JPH05279732A - 脱スケール性の優れたステンレス鋼の焼鈍方法 - Google Patents

脱スケール性の優れたステンレス鋼の焼鈍方法

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JPH05279732A
JPH05279732A JP10892992A JP10892992A JPH05279732A JP H05279732 A JPH05279732 A JP H05279732A JP 10892992 A JP10892992 A JP 10892992A JP 10892992 A JP10892992 A JP 10892992A JP H05279732 A JPH05279732 A JP H05279732A
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JP
Japan
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gas
annealing
stainless steel
atmosphere
descaling
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JP10892992A
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English (en)
Inventor
Yuzuru Sawada
譲 沢田
Masaki Shimizu
勝紀 清水
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 焼鈍炉内雰囲気中に、 (%CO)2/(%CO
2)(%CO、%CO2 は、体積比)が20以下となるよう
調節しながら、RXガスと窒素ガスの両方を同時に送気
し、焼鈍する。 【効果】 スケール生成量が低減でき、酸洗等の脱スケ
ール処理時間を大幅に短縮することができる。また、浸
炭する心配もない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼鈍時に鋼材表面に生
成するスケールの量を抑え、焼鈍後の酸洗等による脱ス
ケールを容易にし、かつ浸炭する心配のない脱スケール
性の優れたステンレス鋼の焼鈍方法に関する。
【0002】
【従来の技術】冷間鍛造、引抜等冷間加工を行うステン
レス鋼は、熱間圧延を施した後、焼鈍を行って硬度を低
下させ、十分に加工性を改善してから、所定の冷間加工
が施されている。この焼鈍処理は、冷間加工を可能にす
るための重要な処理であり、省略できない処理である
が、高温での処理であるために、鋼材表面にスケールが
生成する。従って、焼鈍後にスケールを除去することが
必要となる。スケールを除去する方法としては、塩酸、
硫酸等を用いる酸洗による方法とショットブラスト、エ
アーブラスト等の機械的脱スケール法の二つが主な方法
であるが、現在では前者の方法が最も広く利用されてい
る。
【0003】焼鈍によるスケールの生成量は、焼鈍炉内
の雰囲気ガスの状態によって変化する。ステンレス鋼の
場合、雰囲気に窒素ガスを用いて脱スケール性の改善が
図られている。また、雰囲気として不活性ガスを用いる
ことにより、スケールの生成を皆無にできる光輝焼鈍処
理も必要に応じて行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記したステンレス鋼
のスケール除去方法には、以下の問題がある。すなわ
ち、ステンレス鋼は一般に脱スケール性が悪く、例えば
冷鍛用マルテンサイト系ステンレス鋼を焼鈍した時に生
成されるスケールの中には、その除去のための酸洗処理
