JPS59205412A - 加工物の熱処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工物の連続熱処理のための方法及びそのた
めに用いる炉に関するものである。

本出願人の出願に係る特許出願第２１０８　］、　５６
号は、入口、熱処理域、冷却域及び出口を連続して有す
る連続炉において、該炉のほぼ全体を通して、及び、冷
却域における該熱処理に用いるガスの組成が異なってい
る場合は、２種以上の炉内雰囲気のほぼ全体を通して、
熱処理されるべき金属に関して、還元性（又は非酸化性
）の条件を、もたらすために、該炉内へ、非反応性ガス
（例えば窒素）及び還元性ガスを導入して、該炉の入口
及び出口を通して、該炉内へ空気が進入してくるのを、
大体において防ぎ、又は押しとどめ、該処理を施すため
に金属を該入口から出口へと、該炉内を通り抜けさせる
ことを特徴とする、金属の熱処理（特に焼なまし）方法
を提供する、通常、例えば焼なましを施す場合、該炉の
出口附近の冷却域の一部分には、金属が通り抜けること
が出来るように調節された複数の室を画定する、一定の
間隔を置いたアパートカーテン、又は間仕切りが設けら
れる。出口を通じて該炉内へ空気が進入してくるのを制
限するために、諸室内に、窒素酸℃・はその他の非反応
性ガスが導入される。入口を通して該炉内に空気が進入
してくるのを制限するために、該炉の入口にも通常、こ
れと同様の室が配置される。出口から入口へ、該炉の中
を通ってガスが流れ、これにより該炉の熱処理域からガ
スが大体にお（・て、出口から入口の方向へと流れ出る
。通常。

焼なましを施す場合、該冷却域よりも、焼なまし域にお
いて、平均してより高濃度の還元性ガスが存在するよう
に、水素若しくは、メタン、又はプロパンのような炭化
水素であってよい還元性ガスが熱処理域に、また窒素が
冷却域に供給される。

前記方法を用いることにより、従来のメツシュベルト連
続炉又はローラー炉床連続炉におけるガスの総消費凌を
相当量減少させることが可能である。別法として、或（
・はこれに更に付は加えて、該炉出口又はその附近で還
元性ガスを燃焼させるという、臨時措置をとることなく
、炉の出口から非引火性の雰囲気を排出させながら、冷
却域力中心部分において、高濃度の還元性ガスを維持す
ることが可能である、通常は、前記特許出願による方法
によれば、もしガスを燃焼させるとしてもそ）ｔは炉の
入口附近でのみである。

例えば前記特許出願による方法によって、直径の大きな
（例えば２００ｍｍ）冷間引抜き間を焼なましする場合
には、同じ炉で直径の小さな（例え背量がかなり大きく
なることがわかった。これは、１つ或いはそれ以上の該
カーテンが焼なまし処理中に、加工物によりずらされる
時に空気が、該熱処理域に達しようとするより大きな傾
向性に対抗するためには、直径の小さな管を蜆なまず場
合よりも多量のガスが必要となるためである。炉へのガ
ス供給の必要量は焼なましを施されている加工物の大き
さ及び形状によって、また、炉の出口並びに、（普通、
出口はど重装ではないが）入口に設けられたカーテンが
、該処理過程のし・ずれかの時点で炉を通り抜ける加工
物によってずらされて（・るか否かによって異なること
が、現在わがっている。

