JP2634717B2 - 熱処理用雰囲気の製造方法及び熱処理装置 - Google Patents

熱処理用雰囲気の製造方法及び熱処理装置

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JP2634717B2
JP2634717B2 JP27772091A JP27772091A JP2634717B2 JP 2634717 B2 JP2634717 B2 JP 2634717B2 JP 27772091 A JP27772091 A JP 27772091A JP 27772091 A JP27772091 A JP 27772091A JP 2634717 B2 JP2634717 B2 JP 2634717B2
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
    • C21D1/763—Adjusting the composition of the atmosphere using a catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主要な割合の窒素と、制
御された含有量の還元剤又は加炭剤及び酸化剤又は脱炭
剤とを含んでいる、焼なまし、焼もどし、焼入れ前の加
熱、脱炭焼なまし、鑞づけ又は焼結などの金属熱処理用
の雰囲気、とくに“保護用”雰囲気の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び解決すべき課題】この型式の熱処理に
おいては、炉内に存在している保護用雰囲気によつて金
属部材を酸化からまたは、万一の場合には脱炭から保護
する必要がある。
【０００３】これらの保護用雰囲気はしばしば空気と炭
化水素との不完全燃焼を行わせる発熱性発生器から供給
される。一般的にはＣＯ2 含有量を制限し、露点を下げ
るために、発熱性ガスの精製を行なわなくてはならな
い。熱処理雰囲気は、空気と炭化水素との混合物を１０
００℃を超える温度の触媒床上に供給する吸熱性発生器
から供給することができる。炭化剤の比率が高くなるこ
とを制限するために吸熱性ガスを低温法で生産された純
窒素で希釈する。
【０００４】同様にニッケルを基質とする触媒を用い
て、９５０℃を超える温度において、残存酸素含有量が
0.5％より多い不純な窒素と炭化水素とを含有する混合
物の反応を行うことにより熱処理用雰囲気を製造するこ
とも提案されている。しかしながら、この方法には、接
触反応において要求される温度に基づく著しいエネルギ
ーコストを必要とし、また、ニッケルが促進剤となって
煤が生成するという不都合がある。
【０００５】本発明は上記の型式の熱処理用雰囲気の製
造方法であつてかつ広い範囲の金属熱処理において低い
温度とくに８００℃より低い温度において使用すること
ができ、生産費を低減させ、使用上大きな融通性をもた
らししかも煤の発生を回避できる方法を提案することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、不純な窒素と炭化水素との反応
を400 〜800 ℃の温度、典型的には500 〜800 ℃の温度
においてアルミナ担体上の貴金属、典型的には白金又は
パラジウムを基材とする触媒を用いて行なわせる。
【０００７】本発明の別の目的は炉；残存酸素含有量が
0.5％より多い不純窒素の供給源；炭化水素供給源；及
び貴金属を基質とする触媒を収容している接触反応器を
包含する型式の金属熱処理装置を提供することにある。
【０００８】本発明の有利な特徴に従って、不純な窒素
は透過又は吸着による空気分離技術によつてその場にお
いて得られる。
【０００９】本発明によれば、当初に窒素中に含まれて
いた酸素と炭化水素との接触反応により主として、保護
に必要な還元剤すなわち水素及び一酸化炭素が生成す
る。しかしながら、同様に少量の水蒸気及び二酸化炭素
も生成する。還元剤／酸化剤の比率が十分大きくなつて
いると、生成した雰囲気により金属は酸化から保護され
る。この比率は原料混合物中の酸素含有量と炭化水素含
有量とに直接依存するが、これらは容易に調節できる。
実際上、400 〜800 ℃の温度で貴金属上において行われ
る接触反応により得られる水素及び一酸化炭素の量は、
発熱性発生器から送り出されるものと同等であり、従っ
て、保護熱処理に完全に適合する。還元剤の量は処理用
雰囲気の2 〜30％である。接触反応で生成する還元剤が
処理用雰囲気の10〜30％を占めるためには、不純窒素中
の酸素含有量は比較的高く、1 〜7％、典型的には3 〜7
％であることが必要である。このことが透過又は吸着
による空気分離によりこの低純度窒素を取得することを
適切な物とし、かくして本発明による方法を発熱性発生
器と全く競合可能のものにしている。
【００１０】本発明による方法においては貴金属を基質
とする触媒を使用することにより、得られる生成物（大
部分の還元剤）に対するより大きな選択性及びより大き
な反応速度を得ることが可能になり、このことが比較的
低い温度とくに４００乃至５００℃における反応の実施
を可能にし、また炉外にある外部反応器の使用を可能に
し、かつこのことが広い範囲の炉及び熱処理型式につい
てより大きな使用上の融通性をもたらす。反応はもちろ
ん従来の方法で直接に炉内において実施できる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例 実施例１：７００℃の連続炉［押し送り炉（pushing fu
rnace)］内での鋼線コイルの非脱炭・光輝焼なまし 触媒を収容している反応器を焼なまし炉の外部に設置
し、温度を６６０℃に保持した。この場合には触媒はア
ルミナ担体上に白金 0.5重量％を含んでいた。
【００１２】反応器内へ炭化水素（ここでは天然ガス、
5.5 容積％）と透過により得られた窒素（94.5容積％）
との混合物を送入した。透過により得られた窒素中の酸
