JPS59113124A - 鋼材の雰囲気焼鈍方法 - Google Patents
鋼材の雰囲気焼鈍方法Info
- Publication number
- JPS59113124A JPS59113124A JP22112382A JP22112382A JPS59113124A JP S59113124 A JPS59113124 A JP S59113124A JP 22112382 A JP22112382 A JP 22112382A JP 22112382 A JP22112382 A JP 22112382A JP S59113124 A JPS59113124 A JP S59113124A
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- JP
- Japan
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- annealing
- gas
- steel material
- atmosphere
- scale
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- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、水分含有量を低減し低級炭化水素ガスを添加
した不活性ガス雰囲気中で圧延スケールを有する鋼材を
焼鈍することによシ、鋼材の脱炭反応を抑制しつつ焼鈍
する焼鈍方法に関するものである。
した不活性ガス雰囲気中で圧延スケールを有する鋼材を
焼鈍することによシ、鋼材の脱炭反応を抑制しつつ焼鈍
する焼鈍方法に関するものである。
冷間鍛造は近年急速に発展した加工技術であるが、硬質
で成形性の悪い中炭素鋼や低合金鋼を用いる場合には、
冷間加工性を向上させるために鋼中の炭化物を球状化す
るための焼鈍処理が行なわところで通常の熱間圧延線材
では炭化物は層状のパーライト組織となっておυ、この
炭化物を球状化するためには、Ａ１変態点以上の温度に
数時間保持して炭化物の一部をオーステナイト中に固溶
させ、その後に徐冷またはＡ１変態点直下に数時間保持
して固溶した炭素を残留する炭化物のまわりに析出球状
化させなければならない。しかしＡ、変態点以上の温度
では炭素の拡散速度が非常に早く焼鈍雰囲気ガス中に水
分等の脱炭性成分が存在すると、鋼材表面において、こ
れら成分と炭素が速やかに反応し、脱炭が著しく進行す
る。この脱炭層が存在すると冷間鍛造後の製品表面が所
期の硬さに達しなくなる等の不都合が生じる。
で成形性の悪い中炭素鋼や低合金鋼を用いる場合には、
冷間加工性を向上させるために鋼中の炭化物を球状化す
るための焼鈍処理が行なわところで通常の熱間圧延線材
では炭化物は層状のパーライト組織となっておυ、この
炭化物を球状化するためには、Ａ１変態点以上の温度に
数時間保持して炭化物の一部をオーステナイト中に固溶
させ、その後に徐冷またはＡ１変態点直下に数時間保持
して固溶した炭素を残留する炭化物のまわりに析出球状
化させなければならない。しかしＡ、変態点以上の温度
では炭素の拡散速度が非常に早く焼鈍雰囲気ガス中に水
分等の脱炭性成分が存在すると、鋼材表面において、こ
れら成分と炭素が速やかに反応し、脱炭が著しく進行す
る。この脱炭層が存在すると冷間鍛造後の製品表面が所
期の硬さに達しなくなる等の不都合が生じる。
またＪＩＳにおいても第１表に示す脱炭層許容基準があ
り、焼鈍後の脱炭層深さをこれらの値以下としなければ
ならない。このため、Ａｌ変態点以上の温度で焼鈍をお
こなう場合には雰囲気ガスとして、浸炭や脱炭が生じな
いよう制御したＲＸガス（空気とブタンガスを混合し加
熱変成したもので、ｃｏ中２４俤、ｃｏ中０．５％、Ｈ
２キ３０チ、残りはＮ２からなるガス）等の還元性ガス
が一般に用いられている。この場合鋼材表面に耐着した
スケールは酸素源となり、ＣＯやＨ２等と反応してＣＯ
７やＨ２０等の脱炭性ガスを生じるため、焼鈍前に酸洗
い等によりあらかじめスケールを除去することが常識と
なっている。
り、焼鈍後の脱炭層深さをこれらの値以下としなければ
ならない。このため、Ａｌ変態点以上の温度で焼鈍をお
こなう場合には雰囲気ガスとして、浸炭や脱炭が生じな
いよう制御したＲＸガス（空気とブタンガスを混合し加
