JP6285232B2 - Heat treatment furnace - Google Patents
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Description
本発明は、電熱式のヒータを備える熱処理炉に関する。 The present invention relates to a heat treatment furnace provided with an electrothermal heater.
特許文献１には、ハイブリッド式加熱炉が開示されている。ハイブリッド式加熱炉は、多数の電熱式のヒータと、マイクロ波発生装置と、を併用して、ワークを加熱している。多数のヒータは、各々、通電により発熱する発熱体を備えている。多数の発熱体は、加熱室に配置されている。多数の発熱体は、ワークを搬送する多数のローラーの上下両側に配置されている。上下二段の多数の発熱体は、各々、ワークの搬送方向に並んでいる。また、下段の方が、上段よりも、発熱体の配置数は多く設定されている。
また、発熱体は、水平方向、かつ搬送方向に対して直交する方向に、延在している。発熱体の水平方向（軸方向）両端は、各々、電源に電気的に接続されている。発熱体は、ハイブリッド式加熱炉のハウジングに対して、電気的に絶縁されている。 Further, the heating element extends in the horizontal direction and in a direction orthogonal to the transport direction. Both ends in the horizontal direction (axial direction) of the heating element are electrically connected to a power source. The heating element is electrically insulated from the housing of the hybrid heating furnace.
しかしながら、ワークの成分や加熱室内の雰囲気などによっては、加熱室内に煤（炭素の微粒子）が発生する場合がある。煤は導電性を有している。煤は、発熱体の水平方向両端付近つまり電極付近や、発熱体の外面に堆積しやすい。このため、ヒータ用の電圧により、放電現象が発生するおそれがある。そこで、本発明は、放電現象が発生しにくい熱処理炉を提供することを目的とする。 However, depending on the component of the workpiece and the atmosphere in the heating chamber, soot (carbon fine particles) may be generated in the heating chamber. The bag has conductivity. Soot is likely to be deposited near both ends in the horizontal direction of the heating element, that is, near the electrodes and on the outer surface of the heating element. For this reason, a discharge phenomenon may occur due to the heater voltage. Therefore, an object of the present invention is to provide a heat treatment furnace in which a discharge phenomenon is unlikely to occur.
（１）上記課題を解決するため、本発明の熱処理炉は、導体製のハウジングと、該ハウジングの内部に区画され、ワークを加熱する加熱室と、該加熱室に上下方向に挿通され、該ハウジングを介して電気的に接地される発熱体を有する電熱式のヒータと、を備えることを特徴とする。 (1) In order to solve the above-described problem, a heat treatment furnace of the present invention includes a conductor housing, a heating chamber that is partitioned inside the housing, heats a workpiece, and is vertically inserted into the heating chamber. And an electrothermal heater having a heating element that is electrically grounded through a housing.
前述したように、従来、発熱体は、加熱室内における上下方向の温度勾配を小さくするため、上下二段に分かれて水平に配置されていた。これに対して、本発明の熱処理炉の発熱体は、加熱室において、上下方向（詳しくは、水平方向に対して交差する方向）に延在している。煤は、自重により、加熱室の下部に移動しやすい。このため、発熱体の上端付近に、煤が堆積しにくい。したがって、発熱体の上端付近に、放電現象が発生しにくい。また、発熱体は上下方向に延在しているため、発熱体の外面に煤が堆積しにくい。このため、発熱体の外面付近に、放電現象が発生しにくい。 As described above, conventionally, the heating element has been arranged horizontally in two stages, upper and lower, in order to reduce the temperature gradient in the vertical direction in the heating chamber. On the other hand, the heating element of the heat treatment furnace of the present invention extends in the vertical direction (specifically, the direction intersecting the horizontal direction) in the heating chamber. The bag easily moves to the lower part of the heating chamber due to its own weight. For this reason, soot is unlikely to accumulate near the upper end of the heating element. Therefore, a discharge phenomenon is unlikely to occur near the upper end of the heating element. Further, since the heating element extends in the vertical direction, soot is unlikely to accumulate on the outer surface of the heating element. For this reason, the discharge phenomenon hardly occurs near the outer surface of the heating element.
しかしながら、発熱体の下端付近には、自重により、煤が堆積しやすい。この点、発熱体は、ハウジングに対して、電気的に絶縁されていない。すなわち、発熱体は、ハウジングに対して、電気的に接続されている。発熱体は、ハウジングを介して、接地されている。このため、煤が堆積しやすいにもかかわらず、発熱体の下端付近に、放電現象が発生しにくい。このように、本発明の熱処理炉によると、放電現象が発生しにくくなる。 However, soot tends to accumulate near the lower end of the heating element due to its own weight. In this respect, the heating element is not electrically insulated from the housing. That is, the heating element is electrically connected to the housing. The heating element is grounded via the housing. For this reason, even though soot is likely to accumulate, a discharge phenomenon is unlikely to occur near the lower end of the heating element. Thus, according to the heat treatment furnace of the present invention, the discharge phenomenon is less likely to occur.
本発明によると、放電現象が発生しにくい熱処理炉を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat treatment furnace in which a discharge phenomenon is unlikely to occur.
