JPH02502930A - 回転炉床式多室多目的炉システム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 回転炉床式多室多目的炉システム 主■史亘！ この発明は連続長炉型熱処理システム、特に、異なる熱処理サイクルを必要とす る部品をひとつのシステムで同時に処理するために多数の回転炉を使用する炉シ ステムに間する。

従来の連続浸炭炉システムは浸炭プロセス、つまり加熱、浸炭、拡散、及び均一 化冷却、の種々の処理を分離するために別々の区域ないし室を含む例が多い０例 えば、アメリカ特許第３，５９８，３８１号及び第３，６６２，９９６号は、金 属部品を設定された温度で、異なる雰囲気内で所定時間加熱、浸炭及び拡散する ために、平面視でほぼ矩形の別々の炉段階を備えた装置を記載している。そのよ うなシステムでは、各部品載置部材がシステムの全行程にわたってラインの同じ 相対位置にある状態で、一定の順序で次々と各炉に押し入れられ、また引き出さ れる。各部品は同一の熱処理を受ける。

上記システムは同様な部品の連続した長い処理行程に広く利用されているが、異 なるサイクル時間、異なる種類の急冷／冷却が要求される種々の金属部品の処理 を必要とするプラントや、在庫を少なく維持するために種々の部品を「受注生産 」することが望まれる場合には適していない。例えば、アメリカ特許第３，５９ ８，３８１号及び第３，６６２，９９６号のシステムは、大体において、処理ラ インの所定部分で空の載置部材を使用して、ラインの一部ないし全部を無積載状 態にすることによってのみ異なる熱処理を行えるので、上記のような用途で使用 するのは煩わしいであろう、そのような使用は時間がかかり、炉システムの効率 を著しく低下させる。

例えば「メタル・プログレス（Ｍｅｔａｌ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）　Ｊ　　（１９ ８５年９月号）の１９及び２１ページに開示されているように、−個の回転炉床 式浸炭炉を使用することによって炉システムにおける処理部の柔軟性を増すいく つかの試みがなされている。また、アメリカ特許第３．５９８．３８１号の第６ 図は、公知の浸炭室と別に拡散室を設けた回転炉床式拡散器を示している。これ らのシステムはかなりの改良ではあるが、部品処理時間の変更が全熱処理プロセ スのたった一部においての為可能である。更に、これら公知のシステムに開示さ れた回転炉床式炉は、より優れた温度制御のために回転炉室を多数の区域ないし 室に区分けすることが十分でない。

また、このような単一定型回転炉は、二つの回転炉間で部品の載置部材を搬送す るための高温引出し機構を必要とし、これによって搬送の信頼性が低下し、搬送 機構の保守管理が困難になる。

従って、本発明の目的は、システムにおいて一定数の空の載置部材の使用を必要 とせず、種々の部品を隣接した載置部材でシステムを通しながら異なる時間で熱 処理する改良された炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、最高の効率を維持しながら可変熱処理サイクル時間で部品を同 時に処理する炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、多数の互いに接続された室を備え、そのいくつかが異なる処理 時間を必要とする部品を同時に処理する炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、上記に加え、互いに接読された室の雰囲気を混合することなく 、押す作用のみによって部品を室間で移動させる炉システムを提供することにあ る。

本発明の目的は、いくつかの室それぞれにおいて、部品の載置部材がその位置に かかわらず、その室から次に排出されるべき載置部材として選択され得る多室炉 システムを提供することにある。

本発明の目的は、多数の温度制御された区域と改良された雰囲気循環を有する回 転炉床式浸炭炉を備えた炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、各室内に温度及び雰囲気の改良された均一性を有する多数の回 転室を備えた炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、回転均一化室内のいかなる部品載置部材もその室内での位置に かかわらず、多数の異種装置のいずれかによって急冷／冷却されるべく、選択さ れた排出ドアへ送られ得る多室炉システムを提供することにある。

本発明の目的は、部品を冷却し、部品を徐冷装置及び／又は選択された急冷装置 へ搬送し、徐冷装置から戻された部品を再加熱する均−化炉を含む多数の回転炉 を備えた炉システムを提供することにある。

発皿Ω至め 本発明は、連続して配置された多数の回転炉を１１え、各回転炉が異なる部品の 載置部材を異なる時間熱処理し、選択された載置部材を更に処理するために次の 炉又は処理室へ押し入れる構成の連続式浸炭炉システムである。このシステムは 、異なるサイクル時間を必要とする部品が混ざったものを同時処理することによ フて、高い炉効率と均一な炉の雰囲気を維持しながら、必要に応じて異なる表面 層（ｅａｓｅ）の深さと拡散深さを部品に形成する。

好適例では、本発明の炉システムは、三つの「ドーナツ」型炉、つまり浸炭器、 拡散器、及び均−止器を備え、それぞれが、環状の炉室内において部品の載置部 材を支持して移動させる円形の回転炉床を有している。回転炉はそれぞれ、隣接 し合う炉室の雰囲気の混合を防止する特許された二重ドア構成によって他の回転 炉に接続されている０部品の載置部材を排出するために円形の空間即ち、各ドー ナツ形の炉の「孔」内に一つ又は複数の押圧手段が設けられている。回転炉床は 、炉床上の選択された場所を炉の排出ドアへ回転移動させることにより、いつで も、炉内のいかなる位置にある載置部材をも排出でき、これによって高い柔軟性 を有するシステムの運転が達成される。

上記の好適システムの均−化炉は、冷却室として、また部品の載置部材を選択さ れた急冷システム又は徐冷室へ搬送する機構として、及び徐冷室から戻される部 品の再加熱室として機能する。

