JPH10204607A - 金属材料の浸炭処理方法及び浸炭処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】拡散室を短くでき、したがってそれだけ拡散室
に必要な設置場所が短くなるだけでなく、それだけ拡散
室からの放熱量が小さくなり、また拡散室における温度
や雰囲気を制御するための関連機器も少なくなって、そ
の制御も容易になる、金属材料の浸炭処理方法及び浸炭
処理炉を提供する。 【解決手段】減圧下に金属材料表面への浸炭と該金属材
料内部への炭素拡散とを連続して行なう浸炭処理におい
て、金属材料の炉長方向搬送列数を浸炭期よりも拡散期
の方が多くなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属材料の浸炭処理
方法及び浸炭処理炉に関する。金属材料の表面硬化方法
として真空浸炭やプラズマ浸炭等の浸炭処理が行なわれ
る。これらの浸炭処理では、炉内上流側に浸炭室が、ま
た炉内下流側に拡散室が形成された浸炭処理炉を用い、
浸炭室で金属材料表面へ浸炭し、引き続き拡散室で金属
材料内部へ炭素拡散している。本発明はかかる浸炭処理
方法及び浸炭処理炉の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような浸炭処理方法とし
て、炉内上流側に浸炭室が、また炉内下流側に拡散室が
形成された長尺な浸炭処理炉を用い、減圧下に、金属材
料を炉長方向へ１列縦隊で搬送しつつ、浸炭室で金属材
料表面へ浸炭し、引き続き拡散室で金属材料内部へ炭素
拡散することが行なわれている。浸炭室における浸炭期
では、浸炭性ガスの流れや被処理材である金属材料の配
置等によって、金属材料表面に入り込む炭素量が影響を
受けるので、金属材料表面に入り込む炭素量のバラツキ
をできるだけ少なくするため、金属材料を炉長方向へ１
列縦隊で搬送しつつ浸炭しているのであるが、従来法で
は、引き続いての拡散室における拡散期でも、金属材料
をそのまま炉長方向へ１列縦隊で搬送しつつ炭素拡散し
ているのである。

【０００３】ところが、浸炭期よりも拡散期の方が数倍
長い時間がかかるため、従来法のように金属材料を炉長
方向へ１列縦隊で搬送しつつ浸炭しそして炭素拡散する
と、著しく長尺な拡散室が必要になる。拡散室が長尺に
なると、それだけ長尺な設置場所が必要になるだけでな
く、それだけ拡散室からの放熱量が大きくなり、また拡
散室における温度や雰囲気を制御するための関連機器も
多くなって、その制御も煩雑になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の浸炭処理方法及び浸炭処理炉では、
金属材料を炉長方向へ１列縦隊で搬送しつつ浸炭しそし
て炭素拡散するため、著しく長尺な拡散室が必要にな
り、したがってそれだけ長尺な設置場所が必要になるだ
けでなく、それだけ拡散室からの放熱量が大きくなり、
また拡散室における温度や雰囲気を制御するための関連
機器も多くなって、その制御も煩雑になる点である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明は、減圧下に金属材料表面への浸炭と該金属材料内
部への炭素拡散とを連続して行なう浸炭処理において、
金属材料の炉長方向搬送列数を浸炭期よりも拡散期の方
が多くなるようにすることを特徴とする金属材料の浸炭
処理方法に係る。また本発明は、炉内上流側に浸炭室
が、また炉内下流側に拡散室が形成されており、減圧下
に、該浸炭室で金属材料表面へ浸炭し、引き続き該拡散
室で金属材料内部へ炭素拡散する浸炭処理炉において、
拡散室に金属材料を炉幅方向へ横送りする装置が装備さ
れており、該装置で、金属材料の炉長方向搬送列数を浸
炭室よりも拡散室の方が多くなるようにして成ることを
特徴とする浸炭処理炉に係る。

【０００６】本発明でも、減圧下に、浸炭室で金属材料
表面へ浸炭し、引き続き拡散室で金属材料内部へ炭素拡
散する。浸炭室における浸炭期では、所定の温度及び減
圧雰囲気下に、プラズマ浸炭の場合には更に所定の印加
電圧下に、浸炭性ガスの存在下で、金属材料の表面に炭
素を入り込ませ、引き続き拡散室における拡散期では、
所定の温度及び減圧雰囲気下に、浸炭性ガスの非存在下
で、金属材料の内部に炭素を拡散するのである。