熱変成したもので、ｃｏ中２４俤、ｃｏ中０．５％、Ｈ
２キ３０チ、残りはＮ２からなるガス）等の還元性ガス
が一般に用いられている。この場合鋼材表面に耐着した
スケールは酸素源となり、ＣＯやＨ２等と反応してＣＯ
７やＨ２０等の脱炭性ガスを生じるため、焼鈍前に酸洗
い等によりあらかじめスケールを除去することが常識と
なっている。
第１表 冷間鍛造用鋼の許容脱炭深さくＪＩＳ）（単位
量） しかしながらこれらの対策は非常に高価であるばかりで
はなく Ｃｏ −？ Ｈ２等の還元性ガスの使用には爆
発の危険性もあり、またスケールを除去するための酸洗
い時には廃酸処理対策に十分留意しなければならない。
量） しかしながらこれらの対策は非常に高価であるばかりで
はなく Ｃｏ −？ Ｈ２等の還元性ガスの使用には爆
発の危険性もあり、またスケールを除去するための酸洗
い時には廃酸処理対策に十分留意しなければならない。
そのためスケールが付着したままの鋼材”ｆｃＮ２等の
不活性ガス中で焼鈍する方法が試みられているが、鋼材
表面スケールは局部的にきわめて剥離しやすい。この剥
離した部分はＮ２．ガス中の水分が鋼中の〔Ｃ〕と反応
し脱炭が進行するため工業的に成功した例はない。
不活性ガス中で焼鈍する方法が試みられているが、鋼材
表面スケールは局部的にきわめて剥離しやすい。この剥
離した部分はＮ２．ガス中の水分が鋼中の〔Ｃ〕と反応
し脱炭が進行するため工業的に成功した例はない。
従来から熱処理時の脱炭防止手段の一つとして低級炭化
水素ガス等の浸炭性ガス雰囲気中での熱処理方法が知ら
れているが、浸炭反応が進行し鋼材表面が硬化するため
鋼材の軟化を目的とする焼鈍処理においてこの方法を用
いることはきわめて不都合であるほか、低級炭化水素の
分解によって生じた炭素がススとなって炉内壁や処理鋼
材を汚染するので実用的にはむしろ忌避されている。
水素ガス等の浸炭性ガス雰囲気中での熱処理方法が知ら
れているが、浸炭反応が進行し鋼材表面が硬化するため
鋼材の軟化を目的とする焼鈍処理においてこの方法を用
いることはきわめて不都合であるほか、低級炭化水素の
分解によって生じた炭素がススとなって炉内壁や処理鋼
材を汚染するので実用的にはむしろ忌避されている。
本発明は、圧延スケールを有する鋼材を酸洗処理等の前
処理をすることなく焼鈍する方法を提供するものであり
、鋼材をＮ２等の不活性ガス雰囲気下で焼鈍する際に、
微量の低級炭化水素ガスを添加することにより系中に混
在する酸素や水分を化学的に捕捉減少して鋼材の脱炭反
応を抑制すると同時に、雰囲気ガスとスケールとの反応
により生じるＣＯ２，Ｈ２０の脱炭性ガスの発生もあわ
せて抑制することを目的とするものである。
処理をすることなく焼鈍する方法を提供するものであり
、鋼材をＮ２等の不活性ガス雰囲気下で焼鈍する際に、
微量の低級炭化水素ガスを添加することにより系中に混
在する酸素や水分を化学的に捕捉減少して鋼材の脱炭反
応を抑制すると同時に、雰囲気ガスとスケールとの反応
により生じるＣＯ２，Ｈ２０の脱炭性ガスの発生もあわ
せて抑制することを目的とするものである。
即ち本発明は、水分含有ｆｔｏ、１％（容り以下の不活
性ガス中に０．０５〜１チ（容量）の低級炭化水素ガス
を添加した雰囲気中で圧延スケールを有する鋼材を焼鈍
することを特徴とする鋼材の雰囲気焼鈍方法である。
性ガス中に０．０５〜１チ（容量）の低級炭化水素ガス
を添加した雰囲気中で圧延スケールを有する鋼材を焼鈍
することを特徴とする鋼材の雰囲気焼鈍方法である。
本発明はペースとなる雰囲気ガスとして水分ｏ、ｉ＊（
容量）以下に制御したＮ２等の不活性ガスを使用する。
容量）以下に制御したＮ２等の不活性ガスを使用する。
この場合本発明では低級炭化水素ガスによって雰囲気ガ
ス中の酸素及び水分を捕捉減少できるが、雰囲気ガスに
含まれる酸素及び水分量は少ない程好ましい。本発明に
おいて水分量０．１％（容量）以下と定めた理由は、Ｎ
２等の不活性ガス中に０．１％（容量）超の水分が含ま
れると、これと反応して無害化する為の低級炭化水素ガ
ス添加量が増大し、スケールとの反応により脱炭性ガス
が発生する危険がある。また場合によっては鋼材への浸
炭作用及びススの発生が生じ、鋼材の軟化が得られず、
また設備汚染を促進する等の問題が発生するためである
。しかし前記の要件を満（５） たすＮ２ガスを雰囲気ガスとして使用した場合は後述す