そして、均一化室から徐冷室へ押し入れられた載置部材を冷却後に再加熱と急冷 のために均一化室へ再導入するか、徐冷室から載置部材返送路へ直接移すことが できろう浸炭室内の均一な雰囲気を維持するために、特殊なファンがその側壁に 取り付けられる。ファンは典型的には区分ごとに設けられ、浸炭器の炉室内でガ スを炉床の回転方向とは逆の円周方向に循環させる。雰囲気の均一性は多数の区 域内の温度を監視して制御することによっても保証される。拡散及び均一化室で は、雰囲気の均一性のために屋根ファンが採用されており、典型的には多数の区 域のそれぞれに対して一つ設けられる。

図１１０Ｌ１λは亜 第１図は本発明による好適な炉システムの概略を示す平面図である。

第２図は回転浸炭炉を示す第１図の２−２線断両立面図である。

第３図は回転拡散炉を示す第１図の３−３線断両立面図である。

第４図は回転均−化炉を示す第１図の４−４線断両立面図である。

第５図は回転浸炭炉の一部を示す第１図の５−５線立面図である。

第６図は好適な壁量雰囲気循環ファンを示す第５図の６−６線断面平面図である 。

第７図は好適な炉システムの予熱炉を示す縦断面図である。

第８図は予熱炉の端面を示す断面図である。

第９図は本発明の炉システムの別実施例を示す概略図である。

−−腎 第１図は本発明による好適な連続浸炭炉システム２ｏの設計の概略を示す、　（ ここで使用する「浸炭」という用語は、炭素濃度の高い雰囲気だけでなく、炭素 ／窒索（浸炭窒化）雰囲気中での処理も含む、）システム２０は、互いに接続さ れた数個の炉を含み、それらは別個の炉室をそれぞれ形成し、その炉室内におい て部品が載置される載置部材が浸炭サイクルの間処理される。予熱炉２２と焼戻 し炉２４等、いくつかの炉の典型例は公知の装置で、部品（部品の載置部材）が 導入順にその中を搬送される（予熱炉２２は、後で述べるように、それぞれが異 なる速度で押され得る二重を使用することによって処理順序にある程度の柔軟性 を持たせてもよいし、必要に応じて回転「ドーナツ」式としてもよい）。

他の炉、つまり連続して接続された回転ドーナツ型炉３ｏ、３２、及び３４、は 、独自の可変サイクル炉であって、部品を導入の時や順序にかかわらず選択され た順序で排出することができる。これらの炉及び連続浸炭システム２０の他の構 成要素を浸炭サイクルで部品が処理される順に説明する。

浸炭される部品、例えばギヤ、シャフト等の表面を硬化させるべき鋼鉄製部品を 積載したａ置部材は、先ず積卸し区域３日から予熱炉２２へ移送される（第１． ７及び８図参照）。予熱炉２２は、公知の固定炉床式の炉として図示されている が、必要に応じて後述する炉と同様に回転炉床式の炉であってもよく、脱炭又は スケールの発生（ｓｅａｔｉｎｇ）を防止する雰囲気中で被処理物を例えば約１ ７００°Ｆの浸炭温度に加熱する作用を有する。この目的のため、一端が気体燃 料又は液体燃料バーナに連結された典型的にはＵ形の放熱管４２（電気加熱式放 熱管を使用してもよい）が予熱炉２２の側壁から載置部材の上方に、そして必要 に応じて下方にも延びており、更に炉２２の雰囲気が吸熱式ガス発生器（図示し ない）の出力と適当な供給源からの窒素及び必要に応じて少量の炭素富化ガスと を用いることによって少量の炭素（例えば重量比で０．２％）を含むよう制御さ れる。放熱管を通過した高温ガスから熱を回収するために、放熱管４２に公知設 計の復熱装置を連結してもよい。炉２２の屋根４５に取り付けられたファン４４ のように均一な雰囲気を維持するためにガスを循環させる一個ないし複数個のフ ァンを設けてもよい。部品４７の載置部材４６は、炉の技術分野で周知の典型的 には内蔵チェーン横押し式の電動押圧手段４８の作用で予熱炉２２に送り込まれ 、そして炉２２内でレール５０に沿って、電動式の剛性型主押圧手段５６によっ て一列に、あるいは二重の別個の主押圧手段５６及び５８によって二重になって 押される。必要に応じて運転停止時に空の載置部材を使用せずこの炉を空にでき るように、押圧手段５６及び５８が載置部材を予熱炉２２の長手方向に沿って各 載置部材位置へ押すような構成とすることが望ましい。それぞれが別個の主押圧 手段に対して整列され、かつそれぞれが３箇所又は４箇所の載置部材位置を有す る隣接した二つの列を備えた予熱炉の場合、運転開始時において隣の浸炭炉３０ を迅速に充填するための大きな予熱容量が確保できるので望ましい、また、二重 とした場合、異なる部品が予熱炉に留まる時間についである程度の柔軟性が得ら れる０例えば、長い予熱時間を要する重い部品と比較して、軽い部品はより速く 炉２２を通過させて浸炭炉３０へ送り込むことが可能になる。通常の運転時にお いて典型的には、浸炭炉３０とベースを合わせるために全ての予熱位置を使用す る必要はない。

