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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024088155
(43)【公開日】2024-07-02
(54)【発明の名称】連続式熱処理装置
(51)【国際特許分類】
C21D 1/607 20060101AFI20240625BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20240625BHJP
C21D 1/63 20060101ALI20240625BHJP
C21D 1/46 20060101ALI20240625BHJP
C21D 1/20 20060101ALI20240625BHJP
C21D 9/00 20060101ALI20240625BHJP
F27D 7/02 20060101ALI20240625BHJP
F27D 9/00 20060101ALI20240625BHJP
F27B 9/39 20060101ALI20240625BHJP
F27B 9/02 20060101ALI20240625BHJP
F27B 9/12 20060101ALI20240625BHJP
【ＦＩ】
C21D1/607
C21D1/00 112D
C21D1/63
C21D1/46 A
C21D1/20
C21D1/00 121
C21D9/00 A
F27D7/02 Z
F27D9/00
F27B9/39
F27B9/02
F27B9/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022203193
(22)【出願日】2022-12-20
(71)【出願人】
【識別番号】000111845
【氏名又は名称】パーカー熱処理工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100107537
【弁理士】
【氏名又は名称】磯貝 克臣
(74)【代理人】
【識別番号】100162824
【弁理士】
【氏名又は名称】石崎 亮
(72)【発明者】
【氏名】藤岡 靖大
(72)【発明者】
【氏名】小松原 健太
(72)【発明者】
【氏名】尾上 淳一
【テーマコード（参考）】
4K034
4K042
4K050
4K063
【Ｆターム（参考）】
4K034AA05
4K034AA16
4K034AA19
4K034CA05
4K034DA06
4K034DB02
4K034DB03
4K034DB04
4K034DB05
4K034DB06
4K034DB08
4K034EA11
4K034EB31
4K034EB36
4K034FA04
4K034FA05
4K034FB11
4K034FB15
4K034GA15
4K034GA16
4K034GA18
4K042AA25
4K042BA01
4K042BA02
4K042BA03
4K042BA13
4K042BA14
4K042CA15
4K042DA01
4K042DA06
4K042DB07
4K042DC02
4K042DC03
4K042DC04
4K042DD02
4K042DD03
4K042DE02
4K042DE07
4K042DF01
4K042EA01
4K042EA02
4K050AA02
4K050BA02
4K050CA13
4K050CC07
4K050CC10
4K050CD30
4K050CF20
4K050CG09
4K050EA08
4K050EA10
4K063AA05
4K063AA15
4K063BA02
4K063CA03
4K063CA05
4K063DA05
4K063DA13
4K063DA15
4K063DA34
4K063EA06
4K063EA10
(57)【要約】
【課題】連続式熱処理装置において、硝酸塩浴から発生する水蒸気をシュート空間内において効果的に除去する。
【解決手段】連続式熱処理装置１は、加熱炉３と、加熱炉３で加熱処理された金属部材を投下する投下シュート装置４と、投下シュート装置４により金属部材が投入される硝酸塩浴槽６と、を有し、投下シュート装置４は、鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁４１と、シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、不活性ガスを供給するガス供給部４２と、シュート空間内のガスを吸引排気するガス排出部４３と、を有し、ガス供給部４２は、上流側通路４２１から分岐した下流側通路であって、各々がシュート空間内に連通する２以上の分岐通路４２５と、を有し、２以上の分岐通路４２５の各々は、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている。
【選択図】図４
【解決手段】連続式熱処理装置１は、加熱炉３と、加熱炉３で加熱処理された金属部材を投下する投下シュート装置４と、投下シュート装置４により金属部材が投入される硝酸塩浴槽６と、を有し、投下シュート装置４は、鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁４１と、シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、不活性ガスを供給するガス供給部４２と、シュート空間内のガスを吸引排気するガス排出部４３と、を有し、ガス供給部４２は、上流側通路４２１から分岐した下流側通路であって、各々がシュート空間内に連通する２以上の分岐通路４２５と、を有し、２以上の分岐通路４２５の各々は、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属部材に対して連続的に熱処理を行う連続式熱処理装置であって、
前記金属部材を加熱処理する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱処理された前記金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、
前記投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により前記金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、
を有し、
前記投下シュート装置は、
鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、
前記シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスを前記シュート空間内に供給するガス供給部と、
前記シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、
を有し、
前記ガス供給部は、
前記シュート空間内に供給すべき前記不活性ガスが供給される上流側通路と、
前記上流側通路から２以上に分岐した下流側通路であって、各々が前記シュート空間内に連通する２以上の分岐通路と、
を有し、
前記２以上の分岐通路の各々は、少なくとも部分的に、水平方向の幅が前記不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている、
ことを特徴とする連続式熱処理装置。
前記金属部材を加熱処理する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱処理された前記金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、
前記投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により前記金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、
を有し、
前記投下シュート装置は、
鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、
前記シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスを前記シュート空間内に供給するガス供給部と、
前記シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、
を有し、
前記ガス供給部は、
前記シュート空間内に供給すべき前記不活性ガスが供給される上流側通路と、
前記上流側通路から２以上に分岐した下流側通路であって、各々が前記シュート空間内に連通する２以上の分岐通路と、
を有し、
前記２以上の分岐通路の各々は、少なくとも部分的に、水平方向の幅が前記不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている、
ことを特徴とする連続式熱処理装置。
【請求項2】
前記２以上の分岐通路の各々は、更に、少なくとも部分的に、鉛直方向の幅が前記不活性ガスの流れ方向に沿って狭まるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の連続式熱処理装置。
【請求項3】
前記周壁には、幅広の略矩形状を有し、前記２以上の分岐通路の各々に連通する２以上のガス供給口が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項4】
前記２以上のガス供給口は、水平方向に等間隔で整列するように配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の連続式熱処理装置。
【請求項5】
前記２以上のガス供給口の総開口面積は、４×１０-3（ｍ2）以上で８×１０-3（ｍ2）以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項４に記載の連続式熱処理装置。
【請求項6】
前記ガス排出部は、吸引排気する前記シュート空間内のガスが流れる１以上のガス排出通路を有し、
前記周壁には、幅広の略矩形状を有し、前記１以上のガス排出通路に連通する１以上のガス排出口が形成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の連続式熱処理装置。
前記周壁には、幅広の略矩形状を有し、前記１以上のガス排出通路に連通する１以上のガス排出口が形成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の連続式熱処理装置。
【請求項7】
前記ガス供給口と前記ガス排出口とは、鉛直方向において略同一高さに配置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項６に記載の連続式熱処理装置。
【請求項8】
