｏ 成分が酸化皮膜因子となり、膜厚増大によるテンパーカラーが生ずることがある ので、これを抑制するためにガスの露点を極力低くしている。一方、安価な低水 素濃度のＮ₂雰囲気で熱処理する場合、極端に低露点にするとステンレス鋼の表 面のつやが失われることとなる。

【０００３】 このようなことより熱処理炉内の雰囲気の露点を所定の適切な範囲に調整する ことによって、光沢のよい焼鈍が行われている。

【０００４】 即ち適切な上記水分の含有量は、熱処理炉の雰囲気ガスの露点として、−２５ 〜−４０℃（約６２４〜１２５ｐ．ｐ．ｍ）の範囲とされている。

【０００５】 そして、このような水素を含む熱処理炉の雰囲気ガスに水分を添加するには、 従来炉内に供給する雰囲気ガスを予め水に接触させたり、或いはＯ₂または空気 を水素を雰囲気ガスに混合し、これをＰｔ、Ｐｄ酸化銅等の活性金属を担体に担 持させた公知の触媒を反応器に充填し、３００〜４００℃の温度に保持して通過 させて、水分を生成せしめ、これを同伴含有させている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記した如く雰囲気ガスに極めて少量の水分を含有させる水の供給は微妙な調 整が必要で、上記前者の、供給する雰囲気ガスを水に接触させて水分量を所定の 範囲に保持させることは困難で、光沢のある成形品を常に得ることはできず、特 に水に含まれる不純物によって処理品に悪影響を及ぼすことがある。

【０００７】 また後者は、水分量のコントロールは容易であるが、別途に触媒反応器や加熱 手段を備えることとなり設備費が高価で、特に大気圧に近い状態で扱うと設備が 大型となり、扱いにくくコスト高となる不都合があった。

【０００８】 本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、所望量の水分を所定の範囲に 正しく、かつ容易に添加することができしかも設備費やランニングコストを低減 した熱処理雰囲気炉を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る熱処理雰囲気炉においては、入り口、出口を有し内部に予熱室、 加熱器を備えた加熱室、冷却室を配し、かつ前記入り口より出口に向けて被熱処 理物を搬送する搬送手段を備えたトンネル型熱処理炉に、水素そして／または炭 化水素を含有する気体の供給管と、該管に前記気体中の水素と反応して水を生成 せしめる酸素を所望する含有水分量に相当する化学量論量に調整して供給する管 とを連結してなる雰囲気ガス供給管を、前記炉内に設けた加熱器を経て炉内にそ の管端を開口して設けてなる。

【００１０】

【作用】

本考案の熱処理雰囲気炉は上記の如き構成となっているので、水素や炭化水素 を含有する熱処理に必要な還元性ガスを一定の流量で流し、これに添加しようと する水分の所望量は２Ｈ₂＋Ｏ₂＝２Ｈ₂Ｏの化学反応式に基づく量の酸素（Ｏ₂） を一定流量で加えることは容易であり、更に不活性ガス等に酸素を混合して酸素 希釈ガスを用いれば、その導入量は多くなって導入する酸素をより微量な一定量 に調整し得て供給することはより一層容易になる。

【００１１】 従って、含有せしめる水分の露点を−２５〜−４０℃（水分含有量６２５〜１ ２５ｐ．ｐ．ｍ）とすることも、これに対応する化学量論量の酸素を一定流量で 導入し、これを加熱して水素と反応させればよいが、この加熱源として本来熱処 理炉に設けることが必要な加熱器の熱を利用するように、雰囲気ガス供給管を加 熱室の加熱器を経て炉内に開口するように配したので、熱処理炉で用いられる１ ０００℃以上の加熱温度が有効に利用し得る。そして上記水素と酸素との反応に 必要な６００℃以上の温度は熱処理炉の加熱器を共用するので、別途に加熱源を 用意することがなく設備費用や運転費用が低減し得る。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案に係わる熱処理炉の一実施例を説明する図で、図中１は熱処理炉 で、加熱室２を中央にしてその前後に予熱室３と冷却室４が配設されている。加 熱室２は周囲にヒータ５ａが内蔵された加熱器５とりつけられた金属製の筒（マ ッフル）６によって形成され、その前後の予熱室３と冷却室４は加熱器を設備し ない筒体（マッフル）よりなり上記加熱室２の筒６にそれぞれ接続され、一体化 された連続トンネル筒体７が形成されている。

【００１３】 上記連続筒体７の内部には、被熱処理品８を載置して左の入り口９から右の出 口１０方向に移動させる例えば耐熱金属製のベルトコンベアの如き搬送手段１１ が設けられている。また連続トンネル筒体７の入り口９及び出口１０の内側管内 にはそれぞれ外気の侵入を防ぐため例えばステンレス鋼の如き金属箔よりなる短 冊状のメタルカーテン１２が配され、開口部には開閉可能な扉１３ａ、１３ｂが 設けられている。

【００１４】 更に上記入り口９及び出口１０の外側にはこれらを覆うようにしてダンパー１ ４を備えたフード１５がそれぞれ配設されていて、これらは管１６、１７により ブロワー１８に連結されている。そして熱処理炉１のトンネル筒体７内部の雰囲 気ガスを入り口９、出口１０の両側より適宜排出する。入り口９及び出口１０よ り排出するガスの量の調節はそれぞれフード１５に設けたダンパー１４の開度を 調節することによって行われる。

