JP3758745B2 - Air intrusion prevention device for sealed atmosphere heat treatment furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種金属を高温で加熱処理する熱処理炉に関し、詳しくは空気以外の特殊な雰囲気ガス中で行われる密閉式雰囲気熱処理炉への空気の侵入を防止する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種金属品の熱処理の際、金属表面及びその近傍に強度や硬度または光輝性等の品質が要求される場合は、密閉式雰囲気熱処理炉を用いて空気以外の特殊な雰囲気ガス中で行われるのが一般的である。密閉式雰囲気熱処理炉内の圧力はほぼ大気圧に近く、大気と雰囲気ガスを遮断する扉等の密閉手段を有している。この密閉式雰囲気熱処理炉としては、密閉式バッチ炉や連続式トレープッシャー炉等が挙げられる。
特殊な雰囲気ガスとしては、吸熱性変成ガス(RXガス)、発熱性変成ガス(DXガス)、アンモニア分解ガス(AXガス)等が広く使用されてきている。これら雰囲気ガスは、水素ガスや一酸化炭素ガス等の爆発可燃性ガスを含んでおり、その雰囲気発生には密閉式雰囲気熱処理炉とは別に設置された変成炉や分解炉を必要とする。例えばRX変成炉では、メタン、プロパン、ブタン等の炭化水素ガスと空気を一定比率にして変成炉中の高温触媒に通してRXガスを発生させている。
【0003】
図2は従来の二室式の密閉式雰囲気熱処理炉として密閉式浸炭焼き入れ炉の概略図を示す。この密閉式浸炭焼き入れ炉30は、前扉1、前室2、中間扉3、加熱室4、油槽5とを主要な要素として備え、該油槽5の上部空間が前室2を構成している。中間扉3には、加熱室4と前室2を連通する雰囲気ガス通過用の開口穴3aを有し、加熱室4内は電気ヒーターやガス燃焼式ラジアントチューブ等で高温に加熱される。また、油槽5内の焼き入れ用の油も50〜150℃に加熱されていることが多い。
雰囲気ガスは図示略の雰囲気ガス供給源から、雰囲気ガス用配管6を通って加熱室4内に供給されファン7により撹拌される。これにより雰囲気ガスが加熱室内の温度と均一になり、被処理品8の雰囲気としての役割を果たす。
この雰囲気ガスは中間扉3の開口穴3aを通って前室2に連続的に流れ、排気管9より炉外に排出され、排出されたガスはパイロットバーナ10により燃焼され、排気ダクト11により屋外に放出される。なお搬入テーブル12上の被処理品8は搬入プッシャー等の搬入機構により前室2に搬入される。また前室2の被処理品8は搬出プーラー等の搬出機構により前室2から搬入テーブル12に搬出される。また前扉1が開いたときフレームカーテン用ノズル13に燃焼ガスが流れて燃焼し、前室2と外気との開口部を塞ぐようにフレームカーテンを構成し、炉内への空気の侵入を防げるようになっている。
【0004】
このような密閉式浸炭焼き入れ炉30にあっては、炉内の被処理品8の移動に伴い、炉内に圧力変動が生じる。この炉内の圧力変動について、図2を更に簡略化した図3を用いて被処理品8の動きとともに説明する。密閉式浸炭焼き入れバッチ処理は、搬入→昇温→浸炭→拡散→降温→均熱→油焼き入れ→油切り→搬出といった多くの工程を経て処理される。
【0005】
「▲1▼搬入前」は、被処理品8はバスケット等に入れられ、搬入テーブル12に置かれる。炉内は雰囲気ガスの連続的な供給により大気圧に対して5〜30mmAqの微正圧を保っている。その後、前扉1が開いてフレームカーテンが燃焼し、被処理品8は搬入プッシャー等により搬入テーブルから「▲2▼前室に搬送」されて前扉1が閉じ、炉内は密閉状態になる。そして搬入時のフレームカーテンの燃焼熱により加熱膨張された前室2内の雰囲気ガスは室温状態の被処理品8により収縮して弱負圧となる。炉内が負圧になると排気管9や前扉1の隙間から、周囲の空気が炉内に侵入してくる。
【0006】
次に前扉1を小さく開き中間扉3を開いて、搬入プッシャー等により被処理品8を「▲3▼加熱室内に搬入」する。この時フレームカーテンは形成されない。その後中間扉3と前扉1を閉じて、再度密閉状態にする。この時も低温状態の被処理品8により加熱室4内の雰囲気ガスが収縮して、炉内は負圧になる。ただし、フレームカーテンによる加熱がないため負圧の程度は低く、一般的に弱い負圧にとどまる。
【0007】
加熱室4内で被処理品8は高温に加熱されるが、昇温→浸炭→拡散→降温→均熱の一連の処理が終了すると、中間扉が開いて搬出プッシャー等により被処理品8は前室2に戻される(「▲4▼前室への搬出」)。この時高温状態の被処理品8により前室2の雰囲気ガスが加熱膨張して、炉内圧力は50mmAqを越える正圧となる。この時、前室2内の温度も急上昇する。そして中間扉3が閉じられる。
【0008】