前記１以上のガス排出口の総開口面積は、２×１０-2（ｍ2）以上である、
ことを特徴とする請求項７に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項７に記載の連続式熱処理装置。
【請求項9】
前記ガス供給部は、前記不活性ガスを前記硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を更に有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項10】
前記周壁は、水平方向に沿った断面が略矩形状を有する四角柱状に形成され、
前記２以上の分岐通路の各々は、前記周壁の第１の側面に形成された２以上のガス供給口と連通し、
前記ガス排出部は、吸引排気する前記シュート空間内のガスが流れる３つのガス排出通路を有し、前記３つのガス排出通路の各々は、前記周壁の前記第１の側面に対向する第２の側面と、前記周壁の前記第１及び第２の側面に挟まれた第３及び第４の側面と、の各々に形成されたガス排出口と連通する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
前記２以上の分岐通路の各々は、前記周壁の第１の側面に形成された２以上のガス供給口と連通し、
前記ガス排出部は、吸引排気する前記シュート空間内のガスが流れる３つのガス排出通路を有し、前記３つのガス排出通路の各々は、前記周壁の前記第１の側面に対向する第２の側面と、前記周壁の前記第１及び第２の側面に挟まれた第３及び第４の側面と、の各々に形成されたガス排出口と連通する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項11】
前記２以上のガス供給口は、幅広の略矩形状を有すると共に、水平方向に整列するように配置され、
前記２以上のガス供給口の水平方向の合計長さは、前記周壁の前記第１の側面の水平方向の長さの９０％以上である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の連続式熱処理装置。
前記２以上のガス供給口の水平方向の合計長さは、前記周壁の前記第１の側面の水平方向の長さの９０％以上である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の連続式熱処理装置。
【請求項12】
前記ガス排出部の近傍を水平方向に流れる前記シュート空間内のガスの移動速度が０．６（ｍ／ｓ）以上で、且つ、前記ガス排出部の近傍を鉛直方向上方に流れる前記シュート空間内のガスの移動速度が０．３（ｍ／ｓ）以下である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項13】
前記ガス供給部は、前記不活性ガスを７ｍ3／ｈ以上の流量で供給する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項14】
前記ガス排出部は、前記ガス供給部が前記不活性ガスを供給する流量よりも大きな流量で、前記シュート空間内のガスを吸引排気する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項15】
前記周壁により形成される前記シュート空間の水平方向に沿った断面積は、０．４（ｍ2）以下である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式熱処理装置。
【請求項16】
金属部材に対して連続的に熱処理を行う連続式熱処理装置であって、
前記金属部材を加熱処理する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱処理された前記金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、
前記投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により前記金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、
を有し、
前記投下シュート装置は、
鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、
前記シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスを前記シュート空間内に供給するガス供給部と、
前記シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記不活性ガスを前記硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を更に有する、
ことを特徴とする連続式熱処理装置。
前記金属部材を加熱処理する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱処理された前記金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、
前記投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により前記金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、
を有し、
前記投下シュート装置は、
鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、
前記シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスを前記シュート空間内に供給するガス供給部と、
前記シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記不活性ガスを前記硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を更に有する、
ことを特徴とする連続式熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属部材に対して連続的に熱処理を行う連続式熱処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、金属部材を加熱処理する加熱炉と、加熱炉で加熱処理された金属部材を、鉛直方向（上下方向）に延びるシュート空間内に投下する投下シュート装置と、投下シュート装置から金属部材が投入され、金属部材の冷却を行うための浴槽と、を有する連続式熱処理装置が知られている（例えば特許文献１）。特に、特許文献１には、主に浴槽から発生するソルトヒュームがシュート空間を介して加熱炉に侵入することを抑制する技術が記載されている。詳しくは、特許文献１には、シュート空間内を水平方向に横断するように不活性ガスをノズルから噴射して、この不活性ガスの流れを利用して、塩浴（ソルトバス）から発生するソルトヒュームを含むシュート空間内ガスを吸引排気する技術が記載されている。また、当該技術では、このような不活性ガスにより、加熱炉内の雰囲気ガスが塩浴槽へ到達することも防止している。
【0003】
他方で、上記したような連続式熱処理装置において、塩浴により金属部材に対して恒温熱処理を行う技術が知られている。この恒温熱処理には、オーステンパ処理やマルテンパ処理がある。これらの熱処理では、溶融した硝酸塩を含む硝酸塩浴が、冷却媒体として広く利用されている。
【0004】
オーステンパ処理では、まず、金属部材が、８００～９００℃の無酸化雰囲気中で１５～６０分間加熱保持されることにより、オーステナイト組織へと変態される。そして、この金属部材は、３００～４３０℃程度に保持された硝酸塩浴へと即座に浸漬されて急速冷却された後、硝酸塩浴中で１５～６０分間保持される。これにより、オーステナイト組織が均一なベイナイト組織へと変態される。このようなオーステンパ処理が行われた部材は、靭性や耐衝撃性などの機械的特性に優れ、且つ、熱処理変形が小さいという利点を有する。しかしながら、オーステンパ処理では、合金含有量が少ないために焼入性が乏しい材料（機械構造用炭素鋼や炭素工具鋼など）が主に用いられているので、処理可能な部材が小さいサイズのものに限定される傾向にあった。
【0005】
続いて、マルテンパ処理では、まず、金属部材が、８００～９００℃の無酸化雰囲気中で１５～６０分間加熱保持されることにより、オーステナイト組織へと変態される。そして、この金属部材は、１６０～２５０℃程度に保持された硝酸塩浴へと即座に浸漬されて急速冷却された後、硝酸塩浴中で５～６０分間保持された後、その後の冷却（例えば水冷）により、オーステナイト組織が均一なマルテンサイト組織へと変態される。このようなマルテンパ処理が行われた部材は、熱処理による変形が小さいという利点を有する。しかしながら、マルテンパ処理では、冷却媒体の温度が比較的高く、急速冷却時の冷却速度が遅いため、処理可能な部材が小さいサイズのものに限定される傾向にあった。
【0006】
ここで、本件発明者の知見によれば、上記のような恒温熱処理で処理可能な部材サイズを拡大するには、冷却媒体である硝酸塩浴の冷却能力を向上させることが有効である。硝酸塩浴の冷却能力を向上させるためには、従来から、硝酸塩浴に水を添加することが良いことが知られている（例えば非特許文献１参照）。硝酸塩浴に水を添加すると、水の分子が、硝酸塩と分子間結合し、この分子間結合のエネルギーは小さいため、８００～９００℃まで加熱された部材と接した瞬間に切れる。その結果、部材の気化潜熱が奪われると共に、水分子が蒸気泡となって部材周囲の硝酸塩浴を攪拌させることで、冷却性能が向上すると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第５２７５６０３号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】オーステンパ処理用溶融塩浴の冷却能に及ぼす水添加の影響（小松原健太・渡邊陽一・奈良崎道治）
【非特許文献2】工業炉の基礎知識改訂版（一般財団法人 日本工業炉協会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
前述のように、本件発明者の知見によれば、恒温熱処理で処理可能な部材サイズを拡大するためには、硝酸塩浴に水を添加することで硝酸塩浴の冷却能力を向上させるのが良い。しかしながら、このように硝酸塩浴に水を添加すると、硝酸塩浴から比較的多量の水蒸気が発生し、この水蒸気がシュート空間を介して加熱炉に侵入すると、例えば加熱炉雰囲気が乱されたり製品が脱炭したりする原因となり得る。したがって、本件発明者の更なる知見によれば、このように硝酸塩浴から発生する比較的多量の水蒸気を確実に除去することが望ましい。
【0010】