予熱炉２２の出口側の端部は回転式浸炭炉３０と接続され、通常は扉が閉じてい る特殊な二重扉構造６１によってそれと隔てられている。二重扉構造６１として は、アメリカ特許第３，６６２，９９６号に記載され、その第２図に示されたも のが適している。アメリカ特許第３，６６２，９９６号に言及することによって 、その開示内容をここに組み入れることとする。このような扉構造は、二個の扉 ６１間の接続区域６３の一方の側壁に流出構造６２を備えている。流出構造６２ は、盾６１が閉じられたとき、そしてより重要なのはそれが間かれたときに、予 熱炉２２又は浸炭炉３０から接続区域６３に流入するガスを排出するための出口 として作用する。これによって、炉２２及び３０の異なる雰囲気同士が混合する ことを防止できる。

浸炭炉３０へ送られる部品の載置部材が予熱炉２２内で適正な移送用位置に確実 につくように、予熱炉２２の各列に沿って前進する載置部材は予熱炉２２の出口 端に設けられた蔵置部材位置決め手段６４と相互作用する。各載置部材位置決め 手段６４は、炉２２内へ延設された位置決め杆を備え、その位置決め杆は、載置 部材が予熱炉２２の「排出位置」に到達する前に載置部材と接触する。前進する 載置部材は、排出位置に達するまで載置部材の移動方向に沿って位置決め杆を押 し戻し、そこで載置部材位置決め杆はスイッチを作動させ、これによって主押圧 手段５６の押す動作が停止し、載置部材位置決め杆が引っ込む。

載置部材４６を回転式浸炭器３０へ移動させる場合は、扉６１を上昇させる。モ して載置部材は、典型的には内蔵チェーン横押し式の電動押圧手段６５の動作に より浸炭器３０内の円形炉床６６上へ押される。炉床６６上での蔵置部材の適正 な位置決めは、押圧手段６５と、上記位置決め手段６４と同様なものであって、 浸炭炉３０の内側壁６８によって形成された中央部の「ドーナツ」孔内に設置さ れた載置部材位置決め手段６７との相互作用によって達成される。

ドーナツ形の浸炭炉３０に形成された環状の炉室６９には、炭素が部品表面に均 一に浸透するように、制御された炭素富化雰囲気が供給される。その雰囲気は、 酸素プローブを含んでいてもよい雰囲気分析／制御器に連係された吸熱式ガス発 生器によって炭素富化状態で供給することができる。雰囲気中での典型的な炭素 含有量は、例えば重量比で約１〜１．３５％の範囲の値が考えられる。浸炭のた めに望まれる高温（例えば１７００°Ｆ）を維持するために、放熱管７２（第２ 図参照）は、内外側壁６８及び７６間に延設され、内外側壁６８及び７６は断熱 性耐火材で形成されるか被覆されることが望ましい。

部品は環状の浸炭室６９内での炉床６６の回転によって浸炭器３０内を移動し、 炉床６６は典型的には、部品の搬入又は搬出のために停止するときを除いて連続 的に回転されることが望ましい。

移動を容易にするため、炉床６６は炉床６６の下面の環状軌道８４を走る固定ホ イール８０に支持されている。炉床の内外径箇所付近に適当なオイルシール８８ が設けられ、オイル温度を予め選択されたレベルに保つため、エア／オイル熱交 換器（図示しない）を通してオイルを循環することが望ましい。炉床６６の回転 は、油圧モータ駆動式のチェーン等の駆動機構９２０作用で行われる。

駆動機構は炉床の移動の加速、通常運転速度、及び減速を調節する速度制御手段 を含み、通常の生産作業時に炉床６６を一方向にのみ回転させることが望ましい 。生産時に炉床の回転を一方向にのみ行う構成の場合、動作不良の際に駆動機構 ９２が、保守管理を行うために炉床の手動による「ジョグ（ｊｏｇ）Ｊ逆回転を 許すことが望ましい、あるいは、機構９２は、生産時に炉床６６を時計回りと反 時計回りの両方向に回転させ、選択された載置部材を浸炭室６９から排出するた めに必要な移動距離を最短にするため、回転方向を自動的に選択するように構成 してもよい。炉床６６０通常の回転速度は少なくとも１分間に一回転であること が望ましい。

しかし、このような速度では、二方向回転の「最短移動距離」の利点は、それを 実現し制御するために複雑さが増すことに見合わないように思われる。

炉システム２０において、部品の載置部材は浸炭炉３０の二重型６１付近の搬入 位置９３から出口扉構造９６付近の排出位置９４へ、炉室に沿う載置部材の列の 一部を押すことによるというよりはむしろ炉床６６の移動によって搬送される。

炉床上のいかなる箇所も排出位置９４へ回転されるので、どの部品載置部材も、 浸炭炉３０内での滞留長さにかかわらず、いかなる時でも排出位置へ運ばれる。

これにより、例えばより大きな表面層（ｃａｓｅ）の深さを達成するために他の 部品より長い浸炭時間を必要とする部品が混ざフたものを炉３０内で同時に浸炭 することが可能になる。

また、優先的に熱処理を行う必要のある部品を、付加的な浸炭に耐え、すぐに必 要とされない部品に先んじて選択的に排出することも可能になる。更に、この浸 炭炉３０の多目的運転は、浸炭時間の異なる部品の載置部材間に特定数の空の蔵 置部材を使用せずに達成される。いくつかの空の載置部材を使用することは、従 来の多室押圧手段式炉におけるサイクル時間の変更のための標準的で不能率な方 法である。

