JPS5825470A - 硼化物浴を用いる金属等の表面処理用間接加熱炉 - 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】 本発明は硼砂等の硼化物を主剤とする塩浴を用りる金属
等の表面処理用加熱炉１％に１１００”Ｃ以上のような
高温に塩浴を保持するのに適し丸顔熱炉を提供しようと
するものである。

従来、塩浴を用いる鋼の焼入、焼もどしなどの熱処理で
は、塩浴の入っ九容器の外側に熱源が配置され良性熱炉
とか、塩浴中に複数の電極を入れ電極間に電流を流し浴
の抵抗熱によって加熱する内熱炉等のｉＩ寮加熱炉が用
いられている。

一方、硼砂等の硼化物を主剤とする塩浴は、硼化物と特
定の添加物（例えばフェロボロン、フェロバナジウム）
からなる浴で、この浴に被′処理金属を浸漬保持し、る
るいは浸漬しつつ電解処理を施すことによシ、被処理金
属の表面に硼素、バナジウム等が拡散浸透し、ｌＩ化物
あるいは膨化物の層が形成される。

この硼化物を主剤とする浴に対しては一般に外熱炉が使
用される。これは硼化物が耐火物や電極を浸食する作用
が強いため、内燃炉の嵜命が短かいことに起因する。

一方、外熱炉には内燃炉にみられる欠点は見られないが
、昇温に長時間を要するとか、塩浴容器には外壁が空気
あるいは燃焼ガス雰囲気中で長時間加熱されるために高
度の耐酸化性、耐高温腐食性が要求され、かつ同時に容
器自身および塩浴の重量に耐えるための高温強度が要求
される０％に塩浴温度が１１００’（’３あるいはそれ
以上のような高温であると、上記した塩浴容器め特性は
高度に要求され、これを工業的に満し得る容器材料はき
わめて限られると同時に著しく高価である。その上さら
に大きな関門は昇温速度の小さい外熱式の欠点が、熱源
温度と加熱温度との差が小さい高温ではさらに助長され
て、塩浴の嵜命時間に対して昇温所要時間が工業的に無
視できない大きさになることである。硼化物を主剤とす
る塩浴の嵜命は使用浴温度が上昇するにつれて急激に短
かくなるのが一般であって、浴組成によって著しく異な
るが８例へば硼砂にフェロバナジウム粉末を添加したバ
ナジウム駅化物被覆浴の１！Ｇｏ’（’３使用における
浴冑命はｔｏ−１１０時間以下であって数時間の昇温時
間は工業上無視できない。

発明者は、この対策として腐食性の少い塩化物浴の内燃
炉の中に硼化物を主剤とする容器を入れ。

塩化物浴の持つ熱によって硼化物を主剤とする浴剤を加
熱溶融し、一定温度に維持する間接加熱炉に想達し１口
々研究を重ねて本発明の間接加熱炉を完成し九ものであ
る。すなわち０本発明の硼化物浴を用いる金属等の表面
処理用間接加熱炉は。

その断面を図に示すように、非導電性耐火物で形成され
上端開口の凹部１１を有する加熱部１と。

上記炉体１の凹部１１に保持される塩化物を主成分とす
る熱媒体２と、上記炉体ｌの凹部１１の上方に着脱自在
に保持される耐熱性容器３と、上記耐熱性容器８内に保
持される。金属等の表面処理剤４とよシなシ、上記表面
処理剤４は硼化物を主剤とするものであ夛、上記炉体ｌ
の凹部１１を形成する内部には少なくとも１対の加熱用
電極１！！が保持され、該電＠ｔｇの装置は内壁面を形
成する各電極ｌ！の最上部を結ぶ纏ｌが上記耐熱性容Ｉ
Ｉｓの下方にＴｏｂ、かつ該各電極１２の最上部を結ぶ
繰ｌと上記耐熱性容器８との最も短かい間隔Ｍが該電＠
１ｌｉ１間の距離りの少なくとも１／４以上とした仁と
を特徴とするものである。

