JPS5943965B2 - 鉄鋼中窒素添加剤及びその製造方法 - Google Patents

鉄鋼中窒素添加剤及びその製造方法

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JPS5943965B2
JPS5943965B2 JP7055979A JP7055979A JPS5943965B2 JP S5943965 B2 JPS5943965 B2 JP S5943965B2 JP 7055979 A JP7055979 A JP 7055979A JP 7055979 A JP7055979 A JP 7055979A JP S5943965 B2 JPS5943965 B2 JP S5943965B2
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nitrogen
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nitride
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敏夫 豊田
孝一 奥
邦輝 鈴木
龍彦 藤沼
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072Treatment with gases

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄鋼中窒素添加剤及びその製造方法に関する
ものである。
従来、鋼質改善を目的として溶鉄及び溶鋼に窒素を添加
する方法が採用されている。
この目的に使用される鉄鋼中窒素添加剤としては窒素ガ
ス、石灰窒素、シアン化ナトリウム、窒化マグネシウム
、窒化カルシウム、窒化カルシウム・シリコン、窒化ク
ロム、窒化マンガン、窒化けい素、窒化フェロクロム、
窒化フェロマンガン、窒化フェロシリコン等がある。
しかしいずれの添加剤にあつても窒素の添加歩留が低い
こと、添加時のガス発生があつて作業能率が低いこと、
窒素以外の元素が溶鉄、溶鋼に添加される等の不都合が
あり、汎用性のある鉄鋼中窒素添加剤がなかつた。窒化
鉄の化学的あるいは熱力学的な物性値試験のための実験
室的規模での窒化鉄の製造は、公知文献、例えば日本化
学会誌第53秩第466頁佐藤俊−著「二種の窒化鉄の
関係に就て」に見られるが、これは純粋な窒化鉄に関す
るものであつて、工業的に利用し得る鉄鋼中窒素添加剤
に関するものではなく、また具体的な製造方法も記載さ
れていない。
窒化鉄が工業的規模で取り扱かわれている例として、鋼
の表面窒化法があるが、これは鋼の表面硬化処理法の1
つであつて、鋼全体に窒素を添加して鋼質を改善するも
のではない。
本発明は、鋼種に限定されることのない汎用性を有する
鋼質改善のための鉄鋼中窒素添加剤及びその製造方法を
提供するものである。
その特徴とするところは、 特許請求の範囲の項に記載した如く、 1.窒素含有率が1.0〜10.5重量%の粉状若しく
は焼結された粒塊状の窒化鉄、又は該窒化鉄を製団によ
り塊成化した窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤、2.粒
度10メツシユ以下の酸化鉄粉を500〜1100℃の
温度下で分解アンモニアガス、水素ガス、一酸化炭素ガ
ス、プロパンガス等の気体還元剤又は炭材で還元し、次
いで350〜750℃の温度下で20〜50時間分解ア
ンモニアガス気流中において窒化処理することを特徴と
する窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤の製造方法、及び
3.粒度10メツシユ以下の酸化鉄粉を500〜110
0℃の温度下で分解アンモニアガス、水素ガス、一酸化
炭素ガス、プロパンガス等の気体還元剤又は炭材で還元
し、次いで窒素と水素の混合ガス又は分解アンモニアガ
スの気流中で0.5〜15時間イオン窒化処理すること
を特徴とする窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤の製造方
法、である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本願の第1の発明は、窒素を1.0〜10.5重量%含
む窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤であつて、その形状
は粉状の外、焼結若しくは製団により塊成化したもので
ある。
窒素含有率を10.5重量%以下とした理由は、実験室
的には約12重量%程度の窒化鉄も製造し得るが、窒化
のための時間が極端に長くなり、しかも窒素含有率の均
一な窒化鉄が得られにくく、更には溶鋼への添加時の窒
素歩留は窒素含有率10.5重量%を越したものを使用
しても増大が見られないからである。
又、下限を1.0重量%とした理由は、窒化鉄の溶鋼へ
の添加反応が吸熱反応であること、及び通常この種添加
剤は冷剤で添加するので溶鋼の温度低下を極力少なくす
るため少量添加が望ましく、1.0重量?以上の窒素含
有率品が望まれるからである。
更に上述目的で好適な窒素含有率は2.5%以上である
。本願の第2の発明は、上述鉄鋼中窒素添加剤の工業的
な製造方法を提供するものである。
粒度10メツシユ以下(1.68〜以下)の酸化鉄を出
発原料とし、500〜1100℃の温度下で還元し、次
いで分解アンモニアガス気流中で窒化鉄とするものであ
る。
酸化鉄を出発原料とした理由は、還元反応によつて酸素
の放出後の気孔が生成し、後の窒化反応における反応速
度が大きくなり、且つ製品の窒素含有率が高くなりやす
いこと及び他の窒化合金と比較して原料酸化鉄が安価な
こと、分解アンモニアガスによる窒化反応後の排ガスの
有効利用等の理由によるものである。
粒度を10メツシユ以下としたのは、10メツシユ以上
では還元反応が遅くなり、又窒化反応での反応速度及び
製品の窒素含有率が低くなるからである。
又、還元反応の温度域は、通常の酸化鉄の還元に適用さ
れる温度域であつて、500℃以下では還元反応が極端
に遅く、1100℃を越えると粒子相互が強度に融着し
て、以後の窒化反応に支障を来たす。
第1図は、粒度100〜10メツシユのスケールを水素
ガス気流中において約800℃で約10時間還元反応を
行つた後、各種温度下において分解アンモニアガス気流
中で窒化処理を行い、処理時間と製品中の窒素含有率と
の関係を求めたグラフである。
第1図より明らかな如く、窒化反応における好適な温度
域は350〜750℃であり、処理時間については2〜
50時間が好適であることが分かる。
上述の本発明方法の実施においては、還元反応と窒化反
応とを別個の炉を用いることなく、同一の炉中において
処理することができる。
この場合には、前段の還元反応では雰囲気を還元性ガス
気流とし、温度も500〜1100℃の比較的高温度と
し、引き続く後段の窒化反応では雰囲気をアンモニアガ
スの導入によつて分解アンモニアガス気流とし、温度は
前段の500〜1100℃よりも低温側の350〜75
0℃に下げることにより容易に実施することができる。
特に還元性ガスとして分解アンモニアガスを用いる場合
には、前段の還元反応と後段の窒化反応とにあつて同一
の雰囲気を採用することになるので、炉内の雰囲気を変
えることなく温度のみを変えることにより1つの炉によ
つて本発明方法を実施することができる。
原料酸化鉄粉としては、鉄粉酸化品、スケール、水酸化
鉄焼成酸化物、良質鉄鉱石等が用いられる。
スケールとしては、Fe2O3,Fe3O4,FeO,
Feが各種の割合で層状の構造をもつもので、およその
鉄分は70%前後のものがよく、また鉄鉱石についても
粉砕・磁選によつて脈石1%以下とした鉄分70%程度
のものが用いられる。このほか触媒用酸化鉄の磁選した
ものなどでもよい。これら酸化物を粒度10メツシユ以
下にそろえ、還元窒化炉中へ装入し、500℃〜110
0℃で還元する。還元ガスとしては分解アンモニアガス
、水素ガス、COガス、プロパンガス等があり、反応後
はH2O,CO2等となるので、常に新しいガスを送る
と同時に反応後のガスは排気する。還元反応時に還元温
度を約1000〜1100℃にすると、酸化鉄の一部が
還元反応の進行と共に焼結し、最終的には適度に焼結さ
れた窒化鉄を得ることができる。ただし、還元温度を1
100℃以上とすると、粒子は相互に強度に融着し、後
の窒化反応における反応速度が極度に低下するので2〜
50時間の窒化時間で製品の窒素含有率を1重量%以上
とすることができなくなる。
本願の第3の発明は、土述第2の発明における窒化反応
を、イオン窒化炉によつて行なうものであり、グロー放
電により窒素を活性化し、この活性な窒素によつて鉄の
窒化を速やかに実現する方法である。
イオン窒化炉によるときは、窒化に要する時間が短時間
となり、約0.5〜20時間で製品の窒素含有率を1.