炉３０内での部品の適切な浸炭には、雰囲気が環状炉室６９全体にわたフて均一 である必要がある。従って、第１図に示す好適な構成では、浸炭炉室６９が複数 の区域、例えば三つの区域、に分割されている。三つの区域それぞれの温度セン サ１０４が雰囲気及び炉室６９の温度を監視し、制御する。センサ１０４は、例 えば各区域の中央で、積載された載置部材の移動に干渉しないように炉床６６か ら十分上方に離れた位置（例えば、積載された載置部材から約２インチ上）に設 けられ、望ましい室温を維持するために、それらが対応する区域の放熱管７２に 熱供給するバーナに温度コントローラ（図示しない）を介して連係されている。

各区域が別々に監視、制御されるので、円周方向の温度変化が最少に抑えられ、 部品の適切な浸炭が保証される。

雰囲気の均一性は、回転浸炭器３０の炉床６６の上方の外側壁７６に取り付けら れたファン１１２（第１．　５及び６図参照）、望ましくは渦巻形ファン、によ っても促進される。各ファンは側壁７６の耐火材に形成されたトンネル１１．８ の人口１１６内に位置し、入口１１６から側！ｔ７６に沿って円周方向に離れた 、例えば入口１１６から約４フイートの距離にある出口１２０へ流れを向ける。

第６図に示すように、雰囲気の円周方向の、望ましくは炉床６６の回転方向と反 対方向の流れ成分の生成を助長するために、出口１２０には、角度を持たせてい る。この気体の対向流れは、ひとつのファン機構の出口から次のファン機構の入 口へ移動しつつ（しかし、外側壁７６に「付着」することなく）、浸炭炉室６９ 内の気体の完全な混合を促進し、部品と新しい炭素富化雰囲気との十分な接触を 確実にする。

炉３０内において一つの載置部材の部品の浸炭が終了に近づくと、炉床６６が回 転してその載置部材を排出位置９４へ送る。そして浸炭炉３０と拡散炉３２の間 の接続区域１２６の扉１２４が開かれ、拡散炉３２の中心部のドーナツ孔１３３ 内の適当な載置部材位置決め手段１３１と協働する電動の内蔵チェーン式押圧手 段１３０によって部品載置部材は回転拡散炉３２の環状炉室１２８の予め定めら れた位置へ押し入れられる。拡散炉３０はドーナツ形の構成であるから、その中 心部の「孔」１３２がその空いた空間内での押圧手段１３０の配置と作動を許容 する。これによって、炉３０及び３２間の高温接続区域ないしスロート１２６内 に引出し機構を設ける必要がなくなる。既に述べたように、ドーナツ形状は環状 炉室６９全体にわたるより良好な温度制御のための炉３００区分けを容易にする 。

炉３０及び３２の間の扉１２４は、既述の予熱器２２及び浸炭器３０間の二重扉 ６１と同様な二重盾型であることが望ましい。

この二重扉構成は、特に部品を拡散炉３２へ送り込むために扉１２４が間かれた 時に、炉３０及び３２の異なった雰囲気が互いに混合することを防止する。

回転拡散炉３２と回転均−化器３４は浸炭炉３０と同様な構造であるが、通常、 浸炭炉３０より小さい室を有し、例えば浸炭炉３０が載置部材位置を１４箇所備 えるのに対して８箇所のｉ！載置部材位置備えている。これは、炉３２及び３４ 内での部品の滞留時間が浸炭炉３０内でのそれより相当短いから可能であり、従 って浸炭炉３０での処理数と同じ数の部品を、より少ない載置部材位置で処理で きる。もちろん回転炉３０．３２及び３４の一部又は全部が全容量以下で稼働す る場合もあり、種類の異なる部品を収納した載置部材を選別するためには、載置 部材位置を空にしておくことが望まれる場合もある。

拡散炉３２は回転炉床１４０と二つの温度制御区域１４４を含み、均一の雰囲気 を維持するために各区域が温度センサ１４６と屋根に取り付けられたファン１４ ８を備えている。第１図に示す好適な炉システム２０においては、回転拡散炉３ ２の炉室１２８は、半径流型の一個の屋根ファン１４８をそれぞれ備えた二つの 区域１４４を含んでいる。拡散炉３２は、部品の外層の炭素含有量を調節して、 典型的には部品の表面から所定の深さまで均一レベルの炭素を生成する作用を有 している。これを達成するため、浸炭炉３０で使用されるものよりも炭素含有率 が幾分低い（例えば０．９％）雰囲気が、炭素富化ガスが出力に加えられる吸熱 式ガス発生器によって拡散炉３２に供給される。望ましい炭素レベルは、酸素プ ローブを含んでもよい適当な雰囲気分析・制御器を介して維持される０例えば１ ７００”Ｆの選択された拡散温度を維持するため、内外側壁１５４及び１５６間 に放熱管１５２（第３図参照）が延設されている。

拡散炉３２は、浸炭器３０と同様、その炉床１４０が要求に応じて部品の載置部 材を炉３２内のいかなる位置からも排出位置へ移動させることができるので、異 なる拡散時間が必要な部品の拡散炉室１２８内での同時処理が可能である。従っ て、選択された部品が拡散炉３２で所定時間熱処理された後、炉床４４０が回転 して部品を収納した載置部材を、均−化器３４に至る戸口通路と整列状であって 、かつドーナツ形拡散炉３２に形成された中心部の孔１３３内に位置する電動の 内蔵チェーン式押圧手段１６２とも整列状の排出位置１５８へ移動させる。そし て浸炭器３０と拡散炉３２の閏の二重扉１２４と同様な二重扉１６８が間かれ、 載置部材が均−止器３４．へ押し入れられる。

