JP3035804B2 - ガス軟窒化処理方法および装置 - Google Patents
ガス軟窒化処理方法および装置Info
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Description
よび該方法を好適に実施し得るガス軟窒化処理装置に関
する。
より、例えば鉄系金属の表面にFe(2-3)N等層を生
成させて表面硬化を図るものである。
いて具体的に説明すると、図5に示すように炉内に鉄系
金属の焼結部品であるワークを装入し、蒸気を炉内に供
給しながらワーク中の油脂分を蒸発排出する。その後、
さらに蒸気を供給し続けることにより、ワークを500
〜570℃まで昇温加熱し該ワーク表面部にFe3O4を
生成させて封孔を行なう。 6Fe+4O2→2Fe3O4 …(1)
ンモニアガスに代える。供給したアンモニアガスは炉内
で窒素と水素に解離する。 2NH3→2N+3H2 …(2)
ム処理されたワークの表面を還元する。 Fe3O4 +4H2 →3Fe+4H2O …(3)
により生じた地鉄Feを反応させて、Fe(2-3)Nある
いはFe4Nをワーク表面に生成し、これにより、ワー
クの表面硬化を図る。
を地鉄Feに反応させる前に、予めスチーム処理を施し
てワーク表面に酸化鉄Fe3O4を形成するのは、窒化処
理対象物が焼結金属であって内部に多数の空孔が存在す
ることから、ガス軟処理の際に窒素がワーク内部まで必
要以上浸透反応し、これによってワークが膨張して寸法
管理が難しくなるおそれがあり、この不具合を避けるた
めである。つまり、前記酸化鉄Fe3O4によってワーク
表面の空孔を封孔し、活性基のNがワークの内部まで深
く浸透しないようにするためである。
化鉄Fe3O4を形成する場合でも、ワーク表面を完全に
は封孔することはできず、活性基のNがワーク内部まで
浸透してしまい、寸法精度が低下したり強度にばらつき
が生じたりして、管理が困難になる問題が生じる。
ス軟窒化処理時に、雰囲気ガス濃度を分析し、該雰囲気
ガス濃度が所定の数値に達した時点、つまり未分解アン
モニア領域が一旦70%に達した後再び70%より下が
った時点から所定時間(例えば10分)経たときに、ガ
ス軟窒化処理を停止させて、必要以上窒化処理が進まな
いよう配慮している。
囲気ガスの解離濃度を分析するには、炉内のガスを直接
サンプリングしてガス分析計にまで導き、アンモニアガ
スが水に溶けることを応用したデスシオ法により、手動
で分析する方法が採られていた。
うな雰囲気ガス管理方法にあっては、サンプリングガス
中に蒸気処理時の残水分が多量に混入したり、炉内に配
している断熱材として機能する綿に含まれる油脂分がサ
ンプリングガス中に混入したりするため、精度の高い分
析が行なえないという問題があった。
を設け、サンプリングガス中に含まれる蒸気等の不純物
ガスを取り除くことも考えられるが、混入している不純
物ガスの量が多すぎることもあって、それら不純物ガス
を充分には取り除くことができないのが実情である。ま
た、手動であるため、装置の自動化を図る上で大きな障
害になっていた。
で、その目的とするところは、ガス軟窒化処理精度を向
上させることができ、しかも無理なくシステムの自動化
が図れるガス軟窒化処理方法およびガス軟窒化処理装置
を提供することを目的とする。
に、請求項1記載の発明では、処理炉内に焼結部品なら
なるワークを装入した後、該処理炉内にスチームを流入
してワークの表面に酸化鉄を形成し、次いでスチームに
代えてアンモニアガスを処理炉内に流入し、アンモニア
ガスを分解させて得られる水素ガスで前記ワークの表面
に形成した酸化鉄を還元し、還元によって得られる地鉄
と前記アンモニアガスを分解してえられる窒素とを除湿
条件下で反応させて、前記ワークの表面に窒化処理を行
なうガス軟窒化処理方法において、前記地鉄と前記窒素
とを反応させる際に、前記処理炉内のガスから水分を取
り除く除湿循環系で処理された除湿処理後のガスからサ
ンプリングガスを採取し、このサンプリングガスを分析
することによって処理炉内のアンモニアガスの解離濃度
を把握し、このアンモニアガスの解離濃度値を基に窒化
処理時間を決定することを特徴とする。
窒化処理する処理炉と、該処理炉にワークを搬出入させ
るワーク移送手段と、前記処理炉に付設されて該処理炉
にスチームを供給するスチーム供給系と、前記処理炉に
付設されて該処理炉にアンモニアガスを供給するアンモ
ニアガス供給系と、前記処理炉に付設されて処理炉中の
ガスから水分を取り除く除湿循環系とを備えてなるガス
軟窒化処理装置において、前記除湿循環系に、該除湿循
環系で処理された除湿処理後のガスからサンプリングガ
スを採取して該サンプリングガスの分析を行なうガス分
析計を設けたことを特徴とする。
の前段に、前記サンプリングガスを冷却させるクーラー
およびサンプリングガスからオイルミストを除去するオ
イルミストフィルタを設けて成ることを特徴とする。