本発明によって、入口、熱処理域、冷却域及び出口を有
し、そしてその入口及び／又は出口に、少なくとも１つ
のカーテンを有する連続炉において、該熱処理域及び冷
却域に、加工物に対して、基本的に還元性或いは非酸（
２性の、一種又はそれ以上の雰囲気を生じさせるために
、還元性ガス及び非反応性ガスを該炉に供給し、そして
加工物をその炉・２通して通過させ所望な処理を行ない
その場合その炉中のガスの流れはその炉を出入りする加
工物を検出する手段又はその炉を出入りする加工物によ
って生じた炉雰囲気の変化に対応して変化され、そのガ
ス流は加工物を検出した時、加工物を検出しない時に存
在するか又は存在するであろうガス流の最低値よりも大
きな値に増加されそれによって加工物が前記カーテンを
通るが又は前記カーテンな乱す時、空気が該炉内に入ろ
うとするより大きな傾向性を防止し、そしてこれにより
、該炉の該熱処理域及び冷却域中においてその雰囲気の
還元性又は非酸化性特性を保持することからなる連続炉
における加工物を熱処理する方法を提供する、好ましく
は加工物（及びカーテン）を探知する手段は、通常炉の
入口及び出口のいずれが一方において加工物が探知され
る時に、該炉へのガス流入量が増加するように、炉の入
口及び出口の両方に設けられる。

本発明はまた、熱処理域、冷却域及び出口な有し、更に
その入口及び又は出口に少なくとも１つのカーテン（以
下に定義される）、非反応性ガス及び還元性ガスを炉に
供給するための少なくとも１つの吸入口、炉内への非反
応性ガス及び還元性ガスの流入量を調節するための弁、
及び該入口、及び又は出口に隣接する加工物の存在を探
知ずろ、若しくは該炉内雰囲気の変化を検出し、加工物
或（・は炉内雰囲気の変化が検出されるか否かによって
、炉内へ流入するガスの総量を増減させることのできる
該弁の少なくとも１つと連動する検出手段を有する、前
記加工物処理方法を実施するに適した炉を提供する。

好ましくは、該検出手段と、１つ又はそれ以上の前記弁
とは、熱処理されるべき加工物の直径又は横断面積に応
じて、ガス流入■゛の増加又は変化の度合が選択される
ように連動している。

本明細書中に用いられる「熱処理」という語の範囲中に
は、通常は、金属の加工物の焼なまし、ろう付、焼結、
焼ならし、展性化、球状化、が含まれる。

本明細瞥中に用いられる「カーテン」という語は、該炉
からのガス流出を防げ、又は押しとどめるが、加工物は
その中を通り抜けたり又はその下な通ることが出来る任
意の装置又は手段を意味する。この語は旋回式金属板又
はフラップ、そらせ板、耐熱性織物又はセラミック片、
セラミック又は他の月料からなるフィラメント又は繊維
を配列ｌまたもσ）、及び、その他の、熱処理が施され
て（゛る間は、炉の入口又は出１］をふさぎ又は閉鎖し
、これにより、前記入口又は出口を通っての該炉内・＼
の空気の進入をほぼ妨げることの出来る任意の装置又は
部材をその中に含みうろ広義のものである。

該カーテンは通常、垂直に、或いはほぼ垂直に１１する
すか又は垂らしてよ℃・。通常、一定の間隔を置いて炉
の入口及び出口の両方に、普通は垂直にして用いられる
。該出口には複数のカーテンが用いられ、該カーテンを
通り抜けて該炉内へ空気がもれ入ったり進入するのを防
ぐ非反応性ガスの流れ又は圧力が存在するように、該複
数のカーテン間の１つ又はそれ以上の空間に、窒素力よ
うな非反応性ガスな供給することが特に望ましい。通常
のカーテン配置方法は前記特許出願に記載されている。

該非反応性ガスは通常窒素であるが、例えばアルゴンの
ような貴ガスの一柚でもよい。

該還元性ガスは水素であってよい。この水素は純水素源
又は分解されたアンモニアのような外部的に発生された
水素源から供給さ牙１．つる。また、炭化水素（例えば
プロパン）又はアルコール或いは他の有機液体蒸気の現
場分解によって発生されてもよい、 本発明を具体化−′４″ろ場合には通常、該検出手段は
、加工物によって位置をすらさ上すると、該炉内へのガ
ス流入量を調節する弁を作動するアクチュエーターであ
る。直接作動をなすことも出来るが、該アクチュエータ
ー作動は、例えば１つ或いはそれ以上の電気又は電子回
路を通じて間接になされる方が好ましい。−例として該
アクチュエーターは電動弁のモーターを制御する加減抵
抗器を操作するよう調節されてもよい、この方法により
、該加工物の直径又は横断面積によって該弁の設定を変
えることか司能になる。