均−止器３４は回転炉３０及び３２と同様な構造であり、（第３図参照）回転炉 床１７０、放熱管１７２、そしてその炉室１７４０制御された炭素富化（例えば ０．　９％）雰囲気を維持するための手段（図示しない）を含んでいる。均一化 炉室１７４の雰囲気の均一性維持を助けるために、−個ないし複数個の半径流式 ファン１７６が屋根１８０に延設され、均−化器は、二つの温度制御区域を含み 、その各区域は温度センサスフ８を備えている。また、均−化器３４は、必要に 応じて異なる急冷及び冷却処理が利用できるように、三つの出口１８６．１８７ 及び１８８を含む。

従って、均−止器３４は、部品を異なる急冷ステーションへ移動させる上で相当 な柔軟性を備えた搬送装置として機能する。また、急冷前に部品の温度を拡散温 度から所定レベル（例えば１５４０″Ｆ）に下げたり、出口１８７に隣接した徐 冷室２０２から均−止器３４へ再導入された部品を再加熱する機能を持つ。

第１図に示すように、ドーナツ形均−化器３４に形成された中心部の間口１８９ には、均−止器３４の三つの出口１８６．１８７及び１８８とそれぞれ整列した 三つの電動の内蔵チェーン式押拡散炉３２から均一化炉室１７４へ押し入れられ る、又は均−止器３４の出口１８７と整列した徐冷室２０２から戻される蔵置部 材を正しく位置決めするための載置部材位置決め手段１９３及び１９４も孔１８ ９内に設けられている。

ドーナツ開口ないし孔１８９の大きさをできるだけ小さくするために、押圧手段 １９０．１９１及び１９２のチェーン保持管１９６と「剛性」チェーン１９５を 駆動するスプロケット１９８が、予熱炉２２用の内蔵チェーン式押圧手段４８及 び６５のように水平ではなく、縦向きに取り付けられていることが望ましい（第 ４図参照）。従って、例えば屋根に取り付けられたモータによって押圧手段１９ ０．１９１及び１９２のスプロケット１９８が駆動されると、チェーン１９５が ９０度の屈曲部２０３と２０７に沿って均一化炉室１７４に水平に、かつ保持部 １９６内で縦横に出退する。回転炉３０及び３２の押圧手段１３０及び１６２も 縦向きに取り付けられている。

また、第１図に示すように、均−止器３４の出口１８６は、オイル等の急冷媒体 を収納したタンク内に部品を降下させてから、後続の急冷後処理のためにそれを 上昇させるエレベータを含む公知装置であるエレベータ式浸せき急冷装置２００ から扉１９９によって隔てられている。均−止器３４の出口位置１８６へ回転搬 送された部品は電動の内蔵チェーン式押圧手段１９０によって浸せき急冷装置２ ００のエレベータに移送される。そして部品は降ろされて浸せき急冷された後、 持ち上げられて急冷後搬送経路２０１へ移される。

例えば７００〜８００′″Ｆに徐冷される部品の場合は、均−止器３４の炉床１ ７０が三位置型徐冷室２０２に向かう出口１８７付近まで回転する。一枚の接続 用内側大扉２０４が上昇し、電動の内蔵チェーン式押圧手段１９１によって載置 部材が徐冷室２０２の二つの載置部材位置の一方へ移動させられる。モして載置 部材は、リフト機構によって徐冷位置へ持ち上げられ、徐冷室の上部外側をおお う水冷プレートと、屋根に取り付けられた二個の軸流ファン２０５で循環される 雰囲気とによって冷却が行われる。

二つの載置部材位置が設けられることによって、「前部」又は「後部」位置のい ずれかにある載置部材をいつでも降ろし、押圧手段２０６で均−止器３４へ戻し て再加熱した後、急冷又は再び徐冷サイクルへ回すことができる。また、載置部 材を徐冷室２０２の後部位置から押し出す内蔵チェーン式押圧手段２０８の作用 により、載置部材を徐冷室２０２から直接′Ｈ，置部材回送路２１０へ移すこと もできる。このようにして、徐冷を受けている二つの蔵置部材の一方を取り除く ことが可能である。

均−化器３４へ戻された部品は、均一化炉室１７４で再加熱され、浸せき急冷装 置２００により、又はプレス急冷保持室２１４から取り出された部品を手作業で 詰め込むプレス急冷器２１２で急冷される。室２１４は均−止器３４の出口１８ ８付近に接続されており、扉２１６が開けられて電動の内蔵チェーン式押圧手段 １９２が動作することによって部品の供給を受ける。プレス急冷器２１２は、急 冷媒体が作用する間部品を締付は保持する固定具ないしダイスを有し、浸せき急 冷装置２００で処理すると変形する恐れが強い部品の急冷に利用される。

プレス急冷保持室２１４は、部品温度を例えば約１５４０’″Ｆの所定レベルに 維持するために炉床の上方で室を横切って延設された放熱管を備え、炭素含有量 が均−化器３４の場合と同じ又はそれより若干少ない炭素富化雰囲気の供給を受 けることが望ましい。室２１４は、異なる種類の部品を収納した載置部材を保持 する二つの載置部材位置、例えば積み重ねられたギヤ用の第一の位置２１８とシ ャフト用の第２の位置２２０を備えている０位置２１８に対しては上下動壁スロ ット成型２２２を通じて出し入れができ、位置２２０に対してはサルーン式縦方 向ヒンジ付扉２２４を通じて出し入れができる。これらの異なる扉構成によって 、扉２２２及び２２４を繰り返し開く間にプレス急冷保持室２１４内へ侵入する 空気を最小限に抑えながら、特定部品を出し入れし易くしている。