の生産性が著しく悪くなってしまう場合がある。
【0005】ステンレス鋼は、溶解から分塊圧延、中間
及び仕上圧延、熱処理、酸洗という一連の工程によって
製造されているが、前記したように脱スケールの生産性
に問題があると、他の工程と生産性の面でバランスがと
れなくなり、酸洗設備の増強を図らねばならなくなる。
【0006】このような脱スケール性が劣るという問題
に対し、従来から雰囲気中に窒素ガスを送気する方法が
とられているが、効果が十分でなく、前記問題の解決に
は到っていない。
【0007】さらに、スケールの生成を皆無にできる光
輝焼鈍は、雰囲気を大気と完全に遮断し、AXガス、純
H2ガス等の不活性ガスを使用するため、設備、稼働コス
トが高くなるという欠点がある。
【0008】本発明は、このような課題を解決するため
に成されたものであり、その目的とするところは、光輝
焼鈍法に頼ることなく、スケール生成量を低減し、酸洗
等スケール除去処理の生産性を大幅に向上できる脱スケ
ール性の優れたステンレス鋼の焼鈍方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】焼鈍中のスケールの生成
挙動は、雰囲気の成分と関係が深いことは周知の事であ
るが、鋼と雰囲気との反応は、スケール生成に関係する
酸化還元反応の他に浸炭脱炭反応も同時に進行すること
に注意しなければならない。ステンレス鋼は構造用鋼と
同様に、浸炭や脱炭が起きると表面硬度が変化し、加工
性等の特性に影響が大きい。特に、炭素量の低いステン
レス鋼の場合には浸炭による影響が大きく、ステンレス
鋼の基本的性質である耐食性にも多大な悪影響を及ぼす
ため、雰囲気ガスの選択、使用方法の検討は、慎重に行
う必要がある。
【0010】本発明者は、前記した理由により、雰囲気
のガス成分の選択にあたり、ガス成分が酸化性であるか
還元性であるかという点と、浸炭性であるか脱炭性であ
るかという点の両方を考慮し、以下の知見を得ることに
より本発明を完成したものである。
【0011】従来から焼鈍時に雰囲気として使用されて
いるガスとしては、ステンレス鋼以外の鋼種に使用され
ているガスも含めると、RXガス、DXガス、NXガ
ス、HNKガス、AXガス、水素ガス、窒素ガス等があ
り、それぞれのガスには1〜数種類のガス成分が含まれ
ている。主なガス成分としては、CO2 、CO、H2
2O、CH4 、N2 等がある。そして、各々のガス成
分は、化学的性質の面で、酸化性であるか還元性である
かという点と、浸炭性であるか脱炭性であるかという点
の2種類の性質で分類することができる。
【0012】本発明の目的である脱スケール性の改善を
達成するためには、還元性のガスを使用する必要があ
り、前記したガスの内、強い還元性を有するガスとし
て、RXガスがある。RXガスは、中高炭素鋼の熱処理
において雰囲気ガスとして使用されており、もしステン
レス鋼の焼鈍処理にも使用できれば、中高炭素鋼の設備
をそのまま利用できるので都合がよい。しかしながら、
RXガスは強い浸炭性の性質を有しているので、ステン
レス鋼の焼鈍には使用されていないのが現状である。
【0013】本発明者は、ステンレス鋼の焼鈍処理にお
いてRXガスを雰囲気ガスとして使用しても、浸炭する
ことがなく、かつスケール生成量の低減に大きな効果の
あるRXガスの使用条件を新しく見出し、本発明を完成
したものである。以下、詳細に説明する。
【0014】RXガス中には、約20%のCOガスが含ま
れている。このCOガスが存在することによってRXガ
スは強い浸炭性を示す。COガスは、CO2 ガスとの関
係で浸炭脱炭反応を起こすことが知られている。この反
応を (1)式に示す。
【0015】
【数1】
【0016】ここで、〔Fe−C〕はFe中に固溶して
