JP5085826B2 - Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金をベースとする角をもつ錆びのないショットブラスチング研磨剤の製造方法 - Google Patents
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金をベースとする角をもつ錆びのないショットブラスチング研磨剤の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
本発明は、まず硬化可能な鉄／クロム／炭素合金の溶融物からグラニュールを製造し、該グラニュールを硬化させるために＞９００℃での熱処理工程を通過させかつ引き続き鋭利な角をもつ粒子に破砕することにより、錆びない特殊鋳鋼からなるショットブラスチング研磨材粒子を製造する方法に関する。
【０００２】
錆びない材料からなる工作物をショットブラスチング処理するためには、同様に錆びのないショットブラスチング研磨材を使用する必要がある。それというのも、錆びるショットブラスチング研磨材、例えば鋼ショット又は鋼グリットは工作物表面に鉄含有残渣を後に残すからである。その際、付着する鉄残渣の酸化により不所望にも極めて短い時間内で錆び斑が発生する。非金属の、大抵は鉱物のショットブラスチング研磨材、例えば電気鋼玉、炭化珪素又はガラスの他に、錆びない金属製ショットブラスチング研磨材も公知である。この場合には、錆びに安定な鋼合金からなる特殊鋳鋼ショットブラスチングショットが挙げられる。この材料は、鉱物のショットブラスチング研磨材に対して一連の利点を有する。例えば、金属製ショットブラスチング粒子では通常のショットブラスチング装置において著しく向上した実用寿命を達成することができる。それというのも、特殊鋼はその大きな延性に基づきショットブラスチング処理の際に著しく僅かな程度で破壊されるからである。高い衝撃強さ起因する良好な摩耗特性に基づき、特に遠心機ホイールを備えたショットブラスチング装置で使用する際には、特殊鋼ショットブラスチング研磨材を使用するのが有効であることが立証されている。
【０００３】
錆びない特殊鋳鋼からなるショットブラスチング研磨材の２つのカテゴリーが公知である。これは一方は、中硬度（＜４５ＨＲｃ）の鋼材料からなる球状粒子からなるグラニュールである。他方はまた、特開昭６１−２５７７７５公報に開示されたように、硬化したクロム鋳鉄（＞６０ＨＲｃ）からなる鋭利な角をもつ粒子が使用される。それというのも、これにより改良された研磨特性を達成することができるからである。
【０００４】
第１のカテゴリーのショットブラスチング研磨材粒子に対して、鋭利な角をもつ硬化したグラニュールを製造する際には付加的な工程を伴う著しく高い製造費用を必要とする。特開昭６１−２５７７７５公報によれば、製造する際に、硬化可能なクロム鋳鉄合金から出発して、まず大体において円形の粒子からなるグラニュールを製造する。これを、１０００℃〜１１００℃で熱処理した後に水中で急冷することにより硬化させる。その後、鋭利な角をもつ材料が生じるように、粒子を破砕する。
【０００５】
この方法における欠点は、１０００℃より高い熱鋼を水中で急冷することにより材料の所望されない酸化が助長されることにある。更に、水を使用すると達成可能な冷却率は強度に制限される（蒸気相）。しかしながら、できるだけ脆弱な材料を得るためには、有効な急冷が絶対に必要である。このことは、粒子を、所望の鋭利な角をもつグラニュールが製造されるように破砕できるための前提である。
【０００６】
従って、本発明が基礎とした課題は、最終的な熱処理中及びその後にグラニュールの酸化を排除することができかつ硬化により達成される材料の脆弱性が、鋭利な角をもつグラニュールへの鋼粒子の破砕が簡単な手段で可能であるような高さである、錆びないショットブラスチング研磨材を製造する方法を提供することである。
【０００７】
この課題は、冒頭に記載した形式の製造方法において、熱処理を還元性雰囲気内で実施しかつそれに引き続いた冷却のためにもっぱら還元性ガス又はガス混合物を使用することにより解決される。
【０００８】
グラニュールが硬化に際にもっぱら還元性雰囲気に曝されることにより、材料の不所望の酸化を確実に回避することができる利点が生じる。
【０００９】
有利には、還元雰囲気は、水素及び窒素を含有するガス混合物である。実際には、本発明による方法のためには特に、水素６０％〜８０％及び窒素２０％〜４０％を含有するガス混合物が適当であることが判明した。最良な結果は、水素７０％及び窒素３０％で達成された。
【００１０】