急冷された後、部品は炉システム２０の他の公知構成を介して急冷後処理へ送ら れる。プレス急冷された部品は、急冷用載置部材冷却ステーション２３２に取り 付けられた小型ファン２３００作用で冷却された蔵置部材に載置され、ドッグレ ール搬送装置等の適当な搬送機構によって搬送路２０１に沿って送られる。

第１図に示すように、急冷された部品は、急冷後位置２３４に到着する順に、洗 浄用（そして、必要に応じてすすぎ用）のタンク２３６及び（必要に応じて）Ｖ Ｅ戻し炉２４を通される。炉２４は、部品の応力を緩和し、硬さを低下させて延 性を増すために例えば約３００°Ｆの温度に再加熱する横断面が矩形の電気加熱 式又はガスだき式の炉であってもよい。必要に応じて、焼戻し炉２４の出口２４ ２付近に設けられたステーション２４０で部品のくせ取りを手作業で行う、くせ 取り作業前に部品を高温（例えば約３００”　Ｆ）に保つために、手動の部品取 出し扉を備えた電気加熱室２４４が設けられている。部品を積み卸し区域３８へ 搬送する前行われる別の作業としては、部品をその保持具から取り外す作業があ る。載置部材の歪をできるだけ抑えるために載置部材反転ステーション２４６が 使用される０部品の清浄化は、ショツトブラスト（ｓｈｏｔ　ｂｌａｓｔ）・ス テーション（図示しない）で行うことができる。

炉システム２０全体は、システムに含まれる種々の扉、押圧手段及び種々の炉の 回転炉床を制御し、炉の温度ならびに雰囲気中の炭素含有量を予め設定するため のメニュー及び記憶された指示を含むコンピュータを利用した制御部２５０によ って制御される。

また、制御部２５０は、各回転炉内における各部品載置部材の位置及び処理状態 を絶えず掌握するために、各回転炉の駆動機構９２に連係されたエンコーダに接 続されている。部品を継続的に掌握することにより、運転停止の際に炉システム 内での各載置部材の位置を即座に判定できるとともに、各部品の処理記録を蓄積 して品質管理を容易にすることができる。

炉システム２０の回転炉３０．３２及び３４のサイズは、そのドーナツ形状の中 心部の間口ないし孔内に押圧手段構造と蔵置部材位置決め手段を容易に取り付け ることができ、保守管理のために中心部の間口に対する出入りが可能で、載置部 材の処理及び炉の保守管理に十分な大きさの炉室が確保できるよう設定される。

本発明の各回転炉は、既に述べたように拡散炉３２と均−化器３４の外径が浸炭 炉のそれより多少小さいのが望ましいが、例えば中央部の開口の最小直径が約５ フイートで、炉の全直径が約３０フイートまでである。典型的な載置部材寸法は 約３０インチ平方で、生産時の回転炉の炉床の典型的な回転速度は１分間に約− 回転である。この比較的速い速度は生産時における炉床の二方向回転を不要にし 、部品の均一な熱処理を保証するのに役に立つ、熱処理される部品の種類と望ま れる実効、拡散表面！（ｃａｓｅ）の深さによって異なるが、処理サイクルの間 、部品は浸炭炉３０に約７〜１５時間、拡散炉３２と均−化器３４それぞれに約 １．５〜４時間滞留する。

第９図は本発明の別実施例の平面図で、前述の炉システム２０の対応する構成部 材と同じ番号がこのシステムの炉及び他の部分に付されている。第９図に示され た炉システム２８０は、別個の拡散炉を含まず、拡散及び均一化処理が一個の回 転炉２８２で行われる点で第２０図のシステムと相違する。拡散／均一化器２８ ２とは別の炉での拡散処理を必要としない部品は、二基の回転炉システム２８０ で容易に、かつ三基の回転炉システムの他のすべての長所と柔軟性を維持しなが ら、前述のシステム２０の場合より短い全所要時閉とより低コストで処理できる 。

この詳細な説明に開示され、図面に示された炉システムは好適な実施例であって 、本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに種々の変更が可能である０本発明はすべて の実施例とそれらの均等物として以下の請求の範囲に定義されている。

