JPH03183701A - 鉄粉仕上熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄粉仕上熱処理方法に関し、詳細には、粉末
冶金で製造される鉄粉を還元処理および脱窒処理する鉄
粉仕上熱処理方法に関する。

（従来の技術） 上記粉末冶金で製造される鉄粉とは、溶融状態の鉄ある
いは鋼を所謂アトマイジングして得られる粉末状の鉄あ
るいは鋼のことをいう（以降、これらの粉末状の鉄ある
いは鋼を総称して鉄粉という）。

上記アトマイジング後の鉄粉は、鉄粉仕上熱処理が施さ
れた後、使用に供される。該熱処理は、脱酸、脱窒、脱
炭、焼鈍の１種以上を目的として行われ、その条件は鉄
粉の用途に応じて選択される。

上記熱処理の目的として、殆どの場合鉄粉の酸化皮膜の
還元除去のために脱酸が含まれる。又、鉄粉中の窒素が
少ないほど圧ｍ成形性が向上するので、脱窒が含まれる
場合が多い。

以下は、鉄粉仕上熱処理目的として脱窒と他の１種以上
とが必ず含まれる場合について言及するものである。

従来、かかる鉄粉仕上熱処理は、鉄粉を還元炉に導入し
、還元性ガス中で加熱して還元処理した後、冷却炉に導
入し、非酸化性ガスで冷却する方法により行われている
。

上記加熱温度は、必ず脱窒の所要最低温度より高い、脱
窒の所要最低温度に比較し、脱窒以外のそれは高いから
である。即ち、−船内に上記所要最低塩度は、脱炭の場
合で６００〜８００　’Ｃ２脱酸の場合で８００°Ｃ，
焼鈍の場合で９１０　’Ｃであり、一方これらに対して
脱窒の場合では約４００〜５００″Ｃである。尚、脱窒
の場合は５００　’Ｃ近辺で最もその反応が起こり易い
。

上記還元性ガスとしては、アンモニアの分解で生成され
る１１□含有ガス（Ｉ’ｌＴちＡχガス）が高純度ｈガ
スよりも安価であるという理由などにより、ＡＸガスが
使用されている。該使用形態としてはＡＸガスを還元炉
中に閉じ込めて使用する方式と、還元炉ΦからＡＸガス
を排出し、該排ガスを再び還元炉巾に導入して循環利用
する方式とがある。

（発明が解決しようとする課題） 上記ＡＸガスを使用した場合、還元炉中の鉄む）は該Ａ
Ｘガスの作用により脱窒され、又、その他の目的（例え
ば脱酸）が達威される。

上記脱窒は下記の弐の反応に基づき鉄粉中の原子状窒素
（以降、（Ｎ）　という）とＡＸガス中のＵＺガスとを
反応させてＮ１１３ガスに化するものである。

故に、脱窒が進行するに伴ってＡＸガス中のＮＨｘガス
量が増える。

２（Ｎ）＋３１１□−２）ＩＬ−−−−一のＮ１１３ｉ
１が増えると、ルシャトリエの法則により下記■式の反
応が起こる。即ち、ＮＨ３が分解して（Ｎ）が比較的裏
目に生し、該（Ｎ）が鉄粉中に侵入して鉄粉中の（Ｎ）
が増える。故に、脱窒の目的が達成できなくなる。

２ＮＨｚ　＝２（Ｎ）　＋３Ｌ−−−一■このことは前
記間し込め方式の場合も、前記循環利用方式の場合も起
こる。

後者の循環利用方式の場合は、対策として排ガスを還元
炉冷却帯番こ導入する前にＮＨ３除去処理する事が考え
られる。しかし、前記の如く、炉内加熱温度は脱窒所要
最低温度より高いので、還元炉内のＡＸガスの温度はか
なり高い、又、上記■式のＮＨ３分解反応は吸熱反応で
あるので、ルシャトリエの法則からして温度が高いほど
起こり易い。故に、還元炉から排出される前に炉中で上
記■式のＮ１１３分解反応がどんどん進行する。従って
、鉄粉中への（Ｎ）の侵入が生しる可能性があり、上記
のＮＨ３除去処理は対策として不充分である。

特開昭５９−３５６０１号公報には、上記の如きＷｉ環
利用方式を採用し、且つＮＨ３除去処理する方法であっ
て、上記ＡＸガスに代えてｈ：８０ｖｏｌ．％以上のガ
スを使用する鉄粉仕上熱処理方法が提案されている。し
かし、この場合も上記と同様に加熱温度が高いので、Ｎ
ｌ１３分解反応が進み、脱窒の目的を達成し難い。但し
、加熱温度を低くすれば、脱窒をし得るが、他の目的を
達威し難くなる。