ここで、特許文献１に記載されているように、シュート空間内を水平方向に横断するようにガスを供給し、このガスの流れを利用して、浴槽から発生するガスを含むシュート空間内ガスを排出する技術がある。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ノズル上に間隔を空けて形成された複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射していたため、硝酸塩浴から発生する比較的多量の水蒸気を確実に除去するために十分なガスの流れを形成することは困難であった。
【0011】
なお、硝酸塩浴から発生する水蒸気対策として、上記の特許文献１に記載されたような手法（つまりシュート空間内にガスを供給してシュート空間内において水蒸気を排出する手法）の他に、プロパン等のエンリッチガスを炉内に追加供給する手法がある（例えば非特許文献２参照）。加熱炉に水蒸気が侵入すると加熱炉の露点が上昇することになるが、後者の手法では、加熱炉に侵入する水蒸気に対抗してエンリッチガスを炉内に追加供給することで、加熱炉の露点を所定値まで低減させるようにしている。しかしながら、この手法では、エンリッチガスを多量に使用する必要があり、また、加熱炉内に大量の煤が短期間で堆積して炉内状態を劣悪化させることがある。また、この煤がベルトで搬送されて硝酸塩浴槽へと落下することで、硝酸塩浴が汚染されるという問題も起こり得る。
【0012】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものである。本発明の目的は、加熱炉で加熱処理された金属部材を投下シュート装置により硝酸塩浴に投入する連続式熱処理装置において、硝酸塩浴から発生する水蒸気をシュート空間内において効果的に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記の目的を達成するために、本発明は、金属部材に対して連続的に熱処理を行う連続式熱処理装置であって、金属部材を加熱処理する加熱炉と、加熱炉で加熱処理された金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、を有し、投下シュート装置は、鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスをシュート空間内に供給するガス供給部と、シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、を有し、ガス供給部は、シュート空間内に供給すべき不活性ガスが供給される上流側通路と、上流側通路から２以上に分岐した下流側通路であって、各々がシュート空間内に連通する２以上の分岐通路と、を有し、２以上の分岐通路の各々は、少なくとも部分的に、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている、ことを特徴とする。
【0014】
本発明に係る投下シュート装置では、不活性ガスが供給される上流側通路から２以上に分岐した分岐通路の各々の少なくとも一部を不活性ガスの流れ方向に沿って水平方向の幅が広くなるように形成して、このような２以上の分岐通路を介して不活性ガスをシュート空間内に供給する。したがって、特許文献１のようにノズル上に間隔を空けて形成された複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射する構成と比べて、不活性ガスをより広範囲に且つより均一にシュート空間内に供給することができる。例えば、本発明によれば、水平方向（ある水平面内）においてシュート空間全域に亘る均一なガスの流れを形成することができる。このように水平方向により広範囲に形成される不活性ガスの流れは、硝酸塩浴から発生する水蒸気が当該不活性ガスの流れを下から上へ貫いて移動することを効果的に抑制して、当該水蒸気などを含むシュート空間内ガスをシュート空間から効果的に排出することができる。
【0015】
本発明において、好ましくは、２以上の分岐通路の各々は、更に、少なくとも部分的に、鉛直方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って狭まるように形成されている。
上記のように２以上の分岐通路の水平方向の幅を流れ方向に沿って広がるように形成すると、ガス供給部から供給される不活性ガスの速度が低下する懸念があるが、２以上の分岐通路の鉛直方向の幅（高さ）を流れ方向に沿って狭まるように更に形成することで、ガス供給部から供給される不活性ガスの速度の低下を抑えることができる。よって、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを所望の速度で効果的に形成することができる。
上記のように２以上の分岐通路の水平方向の幅を流れ方向に沿って広がるように形成すると、ガス供給部から供給される不活性ガスの速度が低下する懸念があるが、２以上の分岐通路の鉛直方向の幅（高さ）を流れ方向に沿って狭まるように更に形成することで、ガス供給部から供給される不活性ガスの速度の低下を抑えることができる。よって、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを所望の速度で効果的に形成することができる。
【0016】
本発明において、好ましくは、周壁には、幅広の略矩形状を有し、２以上の分岐通路の各々に連通する２以上のガス供給口が形成されている。
このように幅広の略矩形状を有する２以上のガス供給口からシュート空間内に不活性ガスを供給することで、特許文献１のように複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射する構成と比べて、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
このように幅広の略矩形状を有する２以上のガス供給口からシュート空間内に不活性ガスを供給することで、特許文献１のように複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射する構成と比べて、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
【0017】
本発明において、好ましくは、２以上のガス供給口は、水平方向に等間隔で整列するように配置されている。
このように構成された本発明によれば、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
このように構成された本発明によれば、水平方向においてシュート空間のより広範囲に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
【0018】
本発明において、好ましくは、２以上のガス供給口の総開口面積は、４×１０-3（ｍ2）以上で８×１０-3（ｍ2）以下である。
当該下限値を下回る場合、ガス供給口での圧損による流体エネルギーの減衰及び流速の減衰が過大となり、不活性ガスの所望の流れを効果的に形成することができない。一方、当該上限値を上回る場合、ガス供給口からのガスの分散による流速の減衰が過大となり、不活性ガスの所望の流れを効果的に形成することができない。
当該下限値を下回る場合、ガス供給口での圧損による流体エネルギーの減衰及び流速の減衰が過大となり、不活性ガスの所望の流れを効果的に形成することができない。一方、当該上限値を上回る場合、ガス供給口からのガスの分散による流速の減衰が過大となり、不活性ガスの所望の流れを効果的に形成することができない。
【0019】
本発明において、好ましくは、ガス排出部は、吸引排気するシュート空間内のガスが流れる１以上のガス排出通路を有し、周壁には、幅広の略矩形状を有し、１以上のガス排出通路に連通する１以上のガス排出口が形成されている。
このように構成された本発明によれば、幅広の略矩形状を有する１以上のガス排出口を用いることで、シュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
このように構成された本発明によれば、幅広の略矩形状を有する１以上のガス排出口を用いることで、シュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
【0020】
本発明において、好ましくは、ガス供給口とガス排出口とは、鉛直方向において略同一高さに配置されている。
このように構成された本発明によれば、ガス供給口によって供給される不活性ガス及び当該不活性ガスにより捕捉されるシュート空間内ガスを、ガス排出口によって、より効果的に吸引排気することができる。
このように構成された本発明によれば、ガス供給口によって供給される不活性ガス及び当該不活性ガスにより捕捉されるシュート空間内ガスを、ガス排出口によって、より効果的に吸引排気することができる。
【0021】
本発明において、好ましくは、１以上のガス排出口の総開口面積は、２×１０-2（ｍ2）以上である。
本件発明者の知見によれば、当該条件が満たされる時、ガス排出部によってシュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
本件発明者の知見によれば、当該条件が満たされる時、ガス排出部によってシュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
【0022】
本発明において、好ましくは、ガス供給部は、不活性ガスを硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を更に有する。
このように構成された本発明によれば、シュート空間内に浮遊し得る、硝酸塩浴からのソルトヒューム（硝酸塩浴から揮発（ヒューム化）した硝酸塩）が、不活性ガスにより冷却されてガス供給部やガス排出部付近で凝結することを防止できる。
このように構成された本発明によれば、シュート空間内に浮遊し得る、硝酸塩浴からのソルトヒューム（硝酸塩浴から揮発（ヒューム化）した硝酸塩）が、不活性ガスにより冷却されてガス供給部やガス排出部付近で凝結することを防止できる。
【0023】
本発明において、好ましくは、周壁は、水平方向に沿った断面が略矩形状を有する四角柱状に形成され、２以上の分岐通路の各々は、周壁の第１の側面に形成された２以上のガス供給口と連通し、ガス排出部は、吸引排気するシュート空間内のガスが流れる３つのガス排出通路を有し、３つのガス排出通路の各々は、周壁の第１の側面に対向する第２の側面と、周壁の第１及び第２の側面に挟まれた第３及び第４の側面と、の各々に形成されたガス排出口と連通する。
このように構成された本発明では、周壁の３つの側面のそれぞれにガス排出通路を設けるようにガス排出部を構成することで、シュート空間内ガスを広範囲から吸引排気することができる。したがって、シュート空間からシュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