続いてエレベータ等により被処理品8は油槽5内に浸漬されて、「▲5▼油槽焼き入れ」される。被処理品8が油槽5内に浸漬されることにより、被処理品8が有する熱が油槽5内の油に奪われる。これにより、前室2の雰囲気ガスの温度は低下し、前室2の雰囲気ガスは急速に収縮し、−500mmAq以下の強い負圧となって、前室内に周囲の空気が侵入してくる。しばらくしてエレベータが上昇し、被処理品8は油槽5から引き上げられて前室2内に放置され、「▲6▼油切り」が行われる。以上の▲1▼〜▲6▼の間は、前扉1は閉止状態のままである。
【0009】
油切りが終わると前扉1が開いてフレームカーテンが燃え、搬出プーラー等により搬入テーブル12上に被処理品8が搬出され前扉1が閉じる。この後フレームカーテンにより加熱膨張された前室ガスが収縮して負圧となる(▲7▼搬出後)。
【0010】
このような密閉式浸炭焼き入れバッチ炉30の炉内に空気が侵入する機会としては、前扉1の解放時と炉内圧力が負圧時の2つが挙げられる。雰囲気ガスとしては、水素ガスや一酸化炭素ガス等の可燃性ガスが用いられるため、空気が有する酸素との混合による爆発の防止対策を講じる必要があり、密閉炉内への空気の侵入を極力少なくする必要がある。一般的に炉内酸素濃度が1%以下であれば、可燃性ガスの爆発に対して安全である。したがって、密閉式浸炭焼き入れバッチ炉30の炉内への空気の侵入を防止するために、炉内に雰囲気ガスを流す必要があるが、雰囲気ガス量は短時間に変更できないため、空気の侵入に対応するため雰囲気ガスを最大量流し続けているのが現状である。
【0011】
以上は二室式の密閉式浸炭焼き入れバッチ炉の従来技術について説明したが、トレープッシャー式連続炉の場合は二室式構造と異なり、後室が存在する。トレープッシャー式連続炉の場合、図3における「▲4▼前室への搬出」工程以降は前室を後室と呼びかえれば、炉内圧力変化等は二室式の密閉浸炭焼き入れバッチ炉の説明とほぼ同じになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
前述した密閉式浸炭焼き入れバッチ炉30への空気の侵入を防止する方法として、前扉1の解放信号に合わせて前室2に窒素ガス等の不活性ガスを流すスーパーパージと称される方法がある。また、特公平6−47714号公報に開示されているように炉内の負圧時に排気管9からパイロットバーナ10の燃焼ガスを逆流させたり、別途設置されたバーナの燃焼ガスを炉内に逆流させる方法がある。
【0013】
しかしながら、特公平6−47714号は、炉内が負圧時の必要な時だけバーナを燃焼させて炉内に燃焼ガスを供給する方法であるが、バーナの未着火や消炎の不安を解消することは本質的に困難である。
【0014】
一方近年、窒素ベース熱処理法が普及してきている。この方法は窒素ガスをベースにメタノール、水素ガス、炭化水素ガス等を混合添加し、雰囲気ガスとして直接炉内に送入するものである。この窒素ベース熱処理法は変成炉や分解炉を必要としないため、雰囲気ガスの流量変更が容易という特徴を有している。またこの方法では窒素ガスを使用しているため、前記スーパーパージを実行しやすいという特徴を有している。
【0015】
スーパーパージを採用している例としては、特開昭61−147867号公報、特開平2−156064号公報を挙げることができる。このスーパーパージ法により、前扉1の解放時の空気侵入はかなり低減できる。また、炉内負圧時の空気侵入防止法として、従来は、前扉1が閉じた後、タイマーを利用して一定時間窒素ガス等のパージガスを流す方法が採られている。しかしこの方法だけでは、後述する実施例にあるように炉内酸素濃度を1%以下に維持することは困難である。また、炉内負圧を検知して負圧時にパージガスを流す方法が提案されている。例えば実公平2−32682号公報は、前室2内の圧力を圧力計で検知して負圧時に電磁弁を開いて窒素ガスを油槽上部に吹き込む方法を採用している。しかしながら、雰囲気ガス量を削減した場合、この方法だけで炉内酸素濃度を1%以下にすることは難しく、また、電気的制御を採用しているため停電時や電気的故障時の作動に不安が残り、安全性が高いとは言い難い。
【0016】
また、特開平3−180459号公報では、炉内の負圧時に窒素ガス送入に加え、前扉1の開時及び前室2の酸素濃度増加時に窒素ガスの送入とメタノールの増量送入を行う方法を提案している。この方法は3重の窒素送入システムであり安全性はかなり高くなるが、設備コストが嵩む不都合がある。
