JP3535572B2 - 鋼部材を硬化するための塩混合物の製法 - Google Patents

鋼部材を硬化するための塩混合物の製法

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JP3535572B2 JP16707694A JP16707694A JP3535572B2 JP 3535572 B2 JP3535572 B2 JP 3535572B2 JP 16707694 A JP16707694 A JP 16707694A JP 16707694 A JP16707694 A JP 16707694A JP 3535572 B2 JP3535572 B2 JP 3535572B2
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/14Cyanic or isocyanic acid; Salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/44Methods of heating in heat-treatment baths
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、尿素と炭酸カリウムと
を反応させ、かつ反応の際に生じるアンモニアをホルム
アルデヒドを用いてヘキサメチレンテトラミン溶液の形
に再生しながら炭酸ナトリウムと混合することによる、
塊状のシアン酸カリウム、炭酸カリウム及び炭酸ナトリ
ウムからなる、鋼部材を硬化するための塩混合物の製法
に関する。 【0002】 【従来の技術】一定の量比でのナトリウム−、カリウム
−、カルボネート−及びシアネート−イオンとの塩混合
物は、液体形で、鋼部材の硬化のために使用される。こ
れらの硬化塩浴を融解及び後充填するために、塩混合物
は、粗い塊状の固体形で製造されるべきである。粉末
は、使用技術的理由から使用できない。 【0003】この硬化塩塊状物を製造するために、先
ず、尿素を炭酸カリウム(尿素約2.8モルと炭酸カリ
ウム1モルと)と反応させて、シアン酸カリウムにし、
その際、アンモニア、二酸化炭素及び水が遊離する。収
率は、尿素に対して約65〜70%になる。その際、遊
離するアンモニアを、ホルムアルデヒド水溶液を用い
て、更に使用できるヘキサメチレンテトラミンに変え
る。こうして製造された約98%シアン酸カリウムを、
硬化塩混合物に必要な量の炭酸カリウム及び炭酸ナトリ
ウムと混合し、600℃で融解し、かつ鋳造して相当す
る成形体にする。 【0004】この方法は、約400℃での尿素と炭酸カ
リウムとの反応の際に、尿素の昇華が生じるという欠点
を有し、これは、ヘキサメチレンテトラミン溶液を汚染
し、かつそこでの使用を困難にする。更に、得られた粉
末混合物を融解しなくてはならない。それというのも、
この粉末は、通常の粉末プレスを用いて圧縮することが
できないからである。約600℃の温度が必要とされる
融解は、材料問題及び不所望であるシアン化物の形成を
もたらす。 【0005】更に、尿素、炭酸カリウム及び炭酸ナトリ
ウムからなる混合物を、硬化塩組成物のために必要な混
合比で、約600℃まで加熱することが知られている。
反応の開始の際に、突然、アンモニア、二酸化炭素及び
水が遊離し、従って、アンモニアを燃焼させなくてはな
らない。それというのも、アンモニアは、連行する尿素
及び炭酸アルカリの過大な汚染を生じ、かつ従って、有
効に使用することができない。引き続き、十分に反応し
た溶融物を成形体に鋳造すべきである。 【0006】この方法は、尿素に対するシアン酸カリウ
ム収率が約60%に過ぎず、かつ個々のバッチ内で著し
く変化するという欠点を有する。この変化するシアン酸
塩含有率は、硬化塩の生成物品質に否定的に作用する。
融解は、前記方法と同様の問題を惹起する。更に、アン
モニアは、もはや再使用することができない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、尿素
と炭酸カリウムとを反応させ、かつ反応の際に生じるア
ンモニアをホルムアルデヒドを用いてヘキサメチレンテ
トラミン溶液の形に再生しながら炭酸ナトリウムと混合
することによる、塊状のシアン酸カリウム、炭酸カリウ
ム及び炭酸ナトリウムからなる、鋼部材の硬化のための
塩混合物の製法を開発することを課題とし、その際、そ
の方法で、尿素に対して良好な収率のシアン酸塩が、個
々のバッチにおける変動なしに、かつシアン化物の形成
なしに得られ、反応された生成物を通常のプレスを用い
て、粉末として圧縮することができ、かつ生じるアンモ
ニアは、できるだけ定量的に、純粋なヘキサメチレンテ
トラミン溶液の形に再生可能である。 【0008】 【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