尚、ＮＨ３ガス量が増える前に、還元炉内のガスを馳時
新鮮なガスに交換するとよいが、ガス消費量が非常に多
く、経済性が著しく劣下するので、このガス交換方式は
極めて実用性に乏しい。

以上の如く、鉄物仕上熱処理目的として脱窒と他の１種
以上とが含まれる場合、従来の方法にはそれらの目的を
同時に達威し得ないという問題点がある。即ち、それら
の目的を還元炉内で同時に達成し得ないし、或いは、還
元炉及び冷却炉で順次連続して達成することも出来ない
という問題点がある。

本発明は、この様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を
解消し、鉄物仕上熱処理目的として脱窒と他の１種以上
・とが含まれる場合、前記の如きガス消費量の著しい増
大を招くことなく、上記熱処理目的を同時に達成、或い
は、順次連続して達成し得る鉄粉仕上熱処理方法を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記のＬｌ！１１！を達成するために、本発明は次のよ
うな構成の鉄粉仕上熱処理方法としている。

即ち、本発明に係る鉄粉仕上熱処理方法は、鉄わ〕を還
元炉に導入し、還元性ガス中で加熱して還元処理した後
、冷却炉に導入し、Ｈｔ　：　８０ｖｏ１．％以上の非
酸化性ガスで冷却すると共に、脱窒処理する鉄わ）仕上
熱処理方法であって、前記非酸化性ガスを冷却炉から排
出し、この排ガスを脱ＮＨ３処理した後、再び冷却炉に
導入して循環利用することを特徴とする鉄粉仕上熱処理
方法である。

（作　用） 本発明に係る鉄粉仕上熱処理方法は、以上説明したよう
に、鉄粉を還元炉に導入し、還元性ガス中で加熱して還
元処理するようにしている。この加熱温度は脱窒以外の
目的に応じた所要温度にし得る。故に、脱酸の如きＩＱ
窒以外の目的を達成し得る。

上記還元性ガスとしてはＡＸガスなどの如きｈ含有ガス
を使用することができる。尚、八にガスを使用すると、
脱窒反応も同時に起こるが、上記加熱温度は脱窒所要最
低温度よりも高いので、前述の如＜　Ｎｌｈ分解反応が
進み、この段階では脱窒の目的を達成し難い。

次に、上記還元処理された鉄わ）を冷却炉に導入し、Ｈ
ｌ：　８０ｖｏ１．％以上の非酸化性ガスで冷却するよ
うにしているので、酸化されずに冷却し得る。

又、該冷却と共に上記不活性ガス中のＨｇにより前記０
式と同様の脱窒反応が起こる。

この脱窒反応は、５００℃近辺の温度で起こり易い、前
記還元処理での加熱温度は、最も低い場合でも脱炭を目
的とする場合であり、該脱炭の所要最低加熱温度は一般
的に６００°Ｃであるので、上記加熱温度は６００°Ｃ
以上である。故に、冷却過程では必ず上記の如き脱窒反
応が起こり易い温度に冷却され、かかる温度域の雰囲気
に曝される。従って、前記冷却と共に起こる脱窒反応速
度は極めて大きい。

上記の如く脱窒反応速度が大きいので、生成されるＮ１
１３ガス量が多く、そのため不活性ガス中のＮＨ３ガス
量の割合が増大するが、冷却過程であるためにガスの温
度は低いので、Ｎ■８分解反応が進行し難い、それでも
このＮＨｓガス量がどんどん増えてくれば、前記■式の
ＦＪＨ２分解反応が起こり易くなり、そのため鉄粉中へ
の（Ｎ）侵入が起こってく　る。

そこで、Ｎ）Ｉｆｆで汚染された炉内ガスを、加熱炉に
送ることなく、冷却炉から排出し、この排ガスを脱Ｎｉ
＋、処理した後、再び冷却炉に導入して循環利用するよ
うにしている。このようにすると、冷却炉内の不活性ガ
ス中のＮ１１ｇガス量を常ｔこ低い水準に保ち得るよう
になる。そのため、鉄粉中への（Ｎ）侵入が起こり難く
なる。

以上説明したように、還元炉では脱酸の如き脱窒以外の
目的を達威し得、冷却炉では冷却と共に脱窒をし得る。

従って、鉄粉仕上熱処理目的として脱窒と他の１種以上
とが含まれる場合、それらの目的を順次連続して達威し
得るようになる。即ち、ガス消費量の著しい増大を招く
ことなく、連の連続工程の中で上記熱処理目的を同時に
達威し得るようになる。

前記不活性ガス中のＨ！含有量を８０ｖｏ１．％以上と
しているのは、８０νｏ１．％未満にするとルシャトリ
エの法則により前記０式の脱窒反応速度が低下するよう
になると共に、前記■式のＮｌｈ分解反応が起こるよう
になるからである。