鉄クロム鋳造合金のショットブラスチング研磨材を製造するためには、特別な製造工程を維持すべきである。炭素少なくとも２％及びクロム少なくとも３０％を有する鉄／クロム／炭素合金を使用することにより、耐腐食性に硬化可能である材料が生成し、その際＞６０ＨＲｃの硬度を簡単に達成することができる。そのようにして、酸化に対する高い抵抗性及び傑出した耐摩耗性により優れている材料が生じる。従って、本発明による方法において前記の合金を使用することは、それにより良好に硬化可能なかつ同時に耐腐食性の材料の組み合わせが提供されるために、特に有利である。
【００１１】
硬化したグラニュールの破砕のためには、パルスミルを使用するのが有利である。硬化した出発物質から所望の鋭利な角をもつグラニュールを製造するためには振動ボールミルが特に好適である。
【００１２】
金属工作物の表面処理の際に使用するためには、ショットブラスチング研磨材は粒度に基づき分級されて存在するのが有利である。このためには、本発明による製造方法に引き続いて、所望の粒子混合物の調整が達成される、粒子分級のための別の工程を実施することができる。
【００１３】
次に、本発明による方法を図面を基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図面は製造方法のフローチャートを示し、この場合上方部分は出発グラニュールを製造するために工程を含み、一方下方部分には硬化、破砕及び分級が示されている。
【００１５】
ショットブラスチング研磨材の出発物質は、鋼ショットであり、これをショット貯蔵器１から製造工程に供給する。所望の合金に調整するために、適当な貯蔵容器から黒鉛の形の炭素２及びクロム３を添加する。次いで、原料混合物を溶融炉４内で溶融させて合金にする。これは炭素２．０％及びクロム３０％〜３２％を含有する。
【００１６】
この溶融物を１４２０℃よりも高い温度で噴霧装置５を通過させ、その際幅広いスペクトルの粒子直径を有するグラニュールが生成する。金属溶融物の噴霧された滴を水浴内で急冷する、その結果固体のグラニュールはグラニュール化槽６の底部に集合する。
【００１７】
グラニュールを槽から排出装置７を介して取出しかつ水切り工程８及び乾燥工程９を通過させる。冷却工程１０の通過後に、錆びを生じないクロム鋳造合金のための出発物質が存在する。
【００１８】
今や、出発グラニュールを炉１１に供給し、該炉内で９００℃より高い温度で水素及び窒素の雰囲気１３内で低い圧力で灼熱しかつそれに引き続き冷却し、その後貯蔵容器１２に搬送する。＞９００℃でのグラニュールの灼熱により、合金富有のマトリックスから二次炭化物の析出が生じ、それによりマトリックスの組成が変化する。二次炭化物の析出により初めてマルテンサイト変態が可能であり、これは次いで温度＞９００℃のグラニュールの冷却の際に＞６０ＨＲｃへの硬度上昇を生じる。
【００１９】
容器１２から、グラニュールをバケットコンベア１４により破砕機１５に供給する。該破砕機１５は有利には振動ボールミルとして構成されておりかつ硬化した脆弱なグラニュールを鋭利な角をもつ破砕粒子に破砕する。このようなパルスミルを使用することにより、特に良好に、強力な内部応力下にある材料が鋭利な角をもつ破砕片に粉砕することが達成される。破砕の際に生じる粒子混合物は幅広い粒度分布を有する。今や、分級のためにシーブ装置を通過させる。粗すぎる過大粒子１７は、再び破砕機に再び供給する。この代わりに、微細すぎる篩下１８は該プロセスから取り出しかつ溶融炉４内で溶融させる。０．１〜０．８ｍｍの直径を有する適度の粒子１９は、サイロ２０に貯蔵するか、又は微細分級のために別のシーブ装置２１に供給する。それぞれ異なる粒度を有するショットブラスチング研磨材を、最終消費者に発送するために取り出すまで、サイロ２２、２３及び２４に貯蔵しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による製造方法のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１ ショット貯蔵器、 ２ 炭素、 ３ クロム、 ４ 溶融炉、 ５ 噴霧装置、 ６ グラニュール化槽、 ７ 排出装置、 ８ 水切り工程、 ９ 乾燥工程 １０ 冷却工程、 １１ 炉、 １２ 貯蔵容器、 １３ 水素及び窒素の雰囲気、 １４ バケットコンベア、 １５ 破砕機、 １６，２１ シーブ装置、 ２０、２２、２３、２４ サイロ
本発明は、まず硬化可能な鉄／クロム／炭素合金の溶融物からグラニュールを製造し、該グラニュールを硬化させるために＞９００℃での熱処理工程を通過させかつ引き続き鋭利な角をもつ粒子に破砕することにより、錆びない特殊鋳鋼からなるショットブラスチング研磨材粒子を製造する方法に関する。
【０００２】
