CN107557722A - 渗碳装置 - Google Patents

Abstract

本发明是具有将被处理物(W)加热处理而进行渗碳处理的炉体(2)的渗碳装置(1)。在炉体(2)内，沿铅垂方向竖立设置有用于将被处理物(W)加热处理的加热器(9)。在加热器(9)的下端部，设置有朝向加热器(9)供给燃尽用的气体的气体供给机构。加热器(9)插通于沿铅垂方向竖立设置的保护管(10)内，气体供给机构将燃尽用的气体供给至保护管(10)与加热器(9)之间。

Description

渗碳装置

本申请是于2015年12月18日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201580001064.6，国际申请号为PCT/JP2015/068983，申请日为2015年7月1日，发明名称为“渗碳装置”)的分案申请。

技术领域

本公开涉及渗碳装置。

本申请基于2014年7月23日在日本申请的日本特愿2014-149915号而主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

作为将作为被处理物的金属材料加热而渗碳处理的渗碳装置，已知真空渗碳炉(例如，参照专利文献1和2)。

真空渗碳炉是在高温减压下进行碳化氢类气体(渗碳气体)所导致的真空渗碳处理的装置，真空渗碳处理是将碳化氢类气体分解成碳和氢并使碳成分在钢的表面反应而引起渗碳的处理。

在这样的真空渗碳处理中，除了碳化氢类气体在高温减压下分解成碳和氢以外，有可能引起聚合反应而生成聚合物。另外，分解后的碳有时候也煤化。如果这样的聚合物或煤生成物附着并堆积于炉内，特别是作为加热源的加热器的表面，则加热器的加热功能下降，不可进行良好的渗碳处理，渗碳处理需要过剩的能量和时间等。

因此，以往在专利文献1中公开了：为了防止这样的绝热性能的下降，将空气导入炉内而进行使煤等生成物燃烧的称为燃尽的操作。

另外，在专利文献2中公开了：通过由陶瓷制辐射管来覆盖作为热源的电加热器，从而防止聚合物或煤这样的生成物附着于电加热器的表面。

另外，在专利文献3至5中公开了具有设置于保护管中的加热器的热处理炉和加热式炉。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平2-115327号公报

专利文献2：日本特开2006-112770号公报

专利文献3：日本特开2006-112762号公报

专利文献4：日本专利第5041723号公报

专利文献5：日本特开平7-248193号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，只将加热器插通配置于管内，碳化氢类气体或其生成物就从管的开口进入，聚合物或煤这样的生成物附着于加热器表面。另外，如果这样地在加热器表面附着上述生成物，那么特别是在将加热器插通配置于管内的情况下，对于加热器的燃尽变得困难。

本公开是鉴于上述情况作出的，其目的在于，提供使对于加热器的燃尽变得容易的渗碳装置。

用于解决课题的方案

作为本公开的第一方式的渗碳装置是具有将被处理物加热处理而进行渗碳处理的炉体的渗碳装置，在炉体内，沿铅垂方向竖立设置有用于将被处理物加热处理的加热器，在加热器的下端部，设置有朝向加热器供给燃尽用的气体的气体供给机构，加热器插通于沿铅垂方向竖立设置的保护管内，气体供给机构将燃尽用的气体供给至保护管与加热器之间。

发明的效果

依据本公开所涉及的渗碳装置，使用于在炉体内将被处理物加热处理的加热器插通于沿铅垂方向竖立设置的保护管内，气体供给机构将燃尽用的气体供给至保护管与加热器之间。因此，通过将加热器容纳于与炉体内的加热处理室分离的保护管内，从而能够将除去加热器的污垢的燃尽与加热处理室内的燃尽分开实施。因此，能够有助于操作率提高。

附图说明

图1是示出本公开所涉及的渗碳装置的一个实施方式的概略构成的正视的纵截面图。

图2是示出本公开所涉及的渗碳装置的一个实施方式的概略构成的侧视的纵截面图。

图3是图2的主要部分放大图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本公开。此外，在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。

图1、图2是示出本公开所涉及的渗碳装置的一个实施方式的概略构成的图，图1是正视的纵截面图，图2是侧视的纵截面图。

在图1、图2中，符号1是渗碳装置。该渗碳装置1是将被处理物W加热处理而进行真空渗碳处理的真空渗碳炉，构成连续真空渗碳炉的一部分。连续真空渗碳炉具备真空渗碳炉(渗碳装置1)和冷却装置，将真空渗碳处理后的被处理物W连续地输送至冷却装置并冷却处理。

在渗碳装置1，如图1所示，在一方的侧部具有门部1a，在另一方的侧部具有门部1b。门部1a通往用于将被处理物W搬入渗碳装置1的搬入室(未图示)，门部1b通往用于冷却被处理物W的冷却室(未图示)。