別法と１〜ては、該加工物探知手段は１つ以上の弁を作
動するよう調節されてよし・。例えば炉内・＼σ）ガス
流入喰は、開放されている電磁弁の数に応じて、段階的
に異なってよい。該アクチュエーターがずらされると、
その置かれた位ｉａに応じて異なる数の例えば電磁弁の
ような弁を閉じさせることが出来るカムを操作するよう
に調節されてよい、探知手段に、加工物によって位置を
ずらされるアクチュエーターを用いる必要は必ずしもな
い。

−例として超音波又はマイクロ波探知器が用いら上して
よい。

該加工物σ）ｒ装置探知の代わりに、該炉内雰囲気のパ
ラメーターを測定し、あらかじめ選択しておいたパラメ
ーターに変化がみられた場合は、炉内・＼、０）カス流
入楚を必要とされる量だけ変えることも出来て）、例え
ば、炉の熱処理域の雰囲気の酸化ポテンシャルを測定し
てもよい。しかしこれは酸化ポテンシャルの変化は、炉
内に空気力「それ」込む速度の変化の結果として、起こ
るので、好ましくなく、この空気のもれ込みに反応して
ではなく、それを防ぎ又は最少限におさえるために、炉
内への非反応性ガス及び又は還元性カスの流入しな増加
させることが望ましい。炉内圧力は普通は大気圧以上で
あるため、特に直径の大きい管によってカーテンが乱さ
れると、まず、炉外へのガス流出量が増加することによ
り、炉内圧力が低下し、続いて炉内への空気のもれ込む
量が増加する、従って、炉内圧力を測定し、調べた圧力
の低下をして炉内へのガス供給量の増加をもたらすため
に利用することが出来る。

前記熱処理区域におけろ酸素宙５位な監視するための好
ましい別σ）又は追加の測定は、そσ）炉の入口および
出口の一方又は両方の近くのこのような酸素ポテンシャ
ルを測定しそしてそうするだめの適当な手段を提供する
ことである。その得られた信号は、その炉内にガスθ）
流れをコントロールずろバルブなコントロールするのに
効果的なコントロール手段に伝えられる。その炉の中ｌ
＼の雰囲気酸素の漏れに関連する酸素電位以外の他のパ
ラメーターを監視することかできる。例えば別法として
、二酸化炭素、水素、酸素漿度はこのような位１４で監
視できる。

通常は、該冷却域（一定の間隔を置いて設けられたアパ
ートカーテンにより画定された冷却域部分以外の）或い
は、該熱処理域自体への非反応性ガスの供給速度は増加
されるが、炉への還元ガスの供給は一定に保たれる。別
法として、窒素（非反応性ガス）の供給を一定に保ち、
水素（還元性ガス）の供給を変（ＩＺ、させることも出
来る。しかし、例えば焼なましを施す場合は水素（還元
性ガス）の流入は通常比較的少量しか必要でないので、
炉内へσ）空気のもれ込む量が変化するのに対抗し、て
、前記水素（還元性ガス）流入量を調節すると、比較的
高価な還元性ガスを不必要に浪費することになりうる。

窒素及び又は他の非反応性ガスの供給量を増加すること
により熱処理域の圧力が上昇し、これにより、該熱処理
域への還元ガス供給量を増加させた場合よりも、該熱処
理域への空気の進入に対抗する背圧をより大きくするこ
とが出来る、本発明による方法及び炉は、添付図面をそ
の例として参照しつつ、以下のように説明されうろ。