れた除湿処理後のガスからサンプリングガスを採取し、
このサンプリングガスを分析することによって処理炉内
のアンモニアガスの解離濃度を把握するものであり、除
湿循環系を通過するときに、サンプリングガスからは予
め水分並びに大まかなオイルミスト等が除去されている
ので、アンモニアガスの解離濃度を高精度で分析でき
る。
除湿循環系で処理された除湿処理後のガスからサンプリ
ングガスを採取して該サンプリングガスの分析を行なう
ガス分析計を設けているので、請求項1記載の方法発明
を好適に実施できる。
段に、サンプリングガスを冷却させるクーラーおよびサ
ンプリングガスからオイルミストを除去するオイルミス
トフィルタを備えているので、サンプリングガスを分析
するのに好適な温度まで低下させかつさらにオイルミス
ト等をも除去できるので、アンモニアガスの解離濃度を
さらに高精度で分析できる。
明する。
処理炉、3は冷却室であり、それらはワークWの搬送方
向を基準としてリトリバー1が前方、冷却炉3が後方と
なるように直列に並べられる。5は処理炉2内のガスか
ら水分を取り除き再び処理炉2内に戻す除湿循環系、6
は処理炉内のアンモニアガス濃度を分析するガス自動分
析計、7は排煙炉である。
焼結機械部品であるワークWを複数段積み重ねたそれぞ
れのバケットBに収納させた状態で待機させる待機部1
aと、ワークWをバケットBごと待機部1aから処理炉
2へ搬送する搬送部1bとから構成される。また、リト
リバー1には、図3に示すように左右両側にローラコン
ベア11,11が設けられ、中央には搬送部1bに存す
るワークWをバケットBごと処理炉2内へ搬入する搬入
用爪12が、またその前方には処理炉2内に存するワー
クWを冷却室3側へ搬出させる搬出用爪13が、図示せ
ぬ油圧シリンダやチェーン駆動等の駆動手段によって図
中矢印に示すように前後方向に移動自在に設けられてい
る。
って開閉される扉21,22が設けられ、上部に、処理
炉2内へアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給
系23が、また、処理炉2内へスチームを供給するスチ
ーム供給系24がそれぞれ設けられている。また、扉2
1,22の下方には、天然ガスを上方の処理炉2の開口
部分へ吹き出す天然ガスフレームカーテン25,26が
設けられている。
ワークWを冷却するためのものであり、内部にはワーク
Wを移動するためのチェーンコンベア31が設けられて
いる。なお、図2および図3中4は、冷却室3から搬送
されてくるワークWを受けるターンテーブルである。
延びるガス往路51に、クーラ52、1次除湿器53、
および2次除湿器54が処理炉2からガスの流れる方向
に沿って順に設けられ、また、2次除湿器54から処理
炉2へ延びる復路55にガス移送用のブロア56が介装
された構造になっている。また、前記復路55には枝管
55aが分岐しており、枝管55aの先端には前記ガス
自動分析計6が接続されている。
記枝管55aには、ドレンセパレータ61、3方コック
62、オイルミストフィルタ63、エアーフィルタ64
a付きの電磁弁64、およびクーラ65がそれぞれ直列
的に設けられ、さらにその先端に紫外線を利用したガス
自動分析計6が接続されている。ここで、前記3方コッ
クには100%のアンモニアガス供給されるようになっ
ており、これによりガス自動分析計6のゼロ点調整が行
なえるようになっている。なお、66はドレンポットで
ある。また、ガス自動分析計6は、互いに対をなす光源
部および受光部を有する計器本体、電源装置、自動校正
器、並びに記録計を備えるものであって、通常に市販さ
れているものである。なお、ガス自動分析計6によって
分析された後のアンモニアガスはポンプによって前記排
煙炉7から排出されるようになっている。
理方法について説明する。
クWをバケットBに収納させた状態で待機させ、その
後、ワークWを搬送部1b上に搬送セットする。次い
で、フレームカーテン25,26用の燃焼スイッチをオ
ンに設定する。
と、フレームカーテン25,26から吐出される天然ガ
スが着火し、該フレームカーテン25,26から炎が上
方へ出る。次いで、処理炉2の前後の扉21,22が開
き、リトリバー1の搬入用爪12が作動して、バケット
BごとワークWを処理炉2内に装入する。その後、搬入
用爪12が所定の位置まで戻り、フレームカーテン2
5,26からの天然ガス供給が停止し、かつ処理炉の前
後の扉21,22が閉じる。
内スチームが供給される。これにより、図5に示すよう
に、処理炉内のワークW中の油脂分を蒸発排出する。そ
の後、さらに、蒸気を供給し続けることによりワークW
を500〜570℃まで昇温加熱し、ワークWの表面部
にFe3O4を生成させて封孔を行なう。なお、スチーム
供給はタイマーで設定した時間、例えば90分間行な
う。このとき、同時に、次のワークWを予め待機部1a
にセットしておく。
マーからの信号に基づいてスチーム供給が停止され、代