る如き低級炭化水素ガスの添加効果が発揮される。そし
て本発明はＮ２等の不活性ガス雰囲気中に該ガス容量に
対して０．０５〜１チ（容量）の低級炭化水素ガスが配
合される。低級炭化水素の具体例として、メタンガス、
エタンガス、プロパンガスやブタンガス等が挙げられる
が、！ロノｆンがスを例にとって酸素及び水分の除去効
果を説明すると下記の如くである。即ちプロ・母ンガス
は焼鈍温度で次式の如く分解する。
ス中の酸素及び水分を捕捉減少できるが、雰囲気ガスに
含まれる酸素及び水分量は少ない程好ましい。本発明に
おいて水分量０．１％（容量）以下と定めた理由は、Ｎ
２等の不活性ガス中に０．１％（容量）超の水分が含ま
れると、これと反応して無害化する為の低級炭化水素ガ
ス添加量が増大し、スケールとの反応により脱炭性ガス
が発生する危険がある。また場合によっては鋼材への浸
炭作用及びススの発生が生じ、鋼材の軟化が得られず、
また設備汚染を促進する等の問題が発生するためである
。しかし前記の要件を満（５） たすＮ２ガスを雰囲気ガスとして使用した場合は後述す
る如き低級炭化水素ガスの添加効果が発揮される。そし
て本発明はＮ２等の不活性ガス雰囲気中に該ガス容量に
対して０．０５〜１チ（容量）の低級炭化水素ガスが配
合される。低級炭化水素の具体例として、メタンガス、
エタンガス、プロパンガスやブタンガス等が挙げられる
が、！ロノｆンがスを例にとって酸素及び水分の除去効
果を説明すると下記の如くである。即ちプロ・母ンガス
は焼鈍温度で次式の如く分解する。
Ｃ３Ｈ８→〔Ｃ〕＋Ｃ２Ｈ６＋Ｈ２（１）Ｃ２Ｈ６→〔
Ｃ〕＋ＣＨ４＋Ｈ２（２）ＣＨ４→（ｃ） ＋ ２Ｈ２
（３） ここで生じたＣＨ４は更に系中の酸素や水分と次式の如
く反応してこれらを捕捉減少する。
Ｃ〕＋ＣＨ４＋Ｈ２（２）ＣＨ４→（ｃ） ＋ ２Ｈ２
（３） ここで生じたＣＨ４は更に系中の酸素や水分と次式の如
く反応してこれらを捕捉減少する。
ＣＨ４＋０２→ＣＯ２＋２Ｈ２（５）
ＣＨ４＋Ｈ２０→Ｃｏ ＋ ３Ｈ２（６）Ｃｏ ＋ Ｈ
Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２（７） ところで上記反応式からも明らかのように、低級炭化水
素は焼鈍雰囲気中の酸素や水分を捕捉減（６） 少するのに阜越した効果を有する反面、次式の如く熱分
解生成分はスケールと反応して脱炭性ガスを発生し脱炭
を促進する。
Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２（７） ところで上記反応式からも明らかのように、低級炭化水
素は焼鈍雰囲気中の酸素や水分を捕捉減（６） 少するのに阜越した効果を有する反面、次式の如く熱分
解生成分はスケールと反応して脱炭性ガスを発生し脱炭
を促進する。
２ＦｅＯ＋ Ｃｏ ＋ Ｎ２ →２Ｆｅ ＋ ＣＯ２＋
Ｎ２０ （ｓ）（スケール） ＦｅＣ十ＣＯ□→Ｆｅ３＋２Ｃ０ ３（９ン Ｆｅ５Ｃ＋ Ｈ２Ｏ−＋Ｆｅｓ 十ＣＯ＋ Ｎ２
（１０またスケールの剥離部では逆に浸炭性の強い
ガスであって通常の熱処理には到底使用し得ない。
Ｎ２０ （ｓ）（スケール） ＦｅＣ十ＣＯ□→Ｆｅ３＋２Ｃ０ ３（９ン Ｆｅ５Ｃ＋ Ｈ２Ｏ−＋Ｆｅｓ 十ＣＯ＋ Ｎ２
（１０またスケールの剥離部では逆に浸炭性の強い
ガスであって通常の熱処理には到底使用し得ない。
しかしＮ２等の不活性ガス雰囲気中に適当量の低級炭化
水素ガスを添加するときは、脱炭性がスを発生するスケ
ールの反応と、浸炭に基づく障害を伴なうことなく優れ
た脱炭防止効果を発揮することが確認された。ここで低
級炭化水素ガスの適度の配合量とはＮ２等の不活性ガス
雰囲気中に該ガス容量に対して０．０５〜１％（容量）
の範囲であって、この範囲内における配合量はＮ２ガス
中に含まれる酸素や水分の含有率及び被処理物たる熱延
鋼材表面に付着したスケールの量等に応じて適宜定める
のがよい。低級炭化水素ガスの配合量が０．０５％未満
の場合は満足な脱炭防止効果が得られず、処理銅材の機
械的諸性質が低下してぐる。一方、低級炭化水素ガスの
添加量が１チを越える多量になると、低級炭化水素の分
解によって生じた炭素がススとなって炉内壁や処理鋼材
を汚染し酸洗によるスケール除去を困難にし、場合によ
ってはスケールとの反応による脱炭とスケール剥離部で
の浸炭作用が見られるようになって目的とする機械的諸
