JP7766730B2 - Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnace - Google Patents
Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnaceInfo
- Publication number
- JP7766730B2 JP7766730B2 JP2024046241A JP2024046241A JP7766730B2 JP 7766730 B2 JP7766730 B2 JP 7766730B2 JP 2024046241 A JP2024046241 A JP 2024046241A JP 2024046241 A JP2024046241 A JP 2024046241A JP 7766730 B2 JP7766730 B2 JP 7766730B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- furnace
- atmosphere
- temperature
- gas
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
本発明は、対象物に対して1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の各処理を施すバッチ形の雰囲気炉および雰囲気炉の雰囲気制御方法に関する。 The present invention relates to a batch-type atmosphere furnace that subjects an object to a single cycle of heat treatment, including heating, soaking, and slow cooling, and a method for controlling the atmosphere in the atmosphere furnace.
鋼材等を対象物とする焼鈍等の熱処理について、1サイクルの熱処理には対象物を加熱する処理、対象物を均熱する処理、及び対象物を徐冷する処理が含まれる。こうした熱処理は、炉内を雰囲気ガスで満たした雰囲気炉を使用し、対象物が収容された炉内の雰囲気、特には雰囲気の炭素濃度(炭素当量)を示すカーボンポテンシャルを、熱処理に適するように制御して行われる。
特許文献1、2及び3には、雰囲気ガスに吸熱形変成ガスを使用し、炉内への吸熱形変成ガスの供給量の調節により、炉内の雰囲気のカーボンポテンシャル(以下、略して「CP」とも記載する)を制御する雰囲気制御方法が開示されている。
特許文献4には、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉において、加熱室に接続された吸熱形ガス発生装置から炉内へ吸熱形ガスのみを供給し、吸熱形ガスのCPを、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のCPの設定値よりも1.0~1.7倍高い値に調整する雰囲気制御方法が記載されている。
なお、特許文献1~4において、雰囲気ガスとして使用される吸熱形変成ガス(吸熱形ガス)は、炭化水素ガスであるプロパン等を原料に用いて反応生成されたガスであり、CO、CO2、H2、N2等を含む混合ガスからなる。また、CPは、雰囲気中やガス中のCO濃度およびCO2濃度に基づいて算出することができる。
In a heat treatment such as annealing for steel or the like, one cycle of heat treatment includes a process of heating the object, a process of soaking the object, and a process of slowly cooling the object. Such heat treatment is carried out using an atmospheric furnace filled with an atmospheric gas, and the atmosphere in the furnace containing the object, particularly the carbon potential indicating the carbon concentration (carbon equivalent) of the atmosphere, is controlled to be suitable for the heat treatment.
Patent Documents 1, 2, and 3 disclose atmosphere control methods in which an endothermic converted gas is used as the atmospheric gas, and the carbon potential (hereinafter also abbreviated as "CP") of the atmosphere in the furnace is controlled by adjusting the amount of the endothermic converted gas supplied to the furnace.
Patent Document 4 describes an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace equipped with a front chamber, a heating chamber, a cooling chamber, and a rear chamber, in which only endothermic gas is supplied into the furnace from an endothermic gas generator connected to the heating chamber, and the CP of the endothermic gas is adjusted to a value 1.0 to 1.7 times higher than the set value of the CP of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber.
In Patent Documents 1 to 4, the endothermic converted gas (endothermic gas) used as the atmospheric gas is a gas produced by reaction using a hydrocarbon gas such as propane as a raw material, and is composed of a mixed gas containing CO, CO 2 , H 2 , N 2 , etc. CP can be calculated based on the CO concentration and CO 2 concentration in the atmosphere or gas.
特許文献1~3に開示の雰囲気制御方法は、吸熱形変成ガスとしてガス中のCO2濃度が一定値(固定値)に保たれたものを使用し、炉内への吸熱形変成ガスの供給量を調節して増減させ、炉内のCO2濃度等を変化させることでCPを制御する。しかしながら、当該方法によるCPの制御は、吸熱形変成ガスに含まれる多くのガスが無駄になりやすく、吸熱形変成ガスの使用効率が悪い。例えば、CPの制御のためにCO2濃度を上昇させるには、炉内への吸熱形変成ガスの供給量の増量が必要であるが、このとき吸熱形変成ガスに含まれるCO2以外のガスは実質的には使用されず、無駄になってしまう。
特許文献4に開示の雰囲気制御方法は、加熱室へ供給される吸熱形変成ガスのCPを調整することで、炉内のCPを制御している。この雰囲気制御方法は、雰囲気炉が連続形のものである場合には相応の利点を有するものの、バッチ形のものへの適用が困難である。即ち、連続形の雰囲気炉の場合、炉内が加熱室、均熱ゾーン、徐冷室等の複数の室や域に区分けされているため、各室や各域を熱処理の各処理に応じたそれぞれ個別の雰囲気にすることができる。つまり、連続形の雰囲気炉では、熱処理の各処理と対応する各室や各域のそれぞれで最適なCPが設定されるから、特許文献4に開示の方法は、各室や各域で設定されたCPを維持するための制御の方法であり、例えば、加熱の処理に適した雰囲気から徐冷の処理に適した雰囲気に変化させることを目的としたCPの制御方法ではない。
バッチ形の雰囲気炉の場合、通常は炉内が複数の室や域に区分けされておらず、実質的に1つの炉室で加熱、均熱、徐冷等の熱処理の各処理を施す必要がある。即ち、バッチ形の雰囲気炉では、炉内の雰囲気を熱処理の各処理に応じたものに変化させるように、温度やCPを制御する必要がある。特に、熱処理の各処理に応じて炉内を昇温、降温すると、その温度変化に伴ってCPもまた変化してしまうため、バッチ形の雰囲気炉では、雰囲気の温度とCPとを協調して制御する必要がある。
The atmosphere control methods disclosed in Patent Documents 1 to 3 use endothermic converted gas in which the CO2 concentration is maintained at a constant value (fixed value), and control CP by adjusting the amount of endothermic converted gas supplied to the furnace to increase or decrease it, thereby changing the CO2 concentration in the furnace. However, controlling CP using these methods tends to waste much of the gas contained in the endothermic converted gas, resulting in poor use of the endothermic converted gas. For example, to increase the CO2 concentration to control CP, it is necessary to increase the amount of endothermic converted gas supplied to the furnace, but at this time, gases other than CO2 contained in the endothermic converted gas are not substantially used and are wasted.
The atmosphere control method disclosed in Patent Document 4 controls the CP in the furnace by adjusting the CP of the endothermic converted gas supplied to the heating chamber. While this atmosphere control method has certain advantages when the atmosphere furnace is a continuous type, it is difficult to apply to a batch type. That is, in the case of a continuous atmosphere furnace, the furnace is divided into multiple chambers or zones, such as a heating chamber, a soaking zone, and a slow cooling chamber, so that each chamber or zone can have a separate atmosphere corresponding to each heat treatment. In other words, in a continuous atmosphere furnace, an optimal CP is set for each chamber or zone corresponding to each heat treatment. Therefore, the method disclosed in Patent Document 4 is a control method for maintaining the CP set in each chamber or zone, and is not a CP control method intended to change, for example, an atmosphere suitable for a heating process to an atmosphere suitable for a slow cooling process.
In the case of a batch-type atmosphere furnace, the furnace is usually not divided into multiple chambers or zones, and each heat treatment process, such as heating, soaking, and slow cooling, must be performed essentially in a single furnace chamber. That is, in a batch-type atmosphere furnace, it is necessary to control the temperature and CP so that the atmosphere in the furnace is changed according to each heat treatment. In particular, when the temperature in the furnace is increased or decreased according to each heat treatment, the CP also changes with the temperature change, so in a batch-type atmosphere furnace, it is necessary to control the atmosphere temperature and CP in a coordinated manner.
本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、雰囲気の温度とカーボンポテンシャルを協調して制御することができるとともに、吸熱形変成ガスの使用効率の向上を図ることができ、バッチ形の炉に適用可能な雰囲気炉および雰囲気制御方法を提供することを目的とするものである。 The present invention seeks to solve these problems associated with conventional technology, and aims to provide an atmosphere furnace and atmosphere control method that can coordinately control the atmosphere temperature and carbon potential, improve the efficiency of endothermic converted gas usage, and are applicable to batch-type furnaces.
上記課題を解決するために、本発明は以下に示される。
[1]本発明の雰囲気炉は、対象物に対して1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の各処理を施すバッチ形の雰囲気炉であって、
前記対象物を収容する炉室を備える炉本体と、
前記炉本体と接続され、空気及び炭化水素ガスから吸熱型変成ガスを発生させて前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する変成装置と、
前記変成装置と接続されて前記変成装置に前記空気と前記炭化水素ガスとを供給する供給器と、
前記炉本体の前記炉室の炉温を調整する温度調整器と、
前記炉本体の前記炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析する分析器と、
前記変成装置及び前記温度調整器と接続されて、前記炉室の雰囲気を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記炉室の炉温が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度になるように、前記温度調整器によって前記炉温を調整して、前記雰囲気の温度を制御する温度制御手段と、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する演算手段と、
前記カーボンポテンシャルの前記実測値が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整して、前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御手段と、を備えることを要旨とする。
[2]前記制御器は、前記CP制御手段において、前記供給器から前記変成装置への前記空気の供給量と前記炭化水素ガスの供給量との調節により、前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整を実行することができる。
[3]前記制御器は、前記CP制御手段において、前記供給器から前記変成装置への前記空気の供給量のみを調節して、前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整を実行することができる。
[4]本発明の雰囲気炉は、前記炉本体と接続されて不活性ガスを前記炉室に供給する不活性ガス供給器を備えることができる。
[5]本発明の雰囲気炉は、前記炉本体と前記変成装置との間に接続されて前記炉室に供給される前記吸熱型変成ガスを冷却する冷却器を備えることができる。
[6]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法は、炉室を有する炉本体と、前記炉室の炉温を調整する温度調整器と、前記炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析する分析器と、空気及び炭化水素ガスから吸熱型変成ガスを発生させて前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する変成装置と、前記変成装置に前記空気と前記炭化水素ガスとを供給する供給器と、前記炉室の雰囲気を制御する制御器と、を備えるバッチ形の雰囲気炉を使用し、前記炉室に収容された対象物に1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の各処理を施す雰囲気制御方法であって、
前記炉室の雰囲気を前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に適するものに変化させるべく、前記雰囲気の温度を制御する温度制御工程と、前記温度の制御と協調して前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御工程と、を備え、
前記温度制御工程は、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度と前記炉室の炉温とを対比し、前記炉温が前記設定温度になるように、前記温度調整器により前記炉温を調整する工程を備え、
前記CP制御工程は、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する工程と、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値と前記実測値とを対比してカーボンポテンシャルの変動量を算出する工程と、
前記変動量に基づき、前記実測値が前記設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する工程と、を備えることを要旨とする。
[7]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法において、前記炭素量制御工程は、前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整を、前記供給器から前記変成装置への前記空気の供給量と前記炭化水素ガスの供給量との調節により実行することができる。
[8]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法において、前記炭素量制御工程は、前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整を、前記供給器から前記変成装置への前記空気の供給量のみの調節により実行することができる。
[9]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法は、前記加熱の処理に係る工程として、
前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する前に前記炉室に不活性ガスを供給して炉内をパージする工程と、
前記パージの後、前記変成装置で発生させる吸熱型変成ガス中のCO2濃度を最低値に調整し、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を最大値に調節して、前記吸熱型変成ガスの前記炉室への供給を開始する工程と、を備えることができる。
[10]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法において、前記炉本体には前記炉室の雰囲気の炉圧を計測する計測器が設けられ、
前記炭素量制御工程で前記実測値を前記設定値とした後、前記雰囲気の炉圧を制御する炉圧制御工程を備え、
前記炉圧制御工程は、
前記計測器から得た前記炉圧と、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定圧とを対比し、前記炉圧が前記設定圧になるように、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を調節する工程を備えることができる。
[11][10]に記載の前記炉圧制御工程は、
前記吸熱型変成ガスの前記供給量の調節によって前記カーボンポテンシャルの前記実測値が前記設定値から変動する場合に、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整して、前記カーボンポテンシャルの実測値を前記設定値にする工程をさらに備えることができる。
[12]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法は、前記均熱の処理に係る工程として、
処理中における前記雰囲気のカーボンポテンシャルの変動を抑制する抑制制御工程を備え、
前記抑制制御工程は、
前記カーボンポテンシャルの変動量が前記均熱の処理に応じて予め設定された設定量を超える場合に、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を調節する工程、及び/又は前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する工程を備えることができる。
[13]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法において、前記炉室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給器を前記炉本体に接続し、
前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整、及び/又は前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量の調節により、前記カーボンポテンシャルの前記実測値が前記設定値を超える場合に、前記不活性ガス供給器から前記炉室に不活性ガスを供給して前記炉室のCO濃度を低下させつつ、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整することができる。
[14]本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法において、前記変成装置から前記炉室へ供給する前記吸熱型変成ガスを冷却する冷却器を前記炉本体に接続して、前記カーボンポテンシャルの前記実測値を変動させることができる。
In order to solve the above problems, the present invention is presented below.
[1] The atmosphere furnace of the present invention is a batch-type atmosphere furnace that performs heating, soaking, and slow cooling treatments on an object as one cycle of heat treatment,
a furnace body having a furnace chamber for accommodating the object;
a conversion device connected to the furnace body, which generates an endothermic conversion gas from air and a hydrocarbon gas and supplies the endothermic conversion gas to the furnace chamber;
a supplier connected to the converter for supplying the air and the hydrocarbon gas to the converter;
a temperature regulator for adjusting the furnace temperature of the furnace chamber of the furnace body;
an analyzer for analyzing the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber of the furnace body;
a controller connected to the transformer and the temperature regulator to control the atmosphere in the furnace chamber;
The controller
a temperature control means for controlling the temperature of the atmosphere by adjusting the furnace temperature using the temperature regulator so that the furnace temperature of the furnace chamber becomes a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
A calculation means for calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
and a CP control means for controlling the carbon potential of the atmosphere by adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device so that the actual measured value of the carbon potential becomes a preset carbon potential setting value corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling processes.
[2] The controller can adjust the CO2 concentration in the endothermic converted gas by adjusting the amount of air supplied from the supplier to the converting device and the amount of hydrocarbon gas supplied in the CP control means.
[3] In the CP control means, the controller can adjust only the amount of air supplied from the supplier to the conversion device to adjust the CO 2 concentration in the endothermic conversion gas.
[4] The atmospheric furnace of the present invention may include an inert gas supplier connected to the furnace body to supply an inert gas to the furnace chamber.
[5] The atmosphere furnace of the present invention may include a cooler connected between the furnace body and the transformer device to cool the endothermic transformed gas supplied to the furnace chamber.
[6] The atmosphere control method of the present invention for an atmosphere furnace uses a batch-type atmosphere furnace including a furnace body having a furnace chamber, a temperature regulator for adjusting the furnace temperature of the furnace chamber, an analyzer for analyzing the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber, a converter for generating an endothermic converted gas from air and a hydrocarbon gas and supplying the endothermic converted gas to the furnace chamber, a supplyer for supplying the air and the hydrocarbon gas to the converter, and a controller for controlling the atmosphere in the furnace chamber, and is an atmosphere control method for subjecting an object placed in the furnace chamber to one cycle of heat treatment, including heating, soaking, and slow cooling,
a temperature control step of controlling the temperature of the atmosphere in the furnace chamber so as to change the atmosphere to one suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and a CP control step of controlling the carbon potential of the atmosphere in coordination with the temperature control,
The temperature control step includes:
a step of comparing a furnace temperature of the furnace chamber with a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and adjusting the furnace temperature by the temperature regulator so that the furnace temperature becomes the preset temperature;
The CP control step includes:
Calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
a step of calculating a variation in carbon potential by comparing a preset carbon potential value with the actual measured value in accordance with each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
The method also includes a step of adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device based on the fluctuation amount so that the actual measured value becomes the set value.
[7] In the atmosphere control method for an atmosphere furnace of the present invention, the carbon content control step can adjust the CO2 concentration in the endothermic converted gas by adjusting the amount of air supplied from the supply vessel to the converting device and the amount of hydrocarbon gas supplied.
[8] In the atmosphere control method for an atmosphere furnace of the present invention, the carbon content control step adjusts the CO 2 concentration in the endothermic converted gas by adjusting only the amount of air supplied from the supply device to the converting device.
[9] The atmosphere control method of the present invention is characterized in that, as a step related to the heating treatment,
supplying an inert gas into the furnace chamber to purge the interior of the furnace before supplying the endothermic converted gas into the furnace chamber;
After the purging, the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device is adjusted to a minimum value, the amount of the endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber is adjusted to a maximum value, and the supply of the endothermic converted gas to the furnace chamber is started.
[10] In the atmosphere control method for an atmospheric furnace of the present invention, a measuring instrument for measuring the furnace pressure of the atmosphere in the furnace chamber is provided in the furnace body,
a furnace pressure control step of controlling the furnace pressure of the atmosphere after the actual measured value is set to the set value in the carbon content control step,
The furnace pressure control step includes:
The method may include a step of comparing the furnace pressure obtained from the measuring instrument with a preset pressure that is set in advance according to each of the heating, soaking, and slow cooling processes, and adjusting the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber so that the furnace pressure becomes the set pressure.
[11] The furnace pressure control step according to [10],
When the actual measured value of the carbon potential varies from the set value due to adjustment of the supply amount of the endothermic converted gas, the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device is adjusted to set the actual measured value of the carbon potential to the set value.
[12] The atmosphere control method of the present invention is characterized in that, as a step related to the soaking treatment,
a suppression control step of suppressing fluctuations in the carbon potential of the atmosphere during the treatment;
The suppression control step includes:
When the amount of change in the carbon potential exceeds a preset amount according to the soaking treatment, the method may include a step of adjusting the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber, and/or a step of adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device.
[13] In the atmosphere control method for an atmospheric furnace of the present invention, an inert gas supply device for supplying an inert gas to the furnace chamber is connected to the furnace body;
By adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device and/or adjusting the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber, when the actual measured value of the carbon potential exceeds the set value, the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device can be adjusted while supplying inert gas from the inert gas supplier to the furnace chamber to reduce the CO2 concentration in the furnace chamber.
[14] In the atmosphere control method for an atmosphere furnace of the present invention, a cooler that cools the endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber can be connected to the furnace body to vary the actual measured value of the carbon potential.
本発明の雰囲気炉は、バッチ形の雰囲気炉であり、温度制御手段及びCP制御手段を備える制御器により、炉内の雰囲気の温度とカーボンポテンシャルとを協調制御することができるとともに、CP制御手段で吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整することにより、吸熱形変成ガスの使用効率の向上を図ることができる。
本発明の雰囲気炉の雰囲気制御方法は、バッチ形の雰囲気炉を用いた熱処理において、温度制御工程及びCP制御工程を備えることにより、雰囲気の温度とカーボンポテンシャルとを協調制御することができるとともに、CP制御工程が吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する工程を備えることにより、吸熱形変成ガスの使用効率の向上を図ることができる。
The atmosphere furnace of the present invention is a batch-type atmosphere furnace, and a controller equipped with a temperature control means and a CP control means can coordinately control the temperature and carbon potential of the atmosphere in the furnace, and the CP control means can adjust the CO2 concentration in the endothermic converted gas, thereby improving the efficiency of use of the endothermic converted gas.
The atmosphere control method for an atmosphere furnace of the present invention is provided with a temperature control process and a CP control process in heat treatment using a batch-type atmosphere furnace, thereby enabling coordinated control of the atmosphere temperature and carbon potential, and the CP control process includes a process for adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas, thereby improving the efficiency of use of the endothermic converted gas.
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。 The matters set forth herein are for illustrative purposes only and are intended to provide an illustrative description of embodiments of the present invention, with the objective of providing what is believed to be the most effective and readily understandable explanation of the principles and conceptual features of the present invention. In this regard, it is not intended to show structural details of the present invention beyond those necessary for a fundamental understanding of the present invention, and the description, taken in conjunction with the drawings, will make clear to those skilled in the art how some aspects of the present invention may be implemented in practice.
[1]雰囲気炉
本発明の雰囲気炉は、対象物に対して1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の各処理を施すバッチ形の雰囲気炉であって、
前記対象物を収容する炉室を備える炉本体と、
前記炉本体と接続され、空気及び炭化水素ガスから吸熱型変成ガスを発生させて前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する変成装置と、
前記変成装置と接続されて前記変成装置に前記空気と前記炭化水素ガスとを供給する供給器と、
前記炉本体に設けられて、前記炉室の炉温を調整する温度調整器と、
前記炉本体に設けられて、前記炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析する分析器と、
前記変成装置及び前記温度調整器と接続されて、前記炉室の雰囲気を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記炉室の炉温が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度になるように、前記温度調整器によって前記炉温を調整して、前記雰囲気の温度を制御する温度制御手段と、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する演算手段と、
前記カーボンポテンシャルの前記実測値が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整して、前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御手段と、を備えることを特徴とする。
[1] Atmosphere Furnace The atmosphere furnace of the present invention is a batch-type atmosphere furnace that performs heating, soaking, and slow cooling treatments on an object as one cycle of heat treatment,
a furnace body having a furnace chamber for accommodating the object;
a conversion device connected to the furnace body, which generates an endothermic conversion gas from air and a hydrocarbon gas and supplies the endothermic conversion gas to the furnace chamber;
a supplier connected to the converter for supplying the air and the hydrocarbon gas to the converter;
a temperature regulator provided in the furnace body for adjusting the furnace temperature of the furnace chamber;
an analyzer provided in the furnace body for analyzing the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber;
a controller connected to the transformer and the temperature regulator to control the atmosphere in the furnace chamber;
The controller
a temperature control means for controlling the temperature of the atmosphere by adjusting the furnace temperature using the temperature regulator so that the furnace temperature of the furnace chamber becomes a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
A calculation means for calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
and a CP control means for controlling the carbon potential of the atmosphere by adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device so that the actual measured value of the carbon potential becomes a preset carbon potential setting value corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling processes.