わりに、アンモニアガスが処理炉2内に供給される。こ
の処理炉2内に供給されたアンモニアガスは同処理炉2
内で分解し、窒素と水素が発生する。そして、発生した
水素によりスチーム処理されたワークWの表面が還元さ
れる。この還元反応のときに水分(実際には蒸気)が発
生するが、この水分は、前記スチーム供給が停止され代
わりにアンモニアガスが処理炉2内に供給されるときに
作動される除湿循環系5によって除去される。つまり、
前記アンモニアガスが処理炉2内に供給されるときに同
時に除湿循環系5が作動され、これにより、処理炉2内
のガスは、除湿循環系5の往路55を介して1次除湿器
53および2次徐湿器54を通る際に、ガス中に含まれ
る水分は取り除かれる。
に、ガス自動分析計6も同時に作動され、このガス自動
分析計6で処理炉2内のガスの状況が分析される。そし
て、図6に示すように処理炉2内の雰囲気ガス濃度が所
定の数値に達した時点、つまり未分解アンモニア領域が
一旦70%に達した後再び70%より下がった時点で処
理用タイマが作動される。そして、この処理用タイマが
作動されてから所定時間経過した時点(例えば、通常の
燒結部品の場合10分間)で該処理用タイマーから信号
が発せられる。
除湿循環系5のブロア56の作動は停止され、アンモニ
アガスの供給は停止され、また、スチーム供給系24か
ら再びスチームが処理炉2内に供給される。
26から吐き出される天然ガスが着火され、また、処理
炉2の前後の扉21,22が図示せぬ駆動手段を介して
開かれる。このとき、処理炉内に残る水素ガスに着火し
炎が若干上がる場合がある。また、これと同時に、冷却
室3の前後の扉も同時に開き、リトリバー1が作動し、
図示せぬ駆動手段を介して搬出用爪13で処理済品を冷
却室3へ挿入する。
れ、冷却室3の内部に装備されたフアンが作動し、処理
済品を冷却する。所定時間(例えば、60分)経過する
と、前後の扉21,22が開き、冷却室3に内蔵された
チェーンコンベア31が作動して、処理済品をターンテ
ーブル4へ搬送する。
品を搬出した後、前記リトリバーは元の状態に戻り、処
理炉のフレームカーテン25,26は消火し、また、処
理炉2の前後の扉は閉塞される。次いで、待機部1a上
のワークWが搬送部1bに送られる。この状態で、所定
時間(例えば、5分間)待機する。このように所定時間
待機するのは、処理炉内に残るガスをスチームに完全に
置換するためである。そして、所定の待機時間が経過す
ると、前記した一連の動作が繰り返される。なお、上記
した作動は図示せぬ制御装置から発せられる信号に基づ
いて自動的に行なわれる。
よれば、除湿循環系5で処理された除湿処理後のガスか
らサンプリングガスを採取し、このサンプリングガスを
分析することによって処理炉2内のアンモニアガスの解
離濃度を把握するものであり、除湿循環系5を通過する
ときに、サンプリングガスからは予め水分並びに大まか
なミストが除去されるので、アンモニアガスの解離濃度
を高精度で分析することが可能となる。
の前段に、サンプリングガスを冷却させるクーラー63
およびサンプリングガスからオイルミストを除去するオ
イルミストフィルタ65を備えているので、サンプリン
グガスを分析するのに好適な温度まで低下させ、しかも
オイルミストをも除去できるので、アンモニアガスの解
離濃度をさらに高精度で分析することが可能になる。
系で処理された除湿処理後のガスからサンプリングガス
を採取し、このサンプリングガスを分析することによっ
て処理炉内のアンモニアガスの解離濃度を把握するもの
であり、除湿循環系を通過するときに、サンプリングガ
スからは予め水分並びに大まかなミストが除去されてい
るので、アンモニアガスの解離濃度を高精度で分析でき
る。また、このように信頼性の高い高精度のガス分析が
行なえるので、無理なくシステムの自動運転化が可能と
なる。
除湿循環系で処理された除湿処理後のガスからサンプリ
ングガスを採取して該サンプリングガスの分析を行なう
ガス分析計を設けているので、請求項1記載の方法発明
を好適に実施できる。
段に、サンプリングガスを冷却させるクーラーおよびサ
ンプリングガスからオイルミストを除去するオイルミス
トフィルタを備えているので、サンプリングガスを分析
するのに好適な温度まで低下させかつさらにオイルミス
トをも除去できるので、アンモニアガスの解離濃度をさ
らに高精度で分析できる。
を説明する概略平面図である。
ある。
ある。
である。
る図である。
る図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 処理炉内に焼結部品ならなるワークを装
入した後、該処理炉内にスチームを流入してワークの表
面に酸化鉄を形成し、次いでスチームに代えてアンモニ
アガスを処理炉内に流入し、アンモニアガスを分解させ
て得られる水素ガスで前記ワークの表面に形成した酸化
鉄を還元し、還元によって得られる地鉄と前記アンモニ