【0017】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、密閉式雰囲気ガス処理炉の炉内への空気の侵入を少なくして可燃性ガスの爆発の危険を少なくして安全性を高め、しかも空気侵入を防ぐ安全設備を低コストで提供することを課題としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る発明は、被処理品を高温で加熱処理する加熱室と、被処理品を加熱室に送り出す前室とを有し、該加熱室に雰囲気ガスを供給する供給ラインが接続され、該前室を扉により開閉する開閉手段を有する密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置であって、前記前室に、前記扉の開時に該扉の開信号により不活性ガスを送入するスーパーパージラインと、該扉の閉時に炉内が負圧時にのみガバナを介して不活性ガスを該炉内圧力が大気圧と等しくなるように該前室に送入するガバナラインを接続配置したことを特徴とする密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置である。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置の概略図であり、従来例の説明で用いた汎用的な密閉式浸炭焼き入れバッチ炉に適用した場合を例示するものであって、この図1中の符号1から13で示される同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
この空気侵入防止装置40は、密閉式浸炭焼き入れバッチ炉30の前扉1の開時に該前扉1の開信号により不活性ガスを送入するスーパーパージラインAと、該前扉1の閉時に炉内が負圧時にのみガバナ22を介して不活性ガスを該炉内圧力が大気圧と等しくなるように前室2に送入するガバナラインBとを備えて構成されている。
【0020】
前記スーパーパージラインAは、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどの不活性ガスを貯留する不活性ガス容器14に一端を接続し、フィルタ15、一次減圧弁16、圧力スイッチ17を介して前室2に接続される不活性ガス供給ラインをなしており、前記圧力スイッチ17の下流側に、流量スイッチ18、流量調整弁19、電磁弁20を順に介して前室2に接続されている。
【0021】
前記ガバナラインBは、スーパーパージラインAの圧力スイッチ17配設位置と流量スイッチ18配設位置との間に一端を接続し、他端はスーパーパージラインAと合流して前室2に接続された分岐ラインである。このガバナラインBの途中には、ガバナ22が設けられている。このガバナ22は、電気的な制御システムを全く使用せずに、機械的な圧力制御によって二次側(炉内)の負圧を補償するように一次側のガスを送給可能なものが好適に使用される。この種のガバナ22としては市販の各種のガバナ装置のうちから選択して使用することができ、例えば伊藤工機(株)製のガバナなどが使用される。この種のガバナ22によれば、ガバナ22の作動圧力調整によって炉内が負圧時にのみガバナ22のガス流路が開となり、不活性ガスを送入するように調整しておくことにより、数mmAq単位でガバナ22の二次圧力の設定値を正確に決めることが可能である。これにより、炉内圧力が大気圧以上(0mmAq以上)の時はガバナ22から不活性ガスが流れることはなく、不活性ガスの無駄な使用を抑えるための別段の操作は必要としない。
【0022】
不活性ガス容器14からの不活性ガスは、フィルター14(またはストレーナ)を通り、一次減圧弁16で減圧される。この一次減圧弁16の二次圧は、その下流側のガバナ22の一次圧力に適合する圧力(通常3500mmAq以下)に減圧調整される。また該一次圧力弁16の下流側には圧力スイッチ17が設けられている。この圧力スイッチ17は一次側から二次側に不活性ガスが供給されていることを検知するとともに、一次減圧弁16の二次圧を検知して、設定圧以上であれば警報等の認識手段を作動させるためのものである。
圧力スイッチ17の下流側で該不活性ガス流路は、流路Aと流路Bの2つの流路に分岐されている。一方の流路Aは、流量スイッチ18、流量調節弁19、電磁弁20を介して密閉式浸炭焼き入れバッチ炉30の前室2に接続されている。この流路Aに用いられる機器類は、前扉1の解放信号に合わせて前室2内に窒素ガス等の不活性ガスを流すために設けられたもので、従来のスーパーパージの方法において用いられるものとほぼ同じである。この流路Aを設けたことによって、図3における被処理品8の「▲2▼前室へ搬入」、「▲3▼加熱室への搬入」、「▲7▼搬出」の各工程では、前扉1を開にする開信号によって電磁弁20が開き、流量調節弁19によって流量が調節された不活性ガスが前室2に送入され、前扉1の開時に炉内への空気の侵入が抑制される。不活性ガスが流れると流量スイッチ18がONになり、不活性ガスが流れた信号を発する。この信号により、不活性ガスが流れない時は、炉30の前扉1が開かないようにインターロックをかけて制御を行うことも可能である。
【0023】
前扉1を閉じて前扉の開信号がOFFになると、電磁弁20が閉となる。この電磁弁20は、通電時に閉となるノーマルオープン型のものが使用される。その使用によって、この電磁弁20は停電時には自動的に開となり、前室2に不活性ガスが送入されるようになっており、安全性が高まる。なお、流量スイッチ18、流量調節弁19、電磁弁20は、必ずしもこの順序に接続する必要はない。