図1は、本発明の雰囲気炉の一形態を示すブロック図である。
本発明の雰囲気炉10は、対象物Wに対して熱処理を施すためのものである。この雰囲気炉10によって施される熱処理には、1サイクル中に、加熱、均熱及び徐冷の各処理が含まれる。即ち、雰囲気炉10は、対象物Wに対し、1サイクルの熱処理として加熱処理、均熱処理及び徐冷処理の3つの処理を施すものともいうことができる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an atmospheric furnace according to the present invention.
The atmospheric furnace 10 of the present invention is used to perform heat treatment on an object W. The heat treatment performed by this atmospheric furnace 10 includes heating, soaking, and slow cooling in one cycle. In other words, the atmospheric furnace 10 can be said to perform three treatments, namely, heating, soaking, and slow cooling, on the object W as one cycle of heat treatment.
熱処理は、1サイクル中に加熱、均熱及び徐冷の各処理を含むのであれば、処理の目的や方法等について特に限定されない。
処理の目的としては、ひずみ取り、応力除去、組織の均一化、性質の変化などを挙げることができる。処理の方法としては、焼なまし、焼入れ、焼もどし、焼ならし等を挙げることができる。
1サイクル中に加熱、均熱及び徐冷の各処理を含む熱処理としては、鉄系材料やアルミニウム系材料が用いられた対象物Wを処理の対象として、ひずみ取り、組織の軟化、展延性の向上等を処理の目的とする、焼なまし(アニーリング)を一般的なものとして挙げることができる。
また、熱処理は、加熱、均熱及び徐冷の各処理以外にも、例えば、炉室の内部のガスを炉外へ排気するパージ処理、対象物を予熱する予熱処理、対象物を放冷する放冷処理等の処理を含むこともできる。
The heat treatment is not particularly limited with respect to the purpose or method of the treatment, as long as one cycle includes the treatments of heating, soaking, and slow cooling.
The purpose of the treatment can be to remove strain, relieve stress, make the structure uniform, change properties, etc. The treatment method can be annealing, quenching, tempering, normalizing, etc.
A common example of a heat treatment that includes heating, soaking, and slow cooling in one cycle is annealing, which is used to treat an object W made of an iron-based or aluminum-based material, with the purpose of removing distortion, softening the structure, improving ductility, etc.
In addition to the processes of heating, soaking, and slow cooling, the heat treatment can also include processes such as a purging process in which gas inside the furnace chamber is exhausted to the outside of the furnace, a preheating process in which the object is preheated, and a cooling process in which the object is cooled naturally.
通常の雰囲気炉としては、炉内を搬送される対象物を連続的に熱処理する連続形の処理方式のものと、炉内に留め置かれる対象物を断続的に熱処理するバッチ形の処理方式のものとを挙げることができる。
本発明の雰囲気炉10は、炉内に留め置かれる対象物を断続的に熱処理するバッチ形の処理方式のものである。バッチ形の雰囲気炉10は、熱処理に係る温度条件等を1サイクル毎に変える等が可能であるから、例えば、鉄系材料が用いられた対象物とアルミニウム系材料が用いられた対象物とを同じ雰囲気炉10を使用して熱処理できる等のように、多品種の対象物Wに対応できるというメリットを有する。また、バッチ形の雰囲気炉10は、炉内を複数の室等に区分けする必要がなく、構成の簡易化、省スペース化などのメリットも有する。
Typical atmospheric furnaces include continuous processing furnaces in which objects transported through the furnace are continuously heat-treated, and batch processing furnaces in which objects kept in the furnace are intermittently heat-treated.
The atmospheric furnace 10 of the present invention is a batch-type processing furnace that intermittently heat-treats objects placed in the furnace. The batch-type atmospheric furnace 10 has the advantage of being able to handle a wide variety of objects W, since it is possible to change the temperature conditions, etc., associated with the heat treatment for each cycle. For example, objects made of iron-based materials and objects made of aluminum-based materials can be heat-treated using the same atmospheric furnace 10. Furthermore, the batch-type atmospheric furnace 10 does not require the furnace interior to be divided into multiple chambers, which also has the advantage of simplifying the configuration and saving space.
雰囲気炉10に供される対象物Wは、熱処理が施されるものであれば、形状、用途、使用材料等について、特に限定されない。
対象物Wの形状としては、線状、管状、柱状、板状、矩形状等を挙げることができる。
対象物Wの用途としては、自動車用、装置用等の部品や、建材等を挙げることができる。
対象物Wの使用材料としては、鉄や、鉄鋼等の鉄合金などの鉄系材料を挙げることができる。
鉄系材料は、炭素(C)を含有する鉄(Fe)からなるものであれば、特に限定されない。鉄系材料には、炭素と鉄の他に、ケイ素(Si)、マンガン(Mn)、りん(P)、硫黄(S)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タングステン(W)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、コバルト(Co)等を含有する合金を含むことができる。具体的な鉄系材料としては、普通鋼、特殊鋼、鋳鍛鋼等の鋼や、鋳鉄等の鉄などを挙げることができる。
The object W to be subjected to the atmosphere furnace 10 is not particularly limited in terms of shape, use, material used, etc., as long as it is subject to heat treatment.
The shape of the object W may be linear, tubular, columnar, plate-like, rectangular, or the like.
Examples of uses of the object W include parts for automobiles, devices, and building materials.
Examples of materials used for the object W include iron-based materials such as iron and iron alloys such as steel.
The iron-based material is not particularly limited as long as it is made of iron (Fe) containing carbon (C). In addition to carbon and iron, the iron-based material can include alloys containing silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), nickel (Ni), chromium (Cr), tungsten (W), vanadium (V), molybdenum (Mo), cobalt (Co), etc. Specific examples of the iron-based material include steels such as ordinary steel, special steel, and cast and forged steel, and irons such as cast iron.
以下、雰囲気炉10が備える各構成について説明する。
(1)炉本体
炉本体11は、バッチ形の雰囲気炉10において対象物Wに対し実際に熱処理を施すためのものであり、対象物Wを収容するための炉室(図示略)を内部に備えている(図1参照)。
バッチ形の雰囲気炉10に応じた炉本体11において、熱処理中の対象物Wは、通常、搬送等されることなく、炉室の内部に留め置かれる。このため、炉本体11は、炉内を複数の室や領域に区分けすることなく、1つの炉室を備えるものとすることができる。
ここで、炉室とは、1サイクル中に加熱、均熱及び徐冷の各処理を含む熱処理を対象物Wに施すための室、つまりは、対象物Wに対して加熱処理、均熱処理及び徐冷処理の少なくとも3つの処理を施すための室であるものとする。
即ち、バッチ形の雰囲気炉10の炉本体11は、炉内に1つの炉室を有するものとすることができ、その1つの炉室に留め置いた対象物Wに対して、加熱、均熱及び徐冷の各処理を含む熱処理を施すことができるように構成されている。
Each component of the atmosphere furnace 10 will be described below.
(1) Furnace Body The furnace body 11 is used to actually perform heat treatment on the object W in the batch-type atmospheric furnace 10, and has a furnace chamber (not shown) inside for accommodating the object W (see Figure 1).
In the furnace body 11 corresponding to the batch-type atmospheric furnace 10, the object W undergoing heat treatment is usually kept inside the furnace chamber without being transported, etc. Therefore, the furnace body 11 can have a single furnace chamber without dividing the interior of the furnace into multiple chambers or regions.
Here, the furnace chamber is defined as a chamber for subjecting the object W to heat treatment including heating, soaking, and slow cooling in one cycle, that is, a chamber for subjecting the object W to at least three treatments, namely, heating treatment, soaking treatment, and slow cooling treatment.
That is, the furnace body 11 of the batch-type atmospheric furnace 10 can have one furnace chamber within the furnace, and is configured so that the object W placed in that one furnace chamber can be subjected to heat treatment including heating, soaking, and slow cooling.
炉本体11は、バッチ形の雰囲気炉10に応じたものであれば、構成、使用材料、形状、大きさ、炉内容積、加熱・冷却方式等は、特に問わない。
炉本体11は、バッチ形の雰囲気炉10に応じるように、例えば、対象物Wを炉室に出し入れする開口部を扉等によって開閉自在とする構成を備えることができる。この場合、熱処理中は開口部を閉塞し、炉室への空気(外気)の流入を抑制することで、炉室の雰囲気の安定化を図ることができる。
The furnace body 11 may be of any construction, material used, shape, size, furnace internal volume, heating and cooling method, etc., as long as it is compatible with the batch-type atmospheric furnace 10.
The furnace body 11 may be configured to have an opening for loading and unloading the object W into and out of the furnace chamber that can be opened and closed by a door or the like, in order to accommodate the batch-type atmospheric furnace 10. In this case, the opening can be closed during heat treatment to prevent air (outside air) from entering the furnace chamber, thereby stabilizing the atmosphere in the furnace chamber.
炉本体11は、加熱、均熱及び徐冷の各処理を含む熱処理を施す炉室以外に、熱処理以外の処理等のための室、例えば、前室や後室等を備えることができる。
前室は、熱処理前の対象物Wを待機させる、あるいは熱処理前に対象物Wを予熱するための室とすることができる。
後室は、熱処理後の対象物Wを留める、あるいは熱処理後の対象物Wを常温となるまで放冷するための室とすることができる。
The furnace body 11 may be provided with a furnace chamber for carrying out heat treatments including heating, soaking, and slow cooling, as well as chambers for treatments other than heat treatments, such as a front chamber and a rear chamber.
The antechamber can be a chamber in which the object W is kept waiting before being heat-treated, or a chamber in which the object W is preheated before being heat-treated.
The rear chamber can be a chamber for storing the object W after heat treatment, or for allowing the object W after heat treatment to cool to room temperature.
炉本体11は、炉室の内部のガスを炉外へ排気する排気手段(図示略)を備えることができる。排気手段としては、例えば、炉本体11に接続された排気管や、排気管に接続されて排気管を開閉する開閉バルブや、排気管に接続されてガスの炉外への排気量を調整するダンパ等を挙げることができる。排気手段を備える炉本体11は、炉室の内部のガス、例えば、空気や未燃焼ガス等を炉外へ排気することができる。
なお、炉本体11の炉室の内部のガスとして空気は、主に炉室に侵入した外気に由来しており、空気に含まれる酸素(O2)は、炉室への吸熱型変成ガスの供給時に異常燃焼を発生させたり、熱処理時に対象物Wを酸化させたりする等の不具合を発生させる。このため、熱処理の開始時や終了時等には、排気手段を用いて炉室の内部の空気(酸素)を炉外へ排気するパージ処理を行うことで、炉内を無酸素雰囲気にすることが望ましい。
The furnace body 11 may be equipped with an exhaust means (not shown) for exhausting gases inside the furnace chamber to the outside of the furnace. Examples of the exhaust means include an exhaust pipe connected to the furnace body 11, an on-off valve connected to the exhaust pipe for opening and closing the exhaust pipe, and a damper connected to the exhaust pipe for adjusting the amount of gas exhausted to the outside of the furnace. The furnace body 11 equipped with the exhaust means can exhaust gases inside the furnace chamber, such as air and unburned gases, to the outside of the furnace.
The air contained in the furnace chamber of the furnace body 11 is mainly derived from the outside air that has entered the furnace chamber, and the oxygen (O 2 ) contained in the air can cause problems such as abnormal combustion when endothermic converted gas is supplied to the furnace chamber and oxidizing the object W during heat treatment. For this reason, at the start and end of heat treatment, it is desirable to create an oxygen-free atmosphere inside the furnace by performing a purging process using an exhaust means to exhaust the air (oxygen) inside the furnace chamber to the outside of the furnace.
(2)変成装置及び供給器
変成装置12は、空気及び炭化水素ガスから吸熱型変成ガス(以下、「RXガス」とも記載する)を発生させるためのものである。変成装置12は、第1供給系21を介して炉本体11と接続されている(図1参照)。
変成装置12は、発生させたRXガスを炉本体11の炉室に供給することができる。炉本体11の炉室に供給されたRXガスは、炉室を対象物Wの熱処理に適した雰囲気にする雰囲気ガスとして用いることができる。
第1供給系21には、第1調整バルブ22を接続することができる(図1参照)。第1調整バルブ22を接続した場合、第1調整バルブ22の開度を調節することにより、変成装置12から炉本体11へ供給されるRXガスの供給量を調整することができる。
(2) Transformer and Supply The transformer 12 generates endothermic transformed gas (hereinafter also referred to as "RX gas") from air and hydrocarbon gas. The transformer 12 is connected to the furnace body 11 via a first supply system 21 (see FIG. 1).
The transformer 12 can supply the generated RX gas to the furnace chamber of the furnace body 11. The RX gas supplied to the furnace chamber of the furnace body 11 can be used as an atmospheric gas that creates an atmosphere in the furnace chamber suitable for heat treatment of the object W.
A first adjusting valve 22 can be connected to the first supply system 21 (see FIG. 1 ). When the first adjusting valve 22 is connected, the amount of RX gas supplied from the transformer 12 to the furnace body 11 can be adjusted by adjusting the opening degree of the first adjusting valve 22.
供給器13は、変成装置12に空気と炭化水素ガスとを供給するためのものである。供給器13は、エア供給系31及び原料供給系32を介して変成装置12と接続されている(図1参照)。
供給器13は変成装置12に対し、エア供給系31を介して空気を供給することができ、原料供給系32を介して炭化水素ガスを供給することができる。
エア供給系31には、エア調整バルブ31Aを接続することができる。エア調整バルブ31Aを接続した場合、エア調整バルブ31Aの開度を調節することにより、供給器13から変成装置12へ供給される空気(エア)の供給量を調整することができる。
原料供給系32には、原料調整バルブ32Aを接続することができる。原料調整バルブ32Aを接続した場合、原料調整バルブ32Aの開度を調節することにより、供給器13から変成装置12へ供給される炭化水素ガスの供給量を調整することができる。
The supply device 13 is for supplying air and hydrocarbon gas to the shift converter 12. The supply device 13 is connected to the shift converter 12 via an air supply system 31 and a raw material supply system 32 (see FIG. 1).
The supplier 13 can supply air to the shift converter 12 via an air supply system 31 and can supply hydrocarbon gas via a raw material supply system 32 .
An air adjustment valve 31A can be connected to the air supply system 31. When the air adjustment valve 31A is connected, the amount of air supplied from the supplier 13 to the transformer device 12 can be adjusted by adjusting the opening of the air adjustment valve 31A.
A raw material adjustment valve 32A can be connected to the raw material supply system 32. When the raw material adjustment valve 32A is connected, the supply amount of hydrocarbon gas supplied from the supply device 13 to the shift converter 12 can be adjusted by adjusting the opening degree of the raw material adjustment valve 32A.
変成装置12及び供給器13において、使用される炭化水素ガスは特に限定されず、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス等を挙げることができ、通常、プロパンガスを使用することができる。
変成装置12は、炭化水素ガスを原料とし、これに空気を混合し、炭化水素ガス(プロパンガス;C3H8)と空気に含まれる酸素(O2)とを下記の式(1)に示されるように反応させて、一酸化炭素(CO)と水素(H2)を発生させることができる。
C3H8+(3/2)O2 → 3CO+4H2 ・・・式(1)
The hydrocarbon gas used in the shift converter 12 and the supply unit 13 is not particularly limited, and examples thereof include methane gas, butane gas, and propane gas, and typically propane gas can be used.
The converter 12 uses hydrocarbon gas as a raw material, mixes it with air, and reacts the hydrocarbon gas (propane gas; C3H8 ) with the oxygen ( O2 ) contained in the air as shown in the following formula (1), thereby generating carbon monoxide (CO) and hydrogen ( H2 ).
C 3 H 8 + (3/2) O 2 → 3CO + 4H 2 ...Formula (1)
空気は酸素(O2)以外にも、二酸化炭素(CO2)、窒素(N2)、水分(H2O)を含んでおり、これらと上記の一酸化炭素(CO)、水素(H2)が混合した混合ガスがRXガスとされる。
即ち、変成装置12において空気と炭化水素ガスから発生させたRXガスは、一酸化炭素(CO)、水素(H2)、二酸化炭素(CO2)、水分(H2O)、窒素(N2)等の複数種のガスを含む混合ガスからなるガスである。
In addition to oxygen (O 2 ), air also contains carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and moisture (H 2 O), and the mixed gas of these with the above-mentioned carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) is called RX gas.
That is, the RX gas generated from air and hydrocarbon gas in the conversion device 12 is a mixed gas containing multiple types of gases such as carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), moisture (H 2 O), and nitrogen (N 2 ).
変成装置12は、空気及び炭化水素ガスからRXガスを発生させることができるのであれば、構成等について特に限定されないが、空気と炭化水素ガスを反応させるための触媒を備えるものとすることができる。触媒には通常、ニッケル触媒を用いることができ、触媒を高温度(1000~1100℃程度)にして、空気と炭化水素ガスを触れさせることにより、それらを反応させることができる。
供給器13は、空気及び炭化水素ガスを変成装置12に供給できるのであれば、構成等について特に限定されない。供給器13は、具体例として、空気を変成装置12に供給するためのブロア、コンプレッサ、ファン等のような送風機を備えるものとすることができる。また、供給器13は、炭化水素ガスを変成装置12に供給するために、具体例として、炭化水素ガスを貯留するタンク、ボンベ等を備えるものとすることができる。
第1調整バルブ22、エア調整バルブ31A及び原料調整バルブ32Aは、制御器16による操作が可能であり、各々が接続された系を開閉できるのであれば、種類等について特に限定されず、例えば、電磁弁、電動弁等を用いることができる。これらの中でも電動弁は、制御器16による操作で開閉量の調節が可能であることから、第1調整バルブ22、エア調整バルブ31A及び原料調整バルブ32Aに用いるものとして好ましい。
The configuration of the converter 12 is not particularly limited as long as it can generate RX gas from air and hydrocarbon gas, but it can be equipped with a catalyst for reacting air with hydrocarbon gas. A nickel catalyst can usually be used as the catalyst, and the catalyst can be heated to a high temperature (about 1000 to 1100°C) and the air and hydrocarbon gas can be brought into contact with each other to cause them to react.
The supply device 13 is not particularly limited in configuration, etc., as long as it can supply air and hydrocarbon gas to the shift conversion device 12. As a specific example, the supply device 13 may include an air blower such as a blower, compressor, fan, etc. for supplying air to the shift conversion device 12. Furthermore, as a specific example, the supply device 13 may include a tank, cylinder, etc. for storing hydrocarbon gas in order to supply the hydrocarbon gas to the shift conversion device 12.
The first adjusting valve 22, the air adjusting valve 31A, and the raw material adjusting valve 32A are not particularly limited in type as long as they can be operated by the controller 16 and can open and close the systems to which they are connected, and for example, solenoid valves, motor-operated valves, etc. can be used. Among these, motor-operated valves are preferable for use as the first adjusting valve 22, the air adjusting valve 31A, and the raw material adjusting valve 32A, because the amount of opening and closing can be adjusted by operation by the controller 16.
変成装置12は、供給器13とともに使用することにより、RXガス中におけるCO2濃度を調整することができる。
即ち、変成装置12及び供給器13は、炉室の雰囲気のカーボンポテンシャル(以下、略して「CP」とも記載する)を制御するべく制御器16が備えるCP制御手段において、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に合わせ、炉本体11の炉室を各処理それぞれに適した雰囲気のCPになるように、RXガス中におけるCO2濃度の調整を実行する機能を備えている。
なお、加熱、均熱及び徐冷の各処理に適するCPは、対象物Wに用いられた材料(例えば、鉄系材料など)、熱処理の目的(例えば、焼なましなど)等に応じて予め定めることができる。このため、加熱、均熱及び徐冷の各処理に適するCPは、予め設定された設定温度として制御器16に記憶させることができる。そして、制御器16は、供給器13のエア調整バルブ31Aや原料調整バルブ32A等を操作し、炉室の雰囲気のCPが各処理に応じた設定値になるように、炉室に供給されるRXガス中のCO2濃度を調整することで、雰囲気のCPを制御することができる。
The converter 12 can be used in conjunction with the supplier 13 to adjust the CO2 concentration in the RX gas.