以下、本発明の熱処理炉を真空浸炭炉として具現化した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the heat treatment furnace of the present invention is embodied as a vacuum carburizing furnace will be described.
＜真空浸炭炉の構成＞
まず、本実施形態の真空浸炭炉の構成について説明する。図１に、本実施形態の真空浸炭炉の前後方向断面図を示す。図２に、同真空浸炭炉の冷却部の左右方向断面図を示す。図３に、同真空浸炭炉の加熱部の左右方向断面図を示す。図４に、図３の円ＩＶ内の拡大図を示す。図５に、図３の円Ｖ内の拡大図を示す。図６に、図３の円ＶＩ内の拡大図を示す。図７に、同真空浸炭炉のヒータの配線図を示す。
<Configuration of vacuum carburizing furnace>
First, the structure of the vacuum carburizing furnace of this embodiment will be described. In FIG. 1, the front-back direction sectional drawing of the vacuum carburizing furnace of this embodiment is shown. FIG. 2 shows a cross-sectional view in the left-right direction of the cooling part of the vacuum carburizing furnace. In FIG. 3, the left-right direction sectional drawing of the heating part of the vacuum carburizing furnace is shown. FIG. 4 shows an enlarged view in a circle IV in FIG. FIG. 5 shows an enlarged view in the circle V of FIG. FIG. 6 shows an enlarged view in the circle VI of FIG. FIG. 7 shows a wiring diagram of the heater of the vacuum carburizing furnace.
図１〜図７に示すように、本実施形態の真空浸炭炉１は、加熱部２と、冷却部３と、基部４と、搬送部５と、アース部６と、前側ドア７０と、中間ドア７１と、トレイ７２と、配管部９と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 7, the
［基部４、加熱部２］
基部４には、トランス（図略）などの機器が収容されている。加熱部２は、基部４の上側に配置されている。加熱部２においては、ワークＷに浸炭処理が施される。加熱部２は、外側ハウジング２０と、内側ハウジング２１と、複数のヒータ２２と、複数のヒータ取付部２３と、断熱ドア２４と、複数の封止断熱材２５と、複数の電極２６と、左右一対の炉床２７と、加熱ファン２８と、複数の熱電対２９と、を備えている。外側ハウジング２０は、本発明の「ハウジング」の概念に含まれる。
[
The
外側ハウジング２０は、鋼製であって、箱状を呈している。外側ハウジング２０は、導電性を有している。外側ハウジング２０の床面には、左右一対のガイドレール２００が敷設されている。ガイドレール２００は、前後方向（ワークＷの搬送方向）に延在している。
The
内側ハウジング２１は、外殻２１０と、断熱材２１１と、複数のガス抜き孔２１２と、前側開口２１３と、複数の車輪２１４と、を備えている。内側ハウジング２１は、外側ハウジング２０に収容されている。外殻２１０は、パンチングメタル製であって、箱状を呈している。断熱材２１１は、セラミックファイバー製である。断熱材２１１は、外殻２１０の内面に積層されている。断熱材２１１の内部には、加熱室Ｒ１が区画されている。複数のガス抜き孔２１２は、内側ハウジング２１の底壁に穿設されている。前側開口２１３は、内側ハウジング２１の前壁に開設されている。複数の車輪２１４は、内側ハウジング２１の底壁に配置されている。複数の車輪２１４は、左右一対のガイドレール２００に対して、前後方向に転動可能である。このため、内側ハウジング２１は、外側ハウジング２０に対して、前後方向に移動可能である。
The
複数のヒータ２２は、各々、内側ハウジング２１を上下方向（垂直方向）に貫通している。ヒータ２２は、通電によって発熱する、いわゆる電熱ヒータである。ヒータ２２は、加熱室Ｒ１に露出している。ヒータ２２は、発熱体２２０と、保護管２２１と、を備えている。発熱体２２０は、再結晶質炭化ケイ素製（つまり非金属製）であって、上下方向に長い丸棒状を呈している。保護管２２１は、セラミック製であって、上下方向に長い円筒状を呈している。保護管２２１の径方向内側には、発熱体２２０が収容されている。なお、図５に示すように、発熱体２２０の上下方向両端（軸方向両端）は、保護管２２１の軸方向両端から、上下方向両側に突出している。
Each of the plurality of
複数のヒータ取付部２３は、複数のヒータ２２の上下方向両端に配置されている。ヒータ取付部２３は、ヒータ２２を内側ハウジング２１に固定している。図５に示すように、ヒータ２２の下側のヒータ取付部２３は、ホルダ２３０と、クランプ２３２と、ヒータ受け２３３と、を備えている。ホルダ２３０は、上側に開口するカップ状を呈している。ホルダ２３０の内部には、保護管２２１の下端が収容されている。発熱体２２０の下端は、ホルダ２３０から下側に突出している。発熱体２２０の下端は、ヒータ受け２３３に支持されている。クランプ２３２は、発熱体２２０の下端に取り付けられている。
The plurality of