渗碳装置1具备大致长方体形状的炉体2，如图2所示，在该炉体2内具有用于进行渗碳处理的处理室3。处理室3被由具有既定的绝热性能的外绝热件4a、内绝热件4b构成的绝热层4包围，在其下部具有炉床5。在炉床5，设置有用于支撑且输送被处理物W的多个轨道6。

搬送板7可移动地承载于轨道6上，托盘8承载于搬送板7上。在搬送板7，在其下面设置有行驶于轨道6上的多个辊7a。另外，在搬送板7，在其上面设置有支撑部件7b，在托盘8，在其下面设置有可装卸地卡合于支撑部件7b的卡合脚8a。通过这样的构成，托盘8经由卡合脚8a、支撑部件7b而被承载并支撑于搬送板7上。

另外，在托盘8上，承载有由金属材料构成的被处理物W，在处理室3内，将被处理物W渗碳处理。在此，托盘8以格子状或网眼状形成，从而不妨碍渗碳气体(碳化氢类气体)向被处理物W的接触。

在炉体2的正面侧和背面侧，分别配置有加热器9。加热器9如图2所示呈现沿铅垂方向竖立配置的细长的圆柱状，长度方向的大部分配置于处理室3内。另外，在加热器9，由于电流动而发热的发热部9a配置为位于处理室3内。由此，加热器9将处理室3内良好地加热，将处理室3内的被处理物W加热而如后所述地渗碳处理。在加热器9，在其上端部和下端部分别连接有布线(未图示)，通过布线而供给电力。此外，在炉体2，在其下部形成有用于进行将连接至加热器9的下端部的布线引出等各种操作的开口部2b，在该开口部2b，可开闭地安装有盖体2c。

另外，在本实施方式中，加热器9插通于沿铅垂方向竖立设置的保护管10内。保护管10是氧化铝等陶瓷制，其内径比加热器9的外径更大地形成。而且，加热器9配置为，以其中心轴与保护管10的中心轴一致的方式插通，由此加热器9的外周面不与保护管10的内周面相接。因此，在这些保护管10与加热器9之间，如后所述地形成有燃尽用的空气(气体)良好地流动的流路。

另外，如图1所示，使多个加热器9从水平方向即一方的门部1a侧至另一方的门部1b侧排列配置，由此形成加热器列11。如图2所示，在本实施方式中，这样的加热器列11在炉体2的正面侧和背面侧分别配置各1列，共计2列。

在保护管10，在其上端部设置有上部保护管接受部12。该上部保护管接受部12安装并固定于炉体2的顶棚部2a，由此，保护管10的上端部固定于炉体2的顶棚部2a。另外，如作为图2的主要部分放大图的图3所示，保护管10的下端部支撑并固定于下部保护管接受部13，下部保护管接受部13安装在形成处理室3的绝热层4的底部。

下部保护管接受部13由贯通绝热层4的底部的圆筒部13a、和设置于圆筒部13a的下端且抵接于绝热层4的底面的圆环板状的凸缘部13b形成。另外，凸缘部13b的内径比圆筒部13a的内径更小地形成。通过这样的构成，从而将保护管10的下端部插通于下部保护管接受部13的圆筒部13a内，由凸缘部13b的内周缘部支撑保护管10的下端部。在此，凸缘部13b的内径比加热器9的外径更大地形成。由此，在凸缘部13b的内周缘与加热器9之间，如后所述，燃尽用的空气(气体)良好地流动。

加热器9，其上端部由保持部件14安装于保护管10的上端开口。但是，保持部件14未将保护管10的上端开口闭塞，而是留下足够大小的开口面积而安装于保护管10的上端开口。另外，加热器9，其下端侧延伸出至保护管10的下方而形成配置，其下端被配置于保护管10的下方的接受部件15接受并支撑。

接受部件15构成本公开中的气体供给机构，如图1所示，具有沿水平方向延伸的四方筒状的筒状体15a、和在筒状体15a内沿着其长度方向设置的肋板15b而构成。筒状体15a沿着加热器列11的列方向配置，在其上面形成有穿过各加热器9的下端部的多个开口15c。这些开口15c与凸缘部13b同样地，其开口直径(内径)比加热器9的外径更大地形成，由此，燃尽用的空气(气体)良好地流动于开口15c内。此外，该筒状体15a，其两端部未开口，而是闭塞。

肋板15b是以筒状体15a的铅垂方向的高度的一半左右的高度(宽度)形成的细板，由其上端支撑加热器9的下端。即，如图3所示，肋板15b为了支撑加热器9的下端面的中心而与下端面的中心线相对应地配置，由此稳定地支撑加热器9。

