JPH08109466A - 鋼板の窒化方法 - Google Patents
鋼板の窒化方法Info
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- JPH08109466A JPH08109466A JP24549394A JP24549394A JPH08109466A JP H08109466 A JPH08109466 A JP H08109466A JP 24549394 A JP24549394 A JP 24549394A JP 24549394 A JP24549394 A JP 24549394A JP H08109466 A JPH08109466 A JP H08109466A
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- nitriding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼板をＮＨ3 雰囲気中で焼鈍し窒化する際の
窒化効率を高くし、より少ないＮＨ3 量で鋼板を窒化す
る。 【構成】 鋼板を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で焼鈍
して連続して窒化するにあたり、供給するＮＨ3 ガスの
半分以上を炉長の半分以下の部分に供給することを特徴
とする鋼板の窒化方法。
窒化効率を高くし、より少ないＮＨ3 量で鋼板を窒化す
る。 【構成】 鋼板を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で焼鈍
して連続して窒化するにあたり、供給するＮＨ3 ガスの
半分以上を炉長の半分以下の部分に供給することを特徴
とする鋼板の窒化方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化反応を効率的に行
わしめる鋼板の連続窒化方法に関する。
わしめる鋼板の連続窒化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼板の表面を窒化する技術は、従来から
方向性電磁鋼板のインヒビター強化や高強度冷延鋼板の
製造に利用されている。そして、前記窒化は、主として
連続焼鈍中あるいは、その直前、直後で行われることが
多い。
方向性電磁鋼板のインヒビター強化や高強度冷延鋼板の
製造に利用されている。そして、前記窒化は、主として
連続焼鈍中あるいは、その直前、直後で行われることが
多い。
【０００３】特開平０５−１１２８２７号公報におい
て、脱炭焼鈍時に所定板厚に冷間圧延された方向性電磁
鋼板をストリップ状で通板する際にＮＨ3 を用いて窒化
させ、インヒビターを作り込む方向性電磁鋼板の製造方
法が提案されている。
て、脱炭焼鈍時に所定板厚に冷間圧延された方向性電磁
鋼板をストリップ状で通板する際にＮＨ3 を用いて窒化
させ、インヒビターを作り込む方向性電磁鋼板の製造方
法が提案されている。
【０００４】また、特開平０３−２４３７５７号公報に
おいては、冷延鋼板をＮＨ3 雰囲気で焼鈍して板厚表層
部を窒化する表層部高強度良加工性冷延鋼板の製造方法
が提案されている。
おいては、冷延鋼板をＮＨ3 雰囲気で焼鈍して板厚表層
部を窒化する表層部高強度良加工性冷延鋼板の製造方法
が提案されている。
【０００５】本発明者は、ＮＨ3 雰囲気中での鋼板の窒
化現象について検討したところ、供給するＮＨ3 ガスが
有効に窒化に使われていないことを見出した。供給した
ＮＨ3 は鋼板やヒーターエレメント等の炉内にある金属
を触媒としてＨ2 とＮ2 に分解するため、炉内のＮＨ3
濃度は供給する時のＮＨ3 濃度より低くなる。鋼板の窒
化はこの炉内の未分解のＮＨ3 濃度に比例する。従っ
て、供給したＮＨ3 の多くは窒化に有効に使われていな
い。
化現象について検討したところ、供給するＮＨ3 ガスが
有効に窒化に使われていないことを見出した。供給した
ＮＨ3 は鋼板やヒーターエレメント等の炉内にある金属
を触媒としてＨ2 とＮ2 に分解するため、炉内のＮＨ3
濃度は供給する時のＮＨ3 濃度より低くなる。鋼板の窒
化はこの炉内の未分解のＮＨ3 濃度に比例する。従っ
て、供給したＮＨ3 の多くは窒化に有効に使われていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
従来問題のあった供給するＮＨ3 を有効に活用すること
が可能な鋼板の窒化方法を提供しようとするものであ
る。
従来問題のあった供給するＮＨ3 を有効に活用すること
が可能な鋼板の窒化方法を提供しようとするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、鋼板
を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で焼鈍して連続して窒