That is, the converter 12 and the supply device 13 have a CP control means provided in the controller 16 to control the carbon potential (hereinafter also abbreviated as "CP") of the atmosphere in the furnace chamber, and have the function of adjusting the CO2 concentration in the RX gas so that the furnace chamber of the furnace body 11 has a CP atmosphere suitable for each process of heating, soaking, and slow cooling in the heat treatment.
The CP suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes can be determined in advance depending on the material (e.g., iron-based material, etc.) used for the object W, the purpose of the heat treatment (e.g., annealing, etc.), etc. Therefore, the CP suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes can be stored in the controller 16 as a preset temperature setting. The controller 16 can then control the CP of the atmosphere by operating the air adjustment valve 31A and raw material adjustment valve 32A of the supply device 13 to adjust the CO2 concentration in the RX gas supplied to the furnace chamber so that the CP of the atmosphere in the furnace chamber becomes the set value corresponding to each process.
CO2濃度の調整に係る一の手法としては、供給器13から変成装置12への空気の供給量及び炭化水素ガスの供給量の調節を挙げることができる。
また、CO2濃度の調整に係る他の手法としては、供給器13から変成装置12への空気の供給量のみの調節を挙げることができる。
One method for adjusting the CO 2 concentration is to adjust the amount of air and the amount of hydrocarbon gas supplied from the supply device 13 to the shift converter 12 .
Another method for adjusting the CO 2 concentration is to adjust only the amount of air supplied from the supplier 13 to the shift converter 12 .
具体的に、空気の供給量及び炭化水素ガスの供給量の調節によってCO2濃度を高くする場合には、変成装置12への空気の供給量が増量される、及び/又は炭化水素ガスの供給量が減量される。
空気の供給量を増量すると、それに応じてRXガス中における二酸化炭素(CO2)の量が増してCO2濃度が高くなる。また、炭化水素ガスの供給量が減量されると、RXガス中における一酸化炭素(CO)と水素(H2)の量が減り、それに応じてRXガス中のCO2濃度が高くなる。
Specifically, when the CO2 concentration is increased by adjusting the amount of air supplied and the amount of hydrocarbon gas supplied, the amount of air supplied to the shift converter 12 is increased and/or the amount of hydrocarbon gas supplied is decreased.
When the amount of air supplied is increased, the amount of carbon dioxide ( CO2 ) in the RX gas increases accordingly, resulting in a higher CO2 concentration. On the other hand, when the amount of hydrocarbon gas supplied is decreased, the amounts of carbon monoxide (CO) and hydrogen ( H2 ) in the RX gas decrease accordingly, resulting in a higher CO2 concentration in the RX gas.
空気の供給量及び炭化水素ガスの供給量の調節によってCO2濃度を低くする場合には、変成装置12への空気の供給量が減量される、及び/又は炭化水素ガスの供給量が増量される。
空気の供給量を減量すると、それに応じてRXガス中における二酸化炭素(CO2)の量が減ってCO2濃度が低くなる。また、炭化水素ガスの供給量が増量されると、RXガス中における一酸化炭素(CO)と水素(H2)の量が増え、それに応じてRXガス中のCO2濃度が低くなる。
When the CO 2 concentration is reduced by adjusting the amounts of air and hydrocarbon gas supplied, the amount of air supplied to the shift converter 12 is reduced and/or the amount of hydrocarbon gas supplied is increased.
When the amount of air supplied is reduced, the amount of carbon dioxide ( CO2 ) in the RX gas is correspondingly reduced, resulting in a lower CO2 concentration. On the other hand, when the amount of hydrocarbon gas supplied is increased, the amounts of carbon monoxide (CO) and hydrogen ( H2 ) in the RX gas are increased, resulting in a lower CO2 concentration in the RX gas.
実質的に、RXガス中のCO2濃度の調整は、供給器13から変成装置12への空気の供給量のみの調節により、簡易に実行することができる。
あるいは、RXガス中のCO2濃度の調整において、CO濃度の調整や、CO2濃度の微細かつ緻密な調整が必要とされる場合に、空気の供給量及び炭化水素ガスの供給量の双方を調節することが望ましい。
In practice, the CO 2 concentration in the RX gas can be easily adjusted by simply adjusting the amount of air supplied from the supplier 13 to the converter 12 .
Alternatively, when adjusting the CO2 concentration in the RX gas, or when fine and precise adjustment of the CO2 concentration is required, it is desirable to adjust both the amount of air supplied and the amount of hydrocarbon gas supplied.
具体的に、空気の供給量のみの調節によってCO2濃度を高くする場合には、変成装置12への空気の供給量が増量され、それに応じてRXガス中の二酸化炭素(CO2)の量が増してCO2濃度が高くなる。
あるいは、空気の供給量のみの調節によってCO2濃度を低くする場合には、変成装置12への空気の供給量が減量され、それに応じてRXガス中の二酸化炭素(CO2)の量が減ってCO2濃度が低くなる。
Specifically, when increasing the CO2 concentration by adjusting only the amount of air supplied, the amount of air supplied to the converter 12 is increased, and accordingly the amount of carbon dioxide ( CO2 ) in the RX gas increases, increasing the CO2 concentration.
Alternatively, when the CO2 concentration is reduced by adjusting only the amount of air supplied, the amount of air supplied to the converter 12 is reduced, and the amount of carbon dioxide ( CO2 ) in the RX gas is reduced accordingly, thereby reducing the CO2 concentration.
なお、空気の供給量のみの調節によってRXガス中のCO2濃度の調整を行う場合、変成装置12には炭化水素ガスを常に一定量(固定量)で供給することが望ましい。この場合、空気に含まれる酸素(O2)が炭化水素ガスと反応して無くなるため、酸素(O2)が炉本体11へ供給されることを避けることができる。
炭化水素ガスを常に一定量(固定量)で変成装置12へ供給する場合において、変成装置12へ供給される空気中の酸素(O2)は、必ずしもその全量を炭化水素ガスと反応させる必要はない。酸素(O2)は、炭化水素ガスとの未反応分が生じたとして、その未反応分は、水素(H2)、あるいは一酸化炭素(CO)と反応させて無くすことができる。
When adjusting the CO2 concentration in the RX gas by adjusting only the amount of air supplied, it is desirable to always supply a constant amount (fixed amount) of hydrocarbon gas to the converter 12. In this case, oxygen ( O2 ) contained in the air reacts with the hydrocarbon gas and is eliminated, so that oxygen ( O2 ) can be prevented from being supplied to the furnace body 11.
When a constant amount (fixed amount) of hydrocarbon gas is always supplied to the shift converter 12, it is not necessary to react all of the oxygen (O 2 ) in the air supplied to the shift converter 12 with the hydrocarbon gas. If some oxygen (O 2 ) remains unreacted with the hydrocarbon gas, this unreacted oxygen can be eliminated by reacting it with hydrogen (H 2 ) or carbon monoxide (CO).
供給器13及び変成装置12を用いたRXガス中のCO2濃度の調整は、一見するとRXガスのCPを調整しているようにも見えるが、本願では、実際上、RXガスのCPについて考慮しない。
即ち、RXガスのCPの調整による雰囲気のCP制御は、RXガスのCPが、そのRXガスが供給される室又は域の雰囲気のCPと略等しくなる場合に、室又は域の雰囲気のCPを保持する観点で相応の利点を有する。
しかし、本願では、1つの炉室の雰囲気を、熱処理に含まれる加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて各処理に適する雰囲気に変えており、各処理に応じて炉室の雰囲気のCPも変動する。
つまり、本願における炉室の雰囲気のCP制御とは、熱処理に含まれる加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて炉室の雰囲気のCPを変動させるための制御であり、雰囲気のCPを保持するための制御とは異なる。
また、本願は、炉室の雰囲気のCP制御をRXガス中におけるCO2濃度の調整によって実行するが、実質的には、CP制御を炉室へのCO2の供給量の調整によって実行する、ともいうことができる。
At first glance, adjusting the CO 2 concentration in the RX gas using the supplier 13 and the converter 12 may appear to adjust the CP of the RX gas, but in this application, the CP of the RX gas is not actually taken into consideration.
In other words, controlling the CP of the atmosphere by adjusting the CP of the RX gas has considerable advantages in terms of maintaining the CP of the atmosphere of the chamber or area when the CP of the RX gas is approximately equal to the CP of the atmosphere of the chamber or area to which the RX gas is supplied.
However, in the present application, the atmosphere in one furnace chamber is changed to an atmosphere suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes included in the heat treatment, and the CP of the furnace chamber atmosphere also varies depending on each process.
In other words, the CP control of the atmosphere in the furnace chamber in this application is control for varying the CP of the atmosphere in the furnace chamber in accordance with each of the heating, soaking, and slow cooling processes included in the heat treatment, and is different from control for maintaining the CP of the atmosphere.
In addition, in the present application, CP control of the atmosphere in the furnace chamber is performed by adjusting the CO 2 concentration in the RX gas, but it can also be said that CP control is essentially performed by adjusting the amount of CO 2 supplied to the furnace chamber.
(3)温度調整器
温度調整器14は、炉本体11の炉室の炉温、つまりは炉室の雰囲気の温度を調整するためのものである。
温度調整器14は、制御器16と電気的に接続されており(図1参照)、例えば、昇温又は降温のON/OFF等といった動作を制御器16によって制御することができる。
温度調整器14は、炉温の調整が可能であれば構成等について特に限定されない。
例えば、温度調整器14は、炉本体11の炉室に設けられた熱交換器(図示略)を備えるものとすることができる。具体的に、熱交換器としては、管状の熱交換チューブの内部に、燃焼ガス等の熱媒や空気等の冷媒を通し、熱交換によって炉室の炉温を昇温又は降温する、ラジアントチューブ型バーナやクーリングチューブ等を挙げることができる。
あるいは、温度調整器14は、熱電対等のような炉温を計測可能な計測器を備えることができる。
(3) Temperature Regulator The temperature regulator 14 is used to regulate the furnace temperature in the furnace chamber of the furnace body 11, that is, the temperature of the atmosphere in the furnace chamber.
The temperature regulator 14 is electrically connected to a controller 16 (see FIG. 1), and the controller 16 can control, for example, the ON/OFF operation of the temperature increase or decrease.
The temperature regulator 14 is not particularly limited in terms of configuration, etc., as long as it is capable of adjusting the furnace temperature.
For example, the temperature regulator 14 may include a heat exchanger (not shown) provided in the furnace chamber of the furnace body 11. Specifically, examples of the heat exchanger include a radiant tube burner or a cooling tube, which passes a heat medium such as combustion gas or a refrigerant such as air through a tubular heat exchange tube to raise or lower the furnace temperature in the furnace chamber by heat exchange.
Alternatively, the temperature regulator 14 may include a measuring device such as a thermocouple that can measure the furnace temperature.
温度調整器14は、制御器16により制御されて、炉本体11の炉室の炉温を調整することにより、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて、炉温を各処理に適した温度に変えることができる。
即ち、温度調整器14は、炉室の雰囲気の温度を制御するべく制御器16が備える温度制御手段において、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に合わせ、炉本体11の炉室を各処理それぞれに適した炉温になるように、炉室の雰囲気の温度を調整する機能を備えている。
なお、加熱、均熱及び徐冷の各処理に最適な温度は、対象物Wに用いられた材料(例えば、鉄系材料など)、熱処理の目的(例えば、焼なましなど)等に応じて予め定めることができる。このため、加熱、均熱及び徐冷の各処理に最適な温度は、予め設定された設定温度として制御器16に記憶させることができ、その制御器16により動作を制御された温度調整器14が各処理に応じた設定温度(最適な温度)になるように炉温を調整することで、雰囲気の温度を制御することができる。
The temperature regulator 14 is controlled by the controller 16 and adjusts the furnace temperature of the furnace chamber of the furnace body 11, thereby changing the furnace temperature to a temperature suitable for each process of heating, soaking, and slow cooling in the heat treatment.
That is, the temperature regulator 14 is a temperature control means provided in the controller 16 for controlling the temperature of the atmosphere in the furnace chamber, and has the function of adjusting the temperature of the atmosphere in the furnace chamber so that the furnace chamber of the furnace body 11 has a furnace temperature suitable for each process of heating, soaking, and slow cooling in the heat treatment.
The optimum temperature for each of the heating, soaking, and slow cooling processes can be determined in advance depending on the material (e.g., iron-based material, etc.) used for the object W, the purpose of the heat treatment (e.g., annealing, etc.), etc. Therefore, the optimum temperature for each of the heating, soaking, and slow cooling processes can be stored in the controller 16 as a preset temperature setting, and the temperature regulator 14, whose operation is controlled by the controller 16, adjusts the furnace temperature to the set temperature (optimum temperature) corresponding to each process, thereby controlling the temperature of the atmosphere.
具体的に、加熱の処理において、温度調整器14は、昇温の動作がONとなるように制御され、炉温を上昇させるように調整することができる。この加熱の処理における炉温の上昇は、炉温が均熱の処理に応じた設定温度となるまで継続され、通常、一定速度で温度が上昇するように調整することができる。
均熱の処理において、温度調整器14は、昇温の動作のON/OFFが制御され、炉温を均熱の処理に応じた設定温度に保持するように調整することができる。この均熱の処理における炉温の保持は、予め定められた処理時間だけ継続され、通常、炉温の上限値と下限値を設定し、炉温が上限値と下限値の範囲内に保たれるように調整することができる。
徐冷の処理において、温度調整器14は、降温の動作がONとなるように制御され、炉温を下降させるように調整することができる。この徐冷の処理における炉温の下降は、炉温が予め定められた設定温度となるまで継続され、通常、一定速度で温度が下降するように調整することができる。
Specifically, in the heating process, the temperature regulator 14 is controlled so that the temperature increase operation is turned on, and the temperature of the furnace is adjusted to increase. The increase in the furnace temperature in the heating process continues until the furnace temperature reaches the set temperature according to the soaking process, and the temperature can usually be adjusted to increase at a constant rate.
In the soaking process, the temperature regulator 14 controls the ON/OFF of the temperature increase operation and can adjust the furnace temperature to maintain it at a set temperature according to the soaking process. The furnace temperature is maintained for a predetermined processing time, and usually, upper and lower limit values of the furnace temperature are set and the furnace temperature can be adjusted to maintain it within the range between the upper and lower limit values.
In the slow cooling process, the temperature regulator 14 is controlled so that the temperature lowering operation is turned on, and the temperature can be adjusted to lower the furnace temperature. The lowering of the furnace temperature in this slow cooling process continues until the furnace temperature reaches a predetermined set temperature, and the temperature can usually be adjusted to lower at a constant rate.
(4)分析器
分析器15は、炉本体11の炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析するためのものである。
分析器15は、制御器16と電気的に接続されており(図1参照)、分析したCO濃度及びCO2濃度に係る情報を制御器16に入力することができる。
分析器15は、炉室のCO濃度及びCO2濃度の分析が可能であれば構成等について特に限定されない。
例えば、分析器15は、炉本体11の炉室に設けられてCO濃度及びCO2濃度を計測する計測器(図示略)を備えるものとすることができる。具体的に、計測器としては、COセンサ、CO2センサ等のセンサ類を挙げることができる。
(4) Analyzer The analyzer 15 is used to analyze the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber of the furnace body 11.
The analyzer 15 is electrically connected to the controller 16 (see FIG. 1 ), and can input information relating to the analyzed CO concentration and CO 2 concentration to the controller 16 .
The analyzer 15 is not particularly limited in configuration, etc., as long as it is capable of analyzing the CO concentration and CO 2 concentration in the furnace chamber.
For example, the analyzer 15 may include a measuring instrument (not shown) that is provided in the furnace chamber of the furnace body 11 and measures the CO concentration and CO2 concentration. Specifically, the measuring instrument may include sensors such as a CO sensor and a CO2 sensor.
本願では、炉室の雰囲気のCPと温度を協調して制御するが、これはCPが温度(炉温)の変化に合わせて変動するためである。つまり、CPを制御するには、温度(炉温)の変化に合わせて変動したCPとしてCPの実測値を求める必要がある。
分析器15は、CPの実測値を求めるために制御器16が備える演算手段において、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理中におけるCO濃度及びCO2濃度を分析する機能を備えている。
具体的に、分析器15は、炉本体11の炉室のCO濃度及びCO2濃度を、常時又は一定時間おきに分析することができる。分析器15によって分析されたCO濃度及びCO2濃度の情報は、制御器16に入力されて、CPの実測値を演算するのに利用される。
In this application, the CP and temperature of the furnace chamber atmosphere are controlled in coordination because CP varies with temperature (furnace temperature). In other words, to control CP, it is necessary to obtain an actual measured value of CP as CP that varies with temperature (furnace temperature).
The analyzer 15 is a calculation means provided in the controller 16 for determining the actual measured value of CP, and has a function of analyzing the CO concentration and CO2 concentration during each of the heating, soaking, and slow cooling processes of the heat treatment.
Specifically, the analyzer 15 can analyze the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber of the furnace body 11 constantly or at regular intervals. Information on the CO concentration and CO2 concentration analyzed by the analyzer 15 is input to the controller 16 and used to calculate the actual measured value of CP.
(5)制御器
制御器16は、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて炉本体11の炉室の雰囲気を制御するためのものであり、詳しくは、炉室の雰囲気の温度とCPを協調して制御するためのものである。
制御器16は、温度調整器14と電気的に接続され、温度調整器14を操作することができる。制御器16は、炉室の炉温が、加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度になるように、温度調整器14を操作し、炉温を調整して、雰囲気の温度を制御する温度制御手段を備えている。
制御器16は、分析器15と電気的に接続されており、分析器15により分析された炉室のCO濃度及びCO2濃度の情報を得ることができる。制御器16は、分析器15から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき、雰囲気のCPの実測値を算出する演算手段を備えている。
(5) Controller The controller 16 controls the atmosphere in the furnace chamber of the furnace body 11 according to the heating, soaking, and slow cooling processes of the heat treatment, and more specifically, controls the temperature and CP of the atmosphere in the furnace chamber in a coordinated manner.
The controller 16 is electrically connected to the temperature regulator 14 and can operate the temperature regulator 14. The controller 16 includes a temperature control means for operating the temperature regulator 14 to adjust the furnace temperature and control the ambient temperature so that the furnace temperature in the furnace chamber becomes a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling processes.
The controller 16 is electrically connected to the analyzer 15 and can obtain information on the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber analyzed by the analyzer 15. The controller 16 is provided with a calculation means for calculating the actual measured value of the CP of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer 15.
制御器16は、供給器13のエア調整バルブ31A及び原料調整バルブ32Aと電気的に接続されており、エア調整バルブ31A及び原料調整バルブ32Aを操作して、供給器13から変成装置12への空気及び炭化水素ガスの供給量を調節することができる。制御器16は、供給器13から変成装置12への空気及び炭化水素ガスの供給量、あるいは空気の供給量のみを調節し、変成装置12で発生させるRXガス中のCO2濃度を調整するCP制御手段を備えている。
また、制御器16は、変成装置12の第1調整バルブ22と電気的に接続されており、第1調整バルブ22を操作して、変成装置12から炉本体11の炉室へのRXガスの供給量を調節することができる。制御器16が備えるCP制御手段は、RXガス中のCO2濃度を調整し、必要であれば炉室へのRXガスの供給量を調節することにより、演算手段により得られた雰囲気のCPの実測値が、加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて予め設定されたCPの設定値になるように、雰囲気のCPを制御することができる。
The controller 16 is electrically connected to the air adjustment valve 31A and the raw material adjustment valve 32A of the supplier 13, and can adjust the amounts of air and hydrocarbon gas supplied from the supplier 13 to the shift converter 12 by operating the air adjustment valve 31A and the raw material adjustment valve 32A. The controller 16 is equipped with CP control means that adjusts the amounts of air and hydrocarbon gas supplied from the supplier 13 to the shift converter 12, or only the amount of air supplied, and adjusts the CO2 concentration in the RX gas generated by the shift converter 12.
The controller 16 is also electrically connected to the first adjusting valve 22 of the transformer 12, and can adjust the amount of RX gas supplied from the transformer 12 to the furnace chamber of the furnace body 11 by operating the first adjusting valve 22. The CP control means included in the controller 16 adjusts the CO2 concentration in the RX gas and, if necessary, adjusts the amount of RX gas supplied to the furnace chamber, thereby controlling the CP of the atmosphere so that the actual measured value of the CP of the atmosphere obtained by the calculation means becomes the set value of CP that is preset in accordance with each of the heating, soaking, and slow cooling processes.
具体的に、制御器16は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の演算処理部と、HDD、SSD、ROM等の記憶領域部とを備える電子計算機(コンピュータ)を内蔵している。
上記の温度制御手段、演算手段及びCP制御手段は、プログラムとして制御器16の記憶領域部に記憶等されている。
また、熱処理に含まれる加熱、均熱及び徐冷の各処理に適した温度については、予め設定された設定温度として、各処理に適したCPについては、予め設定されたCPの設定値として、制御器16の記憶領域部に記憶等されている。
制御器16は、電子計算機(コンピュータ)が記憶領域部に記憶された設定温度、CPの設定値に基づき、記憶領域部に記憶されたプログラムとして温度制御手段、演算手段及びCP制御手段を実行することにより、炉室の雰囲気の温度とCPを協調して制御することができる。
Specifically, the controller 16 has a built-in electronic calculator (computer) that includes a processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit), and a storage area unit such as an HDD, an SSD, and a ROM.