いる炭素を示す。この式で示される反応が右に進めば脱
炭し、左に進めば浸炭となる。そして、この反応の平衡
状態は、反応式から明らかなように、 (%CO)2/(%
CO2)(%CO、%CO2 は、体積比)の値によって決
定される。仮に平衡状態を保っている雰囲気中にRXガ
スを流したとすると、COガスが平衡状態に対し過剰と
なり、反応は左に進む。すなわち、浸炭が起きるのであ
る。従って、単純に雰囲気中にRXガスを流すことはで
きない。このため、従来からステンレス鋼の焼鈍処理に
はRXガスは使用されていない。
【0017】そこで、本発明者は、従来からスケール生
成防止のために雰囲気ガスとして使用されている窒素ガ
スをそのまま使用し、窒素ガスに加えてRXガスを流
し、スケール生成状況の変化と浸炭状況を調査した。そ
の結果、 (%CO)2/(%CO2)の値を調節しながら、
RXガスを流すことによって、表面が浸炭することなく
脱スケール性を改善できることをつきとめたものであ
る。
【0018】前述した検討により完成された本発明は、
焼鈍炉内雰囲気中に、 (%CO)2/(%CO2)(%C
O、%CO2 は、体積比)が20以下となるよう調節しな
がら、RXガスと窒素ガスの両方を同時に送気し、焼鈍
を行うことを特徴とする脱スケール性の優れたステンレ
ス鋼の焼鈍方法である。
【0019】
【作用】本発明においては、ステンレス鋼の焼鈍におい
て、 (%CO)2/(%CO2)の値を20以下になるよう調
節しながら、焼鈍炉内雰囲気中に窒素ガスとともにRX
ガスを送気したので、表面が浸炭することなく、スケー
ル生成量を低減し、スケール性を改善することができ
た。
【0020】次に本発明の焼鈍方法における製造条件の
限定理由について説明する。(%CO)2/(%CO2)の
値を20以下になるよう調節したのは、この値が20を超え
ると、焼鈍中に被熱処理材料の表面が浸炭し、冷間加工
性、耐食性等に悪影響を及ぼすためである。すなわち、
RXガスの量を増加すると、%COが高くなって浸炭し
やすくなるため、 (%CO)2/(%CO2)を20以下に調
節しながらRXガスを流す必要がある。特に炭素量規格
の上限値が低いステンレス鋼を焼鈍する場合には、さら
に低く抑え10以下に調整することが好ましい。
【0021】なお、本発明では、RXガスを全く流さな
い場合には、スケール生成量の低減は期待できないの
で、RXガス送気量の下限値を設定することが必要とな
るが、RXガスは前述したように (%CO)2/(%CO
2)の値を調節しながら送気するので、時期によって適切
な送気量が異なる。従って、本発明では特に下限値を限
定しない。ただし、 (%CO)2/(%CO2)の値が20を
超えない範囲で、RXガスを多く流した方がスケール生
成量の低減に対する効果は大きくなる。また、焼鈍は加
熱、温度保持、冷却の3つの段階に分けられるが、RX
ガスは、この全ての段階に送気した方が望ましい。
【0022】
【実施例】以下、本発明の焼鈍方法の特徴を実施例によ
り明らかにする。表1は実施例として使用した供試材の
化学成分を示すものである。
【0023】
【表1】
【0024】表1において、A、B鋼はそれぞれ JISの
SUS410、SUS416である。まず、表1に示す成分を有する
鋼を溶解後熱間圧延により、線径15mmの線材を製造し
た。そして、焼鈍を行う前に酸洗による脱スケール処理
を施した。これは、熱間圧延によって生成するスケール
が存在したままで焼鈍を行うと、本発明によるスケール
低減効果を正確に把握できないためである。
【0025】前期酸洗処理を施した後、雰囲気ガスの条
件を種々変化させて焼鈍処理を行い、後述する酸洗処理
により雰囲気ガスの条件がスケール除去時間にどう影響
するか調査した。なお、焼鈍処理は、窒素ガス流量を0.