化するにあたり、供給するＮＨ3 ガスの半分以上を、炉
の長手方向の半分以下の部分から供給するかもしくは一
括して供給することを特徴とする、鋼板の窒化方法にあ
る。
を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で焼鈍して連続して窒
化するにあたり、供給するＮＨ3 ガスの半分以上を、炉
の長手方向の半分以下の部分から供給するかもしくは一
括して供給することを特徴とする、鋼板の窒化方法にあ
る。
【０００８】以下、本発明について図面を用いて説明す
る。図１は窒化焼鈍帯１へのＮＨ3 とベースガスを混合
した雰囲気ガスの供給配管を、炉長に均一量ずつ供給す
る従来タイプの供給配管（均一供給）５と一括して供給
する本発明のタイプの供給配管（一括供給）６とを比較
して示したものである。鋼板の連続焼鈍炉の一部に設け
られた窒化帯１は雰囲気シール４，４′で前後のゾーン
と雰囲気が仕切られている。ＮＨ3 を含む雰囲気ガスは
供給配管５または６から窒化帯１に供給され、窒化帯を
ＮＨ3 雰囲気にする。窒化帯のガスは前後の仕切り内に
設けられた排気ブリーダー３，３′から排出される。
る。図１は窒化焼鈍帯１へのＮＨ3 とベースガスを混合
した雰囲気ガスの供給配管を、炉長に均一量ずつ供給す
る従来タイプの供給配管（均一供給）５と一括して供給
する本発明のタイプの供給配管（一括供給）６とを比較
して示したものである。鋼板の連続焼鈍炉の一部に設け
られた窒化帯１は雰囲気シール４，４′で前後のゾーン
と雰囲気が仕切られている。ＮＨ3 を含む雰囲気ガスは
供給配管５または６から窒化帯１に供給され、窒化帯を
ＮＨ3 雰囲気にする。窒化帯のガスは前後の仕切り内に
設けられた排気ブリーダー３，３′から排出される。
【０００９】雰囲気ガスを一括して窒化帯の中央部から
供給する一括供給方法と雰囲気ガスを炉長方向に均一量
ずつ供給する均一供給方法での炉内のＮＨ3 濃度の分布
を比較する実験を行った。冷間圧延後、脱炭焼鈍した板
厚０．３０mmの方向性電磁鋼板で７５０℃で３０秒の窒
化処理を行った。この時１０Nm3 ／h のＮＨ3 を供給
し、均一供給と一括供給で窒化量の比較を行った。窒化
増量は均一供給で１３０ppm 、一括供給で１７０ppm と
なり、一括供給の方が均一供給より窒化効率が高くな
り、本発明の効果が実験によって知見された。
供給する一括供給方法と雰囲気ガスを炉長方向に均一量
ずつ供給する均一供給方法での炉内のＮＨ3 濃度の分布
を比較する実験を行った。冷間圧延後、脱炭焼鈍した板
厚０．３０mmの方向性電磁鋼板で７５０℃で３０秒の窒
化処理を行った。この時１０Nm3 ／h のＮＨ3 を供給
し、均一供給と一括供給で窒化量の比較を行った。窒化
増量は均一供給で１３０ppm 、一括供給で１７０ppm と
なり、一括供給の方が均一供給より窒化効率が高くな
り、本発明の効果が実験によって知見された。
【００１０】この様に一括供給と炉内均一供給により窒
化効率が異なる理由は、定かではないが、本発明者らは
下記のメカニズムによるものと推定している。炉内のＮ
Ｈ3 濃度分布はこの２つの方法において大きく異なる。
図２は一括供給方法と均一供給方法での炉内のＮＨ3 濃
度の分布を比較したものである。均一供給方法では炉長
方向のＮＨ3 濃度分布はほぼ一定であるのに対し、一括
供給では雰囲気ガスを供給している所のＮＨ3 濃度が高
くなり、窒化帯の両端にいくに従ってＮＨ3 濃度が減少
している。
化効率が異なる理由は、定かではないが、本発明者らは
下記のメカニズムによるものと推定している。炉内のＮ
Ｈ3 濃度分布はこの２つの方法において大きく異なる。
図２は一括供給方法と均一供給方法での炉内のＮＨ3 濃
度の分布を比較したものである。均一供給方法では炉長
方向のＮＨ3 濃度分布はほぼ一定であるのに対し、一括
供給では雰囲気ガスを供給している所のＮＨ3 濃度が高
くなり、窒化帯の両端にいくに従ってＮＨ3 濃度が減少
している。
【００１１】この炉内の濃度分布の差が窒化効率の差に
寄与していると考え、本発明による効果を説明する更な
る詳細な検討を行った。まず、鋼板の窒化増量とＮＨ3
濃度の関係を調べた。板厚０．３０mmの鋼板を温度７５
０℃で３０秒間窒化する。その時の炉内のＮＨ3 濃度を
変えて、窒化増量との関係を調べた。その結果図３に示
すように、鋼板の窒化増量は炉内のＮＨ3 濃度に比例す
ることがわかった。
寄与していると考え、本発明による効果を説明する更な
る詳細な検討を行った。まず、鋼板の窒化増量とＮＨ3
濃度の関係を調べた。板厚０．３０mmの鋼板を温度７５
０℃で３０秒間窒化する。その時の炉内のＮＨ3 濃度を
変えて、窒化増量との関係を調べた。その結果図３に示
すように、鋼板の窒化増量は炉内のＮＨ3 濃度に比例す
ることがわかった。
【００１２】次に、鋼板の窒化増量と窒化時間の関係を
調べた。板厚０．３mmの鋼板を温度７５０℃、炉内のＮ