図６に示すように、ヒータ２２の上側のヒータ取付部２３の構成は、ホルダ２３０と、耐火断熱煉瓦２３１と、クランプ２３２と、を備えている。ホルダ２３０は、短軸円筒状を呈している。ホルダ２３０の内部には、保護管２２１の上端が収容されている。ホルダ２３０の内部には、絶縁性を有する耐火断熱煉瓦２３１が配置されている。耐火断熱煉瓦２３１は、発熱体２２０を保持している。このため、ホルダ２３０と発熱体２２０との絶縁が確保されている。
As shown in FIG. 6, the configuration of the
断熱ドア２４は、内側ハウジング２１の前側開口２１３を、前側（外側）から覆っている。断熱ドア２４は、左右方向にスライド可能である。封止断熱材２５は、内側ハウジング２１のガス抜き孔２１２を、下側（外側）から覆っている。封止断熱材２５には、ガス抜き孔２５０が形成されている。ガス抜き孔２５０は、ガス抜き孔２１２に連通している。
The heat insulating door 24 covers the
複数の電極２６は、各々、ヒータ２２の上側のヒータ取付部２３のクランプ２３２に、電気的に接続されている。また、電極２６は、トランスの二次側に電気的に接続されている。電極２６は、複数の発熱体２２０に、三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）交流電圧を印加している。
Each of the plurality of
左右一対の炉床２７は、内側ハウジング２１の底壁に配置されている。炉床２７は、炉床本体２７０と、前後一対の支柱２７１と、を備えている。支柱２７１は、内側ハウジング２１の底壁に固定されている。炉床本体２７０は、炭化ケイ素質の耐火物製であって、前後方向に長い角柱状を呈している。炉床本体２７０は、前後一対の支柱２７１間に架設されている。炉床本体２７０と支柱２７１とは、ニクロム線（商標）製のワイヤ２７２により、固定されている。加熱ファン２８は、加熱室Ｒ１の上部に配置されている。複数の熱電対２９は、加熱室Ｒ１の上部に配置されている。
The pair of left and
［冷却部３、前側ドア７０、中間ドア７１］
冷却部３は、基部４および加熱部２の前側に配置されている。冷却部３においては、ワークＷに焼入れ処理が施される。冷却部３は、ハウジング３０と、冷却ファン３１と、オイル槽３２と、オイルファン３３と、左右一対のオイルヒータ３４と、を備えている。ハウジング３０は、鋼製であって、箱状を呈している。ハウジング３０の前壁には、前側開口３００が開設されている。ハウジング３０の内部には、冷却室Ｒ２が区画されている。冷却ファン３１は、冷却室Ｒ２の上部に配置されている。オイル槽３２は、冷却室Ｒ２の下部に配置されている。オイル槽３２には、焼入れ用のオイルが貯留されている。オイルファン３３は、オイル槽３２の内部に配置されている。左右一対のオイルヒータ３４は、オイル槽３２のオイルを加熱することができる。
[
The
前側ドア７０は、ハウジング３０の前側開口３００を、前側（外側）から覆っている。前側ドア７０は、上下方向にスライド可能である。加熱部２の外側ハウジング２０と、冷却部３のハウジング３０と、の間の隔壁７３には、中間開口７３０が開設されている。中間ドア７１は、中間開口７３０を前側（加熱室Ｒ１から見て外側）から覆っている。中間ドア７１は、左右方向にスライド可能である。
The
［搬送部５、トレイ７２］
搬送部５は、垂直方向搬送部５０と、水平方向搬送部５１と、を備えている。垂直方向搬送部５０は、エレベータ５００と、油圧式のシリンダ５０１と、チェーン５０２と、可動スプロケット５０３と、固定スプロケット５０４と、を備えている。エレベータ５００は、冷却室Ｒ２の内部に配置されている。シリンダ５０１は、ハウジング３０の後壁後面（外面）に取り付けられている。チェーン５０２の一端は、ハウジング３０の後壁前面（内面）に固定されている。チェーン５０２の他端は、エレベータ５００に固定されている。可動スプロケット５０３は、シリンダ５０１のロッド５０１ａの前端に配置されている。固定スプロケット５０４は、ハウジング３０に固定されている。チェーン５０２は、可動スプロケット５０３、固定スプロケット５０４に、巻き架けられている。ロッド５０１ａを前後方向に動かすと、可動スプロケット５０３と固定スプロケット５０４との間の距離が変化する。このため、エレベータ５００を上下方向に動かすことができる。
[Conveying
The
図２に示すように、水平方向搬送部５１は、左右一対のフォーク５１０と、左右二対の外側ローラー５１１と、左右一対の可動ガイドレール５１２と、左右一対の内側ローラー５１３と、左右一対の固定ガイドレール５１４と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
水平方向搬送部５１の左右両側の構成は同じである。また、水平方向搬送部５１の左右両側の配置は、左右対称である。以下、代表して、水平方向搬送部５１の右側の構成、配置について説明する。
The configurations on the left and right sides of the
固定ガイドレール５１４は、エレベータ５００に固定されている。上下一対の外側ローラー５１１は、固定ガイドレール５１４に、回転可能に支持されている。可動ガイドレール５１２は、断面Ｃ字状を呈している。上下一対の外側ローラー５１１は、上下方向外側から、可動ガイドレール５１２を、挟持している。内側ローラー５１３は、可動ガイドレール５１２のＣ字内部に収容されている。内側ローラー５１３は、フォーク５１０に、回転可能に支持されている。
The fixed guide rail 514 is fixed to the
上下一対の外側ローラー５１１が回転することにより、固定ガイドレール５１４に対して、可動ガイドレール５１２は、前後方向に移動可能である。内側ローラー５１３が回転することにより、可動ガイドレール５１２に対して、フォーク５１０は、前後方向に移動可能である。このように、フォーク５１０は、二段階（一段階目は固定ガイドレール５１４に対する可動ガイドレール５１２の移動、二段階目は可動ガイドレール５１２に対するフォーク５１０の移動）に前後方向に移動することができる。
When the pair of upper and lower