り、先ず、尿素2.2〜2.3モルを炭酸カリウム1モ
ルと、350〜400℃で反応させ、反応生成物を、粉
砕により、平均粒度125〜250μmを有する粉末に
変え、この粉末を、平均粒度20〜125μmの炭酸ナ
トリウム粉末と混合し、かつこの混合物を80〜230
℃の温度及び65〜100kN/cm2の圧力で圧縮し
て成形体にすることにより解決される。 【0009】この新規方法は、2工程法である。第1工
程で、尿素及び炭酸カリウムを互いに反応させてシアン
酸カリウムにする。しかしながら、例えば約10%の明
らかに過剰量の炭酸カリウムを使用する。これにより、
1工程で、炭酸カリウム約10〜12%及びシアン酸カ
リウム88〜90%を有する炭酸カリウム及びシアン酸
カリウムからなる溶融物が得られ、その際、溶融物を、
凝固及び粉砕により粉末に変える。その際、不所望のシ
アン化物の形成は、僅かなppmに限られている。この
作業方法で、尿素利用率(Harnstoffausbeute)は殊に高
く、これは、78〜80%になり、得られたアンモニア
は、殊にきれいであり、かつヘキサメチレンテトラミン
に良好に使用可能である。ヘキサ溶液は非常にきれいで
ある。この品質改良は、先ず第一に、改良された尿素利
用率に因る。より少ない尿素が、ホルムアルデヒドとの
変換反応に至る。尿素利用率がよくなる程、品質問題が
生じうるのはますます少なくなる。 【0010】尿素をシアン酸塩へと反応させずに分解す
る場合、尿素1モル当たり2モルのアンモニアが生じ
る。尿素をシアン酸塩へと反応させる場合、1モルのア
ンモニアのみが遊離する。従って、尿素利用率がよくな
る程、ホルムアルデヒドの必要性及びヘキサメチレンテ
トラミンの発生は少なくなる。 【0011】これらの粉末混合物は、比較的簡単な方法
で、圧縮することができる。このために、市販で得られ
るような通常の粉末プレスは十分である。炭酸ナトリウ
ム部材ができるだけ微細である場合に、良好な圧縮が達
成される。この微細性は、微細炭酸ナトリウムを圧縮の
前にもう一度粉砕することにより達成される。炭酸ナト
リウム粉末は、粉砕後に、少なくとも50%、良好には
80%が125μmより小さくなるようにするのがよ
い。シアン酸カリウム/炭酸カリウム粉末は、特に炭酸
ナトリウムより粗大であり、従って約50〜60%が1
25μmより粗大であるのがよい。良好な圧縮特性のた
めのもう一つの条件は、圧縮すべき粉末混合物の十分に
高い温度である。これらは、少なくとも80℃であり、
特に100℃より上であり、かつ温度範囲150〜20
0℃で良好な結果をもたらす。 【0012】圧縮は、65〜100kN/cm2の圧力
で行なわれる。安定性成形体に圧縮できないシアン酸カ
リウム−炭酸カリウム−炭酸ナトリウム−混合物とは対
照的に、本発明方法で得られる粉末混合物は、比較的簡
単に圧縮可能である。それというもの、おそらく、炭酸
カリウムが既にシアン酸カリウム中に埋め込まれている
からである。 【0013】個々のバッチにおいて、シアン酸塩含有率
における変動が見られない生成物が得られる。反応の
際、尿素利用率に対する高いシアン酸塩収率が得られ、
その際、問題のない、更に加工可能である純粋なヘキサ
メチレンテトラミン溶液が得られる。 【0014】 【実施例】次の例で、発明方法を詳しく説明する: 1.ガスを用いて370℃に加熱した撹拌容器中に、1
時間当たり尿素270kg及び炭酸カリウム278kg
を、固体形の混合物として連続的に導入する。撹拌容器
中で、双方の物質間の反応が起きる。生じる反応ガス
を、換気機を用いて脱気し、かつ温水洗浄機に吹込む。
温水洗浄機は、約75〜85℃の温度を有し、かつ連行
する炭酸カリウム−/シアン酸カリウムダストを結合す
る。他のガスの成分、殊にアンモニアを、この洗浄機に
通し、かつpH調節したホルムアルデヒド水溶液が加え
られている第2の洗浄機中に入れる。その際、反応ガス
のアンモニア成分は、ホルムアルデヒドと反応してヘキ
サメチレンテトラミン水溶液になる。これらは、更なる
加工のために連続的にポンプで出す。単離されたヘキサ
メチレンテトラミンは、水及びメタノール中に澄明に溶
け、かつ従って申し分がない。 【0015】撹拌容器中には、370℃の液体溶融物が
残る。撹拌容器から、容器中の充満状態が常に同様に高
いままである量の溶融物液体を流出する。熱い溶融物
を、冷たい冷却ロール上に移動し、この上で、溶融物を
凝固させ、かつ粉砕してフレーク(Schuppen)にする。引
き続き、フレークを、クラッシャ−(Brecher-)及びミル
装置(Mahlwerk)中に入れ、この中で、平均粒度125〜
250μmを有する粉末が得られる。ミル装置から、粉
末を、サイロ中に連続的に供給する。るつぼ中への配量