The temperature control means, the calculation means, and the CP control means are stored as programs in the storage area of the controller 16 .
In addition, the temperatures suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes included in the heat treatment are stored as preset set temperatures, and the CP suitable for each process is stored as a preset CP set value in the memory area section of the controller 16.
The controller 16 can coordinately control the temperature and CP of the furnace chamber atmosphere by having an electronic calculator (computer) execute a temperature control means, a calculation means, and a CP control means as a program stored in the memory area based on the set temperature and CP set values stored in the memory area.
また、制御器16は、変成装置12の第1調整バルブ22と電気的に接続されている場合、変成装置12から炉本体11の炉室へのRXガスの供給量を調節することにより、炉室の炉圧制御を実行することができる。
即ち、加熱、均熱及び徐冷を含む熱処理では、炉温の変化に伴って炉圧が変化する場合がある。こうした炉圧の変化は、第1供給系21における結露やつまり等といった不具合を発生させるため、炉圧の変化を抑制するために、炉圧制御を実行することが望ましい。
In addition, when the controller 16 is electrically connected to the first adjusting valve 22 of the transformer 12, it can control the furnace pressure in the furnace chamber by adjusting the amount of RX gas supplied from the transformer 12 to the furnace chamber of the furnace body 11.
That is, in a heat treatment including heating, soaking, and slow cooling, the furnace pressure may change with a change in furnace temperature. Such a change in furnace pressure may cause problems such as condensation and clogging in the first supply system 21. Therefore, it is desirable to perform furnace pressure control to suppress the change in furnace pressure.
炉圧制御に関し、炉本体11には炉室の雰囲気の炉圧を計測する計測器19を設けることができ、この計測器19は、制御器16と電気的に接続することができる(図1参照)。
計測器19は、炉室の圧力(炉圧)を計測することが可能であれば、種類等について特に限定されず、圧力センサ等を用いることができる。
制御器16には、加熱、均熱及び徐冷の各処理に適した圧力を予め設定された設定圧として記憶領域部に記憶等させることができる。
Regarding furnace pressure control, the furnace body 11 may be provided with a measuring instrument 19 for measuring the furnace pressure of the atmosphere in the furnace chamber, and this measuring instrument 19 may be electrically connected to the controller 16 (see FIG. 1).
The measuring instrument 19 is not particularly limited in type as long as it can measure the pressure in the furnace chamber (furnace pressure), and a pressure sensor or the like can be used.
The controller 16 can store pressures suitable for the heating, soaking, and slow cooling processes in the storage area as preset pressures.
炉圧制御は、計測器19から得た炉室の炉圧と、予め設定された設定圧とを対比し、炉圧が設定圧になるように、変成装置12から炉室へのRXガスの供給量を調節することにより、実行することができる。
また、制御器16が備えるCP制御手段は、RXガス中のCO2濃度の調整及び炉室へのRXガスの供給量の調節によりCP制御を実行するが、このCP制御時にも炉圧は変化するため、炉圧制御は、CP制御でCP(FP)の実測値を設定値とした後に実行することが望ましい。
あるいは、炉圧制御のために炉室へのRXガスの供給量を調節した結果、CP(FP)の実測値が設定値から変動した場合、制御器16は、CP制御を再度実行して、CP(FP)の実測値を設定値に変動させることが望ましい。
Furnace pressure control can be performed by comparing the furnace chamber pressure obtained from the measuring instrument 19 with a preset set pressure and adjusting the amount of RX gas supplied from the transformer 12 to the furnace chamber so that the furnace pressure becomes the set pressure.
In addition, the CP control means provided in the controller 16 performs CP control by adjusting the CO2 concentration in the RX gas and the amount of RX gas supplied to the furnace chamber. However, since the furnace pressure also changes during this CP control, it is desirable to perform furnace pressure control after the actual measured value of CP (FP) is set to the set value in CP control.
Alternatively, if the actual measured value of CP (FP) deviates from the set value as a result of adjusting the amount of RX gas supplied to the furnace chamber for furnace pressure control, it is desirable that the controller 16 executes CP control again to change the actual measured value of CP (FP) to the set value.
(6)温度制御手段
温度制御手段は、炉室の雰囲気の温度を制御するためのプログラムである。
温度制御手段は、炉室の雰囲気の温度である炉温を熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に適した温度に調整するために、各処理に応じて炉温を変動させるように温度制御を実行する。
温度制御手段において、炉温には、温度調整器14が備える熱電対等によって測定された実測値を使用することができる。また、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に適した温度には、各処理に応じて予め設定された設定温度を使用することができる。
即ち、温度制御手段は、炉温の実測値と設定温度とを対比し、双方の値が異なる場合に、設定温度にするために、炉室の雰囲気の炉温を変えるように温度制御を実行する。
(6) Temperature Control Means The temperature control means is a program for controlling the temperature of the atmosphere in the furnace chamber.
The temperature control means controls the furnace temperature, which is the temperature of the atmosphere in the furnace chamber, to a temperature suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes of the heat treatment, by varying the furnace temperature according to each process.
In the temperature control means, the furnace temperature can be an actual value measured by a thermocouple or the like provided in the temperature regulator 14. Furthermore, the temperature suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling processes in the heat treatment can be a preset temperature set according to each process.
That is, the temperature control means compares the measured furnace temperature with the set temperature, and if the two values differ, executes temperature control to change the furnace temperature of the atmosphere in the furnace chamber to match the set temperature.
図2は、温度制御手段及びCP制御手段によって雰囲気の温度とCPを制御された炉室の熱処理中における炉温とCPの変化を説明するグラフである。
熱処理の加熱の処理において、温度制御手段は、時間経過とともに炉温を上昇させるように温度制御を実行する。具体的に、加熱処理時の炉温は、開始時の温度(T0)から均熱の処理に適する温度である均熱温度(T1)となるまで、時間経過とともに上昇される(図2参照)。
FIG. 2 is a graph illustrating the changes in furnace temperature and CP during heat treatment in a furnace chamber in which the temperature and CP of the atmosphere are controlled by the temperature control means and the CP control means.
In the heating process of the heat treatment, the temperature control means controls the temperature so that the furnace temperature is increased over time. Specifically, the furnace temperature during the heat treatment is increased over time from the starting temperature (T 0 ) to a soaking temperature (T 1 ) that is a temperature suitable for the soaking process (see FIG. 2 ).
熱処理の均熱の処理において、温度制御手段は、処理時間が経過するまで炉温を維持するように温度制御を実行する。具体的に、均熱処理時の炉温は、均熱に係る処理時間が経過するまでの間、均熱温度(T1)に維持される(図2参照)。
熱処理の徐冷の処理において、温度制御手段は、時間経過とともにゆっくりと炉温を下降させるように温度制御を実行する。具体的に、徐冷処理時の炉温は、徐冷に係る処理時間が経過するまでの間、均熱温度(T1)から徐冷の処理の終了に適する温度である終了温度(T2)となるまで、時間経過とともに下降される(図2参照)。
In the soaking process of the heat treatment, the temperature control means controls the temperature so as to maintain the furnace temperature until the treatment time has elapsed. Specifically, the furnace temperature during the soaking process is maintained at the soaking temperature (T 1 ) until the treatment time for the soaking has elapsed (see FIG. 2 ).
In the slow cooling process of the heat treatment, the temperature control means controls the temperature so that the furnace temperature is slowly lowered over time. Specifically, the furnace temperature during the slow cooling process is lowered over time from the soaking temperature ( T1 ) to an end temperature ( T2 ), which is a temperature suitable for the end of the slow cooling process, until the processing time for the slow cooling has elapsed (see FIG. 2).
開始時の温度(T0)は、任意に設定可能な温度であり、特に限定されない。また、均熱温度(T1)、終了温度(T2)は、対象物に用いられた材料や熱処理の方法等に応じて適する温度を予め設定可能な設定温度であり、特に限定されない。
具体例として、対象物に用いられた材料が鉄系材料であり、熱処理の方法が焼なましの場合、開始時の温度(T0)は、好ましくは300~700℃、より好ましくは400~650℃、さらに好ましくは500~600℃とすることができる。
The starting temperature (T 0 ) can be set arbitrarily and is not particularly limited. The soaking temperature (T 1 ) and the ending temperature (T 2 ) are preset temperatures that can be set in advance to be appropriate depending on the material used for the object, the heat treatment method, etc., and are not particularly limited.
As a specific example, when the material used for the object is an iron-based material and the heat treatment method is annealing, the starting temperature (T 0 ) can be preferably 300 to 700°C, more preferably 400 to 650°C, and even more preferably 500 to 600°C.
対象物に用いられた材料が鉄系材料であり、熱処理の方法が焼なましの場合、均熱温度(T1)は、好ましくは600~1000℃、より好ましくは650~950℃、さらに好ましくは680~900℃とすることができる。また、均熱に係る処理時間は、好ましくは150~450分、より好ましくは200~400分、さらに好ましくは250~350分とすることができる。
対象物に用いられた材料が鉄系材料であり、熱処理の方法が焼なまし(特に、球状化焼なまし)の場合、終了温度(T2)は、450~700℃、より好ましくは500~680℃、さらに好ましくは550~650℃とすることができる。また、徐冷に係る徐冷勾配(降温速度、具体的には1時間当たりの下降温度)は、好ましくは5~50℃/h、より好ましくは10~40℃/h、さらに好ましくは15~30℃/hとすることができる。
When the material used for the object is an iron-based material and the heat treatment method is annealing, the soaking temperature (T 1 ) can be preferably 600 to 1000° C., more preferably 650 to 950° C., and even more preferably 680 to 900° C. The treatment time for soaking can be preferably 150 to 450 minutes, more preferably 200 to 400 minutes, and even more preferably 250 to 350 minutes.
When the material used for the object is an iron-based material and the heat treatment method is annealing (particularly, spheroidizing annealing), the end temperature (T 2 ) can be set to 450 to 700° C., more preferably 500 to 680° C., and even more preferably 550 to 650° C. The slow cooling gradient (temperature drop rate, specifically, temperature drop per hour) for slow cooling can be set to preferably 5 to 50° C./h, more preferably 10 to 40° C./h, and even more preferably 15 to 30° C./h.
(7)演算手段
演算手段は、炉室の雰囲気のCPの実測値を算出するためのプログラムである。
演算手段は、分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき、炉室の雰囲気のCPの実測値を算出するように演算を実行する。
(7) Calculation Means The calculation means is a program for calculating the actual measured value of CP of the atmosphere in the furnace chamber.
The calculation means performs calculations to calculate the actual measured value of CP of the atmosphere in the furnace chamber based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer.
具体的に、CPは、下記の式(2)によって算出することができる。
CP=〔(CO濃度)2×Cs〕÷〔(CO2濃度)×K〕 ・・・式(2)
式(2)中において、Csは対象物に用いられた材料における飽和炭素濃度を示す。
また、式(2)中において、Kは平衡定数であり、「C+CO2=2CO」として示されるブードア反応に基づき、K=(CO濃度)2÷〔C×(CO2濃度)〕の式(なお、式中でC=CP/Csとする)から求めることができる。
Specifically, CP can be calculated by the following formula (2).
CP = [(CO concentration) 2 × Cs] ÷ [(CO 2 concentration) × K] ... Formula (2)
In formula (2), Cs represents the saturated carbon concentration in the material used for the object.
In addition, in formula (2), K is an equilibrium constant, which can be calculated from the formula K = (CO concentration) 2 ÷ [C × (CO 2 concentration)] (where C = CP/ Cs ) based on the Boudouard reaction shown as "C + CO 2 = 2CO".
上記の式(2)において、CsとKは定数である。よって、下記の式(3)によって算出されるポテンシャルファクター(以下、略して「PF」とも記載する)は、CPと同義的な値として取り扱うことができる。
PF=(CO濃度)2÷(CO2濃度) ・・・式(3)
In the above formula (2), Cs and K are constants. Therefore, the potential factor (hereinafter also abbreviated as "PF") calculated by the following formula (3) can be treated as a value synonymous with CP.
PF = (CO concentration) 2 ÷ (CO 2 concentration) ... Formula (3)
CP制御に関し、式(2)又は式(3)から、CP(PF)は、CO2濃度を低くすることで上げることができ、CO2濃度を高くすることで下げることができる。
よって、CP制御では、RXガス中のCO2濃度を調整することにより、換言すると炉室へのCO2供給量を調整することにより、炉室の雰囲気のCP(PF)を制御することができる。
具体的に、CP制御において、熱処理に含まれる加熱、均熱及び徐冷の各処理でCP(PF)を上げる場合には、RXガス中のCO2濃度を低くするように調整し、CP(PF)を下げる場合には、RXガス中のCO2濃度を高くするように調整することにより、炉室の雰囲気のCP(PF)を制御することができる。
Regarding CP control, from equation (2) or equation (3), CP(PF) can be increased by lowering the CO 2 concentration, and can be decreased by increasing the CO 2 concentration.
Therefore, in CP control, the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber can be controlled by adjusting the CO2 concentration in the RX gas, in other words, by adjusting the amount of CO2 supplied to the furnace chamber.
Specifically, in CP control, when CP (PF) is to be increased in each of the heating, soaking, and slow cooling processes included in the heat treatment, the CO2 concentration in the RX gas is adjusted to be lower, and when CP (PF) is to be decreased, the CO2 concentration in the RX gas is adjusted to be higher, thereby controlling the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber.
(8)CP制御手段
CP制御手段は、炉室の雰囲気のCP(PF)を制御するためのプログラムである。
CP制御手段は、熱処理の加熱、均熱及び徐冷の各処理に適したCP(PF)にするために、各処理に応じて炉室の雰囲気のCP(PF)を変動させるようにCP制御を実行する。
CP制御手段において、炉室の雰囲気のCP(PF)には、分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき、上記演算手段によって算出されたCP(PF)の実測値を使用することができる。また、均熱及び徐冷の各処理に適したCP(PF)には、各処理に応じて予め設定されたCP(PF)の設定値を使用することができる。
即ち、CP制御手段は、CP(PF)の実測値とCP(PF)の設定値とを対比し、双方の値が異なる場合に、CP(PF)の設定値にするために、炉室の雰囲気のCP(PF)を変動させるようにCP制御を実行する。
(8) CP Control Means The CP control means is a program for controlling the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber.
The CP control means performs CP control to vary the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber according to each process, in order to obtain a CP (PF) suitable for each process of heating, soaking, and slow cooling in the heat treatment.
In the CP control means, the CP(PF) of the atmosphere in the furnace chamber can be the actual measured value of CP(PF) calculated by the above-mentioned calculation means based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer. Also, the CP(PF) suitable for each of the soaking and slow cooling processes can be a preset CP(PF) value corresponding to each process.
That is, the CP control means compares the actual measured value of CP (PF) with the set value of CP (PF), and if the two values differ, performs CP control to vary the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber to match the set value of CP (PF).
図2に示すように、熱処理の加熱の処理において、CP制御手段は、時間経過とともに炉室の雰囲気のCP(PF)を上昇させるようにCP制御を実行する。具体的に、加熱処理時のCP(PF)は、初期値(C0)から均熱の処理に適する値である処理値(C1)となるまで、時間経過とともに上昇させることができる。
熱処理の均熱の処理において、CP制御手段は、処理時間が経過するまでCP(PF)を維持するようにCP制御を実行する。具体的に、均熱処理時のCP(PF)は、均熱に係る処理時間が経過するまでの間、処理値(C1)に維持することができる(図2参照)。
熱処理の徐冷の処理において、CP制御手段は、時間経過とともにCP(PF)を下降させるようにCP制御を実行する。具体的に、徐冷処理時のCP(PF)は、徐冷に係る処理時間が経過するまでの間、処理値(C1)から徐冷の処理の終了に適するCP(PF)である終了値(C2)となるまで、時間経過とともに下降させることができる(図2参照)。
As shown in Fig. 2, in the heating process of the heat treatment, the CP control means executes CP control so as to increase the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber over time. Specifically, the CP (PF) during the heat treatment can be increased over time from an initial value ( C0 ) to a treatment value ( C1 ) that is a value suitable for the soaking process.
In the soaking process of the heat treatment, the CP control means executes CP control so as to maintain CP (PF) until the processing time has elapsed. Specifically, the CP (PF) during the soaking process can be maintained at the processing value (C 1 ) until the processing time for soaking has elapsed (see FIG. 2).
In the slow cooling process of the heat treatment, the CP control means executes CP control so as to decrease the CP (PF) over time. Specifically, the CP (PF) during the slow cooling process can be decreased over time from a processing value (C 1 ) to an end value (C 2 ), which is a CP (PF) suitable for the end of the slow cooling process, until the processing time for the slow cooling has elapsed (see FIG. 2 ).
初期値(C0)は、任意に設定可能な温度であり、特に限定されない。また、処理値(C1)、終了値(C2)は、対象物に用いられた材料や熱処理の方法等に応じて適するCPを予め設定可能な設定値であり、特に限定されない。
具体例として、対象物に用いられた材料が鉄系材料として機械構造用炭素鋼のS10C、S40Cの場合、ブードア反応(C+CO2=2CO)でCOとCO2が平衡状態にあるものとして、700~850℃の範囲の各温度におけるPF値(計算値)は以下となる。
S10C;15(700℃)、35(750℃)、73(800℃)、147(850℃)。
S40C;62(700℃)、141(750℃)、292(800℃)、589(850℃)。
初期値(C0)、処理値(C1)、終了値(C2)の各設定値は、熱処理における炉温の変化(ヒートパターン、例えば、図2の「炉温」を参照)に応じて適するPF値(CP値)となるように設定される。例えば、S10Cの場合、均熱処理を700℃で行うのであれば処理値(C1)はPF値で15に設定することができ、800℃で行うのであれば処理値(C1)はPF値で73に設定することができる。
The initial value (C 0 ) is a temperature that can be set arbitrarily and is not particularly limited. The process value (C 1 ) and the end value (C 2 ) are set values that can be set in advance to set an appropriate CP depending on the material used for the object, the heat treatment method, etc., and are not particularly limited.
As a specific example, if the material used for the object is an iron-based material such as S10C or S40C carbon steel for mechanical structures, and CO and CO2 are in equilibrium in the Boudouard reaction (C + CO2 = 2CO), the PF values (calculated values) at each temperature in the range of 700 to 850°C are as follows:
S10C; 15 (700°C), 35 (750°C), 73 (800°C), 147 (850°C).
S40C; 62 (700°C), 141 (750°C), 292 (800°C), 589 (850°C).
The initial value (C 0 ), processing value (C 1 ), and end value (C 2 ) are set to an appropriate PF value (CP value) depending on the change in furnace temperature during heat treatment (heat pattern, see, for example, "furnace temperature" in FIG. 2 ). For example, in the case of S10C, if the soaking treatment is performed at 700°C, the processing value (C 1 ) can be set to a PF value of 15, and if the soaking treatment is performed at 800°C, the processing value (C 1 ) can be set to a PF value of 73.
CP制御手段は、RXガス中のCO2濃度の調整によってCP制御を実行し、また必要に応じて炉室へのRXガスの供給量を調整する。
図3(a)は、熱処理中におけるRXガスと窒素ガスの供給量の変化の一例を説明するグラフであり、図3(b)は、RXガス中のCO2濃度と、炉室のCO濃度の変化の一例を説明するグラフである。
熱処理の加熱の処理において、CP制御手段は、RXガスの供給量を最大値(100%)に調整することができる(図3(a)参照)。これは、可能な限り短時間で炉室をRXガスで満たすためである。
加熱処理において、炉室のCO濃度は、RXガスの供給により、時間経過とともに増加する(図3(b)参照)。このCO濃度の増加に伴って、CPは時間経過とともに上昇される(図2参照)。
また、加熱処理において、CP制御手段は、RXガス中のCO2濃度を最低値(d0)に調整することができる(図3(b)参照)。これは、RXガスの供給量を最大値とするとともに、出来るだけ速くCP制御に係る設定値のCP(PF)まで炉室の雰囲気のCP(PF)を上げることにより、炉室の雰囲気のCP(PF)が初期値(C0)から処理値(C1)まで到達する時間を可能な限り短くするためである。
The CP control means performs CP control by adjusting the CO2 concentration in the RX gas, and also adjusts the amount of RX gas supplied to the furnace chamber as necessary.
FIG. 3(a) is a graph illustrating an example of changes in the supply amounts of RX gas and nitrogen gas during heat treatment, and FIG. 3(b) is a graph illustrating an example of changes in the CO2 concentration in the RX gas and the CO concentration in the furnace chamber.
In the heating process of the heat treatment, the CP control means can adjust the supply amount of RX gas to the maximum value (100%) (see FIG. 3(a)) in order to fill the furnace chamber with RX gas in the shortest possible time.
During the heat treatment, the CO concentration in the furnace chamber increases over time due to the supply of RX gas (see FIG. 3(b)). As the CO concentration increases, CP also increases over time (see FIG. 2).
In addition, in the heat treatment, the CP control means can adjust the CO2 concentration in the RX gas to the minimum value ( d0 ) (see Figure 3(b)). This is to maximize the supply amount of RX gas and increase the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber to the set value CP (PF) related to the CP control as quickly as possible, thereby shortening the time it takes for the CP (PF) of the atmosphere in the furnace chamber to reach the treatment value ( C1 ) from the initial value ( C0 ).