Ｈ3 濃度１．０％で窒化する。その時の窒化時間を１５
秒から１２０秒まで変えて、窒化時間と窒化増量の関係
を調べた。その結果図４に示すように、鋼板の窒化増量
は窒化時間に比例することがわかった。
調べた。板厚０．３mmの鋼板を温度７５０℃、炉内のＮ
Ｈ3 濃度１．０％で窒化する。その時の窒化時間を１５
秒から１２０秒まで変えて、窒化時間と窒化増量の関係
を調べた。その結果図４に示すように、鋼板の窒化増量
は窒化時間に比例することがわかった。
【００１３】以上の２つの実験より、鋼板の窒化増量は
炉内のＮＨ3 濃度と窒化時間に比例することがわかっ
た。従って、鋼板の窒化増量は窒化時の濃度の時間積分
に比例する。これを式で示すと（１）式のようになる。
炉内のＮＨ3 濃度と窒化時間に比例することがわかっ
た。従って、鋼板の窒化増量は窒化時の濃度の時間積分
に比例する。これを式で示すと（１）式のようになる。
【００１４】
【数１】 鋼板を連続的に窒化する場合、窒化時間は炉長に比例す
るため、炉長方向の距離をｘとすると、（１）式は
（２）式のように書き直すことができる。
るため、炉長方向の距離をｘとすると、（１）式は
（２）式のように書き直すことができる。
【数２】 即ち、炉長方向にＮＨ3 濃度を積分した値に窒化増量は
比例する。
比例する。
【００１５】次に、炉内でのＮＨ3 の分解とガス流れを
考慮して炉内のＮＨ3 濃度分布を求めるモデルを考え
る。ＮＨ3 は炉内にある鋼板やヒーターエレメント等の
金物を触媒として分解する。炉内に供給するＮＨ3 流量
と炉内のＮＨ3 濃度は比例することから、このＮＨ3 の
分解速度はＮＨ3 の濃度に比例することが実験的に判明
した。従って、次のような仮定の下でのＮＨ3 の分解モ
デルを考える。仮定１：ＮＨ3 の分解速度はＮＨ3 濃度
の１乗に比例する。仮定２：炉の高さ方向幅方向にはＮ
Ｈ3 濃度の分布はない。仮定３：ＮＨ3 の分解のしやす
さは炉内で一様である。
考慮して炉内のＮＨ3 濃度分布を求めるモデルを考え
る。ＮＨ3 は炉内にある鋼板やヒーターエレメント等の
金物を触媒として分解する。炉内に供給するＮＨ3 流量
と炉内のＮＨ3 濃度は比例することから、このＮＨ3 の
分解速度はＮＨ3 の濃度に比例することが実験的に判明
した。従って、次のような仮定の下でのＮＨ3 の分解モ
デルを考える。仮定１：ＮＨ3 の分解速度はＮＨ3 濃度
の１乗に比例する。仮定２：炉の高さ方向幅方向にはＮ
Ｈ3 濃度の分布はない。仮定３：ＮＨ3 の分解のしやす
さは炉内で一様である。
【００１６】以上の仮定のもので炉長方向を微小区間に
分割し、各区間でのＮＨ3 の供給量、ＮＨ3 の分解量、
上流から流入するＮＨ3 量、下流へ流出するＮＨ3 量の
物質収支と供給するベースガス中のＨ2 とＮ2 量、ＮＨ
3 の分解で生成したＨ2 とＮ2 量、上流から流入するＨ
2 とＮ2 量、下流へ流出するＨ2 とＮ2 量の物質収支を
とることで、炉長方向のＮＨ3 の濃度分布を計算する。
図１の実験に対応した、計算結果を図５に示す。均一供
給時に濃度分布がほとんどつかないことや、一括供給時
のＮＨ3 濃度分布が本発明者らの提案したモデルに基づ
く計算結果とよく一致している。このモデルで本発明の
一括供給時と均一供給時でＮＨ3 濃度を炉長方向に積分
した値を計算すると、一括供給時で３７（％ｍ）、均一
供給時で３１（％ｍ）となり、一括供給時のほうが約
１．２倍ほど大きく、ＮＨ3 濃度分布の差により窒化の
しやすさを理論的に検証することができた。
分割し、各区間でのＮＨ3 の供給量、ＮＨ3 の分解量、
上流から流入するＮＨ3 量、下流へ流出するＮＨ3 量の
物質収支と供給するベースガス中のＨ2 とＮ2 量、ＮＨ
3 の分解で生成したＨ2 とＮ2 量、上流から流入するＨ
2 とＮ2 量、下流へ流出するＨ2 とＮ2 量の物質収支を
とることで、炉長方向のＮＨ3 の濃度分布を計算する。
図１の実験に対応した、計算結果を図５に示す。均一供
給時に濃度分布がほとんどつかないことや、一括供給時
のＮＨ3 濃度分布が本発明者らの提案したモデルに基づ
く計算結果とよく一致している。このモデルで本発明の
一括供給時と均一供給時でＮＨ3 濃度を炉長方向に積分
した値を計算すると、一括供給時で３７（％ｍ）、均一
供給時で３１（％ｍ）となり、一括供給時のほうが約
１．２倍ほど大きく、ＮＨ3 濃度分布の差により窒化の
しやすさを理論的に検証することができた。
【００１７】本発明の効果を最大に発揮させるために
は、供給するＮＨ3 ガスの全量を一ケ所から供給するこ
とが合理的である。但し、一部を他の部分から供給する
ことでも効果はあるが、一括供給するガスが半分以下と
なってはその効果は半減する。また、実施例にも記載し
ているが、一ケ所といえども、窒化帯の炉長の半分以下
の部分にＮＨ3 を供給を集中させることでも効果があ
る。さらに、ＮＨ3 の供給位置も窒化帯の前方、中央