このように構成された本発明では、周壁の３つの側面のそれぞれにガス排出通路を設けるようにガス排出部を構成することで、シュート空間内ガスを広範囲から吸引排気することができる。したがって、シュート空間からシュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
【0024】
本発明において、好ましくは、２以上のガス供給口は、幅広の略矩形状を有すると共に、水平方向に整列するように配置され、２以上のガス供給口の水平方向の合計長さは、周壁の第１の側面の水平方向の長さの９０％以上である。
このように構成された本発明によれば、水平方向においてシュート空間の略全域に亘る不活性ガスの流れをより効果的に形成することができる。
このように構成された本発明によれば、水平方向においてシュート空間の略全域に亘る不活性ガスの流れをより効果的に形成することができる。
【0025】
本発明において、好ましくは、ガス排出部の近傍を水平方向に流れるシュート空間内のガスの移動速度が０．６（ｍ／ｓ）以上で、且つ、ガス排出部の近傍を鉛直方向上方に流れるシュート空間内のガスの移動速度が０．３（ｍ／ｓ）以下である。
当該条件が満たされる時、水蒸気の加熱炉への侵入を実質的に完全に防止することができる。
当該条件が満たされる時、水蒸気の加熱炉への侵入を実質的に完全に防止することができる。
【0026】
本発明において、好ましくは、ガス供給部は、不活性ガスを７ｍ3／ｈ以上の流量で供給する。
当該条件が満たされる時、比較的高速の不活性ガスの流れを形成することができ、シュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
当該条件が満たされる時、比較的高速の不活性ガスの流れを形成することができ、シュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
【0027】
本発明において、好ましくは、ガス排出部は、ガス供給部が不活性ガスを供給する流量よりも大きな流量で、シュート空間内のガスを吸引排気する。
当該条件が満たされる時、シュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
当該条件が満たされる時、シュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
【0028】
本発明において、好ましくは、周壁により形成されるシュート空間の水平方向に沿った断面積は、０．４（ｍ2）以下である。
当該条件が満たされる時、ガス供給部からガス排出部までの距離が比較的短くなるため、比較的高速の不活性ガスの流れを形成することができ、シュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
当該条件が満たされる時、ガス供給部からガス排出部までの距離が比較的短くなるため、比較的高速の不活性ガスの流れを形成することができ、シュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
【0029】
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、金属部材に対して連続的に熱処理を行う連続式熱処理装置であって、金属部材を加熱処理する加熱炉と、加熱炉で加熱処理された金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置と、投下シュート装置の下方に配置され、当該投下シュート装置により金属部材が投入される硝酸塩浴を収容する硝酸塩浴槽と、を有し、投下シュート装置は、鉛直方向に延びるシュート空間を形成する周壁と、シュート空間を水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスをシュート空間内に供給するガス供給部と、シュート空間内のガスを当該シュート空間から吸引排気するガス排出部と、を有し、ガス供給部は、不活性ガスを硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を更に有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明に係る投下シュート装置では、ガス供給部が、不活性ガスを硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を有している。これにより、シュート空間内に浮遊し得る、硝酸塩浴からのソルトヒュームが、不活性ガスにより冷却されてガス供給部やガス排出部付近で凝結することを防止できる。したがって、ガス供給部からの不活性ガスの供給及びガス排出部からのシュート空間内ガスの排出を確保することができる。よって、硝酸塩浴から発生する水蒸気の除去を確保することが可能となる。
このように構成された本発明に係る投下シュート装置では、ガス供給部が、不活性ガスを硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源を有している。これにより、シュート空間内に浮遊し得る、硝酸塩浴からのソルトヒュームが、不活性ガスにより冷却されてガス供給部やガス排出部付近で凝結することを防止できる。したがって、ガス供給部からの不活性ガスの供給及びガス排出部からのシュート空間内ガスの排出を確保することができる。よって、硝酸塩浴から発生する水蒸気の除去を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、加熱炉で加熱処理された金属部材を投下シュート装置により硝酸塩浴に投入する連続式熱処理装置において、硝酸塩浴から発生する水蒸気をシュート空間内において効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施形態に係る連続式熱処理装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る投下シュート装置の斜視図である。
【図3】本発明の実施形態に係る投下シュート装置の側面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る投下シュート装置の上面図である。
【図9】熱処理の実験を行った金属部材（供試材）の断面組織において確認された、未脱炭組織の一例を示す写真である。
【図10】熱処理の実験を行った金属部材（供試材）の断面組織において確認された、脱炭組織の一例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による連続式熱処理装置について説明する。
【0033】
【0034】
図１に示すように、連続式熱処理装置１は、主に、処理対象となっている金属部材（鉄鋼部材など）を搬送する搬送装置２と、搬送装置２で搬送された金属部材を加熱処理する加熱炉３と、加熱炉３で加熱処理された金属部材を投下する投下シュート装置４と、投下シュート装置４により投下された金属部材を恒温熱処理する硝酸塩浴槽６と、硝酸塩浴槽６で恒温熱処理された金属部材を洗浄する水洗槽７と、水洗槽７で洗浄された金属部材を乾燥する乾燥装置８と、を有する。
【0035】
具体的には、搬送装置２は、電磁石を備えたコンベアで金属部材を搬送する。加熱炉３は、金属部材を搬送するメッシュベルト３２と、金属部材を加熱するヒータ３１と、を有する。ヒータ３１は、金属部材がメッシュベルト３２の搬送端まで移動する間に、無酸化雰囲気中において、金属部材を８００～９００℃に加熱すると共に、この金属部材の加熱状態を５～６０分程度保持する。その結果、金属部材がオーステナイト組織へと変態する。
【0036】
次に、投下シュート装置４は、加熱炉３と硝酸塩浴槽６とに連通するように鉛直方向（上下方向）に延びるシュート空間を含み、加熱炉３で加熱処理された金属部材をシュート空間内に投下する、換言すると金属部材を自由落下させる。投下シュート装置４は、加熱炉３から硝酸塩浴槽６への金属部材の自由落下の工程において、無酸化雰囲気の維持や、金属部材の温度低下防止の目的で設けられている。
【0037】
次に、硝酸塩浴槽６は、溶融された硝酸塩を含み、投下シュート装置４から投入された金属部材を恒温熱処理（オーステンパ処理やマルテンパ処理）する硝酸塩浴６１と、硝酸塩浴６１を加熱するヒータ６２と、硝酸塩浴６１内の硝酸塩を汲み上げるソルトポンプ６３と、硝酸塩浴６１で恒温熱処理された金属部材を搬送するコンベア６４と、コンベア６４を加熱するヒータ６５と、を有する。硝酸塩浴槽６は、投下シュート装置４から投入された金属部材を、硝酸塩浴６１で冷却して、５～６０分程度、等温保持する。その結果、上記のように加熱炉３でオーステナイト組織へと変態された金属部材は、硝酸塩浴６１の温度が３００～４３０℃である場合にはベイナイト組織へと変態する一方で、硝酸塩浴６１の温度が１６０～２５０℃である場合にはマルテンサイト組織へと変態される。なお、処理対象となっている金属部材の鋼種に応じて、その組織が変態する温度が異なるため、生産現場では、硝酸塩浴６１の温度がヒータ６２等により適宜調節される。
【0038】
また、硝酸塩浴槽６の硝酸塩浴６１には、冷却能力の向上のために水が添加される。硝酸塩浴６１への水の添加は、図示しない所定の装置で行われてもよいし、作業者の手作業により行われてもよい。こうして硝酸塩浴６１に水を添加すると、水の分子が、硝酸塩と分子間結合し、この分子結合が、８００～９００℃まで加熱された金属部材と接した瞬間に切れる。その結果、金属部材の気化潜熱が奪われると共に、水分子が蒸気泡となって部材周囲の硝酸塩浴６１を攪拌させることで、冷却性能が向上すると考えられる。
【0039】
また、硝酸塩浴槽６のコンベア６４は、硝酸塩浴６１で恒温熱処理された金属部材を硝酸塩浴６１から引き上げて搬送し、水洗槽７へと投下する。また、硝酸塩浴槽６のヒータ６５は、こうしてコンベア６４により金属部材が搬送されている間に、金属部材に付着した硝酸塩が冷えて固体化することによる金属部材とコンベア６４との固着などを防止するために、２００～３００℃程度にコンベア６４を加熱する。
【0040】
次に、水洗槽７は、上記のように硝酸塩浴槽６のコンベア６４より金属部材が投入されて、この金属部材の表面に付着した硝酸塩を槽内の水により除去する。また、水洗槽７は、金属部材を搬送するコンベア７１と、コンベア７１で搬送される金属部材に洗浄水を散布するシャワー７２と、を有する。乾燥装置８は、こうしてシャワー７２により洗浄された後の金属部材に対して熱風を供給することで、金属部材を乾燥させる。
【0041】
［投下シュート装置の構成］
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係る投下シュート装置４の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る投下シュート装置４の要部の斜視図である。図３は、本実施形態に係る投下シュート装置４の側面図である。図４は、本実施形態に係る投下シュート装置４の上面図である（図４では部分的に断面図を示している）。