【０００７】本発明では、上記のような浸炭処理を、金
属材料の炉長方向搬送列数が浸炭期よりも拡散期の方が
多くなるようにして行なう。浸炭室では、金属材料を原
則として炉長方向へ１列縦隊で搬送しつつ浸炭するが、
後続の拡散室では、金属材料を炉長方向へ２列以上の縦
隊で搬送しつつ炭素拡散するのである。このようにする
と、金属材料の炉長方向への搬送列数を増やした分だけ
拡散室を短くでき、したがってそれだけ拡散室に必要な
設置場所が短くなるだけでなく、それだけ拡散室からの
放熱量が小さくなり、また拡散室における温度や雰囲気
を制御するための関連機器も少なくなって、その制御も
容易になる。

【０００８】前述したように浸炭室における浸炭期で
は、金属材料表面に入り込む炭素量は浸炭性ガスの流れ
や被処理材である金属材料の配置等によって影響を受け
るので、金属材料表面に入り込む炭素量のバラツキをで
きるだけ少なくするために、金属材料を原則として炉長
方向へ１列縦隊で、好ましくは金属材料を炉長方向へ１
個づつ搬送するが、拡散室における拡散期では、金属材
料内部への炭素拡散は金属材料の配置によって影響され
ず、専ら温度によって支配されるので、金属材料を炉長
方向へ２列以上の縦隊で搬送しても、何ら支障はない。

【０００９】炉内上流側に浸炭室が、また炉内下流側に
拡散室が形成されており、減圧下に、該浸炭室で金属材
料表面へ浸炭し、引き続き拡散室で金属材料内部へ炭素
拡散する浸炭処理炉において、浸炭室から炉長方向へ１
列縦隊で搬送されてきた金属材料を、拡散室で炉長方向
へ２列以上の縦隊とするには、拡散室に金属材料を炉幅
方向へ横送りする装置を装備する。かかる装置としては
プッシャや移動ビーム等を使用できる。例えば移動ビー
ムを使用する場合、拡散室において最下流側の金属材料
を支持する搬送ローラ間及び最上流側の金属材料を支持
する搬送ローラ間の２箇所に移動ビームを装備する。移
動ビールそれ自体は、上昇→前進（炉幅方向への前進）
→下降→後退（炉幅方向への後退）の略矩形運動を繰り
返す公知のものを使用できる。

【００１０】浸炭室から炉長方向へ１列縦隊で搬送され
てきた金属材料を拡散室で４列縦隊にして搬送する場
合、金属材料を浸炭室から拡散室へ１個づつ順次装入→
装入した金属材料を拡散室の最上流側で４列化→４列化
した金属材料を炉長方向へ間欠的に搬送→４列縦隊で搬
送されてきた金属材料を拡散室の最下流側で１個づつ順
次装出、という操作の繰り返しを行なう。拡散室の最下
流側では、４列の金属材料を１個づつ順次装出するた
め、装出直前の金属材料を支持する搬送ローラを他の搬
送ローラとは独立して駆動する例えば片持ちローラにす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の浸炭処理炉を例示
する炉長方向の横断面図、図２は図１と同じ浸炭処理炉
を示す炉長方向の部分拡大横断面図である。図示した浸
炭処理炉は、炉内上流側から下流側に向かって、パージ
室１１、予熱室１２、浸炭室１３、拡散室１４及び焼入
室１５が形成されたものから成っている。パージ室１
１、予熱室１２、浸炭室１３、拡散室１４及び焼入室１
５は開閉扉２１〜２６で仕切られており、これらの各室
には搬送ローラ３１〜３６が敷設されていて、予熱室１
２、浸炭室１３及び拡散室１４は断熱材４１，４２，４
３で囲繞されている。図示を省略するが、パージ室１
１、予熱室１２、浸炭室１３、拡散室１４及び焼入室１
５には開閉バルブを介して真空ポンプが接続されてお
り、浸炭室１３及び拡散室１４には加熱源が、また焼入
室１５には冷却源が装備されていて、浸炭室１３には開
閉バルブを介して浸炭性ガスの供給管及び排出管が接続
されている。

【００１２】図示した浸炭処理炉では、トレー上に載置
された金属材料は、浸炭室１３を炉長方向へ１列縦隊で
搬送され、拡散室１４を炉長方向へ４列縦隊で搬送され
るようになっている。浸炭室１３から炉長方向へ１列縦
隊で搬送されてきた金属材料を拡散室１４で順次４列化
し、４列化した金属材料を拡散室１４から１個づつ順次
排出するために、拡散室１４には金属材料を横送りする
装置として移動ビーム５１，５２が装備されており、ま
た搬送ローラ３５として片持ちローラが使用されてい
る。移動ビーム５１は拡散室１４内における最上流側の
金属材料を支持する搬送ローラ３４間に装備されてお
り、また移動ビーム５２は拡散室１４内における最下流
側の金属材料を支持する搬送ローラ３４，３５間に装備
されていて、搬送ローラ３５は拡散室１４から排出直前
の金属材料を支持し、拡散室３５内における他の搬送ロ
ーラ３４とは独立して駆動するようになっている。