また、炉内が負圧状態になった場合にのみ、他方の流路Bに設けられた低圧用の圧力調整器であるガバナ22から不活性ガスが自動的に前室2に流れるようになっている。すなわち、ガバナ22の作動圧力調整によって炉内が負圧時にのみガバナ22のガス流路が開となり、不活性ガスを送入するように調整しておくことにより、数mmAq単位でガバナ22の二次圧力の設定値を正確に決めることが可能である。これにより、炉内圧力が大気圧以上(0mmAq以上)の時はガバナ22から不活性ガスが流れることはなく、不活性ガスの無駄な使用を抑えるための別段の操作は必要としない。しかも、このガバナ22からの炉内への窒素ガスの送入は、電気的な制御システムを全く使用せずに行うことができる。このガバナ22からの不活性ガスの送入により、負圧状態となった炉内への空気の侵入を防ぐことができ、炉内の酸素濃度を1%以下に維持することができる。
【0024】
このように本発明では、スーパーパージライン(流路A)と、ガバナライン(流路B)を併用したことによって、炉30内への空気の侵入を効果的に防止でき、炉30内の酸素濃度を1%以下に維持して一連の熱処理操作を実施することができる。
また、上記各ラインの併用によって、不活性ガスの有効利用ができ、不活性ガスの使用量を減少させることができる。
更に、ガバナ22を用いたことによって初期調整の後は調整操作が不要であり、停電時や電気的故障が生じた際に安全である。
【0025】
なお、図1においては、スーパーパージラインAとガバナラインBを合流させて前室2に接続しているが、これらのラインは合流させずに別個に前室2に接続させても良い。また不活性ガス配管の炉内への接続位置は特に限定されない。例えば、前室2と加熱室4の炉内圧力はほぼ同様に変化するので、ガバナラインBを加熱室4に接続することも可能である。ただし、この場合には不活性ガス送入により加熱室4内の雰囲気ガスが多量に排出されるので、次の処理のための雰囲気形成に時間がかかり、本実施の形態における密閉式浸炭焼き入れバッチ炉ではガバナラインBを前室2に接続することが好ましい。また、トレープッシャー炉では、ガバナラインを前室と後室の両方に接続することが好ましい。
【0026】
【実施例】
図1の空気侵入防止装置40を組み立てて、以下の試験を行った。ここで使用した密閉式浸炭炉の標準的雰囲気ガス量は、吸熱性変成ガス(RXガス)で10m3/hである。
【0027】
(実施例1)
雰囲気ガスとして窒素ガスのみを5m3/h加熱室に送入した。そしてダミー材にて前述の浸炭パターンを実行した。すなわちスーパーパージラインAとガバナラインBの両方を作動させて前室2への窒素ガスの供給を行った。なお、前室2の扉開時のスーパーパージガス量は15m3/hに設定した。スーパーパージが行われる時間は1処理中に1〜3分程度であり、実際に使用されるスーパーパージガス量はわずかである。この実施例1における前室2の炉内圧力と酸素濃度の測定を行った。その結果を表1に示す。表1における炉内圧力と酸素濃度は、各工程で測定された最大負圧と最高酸素濃度を記したものである。
【0028】
(比較例1)
実施例1と同じ雰囲気ガス量5m3/hの条件で、同様な処理を行った。ただし、スーパーパージラインAとガバナラインBの両方を作動させずに行った。すなわち前室2への窒素ガスの送入を全く行わなかった。その結果を表1に示す。
【0029】
(比較例2)
実施例1と同じ雰囲気ガス量5m3/hの条件で、同様な処理を行った。ただし、前室2への窒素ガスの送入を前扉1の開時にスーパーパージのみとし、ガバナ22は強制的に作動させずに行った。その結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
以上の実施例1と比較例1,2において、雰囲気ガスとして窒素ガスのみを使用しているので、侵入した空気の酸素分はそのまま酸素濃度として測定されることにより高めの値となる。また、「▲2▼前室への搬入」と「▲3▼加熱室搬入」の間は、5〜10分間と比較的短時間であるので、「▲2▼前室への搬入」工程で侵入した酸素が充分パージされず、「▲3▼加熱室搬入」工程での酸素濃度を高めている。実施例1と比較例1,2を比べると、前扉1の開時のスーパーパージのみでは、特に「▲5▼油槽焼き入れ」工程の空気の侵入防止にはほとんど役立たないことが分かる。そして、表1の実施例1に示したように、ガバナラインによる負圧制御を行うことにより、「▲5▼油槽焼き入れ」工程の酸素濃度は1%以下に劇的に減少することがわかる。
【0032】
(実施例2)