性質が得られ難くなるので好ましくない。しかし前記範
囲内で低級炭化水素を添加すれば、ススの汚染、スケー
ルの反応による脱炭及び浸炭作用を生じることなく焼鈍
雰囲気中の酸素及び水分は効果的に除去され、鋼材の脱
炭現象は殆んど解消される。
水素ガスを添加するときは、脱炭性がスを発生するスケ
ールの反応と、浸炭に基づく障害を伴なうことなく優れ
た脱炭防止効果を発揮することが確認された。ここで低
級炭化水素ガスの適度の配合量とはＮ２等の不活性ガス
雰囲気中に該ガス容量に対して０．０５〜１％（容量）
の範囲であって、この範囲内における配合量はＮ２ガス
中に含まれる酸素や水分の含有率及び被処理物たる熱延
鋼材表面に付着したスケールの量等に応じて適宜定める
のがよい。低級炭化水素ガスの配合量が０．０５％未満
の場合は満足な脱炭防止効果が得られず、処理銅材の機
械的諸性質が低下してぐる。一方、低級炭化水素ガスの
添加量が１チを越える多量になると、低級炭化水素の分
解によって生じた炭素がススとなって炉内壁や処理鋼材
を汚染し酸洗によるスケール除去を困難にし、場合によ
ってはスケールとの反応による脱炭とスケール剥離部で
の浸炭作用が見られるようになって目的とする機械的諸
性質が得られ難くなるので好ましくない。しかし前記範
囲内で低級炭化水素を添加すれば、ススの汚染、スケー
ルの反応による脱炭及び浸炭作用を生じることなく焼鈍
雰囲気中の酸素及び水分は効果的に除去され、鋼材の脱
炭現象は殆んど解消される。
前述の如く、本発明によればＮ２等の不活性ガス中に適
量の低級炭化水素がスを添加することによって、雰囲気
がス中に混入する酸素や水分を捕捉減少し鋼材の脱炭作
用を効果的に防止するものである。
量の低級炭化水素がスを添加することによって、雰囲気
がス中に混入する酸素や水分を捕捉減少し鋼材の脱炭作
用を効果的に防止するものである。
次に本発明を実施例によって説明する。
実施例
第２表の成分を有する鋼片を準備しこれを通常の操業条
件によシ加熱しｌＩＭｌφ線材に圧延した。
件によシ加熱しｌＩＭｌφ線材に圧延した。
圧延後の線材の脱炭層の深さは同表に示すとおりである
。
。
この線材を第３表に示す条件で焼鈍をおこなった。焼鈍
炉の雰囲気がスは、安価な不活性がスである純度９９．
９％以上のＮ２ガスに所定量の低級炭化水素ガスを配合
した場合（本発明法）と、該雰囲気ガスに本発明範囲外
の量の低級炭化水素ガスおよび水分を配合した場合（比
較例１）と、酸洗して線材表面のスケールを除去した場
合（比較例２）を使用した。なお本発明法及び比較例１
での線材表面のスケールは、スケール剥離部をシュミレ
ートするため、機械的な引張歪（３％）によシ表面スケ
ールを面積率３０％〜７０％剥離した状態で使用した。
炉の雰囲気がスは、安価な不活性がスである純度９９．
９％以上のＮ２ガスに所定量の低級炭化水素ガスを配合
した場合（本発明法）と、該雰囲気ガスに本発明範囲外
の量の低級炭化水素ガスおよび水分を配合した場合（比
較例１）と、酸洗して線材表面のスケールを除去した場
合（比較例２）を使用した。なお本発明法及び比較例１
での線材表面のスケールは、スケール剥離部をシュミレ
ートするため、機械的な引張歪（３％）によシ表面スケ
ールを面積率３０％〜７０％剥離した状態で使用した。
Ｎ２ガス中の水分は、炉を十分密封し炉内圧を若干正圧
とした状態でＮ２ガスを流すことによって第３表記載の
水分に制御した。なお水分の測定は露点温度を測定する
ことによっておこ（９） なった。
とした状態でＮ２ガスを流すことによって第３表記載の
水分に制御した。なお水分の測定は露点温度を測定する
ことによっておこ（９） なった。
第 ２ 表
（１０）
第３表に示すように、本発明による焼鈍線材はスケール
剥離部を含めても焼鈍中の脱炭はほとんどなく、いずれ
もＪＩＳの脱炭許容基準を十分満足するものである。
剥離部を含めても焼鈍中の脱炭はほとんどなく、いずれ
もＪＩＳの脱炭許容基準を十分満足するものである。
以上説明したように本発明に従って焼鈍することによシ
、線材表面の脱炭層をほとんど進行させることなく鋼中
の炭化物を球状化させるもので、次に述べる利点を有し
産業上極めて有用である。
、線材表面の脱炭層をほとんど進行させることなく鋼中
の炭化物を球状化させるもので、次に述べる利点を有し
産業上極めて有用である。
利点１：焼鈍の前に熱間圧延鋼材に耐着しているスケー