【００１３】炉長方向へ１列縦隊で搬送されてきた１番
目の金属材料を、浸炭室１３から拡散室１４内へ、金属
材料Ａの位置に装入する。移動ビーム５１により、装入
した１番目の金属材料を金属材料Ａの位置から金属材料
Ｂの位置に横送りする。金属材料Ａの位置が空くので、
炉長方向へ１列縦隊で搬送されてきた２番目の金属材料
を、浸炭室１３から拡散室１４内へ、空いた金属材料Ａ
の位置に装入する。移動ビーム５１により、１番目の金
属材料を金属材料Ｂの位置から金属材料Ｃの位置に、ま
た２番目の金属材料を金属材料Ａの位置から金属材料Ｂ
の位置に横送りする。同様にして、炉長方向へ１列縦隊
で搬送されてきた１〜４番目の金属材料を、拡散室１４
内の最上流側で金属材料Ｄ〜Ａの位置に４列化する。

【００１４】１〜４番目の金属材料を拡散室１４内の最
上流側に４列化した後、搬送ローラ３４により、これら
をトレー相当分前進させ、最上流側を空ける。空いた最
上流側には、前記と同様にして、５〜８番目の金属材料
を４列化する。以上の操作を繰り返して、４列化した１
〜４番目の金属材料が拡散室１４内の最下流側に搬送さ
れ、金属材料Ｚ〜Ｗの位置に至ったとき、金属材料Ｚの
位置にある１番目の金属材料を、搬送ローラ３５によ
り、拡散室１４から装出し、金属材料Ｚの位置を空け
る。移動ビーム５２により、金属材料Ｙの位置にある２
番目の金属材料を金属材料Ｚの位置に、また金属材料Ｘ
の位置にある３番目の金属材料を金属材料Ｙの位置に、
更に金属材料Ｗの位置にある４番目の金属材料を金属材
料Ｘの位置に横送りした後、金属材料Ｚの位置に横送り
した２番目の金属材料を、搬送ローラ３５により、拡散
室１４から装出し、金属材料Ｚの位置を再び空ける。同
様にして、３番目及び４番目の金属材料を拡散室１４か
ら順次装出し、拡散室１４内の最下流側を空ける。空い
た最下流側には、搬送ローラ３４により、５〜８番目の
金属材料を搬送する。

【００１５】以下は、以上説明した操作の繰り返しであ
る。かくして、浸炭室１３内を炉長方向へ１列縦隊で搬
送されてきた金属材料を、浸炭室１３から拡散室１４内
へ１個づつ装入し、装入した金属材料を拡散室１４内で
４列化して、炉長方向へ４列縦隊で搬送した後、拡散室
１４から１個づつ装出する。

【００１６】

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、金属材料の炉長方向搬送列数を浸炭期よりも拡
散期の方が多くなるようにした分だけ拡散室を短くで
き、したがってそれだけ拡散室に必要な設置場所が短く
なるだけでなく、それだけ拡散室からの放熱量が小さく
なり、また拡散室における温度や雰囲気を制御するため
の関連機器も少なくなって、その制御も容易になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸炭処理炉を例示する炉長方向の横断
面図。

【図２】図１と同じ浸炭処理炉を示す炉長方向の部分拡
大横断面図。

【符号の説明】

１３・・・浸炭室、１４・・・拡散室、３１〜３５・・
・搬送ローラ、５１，５２・・・移動ビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧下に金属材料表面への浸炭と該金属
   材料内部への炭素拡散とを連続して行なう浸炭処理にお
   いて、金属材料の炉長方向搬送列数を浸炭期よりも拡散
   期の方が多くなるようにすることを特徴とする金属材料
   の浸炭処理方法。
2. 【請求項２】 炉内上流側に浸炭室が、また炉内下流側
   に拡散室が形成されており、減圧下に、該浸炭室で金属
   材料表面へ浸炭し、引き続き該拡散室で金属材料内部へ
   炭素拡散する浸炭処理炉において、拡散室に金属材料を
   炉幅方向へ横送りする装置が装備されており、該装置
   で、金属材料の炉長方向搬送列数を浸炭室よりも拡散室
   の方が多くなるようにして成ることを特徴とする浸炭処
   理炉。