JPS585258B2

JPS585258B2 - ガス浸炭炉における炭素濃度制御方法

Info

Publication number: JPS585258B2
Application number: JP50065863A
Authority: JP
Inventors: 太田正則; 中村明義; 藤野良治
Original assignee: Shimadzu Seisakusho Ltd
Current assignee: Shimadzu Seisakusho Ltd
Priority date: 1975-05-31
Filing date: 1975-05-31
Publication date: 1983-01-29
Also published as: JPS51141739A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、保護ガスを生じる有機液体および浸炭ガスを
生じる有機液体が直接炉内に供給されるガス浸炭炉にお
ける炭素濃度制御方法に関するものである。

この種のガス浸炭炉（たとえば変成炉、ドリップフィー
ルド炉など）において、拡散処理を行なう場合には炭素
濃度（カーボンポテンシャル）を所定値にまで低下させ
る必要がある。

従来の制御方法では浸炭ガス発生用の有機液体の供給を
単に停止して自然に炭素濃度が下ってくるのを待つよう
にしているが、そのさいワークはすでに平衡状態に達し
ているため、炭素濃度が所定値にまで低下するのに１時
間以上の時間を要する。

そのため拡散処理に長時間かかつて非能率的であるばか
りでなく、拡散処理の制御を精度高く行なうことができ
なかった。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、拡散処理
時に空気を供給することによって極めて短時間に炭素濃
度を所定値にまで低下させ、もって能率を高めるととも
に拡散処理自体の精度をも高めるようにしたガス浸炭炉
における炭素濃度制御方法を提供することを目的とする
。

以下、本発明に係る制御方法に用いられる好ましい一実
施例装置について図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図は一実施例を示す概略断面図である。

浸炭炉本体１の内部は絶縁蓋２により気密に保たれる。

浸炭炉本体１の内壁には発熱体３が設けられ、炉内を所
定温度に加熱する。

炉内に設けられたレトルト４内には被処理物（図示せず
）が配置される。

ベンチレータ５は炉内のガスを図の矢印方向に循環させ
る。

炉内のガスのサンプリングおよびガス圧調節用の排気管
６からの排気ガスは、一部が分析装置７に、他が排気口
８に導びかれ、排気口８では燃え上る調節後がみられる
。

この調節後が燃えている限り、炉内のガス圧以上に保た
れているわけである。

炉内ガスの分析装置７の分析データ信号は制御装置９に
伝達される。

容器１１には、浸炭ガスを発生する第１の有機液体（た
とえばエチルアセテート）が蓄えられており、この第１
の有機液体は制御弁１３で流量制御されて供給管１０に
導びかれる。

また、容器１２には、保護ガス（担体ガス、キャリアガ
スとも称す）を発生する第２の有機液体（たとえばメチ
ルアルコール）が蓄えられ、この第２の有機液体は制御
弁１４を介し前記供給管１０に導びかれる。

この供給管１０は、前記浸炭炉本体１の内部に通じてい
る。

前記制御弁１３，１４は、前記制御装置９からの制御信
号に応じて開閉動作し、有機液体の流量を制御する。

浸炭ガスを発生する第１の有機液体の流量を制御する制
御弁１３に並列に、バイパス路２１が設けられる。

また、保護ガスを発生する第２の有機液体の流量制御を
行なう制御弁１４に並列にバイパス路２２が設けられる
。

これらのバイパス路２１．２２には弁２３．２４が備え
られている。

浸炭炉本体１の内部に通じるもう一本の管３１は弁３２
を介し清浄空気を供給する空気供給装置３３に結合され
る。

以上の構成を有する装置の動作すなわち制御方法の一例
について第２図を参照しながら説明する。

第２図ａは温度、ｂは炭素濃度（カーボンポテンシャル
）、ｃはＣＯ２（二酸化炭素）濃度、ｄは発熱体３への
供給電流、ｅは保護ガス発生用の第２の有機液体の供給
量、ｆは浸炭ガス発生用の第１の有機液体の供給量、ｇ
は清浄空気の供給量の時間的変化を表わすタイムチャー
トである。

