JPH04259324A - 連続式無酸化熱処理炉の炉内雰囲気制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は連続無酸化焼鈍炉等、
炉内雰囲気の適切な制御を必要とする連続式無酸化熱処
理炉の炉内雰囲気制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続式無酸化焼鈍炉では、材料の脱炭お
よび浸炭を防止するため、炉内雰囲気ガスのカーボンポ
テンシャルを適当に保持すべく炉内に吹込む雰囲気調整
ガス（Ｒｘガス、Ｄｘガス等）の量を調整している。炉
内雰囲気ガスのカーボンポテンシャルは、下記数１で表
され、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルＰＦが材料の
カーボンポテンシャルより高いと浸炭が発生し、逆に低
い場合は脱炭が発生する。このため、脱浸炭を防止する
ためには、炉内雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを予
め決められた値（Ｋ＝１とした場合、±１０〜２０）内
に調整する必要がある。

【０００３】

【数１】

【０００４】一般に炉内雰囲気制御は、炉内を複数のゾ
ーンに分割し、各ゾーンのガス成分分析を行い、その結
果に基づいて、雰囲気調整ガス成分の調整を行っている
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、連続無酸化
焼鈍炉等における炉内雰囲気の乱れは主として、装入さ
れた材料に付着したＯ２（水分、スケール、空気等）お
よび、装入・抽出時、外部より侵入したＯ２（空気）に
より２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２の反応が起り、炉内のＣＯ
２が増加し炉内雰囲気ガスのカーボンポテンシャルが低
下することにより起る。しかし、炉内のＣＯ２が低い場
合、同じ量のＯ２が侵入しても炉内雰囲気ガスのカーボ
ンポテンシャルは大きく低下し、雰囲気の乱れは一層大
きくなり、また雰囲気制御においても同じ量の雰囲気調
整ガスを吹込んでも炉内ＣＯ２が高い場合は、炉内雰囲
気ガスのカーボンポテンシャルの上昇率は小さく、ＣＯ
２が低い場合は大きくなるため、炉内雰囲気を安定に維
持することが困難であった。

【０００６】従来、炉内ＣＯ２を確保する方法として、
炉内へ空気を吹込む方法があるが、炉内はＣＯ、Ｈ２等
の可燃性ガスが存在するため、空気吹込量を誤ると爆発
の危険性があり、容易に実施することができない。

【０００７】この発明は、前に述べたような実状よりみ
て、無酸化炉における炉内ＣＯ２を一定レベルに保持す
る制御を行うことによって、材料の装入・抽出時の炉内
雰囲気乱れを抑制し、雰囲気調整ガス吹込みによる炉内
雰囲気調整を容易にするとともに、ＣＯ２レベル確保の
ためのガス吹込み時の爆発等の危険を回避し得る炉内雰
囲気制御方法を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は炉内雰囲気ガ
スをガス分析計に取込んでガス分析を行い、その分析ガ
ス濃度に応じて雰囲気調整ガスを炉内に吹込んで炉内雰
囲気を制御する方法において、主炉内雰囲気調整ガス供
給系とは別に、副炉内雰囲気調整用のＣＯ２ガス供給系
を設置し、ガス分析計により測定された炉内ＣＯ２濃度
が予め設定された濃度になるよう、前記ＣＯ２ガス供給
系よりＣＯ２ガスを炉内に吹込む方法を要旨とするもの
である。

【０００９】

【作用】炉内雰囲気ガスのガス分析は、一般的には一台
のガス分析計を共用し、各ゾーンを切替ながら分析が行
われる。そして、各分析ガス成分濃度に基づいて、雰囲
気調整ガス供給系の調節弁を操作するのである。

【００１０】副炉内雰囲気調整用のＣＯ２ガス供給系は
、各ゾーンに対する主炉内雰囲気調整ガス供給系に分岐
接続し、雰囲気調整ガス供給配管を共用することができ
る。各ゾーンの炉内ＣＯ２濃度を適切に制御する場合は
、ガス分析計により炉内のＣＯ、ＣＯ２濃度を測定し、
炉内ＣＯ２濃度が設定値になるようＣＯ２ガス供給系の
調節弁を操作する。

【００１１】炉内ＣＯ２の設定値は、０．３〜０．４％
程度とする。これは、材料装入時、炉内に持込むＯ２に
より２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２の反応が起り、ＣＯの低下
が約０．３％、ＣＯ２の上昇が０．０２％となり、この
時の炉内雰囲気ガスのカーボンポテンシャルの変動量は
、前記数１でＫ＝１とした時、炉内ＣＯ２が０．３％の
時は−１９となり品質上問題の限界であるが、炉内ＣＯ
２が０．２％の時は−２４となり、品質上不良品発生の
可能性があるためである。