２０−）　　　　　　　　第１図 Ｆ”Ｌｇ、　２゜ Ｆ’Ｌｇ、３゜ Ｆ”ｉｔｇ＝　４゜ Ｆ”Ｌの５゜ Ｆ”Ｌ炉Ｚ。

Ｆ”Ｌｉ２：８゜ 国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の構成を備えた、部品を熱処理する炉システム：部品を受け取る入口、 部品を排出する出口、予熱炉室を形成する壁手段、及び前記予熱炉室にスケール の発生（ｓｃａｌｉｎｇ）防止用の雰囲気を供給する手段を有する予熱炉、前記 予熱炉に接続されて部品を受け取る回転式浸炭炉であって、部品の載置部材を支 持するほぼ円形の回転可能な炉床、前記炉床を囲み環状の浸炭室を形成する断熱 された内外壁、前記外壁の入口と出口、前記内壁の半径方向内方にほぼ円形に形 成された空間、更に前記浸炭室に浸炭用雰囲気を供給する手段、前記浸炭用雰囲 気を選択された温度と炭素含有量に維持する手段、及び前記炉床を前記円形の空 間のまわりで回転させる手段を含む浸炭炉、 前記予熱炉の出口と前記浸炭炉の入口の間の第１接続扉対、前記第１扉対が開か れた時に部品の載置部材を前記予熱炉の出口を通して前記浸炭室へ押し入れる予 熱押圧手段、前記浸炭炉に接続されて部品を受け取る回転式拡散炉であって、部 品の載置部材を支持するほぼ円形の回転可能な炉床、前記炉床を囲み、環状の拡 散室を形成する断熱された内外壁、前記外壁の入口と出口、前記内壁の半径方向 内方にほぼ円形に形成された空間、更に前記拡散室に制御された拡散用雰囲気を 供給する手段、前記拡散用雰囲気を選択された温度と炭素含有量に維持する手段 、及び前記炉床を前記円形の空間のまわりで回転させる手段を含む拡散炉、 前記浸炭炉の出口と前記拡散炉の入口の間の第２接続扉対、前記浸炭炉の内壁に よって形成された円形の空間内に位置し、前記第２接続扉対が開かれた時に部品 の載置部材を前記浸炭室から前記拡散室へ押し入れる浸炭器押圧手段、前記拡散 炉に接続されて部品を受け取る回転式均一化器であって、部品の載置部材を支持 するほぼ円形の回転可能な炉床、前記炉床を囲み環状の均一化室を形成する断熱 された内外壁、前記外壁の入口と出口、前記内壁の半径方向内方にほぼ円形に形 成された空間、更に前記均一化室に制御された均一化用雰囲気を供給する手段、 前記均一化用雰囲気を選択された炭素含有量と前記拡散用雰囲気の温度より低い 選択された温度に維持する手段、及び均一化器の前記炉床を前記円形の空間のま わりで回転させる手段を含む均一化器、 前記拡散炉の出口と前記均一化器の入口の問の第３接続扉対、前記拡散炉の内壁 によって形成された円形の空間内に位置し、前記第３接続扉対が開かれた時に部 品の載置部材を前記拡散室から前記均一化室へ押し入れる拡散抑圧手段、前記均 一化器の接続されて部品を受け取る急冷装置、前記均一化器の出口と前記急冷装 置の間の扉で、それが開かれた時に前記均一化器から前記急冷装置へ部品の載置 部材が押される扉。
2. ２．前記均一化器の内壁によって形成された円形の空間内に位置し、部品の載置 部材を前記均一化室から前記急冷装置へ押し入れる均一化器抑圧手段を更に含む 請求項１に記載の炉システム。
3. ３．前記均一化器の前記外壁は、第１及び第２出口を含み、前記急冷装置は前記 第１出口付近において前記角一化器に接続されたブレス急冷保持機構と、前記第 ２出口付近において前記均一化器に接続された浸せき急冷機構を備え、前記均一 化器は、前記均一化器の内壁によって形成された円形の空間内に位置して部品の 載置部材を前記均一化室から前記ブレス急冷保持機構と前記浸せき急冷機構のそ れぞれに押し入れる第１及び第２均一化器抑圧手段と、均一化器の前記第１出口 と前記ブレス急冷保持機構の間の第１扉と、均一化器の前記第２出口と前記浸せ き急冷機構の間の第２扉とを含むものである請求項１に記載の炉シスデム
4. ４．前記均一化器の前記外壁は、第３出口を含み、前記炉システムは、前記均一 化器に接続されて徐冷室を形成した徐冷機構と、均一化器の前記第３出口と前記 徐冷機構の間の扉と、前記均一化器の内壁によって形成された円形の空間内に位 置し、前記第３出口と前記徐冷機構の問の前記扉が開かれた時に部品の載置部材 を前記均一化室から前記徐冷室へ押し入れる第３均一化器押圧手段を更に含むも のである請求項３に記載の炉システム。
5. ５．前記徐冷機構の一端付近に設けられ、部品の載置部材を前記徐冷室から前記 均一化室へ押す押圧手段を更に含む請求項４に記載の炉システム。
6. ６．前記浸炭用雰囲気の前記予熱炉への流入と前記予熱用雰囲気の前記浸炭炉へ の流入を防止するために、前記第１接続扉対の扉間の空間にガスしゃ断手段を含 む請求項１に記載の炉システム。
7. ７．前記浸炭用雰囲気の前記拡散炉への流入と前記拡散用雰囲気の前記浸炭炉へ の流入を防止するために、前記第２接続扉対の扉間の空間にガスしゃ断手段を含 む請求項１に記載の炉システム。
8. ８．前記拡散用雰囲気の前記均一化器への流入と前記均一化用雰囲気の前記拡散 炉への流入を防止するために、前記第３接続扉対の扉間の空間にしゃ断ガス手段 を含む請求項１に記載の炉システム。
9. ９．前記回転式浸炭炉は、それぞれ実質的に同じ大きさの少なくとも三つの区域 と、前記区域それぞれの浸炭用雰囲気の温度と炭素含有量を制御する手段を含む ものである請求項１に記載の炉システム。
10. １０．前記回転式拡散炉は、実質的に同じ大きさの少なくとも二つの区域と、前 記区域それぞれの拡散用雰囲気の温度と炭素含有量を制御する手段を含む請求項 ９に記載の炉システム。