錆びない材料からなる工作物をショットブラスチング処理するためには、同様に錆びのないショットブラスチング研磨材を使用する必要がある。それというのも、錆びるショットブラスチング研磨材、例えば鋼ショット又は鋼グリットは工作物表面に鉄含有残渣を後に残すからである。その際、付着する鉄残渣の酸化により不所望にも極めて短い時間内で錆び斑が発生する。非金属の、大抵は鉱物のショットブラスチング研磨材、例えば電気鋼玉、炭化珪素又はガラスの他に、錆びない金属製ショットブラスチング研磨材も公知である。この場合には、錆びに安定な鋼合金からなる特殊鋳鋼ショットブラスチングショットが挙げられる。この材料は、鉱物のショットブラスチング研磨材に対して一連の利点を有する。例えば、金属製ショットブラスチング粒子では通常のショットブラスチング装置において著しく向上した実用寿命を達成することができる。それというのも、特殊鋼はその大きな延性に基づきショットブラスチング処理の際に著しく僅かな程度で破壊されるからである。高い衝撃強さ起因する良好な摩耗特性に基づき、特に遠心機ホイールを備えたショットブラスチング装置で使用する際には、特殊鋼ショットブラスチング研磨材を使用するのが有効であることが立証されている。
【０００３】
錆びない特殊鋳鋼からなるショットブラスチング研磨材の２つのカテゴリーが公知である。これは一方は、中硬度（＜４５ＨＲｃ）の鋼材料からなる球状粒子からなるグラニュールである。他方はまた、特開昭６１−２５７７７５公報に開示されたように、硬化したクロム鋳鉄（＞６０ＨＲｃ）からなる鋭利な角をもつ粒子が使用される。それというのも、これにより改良された研磨特性を達成することができるからである。
【０００４】
第１のカテゴリーのショットブラスチング研磨材粒子に対して、鋭利な角をもつ硬化したグラニュールを製造する際には付加的な工程を伴う著しく高い製造費用を必要とする。特開昭６１−２５７７７５公報によれば、製造する際に、硬化可能なクロム鋳鉄合金から出発して、まず大体において円形の粒子からなるグラニュールを製造する。これを、１０００℃〜１１００℃で熱処理した後に水中で急冷することにより硬化させる。その後、鋭利な角をもつ材料が生じるように、粒子を破砕する。
【０００５】
この方法における欠点は、１０００℃より高い熱鋼を水中で急冷することにより材料の所望されない酸化が助長されることにある。更に、水を使用すると達成可能な冷却率は強度に制限される（蒸気相）。しかしながら、できるだけ脆弱な材料を得るためには、有効な急冷が絶対に必要である。このことは、粒子を、所望の鋭利な角をもつグラニュールが製造されるように破砕できるための前提である。
【０００６】
従って、本発明が基礎とした課題は、最終的な熱処理中及びその後にグラニュールの酸化を排除することができかつ硬化により達成される材料の脆弱性が、鋭利な角をもつグラニュールへの鋼粒子の破砕が簡単な手段で可能であるような高さである、錆びないショットブラスチング研磨材を製造する方法を提供することである。
【０００７】
この課題は、冒頭に記載した形式の製造方法において、熱処理を還元性雰囲気内で実施しかつそれに引き続いた冷却のためにもっぱら還元性ガス又はガス混合物を使用することにより解決される。
【０００８】
グラニュールが硬化に際にもっぱら還元性雰囲気に曝されることにより、材料の不所望の酸化を確実に回避することができる利点が生じる。
【０００９】
有利には、還元雰囲気は、水素及び窒素を含有するガス混合物である。実際には、本発明による方法のためには特に、水素６０％〜８０％及び窒素２０％〜４０％を含有するガス混合物が適当であることが判明した。最良な結果は、水素７０％及び窒素３０％で達成された。
【００１０】
鉄クロム鋳造合金のショットブラスチング研磨材を製造するためには、特別な製造工程を維持すべきである。炭素少なくとも２％及びクロム少なくとも３０％を有する鉄／クロム／炭素合金を使用することにより、耐腐食性に硬化可能である材料が生成し、その際＞６０ＨＲｃの硬度を簡単に達成することができる。そのようにして、酸化に対する高い抵抗性及び傑出した耐摩耗性により優れている材料が生じる。従って、本発明による方法において前記の合金を使用することは、それにより良好に硬化可能なかつ同時に耐腐食性の材料の組み合わせが提供されるために、特に有利である。
【００１１】
硬化したグラニュールの破砕のためには、パルスミルを使用するのが有利である。硬化した出発物質から所望の鋭利な角をもつグラニュールを製造するためには振動ボールミルが特に好適である。
【００１２】
金属工作物の表面処理の際に使用するためには、ショットブラスチング研磨材は粒度に基づき分級されて存在するのが有利である。このためには、本発明による製造方法に引き続いて、所望の粒子混合物の調整が達成される、粒子分級のための別の工程を実施することができる。