第１図は、本発明に従い用いるためのローラー炉床炉の
略図である。

第２図は第１図に示された該炉の一部分を構成する端室
と連動する探知器を示す。

該図面の第１図を参照すれば、連続炉２は管のような長
い形状の加工物を、該炉の中を運んでゆくように動くロ
ーラー炉床４を有す。該炉床４は該炉の入口６から出口
８まで延びている。続いて、該入口６から出口８まで炉
の中を進みつつある加工物が、比較的高温のガスにより
、予熱される予熱域１０、適当な熱処理温度まで所定の
手段（図示されず）により加熱される高温域又は熱処理
域１２がある。該熱処理温度は、処理の性質及び該加工
物の組成に応じて選択される。該加工物は、高温域（熱
処理域）１２がら冷却域１４へと進み、ここで、比較的
低温のガスに触れて、温度がゆっくりと下がる。通常、
該加工物は胸囲温度と殆んど変わらない温度になって炉
を出る。

該入口及び出口には複数のカーテン１６及び１８が取り
つけられている。例えば入口には間隔を置し・て設けら
れた２つの普通垂直なカーテン１６が、室２０を画定し
出口には室２２、室２４及び室２６を画定する４つの前
記カーテンがあってよい。各カーテンは普通は垂直に垂
れていて、ずらされない限り、ガスがその間を通り抜け
ることをほぼ完全に妨げる、ガラス繊維のような耐熱性
の材料で出来た多数の繊維又はフィラメントからなる、
通常は各カーテンは該炉床４の下を通り抜けるガスの量
を最少限におさえるために、炉床より下にまで垂れてい
る、炉の中を管又は他の長い形状の加工物が通り抜ける
時にガラス繊維の個々のフィラメントの位置をずら七、
これにより、これらフィラメントで出来たカーテンが乱
されてガスが、加工物の周囲にできるカーテンの隙間を
通って流れ出る。これに加えて、管の場合は、その内部
の中空を通ってガスが直接に炉から出入りしてしまう。

該炉の高温域（熱処理域）において焼なましに適当な温
度をもたらすために、窒素及び炭化水素（又は水素）が
それぞれ吸入口３ｏ及び吸入口３１を通って該熱処理域
に導入される。炭化水素はメタン或いはプロパンであっ
てよい。加えて、室２ｏ、室２２、室２４及び室２６の
それぞれに直接、前記窒素を供給できるような位置に設
けられた吸入口３４がある。また該冷却域１４にも窒素
吸入口３４がある。炉内へのガス流入の相対量は予熱域
１０においてよりもかなり高いカス圧を冷却域１４にお
いて生じさせるように選ばれる。このようにして熱処理
域からは、出口８の方向よりも入口６の方向へ、より多
量の高温ガスが流れ出る。更にこの流れ方を考えると、
冷却域Ｊ４におけるより熱処理域１２における水素濃度
の方が高い。室２０〜室２６への前記窒素（非反応性カ
ス）供給はカーテンを通り抜ける加工物によってカーテ
ンが乱されない限り、炉の入口及び出口を通って炉内へ
空気が進入することを大体において制限し或いは妨げる
に有用である。もし必要なら水素は冷却域に直接供給で
きる。

該炉２の入１」６附近にはシャフト３４に固定されて、
常態では、通常垂直に垂れ下がるプレート３２が取りつ
けられる。シャフト３６は向か（・合った炉壁のスロッ
トの中で回転しうる。これに加えてンヤフト３６は該壁
の１つを貫通して信号発生器３８の中へ延びる（第２１
Ａ参照）。該グレート３２力″−）ＪＩ　Ｉ物によって
その位置をずらされると、ンヤフト３６が回転する。信
号発生器３８内にあるシャフト３４の端は、炉の熱処理
域１２内への窒素（非反応性ガス）の流入量を調節する
電動弁４２（モーター４４を有する）用の制御信号を発
４トする回路の一部分を構成する加減抵抗６４０（第２
図参照）を操作する。これと同様のプレート、ンヤフト
及び信号発生器が、炉出１」に配置されろ。