まず時刻ｔ０で加熱を開始し、炉内の温度を上昇させる
。

加熱開始後の時刻ｔ１において、制御弁１４およびバイ
パス路２２の弁２４を開き、大量の保護ガス発生用第２
の有機液体を炉内に供給する。

炉内温度が所定温度（たとえば９３０℃）に達した時刻
ｔ２で、前記バイパス路２２の弁２４を閉じ、定量の第
２の有機液体を供給する。

また同時刻１２において、制御弁１３およびバイパス路
２１の弁２３を開き、大量の浸炭ガス発生用第１の有機
液体を炉内に供給する。

したがって炭素濃度すは時刻ｔ２から上昇してゆき、時
刻ｔ３において所定の濃度（たとえば０．９５％）に達
する。

この時刻ｔ３で前記バイパス路２１の弁２３を閉じ、制
御弁１３により所定炭素濃度（０，９５％）を保持する
に必要な量の第１の有機液体供給制御を行なう。

この状態（強浸炭）を時刻ｔ４まで持続する時刻ｔ４に
おいて弁３２を開き、清浄空気を多量供給することによ
り炭素濃度を低め（たとえば０．７５％）拡散処理を行
なう。

拡散処理中は微量の清浄空気を供給する。

次に時刻ｔ５において、加熱を停止し、炉内の温度を降
下し焼入温度（たとえば８５０℃）とする。

このとき清浄空気を多量供給する。

次に時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９でたとえば４回の焼入
処理を行なう。

この焼入れ処理の際にはいったん浸炭炉の絶縁蓋２を開
放するので、絶縁蓋２閉鎖後のそれぞれの時点でバイパ
ス路２１゜２２の弁２３，２４を開くことにより第１、
第２の有機液体を多量供給する。

また、絶縁蓋２開放時の温度降下を補償するため、発熱
体３へも各時刻ｔ６．ｔ７、ｔ８、ｔ９で多量の電流供
給がなされる。

なお第２図ｃのＣＯ２濃度曲線において、破線および括
弧内数字で示すように所定のＣＯ２濃度よりやや低目の
値で清浄空気の供給（すなわち弁３２の開動作）を行な
えば、より良好な結果が得られる。

以上の説明において、強浸炭から拡散に切換えるとき（
時刻ｔ４）や、拡散中において焼入温度に降温する際に
は、ワークがすでに平衡状態に達している。

したがって炭素濃度は従来において通常１時間以上経過
しても所定値にまで低下しない。

これは特にピット炉の場合に著しい。

本実施例では清浄空気を一定量（たとえば１１／ｍｉｎ
〜５１／ｍ１ｎ）または一定量プラス一時的に多量（た
とえば一定量プラス１１／ｍｉｎ〜１０１／ｒｎｉｎ）
を浸炭炉内に供給し、浸炭ガスと混合させるため、炭素
濃度は、たとえば５〜２０分間に所定値にまで下がる。

また、従来のピット炉の場合、絶縁蓋を開放すると浸炭
ガスは燃焼し、炉外の空気と入換ってしまう。

したがって次に絶縁蓋を閉鎖しても、炉内ガスの炭素濃
度が所定値にまで上昇するにけ長時間装した。

本実施例では、第１、第２の有機液体をバイパス路２１
．２２を介して一時的に大量供給しているため、炉内の
炭素濃度はきわめて短時間で所定値にまで上昇する。

なおこれらの効果はビット炉以外に密閉式焼入槽を有す
る箱形炉に適用した場合にも得られる。

したがって炭素濃度を所定値に短時間に制御できるため
、浸炭時間を正確に規制でき、浸炭深さの精度を高める
ことができる。

また、ピット形ガス浸炭炉において、複数個のワークを
一度に装入し、１個づつ焼入れする場合に、浸炭ガスの
炭素濃度の回復や、所定値に安定するまでの制御時間が
短かいため、複数個のワークの熱処理特性のバラツキを
小さくできる。

以上実施例について説明したように、この発明の炭素濃
度制御方法によれば、拡散処理時に空気を供給すること
によって炭素濃度を下げるようにしているため、きわめ
て短時間で所定値にまで下げることができて能率向上を
図ることができるばかりでなく、短時間ですみやかに炭
素濃度を下げることができるので、拡散処理自体の精度
向上にも寄与できる。

なお本発明は上記実施例のみに限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示す概略断面正面図、
第２図は第１図を説明するためのタイムチャートである
。１・・・浸炭炉本体、２・・・絶縁蓋、３・・・発熱体
、４・・・レトルト、５・・・ベンチレータ、６・・・
排気管、７・・・分析装置、８・・・排気口、９・・・
制御装置、１０・・・供給管、１１．１２・・・容器、
１３．１４・・・制御弁、２１．２２・・・バイパス路
、２３，２４，３２・・・弁、３１・・・管、３３・・
・空気供給装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１浸炭ガスを生じる第１の有機液体および保護ガスを
生じる第２の有機液体が直接供給されるガス浸炭炉にお
いて、拡散処理を行なう際に空気を供給することによっ
て炭素濃度を低下させるよう炭素濃度の制御を行なうこ
とを特徴とする炭素濃度制御方法。