トレイ７２には、ワークＷが搭載されている。ワークＷは、鋼材である。トレイ７２は、左右一対のフォーク５１０に載置された状態で、垂直方向搬送部５０により、上下方向に搬送される。また、トレイ７２は、左右一対のフォーク５１０に載置された状態で、水平方向搬送部５１により、前後方向に搬送される。
A work W is mounted on the
［配管部９］
配管部９は、減圧部９０と、浸炭ガス供給部９１と、冷却室用窒素ガス供給部９２と、加熱室用窒素ガス供給部９３と、大気／窒素ガス供給部９４と、を備えている。減圧部９０は、真空ポンプ９００と、メカニカルブースターポンプ９０１と、を備えている。外側ハウジング２０の内部、つまり加熱室Ｒ１は、真空ポンプ９００により、減圧可能である。冷却室Ｒ２は、真空ポンプ９００により、減圧可能である。真空ポンプ９００の二次側（吐出側）には、窒素ガスを供給可能である。このため、排気に、窒素ガスを混合することができる。
[Piping part 9]
The
浸炭ガス供給部９１は、複数のノズル９１０を備えている。ノズル９１０は、加熱室Ｒ１に挿入されている。ノズル９１０には、浸炭ガス、窒素ガスを供給可能である。ノズル９１０の上流側には、浸炭ガスおよび窒素ガスの流量を調整する質量流量計（マスフローメーター）が配置されている。ノズル９１０の先端（下流端）には、複数の噴射孔９１０ａが開設されている。噴射孔９１０ａは、径方向に延在している。
The carburizing
冷却室用窒素ガス供給部９２は、冷却室Ｒ２に、窒素を供給可能である。加熱室用窒素ガス供給部９３は、加熱室Ｒ１に、窒素を供給可能である。図５に示すように、大気／窒素ガス供給部９４は、ヒータ受け２３３の内部空間を経由して、ヒータ２２の発熱体２２０と保護管２２１との隙間に、大気（空気）および窒素ガスのうち少なくとも一方を供給可能である。
The cooling chamber nitrogen
［アース部６］
アース部６は、内側アース線６０と、外側アース線６１と、を備えている。図５に示すように、内側アース線６０は、ヒータ２２の下側のヒータ取付部２３のクランプ２３２と、外側ハウジング２０と、を電気的に接続している。同様に、ヒータ受け２３３は、ヒータ２２の下端と、外側ハウジング２０と、を電気的に接続している。内側アース線６０は、外側ハウジング２０と電気的に接続されている。このため、三相交流の中性点Ｏは、外側ハウジング２０になる。図３に示すように、外側アース線６１は、外側ハウジング２０を電気的に接地している。このため、ヒータ２２の発熱体２２０の下端は、内側アース線６０（およびヒータ受け２３３）、外側ハウジング（中性点Ｏ）２０、外側アース線６１を経由して、電気的に接地されている。
[Earth part 6]
The
＜真空浸炭炉の動き＞
次に、本実施形態の真空浸炭炉の動きについて説明する。まず、図２に示すように、冷却室用窒素ガス供給部９２を介して、冷却室Ｒ２に、復圧（圧力を、大気圧未満から大気圧に戻すこと）用の窒素ガスを供給する。次に、冷却室Ｒ２の圧力が大気圧に到達したら、図１に示すように、前側ドア７０を開ける。続いて、前側開口３００を介して、ワークＷが搭載されたトレイ７２を、冷却室Ｒ２に搬入する。すなわち、トレイ７２を、左右一対のフォーク５１０に載置する。それから、前側ドア７０を閉める。
<The movement of the vacuum carburizing furnace>
Next, the movement of the vacuum carburizing furnace of this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2, nitrogen gas for returning pressure (returning the pressure from less than atmospheric pressure to atmospheric pressure) is supplied to the cooling chamber R <b> 2 via the cooling chamber nitrogen
続いて、減圧部９０を介して、冷却室Ｒ２を減圧する。その後、冷却室Ｒ２の圧力が、加熱室Ｒ１の圧力に到達したら、中間ドア７１、断熱ドア２４を開ける。そして、中間開口７３０、前側開口２１３を介して、水平方向搬送部５１により、ワークＷが搭載されたトレイ７２を、加熱室Ｒ１に搬入する。すなわち、トレイ７２を、炉床２７に載置する。続いて、中間ドア７１、断熱ドア２４を閉める。
Subsequently, the cooling chamber R <b> 2 is decompressed via the
それから、減圧部９０を介して、加熱室Ｒ１を減圧する。また、加熱室Ｒ１を減圧しながら、複数のヒータ２２により、ワークＷを９５０℃〜１０５０℃程度にまで加熱する。なお、加熱室Ｒ１の温度は、熱電対２９により検出される。続いて、ワークＷの温度が均一になったら、図３に示すように、浸炭ガス供給部９１を介して、加熱室Ｒ１に浸炭ガスを供給する。図４に示すように、浸炭ガスは、ノズル９１０の先端の噴射孔９１０ａから、加熱室Ｒ１内に噴射される。ここで、噴射孔９１０ａは、ノズル９１０の径方向（上下前後方向）に延在している。このため、加熱室Ｒ１に吹き込まれた冷たい浸炭ガスは、ワークＷに、直接衝突しない。浸炭ガスは、ヒータ２２に沿って、上下方向に加熱室Ｒ１内を拡散する。この際、浸炭ガスは、ヒータ２２により加熱される。加熱された浸炭ガスは、ワークＷに衝突する。このため、ワークＷの表面に、温度のばらつきが発生しにくい。所定の時間が経過したら、浸炭ガスの噴射を停止する。そして、加熱室Ｒ１を、所定時間だけ、所定温度に保持する。この際、ワークＷの表面から内部に、炭素が拡散する。このようにして、加熱室Ｒ１では、ワークＷに浸炭処理を施す。
Then, the heating chamber R1 is decompressed through the