素含有量は３％であつた。
【００１３】反応器により生成した雰囲気は還元剤Ｈ2
＋ＣＯ１５％を含んでおり露点は−１７℃であつた。
【００１４】これらの条件下で焼なましされた鋼線は光
輝を保っており、脱炭されていなかつた。
【００１５】この雰囲気は通常用いられている精製され
た濃厚な発熱性ガスと有利に代替できる。
【００１６】実施例２：９００℃のローラ式連続炉内で
の低炭素鋼管の光輝焼なまし 前記実施例のものと同じ触媒を焼なまし炉外部に設置さ
れた反応器内に収容し、温度を６６０℃に維持した。
【００１７】反応器内へ炭化水素（天然ガス、8.5 容積
％）と透過により得られた窒素 （91.5容積％）との混
合物を送入した。透過窒素中の酸素含有量は５％であつ
た。
【００１８】反応器により生成する雰囲気は還元剤Ｈ2
＋ＣＯを２０％含んでいた。
【００１９】これらの条件において焼なましされた鋼管
は輝いた表面状態を有していた。
【００２０】この雰囲気は通常用いられている濃厚な発
熱性ガスと有利に代替できる。
【００２１】実施例３：７００℃のベル型炉内での鋼板
コイルの焼なまし 触媒を収容している反応器を炉外部に設置し（このこと
が複数のベル型炉での平行操作を可能にする）、温度を
５００℃に維持した。ここで用いられた触媒はアルミナ
担体上にパラジウム 0.5重量％を含んでいた。
【００２２】反応器に炭化水素（天然ガス、２容積％）
と吸着により得られた窒素（９８容積％）との混合物を
送入した。吸着窒素中の酸素含有量は１％であつた。
【００２３】生成した雰囲気はＨ2 ＋ＣＯを４乃至５％
含んでおり、このことはこの型の炉に課せられる安全性
の要求（空気中で引火しない混合物）と両立可能であ
る。
【００２４】Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 の比率は焼なまし中の鋼板
の保護を確保するのに十分に小さい。
【００２５】この雰囲気は現実に用いられている精製し
た希薄なガスと有利に代替できる。
【００２６】実施例４：８００℃の押し送り連続炉内で
の電気鉄板の脱炭焼なまし 触媒を収容している反応器を炉内部の高温域に設置し
た。従ってこれが炉温度（８００℃）に近い温度で機能
する。ここで用いられた触媒はアルミナ担体上に白金を
0.5重量％含んでいた。
【００２７】反応器内へ炭化水素（天然ガス、１０容積
％）と透過により得られた窒素（９０容積％）との混合
物を送入した。透過窒素中の酸素含有量は７％であつ
た。
【００２８】生成する雰囲気は精製されていない濃厚な
発熱性雰囲気の組成（鋼板脱炭用還元剤２０％；露点約
＋２０℃）に相当する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリツク・デユシヤトー フランス国．78000・ベルサイユ．リ ユ・ボルニ・デボルテ．28 (72)発明者 フイリツプ・ケイル フランス国．78220・ヴイロフレイ．リ ユ・リウゼツク．７ (56)参考文献 実開 昭58−61448（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−5259（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 残存酸素含有量が０．５〜７％の不純な
    窒素と炭化水素とを含有する混合物の接触反応を行なう
    ことにより、主要な割合の窒素と制御された量の還元剤
    と制御された量の酸化剤とを含有する熱処理用雰囲気を
    製造する方法において、上記反応を４００〜８００℃の
    温度において貴金属を基材とする触媒を用いて行なうこ
    とを特徴とする熱処理用雰囲気の製造方法。
  2. 【請求項２】 反応温度は５００〜８００℃である請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 不純な窒素は酸素を２〜７％含有する請
    求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記雰囲気中の、反応の結果として得ら
    れる還元剤の量は２〜３０％である請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 反応の結果として得られる還元剤の量は
    １０〜３０％である請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記混合物中の不純窒素の割合は少なく
    とも９０％である請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 貴金属は白金又はパラジウムである請求
    項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 不純窒素は透過又は吸着によつて得る請
    求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 炉；残存酸素含有量が０．５〜７％の不
    純な窒素の供給源；炭化水素供給源；及びこれらの供給
    源及び炉と連結されているかつ炉内で材料熱処理用雰囲
    気を得るための接触反応器を包含している熱処理装置に
    おいて、反応器が貴金属を基材とする触媒を収容してい
    ることを特徴とする熱処理装置。
  10. 【請求項１０】 反応器は炉の外部にある請求項９記載
    の装置。
  11. 【請求項１１】反応器は炉の内部にある請求項９記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】 不純窒素供給源は透過又は吸着による
    空気分離器である請求項９〜１１のいずれかに記載の装
    置。
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