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係る投下シュート装置４の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る投下シュート装置４の要部の斜視図である。図３は、本実施形態に係る投下シュート装置４の側面図である。図４は、本実施形態に係る投下シュート装置４の上面図である（図４では部分的に断面図を示している）。
【0042】
図２乃至図４に示すように、投下シュート装置４は、鉛直方向に延び、金属部材が通過するシュート空間４１ｘを形成する周壁４１と、周壁４１上に設けられ、シュート空間４１ｘ内を水平方向に横断する不活性ガス（窒素ガスなど）の流れを生じさせるように、不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給するガス供給部４２と、鉛直方向においてガス供給部４２に対応する高さ位置の周壁４１上に設けられ、硝酸塩浴６１から発生する水蒸気及びソルトヒューム、並びに不活性ガスを含むシュート空間内ガスを吸引して、当該シュート空間内ガスをシュート空間４１ｘから排出するガス排出部４３と、を有する。特に図４に示すように、周壁４１は、水平方向に沿った断面が略矩形状であり、第１乃至第４の側面４１ａ～４１ｄを含む四角柱状に形成されており、ガス供給部４２は、周壁４１の第１の側面４１ａに設けられ、ガス排出部４３は、周壁４１において第１の側面４１ａに対向する第２の側面４１ｂと、周壁４１において第１及び第２の側面４１ａ、４１ｂに挟まれた第３及び第４の側面４１ｃ、４１ｄと、に設けられている。なお、これらガス供給部４２及びガス排出部４３の詳細は後述する。
【0043】
また、図３に示すように、投下シュート装置４は、上記のガス供給部４２及びガス排出部４３の下方に設けられ、周壁４１の外側面に沿って硝酸塩を水平方向に流すための硝酸塩流通装置４５と、この硝酸塩流通装置４５の更に下方に設けられ、シュート空間４１ｘ内に硝酸塩によるソルトカーテンを発生させるソルトカーテン発生装置４６と、を更に有する。なお、図２では、説明の便宜上、硝酸塩流通装置４５及びソルトカーテン発生装置４６の図示を省略している。
【0044】
硝酸塩流通装置４５は、周壁４１の外側を覆うカバー４５１を有し、硝酸塩浴槽６のソルトポンプ６３によって汲み上げられた硝酸塩が供給され（硝酸塩の供給に関する構成については不図示）、この硝酸塩をカバー４５１と周壁４１との間の空間４５２内に水平方向に常時流すように動作する。これにより、シュート空間４１ｘを加温することで、シュート空間４１ｘを自由落下中の金属部材の温度低下を防止することができる。
【0045】
ソルトカーテン発生装置４６は、周壁４１の第１及び第２の側面４１ａ、４１ｂのそれぞれに設けられた一対の装置から構成される。この一対のソルトカーテン発生装置４６は、それぞれ、周壁４１の外側面を覆うように取り付けられた金属板４６１と、金属板４６１の外側を覆うカバー４６２と、周壁４１及び金属板４６１を通してシュート空間４１ｘに連通するように形成されたスリット４６３と、を有する。ソルトカーテン発生装置４６は、硝酸塩浴槽６のソルトポンプ６３によって汲み上げられた硝酸塩が供給され（硝酸塩の供給に関する構成については不図示）、この硝酸塩をスリット４６３からシュート空間４１ｘ内にカーテン状に噴射することで（矢印Ａ１２参照）、金属部材が硝酸塩浴６１に投入されるときに跳ね返る硝酸塩をブロックする。これにより、硝酸塩が投下シュート装置４の上流側の加熱炉３に侵入することで、加熱炉３の構成部品が汚損したり、硝酸塩が熱分解して加熱炉３の雰囲気に悪影響を及ぼしたりすることを防止できる。このようなソルトカーテン発生装置４６で硝酸塩をブロックしきれずに硝酸塩が周壁４１の内側面に飛散する場合があるが、この場合でも、上記した硝酸塩流通装置４５により空間４５２内に流される硝酸塩によって、周壁４１の内側面での硝酸塩の凝結及び堆積を防止することができる。
【0046】
なお、投下シュート装置４は、ソルトカーテン発生装置４６の点検や清掃等のために、連続式熱処理装置１から取り外せるように構成されている。したがって、投下シュート装置４においては、このような点検や清掃等の作業性を考慮して、ガス供給部４２及びガス排出部４３は、周壁４１の上端から２００（ｍｍ）程度下方の位置に設置されるのが良い。また、ガス供給部４２から供給される不活性ガスが、硝酸塩浴６１の硝酸塩浴液面やソルトカーテン発生装置４６のソルトカーテンに接触することを防ぐために、ガス供給部４２及びガス排出部４３は、ソルトカーテン発生装置４６の設置個所から４００（ｍｍ）以上上方の位置、例えば４５０ｍｍの位置、に設置されるのが良い。
【0047】
次に、図２及び図４に加えて、図５乃至図７を参照して、本実施形態に係る投下シュート装置４のガス供給部４２について具体的に説明する。図５は、図３中のV－V線に沿って見た、本実施形態に係る投下シュート装置４のガス供給部４２の一部分の断面図である。図６は、図４中のVI－VI線に沿って見た、本実施形態に係る投下シュート装置４のガス供給部４２の一部分の断面図である。図７は、図４中の矢印Ａ３方向から見た、本実施形態に係る投下シュート装置４の周壁４１の第１の側面４１ａの一部分の正面図である。
【0048】
図４に示すように、投下シュート装置４のガス供給部４２は、シュート空間４１ｘ内に供給すべき窒素ガスなどの不活性ガスが通過する上流側通路４２１と、上流側通路４２１上に設けられ、不活性ガスを加熱する熱源４２２と、上流側通路４２１から分岐した２つの第１の分岐通路４２３と、当該２つの第１の分岐通路４２３のそれぞれから２つずつ分岐した４つの第２の分岐通路４２４と、当該４つの第２の分岐通路４２４のそれぞれに接続された４つの第３の分岐通路４２５と、を有する。
４つの第３の分岐通路４２５の各々は、不活性ガスの流れ方向に沿って流路断面形状が変化するように形成され、周壁４１上に開口するガス供給口４１ａ１を介してシュート空間４１ｘに連通して、不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給する（矢印Ａ２）。
４つの第３の分岐通路４２５の各々は、不活性ガスの流れ方向に沿って流路断面形状が変化するように形成され、周壁４１上に開口するガス供給口４１ａ１を介してシュート空間４１ｘに連通して、不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給する（矢印Ａ２）。
【0049】
具体的には、図２及び図４に示すように、４つの第３の分岐通路４２５は、周壁４１の第１の側面４１ａに水平方向に整列するように配置されている。また、図２、図４乃至図６から分かるように、上流側通路４２１、第１の分岐通路４２３、第２の分岐通路４２４は、それぞれ、流路断面形状がほぼ同一の円形（例えばφ２１．４ｍｍ）となるように形成されているのに対して、第３の分岐通路４２５は、流路断面形状が幅広の略矩形となるように形成されている。
より詳しくは、第３の分岐通路４２５は、図５に示すように、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている（テーパ角度は４０°～５０°程度が良い。なお、図５の例では、不活性ガスの流れ方向に対して左右対称のテーパ角度が採用されているが、この態様に限定されない。）。また、第３の分岐通路４２５は、図６に示すように、鉛直方向の幅（高さ）が不活性ガスの流れ方向に沿って狭まるように形成されている（テーパ角度は１０°～１５°程度が良い。なお、図６の例では、上壁のみが傾斜面となっており下壁は水平面の態様が採用されているが、この態様に限定されない。）。このような第３の分岐通路４２５からシュート空間４１ｘへと不活性ガスを供給することで、水平方向においてシュート空間４１ｘの全域に亘って横断するような均一なガスの流れを形成することが可能となる。
また、４つの第２の分岐通路４２４の各々の対応する（接続された）第３の分岐通路４２５側の１００ｍｍの長さ部分は、当該対応する第３の分岐通路４２５への不活性ガスの導入をより円滑にするために、水平方向に延びている。
より詳しくは、第３の分岐通路４２５は、図５に示すように、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている（テーパ角度は４０°～５０°程度が良い。なお、図５の例では、不活性ガスの流れ方向に対して左右対称のテーパ角度が採用されているが、この態様に限定されない。）。また、第３の分岐通路４２５は、図６に示すように、鉛直方向の幅（高さ）が不活性ガスの流れ方向に沿って狭まるように形成されている（テーパ角度は１０°～１５°程度が良い。なお、図６の例では、上壁のみが傾斜面となっており下壁は水平面の態様が採用されているが、この態様に限定されない。）。このような第３の分岐通路４２５からシュート空間４１ｘへと不活性ガスを供給することで、水平方向においてシュート空間４１ｘの全域に亘って横断するような均一なガスの流れを形成することが可能となる。
また、４つの第２の分岐通路４２４の各々の対応する（接続された）第３の分岐通路４２５側の１００ｍｍの長さ部分は、当該対応する第３の分岐通路４２５への不活性ガスの導入をより円滑にするために、水平方向に延びている。
【0050】
また、図５乃至図７に示すように、４つの第３の分岐通路４２５は、それぞれ、周壁４１の第１の側面４１ａに形成された４つのガス供給口４１ａ１と連通し、この４つのガス供給口４１ａ１を介してシュート空間４１ｘ内に不活性ガスを供給する（各図中の矢印参照）。詳しくは、４つのガス供給口４１ａ１は、それぞれ幅広の略矩形（例えば高さ７ｍｍ程度、幅１８５ｍｍ程度）を有し、水平方向に沿って等間隔で整列するように配置されている（図７参照）。好ましくは、４つのガス供給口４１ａ１の水平方向の合計長さは、周壁４１の第１の側面４１ａの水平方向の長さの９０％以上である。これにより、水平方向においてシュート空間４１ｘの全域に亘って横断するような不活性ガスの流れを効果的に形成することができる。
【0051】
他方で、ガス供給部４２の熱源４２２は、上流側通路４２１上に設けられ、硝酸塩浴に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に不活性ガスを加熱する。これにより、シュート空間４１ｘ内に浮遊する、硝酸塩浴６１からのソルトヒュームが、ガス供給口４１ａ１付近で凝結することを防止することができる。例えば、熱源４２２は、硝酸塩浴６１に適用される硝酸塩の融点が約１４０℃である場合には、不活性ガスを１６０℃以上に加熱することが好ましい。この場合、更に好適には、熱源４２２は、操業中の硝酸塩の組成変化に伴う融点上昇や不活性ガスの加熱に要するエネルギー消費等を考慮して、不活性ガスを１６０～２３０℃に加熱するのが良い。なお、加熱炉３や硝酸塩浴６１の余熱を熱源４２２に利用してもよい。