【００１２】このように、炉内ＣＯ２が一定レベル以下
に低下しないよう制御することにより、材料装入・抽出
時の炉内雰囲気の乱れを抑制し、雰囲気調整ガスの吹込
みによる炉内雰囲気調整が容易となる。また、不燃性の
ＣＯ２ガスを用いることにより、爆発等の危険性も皆無
である。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す概略図であり、１は材料搬送方向に複数のゾ
ーンに分割された連続式無酸化焼鈍炉、２は材料、３は
サンプルガス切替器、４はＣＯ分析計、５はＣＯ２分析
計、６は炉内雰囲気ガスのカーボンポテンシャル調節計
、７はＣＯ２調節計、８はＲｘガス供給配管系、９はＣ
Ｏ２ガス供給配管系であり、ＣＯ２ガス供給系９は各Ｒ
ｘガス供給系８毎に設けられている。

【００１４】すなわち、連続式無酸化焼鈍炉１内に、Ｒ
ｘガス（無酸化雰囲気ガス）が流量調節弁Ｖ１を有する
供給配管系８より供給されるとともに、ＣＯ２ガスが流
量調節弁Ｖ２を有する供給配管系９より供給されるよう
に構成されている。サンプルガス切替器３は、各ゾーン
に対して配設されたサンプリング管３−１を介してサン
プリングされる炉内ガスを、分析対象ゾーン毎に切替え
てＣＯ分析計４およびＣＯ２分析計５に供給するごく構
成されている。

【００１５】ＣＯ分析計４、ＣＯ２分析計５からの分析
結果は、それぞれ実績値としてカーボンポテンシャル調
節計６に与えられ、ここで前記式１により炉内雰囲気ガ
スのカーボンポテンシャルが算出され、その値と設定値
との比較がなされ、その差に応じて流量調節信号が流量
調節弁Ｖ１に出力される。また同時に、ＣＯ２分析値が
ＣＯ２調節計７に与えられ、ここで設定値と比較され、
炉内ＣＯ２濃度が設定値になるよう、流量調節信号が流
量調節弁Ｖ２に出力されるように構成されている。

【００１６】

【実施例１】図１の制御系により、連続式無酸化熱処理
炉（炉長４０ｍ、ゾーン数１０）の炉内雰囲気制御を行
った時の熱処理履歴を図２に示す。また、比較のため、
従来法による熱処理履歴を図３に示す。本実施例におけ
る熱処理条件を表１にそれぞれ示す。

【００１７】図２、図３の結果より明らかなごとく、す
なわち、従来法による場合は、炉内ＣＯ２が目標値０．
３％より低い０．２％であるため炉内雰囲気ガスのカー
ボンポテンシャルが制御不能となり、目標値と大幅にず
れたのに対し、本発明法によれば、炉内ＣＯ２を約０．
３％と高く保持できるため炉内雰囲気ガスのカーボンポ
テンシャル値をほぼ目標値に近付けることができ、炉内
雰囲気を安定に保持することができた。その結果、不良
品の発生頻度として、従来５％であったものが、３％に
低減した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、炉内雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを一定レ
ベルに保持することができるので、材料の装入、抽出時
の炉内雰囲気の乱れを抑制し安定に維持することが可能
となり、脱炭および浸炭による不良品の発生を大幅に少
なくできる。また、この発明はＲＸガス吹込みによる炉
内雰囲気調整が容易であるとともに、ＣＯ２レベル確保
のためのガス吹込み時の爆発の危険性もなく安全性の面
でも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明法を実施するための装置構成例を示す
概略図である。

【図２】この発明法により無酸化熱処理炉の炉内雰囲気
制御を行った時の熱処理履歴を示す図である。

【図３】従来法により無酸化熱処理炉の炉内雰囲気制御
を行った時の熱処理履歴を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　連続式無酸化熱処理炉 ２　　　　材料 ４　　　　ＣＯ分析計 ５　　　　ＣＯ２分析計 ６　　　　カーボンポテンシャル調節計７　　　　ＣＯ
２調節計 ８　　　　ＲＸガス供給配管系 ９　　　　ＣＯ２ガス供給配管系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続式無酸化熱処理炉内に主炉内雰囲
   気調整ガスを吹込み、炉内雰囲気ガスをガス分析計に取
   込んでガス分析を行うとともに、各分析ガス成分濃度に
   基づいて炉内雰囲気を制御する方法において、主炉内雰
   囲気調整ガス供給系とは別に、副炉内雰囲気調整用のＣ
   Ｏ２ガス供給系を設置し、ガス分析計により測定された
   炉内ＣＯ２濃度が予め設定された濃度になるよう、前記
   ＣＯ２ガス供給系よりＣＯ２ガスを炉内に吹込むことを
   特徴とする連続式無酸化熱処理炉の炉内雰囲気制御方法
   。