続いて、加熱室Ｒ１の温度を、８５０℃程度まで下げる。ワークＷの温度が均一になったら、図２に示すように、冷却室用窒素ガス供給部９２を介して、冷却室Ｒ２に窒素ガスを供給する。冷却室Ｒ２は、焼入れ時の減圧値に調整される。図３に示すように、加熱室用窒素ガス供給部９３を介して、加熱室Ｒ１に、復圧用の窒素ガスを供給する。冷却室Ｒ２、加熱室Ｒ１の圧力が同圧に到達したら、図１に示すように、中間ドア７１、断熱ドア２４を開ける。そして、中間開口７３０、前側開口２１３を介して、水平方向搬送部５１により、ワークＷが搭載されたトレイ７２を、冷却室Ｒ２に搬入する。続いて、中間ドア７１、断熱ドア２４を閉める。それから、垂直方向搬送部５０により、ワークＷが搭載されたトレイ７２を、エレベータ５００ごと下降させる。そして、ワークＷを、オイル槽３２のオイルに浸漬する。所定時間経過したら、垂直方向搬送部５０によりトレイ７２を上昇させ、冷却室Ｒ２を大気圧にし、前側開口３００を介して、トレイ７２を取り出す。このようにして、冷却室Ｒ２では、ワークＷに焼入れ処理を施す。
Subsequently, the temperature of the heating chamber R1 is lowered to about 850 ° C. When the temperature of the workpiece W becomes uniform, nitrogen gas is supplied to the cooling chamber R2 via the cooling chamber nitrogen
＜作用効果＞
次に、本実施形態の真空浸炭炉の作用効果について説明する。図３、図５に示すように、ヒータ２２は、加熱室Ｒ１において、上下方向（水平方向に対して直交する方向）に延在している。浸炭時に発生する煤は、自重により下側に移動しやすい。このため、発熱体２２０の上端付近には、煤が堆積しにくい。したがって、発熱体２２０の上端付近に、放電現象が発生しにくい。また、発熱体２２０は上下方向に延在しているため、発熱体２２０の外周面に煤が堆積しにくい。このため、発熱体２２０の外周面付近に、放電現象が発生しにくい。
<Effect>
Next, the effect of the vacuum carburizing furnace of this embodiment is demonstrated. As shown in FIGS. 3 and 5, the
また、図７に示すように、全ての発熱体２２０は、内側アース線６０（およびヒータ受け２３３）、外側ハウジング（中性点Ｏ）２０、外側アース線６１を介して、接地されている。このため、発熱体２２０の下端付近において、煤が堆積しやすいにもかかわらず、放電現象が発生しにくい。このように、本実施形態の真空浸炭炉１によると、放電現象が発生しにくくなる。
As shown in FIG. 7, all the
また、図３に示すように、断熱材２１１はセラミックファイバー製である。また、炉床本体２７０は、炭化ケイ素質の耐火物製である。また、ヒータ２２の発熱体２２０は、再結晶質炭化ケイ素製である。また、保護管２２１は、セラミック製である。このため、加熱室Ｒ１内に堆積した煤を燃焼させるバーンアウトの際に、これらの部材が酸化しにくい。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、加熱室Ｒ１内において、発熱体２２０は、保護管２２１により覆われている。このため、加熱室Ｒ１内において、煤が発熱体２２０に付着しにくい。したがって、加熱室Ｒ１内において放電現象が発生しにくくなる。
In addition, the
また、図３に示すように、浸炭時においては、発熱体２２０と保護管２２１との隙間に、大気／窒素ガス供給部９４を介して、大気と窒素ガスとが導入される。また、発熱体２２０の上端付近に窒素ガスが導入される。また、図１に示すように、電極２６は、加熱室Ｒ１の外部に配置されている。このため、加熱室Ｒ１内において放電現象が発生しにくくなる。
As shown in FIG. 3, at the time of carburizing, the atmosphere and nitrogen gas are introduced into the gap between the
また、図６に示すように、発熱体２２０の上端は、耐火断熱煉瓦２３１により支持されている。このため、絶縁性を確保しながら、ホルダ２３０に対して、発熱体２２０を位置決めすることができる。また、発熱体２２０に印加される電圧は、２００Ｖ以下に設定されている。このため、放電現象が発生しにくくなる。
As shown in FIG. 6, the upper end of the
また、バーンアウト時においては、大気の導入を、発熱体２２０に近い位置で行っている。このため、絶縁性の確保が必要な箇所の煤を、確実に燃焼させることができる。また、加熱室Ｒ１の内部には、できるだけ金属製の部材を露出させないようにしている。例えば、図１に示すように、支柱２７１は、断熱材２１１に埋設されている。このため、金属製の部材の酸化を、抑制することができる。
At the time of burnout, the introduction of the atmosphere is performed at a position close to the
また、図１に示す炉床本体２７０とトレイ７２とがくっつくと、炉床本体２７０からトレイ７２を搬出する際に、炉床本体２７０が浮き上がってしまう。この点、炉床本体２７０は、支柱２７１に、ワイヤ２７２で固定されている。また、支柱２７１は、断熱材２１１に固定されている。このため、炉床本体２７０からトレイ７２を搬出する際に、炉床本体２７０が浮き上がりにくい。
In addition, if the hearth
また、図３に示すように、加熱室Ｒ１には、加熱ファン２８が配置されている。このため、ヒータ２２からの輻射伝熱に加えて、対流伝熱により、ワークＷを迅速に加熱することができる。また、加熱室Ｒ１内部の温度制御の精度を向上させることができる。加えて、加熱ファン２８は、耐熱鋳鋼製である。このため、加熱ファン２８は、耐熱性、耐酸化性が高い。
Further, as shown in FIG. 3, a
また、熱電対２９は、上側から垂直に加熱室Ｒ１に挿入されている。このため、熱電対２９を水平方向から加熱室Ｒ１に挿入する場合と比較して、熱電対２９が、加熱室Ｒ１の熱により、変形（例えば湾曲）しにくい。したがって、熱電対２９の耐久性を向上させることができる。