【0052】
なお、上記した実施形態では、上流側通路４２１と第３の分岐通路４２５とが第１の分岐通路４２３及び第２の分岐通路４２４を介して間接的に接続されているが、第１の分岐通路４２３及び／又は第２の分岐通路４２４を用いずに、上流側通路４２１と第３の分岐通路４２５とを間接的又は直接的に接続してもよい。例えば、上流側通路４２１を２つに分岐させずに４つに分岐させ、これらの分岐させた４つの通路を介して第３の分岐通路４２５を上流側通路４２１に間接的に接続してもよいし、上流側通路４２１に対して第３の分岐通路４２５を直接的に接続してもよい。また、第３の分岐通路４２５を４つ用いることに限定はされず、第３の分岐通路４２５を２つ、３つ又は５つ以上用いてもよい。
【0053】
次に、図３及び図４に加えて、図８を参照して、本実施形態に係る投下シュート装置４のガス排出部４３について具体的に説明する。図８は、図３中のVIII－VIII線に沿って見た、本実施形態に係る投下シュート装置４のガス排出部４３の断面図である。
【0054】
上述したように、投下シュート装置４のガス排出部４３は、ガス供給部４２からシュート空間４１ｘ内を水平方向に横断するように供給された不活性ガスの流れを利用して、硝酸塩浴６１から発生する水蒸気及びソルトヒューム、並びに不活性ガスを含むシュート空間内ガスを吸引して、当該シュート空間内ガスをシュート空間４１ｘから排出する。具体的には、図３、図４及び図８に示すように、投下シュート装置４のガス排出部４３は、周壁４１の第２の側面４１ｂに設けられた第１のガス排出通路４３１と、周壁４１の第３及び第４の側面４１ｃ、４１ｄのそれぞれに設けられ、且つ、下流端において第１のガス排出通路４３１に接続された第２及び第３のガス排出通路４３２、４３３と、第１のガス排出通路４３１の下流端に接続された第４のガス排出通路４３４と、第４のガス排出通路４３４の下流端に接続され、ガスを吸引する排気ブロワ４３５と、を有する。
【0055】
より詳しくは、図８に示すように、第２のガス排出通路４３２には、１枚の仕切り板で区切られた２つの内部通路４３２ａ、４３２ｂが形成されており、この２つの内部通路４３２ａ、４３２ｂは、それぞれ、周壁４１の第３の側面４１ｃに形成されたガス排出口４１ｃ１、４１ｃ２と連通している。同様に、第３のガス排出通路４３３には、１枚の仕切り板で区切られた２つの内部通路４３３ａ、４３３ｂが形成されており、この２つの内部通路４３３ａ、４３３ｂは、それぞれ、周壁４１の第４の側面４１ｄに形成されたガス排出口４１ｄ１、４１ｄ２と連通している。他方で、第１のガス排出通路４３１は、２枚の仕切り板で区切られた３つの内部通路４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃが形成されている。２つの内部通路４３１ａ、４３１ｂの各々は、第２のガス排出通路４３２（詳しくは第２のガス排出通路４３２の内部通路４３２ａ、４３２ｂの両方）、及び第３のガス排出通路４３３（詳しくは第３のガス排出通路４３３の内部通路４３３ａ、４３３ｂの両方）と連通している。また、第１のガス排出通路４３１の内部通路４３１ｃは、周壁４１の第２の側面４１ｂに形成されたガス排出口４１ｂ１と連通している。これら内部通路４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃは、第１のガス排出通路４３１の最下流位置において合流する。
【0056】
ガス排出部４３のガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２の各々は、上記したガス供給部４２のガス供給口４１ａ１と鉛直方向において略同一高さ（ソルトカーテン発生装置４６の上方４５０ｍｍ程度（塩浴面上６５０ｍｍ程度））に配置されている（図２、図３、図４）。また、好ましくは、ガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２の各々は、ガス供給口４１ａ１と同様に、幅広の略矩形（例えば、高さ７ｍｍ程度、幅１８０ｍｍ～２００ｍｍ程度）に形成されている。また、好ましくは、第１のガス排出通路４３１と連通するガス排出口４１ｂ１の水平方向の長さは、周壁４１の第２の側面４１ｂの水平方向の長さの９０％以上であり、第２のガス排出通路４３２と連通するガス排出口４１ｃ１、４１ｃ２の水平方向の合計長さは、周壁４１の第３の側面４１ｃの水平方向の長さの９０％以上であり、第３のガス排出通路４３３と連通するガス排出口４１ｄ１、４１ｄ２の水平方向の合計長さは、周壁４１の第４の側面４１ｄの水平方向の長さの９０％以上である。
【0057】
このようなガス排出部４３では、下流側の排気ブロワ４３５による吸引によって、周壁４１の第２の側面４１ｂに設けられた第１のガス排出通路４３１の内部通路４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃと、周壁４１の第３及び第４の側面４１ｃ、４１ｄに設けられた第２及び第３のガス排出通路４３２、４３３の内部通路４３２ａ、４３２ｂ、４３３ａ、４３３ｂと、のそれぞれにシュート空間内ガスを流すことで（図８中の矢印参照）、シュート空間４１ｘからシュート空間内ガスを排出する。このように構成されたガス排出部４３によれば、シュート空間内ガスを広範囲から吸引排気することができる。これにより、シュート空間４１ｘからシュート空間内ガスを効果的に排出することができる。
【0058】
［実施例］
次に、上述した投下シュート装置４の実施例について説明する。本件発明者が行った実験によれば、水平方向においてシュート空間４１ｘの全域に亘る均一なガスの流れを形成して、シュート空間４１ｘからシュート空間内ガスに含まれる水蒸気を確実に除去するためには、投下シュート装置４において、ガス排出部４３の近傍を水平方向に流れるシュート空間ガスの移動速度（以下適宜「水平方向速度」と呼ぶ。）ｖxを０．６（ｍ／ｓ）以上に設定し、且つ、ガス排出部の近傍を鉛直方向上方に流れるシュート空間内ガスの移動速度（以下適宜「上方向速度」と呼ぶ。）ｖyを０．３（ｍ／ｓ）以下に設定するのが望ましいことが分かった。
次に、上述した投下シュート装置４の実施例について説明する。本件発明者が行った実験によれば、水平方向においてシュート空間４１ｘの全域に亘る均一なガスの流れを形成して、シュート空間４１ｘからシュート空間内ガスに含まれる水蒸気を確実に除去するためには、投下シュート装置４において、ガス排出部４３の近傍を水平方向に流れるシュート空間ガスの移動速度（以下適宜「水平方向速度」と呼ぶ。）ｖxを０．６（ｍ／ｓ）以上に設定し、且つ、ガス排出部の近傍を鉛直方向上方に流れるシュート空間内ガスの移動速度（以下適宜「上方向速度」と呼ぶ。）ｖyを０．３（ｍ／ｓ）以下に設定するのが望ましいことが分かった。
【0059】
そして、本件発明者が行った実験によれば、上記の「ｖx≧０．６（ｍ／ｓ）」及び「ｖy≦０．３（ｍ／ｓ）」を実現するためには、ガス供給部４２による不活性ガスの供給流量Ｑ1（ｍ3／ｈ）と、ガス排出部４３によるシュート空間内ガスの排出流量Ｑ2（ｍ3／ｈ）と、ガス供給口４１ａ１の総開口面積Ａ1（ｍ2）と、ガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２の総開口面積Ａ2（ｍ2）と、シュート空間４１ｘの水平方向に沿った断面積Ａ3（ｍ2）とが、以下の式（１）～（５）を満たせば良いことが分かった。
【0060】
Ｑ1≧７（ｍ3／ｈ） 式（１）
Ｑ2＞Ｑ1 式（２）
４×１０-3（ｍ2）≦Ａ1≦８×１０-3（ｍ2） 式（３）
Ａ2≧２×１０-2（ｍ2） 式（４）
Ａ3≦０．４（ｍ2） 式（５）
Ｑ2＞Ｑ1 式（２）
４×１０-3（ｍ2）≦Ａ1≦８×１０-3（ｍ2） 式（３）
Ａ2≧２×１０-2（ｍ2） 式（４）
Ａ3≦０．４（ｍ2） 式（５）
【0061】
ここで、Ｑ1は、上流側通路４２１（第１の分岐通路４２３、第２の分岐通路４２４も同様）の流路断面積Ａ（ｍ2）と、ガス供給部４２における不活性ガスの全圧Ｐ（Ｐａ）と、ガス供給部４２による不活性ガスの供給密度ρ（ｋｇ／ｍ3）と、ガス供給部４２による不活性ガスの供給温度Ｔ（℃）とを用いて、例えば以下の式（６）で表される。なお、シュート空間４１ｘ内部のガス供給口４１ａ１近傍の気圧は大気圧と等しいものとしている。
【0062】
【0063】
式（６）は、温度補正及び圧損が加味された、ベルヌーイの定理に基づいた式（位置ヘッドは考慮していない）である。特に、式（６）中の「０．１」は、不活性ガスがガス供給部４２からシュート空間４１ｘ内に流れ込むときに生じる圧損の一例を示している。このような式（６）を用いて、Ｑ1が上記式（１）の「Ｑ1≧７」を実現するように、Ａ、Ｐ、ρ、Ｔのそれぞれを決定することができる。
【0064】
次に、本件発明者が行った実験結果について具体的に説明する。本件発明者は、上記したガス供給部４２及びガス排出部４３を含む投下シュート装置４を有する連続式熱処理装置１を用いて、式（１）～（５）中のＱ1、Ｑ2、Ａ1、Ａ2、Ａ3をそれぞれ変化させて実験を行い、シュート空間内ガスの移動速度ｖx、ｖyと、熱処理を行った金属部材（供試材であり、以下では単に「処理品」と呼ぶ。）における表面硬さ及び脱炭の有無と、を取得した。具体的には、シュート空間内ガスの移動速度ｖx、ｖyは、冷間運転時において投下シュート装置４の点検扉を開いて、そこから周壁４１内に風速計を挿入して、当該風速計をガス排出口４１ｂ１の直下に配置することで計測された。
【0065】
処理品には、アルカリ脱脂洗浄済みのＳ５５Ｃ鋼（縦４ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ)が使用された。加熱炉３内の雰囲気は、メタノール分解ガス及び窒素による混合ガスにより形成され、また、雰囲気自動制御システムによってＣＰ（カーボンポテンシャル）値が０．６となるようにプロパンが投入された。処理品には、恒温熱処理としてオーステンパ処理が行われた。このオーステンパ処理に適用した条件は、処理品を８５０℃で３０分間加熱した後に、水が添加された３３０℃の硝酸塩浴６１で処理品を急速冷却し、この処理品に対する恒温保持を３０分間行う、という条件である。硝酸塩浴６１には、硝酸カリウムと亜硝酸ナトリウムとの混合塩に対して十分に含水したものが使用された。
【0066】
熱処理後の処理品における表面硬さは、荷重ＨＶ１０での５か所測定の平均値を算出することで評価され、また、熱処理後の処理品における断面組織の脱炭の有無は、光学顕微鏡組織観察により判別された。そして、処理品の表面硬さが４００ＨＶ以上で且つ処理品の表層が未脱炭組織である場合には、この処理品は合格であると判断することとした。これに対して、処理品の表面硬さが４００ＨＶ未満又は処理品の表層が脱炭組織である場合には、この処理品は不合格であると判断することとした。ここで、図９は、合格と判断された処理品の断面組織の一例を示し、図１０は、不合格と判断された処理品の断面組織の一例を示す。具体的には、図９は、熱処理の実験を行った処理品の断面組織において確認された、未脱炭組織の一例を示す写真であり、図１０は、熱処理の実験を行った処理品の断面組織において確認された、脱炭組織の一例を示す写真である。