炉が運転さ：＋する時は該プレートがずらされる度合に
よって、シャフト３６の回転度が定まり、更にそＪしに
応じて加減抵抗器４０の設定が定まる、こうして、比較
的直径の小さな管は、該弁４２を通じて前もって選択さ
れた単位量だけガスの流入（＋１°を増加させるに十分
な程度だけ、炉入口のプレートをずらすとすれば、より
直径の大きな管は、弁４２を通じて２単位分ガス流入量
を増加させる分だけプレートをずらずであろう。

通常、該入口と出口の両方に連動する信号発生器があり
、もし、管が１つ、出口から出ている時に、同時に別の
管が入口から入って来ている時には、電動弁用に発生さ
れる制御信号は加算さｈて２管分になってよい、この目
的のためには、普通、弁４２と、２つの信号発生器４０
との間に、弁制御器４６が取りつげられている。

弁制御器４６は、信号発生器３８からの入）ｌによって
、弁４２への制御信号を吊す。カーテンが、炉を出入り
する管によって乱されていない（従ってプレート３２は
ずらされて（・ない）１情、弁４２はあらかじめ選択さ
れたカス流計の最小値に合わせて設定される。プレート
３２０１つが加工物によりずらされると、このプレート
と連動する加減抵抗器４０が働いて、プレートに連動す
る信号発生器３８によって発生される信号が変化する。

異った管直径に対応して段階的に弁４２のモーター４４
を作動させるように弁制御器４６が調節されているので
、制御信号の変化の度合はプレート３２がずらされる角
度の大きさにより、従って管自体の直４’ｆによって異
なる。