The
また、浸炭ガスの流量は、質量流量計により管理されている。このため、加熱室Ｒ１の圧力変動によらず、浸炭ガスの流量を高精度に制御することができる。また、浸炭時における加熱室Ｒ１の圧力は、キャパシタンスマノメーター（図略）により、管理されている。このため、浸炭ガスの性質によらず、加熱室Ｒ１の圧力を高精度に制御することができる。 Further, the flow rate of the carburizing gas is managed by a mass flow meter. For this reason, the flow rate of the carburizing gas can be controlled with high accuracy regardless of the pressure fluctuation of the heating chamber R1. Further, the pressure in the heating chamber R1 during carburization is controlled by a capacitance manometer (not shown). For this reason, the pressure of the heating chamber R1 can be controlled with high accuracy regardless of the nature of the carburizing gas.
また、浸炭ガスは、真空中で、加熱室Ｒ１に導入される。このため、浸炭ガスが、加熱室Ｒ１内に拡散しやすい。したがって、ノズル９１０の本数が少なくて済む。また、図１、図３に示すように、ノズル９１０とは別に、ガス抜き孔２１２、２５０が設定されている。このため、加熱室Ｒ１内に、浸炭ガスが行き渡りやすい。すなわち、ワークＷの表面に浸炭ガスが接触しやすい。
The carburizing gas is introduced into the heating chamber R1 in a vacuum. For this reason, the carburizing gas is likely to diffuse into the heating chamber R1. Therefore, the number of
また、図１、図３に示すように、ガス抜き孔２１２は、封止断熱材２５により覆われている。このため、加熱室Ｒ１からの熱の漏出を抑制することができる。また、図１に示すように、浸炭時においては、真空ポンプ９００の二次側（吐出側）に、窒素ガスが供給される。このため、可燃性のガスを、窒素ガスにより希釈しながら、外部に放出することができる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the
また、浸炭時においては、時間の経過と共に、必要な浸炭ガスの流量が減少する。この点、浸炭ガスの流量は、質量流量計により管理されている。このため、時間の経過と共に、浸炭ガスの流量を、自動的に減少させることができる。また、図４に示すように、噴射孔９１０ａは、ノズル９１０の径方向（上下前後方向）に延在している。このため、加熱室Ｒ１に吹き込まれた冷たい浸炭ガスは、ワークＷに、直接衝突しない。したがって、ワークＷの温度が局所的に低下しにくい。
Further, at the time of carburizing, the flow rate of the necessary carburizing gas decreases with time. In this regard, the flow rate of the carburizing gas is managed by a mass flow meter. For this reason, the flow rate of the carburizing gas can be automatically reduced with the passage of time. Further, as shown in FIG. 4, the injection hole 910 a extends in the radial direction (vertical front-rear direction) of the
また、図３に示すように、加熱室Ｒ１を復圧する際、ノズル９１０から窒素ガスを噴出させている。このため、復圧時に、加熱室Ｒ１からノズル９１０に煤が逆流するのを抑制することができる。したがって、質量流量計などのノズル９１０上流側の機器を、煤から保護することができる。また、ノズル９１０に煤が詰まるのを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 3, when the pressure in the heating chamber R1 is restored, nitrogen gas is ejected from the
また、図１に示すように、炉床２７は内側ハウジング２１と一体化されている。このため、外側ハウジング２０から内側ハウジング２１を引き出すのと同時に、外側ハウジング２０から炉床２７を引き出すことができる。したがって、メンテナンスが簡単である。
As shown in FIG. 1, the
また、図２に示すように、左右一対のフォーク５１０は、二段階（一段階目は固定ガイドレール５１４に対する可動ガイドレール５１２の移動、二段階目は可動ガイドレール５１２に対するフォーク５１０の移動）に前後方向に移動することができる。このため、水平方向搬送部５１を小型化することができる。
As shown in FIG. 2, the pair of left and
また、フォーク５１０の移動速度は調整可能である。このため、ワークＷの搬送速度を調整することができる。また、ワークＷの荷崩れを抑制することができる。また、冷却室Ｒ２の減圧時に、図１に示す前側ドア７０は、外部と冷却室Ｒ２との圧力差により、前側開口３００の周囲に吸着している。このため、前側ドア７０の保持機構が不要である。