15m3/minに固定し、RXガス流量を (%CO)2/(%C
2)の狙いの値に応じて制御しながら、 880℃で6hr加
熱後徐冷という条件で行った。また、窒素ガスは加熱開
始から冷却終了まで、RXガスは加熱後 600℃に到達し
た時点から加熱保持後 600℃以下になるまでの間送気し
た。
【0026】表2には、焼鈍中の (%CO)2/(%CO
2)の制御値を種々変化させ焼鈍処理した後の供試材の表
面硬さ、中心部硬さ、脱スケール時間を示す。脱スケー
ル性の評価は、実際の製造設備で行うと、予熱、水洗、
中和といった脱スケール以外の処理を行うため、脱スケ
ール性のみの評価を正確に行うことができない。そこ
で、本発明による脱スケール性改善効果をより正確に把
握するために、実際の設備によるテストを行う前に予備
実験を行った。予備実験は、前記焼鈍処理後の線材から
一部を切出し、濃度15%、温度50℃の塩酸中に浸漬させ
て、スケールが除去されるまでの時間を測定するという
方法で行った。なお、表2に示した脱スケール時間の数
値は従来法により焼鈍した線材の鋼種A、Bそれぞれの
脱スケール時間を 100とし、各種条件における脱スケー
ル時間を整数比で示したものである。
【0027】
【表2】
【0028】表2から明らかなように、雰囲気ガスとし
てRXガスを従来から使用されている窒素ガスに加えて
用いることによって、焼鈍時に生成するスケール除去処
理時間を大幅に短縮することができる。そして、短縮で
きる程度は、 (%CO)2/(%CO2)の値を大きくする
程効果が大きくなる。また、表面近傍の浸炭について
は、 (%CO)2/(%CO2)の値を20以下になるよう制
御すれば、表層の硬さも上昇せず、問題ないことが確認
できた。
【0029】このように、予備実験にて本発明による脱
スケール性への改善効果が確認できたので、工場内の設
備を用いて酸洗による脱スケール処理を行った。その結
果、(%CO)2/(%CO2)の値が2となるよう制御し
た場合においても、酸洗時間を 1/3近くに短縮すること
ができ、本発明の方法により実操業における酸洗処理の
生産性を大幅に向上できることが確認できた。また、従
来の方法による線材は、酸洗後に灰色に変色が認められ
たが、本発明の方法を適用した線材は、酸洗後において
も変色は認められなかった。
【0030】次に、本発明による脱スケール性の改善効
果を定量的に明らかにするための、別の調査結果を示
す。前述の試験に使用した供試材のうち、従来の方法に
より焼鈍した鋼種Aの線材と、表2の試験No.1の線材か
ら、後工程の酸洗処理を行う前に試験片を切出して、表
面近傍の成分分析を行った。その結果、雰囲気ガスとし
て窒素ガスのみ使用した線材は、表面から70μm の位置
まで酸素が検出されたのに対し、RXガスを同時に使用
した線材では、30μm までしか酸素が検出されず、検出
量も低かった。また、窒素ガスのみ使用の線材は、酸素
が検出された範囲内で供試材の平均濃度より高い濃度の
Crが検出されたが、RXガスを用いた線材には、同様の
現象は認められなかった。
【0031】この結果は、本発明の方法を適用により、
スケールの生成量が減少することを裏付けるとともに、
脱スケールを困難にすると言われているCr2O3 の生成も
抑える効果があることを意味するものである。なお、本
実施例ではステンレス鋼のうち一部のマルテンサイト系
ステンレス鋼の場合を例にとって記載したが、本発明の
方法はもちろん他のステンレス鋼でも同様に適用するこ
とができる。
【0032】
【発明の効果】本発明のステンレス鋼の焼鈍方法は、雰
囲気ガスとして窒素ガスに加え、RXガスも同時に使用
したことによって、スケール生成量が大幅に低下し、脱
スケール処理時間を短縮することができる。従って、脱
スケールの難しい材料を焼鈍した場合でも、多大な設備
投資をすることなく対処することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼鈍炉内雰囲気中に、 (%CO)2/(%
    CO2)(%CO、%CO2 は、体積比)が20以下となる
    よう調節しながら、RXガスと窒素ガスの両方を同時に
    送気し、焼鈍を行うことを特徴とする脱スケール性の優
    れたステンレス鋼の焼鈍方法。
JP10892992A 1992-03-31 1992-03-31 脱スケール性の優れたステンレス鋼の焼鈍方法 Pending JPH05279732A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3006718A1 (de) * 1980-02-21 1981-09-03 Toray Industries, Inc., Tokyo Verfahrer zur bereitung einer fluessigkeit aus genau dosierten bestandteilen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
CN115415698A (zh) * 2022-06-02 2022-12-02 湖北三环智能科技有限公司 一种热锻模修复再制造药芯焊丝及性能实时调控方法

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