【００１３】
次に、本発明による方法を図面を基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図面は製造方法のフローチャートを示し、この場合上方部分は出発グラニュールを製造するために工程を含み、一方下方部分には硬化、破砕及び分級が示されている。
【００１５】
ショットブラスチング研磨材の出発物質は、鋼ショットであり、これをショット貯蔵器１から製造工程に供給する。所望の合金に調整するために、適当な貯蔵容器から黒鉛の形の炭素２及びクロム３を添加する。次いで、原料混合物を溶融炉４内で溶融させて合金にする。これは炭素２．０％及びクロム３０％〜３２％を含有する。
【００１６】
この溶融物を１４２０℃よりも高い温度で噴霧装置５を通過させ、その際幅広いスペクトルの粒子直径を有するグラニュールが生成する。金属溶融物の噴霧された滴を水浴内で急冷する、その結果固体のグラニュールはグラニュール化槽６の底部に集合する。
【００１７】
グラニュールを槽から排出装置７を介して取出しかつ水切り工程８及び乾燥工程９を通過させる。冷却工程１０の通過後に、錆びを生じないクロム鋳造合金のための出発物質が存在する。
【００１８】
今や、出発グラニュールを炉１１に供給し、該炉内で９００℃より高い温度で水素及び窒素の雰囲気１３内で低い圧力で灼熱しかつそれに引き続き冷却し、その後貯蔵容器１２に搬送する。＞９００℃でのグラニュールの灼熱により、合金富有のマトリックスから二次炭化物の析出が生じ、それによりマトリックスの組成が変化する。二次炭化物の析出により初めてマルテンサイト変態が可能であり、これは次いで温度＞９００℃のグラニュールの冷却の際に＞６０ＨＲｃへの硬度上昇を生じる。
【００１９】
容器１２から、グラニュールをバケットコンベア１４により破砕機１５に供給する。該破砕機１５は有利には振動ボールミルとして構成されておりかつ硬化した脆弱なグラニュールを鋭利な角をもつ破砕粒子に破砕する。このようなパルスミルを使用することにより、特に良好に、強力な内部応力下にある材料が鋭利な角をもつ破砕片に粉砕することが達成される。破砕の際に生じる粒子混合物は幅広い粒度分布を有する。今や、分級のためにシーブ装置を通過させる。粗すぎる過大粒子１７は、再び破砕機に再び供給する。この代わりに、微細すぎる篩下１８は該プロセスから取り出しかつ溶融炉４内で溶融させる。０．１〜０．８ｍｍの直径を有する適度の粒子１９は、サイロ２０に貯蔵するか、又は微細分級のために別のシーブ装置２１に供給する。それぞれ異なる粒度を有するショットブラスチング研磨材を、最終消費者に発送するために取り出すまで、サイロ２２、２３及び２４に貯蔵しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による製造方法のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１ ショット貯蔵器、 ２ 炭素、 ３ クロム、 ４ 溶融炉、 ５ 噴霧装置、 ６ グラニュール化槽、 ７ 排出装置、 ８ 水切り工程、 ９ 乾燥工程 １０ 冷却工程、 １１ 炉、 １２ 貯蔵容器、 １３ 水素及び窒素の雰囲気、 １４ バケットコンベア、 １５ 破砕機、 １６，２１ シーブ装置、 ２０、２２、２３、２４ サイロ
Claims (7)
- まず硬化可能な鉄／クロム／炭素合金の溶融物からグラニュールを製造し、該グラニュールを次いで硬化させるために＞９００℃での熱処理工程を通過させかつ引き続き鋭利な角をもつ粒子に破砕することにより、錆びない特殊鋳鋼からなるショットブラスチング研磨材粒子を製造する方法において、熱処理を還元性雰囲気内で実施しかつそれに引き続いた冷却のためにもっぱら還元性ガス又は還元性を有するガス混合物を使用することを特徴とする、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金をベースとする角をもつ錆びないショットブラスチング研磨材の製造方法。
- 還元性雰囲気が、水素及び窒素を含有するガス混合物である、請求項１記載の方法。
- ガス混合物が水素６０％〜８０％及び窒素２０％〜４０％からなる、請求項２記載の方法。
- 溶融物が炭素少なくとも２％及びクロム少なくとも３０％を含有する、請求項１記載の方法。
- グラニュールの破砕をパルスミルにより行う、請求項１記載の方法。
- グラニュールの破砕を振動ボールミルにより行う、請求項５記載の方法。
- 引き続き種々の粒子混合物を調整するために粒子分級を実施する、請求項１記載の方法。
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