Further, the moving speed of the
また、図３に示す内側ハウジング２１の外殻２１０は、パンチングメタル製である。このため、断熱材２１１を簡単に固定することができる。また、減圧時の風圧による断熱材２１１の崩れを抑制することができる。また、浸炭時において、図１に示す断熱ドア２４は、ローラー（図略）により、前側から押圧されている。このため、加熱室Ｒ１からの熱の漏出を抑制することができる。一方、加熱に伴う加熱室Ｒ１の体積膨張を、断熱ドア２４により吸収することができる。
Moreover, the
また、図１に示すように、バーンアウト時の排気配管は、メカニカルブースターポンプ９０１と真空ポンプ９００との間と、外側ハウジング２０の内部と、を連通している。このため、高温のガスがメカニカルブースターポンプ９０１に入るのを抑制することができる。また、バーンアウト時の排気配管は、水冷される。このため、排気配管において、高温のガスを冷却することができる。
As shown in FIG. 1, the exhaust pipe at the time of burnout communicates between the
また、図１に示すように、エレベータ５００用のシリンダ５０１は、横置き（水平方向置き）されている。このため、真空浸炭炉１を小型化することができる。また、エレベータ５００用のチェーン５０２は、倍速化されている。このため、エレベータ５００の移動距離に対するシリンダ５０１のストロークを小さくすることができる。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
また、中間ドア７１のシール部分には、水冷ジャケット（図略）が配置されている。このため、シール部分（例えばＯリング）の熱による劣化を抑制することができる。また、図２に示すオイル槽３２の油面圧は、焼入れ時に制御することができる。このため、焼入れの品質を向上させることができる。
Further, a water cooling jacket (not shown) is disposed at the seal portion of the intermediate door 71. For this reason, the deterioration by the heat | fever of a seal | sticker part (for example, O-ring) can be suppressed. Moreover, the oil surface pressure of the
また、外側ハウジング２０、内側ハウジング２１、ハウジング３０は、各々、シンプルな箱状を呈している。このため、これらのハウジングの製造コストを削減することができる。また、トランスは、図１に示す基部４に収容されている。このため、真空浸炭炉１を小型化することができる。また、ヒータ２２用の配線を短縮化することができる。
Further, the
また、浸炭時において、中間ドア７１は、冷却室Ｒ２側から、フォーク５１０により押圧されている。このため、別途、中間ドア７１を押さえる部材を配置する必要がない。また、加熱室Ｒ１内のワークＷの確認は、光電スイッチにより行われる。このため、加熱室Ｒ１の真空状態を確保しながら、ワークＷを確認することができる。また、発熱体２２０の表面には、非酸化剤がコーティングされている。このため、発熱体２２０の電気抵抗の変化を抑制しつつ、ヒータ２２の寿命を長くすることができる。
Further, at the time of carburizing, the intermediate door 71 is pressed by the
＜その他＞
以上、本発明の熱処理炉の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the heat treatment furnace of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
浸炭ガスの種類は特に限定しない。例えば、アセチレンガス、プロパンガスなどであってもよい。すなわち、炭化水素ガスであればよい。発熱体２２０の延在方向は、水平方向に対して９０°でなくてもよい。例えば、８０°や６０°などであってもよい。
The type of carburizing gas is not particularly limited. For example, acetylene gas or propane gas may be used. That is, any hydrocarbon gas may be used. The extending direction of the
復圧時に加熱室Ｒ１や冷却室Ｒ２に供給するガスの種類は特に限定しない。不活性ガスなどであってもよい。減圧時における加熱室Ｒ１や冷却室Ｒ２の圧力は特に限定しない。大気圧よりも低い圧力であればよい。冷却室Ｒ２におけるワークＷの冷却方法は特に限定しない。ガス（窒素ガスなど）によりワークＷを冷却してもよい。 The type of gas supplied to the heating chamber R1 and the cooling chamber R2 at the time of return pressure is not particularly limited. An inert gas may be used. The pressure in the heating chamber R1 and the cooling chamber R2 at the time of decompression is not particularly limited. Any pressure lower than atmospheric pressure may be used. The method for cooling the workpiece W in the cooling chamber R2 is not particularly limited. You may cool the workpiece | work W with gas (nitrogen gas etc.).