窒素/メタノールを雰囲気ガスとして、5m3/hを加熱室に送入した。そしてSCM420H鋼の浸炭部品にてスーパーパージラインAとガバナラインBを併用して浸炭処理を行った。なお、前室2の前扉1開時のスーパーパージガス量は、実施例1と同様に15m3/hに設定した。また、浸炭部品6個の平均浸炭深さとして、0.91mmが得られた。この実施例2における前室2の炉内圧力と酸素濃度の測定を行った。その結果を表2に示す。表2における炉内圧力と酸素濃度は、各工程で測定された最大負圧と最高酸素濃度を記したものである。
【0033】
(比較例3)
実施例2と同じ雰囲気ガス量5m3/hの条件で、同様な処理を行った。ただし、ガバナ22は強制的に作動させずに行った。すなわち比較例2と同様に前室2への窒素ガスの送入を前扉1の開時におけるスーパーパージのみとした。その結果を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】
表1と表2の比較により、窒素/メタノールの可燃性雰囲気では、前扉1の開時の炉内酸素は燃焼に費やされ、炉内酸素濃度はかなり低下する。また、ガバナ22を作動させた実施例2により、炉内酸素濃度は全処理工程に亘って1%以下に維持され、安全である。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置は、扉開時に炉内に不活性ガスを送入するスーパーパージラインと扉閉時の炉内負圧時に不活性ガスを炉内に送入するガバナラインを設けたものなので、全処理工程を通じて炉内酸素濃度を1%以下に維持でき、炉内に雰囲気ガスとしての可燃性ガスを送入しても爆発の危険がなく安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置の一形態を示す概略構成図である。
【図2】図2は従来の密閉式雰囲気熱処理炉を例示する概略構成図である。
【図3】図3は密閉式雰囲気熱処理炉を用いた被処理物の処理工程と圧力変動を説明する概略図である。
【符号の説明】
1……前扉、2……前室、4……加熱室、14……不活性ガス容器、22……ガバナ、30……密閉式浸炭焼き入れ炉、40……空気侵入防止装置、A……スーパーパージライン、B……ガバナライン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment furnace that heat-treats various metals at a high temperature, and more particularly to an apparatus that prevents air from entering a closed atmosphere heat treatment furnace that is performed in a special atmosphere gas other than air.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when heat treatment of various metal products requires quality such as strength, hardness, or luster on the metal surface and its vicinity, it is performed in a special atmosphere gas other than air using a sealed atmosphere heat treatment furnace. It is common. The pressure in the closed atmosphere heat treatment furnace is close to atmospheric pressure, and has a sealing means such as a door for shutting off air and atmospheric gas. Examples of the closed atmosphere heat treatment furnace include a closed batch furnace and a continuous tray pusher furnace.