尚、上記循環利用方式の代わりに、常に非酸化性ガスを
冷却炉から排出しながら新鮮な非酸化性ガスを冷却炉に
導入する方式にしても、上記と同様の作用効果が得られ
るが、非酸化性ガスをどんどん消費せざるを得ないので
経済性が著しく悪くなる。これに対し、上記循環利用方
式は経済性が極めて優れている１本発明でかかる循環利
用方式を採用している理由は此処にある。

前記排ガスの脱Ｎ１！、処理に関し、この処理はガス吸
着装置を用いて行い得る。脱ＮＨ８星（ＮＨ３除去量）
は、不活性ガス中のＮｌ＋３量が下記■式から求められ
る（ＮＨ，）値以下になるようにすればよい、所定の脱
窒をし得、鉄粉中の窒素量を目標値以下にし得るように
なるからである。

（ＮＨ，）　−Ｋ・　（Ｐ１１□）／ｌ・　（Ｎ）ｔ　
−−−−■但し、上記■式において、（ＮＨ３）は不活
性ガス中のＮＨａｉ（ｐｐｍ）　、Ｋは前記の式の反応
の平衡定数、（Ｐ１！□）は冷却炉内の不活性ガス中の
Ｈ１分圧（ａｔｅ）、（Ｎ）　Ｌは鉄粉中の窒素量の目
標値（Ｘ）である。

（実施例） 実益史上 溶融状態の鉄をアトマイジングして得られた鉄粉につい
て、脱酸、脱窒、脱炭、焼鈍を目的とする鉄粉仕上熱処
理を行った。

第１図に実施例１に係る鉄粉仕上熱処理装置および熱処
理状況の１要を示す、第１図において、（９）は還元炉
、０ωは冷却炉を示すものであり、両者は仕切り壁（８
）を介して接続されている。

上記還元炉（９）にはＡＸガスが炉内ガス人口部（１）
から導入され、還元炉（９）内を通り、排ガス出口部（
２）から排出される。

−・方、上記冷却炉αωには１１□：８５νｏ１％、残
部りからなる不活性ガスが炉内ガス導入部０カから導入
され、冷却炉０（Ｄ内を通り、排ガス出口部０田から排
出され、この排ガスは熱交換器（５）で次の脱Ｎｌ＋３
処理のために冷却され、吸着除去装置（６）により脱Ｎ
１１゜処理された後、ブロワ−（７）により再び冷却炉
０ωに導入され、かかる経路を循環している。尚、ｆｉ
ｇガス導入口０１）より必要に応して１１２ガスを導入
し、冷却炉θω円内ガス中１１□量を８５νｏ１．％に
維持するようにした。

鉄粉ホッパー（３）より鉄粉０４１が走行するベルト（
４）上に導入され、ベルト（４）により運ばれながら前
記ＡＸガスで加熱され、還元処理される。この処理によ
り脱酸、脱皮およびｖｔ鈍が行われる。

上記還元処理後、鉄粉側はベルト（４）により冷却炉０
０内に導入され、前記不活性ガスにより冷却される。又
、この冷却と共に脱窒される。

上記冷却後、鉄粉側は冷却炉０ｆｆｌの外に出され、回
収される。

上記回収された鉄粉０４について、硬さを測定し焼鈍さ
れている事を確認した。又、酸素、炭素。

窒素量の分析を行い、所定の脱酸、脱窒、脱炭がなされ
ている事を確認した。

（発明の効果） 本発明に係る鉄粉仕上熱処理方法によれば、鉄粉仕上熱
処理目的として脱窒と他の１種以上とが含まれる場合、
ガス消費型の著しい増大を招くことなく、上記熱処理目
的を同時に達成、即ち順次連続して達成し得るようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に係る鉄粉仕上熱処理装置および熱処
理状況の概要を示す図である。 （１）−炉内ガス入口部　（２）−排ガス出口部鉄粉ホ
ッパー 、熱交換器 ブロワ− 一還元炉 −１１，ガス導入口 −排ガス出口部 （４）−ベルト （６）−１吸着除去装置 （８）−仕切り壁 ０■−冷却炉 ０２１−炉内ガス導入部 （ロ）−鉄粉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄粉を還元炉に導入し、還元性ガス中で加熱して
   還元処理した後、冷却炉に導入し、Ｈ＿２：８０ｖｏｌ
   ．％以上の非酸化性ガスで冷却すると共に、脱窒処理す
   る鉄粉仕上熱処理方法であって、前記非酸化性ガスを冷
   却炉から排出し、この排ガスを脱ＮＨ＿３処理した後、
   再び冷却炉に導入して循環利用することを特徴とする鉄
   粉仕上熱処理方法。