浸炭時における加熱室Ｒ１の温度は特に限定しない。例えば、９５０℃から１０５０℃であってもよい。冷却時における冷却室Ｒ２の温度は特に限定しない。例えば、室温（２０℃）から１５０℃であってもよい。熱処理炉の種類は特に限定しない。ロータリーキルン、ローラーハースキルンなど、電熱式のヒータを備えるあらゆる熱処理炉として、本発明の熱処理炉は具現化することができる。 The temperature of heating chamber R1 at the time of carburizing is not particularly limited. For example, it may be 950 ° C to 1050 ° C. The temperature of the cooling chamber R2 during cooling is not particularly limited. For example, the temperature may be from room temperature (20 ° C.) to 150 ° C. The kind of heat treatment furnace is not particularly limited. The heat treatment furnace of the present invention can be embodied as any heat treatment furnace including an electric heater such as a rotary kiln and a roller hearth kiln.
１：真空浸炭炉（熱処理炉）。
２：加熱部、２０：外側ハウジング（ハウジング）、２００：ガイドレール、２１：内側ハウジング、２１０：外殻、２１１：断熱材、２１２：ガス抜き孔、２１３：前側開口、２１４：車輪、２２：ヒータ、２２０：発熱体、２２１：保護管、２３：ヒータ取付部、２３０：ホルダ、２３１：耐火断熱煉瓦、２３２：クランプ、２３３：ヒータ受け、２４：断熱ドア、２５：封止断熱材、２５０：ガス抜き孔、２６：電極、２７：炉床、２７０：炉床本体、２７１：支柱、２７２：ワイヤ、２８：加熱ファン、２９：熱電対。
３：冷却部、３０：ハウジング、３００：前側開口、３１：冷却ファン、３２：オイル槽、３３：オイルファン、３４：オイルヒータ。
４：基部。
５：搬送部、５０：垂直方向搬送部、５００：エレベータ、５０１：シリンダ、５０１ａ：ロッド、５０２：チェーン、５０３：可動スプロケット、５０４：固定スプロケット、５１：水平方向搬送部、５１０：フォーク、５１１：外側ローラー、５１２：可動ガイドレール、５１３：内側ローラー、５１４：固定ガイドレール。
６：アース部、６０：内側アース線、６１：外側アース線。
７０：前側ドア、７１：中間ドア、７２：トレイ、７３：隔壁、７３０：中間開口。
９：配管部、９０：減圧部、９００：真空ポンプ、９０１：メカニカルブースターポンプ、９１：浸炭ガス供給部、９１０：ノズル、９１０ａ：噴射孔、９２：冷却室用窒素ガス供給部、９３：加熱室用窒素ガス供給部、９４：大気／窒素ガス供給部。
Ｏ：中性点、Ｒ１：加熱室、Ｒ２：冷却室、Ｗ：ワーク。
1: Vacuum carburizing furnace (heat treatment furnace).
2: heating unit, 20: outer housing (housing), 200: guide rail, 21: inner housing, 210: outer shell, 211: heat insulating material, 212: vent hole, 213: front opening, 214: wheel, 22: Heater, 220: heating element, 221: protective tube, 23: heater mounting portion, 230: holder, 231: fireproof heat insulating brick, 232: clamp, 233: heater receiver, 24: heat insulating door, 25: sealing heat insulating material, 250 : Vent hole, 26: electrode, 27: hearth, 270: hearth body, 271: support, 272: wire, 28: heating fan, 29: thermocouple.
3: Cooling unit, 30: Housing, 300: Front opening, 31: Cooling fan, 32: Oil tank, 33: Oil fan, 34: Oil heater.
4: Base.
5: transport unit, 50: vertical transport unit, 500: elevator, 501: cylinder, 501a: rod, 502: chain, 503: movable sprocket, 504: fixed sprocket, 51: horizontal transport unit, 510: fork, 511 : Outer roller, 512: movable guide rail, 513: inner roller, 514: fixed guide rail.
6: Earth part, 60: Inner ground wire, 61: Outer ground wire.
70: front door, 71: intermediate door, 72: tray, 73: partition, 730: intermediate opening.
9: Piping section, 90: Decompression section, 900: Vacuum pump, 901: Mechanical booster pump, 91: Carburizing gas supply section, 910: Nozzle, 910a: Injection hole, 92: Nitrogen gas supply section for cooling chamber, 93: Heating Nitrogen gas supply unit for room, 94: Air / nitrogen gas supply unit.
O: neutral point, R1: heating chamber, R2: cooling chamber, W: workpiece.
Claims (1)
該ハウジングの内部に区画され、ワークを加熱する加熱室と、
該加熱室に上下方向に挿通され、該ハウジングを介して電気的に接地される発熱体を有する電熱式のヒータと、
を備える熱処理炉。 A conductor housing;
A heating chamber that is partitioned inside the housing and heats the workpiece;
An electric heater having a heating element that is vertically inserted into the heating chamber and electrically grounded through the housing;
A heat treatment furnace comprising:
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