熱処理の均熱の処理において、処理開始時にCP制御手段は、RXガスの供給量を最大値(100%)から定常値(V1)に絞るように調整することができる。また、均熱の処理中にCP制御手段は、RXガスの供給量を定常値(V1)で略維持するか、又は定常値(V1)から定常値(V1)よりも僅かに低い範囲内で徐々に絞るように調整することができる(図3(a)参照)。
処理開始時にRXガスの供給量を定常値(V1)に下げるのは、RXガスの供給量を、炉室の炉圧を維持する(炉圧制御)ための略必要量に絞ることで、RXガスの使用の無駄を抑制するためである。
In the soaking process of the heat treatment, the CP control means can adjust the supply amount of RX gas to be reduced from the maximum value (100%) to a steady value ( V1 ) at the start of the process. Furthermore, during the soaking process, the CP control means can adjust the supply amount of RX gas to be approximately maintained at the steady value ( V1 ) or to be gradually reduced within a range from the steady value ( V1 ) to a value slightly lower than the steady value ( V1 ) (see FIG. 3(a)).
The reason for reducing the supply amount of RX gas to a steady-state value (V 1 ) at the start of processing is to reduce the waste of RX gas by limiting the supply amount of RX gas to approximately the amount required to maintain the furnace pressure in the furnace chamber (furnace pressure control).
均熱処理でCP制御手段は、処理時間が経過するまでCP(PF)を一定値(処理値;C1)に維持するようにCP制御を実行する。
このため、均熱処理では、処理中における雰囲気のCP(PF)の変動を抑制するように抑制制御が実行されることが望ましい。
抑制制御では、CP(PF)の変動量に関して、均熱処理において許容可能な変動量を予め設定された設定量として用いることができる。なお、設定量は、制御器16の記憶領域に記憶等させることができる。
抑制制御は、CP(PF)の変動量が設定量を超える場合に実行することができる。具体的に、抑制制御は、変成装置12から炉室へのRXガスの供給量の調節、及び/又は変成装置12で発生させるRXガス中のCO2濃度の調整によって実行することができる。
During the soaking treatment, the CP control means executes CP control so as to maintain the CP (PF) at a constant value (treatment value: C 1 ) until the treatment time has elapsed.
Therefore, in the soaking treatment, it is desirable to perform suppression control so as to suppress fluctuations in the CP (PF) of the atmosphere during the treatment.
In the suppression control, the amount of fluctuation in CP (PF) that is allowable in the soaking treatment can be used as a preset amount. The preset amount can be stored in the storage area of the controller 16, for example.
The suppression control can be performed when the fluctuation amount of CP (PF) exceeds a set amount. Specifically, the suppression control can be performed by adjusting the amount of RX gas supplied from the converter 12 to the furnace chamber and/or adjusting the CO2 concentration in the RX gas generated by the converter 12.
抑制制御について、例えば、均熱処理では、対象物が還元されることで炉室に生じるCO2量が処理中に徐々に減少する場合がある。このような場合、抑制制御は、RXガスの供給量を定常値(V1)から僅かに低い範囲内で徐々に絞ることで、炉室中のCO2量が徐々に減少することによる均熱処理中のCP(PF)の上昇を抑制することができる。 Regarding the suppression control, for example, in soaking treatment, the amount of CO2 generated in the furnace chamber due to the reduction of the target material may gradually decrease during the treatment. In such a case, the suppression control can suppress an increase in CP (PF) during soaking treatment due to the gradual decrease in the amount of CO2 in the furnace chamber by gradually reducing the supply amount of RX gas within a range slightly lower than the steady value ( V1 ).
均熱処理では、RXガスの供給量とRXガス中のCO2濃度とが連携して調整されることにより、炉室のCO濃度を定常値(m1)で維持することができる(図3(b)参照)。
均熱処理の処理開始時にCP制御手段は、RXガスの供給量を絞ることに対応して、RXガス中のCO2濃度を上昇させる。
また、均熱処理の処理中は、RXガスの供給量が定常値(V1)で維持されると、抑制制御により、RXガス中のCO2濃度を、第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内で維持することができる(図3(b)参照)。
In the soaking treatment, the supply amount of RX gas and the CO 2 concentration in the RX gas are adjusted in conjunction with each other, so that the CO 2 concentration in the furnace chamber can be maintained at a steady value (m 1 ) (see FIG. 3( b )).
At the start of the soaking treatment, the CP control means increases the CO 2 concentration in the RX gas in response to the reduction in the supply amount of the RX gas.
Furthermore, during the soaking treatment, if the supply amount of RX gas is maintained at a steady value (V 1 ), the CO 2 concentration in the RX gas can be maintained within the range from the first steady value (d 11 ) to the second steady value (d 12 ) by suppression control (see Figure 3 (b)).
実質的に、均熱処理時の炉室中のCO2量は徐々に減少しており、これに対応して、CP制御手段は、均熱処理中のCP(PF)を処理値(C1)で維持するために、抑制制御により、RXガス中のCO2濃度を、第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内でゆっくりと上昇させることができる。
また、RXガス中のCO2濃度を上昇させる場合もまた、CP(PF)が変動してしまうため、CP制御手段は、抑制制御により、RXガスの供給量を定常値(V1)から僅かに低い範囲内で徐々に絞ることで、CP(PF)の変動を抑制して均熱処理中のCP(PF)を処理値(C1)で維持することができる。
In essence, the amount of CO2 in the furnace chamber during the soaking treatment gradually decreases, and in response to this, the CP control means can use suppression control to slowly increase the CO2 concentration in the RX gas within the range from the first steady-state value ( d11 ) to the second steady-state value ( d12 ) in order to maintain the CP (PF) during the soaking treatment at the treatment value ( C1 ).
Furthermore, when the CO2 concentration in the RX gas is increased, the CP (PF) also fluctuates, so the CP control means uses suppression control to gradually reduce the supply amount of RX gas within a range slightly lower than the steady-state value ( V1 ), thereby suppressing fluctuations in CP (PF) and maintaining the CP (PF) at the processing value ( C1 ) during the soaking treatment.
熱処理の徐冷の処理において、CP制御手段は、処理時間が経過するまでの間、RXガスの供給量を定常値(V1)から終了値(V2)に上げるように調整することができる(図3(a)参照)。
また、徐冷処理中にCP制御手段は、RXガス中のCO2濃度を第2定常値(d12)から終了値(d2)に上昇させることができる(図3(b)参照)。
In the slow cooling process of the heat treatment, the CP control means can adjust the supply amount of RX gas so as to increase from the steady value (V 1 ) to the end value (V 2 ) until the processing time has elapsed (see Figure 3(a)).
During the slow cooling process, the CP control means can increase the CO2 concentration in the RX gas from the second steady-state value ( d12 ) to the end value ( d2 ) (see FIG. 3(b)).
徐冷処理において、CP制御手段は、時間経過とともにCP(PF)を下降させるが、このCP(PF)の下降は、主としてRXガス中のCO2濃度を上昇させることによって実行することができる。
また、徐冷処理では、炉温の低下に伴って炉圧が変化しやすく、こうした炉圧の変化は、配管の結露等の不具合を発生させる。よって、徐冷処理では、炉室の炉圧を維持する(炉圧制御)ために、RXガスの供給量を上げるように調節することができる。
In the slow cooling process, the CP control means decreases the CP(PF) over time, and this decrease in CP(PF) can be achieved mainly by increasing the CO2 concentration in the RX gas.
Furthermore, in the slow cooling process, the furnace pressure is likely to change as the furnace temperature decreases, and such changes in furnace pressure can cause problems such as condensation in the piping. Therefore, in the slow cooling process, the supply amount of RX gas can be adjusted to increase in order to maintain the furnace pressure in the furnace chamber (furnace pressure control).
なお、徐冷処理におけるCP(PF)の下降の操作で、RXガス中における濃度の上限を超えるCO2が必要とされる場合、つまりはRXガス中のCO2濃度の上昇のみでは対応できない場合には、炉室のCO濃度(図2中で「炉内CO濃度」)を下降させることにより、CP(PF)の下降の操作を行うことができる。
炉室のCO濃度の下降は、不活性ガス供給器17を使用した炉室への不活性ガスの供給により行うことができる。
即ち、不活性ガス供給器17を使用して炉室へ不活性ガスを供給することにより、炉室のCOを薄くして、CO濃度の下降を図ることができる。
RXガス中のCO2濃度の操作は、それに伴い露点も変化するため、特に、露点が過剰に高くなると配管内における結露やつまり等といった不具合が発生しやすくなる場合がある。不活性ガスを使用した炉内CO濃度の操作は、RXガス中のCO2濃度の操作による不具合の発生を抑制し、RXガス中のCO2濃度を実質的に下げることができるという利点を有する。
In addition, when the operation of lowering CP (PF) in the slow cooling process requires CO2 exceeding the upper limit of the concentration in the RX gas, that is, when the increase in the CO2 concentration in the RX gas alone is not sufficient, the operation of lowering CP (PF) can be performed by lowering the CO concentration in the furnace chamber ("CO concentration in furnace" in Figure 2).
The CO concentration in the furnace chamber can be reduced by supplying inert gas to the furnace chamber using the inert gas supply 17 .
That is, by supplying an inert gas to the furnace chamber using the inert gas supplier 17, the CO in the furnace chamber can be diluted, and the CO concentration can be reduced.
Manipulating the CO2 concentration in the RX gas changes the dew point accordingly, and therefore, if the dew point becomes excessively high, problems such as condensation and clogging in the piping may easily occur. Manipulating the CO2 concentration in the furnace using an inert gas has the advantage of suppressing problems caused by manipulating the CO2 concentration in the RX gas and substantially lowering the CO2 concentration in the RX gas.
(9)不活性ガス供給器
本発明の雰囲気炉10は、炉本体11の炉室に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給器17を備えることができる(図1参照)。
不活性ガス供給器17は、第2供給系71を介して炉本体11と接続することができる。
第2供給系71には、第2調整バルブ72を接続することができる(図1参照)。第2調整バルブ72としては、電動弁、電磁弁等を用いることができる。第2調整バルブ72を接続した場合、第2調整バルブ72の開度を調節することにより、不活性ガス供給器17から炉本体11へ供給される不活性ガスの供給量を調整することができる。
(9) Inert Gas Supply Device The atmospheric furnace 10 of the present invention may be provided with an inert gas supply device 17 for supplying an inert gas to the furnace chamber of the furnace body 11 (see FIG. 1).
The inert gas supply device 17 can be connected to the furnace body 11 via a second supply system 71 .
A second adjustment valve 72 can be connected to the second supply system 71 (see FIG. 1). An electric valve, a solenoid valve, or the like can be used as the second adjustment valve 72. When the second adjustment valve 72 is connected, the amount of inert gas supplied from the inert gas supply device 17 to the furnace body 11 can be adjusted by adjusting the opening of the second adjustment valve 72.
不活性ガスは、熱処理に際して対象物Wに用いられた材料に影響を及ぼさないガス、つまりは対象物Wに用いられた材料に対して不活性なガスであれば、特に限定されない。
不活性ガスとしては、窒素(N2)ガスや、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガス等の希ガスを挙げることができ、通常、窒素(N2)ガスを用いることができる。
The inert gas is not particularly limited as long as it does not affect the material used in the object W during the heat treatment, that is, it is a gas that is inert to the material used in the object W.
Examples of inert gases include nitrogen (N 2 ) gas and rare gases such as helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, xenon gas, and radon gas, and typically nitrogen (N 2 ) gas can be used.
不活性ガス供給器17は、不活性ガスを炉室に供給するために、不活性ガスを貯留するタンク、ボンベ等を備えるものとすることができる。あるいは、不活性ガス供給器17は、例えば、空気中から窒素(N2)を捕集するフィルタ等を備えるものとすることができる。
第2調整バルブ72は、制御器16と電気的に接続することができ、制御器16が第2調整バルブ72を操作することで、不活性ガス供給器17から炉本体11への不活性ガスの供給量を調節することができる。
The inert gas supply unit 17 may include a tank, a cylinder, or the like for storing the inert gas in order to supply the inert gas to the furnace chamber, or may include, for example, a filter for collecting nitrogen (N 2 ) from the air.
The second adjustment valve 72 can be electrically connected to the controller 16, and the controller 16 can operate the second adjustment valve 72 to adjust the amount of inert gas supplied from the inert gas supplier 17 to the furnace body 11.
炉室に不活性ガスを供給する主な目的としては、炉室のパージを挙げることができる。
炉室のパージとは、炉室に不活性ガスを供給、充填することにより、炉室の内部のガス、例えば、酸素(O2)等を炉外へ排気する作業である。
即ち、不活性ガス供給器17は、炉室に不活性ガスを供給して、炉室のパージを行うことにより、炉室の雰囲気を熱処理に適したものとすることができる。
The main purpose of supplying an inert gas to the furnace chamber is to purge the furnace chamber.
Purging the furnace chamber is a process of supplying and filling the furnace chamber with an inert gas to exhaust gases inside the furnace chamber, such as oxygen (O 2 ), to the outside of the furnace.
That is, the inert gas supplier 17 supplies an inert gas to the furnace chamber to purge the furnace chamber, thereby making the atmosphere in the furnace chamber suitable for heat treatment.
また、第2調整バルブ72が制御器16と電気的に接続されている場合、制御器16は、不活性ガス供給器17を用いた炉室のパージを制御することができる。
例えば、制御器16は、熱処理に含まれる加熱処理の開始時において、炉室のパージを実行し、炉室を熱処理に適した雰囲気とすることができる(図2、図3(a)、(b)参照)。
あるいは、制御器16は、熱処理に含まれる徐冷処理の終了時において、炉室のパージを実行し、炉室の内部のガスを炉外へ排気することにより、次の熱処理を行うための準備を実行することができる(図2、図3(a)、(b)参照)。
Additionally, when the second adjusting valve 72 is electrically connected to the controller 16 , the controller 16 can control the purging of the furnace chamber using the inert gas supply 17 .
For example, the controller 16 can purge the furnace chamber at the start of the heat treatment included in the heat treatment, and create an atmosphere in the furnace chamber suitable for the heat treatment (see Figures 2, 3(a) and (b)).
Alternatively, the controller 16 can perform a purge of the furnace chamber at the end of the slow cooling process included in the heat treatment, and prepare for the next heat treatment by exhausting the gas inside the furnace chamber to the outside of the furnace (see Figures 2, 3(a) and (b)).
炉室に不活性ガスを供給する他の目的としては、上記した炉内CO濃度の操作と、炉室における炉圧制御を挙げることができる。
本発明において、炉圧制御は、変成装置12から炉室へ供給されるRXガスの供給量を制御器16によって調節することで実行が可能である。但し、RXガスの供給量の調節は、それによる雰囲気のCP(PF)の変動を招く場合がある。このような場合も、不活性ガス供給器17を用い、RXガスに代えて不活性ガスを炉室に供給量を調節しながら供給することにより、炉圧を調整することができ、炉圧制御を実行することができる。
Other purposes for supplying an inert gas to the furnace chamber include the above-mentioned control of the CO concentration in the furnace and the furnace pressure control in the furnace chamber.
In the present invention, furnace pressure control can be performed by adjusting the supply amount of RX gas supplied from the converter 12 to the furnace chamber using the controller 16. However, adjusting the supply amount of RX gas may cause fluctuations in the CP (PF) of the atmosphere. Even in such a case, the furnace pressure can be adjusted and furnace pressure control can be performed by using the inert gas supplier 17 to supply an inert gas instead of RX gas to the furnace chamber while adjusting the supply amount.
(10)冷却器
本発明の雰囲気炉10は、冷却器18を備えることができる。
冷却器18は、炉本体11と変成装置12との間において、第1供給系21に接続することができ、炉室に供給されるRXガスを冷却することができる。
即ち、炉室に供給されるRXガスは、その露点が雰囲気炉10の炉外の温度(外気温度)以上になる場合、配管内で大量の結露を発生させ、その結露が配管をつまらせる、各機器を損傷させる、炉室に侵入して水分による異常反応を生じさせる等の不具合を発生させる。
冷却器18は、炉室に供給されるRXガスを冷却し、その露点を下げることにより、上述した不具合の発生を抑制することができる。
冷却器18は、炉室に供給されるRXガスを冷却することができるのであれば、構成等について特に限定されず、例えば、冷凍機、冷水クーラ等を用いることができる。
(10) Cooler The atmosphere furnace 10 of the present invention may be equipped with a cooler 18.
The cooler 18 can be connected to the first supply system 21 between the furnace body 11 and the converter 12, and can cool the RX gas supplied to the furnace chamber.
In other words, if the dew point of the RX gas supplied to the furnace chamber becomes higher than the temperature outside the atmosphere furnace 10 (outside air temperature), a large amount of condensation will occur inside the piping, and the condensation will cause problems such as clogging the piping, damaging various devices, and entering the furnace chamber and causing abnormal reactions due to moisture.
The cooler 18 cools the RX gas supplied to the furnace chamber and lowers its dew point, thereby preventing the above-mentioned problems from occurring.
The cooler 18 is not particularly limited in configuration as long as it can cool the RX gas supplied to the furnace chamber, and for example, a refrigerator, a cold water cooler, etc. can be used.
[2]雰囲気制御方法
本発明の雰囲気制御方法は、バッチ形の雰囲気炉を使用し、前記炉室に収容された対象物に1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の各処理を施す雰囲気制御方法であって、
前記炉室の雰囲気を前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に適するものに変化させるべく、前記雰囲気の温度を制御する温度制御工程と、前記温度の制御と協調して前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御工程と、を備え、
前記温度制御工程は、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度と前記炉室の炉温とを対比し、前記炉温が前記設定温度になるように、前記温度調整器により前記炉温を調整する工程を備え、
前記CP制御工程は、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する工程と、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値と前記実測値とを対比してカーボンポテンシャルの変動量を算出する工程と、
前記変動量に基づき、前記実測値が前記設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する工程と、を備えることを特徴とする。
[2] Atmosphere Control Method The atmosphere control method of the present invention is an atmosphere control method using a batch-type atmosphere furnace, in which an object placed in the furnace chamber is subjected to one cycle of heat treatment, including heating, soaking, and slow cooling, and the method comprises the steps of:
a temperature control step of controlling the temperature of the atmosphere in the furnace chamber so as to change the atmosphere to one suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and a CP control step of controlling the carbon potential of the atmosphere in coordination with the temperature control,
The temperature control step includes:
a step of comparing a furnace temperature of the furnace chamber with a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and adjusting the furnace temperature by the temperature regulator so that the furnace temperature becomes the preset temperature;
The CP control step includes:
Calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
a step of calculating a variation in carbon potential by comparing a preset carbon potential value with the actual measured value in accordance with each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
and a step of adjusting the CO2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device based on the fluctuation amount so that the actual measured value becomes the set value.
本発明の雰囲気制御方法には、バッチ形の雰囲気炉が用いられる。
バッチ形の雰囲気炉は、炉室を有する炉本体と、炉室の炉温を調整する温度調整器と、炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析する分析器と、空気及び炭化水素ガスからRXガスを発生させてRXガスを炉室に供給する変成装置と、変成装置に空気と炭化水素ガスとを供給する供給器と、炉室の雰囲気を制御する制御器と、を備えている。
具体的に、バッチ形の雰囲気炉には、炉本体11と、温度調整器14と、分析器15と、変成装置12と、供給器13と、制御器16とを備える上記の雰囲気炉10を用いることができる(図1参照)。
In the atmosphere control method of the present invention, a batch-type atmosphere furnace is used.
The batch-type atmospheric furnace includes a furnace body having a furnace chamber, a temperature regulator that adjusts the furnace temperature in the furnace chamber, an analyzer that analyzes the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber, a converter that generates RX gas from air and hydrocarbon gas and supplies the RX gas to the furnace chamber, a supplier that supplies air and hydrocarbon gas to the converter, and a controller that controls the atmosphere in the furnace chamber.
Specifically, the batch-type atmosphere furnace can use the above-mentioned atmosphere furnace 10, which is equipped with a furnace body 11, a temperature regulator 14, an analyzer 15, a transformer 12, a supply device 13, and a controller 16 (see Figure 1).
雰囲気制御方法は、炉本体11の炉室に収容された対象物Wに1サイクルの熱処理として加熱、均熱及び徐冷の3つの処理を施す方法である。雰囲気制御方法は、対象物Wに熱処理を施すべく、炉室の雰囲気を熱処理に含まれる各処理に適したものとするために、雰囲気の温度を制御する温度制御工程と、雰囲気のCPを制御するCP制御工程とを備えている。
また、雰囲気制御方法において、制御対象である雰囲気のCPは、同じく制御対象である雰囲気の温度が変わると、温度に応じて変動する。このため、雰囲気制御方法は、雰囲気のCPの制御について、CPとして温度に応じて変動したCPの実測値を用い、雰囲気の温度とCPを協調して制御する。
以下、雰囲気制御方法が備える各工程等について説明する。
The atmosphere control method is a method of performing three processes, namely, heating, soaking, and slow cooling, as one cycle of heat treatment on the object W housed in the furnace chamber of the furnace body 11. The atmosphere control method includes a temperature control step of controlling the temperature of the atmosphere and a CP control step of controlling the CP of the atmosphere so that the atmosphere in the furnace chamber is suitable for each process included in the heat treatment to perform the heat treatment on the object W.