【００１５】 また上記熱処理炉１には炉内の雰囲気を熱処理に好ましい雰囲気に形成するた め、雰囲気ガス供給管２１が上記加熱室２の加熱器５を蛇管状やヘアピン状に通 ってその管端開口２１ａが炉内に開口するように配されている。一方前記雰囲気 ガス供給管２１の他端側は水素や炭化水素を含有する還元性気体源２２を所定量 供給するため流量調整弁２３、流量計２４及び逆止弁２５を配した供給管２６と 、炉内に適度の水分を導入するため前記水素を含む還元性気体２２中の水素と反 応せしめる酸素源２７を、必要とする所望の水分量に応じて化学反応式に基づい た化学量論量を供給するよう流量計調整弁２８、流量計２９を備えた管３０とが 連結されている。

【００１６】 このように構成された本考案の熱処理雰囲気炉は、先ず熱処理炉１の加熱器５ を作動せしめて加熱室２を昇温し、所定温度約１０００℃に達したら還元性気体 源２２よりたとえば７５％Ｈ₂、２５％Ｎ₂（容量％）の混合ガスを流量調整弁２ ３、流量計２４によって所定流量に調整して管２６、雰囲気ガス供給管２１を介 して炉内加熱室２に供給すると共に、ブロワー１８を駆動して炉内ガスを予熱室 ３を経て入り口９より、また冷却室４を経て出口１０よりそれぞれ排出する。な おそれぞれ入り口９、出口１０よりの排出量はフード１５に設けたダンパー１４ の開度を適宜調節して行う。

【００１７】 次いで熱処理に必要な水分量を定め、この量に応じて前記還元性気体中の水素 と反応生成せしめる酸素２７（乾燥空気を用いても良い）を化学量論量を流量調 整弁２８、流量計２９により調整して管３０で前記雰囲気ガス供給管２１に導入 し前記還元性気体とともに熱処理炉１内に供給する。そしてこの酸素が添加され た雰囲気気体は加熱室２に設けた加熱器５によって６００℃以上に加熱されて、 添加された酸素分が還元性気体中の水素と反応し水となり還元性気体に同伴され て管端開口２１ａより炉内加熱室２に導入される。そして導入されたこの雰囲気 ガスはブロワー１８に吸引されて炉内を２方向に分かれて、それぞれ入り口９、 出口１０より排出され、炉内は所望の雰囲気に保持される。

【００１８】 このように所定水分量の炉内雰囲気が保持された状態で搬送手段１１を駆動し て被熱処理物８を入り口９より炉内に導入し約１０００℃以上に加熱された加熱 室２を通って出口１０に向けて搬送される。この間被熱処理物８は所定の適切に 調整された水分を含有する雰囲気状態下で熱処理され、適度な還元性雰囲気とし て作用し、極めて光輝度が優れた状態で焼鈍される。

【００１９】 また、入口側の予熱室３は、外部から空冷され、雰囲気ガスは降温し、９００ ℃以下のため酸化温度を短時間で通過するので光輝性が悪くなることがない。

【００２０】 またブローア１８に引かれて出口１０方向に流れる雰囲気ガスは、外側が空冷 されている出口側の冷却室４によって冷却され、すみやかに酸化域の温度以下と なる。上記予熱室３と冷却室４は水冷ジャケットとするとさらに、酸化域の温度 は低くなる。

【００２１】 上記説明は、雰囲気ガスとして、ＮＨ₃の分解ガス、或いはＨ₂とＮ₂とを適宜 混合した雰囲気ガスを用いる光輝プロセスを例としたが、浸炭プロセスのように ＣＯ＋Ｎ₂＋Ｈ₂雰囲気で、ＣＯの一部をＣＯ₂に転化させ、ＣＯ／ＣＯ₂で定まる 浸炭度合を調整するための水分を添加するにも上記Ｏ₂分が用いられるこの装置 が用いられる。

【００２２】 また、雰囲気ガスとしてＨ₂は不可欠だが、これを混合する不活性ガスとして 例えばアルゴンなども使用することができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の装置は、添加水分の量の微調整が容易であり、 また設備は本来配される必要がある加熱炉内加熱器を共用するようにしたので装 置の他の部分を利用することができ、設備費やランニンクコスが安く、その上構 造が簡単で故障が少なく、メンテナンス費用がほとんどかからない等の利点があ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の熱処理雰囲気炉の一例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 熱処理炉 ２ 加熱室 ３ 予熱室 ４ 冷却室 ５ 加熱器 ５ａ ヒータ ６ 筒（マッフル） ７ 連続トンネル筒体 ８ 被熱処理品 ９ 入口 １０ 出口 １１ 搬送手段 １２ メタルカーテン １３ａ 扉（入口） １３ｂ 扉（出口） １４ ダンパー １５ フード １６ 管 １７ 管 １８ ブロワー ２１ 雰囲気ガス供給管 ２１ａ 管端開口 ２２ 還元性気体源 ２３ 流量調整弁 ２４ 流量計 ２５ 逆止弁 ２６ 管 ２７ 酸素源 ２８ 流量調整弁 ２９ 流量計 ３０ 管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入り口、出口を有し、内部に予熱室、加
   熱器を備えた加熱室、冷却室を配し、かつ前記入り口よ
   り出口に向けて被熱処理物を搬送する搬送手段を備えた
   トンネル型熱処理炉に、水素そして／または炭化水素を
   含有する気体の供給管と、該管に前記気体中の水素と反
   応して水を生成せしめる酸素を所望する含有水分量に相
   当する化学量論量に調整して供給する管とを連結してな
   る雰囲気ガス供給管を、前記炉内に設けた加熱器を経て
   炉内にその管端を開口して設けてなることを特徴とする
   熱処理雰囲気炉。