此外，由以上构成组成的接受部件15配置于以2列配置的加热器列11的各个的下方。

在这样的接受部件15，在其筒状体15a连接有供给燃尽用的气体的供给配管16。供给配管16连接至各接受部件15的筒状体15a的各自的内侧面中央部，与筒状体15a内连通而设置。这些供给配管16大致水平地配置，经由分支管18而连接至从炉体2的底部下方立起而配置于炉体2内的主管17的上端部。主管17连接至配置于炉体2外的空气源(燃尽气体源)，经由分支管18、供给配管16而将空气(气体)供给至接受部件15内。

由这样的空气源、主管17、分支管18、供给配管16、接受部件15构成朝向加热器9供给燃尽用的空气(气体)的本公开所涉及的气体供给机构。该气体供给机构以连接至加热器9的下端部的状态设置。而且，从空气源导出的空气通过主管17、分支管18、供给配管16、接受部件15而从接受部件15的开口15c沿着加热器9的长度方向上升。

此时，如图2所示，从接受部件15的开口15c流出的空气沿着加热器9的长度方向上升，由此进入保护管10与加热器9的管的间隙，保持原样地沿着加热器9的长度方向上升。

此外，从供给配管16流入接受部件15内的空气与肋板15b碰撞，由此沿肋板15b的长度方向即水平方向扩散，从多个开口15c的各个流出并上升。

另外，在炉体2，还设置有主要用于对其处理室3内的绝热层4内面和保护管10的外周面进行燃尽处理的空气供给管(未图示)。

另外，在炉体2，在其顶棚部2a设置有一个或多个用于供给乙炔类气体等渗碳气体(碳化氢类气体)的渗碳气体供给管(未图示)。渗碳气体供给管，其前端开口于处理室3内，并且后端连接至渗碳气体供给源(未图示)。渗碳气体供给源将既定流量的渗碳气体吐出至渗碳气体供给管。由此，由渗碳气体供给源将经流量设定的渗碳气体供给至处理室3内。

另外，在炉体2，设置有用于将处理室3内的气体(渗碳气体或渗碳气体热分解后的热分解气体等)排出至处理室3外的排气管(未图示)。在该排气管，连接有排气泵(未图示)，通过该排气泵的工作而将处理室3内的气体排出至炉体2外。

另外，在炉体2，在其顶棚部2a配置有搅拌叶片19。搅拌叶片19由电动机(未图示)旋转驱动，从而搅拌处理室3内的气体。此外，关于该搅拌叶片19，也能够省略其设置。

另外，在炉体2，多个热电偶20在处理室3内离散配置为包围被处理物W。这样的热电偶20检测与被处理物W的表面温度同等的处理室3内的气氛温度，将检测结果输出至控制部(未图示)。

在通过这样的渗碳装置1进行渗碳处理时，首先，将被处理物W以承载于托盘8的状态从搬入室(未图示)搬入炉体2内的处理室3内。然后，如果将被处理物W安置于炉床5上的既定位置，则使排气泵工作而将处理室3内的空气排出至外部，将处理室3内的气氛(被处理物W的周围气氛)减压至既定的真空状态(压力状态)。

另外，与减压并行或在减压后，对加热器9通电而将处理室3内加热，加热被处理物W。此时，基于热电偶20的检测结果而加热处理室3内即被处理物W的表面温度，由此，在温度一定的压力环境下花费一定时间使被处理物W的表面温度徐徐地升温且达到渗碳温度。

然后，如果使被处理物W的表面温度达到渗碳温度并稳定在该渗碳温度下，则将既定流量的渗碳气体连续地导入处理室3内。另一方面，也使排气泵工作，从而将处理室3内的气体从排气管排出至外部。

通过并行地进行这样的渗碳气体的导入、排气泵的排气，从而处理室3内的真空度(压力)被维持为既定压力(渗碳压力)。即，连续导入处理室3内的渗碳气体的导入量和来自排气管的气体的排出量平衡，由此，处理室3内的压力被维持为期望的渗碳压力。

然后，渗碳压力的维持状态持续既定的时间(渗碳时间)，由此，渗碳气体热分解而产生的碳原子(C)从被处理物W的表面徐徐地浸入被处理物W内。结果，在被处理物W的表面附近，形成有既定深度(渗碳深度)的渗碳层。

如果进行这样的渗碳处理，则渗碳气体除了在高温减压下分解成碳和氢以外，有时候还引起聚合反应而生成聚合物。另外，分解后的碳有时候也煤化。而且，这样的聚合物和煤虽然在加热器9侧大都附着于外插于此的保护管10的外周面，但是一部分从保护管10的下端侧开口等进入而附着于加热器9的外周面。