As the special atmosphere gas, endothermic modified gas (RX gas), exothermic modified gas (DX gas), ammonia decomposition gas (AX gas) and the like have been widely used. These atmospheric gases contain explosive flammable gases such as hydrogen gas and carbon monoxide gas, and in order to generate the atmosphere, a transformation furnace and a cracking furnace installed separately from the sealed atmosphere heat treatment furnace are required. For example, in an RX shift furnace, RX gas is generated by passing a hydrocarbon gas such as methane, propane, or butane and air at a constant ratio through a high-temperature catalyst in the shift furnace.
[0003]
FIG. 2 is a schematic view of a closed carburizing and quenching furnace as a conventional two-chamber closed-type atmosphere heat treatment furnace. The closed carburizing and quenching
The atmospheric gas is supplied from an atmospheric gas supply source (not shown) through the
This atmospheric gas continuously flows into the
[0004]
In such a closed carburizing and quenching
[0005]
In “{circle around (1)]”, the
[0006]
Next, the front door 1 is opened small, the
[0007]
The
[0008]
Subsequently, the article to be treated 8 is immersed in the
[0009]
When the oil draining is finished, the front door 1 is opened, the frame curtain is burned, the
[0010]
There are two opportunities for air to enter the furnace of such a closed type carburizing and quenching
[0011]
The prior art of the two-chamber closed carburizing and quenching batch furnace has been described above, but in the case of the tray pusher type continuous furnace, unlike the two-chamber structure, there is a rear chamber. In the case of a tray pusher type continuous furnace, if the front chamber is called the rear chamber after the step “4) Carrying out to the front chamber” in FIG. 3, the pressure change in the furnace is a two-chamber closed carburizing and quenching batch furnace. It becomes almost the same as the explanation.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As a method for preventing the intrusion of air into the above-described closed carburizing and quenching
[0013]
However, Japanese Patent Publication No. 6-47714 is a method in which the burner is burned and the combustion gas is supplied into the furnace only when the inside of the furnace is at a negative pressure, but the concern about unignition and extinguishing of the burner is eliminated. That is inherently difficult.