部、後方のいずれの位置でもその効果がある。
は、供給するＮＨ3 ガスの全量を一ケ所から供給するこ
とが合理的である。但し、一部を他の部分から供給する
ことでも効果はあるが、一括供給するガスが半分以下と
なってはその効果は半減する。また、実施例にも記載し
ているが、一ケ所といえども、窒化帯の炉長の半分以下
の部分にＮＨ3 を供給を集中させることでも効果があ
る。さらに、ＮＨ3 の供給位置も窒化帯の前方、中央
部、後方のいずれの位置でもその効果がある。
【００１８】
実施例１ Ｓｉを３．２５％含む冷間圧延した板厚０．３５mmの方
向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍後、８００℃で３０秒間の窒
化処理をほどこした。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3
の供給口（図１の供給口ａ〜ｊ）の１０ケ所全てを使用
した均一供給方法（従来法）と前方の３ケ所のみ（図１
の供給口ａ〜ｃ）を使用した一括供給方法（本発明）
で、１０．３Nm3 ／h のＮＨ3 を窒化帯に供給して窒化
増量を比較した（表１）。これより本発明は窒化効率が
優れていることがわかる。
向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍後、８００℃で３０秒間の窒
化処理をほどこした。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3
の供給口（図１の供給口ａ〜ｊ）の１０ケ所全てを使用
した均一供給方法（従来法）と前方の３ケ所のみ（図１
の供給口ａ〜ｃ）を使用した一括供給方法（本発明）
で、１０．３Nm3 ／h のＮＨ3 を窒化帯に供給して窒化
増量を比較した（表１）。これより本発明は窒化効率が
優れていることがわかる。
【００１９】
【表１】
【００２０】実施例２ Ｓｉを３．１８％含む冷間圧延した板厚０．２３mmの方
向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍後、７５０℃で３０秒間の窒
化処理をほどこした。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3
の供給口の１０ケ所（図１の供給口ａ〜ｊ）全てを使用
した均一供給方法（従来法）と後方の５ケ所のみ（図１
の供給口ｆ〜ｊ）を使用した一括供給方法（本発明）
で、６．３Nm3 ／h のＮＨ3 を供給して窒化増量を比較
した（表２）。これより本発明は窒化効率が優れている
ことがわかる。
向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍後、７５０℃で３０秒間の窒
化処理をほどこした。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3
の供給口の１０ケ所（図１の供給口ａ〜ｊ）全てを使用
した均一供給方法（従来法）と後方の５ケ所のみ（図１
の供給口ｆ〜ｊ）を使用した一括供給方法（本発明）
で、６．３Nm3 ／h のＮＨ3 を供給して窒化増量を比較
した（表２）。これより本発明は窒化効率が優れている
ことがわかる。
【００２１】
【表２】
【００２２】実施例３ Ｃ：０．００２９％，Ｓｉ：０．０１％，Ｍｎ：０．１
７％，Ｐ：０．００９％，Ｓ：０．０１４％，Ａｌ：
０．０５４％，Ｔｉ：０．０５４％，Ｎ：０．００３２
％，Ｎｂ：０．００４％を含む冷間圧延した板厚０．８
mmの薄鋼板を、７５０℃で４０秒間の窒化処理をほどこ
した。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3 の供給口の１０
ケ所（図１の供給口ａ〜ｊ）全てを使用した均一供給方
法（従来法）と前方の３ケ所のみ（図１の供給口ａ〜
ｃ）を使用した一括供給方法（本発明）で、１２．９Nm
3 ／h のＮＨ3 を供給して窒化増量を比較した（表
３）。これより本発明は窒化効率が優れていることがわ
かる。
７％，Ｐ：０．００９％，Ｓ：０．０１４％，Ａｌ：
０．０５４％，Ｔｉ：０．０５４％，Ｎ：０．００３２
％，Ｎｂ：０．００４％を含む冷間圧延した板厚０．８
mmの薄鋼板を、７５０℃で４０秒間の窒化処理をほどこ
した。炉長方向にある１０カ所のＮＨ3 の供給口の１０
ケ所（図１の供給口ａ〜ｊ）全てを使用した均一供給方
法（従来法）と前方の３ケ所のみ（図１の供給口ａ〜
ｃ）を使用した一括供給方法（本発明）で、１２．９Nm
3 ／h のＮＨ3 を供給して窒化増量を比較した（表
３）。これより本発明は窒化効率が優れていることがわ
かる。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【発明の効果】本発明により、鋼板を窒化する時の窒化
効率が高くなり、より少ないＮＨ3 量で鋼板を窒化する
ことができる。