の際の量比により条件付ける場合、粉末は、シアン酸カ
リウム約90%及び炭酸カリウム約9〜10%からな
る。尿素収率は約80%に達する。生成物中、シアン化
物は、痕跡量でのみ確認される。 【0016】2.尿素過剰が高められる場合(例えば、
苛性カリ232kgに対して尿素280kg)、僅少量
の苛性カリ分を有する98%シアン酸カリウムが得られ
る(反応温度395℃)。尿素利用率は、68%に下が
った。生成物は、他の副産物、例えばシアヌル酸約2%
の他に、シアン化カリウム約20〜40ppmを含有し
ている。単離されたヘキサメチレンテトラミンは、水及
びメタノール中にもはや澄明に溶けない。第2の洗浄機
中に難溶性の尿素−ホルムアルデヒド−ポリマーが形成
され、これは、僅少量でしか存在しないが、単離された
ヘキサメチレンテトラミンの使用可能性を著しく減縮す
る。 【0017】3.例1記載の方法により製造した、シア
ン酸カリウム約90%及び炭酸カリウム10%からなる
粉末を、硬化塩特性のために必要なソーダ分と混合する
(カリウム塩混合物78%に対しソーダ22%)。その
際、必要な結晶ソーダ(炭酸ナトリウム)の他に、微細
に磨砕したソーダとの混合物も製造し、その際、磨砕度
は、平均粒径20〜125μmを有した。 【0018】混合物を、圧縮機を用いて卵形のブリケッ
ト(Brikett)に圧縮した。ロールの圧縮圧を、65〜1
00kN/cmの比圧力が得られるように調節した。こ
の範囲内で、圧縮力は最適である。 【0019】この条件下で、粉末混合物各100kgを
用いて次の実験順に実施した; 1)20℃、115℃、125℃、180℃及び190
℃での粉末混合物からの圧縮 2)ソーダ分を粗く、かつもう一方で細かく磨砕した、
粉末混合物の115〜125℃での圧縮。 【0020】実験工程後に、実験生成物を振るい、かつ
塊状で得られた割合を、重量を量ることにより測定し
た。比較において、細かく粉砕したソーダを用いる実験
及びより高い温度での実験が、最もよい結果を生じるこ
とが分かった。180〜190℃での実験生成物の温度
で、82〜91%の材料が圧縮された。 【0021】相当する安定性試験で、高い耐圧性及び破
壊強さを同時に有した。室温で、かつ粗粒ソーダを用い
る試験は、非常に劣悪に進行した(ブリケット10〜3
0%/圧縮時に大きな雑音/ブリケットの僅かな破壊強
さ)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マティアス クレーマー ドイツ連邦共和国 ヴィースバーデン ラインシュトラーセ 59 (72)発明者 ゲオルク ヴァール ドイツ連邦共和国 ローデンバッハ ヴ ァイダーツヴェーク 15 (56)参考文献 特開 昭50−68932(JP,A) 特公 平2−10229(JP,B2) 特公 昭60−21222(JP,B2) 特公 昭42−7043(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/02 - 1/84 C23C 8/00 - 12/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 尿素と炭酸カリウムとを反応させ、かつ
    反応の際に生じるアンモニアをホルムアルデヒドを用い
    てヘキサメチレンテトラミン溶液の形に再生しながら炭
    酸ナトリウムと混合することによる、塊状のシアン酸カ
    リウム、炭酸カリウム及び炭酸ナトリウムからなる、鋼
    部材を硬化するための塩混合物の製法において、先ず尿
    素2.2〜2.3モルを炭酸カリウム1モルと350〜
    400℃で反応させ、反応生成物を粉砕することによ
    り、平均粒度125〜250μmを有する粉末に変え、
    この粉末を平均粒度20〜125μmの炭酸ナトリウム
    粉末と混合し、かつこの混合物を80〜230℃の温度
    及び65〜100kN/cm2の圧力で圧縮して成形体
    にすることを特徴とする、鋼部材を硬化するための塩混
    合物の製法。
JP16707694A 1993-07-23 1994-07-19 鋼部材を硬化するための塩混合物の製法 Expired - Lifetime JP3535572B2 (ja)

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DE4324740A DE4324740C1 (de) 1993-07-23 1993-07-23 Verfahren zur Herstellung eines Härtesalzes in stückiger Form
DE4324740.7 1993-07-23

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