[0014]
On the other hand, a nitrogen-based heat treatment method has become widespread in recent years. In this method, methanol, hydrogen gas, hydrocarbon gas, or the like is mixed and added based on nitrogen gas, and is directly fed into the furnace as atmospheric gas. Since this nitrogen-based heat treatment method does not require a shift furnace or a cracking furnace, it has a feature that it is easy to change the flow rate of the atmospheric gas. Further, since this method uses nitrogen gas, it has a feature that the super purge is easily performed.
[0015]
Examples of employing the super purge include JP-A Nos. 61-147867 and 2-15664. By this super purge method, air intrusion when the front door 1 is released can be considerably reduced. Further, as a method for preventing air intrusion at the time of negative pressure in the furnace, conventionally, after the front door 1 is closed, a method of flowing a purge gas such as nitrogen gas for a predetermined time using a timer is employed. However, with this method alone, it is difficult to maintain the in-furnace oxygen concentration at 1% or less as in the examples described later. Further, a method for detecting a negative pressure in the furnace and flowing a purge gas at the negative pressure has been proposed. For example, Japanese Utility Model Publication No. 2-332682 employs a method in which the pressure in the
[0016]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-180459, in addition to nitrogen gas feeding at a negative pressure in the furnace, nitrogen gas feeding and methanol feeding in addition when the front door 1 is opened and the oxygen concentration in the
[0017]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and reduces the intrusion of air into the furnace of a closed atmosphere gas processing furnace to reduce the risk of an explosion of combustible gas, and enhances safety. It is an issue to provide safety equipment at low cost.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention has a heating chamber for heat-treating the article to be treated at a high temperature, and a front chamber for sending the article to be treated to the heating chamber, and supplies an atmosphere gas to the heating chamber. And an air intrusion prevention device for a closed atmosphere heat treatment furnace having an opening / closing means for opening and closing the front chamber by a door, wherein an inert gas is supplied to the front chamber by an open signal of the door when the door is opened. A super-purge line for sending in and a governor line for sending inert gas into the front chamber through the governor only when the inside of the furnace is negative when the door is closed so that the pressure inside the furnace becomes equal to the atmospheric pressure. An air intrusion prevention device for a closed atmosphere heat treatment furnace, characterized in that it is connected and arranged.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of an air intrusion prevention apparatus for a sealed atmosphere heat treatment furnace according to the present invention, and illustrates a case where the apparatus is applied to a general-purpose sealed carburizing and quenching batch furnace used in the description of the conventional example. The same constituent elements shown by reference numerals 1 to 13 in FIG.
The air
[0020]
The super purge line A has one end connected to an
[0021]
The governor line B has one end connected between the
[0022]
The inert gas from the
On the downstream side of the
[0023]
When the front door 1 is closed and the opening signal of the front door is turned OFF, the
Further, only when the inside of the furnace is in a negative pressure state, the inert gas automatically flows into the
[0024]
As described above, in the present invention, by using the super purge line (flow path A) and the governor line (flow path B) in combination, air can be effectively prevented from entering the
In addition, the combined use of the above-mentioned lines makes it possible to effectively use the inert gas and reduce the amount of inert gas used.