In the atmosphere control method, the CP of the atmosphere to be controlled fluctuates in response to a change in the temperature of the atmosphere. Therefore, the atmosphere control method uses the actual measured value of CP that fluctuates in response to the temperature to control the CP of the atmosphere, and controls the temperature of the atmosphere and CP in coordination with each other.
Each step of the atmosphere control method will be described below.
(1)温度制御工程
温度制御工程は、炉室の雰囲気を加熱、均熱及び前徐冷の各処理に適するものに変化させるために、炉室の雰囲気の温度である炉温を制御する工程である。
温度制御工程は、加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度と、炉室の炉温とを対比し、炉温が設定温度になるように、温度調整器14により炉温を調整する工程を備えている。
温度制御工程は、雰囲気炉10の制御器16が備える温度制御手段(プログラム)を用い、制御器16が温度調整器14を操作することにより、実行することができる。
(1) Temperature Control Step The temperature control step is a step of controlling the furnace temperature, which is the temperature of the atmosphere in the furnace chamber, in order to change the atmosphere in the furnace chamber to one suitable for each of the heating, soaking, and pre-cooling treatments.
The temperature control process includes a process of comparing the furnace temperature of the furnace chamber with a preset temperature according to each of the heating, soaking, and slow cooling processes, and adjusting the furnace temperature using a temperature regulator 14 so that the furnace temperature becomes the set temperature.
The temperature control step can be performed by using a temperature control means (program) provided in the controller 16 of the atmospheric furnace 10, and by the controller 16 operating the temperature regulator 14.
図4は、温度制御工程の具体例を示すフローチャートである。
温度制御工程は、加熱処理工程(図4中に「加熱」と記載)と、均熱処理工程(図4中に「均熱」と記載)と、徐冷処理工程(図4中に「徐冷」と記載)とを備えている。
加熱処理工程は、炉室の炉温を上昇させ、対象物を加熱し、均熱処理に適した温度にする工程である。この加熱処理工程において、炉室の炉温は、開始時温度(T0)から均熱温度(T1)に昇温される(図2参照)。
FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the temperature control process.
The temperature control process includes a heating process (denoted as "heating" in FIG. 4), a soaking process (denoted as "soaking" in FIG. 4), and a slow cooling process (denoted as "slow cooling" in FIG. 4).
The heat treatment process is a process in which the furnace temperature in the furnace chamber is increased to heat the object to a temperature suitable for soaking treatment. In this heat treatment process, the furnace temperature in the furnace chamber is increased from a starting temperature (T 0 ) to a soaking temperature (T 1 ) (see FIG. 2 ).
加熱処理工程は、以下に示すステップを備えている。
加熱を開始するステップ(S11)。
炉室を昇温するステップ(S12)。
炉温を分析するステップ(S13)。
炉温が設定温度に到達しているか判断するステップ(S14)。
昇温を停止するステップ(S15)。
加熱を終了するステップ(S16)。
The heat treatment process includes the following steps:
Step S11: Start heating.
Step S12: Raising the temperature of the furnace chamber.
A step of analyzing the furnace temperature (S13).
A step of determining whether the furnace temperature has reached the set temperature (S14).
Step S15: Stopping the temperature increase.
Step S16: Ending the heating.
ステップ(S11)では、制御器16が温度調整器14をON操作して、加熱処理工程が開始される。
ステップ(S12)では、温度調整器14によって炉室が昇温される。
ステップ(S13)では、炉温が分析される。炉温の分析は、予め設定された設定温度である均熱温度(T1)と、炉室の炉温の実測値とを対比して、実行される。
In step (S11), the controller 16 turns on the temperature regulator 14, and the heat treatment process is started.
In step (S12), the temperature regulator 14 raises the temperature of the furnace chamber.
In step (S13), the furnace temperature is analyzed by comparing the soaking temperature (T 1 ), which is a preset temperature, with the actual measured value of the furnace temperature in the furnace chamber.
ステップ(S14)では、ステップ(S13)における分析結果に基づき、炉温が設定温度に到達しているか判断される。具体的に、ステップ(S14)では、炉温として炉温の実測値を用いることができ、設定温度として均熱温度(T1)を用いることができる。
ステップ(S14)において、炉温(実測値)が設定温度(均熱温度;T1)に到達していないと判断された場合(S14;no)、ステップ(S12)及びステップ(S13)が繰り返して実行され、炉温の昇温が継続して行われる。
ステップ(S14)において、炉温(実測値)が設定温度(均熱温度;T1)に到達していると判断された場合(S14;yes)、ステップ(S15)が実行される。
ステップ(S15)では、温度調整器14による炉室の昇温が停止される。
ステップ(S16)では、加熱処理工程が終了され、続いて均熱処理工程が開始される。
In step (S14), it is determined whether the furnace temperature has reached the set temperature based on the analysis result in step (S13). Specifically, in step (S14), the actually measured value of the furnace temperature can be used as the furnace temperature, and the soaking temperature (T 1 ) can be used as the set temperature.
In step (S14), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) has not reached the set temperature (soaking temperature; T1 ) (S14; no), steps (S12) and (S13) are repeated to continue raising the furnace temperature.
In step (S14), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) has reached the set temperature (soaking temperature; T 1 ) (S14; yes), step (S15) is executed.
In step (S15), the temperature regulator 14 stops raising the temperature of the furnace chamber.
In step (S16), the heat treatment process is completed, and then the soaking process is started.
均熱処理工程は、炉室の炉温を一定値に維持して、対象物を均熱雰囲気下に保持する工程である。この均熱処理工程において、炉室の炉温は、処理時間が経過するまでの間、均熱温度(T1)に維持される(図2参照)。
なお、均熱処理の処理時間は、対象物の材料等に応じて予め定められている。
The soaking process is a process in which the furnace temperature of the furnace chamber is maintained at a constant value and the object is kept in a soaking atmosphere. In this soaking process, the furnace temperature of the furnace chamber is maintained at the soaking temperature (T 1 ) until the treatment time has elapsed (see FIG. 2 ).
The processing time for the soaking treatment is determined in advance depending on the material of the object, etc.
均熱処理工程は、以下に示すステップを備えている。
均熱を開始するステップ(S21)。
温度を調節するステップ(S22)。
炉温を分析するステップ(S23)。
炉温が設定温度で維持されているか判断するステップ(S24)。
処理時間が経過したか判断するステップ(S25)。
均熱を終了するステップ(S16)。
The soaking process includes the following steps:
Step S21: Starting soaking.
A step of adjusting the temperature (S22).
A step of analyzing the furnace temperature (S23).
A step of determining whether the furnace temperature is maintained at the set temperature (S24).
A step of determining whether the processing time has elapsed (S25).
Step S16: Ending the soaking.
ステップ(S21)では、均熱処理工程が開始される。
ステップ(S22)では、温度調整器14によって雰囲気の温度(炉温)が調節される。具体的に、ステップ(S22)において、温度調節は、制御器16が温度調整器14を操作し、炉温(実測値)を昇温又は降温させることで実行される。
ステップ(S23)では、炉温が分析される。炉温の分析は、予め設定された設定温度(均熱温度;T1)と、炉室の炉温の実測値とを対比して実行される。
In step (S21), the soaking process is started.
In step (S22), the temperature of the atmosphere (furnace temperature) is adjusted by the temperature adjuster 14. Specifically, in step (S22), the temperature adjustment is performed by the controller 16 operating the temperature adjuster 14 to increase or decrease the furnace temperature (actual measured value).
In step (S23), the furnace temperature is analyzed by comparing a preset temperature (soaking temperature; T 1 ) with the actual measured value of the furnace temperature in the furnace chamber.
ステップ(S24)では、ステップ(S23)における分析結果に基づき、炉温が設定温度(均熱温度;T1)で維持されているか判断される。
ステップ(S24)において、炉温(実測値)が設定温度(均熱温度;T1)で維持されていないと判断された場合(S24;no)、ステップ(S22)及びステップ(S23)が繰り返して実行され、炉温の温度調節が継続して行われる。
ステップ(S24)において、炉温(実測値)が設定温度(均熱温度;T1)で維持されていると判断された場合(S24;yes)、ステップ(S25)が実行される。
In step (S24), it is determined based on the analysis results in step (S23) whether the furnace temperature is maintained at the set temperature (soaking temperature; T 1 ).
In step (S24), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) is not maintained at the set temperature (soaking temperature; T1 ) (S24; no), steps (S22) and (S23) are repeatedly executed, and the temperature adjustment of the furnace temperature is continuously performed.
In step (S24), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) is maintained at the set temperature (soaking temperature; T 1 ) (S24; yes), step (S25) is executed.
ステップ(S25)では、均熱処理工程が開始(ステップ(S21))されてから、予め定められた均熱処理の処理時間が経過したか判断される。ステップ(S25)において、処理時間が経過していないと判断された場合(S25;no)、ステップ(S22)~ステップ(S24)が繰り返し実行される。ステップ(S25)において、処理時間が経過したと判断された場合(S25;yes)、ステップ(S26)が実行される。
ステップ(S26)では、均熱処理工程が終了され、続いて徐冷処理工程が開始される。
In step (S25), it is determined whether a predetermined soaking treatment time has elapsed since the soaking treatment process was started (step (S21)). If it is determined in step (S25) that the treatment time has not elapsed (S25; no), steps (S22) to (S24) are repeatedly executed. If it is determined in step (S25) that the treatment time has elapsed (S25; yes), step (S26) is executed.
In step (S26), the soaking process is completed, and then the slow cooling process is started.
徐冷処理工程は、炉室の炉温を一定速度で降下させて、対象物をゆっくりと冷却する工程である。この徐冷処理工程において、炉室の炉温は、処理時間の間に均熱温度(T1)から終了値(T2)に降温される(図2参照)。
なお、徐冷処理の処理時間は、対象物の材料等に応じて設定される降温速度に応じて、予め定められている。
The slow cooling process is a process in which the furnace temperature of the furnace chamber is lowered at a constant rate to slowly cool the object. In this slow cooling process, the furnace temperature of the furnace chamber is lowered from the soaking temperature (T 1 ) to the end temperature (T 2 ) during the treatment time (see FIG. 2 ).
The processing time for the slow cooling process is determined in advance according to the temperature drop rate that is set depending on the material of the object, etc.
徐冷処理工程は、以下に示すステップを備えている。
徐冷を開始するステップ(S31)。
炉室を降温するステップ(S32)。
炉温を分析するステップ(S33)。
炉温が設定温度に到達しているか判断するステップ(S34)。
降温を停止するステップ(S35)。
徐冷を終了するステップ(S36)。
The slow cooling process includes the following steps.
A step of starting slow cooling (S31).
Step S32: Lowering the temperature of the furnace chamber.
A step of analyzing the furnace temperature (S33).
A step of determining whether the furnace temperature has reached the set temperature (S34).
Step S35: Stopping the temperature drop.
Step S36: Ending the slow cooling.
ステップ(S31)では、徐冷処理工程が開始される。
ステップ(S32)では、温度調整器14によって炉室が降温される。このとき、温度調整器14による炉室の降温速度は、対象物の材料等に応じて予め定められたものが用いられる。
ステップ(S33)では、炉温が分析される。炉温の分析は、予め設定された設定温度である終了温度(T2)と、炉室の炉温の実測値とを対比して、実行される。
In step (S31), the slow cooling process is started.
In step (S32), the temperature of the furnace chamber is lowered by the temperature regulator 14. At this time, the rate at which the temperature of the furnace chamber is lowered by the temperature regulator 14 is determined in advance depending on the material of the object, etc.
In step (S33), the furnace temperature is analyzed by comparing the end temperature (T 2 ), which is a preset temperature, with the actual measured value of the furnace temperature in the furnace chamber.
ステップ(S34)では、ステップ(S33)における分析結果に基づき、炉温が設定温度に到達しているか判断される。
ステップ(S34)において、炉温(実測値)が設定温度(終了温度;T2)に到達していないと判断された場合(S34;no)、ステップ(S32)及びステップ(S33)が繰り返して実行され、炉温の降温が継続して行われる。
ステップ(S34)において、炉温(実測値)が設定温度(終了温度;T2)に到達していると判断された場合(S34;yes)、ステップ(S35)が実行される。
ステップ(S35)では、温度調整器14による炉室の降温が停止される。
ステップ(S36)では、制御器16が温度調整器14をOFF操作して、徐冷処理工程が終了され、この終了に伴い、温度制御処理工程が終了される。
In step (S34), it is determined whether the furnace temperature has reached the set temperature based on the analysis result in step (S33).
In step (S34), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) has not reached the set temperature (end temperature; T2 ) (S34; no), steps (S32) and (S33) are repeated, and the furnace temperature continues to be lowered.
In step (S34), if it is determined that the furnace temperature (actual measured value) has reached the set temperature (end temperature; T 2 ) (S34; yes), step (S35) is executed.
In step (S35), the temperature regulator 14 stops lowering the temperature of the furnace chamber.
In step (S36), the controller 16 turns off the temperature regulator 14, and the slow cooling process is terminated, and with this termination, the temperature control process is terminated.
(2)CP制御工程
CP制御工程は、炉室の雰囲気を加熱、均熱及び前徐冷の各処理に適するものに変化させるために、炉室の雰囲気のCPを制御する工程である。
CP制御工程は、第1~第3工程を備えている。
第1工程は、分析器15から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき、雰囲気のCPの実測値を算出する工程である。即ち、第1工程では、上記の温度制御工程で変動したCPとして、分析器15により分析されたCO濃度及びCO2濃度に基づき、CPの実測値を算出している。このCPの実測値の算出は、雰囲気炉10の制御器16が備える演算手段(プログラム)を用いることにより、実行することができる。
(2) CP Control Step The CP control step is a step of controlling the CP of the atmosphere in the furnace chamber in order to change the atmosphere in the furnace chamber to one suitable for each of the processes of heating, soaking, and pre-cooling.
The CP control process includes first to third steps.
The first step is a step of calculating the actual measured value of CP of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer 15. That is, in the first step, the actual measured value of CP is calculated based on the CO concentration and CO2 concentration analyzed by the analyzer 15 as the CP that has changed in the temperature control step. The calculation of this actual measured value of CP can be performed by using a calculation means (program) provided in the controller 16 of the atmosphere furnace 10.
第2工程は、加熱、均熱及び徐冷の各処理に応じて予め設定されたCPの設定値と、CPの実測値とを対比してCPの変動量を算出する工程である。このCPの変動量の算出は、例えば、雰囲気炉10の制御器16が備える演算機能等を用いることにより、実行することができる。
第3工程は、第2工程で得た変動量に基づき、CPの実測値がCPの設定値になるように、変成装置12で発生させるRXガス中のCO2濃度を調整する工程である。このRXガス中のCO2濃度の調整は、雰囲気炉10の制御器16が備えるCP制御手段(プログラム)を用い、制御器16が変成装置12、供給器13等を操作することにより、実行することができる。
The second step is a step of calculating the amount of change in CP by comparing the actual measured value of CP with a preset value of CP according to each of the heating, soaking, and slow cooling processes. The calculation of the amount of change in CP can be performed, for example, by using a calculation function or the like provided in the controller 16 of the atmosphere furnace 10.
The third step is a step of adjusting the CO2 concentration in the RX gas generated by the converter 12 based on the fluctuation amount obtained in the second step so that the measured value of CP becomes the set value of CP. The adjustment of the CO2 concentration in the RX gas can be performed by the controller 16 of the atmosphere furnace 10 operating the converter 12, the supply device 13, etc. using a CP control means (program) provided in the controller 16.
図5は、CP制御工程の具体例を示すフローチャートである。
CP制御工程は、加熱処理工程(図5中に「加熱」と記載)と、均熱処理工程(図4中に「均熱」と記載)と、徐冷処理工程(図4中に「徐冷」と記載)とを備えている。
また、CP制御工程は、加熱処理工程の開始時、及び徐冷処理工程の終了時に、パージ処理の工程を設けることができる。このパージ処理の工程は、雰囲気炉10が備える不活性ガス供給器17を用い、炉本体11の炉室に不活性ガスを供給することで実行することができる。
FIG. 5 is a flowchart showing a specific example of the CP control process.
The CP control process includes a heating process (denoted as "heating" in FIG. 5), a soaking process (denoted as "soaking" in FIG. 4), and a slow cooling process (denoted as "slow cooling" in FIG. 4).
Furthermore, the CP control process can include a purging process at the start of the heating process and at the end of the slow cooling process. This purging process can be performed by supplying an inert gas to the furnace chamber of the furnace body 11 using the inert gas supply device 17 provided in the atmospheric furnace 10.
加熱処理工程は、CPを上昇させ、炉室の雰囲気のCPを均熱処理に適したものにする工程である。この加熱処理工程において、CPは初期値(C0)から処理値(C1)に上昇される(図2参照)。
加熱処理工程において、変成装置12からのRXガスの供給量は100%とされる(図3(a)参照)。
また、加熱処理工程において、RXガス中のCO2濃度は最低値(d0)とされ、炉内CO濃度は開始値(0%)から処理値(m1)に上昇される(図3(b)参照)。
The heat treatment step is a step of increasing the CP in the furnace chamber atmosphere to a value suitable for soaking, in which the CP is increased from an initial value (C 0 ) to a treatment value (C 1 ) (see FIG. 2).
In the heat treatment step, the amount of RX gas supplied from the converter 12 is set to 100% (see FIG. 3(a)).
In the heat treatment step, the CO 2 concentration in the RX gas is set to the minimum value (d 0 ), and the CO concentration in the furnace is increased from the initial value (0%) to the treatment value (m 1 ) (see FIG. 3( b )).
加熱処理工程は、以下に示すステップを備えている。
パージ処理するステップ(S41)。
RXガスの供給を開始するステップ(S42)。
RXガスの供給量を100%にするステップ(S43)。
炭化水素ガスの供給量を調節するステップ(S44)。
空気の供給量を調節するステップ(S45)。
CPを演算し分析するステップ(S46)。
CO2濃度が最低値(d0)であるか判断するステップ(S47)。
CPが初期値(C0)から上昇しているか判断するステップ(S48)。
CPが処理値(C1)に到達しているか判断するステップ(S49)。
The heat treatment process includes the following steps:
A step of purging (S41).
Step S42: Start supplying RX gas.
Step S43: Set the supply amount of RX gas to 100%.
A step of adjusting the supply amount of hydrocarbon gas (S44).
A step of adjusting the amount of air supplied (S45).
A step of calculating and analyzing CP (S46).
A step of determining whether the CO 2 concentration is at the minimum value (d 0 ) (S47).
Step S48: Determine whether CP has increased from the initial value (C 0 ).
A step (S49) of determining whether CP has reached the processing value (C 1 ).
ステップ(S41)では、制御器16が不活性ガス供給器17を操作して、パージ処理が実行される。このパージ処理は、所定の処理時間の間、不活性ガスであるN2ガスの供給量を最大値(100%)とし、N2ガスを炉室に供給して実行される(図3(a)参照)。また、パージ処理は、所定の処理時間の経過後、N2ガスの供給量を0%とし、N2ガスの炉室への供給を停止することで終了される(図3(a)参照)。
ステップ(S42)では、ステップ(S41)のパージ処理の後、RXガスの供給が開始される。
ステップ(S43)では、供給開始時のRXガスの炉室への供給量が最大値(100%)に調節される。これは、可能な限り短い時間で炉室内をRXガスで満たすためである。
ステップ(S44)及びステップ(S45)では、供給器13から変成装置12への炭化水素ガス及び空気の供給量が調節される。これら炭化水素ガス及び空気の供給量の調節により、供給開始時のRXガスは、ガス中のCO2濃度が最低値(d0)に調整される。ここで、RXガス中のCO2濃度を最低値(d0)とするのは、RXガスの炉室への供給量が最大値(100%)の場合、RXガス中のCO2濃度を上げると、炉室のCO濃度が下がり、炉室へのRXガスの充填が完了した状態で、CPが処理値(C1)に到達しなくなるためである。
In step (S41), the controller 16 operates the inert gas supply device 17 to perform a purge process. This purge process is performed by supplying N2 gas, an inert gas, to the furnace chamber at a maximum supply rate (100%) for a predetermined processing time (see FIG. 3(a)). After the predetermined processing time has elapsed, the purge process is terminated by reducing the supply rate of N2 gas to 0% and stopping the supply of N2 gas to the furnace chamber (see FIG. 3(a)).
In step (S42), after the purge process in step (S41), the supply of RX gas is started.
In step (S43), the amount of RX gas supplied to the furnace chamber at the start of supply is adjusted to the maximum value (100%) in order to fill the furnace chamber with RX gas in the shortest possible time.
In steps (S44) and (S45), the amounts of hydrocarbon gas and air supplied from the supply device 13 to the shift converter 12 are adjusted. By adjusting the amounts of hydrocarbon gas and air supplied, the CO2 concentration in the RX gas at the start of supply is adjusted to the minimum value ( d0 ). Here, the CO2 concentration in the RX gas is set to the minimum value ( d0 ) because, when the amount of RX gas supplied to the furnace chamber is the maximum value (100%), increasing the CO2 concentration in the RX gas will decrease the CO2 concentration in the furnace chamber, and when the furnace chamber is completely filled with RX gas, the CP will not reach the treatment value ( C1 ).