本発明の加熱炉を構成する炉体ｌは基本的には従来の内
熱炉と同様のもので、アルミナ等の耐火物で製作される
。炉体１の中央には凹部１１が形成されている。この凹
部は熱媒体重を保持するためのものである０図に示す加
熱炉においては、凹部１１は底の深い四角状となってい
る。また凹部１１の下方＠Ｍ部に１対の電極１１ｍが埋
めこまれている。これら電極１１！は耐熱鋼製で外部電
源（図示せず）に！＃！絖されている。ｔた凹部１１の
上端には耐熱鋼製の補強リング１８が組みこまれている
。

炉体１の凹部１１には熱媒体２が保持される。

熱媒体２としては食塩（ｗａｃｌｌ　ｅ　ｊＪ［化）（
リウム（Ｂｎａｉｌｓ　）等の塩化物が利用で勇る。こ
れらの熱媒体はｓｏｏ’ｃ以上で十分な流動性をもつ、
なお。

熱媒体２が固体状の場合には電気抵抗発熱体としての十
分な導電性をもたないため、予めニクロム練などの発熱
体を凹部１１の底に設けておき、この発熱体によシ熱媒
体２を加熱＊ｉｉ＊させる。熱媒体２が溶融し九のち電
１ｉｉ１２間に電圧を印加し。

熱媒体２自体の電気抵抗による発熱で熱媒体２を加熱す
る。なお、熱媒体２が溶融状態になった時発熱体は凹部
１１よυ取り除＜、また熱媒体２を放冷する場合には凝
固する前に発熱体を再び凹部１１に挿入するようにする
。

耐熱性容器８は耐熱鋼製であり、炉体１の凹部１１内の
溶融した熱媒体２甲に入れられる０図に示す加熱炉にお
いて社、耐熱性容器８は上部に７ランジ８１をもつ円筒
状のものとし、凹部１１の補強リング１８に挿入されて
保持されるものとした。なお、耐熱性容器８と電ｆＭ１
ｇの相対位置は。

耐熱性容器８の最下部が凹部１１の内壁面を形成する各
電極１２の最上部を結ぶ線ｌより上方にあり、かつ、ａ
［各電極１２の最上部を結ぶ線ｌと耐熱性容器畠との最
も短かい間隔Ｍが電極１２間の距離の少なくとも１／４
以上であるようにしである。を九、炉体１の凹部１１の
内壁面と耐熱性容６ｍの外側面との距離を５０１ＥＩＩ
以上とじ九、さらに、炉体ｌの凹部１１の開口は補強リ
ング１ｓと耐熱性容器８の７ランジ８１で密封するＷｆ
ａとし丸、なお、凹部１１の上部に不活性ガスを導入す
る配管を設けることもできる。

耐熱性容器８には硼化物を主剤とする表面処理剤４が保
持される。最も実用性の高い硼化物としては硼砂をあげ
ることができる０表面処理剤４はこれらの硼化物に膨化
硼素、フェロボロン等の硼素源、フェロニオブ、クロム
、フェロバナジウム。

チタニウム等の周期律表第ｐｇ、■ａ、■ａ族元素等の
金属元素源を配合したものである６表面処理剤４は加熱
されることによシ硼砂等の硼化物が溶融する。この溶融
した硼化物に硼素源、金属元素源が溶解する。

表面処理すべき金属等の被処理材は、この溶融し九表面
処理剤４中に浸漬保持される。なお、被処理材が表面処
理剤中に浸漬保持されている間に被処理材を陰極として
電解処理を実施することもできる。被処理材としては鉄
、鹸鋼１合金鋼、黒鉛等である。被処理材中に縦索が含
まれておシ表面処理剤４に周期律表第Ｗｍ、　ｖａ、　
■ａ諌の金属元素源が含まれている場合には、被処理材
の表面にそれら金属元素の炭化物層が被覆される。ｔた
。

表面処理剤４中に硼素が溶解している場合、および、電
解処理を実施する場合には被処理材表面に主として硼化
物層が被覆される。

表面処理を実施している間および熱媒体２を加熱してい
る間、炉体ｌの凹部１１には菅６がかぶせられる。この
蓋５にょシ、熱媒体２とが表面処理剤４から発生するガ
スの飛散がある程度防止でき、かつ、放熱をおさえる。