Further, since the
[0025]
In FIG. 1, the super purge line A and the governor line B are joined and connected to the
[0026]
【Example】
The air
[0027]
Example 1
Only nitrogen gas was fed into the 5 m 3 / h heating chamber as the atmospheric gas. And the above-mentioned carburizing pattern was performed with the dummy material. That is, both the super purge line A and the governor line B were operated to supply nitrogen gas to the
[0028]
(Comparative Example 1)
The same treatment was performed under the same atmospheric gas amount of 5 m 3 / h as in Example 1. However, the operation was performed without operating both the super purge line A and the governor line B. That is, no nitrogen gas was fed into the
[0029]
(Comparative Example 2)
The same treatment was performed under the same atmospheric gas amount of 5 m 3 / h as in Example 1. However, nitrogen gas was fed into the
[0030]
[Table 1]
[0031]
In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above, since only nitrogen gas is used as the atmospheric gas, the oxygen content of the intruded air becomes a higher value by being directly measured as the oxygen concentration. Also, the time between “(2) Loading into the front chamber” and “(3) Loading into the heating chamber” is a relatively short time of 5 to 10 minutes. The invading oxygen is not sufficiently purged, and the oxygen concentration in the “(3) heating chamber loading” step is increased. Comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that only the super purge when the front door 1 is opened is hardly useful for preventing air intrusion particularly in the “(5) oil tank quenching” process. And as shown in Example 1 of Table 1, by performing negative pressure control by the governor line, it can be seen that the oxygen concentration in the “(5) oil tank quenching” step is dramatically reduced to 1% or less. .
[0032]
(Example 2)
Nitrogen / methanol was used as an atmospheric gas, and 5 m 3 / h was fed into the heating chamber. Then, carburizing treatment was performed using a super purge line A and a governor line B in combination with carburized parts of SCM420H steel. The amount of super purge gas when the front door 1 of the
[0033]
(Comparative Example 3)
The same treatment was performed under the same atmospheric gas amount of 5 m 3 / h as in Example 2. However, the
[0034]
[Table 2]
[0035]
According to the comparison between Table 1 and Table 2, in the flammable atmosphere of nitrogen / methanol, the oxygen in the furnace when the front door 1 is opened is consumed for combustion, and the oxygen concentration in the furnace is considerably reduced. Further, according to Example 2 in which the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the air intrusion prevention apparatus for a closed atmosphere heat treatment furnace according to the present invention includes the super purge line that feeds the inert gas into the furnace when the door is open and the inert gas when the pressure is negative in the furnace when the door is closed. Because it has a governor line to feed the gas into the furnace, the oxygen concentration in the furnace can be maintained at 1% or less throughout the entire treatment process, and there is a risk of explosion even if combustible gas is sent into the furnace as atmospheric gas. It is possible to improve safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an air intrusion prevention apparatus for a closed atmosphere heat treatment furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional sealed atmosphere heat treatment furnace.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the treatment process of an object to be treated and the pressure fluctuation using a sealed atmosphere heat treatment furnace.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Front door, 2 ... Front chamber, 4 ... Heating chamber, 14 ... Inert gas container, 22 ... Governor, 30 ... Sealed carburizing and quenching furnace, 40 ... Air intrusion prevention device, A ...... Super purge line, B ... Governor line.
Claims (1)
前記前室に、前記扉の開時に該扉の開信号により不活性ガスを送入するスーパーパージラインと、該扉の閉時に炉内が負圧時にのみガバナを介して不活性ガスを該炉内圧力が大気圧と等しくなるように該前室に送入するガバナラインを接続配置したことを特徴とする密閉式雰囲気熱処理炉の空気侵入防止装置。A heating chamber for heat-treating the product to be processed at a high temperature and a front chamber for sending the product to be processed to the heating chamber are connected to a supply line for supplying atmospheric gas to the heating chamber, and the front chamber is opened and closed by a door. An air intrusion prevention device for a closed atmosphere heat treatment furnace having an opening / closing means for performing,
A super purge line for sending an inert gas to the front chamber when the door is opened by an open signal of the door, and the inert gas is supplied to the furnace via a governor only when the inside of the furnace is under a negative pressure when the door is closed. An air intrusion prevention apparatus for a sealed atmosphere heat treatment furnace, wherein a governor line for feeding into the front chamber is connected and arranged so that the internal pressure becomes equal to the atmospheric pressure.
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