【0067】
なお、このような処理品の表面硬さ及び脱炭の有無は、加熱炉３への水蒸気の侵入の程度に応じて変わるものである。すなわち、投下シュート装置４において水蒸気が十分に除去され、加熱炉３への水蒸気の侵入を防止できた場合には、処理品の表面硬さが高くなり、且つ断面組織の脱炭が生じない。これに対して、投下シュート装置４において水蒸気が十分に除去されず、加熱炉３への水蒸気の侵入を防止できなかった場合には、処理品の表面硬さが低くなったり、断面組織の脱炭が生じたりする。
【0068】
以下の表１には、式（３）～（５）を満たすように、Ａ1が５×１０-3（ｍ2）、Ａ2が５．５×１０-2（ｍ2）、Ａ3が０．３５（ｍ2）に固定される一方で、Ｑ1とＱ2が任意に変化されて行われた実験結果を示す。
【0069】
【表1】
【0070】
実施例１～３では、Ｑ2が１０（ｍ3／ｈ）に固定される一方で、式（１）、（２）を満たす範囲でＱ1が変化された（Ｑ1≧７、Ｑ2＞Ｑ1）。これらの実施例１～３によれば、Ｑ1の増加に伴って、水平方向速度ｖxも増加していることがわかる。また、実施例４～９では、Ｑ1が７（ｍ3／ｈ）に固定される一方で（式（１）満足）、式（２）を満たす範囲でＱ2が変化された（Ｑ2＞Ｑ1）。これらの実施例４～９によれば、水平方向速度ｖxはほとんど変化していないが、Ｑ2の増加に伴って上方向速度ｖyが減少していることがわかる。
【0071】
表１より、これらの実施例１～９の条件下では、処理品の表面硬さが４００ＨＶ以上で且つ処理品の表層に脱炭組織が確認されていないので、実施例１～９による処理品は全て合格と判断されている。これは、実施例１～９の全てで、「ｖx≧０．６（ｍ／ｓ）」及び「ｖy≦０．３（ｍ／ｓ）」が実現されているからであると考えられる。
【0072】
一方で、比較例１～３では、Ｑ2が１０（ｍ3／ｈ）に固定される一方で（式（２）満足）、式（１）を満たさない範囲でＱ1が減少された（Ｑ1＜７）。これらの比較例１～３によれば、処理品の表面硬さが４００ＨＶを大きく下回っており、処理品の表層に脱炭組織が確認されていることがわかる。これは、実施例１～９に比べて水平方向速度ｖxが低いために、投下シュート装置４による水蒸気の除去が不十分であるからと考えられる。
【0073】
続いて、比較例４～７では、Ｑ1が７（ｍ3／ｈ）に固定される一方で（式（１）満足）、式（２）を満たさない範囲でＱ2が変化された（Ｑ2＜Ｑ1）。これらの比較例４～７によれば、Ｑ2の変化により水平方向速度ｖxは０．６（ｍ／ｓ）以上でほとんど変化していないが、Ｑ2が減少すると上方向速度ｖyが増加する傾向が見て取れる。このようなシュート空間内ガスの移動速度ｖx、ｖyの結果より、Ｑ2がＱ1を下回ると、投下シュート装置４のガス排出部４３によってシュート空間内ガスが十分に吸引されず、投下シュート装置４による水蒸気の除去が不十分になると言える。その結果、処理品の表面硬さが４００ＨＶを下回り、処理品の表層に脱炭組織が確認されたと考えられる。
【0074】
以上の表１の結果より、式（１）～（５）を満たすようにＱ1、Ｑ2、Ａ1、Ａ2、Ａ3を設定すれば、「ｖx≧０．６（ｍ／ｓ）」及び「ｖy≦０．３（ｍ／ｓ）」を実現することができ、その結果、投下シュート装置４において水蒸気を十分に除去して、加熱炉３への水蒸気の侵入を適切に防止できることがわかる。
【0075】
次に、表２には、式（１）、（２）を満たすように、Ｑ1が７（ｍ3／ｈ）、Ｑ2が１０（ｍ3／ｈ）に固定される一方で、Ａ1、Ａ2、Ａ3が任意に変化されて行われた実験結果を示す。Ａ1、Ａ2の開口面積は、ガス供給口４１ａ１及びガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２に対して遮蔽板を脱着することで調整された。また、Ａ3は、水平方向に沿った断面積が異なる複数の周壁４１を投下シュート装置４に適用することで調整された。
【0076】
【表2】
【0077】
実施例１０～１２では、Ａ2が２×１０-2（ｍ2）、Ａ3が０．４（ｍ2）に固定される一方で（式（４）、（５）満足）、式（３）を満たす範囲でＡ1が変化された（４×１０-3≦Ａ1≦８×１０-3）。これらの実施例１０～１２によれば、Ａ1が６×１０-3（ｍ2）であるときに水平方向速度ｖxが最大になることがわかる。実施例１３～１５では、Ａ1が５×１０-3（ｍ2）、Ａ3が０．４（ｍ2）に固定される一方で（式（３）、（５）満足）、式（４）を満たす範囲でＡ2が変化された（Ａ2≧２×１０-2）。これらの実施例１３～１５によれば、Ａ2が増加すると、水平方向速度ｖyが減少することがわかる。これら実施例１０～１５の結果より、Ａ1は６×１０-3（ｍ2）程度であるときに比較的高い水平方向速度ｖxが得られる一方で、Ａ2が大きくなると上方向速度ｖyが減少することがわかる。
【0078】
続いて、実施例１６～１７では、Ａ1が５×１０-3（ｍ2）、Ａ2が２×１０-2（ｍ2）に固定される一方で（式（３）、（４）満足）、式（５）を満たす範囲でＡ3が変化された（Ａ3≦０．４）。これらの実施例１６～１７によれば、Ａ3が減少すると、水平方向速度ｖxが増加することがわかる。これは、シュート空間４１ｘの断面積Ａ3が小さくなると、ガス供給口４１ａ１からガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２までの距離が短くなることで、ガス供給口４１ａ１からの不活性ガスが高い速度を維持したままガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２に到達するからである。
【0079】
上記の実施例１０～１７の条件下では、処理品の表面硬さが４００ＨＶ以上で且つ処理品の表層に脱炭組織が確認されていないので、実施例１０～１７による処理品は合格と判断されている。これは、実施例１０～１７の全てで、「ｖx≧０．６（ｍ／ｓ）」及び「ｖy≦０．３（ｍ／ｓ）」が実現されているからであると考えられる。
【0080】
一方で、比較例８～１１では、Ａ2が２×１０-2（ｍ2）、Ａ3が０．４（ｍ2）に固定される一方で（式（４）、（５）満足）、式（３）を満たさない範囲でＡ1が変化された（Ａ1＜４×１０-3又はＡ1＞８×１０-3）。これらの比較例８～１１によれば、処理品の表面硬さが４００ＨＶを下回っており、処理品の表層に脱炭組織が確認されていることがわかる。これは、水平方向速度ｖxが低い（０．５（ｍ／ｓ）未満）からであると考えられる。水平方向速度ｖxが低いのは、Ａ1が小さい比較例８、９では、ガス供給口４１ａ１での圧損が大きくなることで流体エネルギーの減衰及び流速の減衰が生じたからであると考えられ、Ａ1が大きい比較例１０、１１では、ガスが分散されて流速の減衰が生じたからであると考えられる。
【0081】
続いて、比較例１２、１３では、Ａ1が５×１０-3（ｍ2）、Ａ3が０．４（ｍ2）に固定される一方で（式（３）、（５）満足）、式（４）を満たさない範囲でＡ2が変化された（Ａ2＜２×１０-2）。これらの比較例１２、１３によれば、処理品の表面硬さが４００ＨＶを下回っており、処理品の表層に脱炭組織が確認されていることがわかる。これは、Ａ2が小さくなると、投下シュート装置４のガス排出部４３によってシュート空間内ガスが十分に吸引されず（このときには上方向速度ｖyが増加する）、投下シュート装置４において水蒸気が十分に除去されなかったからであると考えられる。
【0082】
続いて、比較例１４、１５では、Ａ1が５×１０-3（ｍ2）、Ａ2が２×１０-2（ｍ2）に固定される一方で（式（３）、（４）満足）、式（５）を満たさない範囲でＡ3が変化された（Ａ3＞０．４）。これらの比較例１４、１５によれば、処理品の表面硬さが４００ＨＶを下回っており、処理品の表層に脱炭組織が確認されていることがわかる。これは、シュート空間４１ｘの水平方向に沿った断面積Ａ3が大きくなると、ガス供給口４１ａ１からガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２までの距離が長くなることで、水平方向速度ｖxが減少したからであると考えられる。
【0083】
以上の表２の結果によっても、式（１）～（５）を満たすようにＱ1、Ｑ2、Ａ1、Ａ2、Ａ3を設定すれば、「ｖx≧０．６（ｍ／ｓ）」及び「ｖy≦０．３（ｍ／ｓ）」を実現することができ、その結果、投下シュート装置４において水蒸気を十分に除去して、加熱炉３への水蒸気の侵入を適切に防止できることがわかる。
【0084】
なお、本件発明者は、上記した実験（実施例１～１７、比較例１～１５）以外にも多数の実験を行うことで、式（１）～（５）の条件の具体的内容（特に各式中の数値パラメータ）を決定した。
【0085】
［作用及び効果］
次に、本実施形態に係る連続式熱処理装置１の作用及び効果について説明する。本実施形態に係る連続式熱処理装置１は、金属部材を加熱処理する加熱炉３と、加熱炉３で加熱処理された金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置４と、投下シュート装置４の下方に配置され、当該投下シュート装置４により金属部材が投入される硝酸塩浴６１を収容する硝酸塩浴槽６と、を有し、投下シュート装置４は、鉛直方向に延びるシュート空間４１ｘを形成する周壁４１と、シュート空間４１ｘを水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給するガス供給部４２と、シュート空間内ガスを当該シュート空間４１ｘから吸引排気するガス排出部４３と、を有し、ガス供給部４２は、シュート空間４１ｘ内に供給すべき不活性ガスが供給される上流側通路４２１と、上流側通路４２１から２以上に分岐した下流側通路であって、各々がシュート空間４１ｘ内に連通する２以上の第３の分岐通路４２５と、を有し、２以上の第３の分岐通路４２５の各々は、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている。
次に、本実施形態に係る連続式熱処理装置１の作用及び効果について説明する。本実施形態に係る連続式熱処理装置１は、金属部材を加熱処理する加熱炉３と、加熱炉３で加熱処理された金属部材を鉛直方向下方に投下するための投下シュート装置４と、投下シュート装置４の下方に配置され、当該投下シュート装置４により金属部材が投入される硝酸塩浴６１を収容する硝酸塩浴槽６と、を有し、投下シュート装置４は、鉛直方向に延びるシュート空間４１ｘを形成する周壁４１と、シュート空間４１ｘを水平方向に横断する不活性ガスの流れを生じさせるように、当該不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給するガス供給部４２と、シュート空間内ガスを当該シュート空間４１ｘから吸引排気するガス排出部４３と、を有し、ガス供給部４２は、シュート空間４１ｘ内に供給すべき不活性ガスが供給される上流側通路４２１と、上流側通路４２１から２以上に分岐した下流側通路であって、各々がシュート空間４１ｘ内に連通する２以上の第３の分岐通路４２５と、を有し、２以上の第３の分岐通路４２５の各々は、水平方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って広がるように形成されている。