ルを取υ除く必要がなく酸洗い等の工程が省略できる。
ルを取υ除く必要がなく酸洗い等の工程が省略できる。
利点２：焼鈍雰囲気に従来使用していた高価なＣＯやＮ
２等の還元ガス（ＲＸガス）にかわって、Ｎ２ガス等の
不活性ガスに所定量の低級炭化水素ガスを配合するとい
う安価な雰囲気ガスを使用することができる。
２等の還元ガス（ＲＸガス）にかわって、Ｎ２ガス等の
不活性ガスに所定量の低級炭化水素ガスを配合するとい
う安価な雰囲気ガスを使用することができる。
利点３：鋼材をＮ２等の不活性ガス中で焼鈍する際脱炭
しやすいスケール剥離部に対してスケール剥離防止対策
を桝し石墨゛喪がない。
しやすいスケール剥離部に対してスケール剥離防止対策
を桝し石墨゛喪がない。
（１２）
（１１）
Claims (1)
- 水分含有量０．１％（容量）以下の不活性ガス中ＦＣ０
，０５〜１％（容量）の低級炭化水素ガスを添加した雰
囲気中で圧延スケールを有する鋼材を焼鈍することを特
徴とする鋼材の雰囲気焼鈍方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22112382A JPS59113124A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | 鋼材の雰囲気焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22112382A JPS59113124A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | 鋼材の雰囲気焼鈍方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59113124A true JPS59113124A (ja) | 1984-06-29 |
| JPS6237692B2 JPS6237692B2 (ja) | 1987-08-13 |
Family
ID=16761826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22112382A Granted JPS59113124A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | 鋼材の雰囲気焼鈍方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59113124A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208016A (ja) * | 1983-05-12 | 1984-11-26 | Nippon Steel Corp | 鋼材の焼鈍方法 |
| JPS61163217A (ja) * | 1985-01-08 | 1986-07-23 | Nippon Steel Corp | 高Ｃｒ鋼線材の焼鈍方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05332489A (ja) * | 1992-06-03 | 1993-12-14 | Suiken Technol:Kk | 配水用管の分岐工法とこれに使用する分岐施工具及び配水用管 |
-
1982
- 1982-12-18 JP JP22112382A patent/JPS59113124A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208016A (ja) * | 1983-05-12 | 1984-11-26 | Nippon Steel Corp | 鋼材の焼鈍方法 |
| JPS61163217A (ja) * | 1985-01-08 | 1986-07-23 | Nippon Steel Corp | 高Ｃｒ鋼線材の焼鈍方法 |
| JPS6360099B2 (ja) * | 1985-01-08 | 1988-11-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6237692B2 (ja) | 1987-08-13 |
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