アガスを分解してえられる窒素とを除湿条件下で反応さ
せて、前記ワークの表面に窒化処理を行なうガス軟窒化
処理方法において、 前記地鉄と前記窒素とを反応させる際に、前記処理炉内
のガスから水分を取り除く除湿循環系で処理された除湿
処理後のガスからサンプリングガスを採取し、このサン
プリングガスを分析することによって処理炉内のアンモ
ニアガスの解離濃度を把握し、このアンモニアガスの解
離濃度値を基に窒化処理時間を決定することを特徴とす
るガス軟窒化処理方法。 - 【請求項2】 ワークに対して窒化処理する処理炉と、
該処理炉にワークを搬出入させるワーク移送手段と、前
記処理炉に付設されて該処理炉にスチームを供給するス
チーム供給系と、前記処理炉に付設されて該処理炉にア
ンモニアガスを供給するアンモニアガス供給系と、前記
処理炉に付設されて処理炉中のガスから水分を取り除く
除湿循環系とを備えてなるガス軟窒化処理装置におい
て、 前記除湿循環系に、該除湿循環系で処理された除湿処理
後のガスからサンプリングガスを採取して該サンプリン
グガスの分析を行なうガス分析計を設けたことを特徴と
するガス軟窒化処理装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のガス軟窒化処理装置にお
いて、前記ガス分析計の前段には、前記サンプリングガ
スを冷却させるクーラーおよびサンプリングガスからオ
イルミストを除去するオイルミストフィルタを設けて成
ることを特徴とするガス軟窒化処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6030386A JP3035804B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | ガス軟窒化処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6030386A JP3035804B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | ガス軟窒化処理方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07238363A JPH07238363A (ja) | 1995-09-12 |
JP3035804B2 true JP3035804B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=12302468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6030386A Expired - Fee Related JP3035804B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | ガス軟窒化処理方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3035804B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011026627A (ja) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Oriental Engineering Co Ltd | 表面硬化処理装置及び表面硬化処理方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112647039A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-13 | 长春金工表面工程技术有限公司 | 用于大型模具表面处理的全自动氮化处理*** |
CN114774835B (zh) * | 2022-04-13 | 2024-04-12 | 扬州保来得科技实业有限公司 | 一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置及处理方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6030386A patent/JP3035804B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011026627A (ja) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Oriental Engineering Co Ltd | 表面硬化処理装置及び表面硬化処理方法 |
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JPH07238363A (ja) | 1995-09-12 |
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