【0086】
このような本実施形態に係る投下シュート装置４では、不活性ガスが供給される上流側通路４２１から２以上に分岐した第３の分岐通路４２５の各々の少なくとも一部を不活性ガスの流れ方向に沿って水平方向の幅が広くなるように形成して、このような２以上の第３の分岐通路４２５を介して不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給する。これにより、特許文献１のようにノズル上に間隔を空けて形成された複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射する構成と比べて、不活性ガスをより広範囲に且つより均一にシュート空間４１ｘ内に供給することができる。特に、本実施形態によれば、水平方向（ある水平面内）においてシュート空間４１ｘの略全域に亘る均一なガスの流れを形成することができる。このように水平方向により広範囲に形成される不活性ガスの流れは、硝酸塩浴から発生する水蒸気が当該不活性ガスの流れを下から上へ貫いて移動することを効果的に抑制して、当該水蒸気などを含むシュート空間内ガスを効果的に排出することができる。
【0087】
また、本実施形態によれば、２以上の第３の分岐通路４２５の各々は、更に、鉛直方向の幅が不活性ガスの流れ方向に沿って狭まるように形成されている。
上記のように２以上の第３の分岐通路４２５の水平方向の幅を流れ方向に沿って広がるように形成すると、ガス供給部４２から供給される不活性ガスの速度が低下する懸念があるが、本実施形態のように２以上の第３の分岐通路４２５の鉛直方向の幅（高さ）を流れ方向に沿って狭まるように形成することで、ガス供給部４２から供給される不活性ガスの速度の低下を抑えることができる。よって、水平方向においてシュート空間４１ｘの略全域に亘る均一なガスの流れを所望の速度で効果的に形成することができる。
上記のように２以上の第３の分岐通路４２５の水平方向の幅を流れ方向に沿って広がるように形成すると、ガス供給部４２から供給される不活性ガスの速度が低下する懸念があるが、本実施形態のように２以上の第３の分岐通路４２５の鉛直方向の幅（高さ）を流れ方向に沿って狭まるように形成することで、ガス供給部４２から供給される不活性ガスの速度の低下を抑えることができる。よって、水平方向においてシュート空間４１ｘの略全域に亘る均一なガスの流れを所望の速度で効果的に形成することができる。
【0088】
また、本実施形態によれば、周壁４１には、幅広の略矩形状を有し、２以上の第３の分岐通路４２５の各々に連通する２以上のガス供給口４１ａ１が形成されている。このように幅広の略矩形状を有する２以上のガス供給口４１ａ１からシュート空間４１ｘ内に不活性ガスを供給することで、特許文献１のように複数の小穴からシュート空間内にガスを噴射する構成と比べて、水平方向においてシュート空間４１ｘの略全域に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
【0089】
また、本実施形態によれば、２以上のガス供給口４１ａ１は、水平方向に等間隔で整列するように配置されているので、このような２以上のガス供給口４１ａ１より、水平方向においてシュート空間４１ｘの略全域に亘る均一なガスの流れを、より効果的に形成することができる。
【0090】
また、本実施形態によれば、２以上のガス供給口４１ａ１の総開口面積Ａ1は、４×１０-3（ｍ2）以上で８×１０-3（ｍ2）以下である。これにより、ガス供給口４１ａ１での圧損による流体エネルギーの減衰及び流速の減衰や、ガス供給口４１ａ１からのガスの分散による流速の減衰を抑制することができる。したがって、２以上のガス供給口４１ａ１から所望の速度（比較的高い速度）の不活性ガスをシュート空間４１ｘ内に供給することができる。
【0091】
また、本実施形態によれば、ガス排出部４３は、吸引排気するシュート空間４１ｘ内のガスが流れる第１、第２、第３のガス排出通路４３１、４３２、４３３を有し、周壁４１には、幅広の略矩形状を有し、第１、第２、第３のガス排出通路４３１、４３２、４３３に連通するガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２が形成されている。これにより、ガス排出部４３によってシュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
【0092】
また、本実施形態によれば、ガス供給口４１ａ１とガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２とは、鉛直方向において略同一高さに配置されている。これにより、ガス供給口４１ａ１によって供給される不活性ガス及び当該不活性ガスにより捕捉されるシュート空間内ガスを、ガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２によって効果的に吸引排気することができる。
【0093】
また、本実施形態によれば、ガス排出口４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２の総開口面積Ａ2は、２×１０-2（ｍ2）以上である。これにより、ガス排出部４３によってシュート空間内ガスをより効果的に吸引排気することができる。
【0094】
また、本実施形態によれば、ガス供給部４２は、不活性ガスを硝酸塩浴６１に適用される硝酸塩の融点よりも高い温度に加熱する熱源４２２を更に有する。これにより、シュート空間４１ｘ内に浮遊し得る、硝酸塩浴６１からのソルトヒュームが、不活性ガスにより冷却されてガス供給部４２やガス排出部４３付近で凝結することを防止できる。
【0095】
また、本実施形態によれば、周壁４１は、水平方向に沿った断面が略矩形状を有する四角柱状に形成され、２以上の第３の分岐通路４２５は、周壁４１の第１の側面４１ａに形成された２以上のガス供給口４１ａ１と連通し、ガス排出部４３は、吸引排気するシュート空間ガスが流れる３つの第１、第２、第３のガス排出通路４３１、４３２、４３３を有し、第１のガス排出通路４３１は、周壁４１の第１の側面４１ａに対向する第２の側面４１ｂに形成されたガス排出口４１ｂ１と連通し、第２のガス排出通路４３２は、周壁４１の第１及び第２の側面４１ａ、４１ｂに挟まれた第３の側面４１ｃに形成されたガス排出口４１ｃ１、４１ｃ２と連通し、第３のガス排出通路４３３は、周壁４１の第１及び第２の側面４１ａ、４１ｂに挟まれた第４の側面４１ｄに形成されたガス排出口４１ｄ１、４１ｄ２と連通する。このように周壁４１の３つの側面４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのそれぞれに第１、第２、第３のガス排出通路４３１、４３２、４３３を設けるようにガス排出部４３を構成することで、シュート空間内ガスを広範囲から吸引排気することができる。その結果、シュート空間４１ｘからシュート空間内ガスをより効果的に排出することができる。
【0096】
また、本実施形態によれば、２以上のガス供給口４１ａ１は、幅広の略矩形状を有すると共に、水平方向に整列するように配置され、２以上のガス供給口４１ａ１の水平方向の合計長さは、周壁４１の第１の側面４１ａの水平方向の長さの９０％以上である。このように、２以上のガス供給口４１ａ１を、水平方向において第１の側面４１ａのほぼ全体を占めるように設けることで、水平方向においてシュート空間４１ｘの略全域に亘るガスの流れをより効果的に形成することができる。
【0097】
また、本実施形態によれば、ガス排出部４３の近傍を水平方向に流れるシュート空間内ガスの移動速度ｖxが０．６（ｍ／ｓ）以上で、且つ、ガス排出部４３の近傍を鉛直方向上方に流れるシュート空間内ガスの移動速度ｖyが０．３（ｍ／ｓ）以下である。これにより、水蒸気の加熱炉への侵入を実質的に完全に防止することができる。
【0098】
また、本実施形態によれば、ガス供給部４２は、不活性ガスを７ｍ3／ｈ以上の流量Ｑ1で供給する。これにより、ガス供給部４２からの不活性ガスを高い速度を維持したままガス排出部４３に到達させることができ、シュート空間内ガスを効果的に排出することができる。
【0099】
また、本実施形態によれば、ガス排出部４３は、ガス供給部４２が不活性ガスを供給する流量Ｑ1よりも大きな流量Ｑ2で、シュート空間内ガスを吸引排気する。これにより、ガス排出部４３によってシュート空間内ガスを効果的に吸引排気することができる。
【0100】
また、本実施形態によれば、周壁４１により形成されるシュート空間４１ｘの水平方向に沿った断面積Ａ3は、０．４（ｍ2）以下である。これにより、ガス供給部４２からガス排出部４３までの距離を比較的短くすることができる。したがって、ガス供給部４２からの不活性ガスを高い速度を維持したままガス排出部４３に到達させることができ、シュート空間内ガスを効果的に排出することができる。
【0101】
なお、上述した実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【0102】
１ 連続式熱処理装置
３ 加熱炉
４ 投下シュート装置
６ 硝酸塩浴槽
４１ 周壁
４１ａ１ ガス供給口
４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２ ガス排出口
４１ｘ シュート空間
４２ ガス供給部
４３ ガス排出部
４２１ 上流側通路
４２２ 熱源
４２３ 第１の分岐通路
４２４ 第２の分岐通路
４２５ 第３の分岐通路
４３１ 第１のガス排出通路
４３２ 第２のガス排出通路
４３３ 第３のガス排出通路
４３５ 排気ブロワ
３ 加熱炉
４ 投下シュート装置
６ 硝酸塩浴槽
４１ 周壁
４１ａ１ ガス供給口
４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｃ２、４１ｄ１、４１ｄ２ ガス排出口
４１ｘ シュート空間
４２ ガス供給部
４３ ガス排出部
４２１ 上流側通路
４２２ 熱源
４２３ 第１の分岐通路
４２４ 第２の分岐通路
４２５ 第３の分岐通路
４３１ 第１のガス排出通路
４３２ 第２のガス排出通路
４３３ 第３のガス排出通路
４３５ 排気ブロワ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