0〜10.5重量%とすることができる。
本方法における各種温度下での窒化時間と製品中の窒素
含有率との関係は第2図の如きであつて第1図の横軸(
窒化時間)45時間を20時間と読み直したものと略同
一であつた。本発明になる窒化鉄粉および焼結品を溶鋼
へ添加するときは、1.本窒素添加剤は溶鋼中の他の成
分を変えることなく、窒素分だけを増加させることがで
きる。
2.本窒素添加剤は、窒素当りのコストは他の金属窒化
物と比較して最も安価となる。
3.本窒素添加剤の溶解性は、他の金属窒化物と比較し
てきわめて良好である。
4.窒化鉄粉が他の金属窒化物と比較して、粉体のま\
であることを利用して主として窒素ガスとともに溶鋼中
へインジエクシヨンする方法が有効である。
5.適当なバインダー(CMCl糖蜜、パルプ廃液など
)でプリケツトやペレツトに製団して、表面添加、キヤ
ンデ一状にして溶湯中に押し込んで添加する方法、置き
注ぎ法なども有効である。
また、窒化鉄粉を薄鉄板で棒状あるいは弾丸状にくるん
で溶鋼中に添加してもよい。実施例 1 10〜100メツシユのスケール2.0即をステンレス
製の雰囲気炉中へ200メツシユのステンレス金網上に
敷き、分解アンモニアガス51/分を流し、800℃で
5時間、460〜520℃で27時間の温度コントロー
ルで加熱し、1.7K7の窒化鉄粉末を得た。
窒化鉄粉末の平均窒素分は720%であつた。X線回折
の結果、Fe3Nが同定された。この窒化鉄粉末500
yをCMC2%溶液75fIと混合し、各12yを取つ
て加圧成型し20〜φ、10〜高さの円筒状プリケツト
とし100℃で2時間乾燥した。
被添加鋼は50即級炭素鋼を目標とし、20KVA高周
波溶解炉にて母合金5K7を2溶解し、低炭素フエロマ
ンガン、フエロシリコン、アルミニウムにて脱酸後各々
の湯に本発明品と、窒化フエロマンガンとを添加した。
この結果、窒化鉄粉の方が添加量は大きいが、窒化鉄粉
と窒化フエロマンガンとのコスト差を勘案して、窒化鉄
粉の方が十分コストダウンとなり得ることが分かつた。
実施例 2 32〜200メツシユに整粒した鉄鉱石粉5.0即と木
炭粉1.0即とを混合し、多段トレー式のイオン窒化炉
中で層厚4cmとなるように敷きつめ、前段階で750
〜850℃,8時間、N2/H2=75/25のガス1
01/分の流速で炭素一水素ガス還元した。
引きつづき、炉内を500〜580℃に保持し、同上ガ
スを減圧下で放電イオン化し、イオン窒化処理5時間行
なつた。炉冷後の試料重量は4.3Kf1窒素含有量は
8.50%で、X線回折でFe3Nが同定された。本窒
化鉄粉を粉体のま\窒素ガスとともに溶鋼へ吹き込んで
、窒化フエロシリコンの表面添加法と比較した。
窒化フエロシリコン中の窒素分は6.70%、溶湯規模
は50即、目標鋼種は50Kf級炭素鋼で行なつた。そ
の結果、窒化フエロシリコンとの対比においても、コス
ト差を十分カバーできる程度の通で十分目的を果たし得
ることが分かつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種温度下における窒化時間と製品中の窒素含
有率との関係を示すグラフであり、第2図は、イオン窒
化炉を用いた場合の各種温度下における窒化時間と製品
中の窒素含有率との関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 窒素含有率が1.0〜10.5重量%の粉状若しく
    は焼結された粒塊状の窒化鉄、又は該窒化鉄を製団によ
    り塊成化した窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤。 2 粒度10メッシュ以下の酸化鉄粉を500〜110
    0℃の温度下で分解アンモニアガス、水素ガス、一酸化
    炭素ガス、プロパンガス等の気体還元剤又は炭材で還元
    し、次いで350〜750℃の温度下で2〜50時間分
    解アンモニアガス気流中において窒化処理することを特
    徴とする窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤の製造方法。 3 粒度10メッシュ以下の酸化鉄粉を500〜110
    0℃の温度下で分解アンモニアガス、水素ガス、一酸化
    炭素ガス、プロパンガス等の気体還元剤又は炭材で還元
    し、次いで窒素と水素の混合ガス又は分解アンモニアガ
    スの気流中で0.5〜20時間イオン窒化処理すること
    を特徴とする窒化鉄からなる鉄鋼中窒素添加剤の製造方
    法。
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JP3396336B2 (ja) * 1995-05-23 2003-04-14 エア・ウォーター株式会社 鋼材の窒化方法
JP5593883B2 (ja) * 2010-07-02 2014-09-24 Jfeスチール株式会社 炭酸ガス排出量の削減方法
RU2665658C1 (ru) * 2017-05-11 2018-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ВакЭТО" (ООО НПП ВакЭТО) Способ легирования железа азотом
CN112553411A (zh) * 2020-12-04 2021-03-26 山东钢铁集团日照有限公司 一种冷轧深冲钢rh真空脱碳微量精准增氮的方法
CN115652025B (zh) * 2022-10-28 2024-04-16 南京钢铁股份有限公司 一种含氮非调质钢的精准增氮方法

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