効率が高くなり、より少ないＮＨ3 量で鋼板を窒化する
ことができる。
【図１】窒化帯への雰囲気ガスの供給方法を本発明と従
来方法で比較する図である。
来方法で比較する図である。
【図２】窒化帯の炉長方向のＮＨ3 濃度分布を本発明と
従来方法で比較する図である。
従来方法で比較する図である。
【図３】ＮＨ3 濃度と鋼板の窒化増量の関係を示す図。
【図４】窒化時間と鋼板の窒化増量の関係を示す図。
【図５】ＮＨ3 の濃度分布を計算するモデルで炉長方向
のＮＨ3 濃度分布と実測値を比較する図。
のＮＨ3 濃度分布と実測値を比較する図。
１ 焼鈍炉中の窒化帯 ２ 鋼板 ３，３′ 排気ブリーダー ４，４′ 雰囲気シール ５ 従来の雰囲気ガスの均一供給配管 ６ 本発明の雰囲気ガスの一括供給配管
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼板を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で
焼鈍して連続して窒化するにあたり、供給するＮＨ3 ガ
スの半分以上を、炉の長手方向の半分以下の部分から供
給することを特徴とする、鋼板の窒化方法。 - 【請求項２】 鋼板を、ストリップ状でＮＨ3 雰囲気で
焼鈍して連続して窒化するにあたり、供給するＮＨ3 ガ
スの半分以上を、一括して供給することを特徴とする、
鋼板の窒化方法。 - 【請求項３】 窒化する鋼板として方向性電磁鋼板を用
いる請求項１又は２記載の窒化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24549394A JPH08109466A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 鋼板の窒化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24549394A JPH08109466A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 鋼板の窒化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109466A true JPH08109466A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17134490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24549394A Withdrawn JPH08109466A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 鋼板の窒化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109466A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012197479A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Air Water Inc | 鉄系材料の表面硬化装置および方法 |
| JP2016528381A (ja) * | 2013-07-05 | 2016-09-15 | ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アーゲーＴｈｙｓｓｅｎｋｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐｅ Ａｇ | 耐摩耗性の、少なくとも部分的にコーティングされていない鋼部品 |
-
1994
- 1994-10-11 JP JP24549394A patent/JPH08109466A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012197479A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Air Water Inc | 鉄系材料の表面硬化装置および方法 |
| JP2016528381A (ja) * | 2013-07-05 | 2016-09-15 | ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アーゲーＴｈｙｓｓｅｎｋｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐｅ Ａｇ | 耐摩耗性の、少なくとも部分的にコーティングされていない鋼部品 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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