！６は耐火物又は鋏銅等で作られる。

本発明の加熱炉においては、熱媒体２を十分高温度に加
熱した後に耐熱性容器８を熱媒体２に浸すことができる
。このため耐熱性容器８内の表面処理剤４は高温の熱媒
体２にょシ急速に加熱される。ｔた９表面処理が終った
後は、耐熱性客器８を熱媒体２より引き上げ炉体１と分
離して放冷することかできる。このため０表面処理剤４
の加熱および冷却に要する時間を極めて短かくできる。

この時間的短縮により、耐熱性容器８の実質的使用可能
時間が大巾に向上する。

さらに１本発明の加熱炉において加熱のための電極ｌ意
と耐熱性容器８の相対位置を、内壁面を形成する各電ｗ
１２の最上部を結ぶＩｌｌが上記耐熱性容器８の下方に
あシ、かつ、該各電極ｌｉｔの最上部を結ぶ纏ｌと上記
耐熱性容−８との最も短かい間隔Ｍが該電ｔＭｌ！間の
距離乙の少なくともｈ以上、とじ九丸め、すなわち、電
極１２を耐熱性容器８の十分に下方に設けた丸め、電極
１２間に電圧を印加した場合に、耐熱性容器３自体に電
流が流れることがない、このため耐熱性容器８自体が局
部的に過熟されることはなく０局部過熱による耐熱性容
Ｉｉ８の劣化は生じない、また、加熱は耐熱性容器おの
下方でなされ１．かつ、加熱部１の凹部１１の内壁面と
耐熱性容器８の外側面との距離を５０１６１以上として
いる丸め熱媒体２の自然対流により耐熱性容器８の周囲
の熱媒体８の温度は比較的均一に保たれる。

電４１ｉｌ意を耐熱性容器８の下方に配置したので加熱
炉の設置面積を小さくできる。ｔた図に示す加熱炉にお
いては凹部１１の開口端を耐熱性容器８のフランジ部８
１で密閉する構造としているため、熱媒体２の蒸散とか
熱媒体２が熱処理剤４中に混入する等の不都合はない、
また、フランジ部８１による密閉を利用し、凹部１１の
駅間をアルゴンガス等の保護ガスで満たすこともできる
。

このように本発明の加熱炉は、ｌ１００′Ｃ以上の高温
での使用においても、耐熱性容器８の前会延長あるいは
低級材料化が可能となυ、熱縄体２の消費量減および作
東環境の改蕾に貢献する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の加熱炉の断面図である０図中符号１は炉体
、１２は電極、２は熱媒体、８は耐熱性容器、４は表面
処理剤を示す。 特許出願人　　株式会社　豊田中央研究所代表取締役　
示　松　　　登

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）非導電性耐火物で形成され上端開口の凹部を有す
   る炉体と。 上記炉体の凹部に保持される塩化物を主成分とする熱媒
   体と。 上記炉体の凹部の上方に着脱自在に保持される耐熱性容
   器と。 上記耐熱性容器内に保持される。金属等の表面処理剤と
   よりなる金属の表面処理用間接加熱炉において。 上記表面処理剤は硼化物を主剤とするものであシ。 上記炉体の凹部を形成する内壁部には少なくとも１対の
   加熱用電極が保持され、該電極の位置は、内壁面を形成
   する各電極の最上部を結ぶ線が上記耐熱性容器の下方に
   あり、かつ該各電極の最上部を結ぶ線と上記耐熱性容器
   との最も短かい間隔が該電極間の距離の少なくとも１／
   ４以上であることを特徴とする金属等の表面処理用間接
   加熱炉
2. （２）加熱部の四部の内壁面と耐熱性容器の外側面との
   距離は５０Ｗ以上である特許請求の範囲第１項記載の加
   熱炉
3. （３）耐熱性容器は耐熱鋼または黒鉛製である特許請求
   の範囲第１項記載の加熱炉
4. （４）電極は耐熱鋼ま九は黒鉛製である特許請求の範囲
   第１項記載の加熱炉
5. （５）耐熱性容器の上端にはフランジ部が形成され該７
   ランク部で炉体の凹部の開口をふさぐ特許請求の範囲第
   １項記載の加熱炉