例えば、もし管のそれぞれが、１インチ〜２インチの範
囲の直径を有するとすれば、プレート３２が１枚ずらさ
れる場合（すなわち炉の入口又は出［Ｊで管が探知され
る場合）は例えば１５係だけ、またプレートが２枚とも
ずらされる場合には、例えば３０係だけ弁を通るガスの
流量を増加させるように、弁４２の設定が変えられてよ
い。その一方では、もし管が、例えば３インチ〜４イン
チの範囲の直径を有する場合は弁４２を通るガスの流出
は、グレート３２が１枚だけずらされると例えば３０％
だけ、増加され、プレート３２が２枚ともずらさＪしる
場合は例えば６０％だけ弁を通るガス流１弱か増加され
てよい。炉の冷却域及び熱処理域内の非酸化性又は還元
性の雰囲気を維持するために必安どさＪしるガス流量の
増加率は、経験的に決定されてよく、また、弁４２の制
御はこれに応じて定められてよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い用いるためのローラー炉床炉の
略図である。 第２図は、第１図に示された該炉の一部分を構成する端
室と連動する探知器を示す。 特許出願人　　ザ・ビーオーシー・グループ・ビーエル
シー 代理人°弁理士湯浅恭三１　； −−１で （外４名） 手続補正書 １．事件の表示 昭和５Ｚ年特許願第ス４／！２０１）号２、発明の名称 カロづ二　嘲／ｌ　交ハ、Ｚと！チＴ七ンｉ痺　ノｂ゛
仏セロ、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住−所 ス１ギヂ　９パ−オーシー。しレーア′、と’ｙ　ｐｌ
レジ−４、代理人 ５補正の対象 ６５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、　入口、熱処理域、冷却域及び出口を有し、そして
   その入口及び／又は出口に、少なくとも１つのカーテン
   な有する連続炉において、該熱処理域及び冷却域に加工
   物に対して、基本的に還元性或いは非酸化性の、１種又
   はそれ以上の雰囲気を生じさせるために、還元性ガス及
   び非反応性ガスを該炉に供給し、そして加工物をその炉
   を通して通過させ所望な処理を行ない、その場合その炉
   中のガスの流れはその炉を出入りする加］二物を検出す
   る手段又はその炉を出入りする加工物によって生じた炉
   雰囲気の変化に対応して変化され、そのガス流は加工物
   を検出した時、加工物を検出しない時に存在するか又は
   存在するであろうガス流の最低値よりも大きな値に増加
   され、そり、によって加工物が前記カーテンを通るか又
   は前記カーテンを乱す時、空気が該炉内に入ろうとする
   より大きな傾向性を防止し、そしてこれにより、該炉の
   該熱処理域及び冷却域中にお（・てその雰囲気の還元性
   又は非酸化性特性を保持することからなる連続炉におけ
   る加工物を熱処理する方法。 ２、通常、加工物が、該入口及び出ｌコのいずれか一方
   のみで検出される時に、該炉内へのガス流入量が増加す
   るように、加工物（及びカーテン）を検出する手段が、
   該炉の入口及び出口の両方に設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、該検出手段が、加工物によって移動可能なアクチュ
   エーターからなり該炉内へのガス流入量を調節する弁を
   作動させる特許請求の範囲第ｊ項若しくは第２項記載の
   方法。 ４、該アクチュエーター作動が、Ｊつ又はそれ以上の、
   電気又は電子回路を通じて、間接的になされることを特
   徴とする特許 の任意の項記載の方法、 ５、該アクチュエーターが、電動弁のモーターを制御す
   る加減抵抗器を操作するように調節されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６゜該検出手段が該炉内の圧力変化を検出することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の方
   法。 ７、その検出手段は炉の入口および出口σ）一方又は両
   方の近くの酸素電位の変化を検出する特１（′［請求の
   範囲第１項又は第２項記載の方法、８、該非反応性ガス
   が窒素であることを特徴とする特許請求の範囲第１〜７
   項いずれかに記載の方法。 ９、該加工物が管であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１〜９項いずれかに記載の方法。 ｊＯ６熱処理域、冷却域及び出口を有し、更に、その入
   口及び出口に少なくとも１つのカーテン、該炉に非反応
   性ガス及び還元性ガスを供給するための、少なくとも１
   つの吸入口、更に、該入口及び又は出口に隣接する加工
   物の存在を検出し、或いは、該炉内雰囲気の変化を検出
   する手段を有し、該手段は加工物又は炉内雰囲気の変化
   が検出されるか否かによって、該炉内へ４）ガスの総流
   入量を変えることの出来る該弁の少な（とも１つと連動
   ゛することを特徴とする、前記特許請求の範囲の任意の
   項記載の方法を実施するに適した炉、 ］１．加工物（及びカーテン）を検出する手段が該炉の
   入口及び出口の両方に設けられていることを特徴とＩ−
   石、特許請求の範囲第１０項記載の炉。 １２、該検出手段と、１つ又はそれ以上の前記弁とが、
   該ガス流入量の増加若しくは変化の度合を熱処理される
   べき加工物の直径又は横切断面積に応じて選択すること
   が出来るように連動していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１０項若しくは第１１項記載の炉。 １３、該検出手段が、加工物によってその位ｆｔをずら
   されて、該炉内へのガス流入量を調節する弁を作動する
   アクチュエーターであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１０．１１又は１２項記載の炉。 １４、該“アクチュエーターが電動弁のモーターを制御
   する加減抵抗器を操作することが出来ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１３項記載の炉、 １５゜該検出手段が、該炉内圧力の変化を検出すること
   が出来ることを特徴とする特許請求の範囲第１０．１１
   ，１２．１３又は１４項記載の炉。 １６、その検出手段は炉の入口および出口の一方又は両
   方の近くの酸素電位の変化を検出する特許請求の範囲第
   ］０又は１１項記載の炉。