如果这样地在预先设定的时间内进行了渗碳处理，则停止渗碳气体的供给，进一步也停止加热器9的加热。然后，排气泵的减压也停止，将被处理物W从处理室3内以承载于托盘8的状态搬出。随后，将新的被处理物W搬入处理室3内，重复上述的操作，由此，对新的被处理物W也进行渗碳处理。

重复对于被处理物W的渗碳处理的次数，如果上述的聚合物和煤大都附着并堆积于加热器9表面或处理室3内，则进行燃尽。此时，在本实施方式中，特别地设置有朝向加热器9供给空气的气体供给机构，因而经由接受部件15使空气从加热器9的下侧朝向上侧流动。因此，能够对竖立配置于保护管10内的加热器9容易且有效地进行燃尽处理，并且，能够与处理室3内的燃尽分开实施对于该加热器9的燃尽。

即，在本实施方式的渗碳装置1中，能够将从主管17导入的空气经由分支管18、供给配管16而供给至接受部件15，从该接受部件15沿着各加热器9的外周面在保护管10内上升。于是，沿着加热器9上升的空气从位于接受部件15的开口15c的正上方的保护管10与加热器9的间隙进入，保持原样地上升而从上部保护管接受部12侧流出，排出至炉体2的外部。

这样地流入保护管10内的空气由加热器9的余热等加热，由此，通过形成上升气流而可靠地流动于保护管10内，与加热器9的外周面接触，从而将附着于加热器9的外周面的上述的聚合物或煤可靠地燃尽。

因而，依据本实施方式的渗碳装置1，将加热器9容纳于与炉体2内的处理室3分离的保护管10内，从而能够将除去加热器9的污垢的燃尽与处理室3内的燃尽分开实施。因此，能够有助于操作率提高。

另外，气体供给机构具备配置于保护管10的下部开口的下方并接受保护管10的下端的接受部件15和将燃尽用的气体供给至接受部件15内的供给配管16。因此，能够通过接受部件15使由供给配管16供给的空气朝向多个加热器9流动。因而，能够在配置有各种构成部件而空间不太富余的炉体2的底部效率比较良好地配置气体供给机构。

另外，将多个加热器9沿水平方向排列配置而形成加热器列11，针对加热器列11而配置一个接受部件15的筒状体15a。因此，如前所述，能够效率比较良好地在炉体2的底部配置气体供给机构。

另外，由于设置有多个(2列)加热器列11，因而能够将处理室3内均匀地加热而良好地进行渗碳处理。

另外，在接受部件15的筒状体15a内沿着其长度方向设置肋板15b，由肋板15b支撑加热器9的下端。因此，能够使从供给配管16流入接受部件15内的空气与肋板15b碰撞，从而沿肋板15b的长度方向(水平方向)扩散，从多个开口15c的各个流出而朝向加热器9上升。由此，能够通过简易的构成来良好地进行多个加热器9的燃尽处理。

此外，本公开的渗碳装置不限定于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够进行各种变更。

例如，关于炉体2的构成和处理室3的构成、用于搬送被处理物W的机构，不限定于上述实施方式，能够采用各种构成。

另外，关于加热器9的数量和配置(排列)，也不限定于上述实施方式，能够采用各种方式。

而且，关于将空气(燃尽用的气体)供给至加热器9的下端部的气体供给机构，也不限定于上述实施方式，能够采用各种方式。

产业上的可利用性

依据本公开所涉及的渗碳装置，通过将加热器容纳于与炉体内的加热处理室分离的保护管内，从而能够将除去加热器的污垢的燃尽与加热处理室内的燃尽分开实施，能够有助于操作率提高。

符号说明

1 渗碳装置

2 炉体

9 加热器

10 保护管

11 加热器列

15 接受部件

15a 筒状体

15b 肋板

16 供给配管

17 主管

18 分支管

W 被处理物。

Claims (3)

1.一种渗碳装置，是具有将被处理物加热处理而进行渗碳处理的炉体的渗碳装置，

在所述炉体内，沿铅垂方向竖立设置有用于将所述被处理物加热处理的加热器，

在所述加热器的下端部，设置有朝向该加热器供给燃尽用的气体的气体供给机构，

所述加热器插通于沿铅垂方向竖立设置的保护管内，

所述气体供给机构构成为将燃尽用的气体供给至所述保护管与所述加热器之间。

2.根据权利要求1所述的渗碳装置，其特征在于，所述气体供给机构具备：接受部件，其配置于所述保护管的下部开口的下方，接受所述保护管的下端；和供给配管，其将燃尽用的气体供给至该接受部件内。

3.根据权利要求2所述的渗碳装置，其特征在于，

长度方向为铅垂方向的多个所述加热器通过沿水平方向排列配置而形成加热器列，

所述接受部件具有沿水平方向延伸的筒状的筒状体，针对所述加热器列而配置有一个该筒状体。