ステップ(S46)では、CPが演算されて分析される。CPの演算は、上記の第1工程に相当し、制御器16が備える演算手段(プログラム)を用いて実行され、CPの実測値が算出される。CPの分析は、上記の第2工程に相当し、CPの設定値と、CPの実測値とを対比してCPの変動量が分析される。
ステップ(S47)では、ステップ(S46)における分析結果に基づき、RXガス中のCO2濃度が最低値(d0)であるか判断される。ステップ(S47)において、CO2濃度が最低値(d0)であると判断された場合(S47;yes)、ステップ(S48)が実行される。
ステップ(S48)では、ステップ(S46)における分析結果に基づき、CPの実測値が初期値(C0)から上昇しているか判断される。ステップ(S48)において、CPの実測値が初期値(C0)から上昇していると判断された場合(S48;yes)、ステップ(S49)が実行される。
In step (S46), CP is calculated and analyzed. The calculation of CP corresponds to the first step described above and is executed using a calculation means (program) provided in the controller 16, and an actual measured value of CP is calculated. The analysis of CP corresponds to the second step described above and analyzes the amount of CP fluctuation by comparing the set value of CP with the actual measured value of CP.
In step (S47), it is determined whether the CO2 concentration in the RX gas is at the minimum value ( d0 ) based on the analysis result in step (S46). If it is determined in step (S47) that the CO2 concentration is at the minimum value ( d0 ) (S47; yes), step (S48) is executed.
In step (S48), it is determined whether the actual CP value has increased from the initial value (C 0 ) based on the analysis result in step (S46). If it is determined in step (S48) that the actual CP value has increased from the initial value (C 0 ) (S48; yes), step (S49) is executed.
ステップ(S49)では、ステップ(S46)における分析結果に基づき、CPの実測値が処理値(C1)に到達しているか判断される。
ステップ(S47)~ステップ(S49)では、CO2濃度が最低値(d0)でないと判断された場合(S47;no)、CPの実測値が初期値(C0)から上昇していないと判断された場合(S48;no)、又はCPの実測値が処理値(C1)に到達していないと判断された場合(S49;no)、ステップ(S45)の空気の供給量の調節のみ、又はステップ(S45)とステップ(S44)の炭化水素ガスの供給量の調節が繰り返し実行される。
即ち、ステップ(S47)~ステップ(S49)は、上記の第3工程に相当し、CPの実測値がCPの設定値になるように、RXガス中のCO2濃度が調整される。
そして、ステップ(S49)において、CPの実測値が処理値(C1)に到達していると判断された場合(S49;yes)、加熱処理工程は終了され、続いて均熱処理工程が開始される。
In step (S49), it is determined whether the actual measured value of CP has reached the processing value (C 1 ) based on the analysis result in step (S46).
In steps (S47) to (S49), if it is determined that the CO2 concentration is not at the minimum value (d 0 ) (S47; no), if it is determined that the actual measured value of CP has not increased from the initial value (C 0 ) (S48; no), or if it is determined that the actual measured value of CP has not reached the processing value (C 1 ) (S49; no), only the adjustment of the air supply amount in step (S45) or the adjustment of the hydrocarbon gas supply amount in steps (S45) and (S44) is repeatedly performed.
That is, steps (S47) to (S49) correspond to the third step described above, and the CO2 concentration in the RX gas is adjusted so that the measured value of CP becomes the set value of CP.
Then, in step (S49), if it is determined that the measured value of CP has reached the treatment value (C 1 ) (S49; yes), the heat treatment process is ended, and then the soaking process is started.
均熱処理工程は、処理時間が経過するまでCPを一定値で維持する工程である。この均熱処理工程において、CPは処理値(C1)で維持される(図2参照)。
均熱処理工程において、変成装置12からのRXガスの供給量は、最大値(100%)から定常値(V1)に減量される(図3(a)参照)。
また、均熱処理工程において、炉内CO濃度は処理値(m1)で維持され、RXガス中のCO2濃度は、まず最低値(d0)から第1定常値(d11)へと高められ、均熱処理の処理時間の間、第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内でゆっくりと高められる(図3(b)参照)。
The soaking step is a step in which CP is maintained at a constant value until the treatment time has elapsed. During this soaking step, CP is maintained at a treatment value (C 1 ) (see FIG. 2).
In the soaking process, the supply amount of RX gas from the converter 12 is reduced from the maximum value (100%) to a steady value (V 1 ) (see FIG. 3( a )).
In addition, during the soaking process, the CO concentration in the furnace is maintained at the processing value (m 1 ), and the CO 2 concentration in the RX gas is first increased from the minimum value (d 0 ) to the first steady-state value (d 11 ), and then slowly increased within the range from the first steady-state value (d 11 ) to the second steady-state value (d 12 ) during the soaking process time (see FIG. 3( b )).
均熱処理工程は、以下に示すステップを備えている。
RXガス供給量を減量するステップ(S51)。
炭化水素ガスの供給量を調節するステップ(S52)。
空気の供給量を調節するステップ(S53)。
CPを演算し分析するステップ(S54)。
CO2濃度が第1定常値(d11)に到達したか判断するステップ(S55)。
CPが処理値(C1)であるか判断するステップ(S56)。
CO2濃度を微調整するステップ(S57)。
RXガス供給量を微調節するステップ(S58)。
CO2濃度が第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内であるか判断するステップ(S59A)。
処理時間が経過したか判断するステップ(S59B)。
The soaking process includes the following steps:
Step of reducing the amount of RX gas supplied (S51).
A step of adjusting the supply amount of hydrocarbon gas (S52).
A step of adjusting the amount of air supplied (S53).
A step of calculating and analyzing CP (S54).
A step of determining whether the CO 2 concentration has reached a first steady-state value (d 11 ) (S55).
A step of determining whether CP is the processing value (C 1 ) (S56).
Step (S57) of fine-tuning the CO2 concentration.
A step of finely adjusting the RX gas supply amount (S58).
A step of determining whether the CO 2 concentration is within a range from a first steady-state value (d 11 ) to a second steady-state value (d 12 ) (S59A).
A step of determining whether the processing time has elapsed (S59B).
ステップ(S51)では、均熱処理工程の開始とともに、RXガス供給量が最大値(100%)から定常値(V1)に減量される。
ステップ(S52)及びステップ(S53)では、供給器13から変成装置12への炭化水素ガス及び空気の供給量が調節される。これら炭化水素ガス及び空気の供給量の調節により、RXガス中のCO2濃度が最低値(d0)から第1定常値(d11)へ上昇するように調整される。
ステップ(S54)では、CPが演算されて分析される。CPの演算は、上記の第1工程に相当し、制御器16が備える演算手段(プログラム)を用いて実行され、CPの実測値が算出される。CPの分析は、上記の第2工程に相当し、CPの設定値と、CPの実測値とを対比してCPの変動量が分析される。
In step (S51), the soaking process is started and the RX gas supply amount is reduced from the maximum value (100%) to a steady value (V 1 ).
In steps (S52) and (S53), the amounts of hydrocarbon gas and air supplied from the supply device 13 to the shift converter 12 are adjusted. By adjusting the amounts of hydrocarbon gas and air supplied, the CO2 concentration in the RX gas is adjusted to increase from the minimum value ( d0 ) to the first steady-state value ( d11 ).
In step (S54), CP is calculated and analyzed. The calculation of CP corresponds to the first step described above and is executed using a calculation means (program) provided in the controller 16, and an actual measured value of CP is calculated. The analysis of CP corresponds to the second step described above and analyzes the amount of CP fluctuation by comparing the set value of CP with the actual measured value of CP.
ステップ(S55)では、ステップ(S54)における分析結果に基づき、RXガス中のCO2濃度が第1定常値(d11)に到達したか判断される。ステップ(S55)において、CO2濃度が第1定常値(d11)に到達したと判断された場合(S55;yes)、ステップ(S56)が実行される。
ステップ(S56)では、ステップ(S54)における分析結果に基づき、CPの実測値が処理値(C1)で維持されているか判断される。ステップ(S56)において、CPの実測値が処理値(C1)で維持されていると判断された場合(S56;yes)、ステップ(S57)が実行される。
In step (S55), it is determined whether the CO2 concentration in the RX gas has reached the first steady-state value ( d11 ) based on the analysis result in step (S54). If it is determined in step (S55) that the CO2 concentration has reached the first steady-state value ( d11 ) (S55; yes), step (S56) is executed.
In step (S56), it is determined whether the actual CP value is maintained at the processing value (C 1 ) based on the analysis result in step (S54). If it is determined in step (S56) that the actual CP value is maintained at the processing value (C 1 ) (S56; yes), step (S57) is executed.
ステップ(S55)においてCO2濃度が第1定常値(d11)に到達していないと判断された場合(S55;no)、又はステップ(S56)においてCPの実測値が処理値(C1)で維持されていないと判断された場合(S56;no)、ステップ(S53)の空気の供給量の調節のみ、又はステップ(S53)とステップ(S52)の炭化水素ガスの供給量の調節が繰り返して実行される。
即ち、ステップ(S55)、ステップ(S56)は、上記の第3工程に相当し、CPの実測値がCPの設定値になるように、RXガス中のCO2濃度が調整される。
If it is determined in step (S55) that the CO2 concentration has not reached the first steady-state value ( d11 ) (S55; no), or if it is determined in step (S56) that the actual measured value of CP is not maintained at the processing value ( C1 ) (S56; no), only the adjustment of the air supply amount in step (S53) is performed, or the adjustment of the hydrocarbon gas supply amount in steps (S53) and (S52) is repeated.
That is, steps (S55) and (S56) correspond to the third step described above, and the CO2 concentration in the RX gas is adjusted so that the measured value of CP becomes the set value of CP.
ステップ(S57)では、RXガス中のCO2濃度が第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内で微調整される。この微調整は、通常、供給器13から変成装置12への空気の供給量の調節のみにより実行される。
ステップ(S58)では、炉室へのRXガス供給量が微調節される。
ステップ(S57)、ステップ(S58)は、均熱処理時の炉室中のCO2量の減少に対応して実行される。つまり、均熱処理では、時間経過とともに炉室中のCO2量が減量することから、その減量分を補ってCPを処理値(C1)で維持するためにステップ(S57)、ステップ(S58)が実行される。
In step (S57), the CO2 concentration in the RX gas is finely adjusted within the range from the first steady-state value ( d11 ) to the second steady-state value ( d12 ). This fine adjustment is usually performed by only adjusting the amount of air supplied from the supplier 13 to the transformer 12.
In step (S58), the amount of RX gas supplied to the furnace chamber is finely adjusted.
Steps (S57) and (S58) are executed in response to a decrease in the amount of CO2 in the furnace chamber during the soaking treatment. That is, during the soaking treatment, the amount of CO2 in the furnace chamber decreases over time, and steps (S57) and (S58) are executed to compensate for this decrease and maintain CP at the treatment value ( C1 ).
ステップ(S59A)では、CO2濃度が第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内であるか判断される。ステップ(S59A)において、CO2濃度が第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内であると判断された場合(S59A;yes)、ステップ(S59B)が実行される。
ステップ(S59B)では、処理時間が経過したか判断される。
ステップ(S59A)においてCO2濃度が第1定常値(d11)から第2定常値(d12)の範囲内でないと判断された場合(S59A;no)、ステップ(S59B)において処理時間が経過していないと判断された場合(S59B;no)、ステップ(S57)、ステップ(S58)が繰り返し実行される。
そして、ステップ(S59B)において、処理時間が経過したと判断された場合(S59B;yes)、均熱処理工程は終了され、続いて徐冷処理工程が開始される。
In step (S59A), it is determined whether the CO2 concentration is within the range from the first steady-state value ( d11 ) to the second steady-state value ( d12 ). If it is determined in step (S59A) that the CO2 concentration is within the range from the first steady-state value ( d11 ) to the second steady-state value ( d12 ) (S59A; yes), step (S59B) is executed.
In step (S59B), it is determined whether the processing time has elapsed.
If it is determined in step (S59A) that the CO2 concentration is not within the range from the first steady-state value ( d11 ) to the second steady-state value ( d12 ) (S59A; no), or if it is determined in step (S59B) that the processing time has not elapsed (S59B; no), steps (S57) and (S58) are repeatedly executed.
Then, in step (S59B), if it is determined that the treatment time has elapsed (S59B; yes), the soaking treatment step is ended, and subsequently the slow cooling treatment step is started.
徐冷処理工程は、処理時間の間でCPをゆっくりと下げる工程である。
この徐冷処理工程において、CPは処理値(C1)から終了値(C2)へ下降される(図2参照)。
徐冷処理工程において、変成装置12からのRXガスの供給量は、定常値(V1)から終了値(V2)に増量される(図3(a)参照)。
また、徐冷処理工程において、RXガス中のCO2濃度は、第2定常値(d12)から終了値(d2)に高められ、炉内CO濃度は処理値(m1)から下がる(図3(b)参照)。
The slow cooling process is a process in which the CP is slowly lowered during the treatment time.
In this annealing step, CP is decreased from a processing value (C 1 ) to a finishing value (C 2 ) (see FIG. 2).
In the slow cooling process, the supply amount of RX gas from the converter 12 is increased from a steady value (V 1 ) to a final value (V 2 ) (see FIG. 3( a )).
In the slow cooling process, the CO2 concentration in the RX gas is increased from the second steady value ( d12 ) to the end value ( d2 ), and the CO concentration in the furnace decreases from the process value ( m1 ) (see FIG. 3(b)).
徐冷処理工程は、以下に示すステップを備えている。
RXガス供給量を増量するステップ(S61)。
炭化水素ガスの供給量を調節するステップ(S62)。
空気の供給量を調節するステップ(S63)。
CPを演算し分析するステップ(S64)。
CO2濃度が第2定常値(d12)から上昇したか判断するステップ(S65)。
CO2濃度が終了値(d2)であるか判断するステップ(S66)。
CPが処理値(C1)から下降したか判断するステップ(S67A)。
CPが終了値(C2)であるか判断するステップ(S67B)。
RXガスの供給を停止するステップ(S68)。
パージ処理するステップ(S69)。
The slow cooling process includes the following steps.
Step of increasing the amount of RX gas supplied (S61).
A step of adjusting the supply amount of hydrocarbon gas (S62).
A step of adjusting the amount of air supplied (S63).
A step of calculating and analyzing CP (S64).
A step of determining whether the CO 2 concentration has increased from the second steady-state value (d 12 ) (S65).
A step of determining whether the CO 2 concentration is at an end value (d 2 ) (S66).
A step (S67A) of determining whether CP has decreased from the processing value (C 1 ).
A step of determining whether CP is the end value (C 2 ) (S67B).
Step S68: Stopping the supply of RX gas.
A step of purging (S69).
ステップ(S61)では、徐冷処理工程の開始とともに、RXガス供給量が定常値(V1)から終了値(V2)へ増量するように調節される。このRXガス供給量の増量は、炉温の変化による炉圧の変化に応じて、その炉圧の変化を抑制するために為される。
ステップ(S62)及びステップ(S63)では、供給器13から変成装置12への炭化水素ガス及び空気の供給量が調節される。これら炭化水素ガス及び空気の供給量の調節により、RXガス中のCO2濃度が第2定常値(d12)から終了値(d2)へ上昇するように調整される。
ステップ(S64)では、CPが演算されて分析される。CPの演算は、上記の第1工程に相当し、制御器16が備える演算手段(プログラム)を用いて実行され、CPの実測値が算出される。CPの分析は、上記の第2工程に相当し、CPの設定値と、CPの実測値とを対比してCPの変動量が分析される。
In step (S61), the RX gas supply amount is adjusted to increase from a steady value (V 1 ) to an end value (V 2 ) at the start of the slow cooling process. This increase in the RX gas supply amount is made in order to suppress changes in the furnace pressure in response to changes in the furnace temperature.
In steps (S62) and (S63), the amounts of hydrocarbon gas and air supplied from the supply device 13 to the shift converter 12 are adjusted. By adjusting the amounts of hydrocarbon gas and air supplied, the CO2 concentration in the RX gas is adjusted to increase from the second steady-state value ( d12 ) to the end value ( d2 ).
In step (S64), CP is calculated and analyzed. The calculation of CP corresponds to the first step described above and is executed using a calculation means (program) provided in the controller 16, and an actual measured value of CP is calculated. The analysis of CP corresponds to the second step described above and analyzes the amount of CP fluctuation by comparing the set value of CP with the actual measured value of CP.
ステップ(S65)では、ステップ(S64)における分析結果に基づき、RXガス中のCO2濃度が第2定常値(d12)から上昇しているか判断される。ステップ(S65)において、CO2濃度が第2定常値(d12)から上昇していると判断された場合(S65;yes)、ステップ(S66)が実行される。
ステップ(S66)では、ステップ(S64)における分析結果に基づき、RXガス中のCO2濃度が終了値(d2)であるか判断される。ステップ(S66)において、CO2濃度が終了値(d2)であると判断された場合(S66;yes)、ステップ(S67A)が実行される。
ステップ(S65)においてCO2濃度が第2定常値(d12)から上昇していないと判断された場合(S65;no)、及びステップ(S66)においてCO2濃度が終了値(d2)でないと判断された場合(S66;no)、ステップ(S63)の空気の供給量の調節のみ、又はステップ(S63)とステップ(S62)の炭化水素ガスの供給量の調節が繰り返して実行される。
In step (S65), it is determined whether the CO2 concentration in the RX gas has increased from the second steady-state value ( d12 ) based on the analysis result in step (S64). If it is determined in step (S65) that the CO2 concentration has increased from the second steady-state value ( d12 ) (S65; yes), step (S66) is executed.
In step (S66), it is determined whether the CO2 concentration in the RX gas is at the end value ( d2 ) based on the analysis result in step (S64). In step (S66), if it is determined that the CO2 concentration is at the end value ( d2 ) (S66; yes), step (S67A) is executed.
If it is determined in step (S65) that the CO2 concentration has not risen from the second steady-state value ( d12 ) (S65; no), and if it is determined in step (S66) that the CO2 concentration is not at the end value ( d2 ) (S66; no), only the adjustment of the air supply amount in step (S63) or the adjustment of the hydrocarbon gas supply amount in steps (S63) and (S62) is repeatedly performed.
ステップ(S67A)では、ステップ(S64)における分析結果に基づき、CPの実測値が処理値(C1)から下降しているか判断される。ステップ(S67A)において、CPの実測値が処理値(C1)から下降していると判断された場合(S67A;yes)、ステップ(S67B)が実行される。
ステップ(S67B)では、ステップ(S64)における分析結果に基づき、CPの実測値が終了値(C2)であるか判断される。ステップ(S67B)において、CPの実測値が終了値(C2)であると判断された場合(S67B;yes)、ステップ(S68)が実行される。
ステップ(S67A)においてCPの実測値が処理値(C1)から下降していないと判断された場合(S67A;no)、及びステップ(S67B)においてCPの実測値が終了値(C2)でないと判断された場合(S67B;no)、ステップ(S63)の空気の供給量の調節のみ、又はステップ(S63)とステップ(S62)の炭化水素ガスの供給量の調節が繰り返して実行される。
In step (S67A), it is determined whether the actual CP value has decreased from the processed value (C 1 ) based on the analysis result in step (S64). If it is determined in step (S67A) that the actual CP value has decreased from the processed value (C 1 ) (S67A; yes), step (S67B) is executed.
In step (S67B), it is determined whether the actual measurement value of CP is the end value (C 2 ) based on the analysis result in step (S64). If it is determined in step (S67B) that the actual measurement value of CP is the end value (C 2 ) (S67B; yes), step (S68) is executed.
If it is determined in step (S67A) that the actual measured value of CP has not decreased from the processing value (C 1 ) (S67A; no), and if it is determined in step (S67B) that the actual measured value of CP is not the end value (C 2 ) (S67B; no), only the adjustment of the air supply amount in step (S63) is performed, or the adjustment of the hydrocarbon gas supply amount in steps (S63) and (S62) is repeatedly performed.
ステップ(S68)では、RXガスの炉室への供給が停止される。
ステップ(S69)では、制御器16が不活性ガス供給器17を操作して、パージ処理が実行される。
徐冷処理は、実質的にステップ(S68)で終了する。
但し、徐冷処理が終了した後、次の対象物の熱処理に備えて炉室の雰囲気を整えるために、ステップ(S69)のパージ処理が実行されて徐冷処理工程は終了し、この終了に伴い、CP制御工程が終了する。
なお、パージ処理は、所定の処理時間の間、不活性ガスであるN2ガスの供給量を最大値(100%)とし、N2ガスを炉室に供給して実行される(図3(a)参照)。また、パージ処理は、所定の処理時間の経過後、N2ガスの供給量を0%とし、N2ガスの炉室への供給を停止することで終了される(図3(a)参照)。
In step (S68), the supply of RX gas to the furnace chamber is stopped.
In step (S69), the controller 16 operates the inert gas supplier 17 to perform the purge process.
The slow cooling process essentially ends at step (S68).