11. １１．浸炭炉の前記炉床の上方の前記浸炭炉の外壁部分は、前記浸炭室と連通し た入口と出口をそれぞれ備えたトンネルを有し、前記浸炭炉が前記トンネルのそ れぞれに取り付けられた側壁ファンを含み、前記ファンは、浸炭用雰囲気を前記 浸炭室のまわりでほぼ円周方向に循環させるものである請求項１に記載の炉シス テム。
12. １２．前記側壁ファンは、浸炭用雰囲気を前記浸炭炉の炉床の回転方向と逆のほ ぼ円周方向に循環させるものである請求項１１に記載の炉システム。
13. １３．前記拡散押圧手段は、チェーンと、前記チェーンと係合して、駆動される とチェーンを移動させるスプロケット手段と、前記スプロケット手段を駆動する モータと、前記炉の前記内壁付近に位置するチェーンホルダとを含む内蔵チェー ン式押圧手段であり、前記チェーンホルダは、前記チェーンの押圧端を前記拡散 室に対して出入させるよう前記チェーンの移動方向を垂直から水平へ変えるほぼ 垂直な部分と屈曲した部分を有するものである請求項１に記載の炉システム。
14. １４．前記浸炭炉は、それぞれ実質的に同じ大きさの少なくとも三つの区域と、 前記区域のそれぞれの浸炭用雰囲気の温度と炭素含有量を制御する手段を含み、 前記区域のそれぞれと対応する前記側壁ファンの一つと前記トンネルの一つとを 有するものである請求項１１に記載の炉システム。
15. １５．前記回転炉の円形の空間内の各押圧手段が電動の内蔵チェーン式抑圧手段 である請求項４に記載の炉システム。
16. １６．前記回転炉の円形の空間内の前記各押圧手段は、チェーンと、前記チェー ンと係合して駆動されるとチェーンを移動させるスプロケット手段と、前記スプ ロケット手段を駆動するモータと、前記炉の前記内壁付近に位置するチェーンホ ルダとを含み、前記チェーンホルダは前記チェーンの移動方向を垂直から水平へ 変えるほぼ垂直な部分と屈曲した部分を有する請求項１５に記載の炉システム。
17. １７．前記浸炭炉、前記拡散炉及び前記均一化器の内壁によって形成された円形 の空間が少なくとも約５フィートの直径を持つ請求項２に記載の炉システム。
18. １８．前記浸炭炉、前記拡散炉及び前記均一化器の前記炉床を回転させる前記各 手段は、それぞれ前記炉床を少なくとも１分間に一回転の速度で回転させるもの である請求項２に記載の炉システム。
19. １９．以下の構成を備えた、部品を熱処理する炉システム：部品を受け取る入口 、部品を排出する出口、及び前記予熱炉にスケールの発生（ｓｃａｌｉｎｇ）防 止用の雰囲気を供給する手段を有する予熱炉、 前記予熱炉に接続されて部品を受け取る回転式浸炭炉であって、部品の載置部材 を支持するほぼ円形の回転可能な炉床、前記炉床を囲み環状の浸炭室を形成する 断熱された内外壁、前記外壁の入口と出口、前記内壁がその半径方向内方にほぼ 円形の空間を形成し、更に前記浸炭室に浸炭用雰囲気を供給する手段、前記浸炭 用雰囲気を選択された温度と炭素含有量に維持する手段、及び前記炉床を前記円 形の空間のまわりで回転させる手段を含む浸炭炉、 前記予熱炉の出口と前記浸炭炉の人口の間の第１接続扉対、前記第１扉対が開か れた時に部品の載置部材を前記予熱炉の出口を通して前記浸炭室へ押し入れる予 熱抑圧手段、前記浸炭炉に接続されて部品を受け取る回転式拡散／均一化器であ って、部品の載置部材を支持するほぼ円形の回転可能な炉床、前記炉床を囲み環 状の拡散／均一化室を形成する断熱された内外壁、前記外壁の入口と出口、前記 内壁の半径方向内方にほぼ円形に形成された空間、更に前記拡散／均一化室に制 御された拡散／均一化用雰囲気を供給する手段、前記拡散／均一化用雰囲気を選 択された温度と炭素含有量に維持する手段、及び拡散／均一化器の前記炉床を前 記円形の空間のまわりで回転させる手段を含む拡散／均一化器、 前記浸炭炉の出口と前記拡散／均一化器の入口の間の第２接続扉対、 前記浸炭炉の内壁によって形成された円形空間内に位置し、前記第２接続扉対が 開かれた時に部品の載置部材を前記浸炭室から前記拡散／均一化室へ押し入れる 浸炭器押圧手段、前記拡散／均一化器に接続されて部品を受け取る急冷装置、前 記拡散／均一化器の出口と前記急冷装置の間の扉、前記拡散／均一化器の内壁に よって形成された円形の空間内に位置し、部品の載置部材を前記拡散／均一化室 から前記急冷装置へ押し入れる拡散／均一化器抑圧手段。
20. ２０．前記拡散／均一化器の前記外壁は、第１及び第２出口を含み、前記急冷装 置が前記第１出口付近において前記拡散／均一化器に接続されたブレス急冷保持 機構と、前記第２出口付近において前記拡散／均一化器に接続された浸せき急冷 機構を備え、前記拡散／均一化器の内壁によって形成された円形空間内に位置し て部品の載置部材を前記拡散／均一化室から前記ブレス急冷保持機構と前記浸せ き急冷機構のそれぞれに押し入れる第１及び第２拡散／均一化器抑圧手段と、拡 散／均一化器の前記第１出口と前記ブレス急冷保持機構の間の扉対と、拡散／均 一化器の前記第２出口と前記浸せき急冷機構の問の内側式扉とを含むものである 請求項１９に記載の炉システム。
21. ２１．前記拡散／均一化器の前記外壁が第３出口を含み、前記炉システムが前記 拡散／均一化器に接続されて徐冷室を形成する徐冷機構と、拡散／均一化器の前 記第３出口と前記徐冷機構の間の内側式扉と、前記拡散／均一化器の内壁によっ て形成された円形の空間内に位置し、前記第３出口と前記徐冷機構の間の前記内 側式扉が開かれた時に部品の載置部材を前記拡散／均一化から前記徐冷室へ押し 入れる第３拡散／均一化器抑圧手段を更に含むものである請求項２０に記載の炉 システム。