However, after the slow cooling process is completed, a purge process is carried out in step (S69) to prepare the atmosphere in the furnace chamber in preparation for the heat treatment of the next object, and the slow cooling process is completed. With this completion, the CP control process is also completed.
The purging process is performed by supplying N2 gas, an inert gas, to the furnace chamber at a maximum supply rate (100%) for a predetermined processing time (see FIG. 3 (a)). After the predetermined processing time has elapsed, the purging process is terminated by reducing the supply rate of N2 gas to 0% and stopping the supply of N2 gas to the furnace chamber (see FIG. 3(a)).
(3)炉圧制御工程
上記CP制御工程において、徐冷処理工程のステップ(S61)は、炉室の雰囲気の炉圧を制御する炉圧制御工程とすることができる。
炉圧制御工程は、計測器19から得た炉圧(実測値)と、熱処理に応じて予め設定された設定圧とを対比し、炉圧(実測値)が設定圧になるように、変成装置12から炉室へのRXガスの供給量を調節して実行することができる。
即ち、徐冷処理では、温度変化による炉圧の変化が生じやすく、炉圧制御工程は、炉室へのRXガスの供給量を調節することにより、炉圧の変化を抑制することができる。
また、炉圧制御工程は、徐冷処理に限らず、加熱処理、均熱処理においても、炉圧の変化を抑制するために実行することができる。
(3) Furnace Pressure Control Step In the above CP control step, the slow cooling step (S61) can be a furnace pressure control step of controlling the furnace pressure of the atmosphere in the furnace chamber.
The furnace pressure control process can be carried out by comparing the furnace pressure (actual value) obtained from the measuring instrument 19 with a set pressure that is preset according to the heat treatment, and adjusting the amount of RX gas supplied from the transformer 12 to the furnace chamber so that the furnace pressure (actual value) becomes the set pressure.
That is, in the slow cooling process, the furnace pressure is likely to change due to temperature changes, and the furnace pressure control step can suppress changes in the furnace pressure by adjusting the amount of RX gas supplied to the furnace chamber.
Furthermore, the furnace pressure control step can be performed not only in the slow cooling treatment but also in the heating treatment and soaking treatment in order to suppress changes in furnace pressure.
また、炉圧制御工程では、RXガスの供給量の調節により、炉内CO濃度等が変わり、CP(実測値)が設定値から変動する場合がある。
このような場合、上記した徐冷処理工程のステップ(S63)の繰り返し、又はステップ(S62)とステップ(S63)の繰り返しにより、変成装置12で発生させるRXガス中のCO2濃度を調整し、CPの実測値を設定値にする工程を備えることができる。
Furthermore, in the furnace pressure control process, the CO concentration in the furnace may change due to adjustment of the supply amount of RX gas, and the CP (actual measured value) may deviate from the set value.
In such a case, a step can be provided in which the CO2 concentration in the RX gas generated by the converter 12 is adjusted by repeating step (S63) of the slow cooling treatment process described above, or by repeating steps (S62) and (S63), and the actual measured value of CP is set to the set value.
(4)抑制制御工程
上記CP制御工程において、均熱処理工程のステップ(S57)~ステップ(S59A)は、処理中における雰囲気のCP(実測値)の変動を抑制する抑制制御工程とすることができる。
即ち、均熱処理では、処理の進行とともに炉室のCO2量が僅かずつ減るため、これによりCP(実測値)が変動する場合がある。
抑制制御工程は、ステップ(S57)においてRXガス中のCO2濃度を微調整し、ステップ(S58)において炉室へのRXガス供給量を微調節することにより、CP(実測値)の変動を抑制することができる。
(4) Suppression Control Step In the CP control step, steps (S57) to (S59A) of the soaking treatment step can be a suppression control step for suppressing fluctuations in the CP (actual measured value) of the atmosphere during treatment.
That is, in the soaking treatment, the amount of CO 2 in the furnace chamber decreases little by little as the treatment progresses, which may cause the CP (actual measured value) to fluctuate.
The suppression control process can suppress fluctuations in CP (actual measured value) by finely adjusting the CO2 concentration in the RX gas in step (S57) and finely adjusting the amount of RX gas supplied to the furnace chamber in step (S58).
(5)炉内CO濃度調整処理
上記の不活性ガス供給器による炉室への不活性ガス(N2ガス)の供給は、上述したパージ処理に用いるのみでなく、炉室のCO濃度を調整するための炉内CO濃度調整処理に用いることもできる。
即ち、上記CP制御工程において、RXガス中のCO2濃度の調整、及び/又はRXガスの供給量の調節によってCP(実測値)が設定値を超える場合、その対応として、例えば、CO2濃度を高める、RXガスの供給量を下げる等の処理が可能であるが、こうした処理は、CO2濃度の再調整やRXガスの供給量の再調節等のような作業の繰り返しを必要とし、煩雑である。また、RXガス中のCO2濃度は、RXガス中における濃度の上限を超えて高めることはできず、RXガスの供給量は、炉圧の維持に必要な量よりもさらに下げることはできない。
よって、このような場合、炉内CO濃度調整処理として、不活性ガス供給器17から炉室に不活性ガス(N2ガス)を供給し、炉室のCOを薄めることで炉内CO濃度を低下させたうえで、RXガス中のCO2濃度の調整を行うことにより、作業の繰り返しを抑えて、処理の簡易化を図ることができる。
(5) Furnace CO concentration adjustment process The supply of inert gas ( N2 gas) to the furnace chamber by the inert gas supply device can be used not only for the above-mentioned purging process, but also for the furnace CO concentration adjustment process to adjust the CO concentration in the furnace chamber.
That is, in the above-mentioned CP control step, when the CP (actual value) exceeds the set value due to adjustment of the CO2 concentration in the RX gas and/or adjustment of the supply amount of RX gas, it is possible to respond by, for example, increasing the CO2 concentration or decreasing the supply amount of RX gas, but such processing is cumbersome because it requires repeated operations such as readjustment of the CO2 concentration and readjustment of the supply amount of RX gas, etc. Furthermore, the CO2 concentration in the RX gas cannot be increased beyond the upper limit of the concentration in the RX gas, and the supply amount of RX gas cannot be decreased further than the amount necessary to maintain the furnace pressure.
Therefore, in such a case, as a process for adjusting the CO concentration inside the furnace, an inert gas ( N2 gas) is supplied from the inert gas supply device 17 to the furnace chamber, and the CO concentration inside the furnace is reduced by diluting the CO in the furnace chamber, and then the CO2 concentration in the RX gas is adjusted, thereby reducing the need for repetitive work and simplifying the process.
(6)ガス冷却処理
上記CP制御工程において、徐冷処理工程のステップ(S61)では、炉室へ供給するRXガスを冷却するガス冷却処理を実行することができる。
ガス冷却処理は、雰囲気炉10が備える冷却器18を用いて実行することができる。
RXガスは、露点が高いことから、徐冷処理中の炉室に供給する場合、結露等を発生させ、種々の不具合を生じさせる。このような場合、ガス冷却処理として、炉室に供給されるRXガスを、冷却器18を用いて冷却し、露点を下げることにより、結露等による不具合の発生を抑制することができる。
(6) Gas Cooling Process In the CP control process, in the slow cooling process step (S61), a gas cooling process can be performed to cool the RX gas supplied to the furnace chamber.
The gas cooling process can be performed using the cooler 18 provided in the atmospheric furnace 10 .
Since the RX gas has a high dew point, when it is supplied to the furnace chamber during the slow cooling process, it causes condensation and other problems. In such cases, as a gas cooling process, the RX gas supplied to the furnace chamber is cooled using the cooler 18 to lower the dew point, thereby preventing problems caused by condensation and other problems.
本発明は、雰囲気の温度とカーボンポテンシャルを協調して制御することができるとともに、吸熱形変成ガスの使用効率の向上を図ることができるから、特にバッチ形の炉への適用において有用である。 The present invention is particularly useful for application to batch furnaces, as it can coordinately control the temperature and carbon potential of the atmosphere and improve the efficiency of use of endothermic converted gas.
10;雰囲気炉、
11;炉本体、
12;変成装置、21;第1供給系、22;第1調整バルブ、
13;供給器、31;エア供給系、31A;エア調整バルブ、32;原料供給系、32A;原料調整バルブ、
14;温度調整器、
15;分析器、
16;制御器、
17;不活性ガス供給器、71;第2供給系、72;第2調整バルブ、
18;冷却器、
19;計測器、
W;対象物。
10: Atmosphere furnace,
11: Furnace body,
12; transformer; 21; first supply system; 22; first regulating valve;
13; supplier, 31; air supply system, 31A; air adjustment valve, 32; raw material supply system, 32A; raw material adjustment valve,
14; temperature regulator,
15; analyzer,
16: Controller,
17; inert gas supply device, 71; second supply system, 72; second adjusting valve,
18; Cooler;
19; Measuring instruments,
W: Object.
Claims (14)
前記対象物を収容する炉室を備える炉本体と、
前記炉本体と接続され、空気及び炭化水素ガスから吸熱型変成ガスを発生させて前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する変成装置と、
前記変成装置と接続されて前記変成装置に前記空気と前記炭化水素ガスとを供給する供給器と、
前記炉本体の前記炉室の炉温を調整する温度調整器と、
前記炉本体の前記炉室のCO濃度及びCO2濃度を分析する分析器と、
前記変成装置及び前記温度調整器と接続されて、前記炉室の雰囲気を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記炉室の炉温が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度になるように、前記温度調整器によって前記炉温を調整して、前記雰囲気の温度を制御する温度制御手段と、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する演算手段と、
前記カーボンポテンシャルの前記実測値が、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整して、前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御手段と、を備え、
前記CP制御手段は、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理で前記供給器から前記変成装置への前記空気の供給量を調節することにより、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO 2 濃度を前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の処理毎に調整することを特徴とする雰囲気炉。 A batch-type atmospheric furnace that performs heating, soaking, and slow cooling processes on an object as one cycle of heat treatment,
a furnace body having a furnace chamber for accommodating the object;
a conversion device connected to the furnace body, which generates an endothermic conversion gas from air and a hydrocarbon gas and supplies the endothermic conversion gas to the furnace chamber;
a supplier connected to the converter for supplying the air and the hydrocarbon gas to the converter;
a temperature regulator for adjusting the furnace temperature of the furnace chamber of the furnace body;
an analyzer for analyzing the CO concentration and CO2 concentration in the furnace chamber of the furnace body;
a controller connected to the transformer and the temperature regulator to control the atmosphere in the furnace chamber;
The controller
a temperature control means for controlling the temperature of the atmosphere by adjusting the furnace temperature using the temperature regulator so that the furnace temperature of the furnace chamber becomes a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
A calculation means for calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
The CP control means controls the carbon potential of the atmosphere by adjusting the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated in the converting device so that the actual measured value of the carbon potential becomes a preset carbon potential setting value according to each of the heating, soaking, and slow cooling processes .
The CP control means adjusts the amount of air supplied from the supplier to the transformer in each of the heating, soaking, and slow cooling processes, thereby adjusting the CO 2 concentration in the endothermic transformed gas generated in the transformer for each of the heating, soaking, and slow cooling processes. An atmosphere furnace characterized by adjusting the CO 2 concentration in the endothermic transformed gas generated in the transformer for each of the heating, soaking, and slow cooling processes .
前記炉室の雰囲気を前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に適するものに変化させるべく、前記雰囲気の温度を制御する温度制御工程と、前記温度の制御と協調して前記雰囲気のカーボンポテンシャルを制御するCP制御工程と、を備え、
前記温度制御工程は、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定温度と前記炉室の炉温とを対比し、前記炉温が前記設定温度になるように、前記温度調整器により前記炉温を調整する工程を備え、
前記CP制御工程は、
前記分析器から得たCO濃度及びCO2濃度に基づき前記雰囲気のカーボンポテンシャルの実測値を算出する工程と、
前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定されたカーボンポテンシャルの設定値と前記実測値とを対比してカーボンポテンシャルの変動量を算出する工程と、
前記変動量に基づき、前記実測値が前記設定値になるように、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の処理毎に調整する工程と、を備えることを特徴とする雰囲気炉の雰囲気制御方法。 2. An atmosphere control method for performing a single cycle of heat treatment on an object placed in the furnace chamber, the method comprising: a batch-type atmosphere furnace according to claim 1, the batch-type atmosphere furnace comprising: a furnace body having a furnace chamber; a temperature regulator for adjusting the furnace temperature of the furnace chamber; an analyzer for analyzing CO2 concentrations and CO2 concentrations in the furnace chamber; a converter for generating an endothermic converted gas from air and a hydrocarbon gas and supplying the endothermic converted gas to the furnace chamber; a supplyer for supplying the air and the hydrocarbon gas to the converter ; and a controller for controlling the atmosphere in the furnace chamber,
a temperature control step of controlling the temperature of the atmosphere in the furnace chamber so as to change the atmosphere into one suitable for each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and a CP control step of controlling the carbon potential of the atmosphere in coordination with the temperature control,
The temperature control step includes:
a step of comparing a furnace temperature of the furnace chamber with a preset temperature corresponding to each of the heating, soaking, and slow cooling treatments, and adjusting the furnace temperature by the temperature regulator so that the furnace temperature becomes the preset temperature;
The CP control step includes:
Calculating an actual measured value of the carbon potential of the atmosphere based on the CO concentration and CO2 concentration obtained from the analyzer;
a step of calculating a variation in carbon potential by comparing a preset carbon potential value with the actual measured value in accordance with each of the heating, soaking, and slow cooling treatments;
and adjusting the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device for each of the heating, soaking, and slow cooling processes based on the fluctuation amount so that the actual measured value becomes the set value. An atmosphere control method for an atmosphere furnace, comprising:
前記吸熱型変成ガスを前記炉室に供給する前に前記炉室に不活性ガスを供給して炉内をパージする工程と、
前記パージの後、前記変成装置で発生させる吸熱型変成ガス中のCO2濃度を最低値に調整し、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を最大値に調節して、前記吸熱型変成ガスの前記炉室への供給を開始する工程と、を備える請求項6に記載の雰囲気炉の雰囲気制御方法。 As a step related to the heating treatment,
supplying an inert gas into the furnace chamber to purge the interior of the furnace before supplying the endothermic converted gas into the furnace chamber;
7. The atmosphere control method for an atmospheric furnace according to claim 6, further comprising the steps of: after the purging, adjusting the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device to a minimum value; adjusting the supply amount of the endothermic converted gas from the converting device to the furnace chamber to a maximum value; and starting the supply of the endothermic converted gas to the furnace chamber.
前記CP制御工程で前記実測値を前記設定値とした後、前記雰囲気の炉圧を制御する炉圧制御工程を備え、
前記炉圧制御工程は、
前記計測器から得た前記炉圧と、前記加熱、前記均熱及び前記徐冷の各処理に応じて予め設定された設定圧とを対比し、前記炉圧が前記設定圧になるように、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を調節する工程を備える請求項6に記載の雰囲気炉の雰囲気制御方法。 The furnace body is provided with a measuring instrument for measuring the furnace pressure of the atmosphere in the furnace chamber,
a furnace pressure control step of controlling the furnace pressure of the atmosphere after the actual measurement value is set to the set value in the CP control step,
The furnace pressure control step includes:
7. The atmosphere control method for an atmosphere furnace according to claim 6, further comprising a step of comparing the furnace pressure obtained from the measuring instrument with a set pressure preset according to each of the heating, soaking and slow cooling processes, and adjusting the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber so that the furnace pressure becomes the set pressure.
前記吸熱型変成ガスの前記供給量の調節によって前記カーボンポテンシャルの前記実測値が前記設定値から変動する場合に、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整して、前記カーボンポテンシャルの実測値を前記設定値にする工程をさらに備える請求項10に記載の雰囲気炉の雰囲気制御方法。 The furnace pressure control step includes:
When the actual measured value of the carbon potential fluctuates from the set value due to the adjustment of the supply amount of the endothermic converted gas, the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device is adjusted to set the actual measured value of the carbon potential to the set value. The atmosphere control method for an atmospheric furnace according to claim 10, further comprising the step of:
処理中における前記雰囲気のカーボンポテンシャルの変動を抑制する抑制制御工程を備え、
前記抑制制御工程は、
前記カーボンポテンシャルの変動量が前記均熱の処理に応じて予め設定された設定量を超える場合に、前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量を調節する工程、及び/又は前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する工程を備える請求項6に記載の雰囲気炉の雰囲気制御方法。 As a step related to the soaking treatment,
a suppression control step of suppressing fluctuations in the carbon potential of the atmosphere during the treatment;
The suppression control step includes:
7. The atmosphere control method for an atmosphere furnace according to claim 6, further comprising a step of adjusting the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber when the amount of change in the carbon potential exceeds a preset amount according to the soaking process, and/or a step of adjusting the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device.
前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度の調整、及び/又は前記変成装置から前記炉室への吸熱型変成ガスの供給量の調節により、前記カーボンポテンシャルの前記実測値が前記設定値を超える場合に、前記不活性ガス供給器から前記炉室に不活性ガスを供給して前記炉室のCO濃度を低下させつつ、前記変成装置で発生させる前記吸熱型変成ガス中のCO2濃度を調整する請求項6に記載の雰囲気炉の雰囲気制御方法。 an inert gas supply device for supplying an inert gas to the furnace chamber is connected to the furnace body;
The CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device is adjusted, and/or the amount of endothermic converted gas supplied from the converting device to the furnace chamber is adjusted. When the actual measured value of the carbon potential exceeds the set value, an inert gas is supplied from the inert gas supplier to the furnace chamber to reduce the CO 2 concentration in the furnace chamber. The atmosphere control method for an atmospheric furnace according to claim 6, wherein the CO 2 concentration in the endothermic converted gas generated by the converting device is adjusted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024046241A JP7766730B2 (en) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024046241A JP7766730B2 (en) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2025145808A JP2025145808A (en) | 2025-10-03 |
| JP7766730B2 true JP7766730B2 (en) | 2025-11-10 |
Family
ID=97270602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024046241A Active JP7766730B2 (en) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7766730B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005076986A (en) | 2003-09-01 | 2005-03-24 | Daido Steel Co Ltd | Heat treatment furnace atmosphere control method |
| JP2012092424A (en) | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | Method and device of gas carburizing |
| JP2015117396A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 大同プラント工業株式会社 | Continuous-type steel pipe annealing furnace atmosphere control method |
| JP2019189942A (en) | 2018-04-24 | 2019-10-31 | エア・ウォーター株式会社 | Annealing method of metal |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057505B2 (en) * | 1980-06-30 | 1985-12-16 | オリエンタルエンヂニアリング株式会社 | Gas carburizing method using nitrogen, organic liquid, and hydrocarbon |
| JPH01165715A (en) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Osaka Gas Co Ltd | Heat-treating device for steel |
| JP2009091632A (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Dowa Thermotech Kk | Heat-treatment apparatus and heat-treatment method |
-
2024
- 2024-03-22 JP JP2024046241A patent/JP7766730B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005076986A (en) | 2003-09-01 | 2005-03-24 | Daido Steel Co Ltd | Heat treatment furnace atmosphere control method |
| JP2012092424A (en) | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | Method and device of gas carburizing |
| JP2015117396A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 大同プラント工業株式会社 | Continuous-type steel pipe annealing furnace atmosphere control method |
| JP2019189942A (en) | 2018-04-24 | 2019-10-31 | エア・ウォーター株式会社 | Annealing method of metal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2025145808A (en) | 2025-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11155891B2 (en) | Surface hardening treatment device and surface hardening treatment method | |
| JP5883727B2 (en) | Gas nitriding and gas soft nitriding methods | |
| US8313586B2 (en) | Method and device for thermal treatment of metallic materials | |
| JP7766730B2 (en) | Atmosphere furnace and method for controlling the atmosphere of the atmosphere furnace | |
| US11781209B2 (en) | Surface hardening treatment device and surface hardening treatment method | |
| US20220235428A1 (en) | Heat treatment furnace, information processing apparatus and information processing method | |
| JPH06172960A (en) | Vacuum carburizing method | |
| JP6576209B2 (en) | Nitriding processing apparatus and nitriding processing method | |
| JP7781242B1 (en) | Atmosphere furnace and atmosphere control method | |
| JPS6372821A (en) | metal processing method | |
| US6074493A (en) | Method of continuously carburizing metal strip | |
| EP4194570A1 (en) | Method and device for controlling carbon potential of an atmosphere | |
| JPH0760063B2 (en) | Gas atmosphere heat treatment furnace for metal parts | |
| JP7735041B1 (en) | heat treatment furnace | |
| JP6724201B2 (en) | Nitriding apparatus and nitriding method | |
| Jordan | Vacuum gas-nitriding furnace produces precision nitrided parts | |
| JP2019189942A (en) | Annealing method of metal | |
| US20220341021A1 (en) | Surface hardening treatment device and surface hardening treatment method | |
| JP2024084868A (en) | Surface hardening treatment device and surface hardening treatment method | |
| JPH06192814A (en) | Continuous carburizing method for metal strip | |
| JP2025128854A (en) | Atmospheric heat treatment furnace | |
| JP2005076986A (en) | Heat treatment furnace atmosphere control method | |
| Boyer et al. | Practical Aspects of Production Bright Annealing of Stainless Steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240322 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250520 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250718 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251021 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251028 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7766730 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |