KR100245398B1 - 강 입자를 사용한 연마그리트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

청정한 강입자를 취화하고 분쇄와 분급하는 공정을 행하는 방법이 개시되어 있다.
강스크랩의 초기탄소함량에 따라 환원성이 있고 탄소를 함유하는 분위기는 입자가 취화됨에 따라 입자를 침탄하기 위하여 제공된다. 청공정은 입자를 취화하는 공정의 말기와 입자가 분쇄되기전에 제공된다. 제조된 분쇄그리트는 그 다음에 크기에 따라 분급되어 연마혼합물로 사용되거나 그밖에는 더 분쇄되고 소결된 부품을 형성하기에 적합한 분말을 제공하기 위하여 후속하는 공정에서 더욱 분쇄되고 어니일랭될 수 있다.
어니일링하기 전에 그리트는 분말이 모든 잔류탄소와 반응하도록 하기 위하여 분말내에 산소를 직접 제공하기 위하여 분말을 예비산화하기 위한 부분산화분위기에서 더 분쇄되고 그 결과 일산화탄소가스가 형성되고 반응이 종료되었을때 상기 분말은 실질적으로 탄소와 산소가 둘다 제거된다.
그밖에도 상기 분말은 상기 분말을 예비산화하기 위하여 어닐링전에 제어된 분위기내에서 예열될 수도 있다.

Description

[발명의 명칭]
강 입자를 사용한 연마그리트의 제조방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따라 제조된 어닐링장치의 블럭도.
제2도는 철, 강 망간 및 규소의 온도와 자유에너지 사이의 관계를 나타내는 그래프.
제3도는 본 발명의 바람직한 실시예의 교시의 다양한 측면을 설명하고 특히 철과 강에 대한 이슬점(dew point)과 온도 사이의 관계를 나타내는 그래프, 및.
제4도는 본 발명법의 공정의 단순화된 도시도.
[배경기술]
[발명의 분야]
본 발명은 연마그리트를 제조하기 위한 강입자 처리방법 및 상기 방법의 제품인 그리트에 관한 것이다. 본 발명의 한 양태에 있어서, 제조된 그리트는 분말로 분쇄되고 그것의 탄소와 산소함량을 줄이기 위하여 추가로 더 처리되어 후속하는 소결공정에 사용하기에 적합하게 된다.
[종래기술]
분말금속산업에 있어서, 여러형태의 부품을 분말화된 금속을 소결하여 제조할 수 있다. 예컨대 강으로부터 제조된 금속분말은 여러형태의 물품제조업에 사용된다.
이런 분말은 예컨대 기어와 같은 물품으로 분말을 변환시키기 위하여 다양한 공정을 겪게 된다. 이런 종류의 물품은 적당한 경도, 연성, 인장강도 및 제조된 물품이 소정 적용분야를 위하여 허용될 수 있도록 하는 다양한 다른 물리적 특성을 갖는다.
이런 종류의 물품의 제조에 사용되는 금속분말은 마무리된 물품의 품질에 직접적인 영향을 미친다. 보다 구체적으로, 물품의 물리적 특성은 통상 분말의 청정도와 순도에 의해 결정되며 청정도와 순도는 다시 분말의 전체산소량과 관련이 있다.
일반적으로 많은 고성능 적용분야에 대하여 강분말은 고도의 강도를 갖는 물품을 제조하기 위하여 비교적 산소농도가 낮은 것이 요구된다.
더욱이, 탄소농도가 낮은 것이 종종 바람직하다.
클레멘트등의 1944년 3월 7일에 발행된 미국 재발행 특허 제RE-22, 452호에는 분말 철 또는 강의 제조방법이 개시되어 있는데, 여기에는 파편 강 스크랩이 침탄로, 켄칭탱크 및 건조기를 통과하고 후속해서 분쇄되고 크기에 따라 분급된 후에 재료가 중성 또는 환원분위기에 의해 보호되는 적당한 어닐링로를 통과하도록 함으로써 어닐링된다. 그러나 클레멘트는 어떤 목적용도로도 공정의 중간생산물인 그리트를 사용하는 것을 제안하지 않았다. 더욱이 클레멘트의 방법은 처리에 앞선 공급재료의 청정은 요하지 않는다. 기계부품등을 제조하는데 금속분말을 사용하는 것은 공지의 공정인 반면에 이 공정에 있어서의 개량은 계속 추구되고 있다. 특히, 후속하는 소결공정에 사용하기에 적당하고, 규소, 망간, 크롬 또는 바나듐같은 성분을 포함하고 이런 성분의 산화가 회피되는 금속분말을 제조하는 방법은 분말야금기술에 기여할 수 있을 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은 (1) 연마 강 그리트 재료를 제조하는 방법과 (2) 상기 방법의 제품인 강 그리트를 제공한다.
본 발명에 따른 그리트 제조방법은 일반적으로 : (a) 약 1500 내지 1800 (815 내지 1180℃) 의 온도인 실질적으로 비산화 보호 분위기에서 청정하고 건조한 강입자의 탄소함량이 적어도 0.3중량퍼센트에 도달할 때까지 상기 강입자를 가열하고; (b) 가열된 강입자가 취화되도록 하기 위하여 상기 강입자를 물로 칭하고; (c) 그리트를 형성하기 위하여 강입자를 밀에서 분쇄하고; (d) 상기 그리트를 크기에 따라 분급하는 단계로 이루어진다.
본 발명은 또한 어닐링공정에 의하여 그리트로부터 산소함량이 낮고 후속한 소결공정에 사용하기에 적합한 강분말을 생산하는 방법을 제공한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이런 후속한 분말제조는 분말의 후속하는 탈산을 용이하게 하기 위하여 어닐링에 앞선 예비산화를 포함한다. 본 발명법을 사용함으로써, 규소, 크롬 및 망간과 같은 쉽게산화될 수 있는 구성요소를 포함하는 강 스크랩은 상기한 재료의 산화물을 최소량만큼 함유하고 소결된 부품을 제조하는데 유용한 강분말을 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여 독자는 첨부된 도면과 함께 읽어야 하는 하기한 상세한 설명부분을 참조할 수 있다. 하기한 설명 및 도면에 있어서 동일한 부재번호는 여러도면에서 동일한 부품을 나타낸다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
본 발명은 바람직하게는 기계가공공정으로 제조된 강 스크랩이고 펀칭, 터닝, 트리밍, 쉐딩 등으로부터 획득된 원료(80)로부터 연마 강 그리트를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명을 실시하는데 있어서 예비단계로서 철저하게 세정되고 건조된 강 스크랩이 필수적이다. 강 스크랩을 세정하는 방법은 미국 특허출원번호 제650,378호에 예시되어 있다. 미국특허출원번호 제650,378호에 개시되어 있는 세정방법은 본 발명을 실시하는데 이용하기에 적합하다. 상기 특허출원에 개시되어 있는 방법에 있어서, 스크랩 강 미립자(80)는 바람직하게는 약 0.3내지 2 중량퍼센트의 수산화칼륨을 포함하는 액상 알칼리 세정액을 분사함으로써 세정된다.
알카리용액을 도포한 것에 후속하여 상기 입자는 선택적으로 파쇄기(82)에서 잘려지고 그 다음에 상기 입자는 철저하게 수세되어 오븐에서 건조된다.
어떤 불순물 (비금속성 폐기물, 모래 및 비철금속등)의 제거 역시 품질이 우수한 마무리 제품을 제조하기 위한 필수조건이다. 미국 특허출원번호 제650,378호에서 개시된 방법도 역시 불순물의 제거에 적합하다.
그러나, 어떤 종래의 방법이라도 채택될 수 있다는 것을 인지해야 한다.
일단 강칩 또는 입자가 철저하게 세정되고 건조되고, 어떤 불순물이 그것으로부터 제거되면, 상기 입자는 네온, 아르곤등과 같은 화학적으로 비활성 가스, 질소, 수소, CO2등과 이런 가스의 혼합물을 포함하는 보호분위기에서 약 1500 내지 약 1800℉(약 815℃ 내지 약 1180℃) 의 오븐(또는 노챔버)(84)를 통과시킴으로써 취화된다.
입자가 노출되는 분위기 조성은 상기 입자의 탄소와 산소함량을 엄격하게 제어하기 위하여 세정단계에 후속하는 공정의 실질적으로 모든 단계에서 제어된다는 것은 본 발명의 중요한 특징이다. 오븐(84)를 떠난후, 강입자는 재료를 켄칭시켜서 재료의 미세조직을 마르텐사이트 조직으로 변화시키기위해 수욕(또는 냉각기)(86)을 통과하게 된다.
사용된 온도범위와 분위기조성은 둘다 도입되는 강스크랩의 초기탄소함량의 함수이다.
탄소함량에 있어서 약 0.3중량퍼센트 내지 1.2 중량퍼센트 범위인 재생된 강부스러기(steel turnings)는 취화공정중에 탄소를 첨가하지 않고도 수용가능한 반면에 저탄소 함량재료는 설명된 바와같다.
강재료는 오븐(84)에 연결되어 있는 합금슈트 조립체(88)를 통하여 재료를 취화하는 일체로 된 순환 수욕(86)내로 이송된다. 상기 합금슈트조립체(88)는 분위기와의 밀봉을 형성하기 위하여 수면 아래로 침지된다.
따라서 재료는 켄칭을 위하여 주 노챔버로부터 이송되는 동안 공기에 노출되지 않고 따라서 켄칭공정 동안에 재료의 산화는 실질적으로 회피된다.
고온강제품의 수욕(86)내로의 배출은 분위기조성에 수증기를 첨가함으로써 분위기 조성에 악영향을 미치고 주 노챔버내로 유입될 수 있는 증기를 생성한다.
따라서 합금슈트조립체 내측의 켄칭챔버 바로 위에 배기팬 또는 진공배출기 (도시되지 않음)가 구비되어 노챔버로부터 켄칭공정에서 발생된 수증기를 배출한다.
순환 수욕(86)을 저온으로 유지하는 것 역시 수증기 생성량을 감소시킨다.
수냉의 바람직한 온도범위는 대략 60℉ 내지 100℉(약 15℃ 내지 약 38℃) 이다.
이러한 낮은 온도범위때문에, 물은 이 공정에서 산화제로서 작용하지 않는다.
만약 공급재료의 초기탄소함량이 대략 0.3중량퍼센트 이상이라면, 취화처리에 대한 만족스러운 반응은 탄소를 첨가하지 않고도 성취된다. 이런 경우에 취화공정을 위하여 선택된 온도는 강내에 탄소 또는 탄화물의 신속한 용해를 허용하기 위하여 최소온도인 것이 필요하다. 이런 종류의 공급재료에 대한 사이클시간은 용액내에 탄소를 함유하는 모든 종을 첨가하는데 필요한 최소시간으로 일반적으로 대략 30분 내지 약 1시간이다. 공급재료의 탄소함량이 적어도 0.3중량퍼센트일때 오븐의 분위기 조성은 중성 또는 약간의 산화성조건으로 설정된다. 강이 크롬을 포함하는 경우에 중성경화는 바람직하지 않은 크롬탄화물을 형성할 수 있는 과잉탄소의 픽업(pick up)을 최소화할 수 있다.
그러나, 공급재료가 0.3 중량퍼센트 이하의 탄소를 포함하면 오븐내의 분위기조성은 기체상 탄소함유 화합물을 포함하는 환원성 분위기를 제공하도록 조정된다.
이것은 최종제품에 대한 소망하는 탄소함량을 증가시키기 위하여 공급재료에 탄소를 제공하는 경향이 있다. 상기 탄소함유 화합물은 천연가스일 수 있고 그밖에도 탄소공급원으로서 메탄올을 포함할 수 있다. 메탄올은 노내로 주입되고 노챔버의 열이 메탄올의 즉각적인 증발을 야기하여 그 구성성분부분에 메탄올을 용해시킬 수 있다. 강이 입자형태로 있는 저탄소 강 스크랩을 침탄시키는 경우에 RX계 운반가스에 대한 부화가스 첨가비율은 도입되는 재료내의 탄소의 레벨과 노내에서 사용되는 제조장입량에 따라 1 : 10에서 1 : 2 까지 변할 수 있다. 강 부스러기의 전체두께를 통해 침탄되고 있는 길고 얇은 강 부스러기의 높은 표 면적은 분위기에 의해 제공되는 모든 유용한 탄소를 필수적으로 흡수하는 스폰지역할을 제공한다.
저탄소함유 공급재료에 대한 취화사이클시간은 상기 강부스러기의 두께부분의 함수이다. 재료의 두께를 통하여 탄소가 확산하기에 충분한 시간이 허용되야만 한다.
상기의 소요시간은 다양한 온도에서의 탄소와 강의 확산속도에 기초한 식을사용하여 예상할 수 있다. 확산속도는 온도증가에 따라 증가되기 때문에 일반적으로 저탄소 함유재료를 취화하는데는 고온 (약 1700 내지 1800℉ 즉 약 925℃ 내지 약 1180℃)이 이용된다. 통상적으로, 저탄소 공급재료의 취화는 약 2시간 내지 약 4시간의 범위에 있다.
최종제품의 최종 탄소함량은 분위기의 탄소 포텐셜을 고정함으로써 소망되는 최종제품의 요구를 충족하도록 조정될 수 있다.
미세한 강분말을 제조하기 위한 중간공급재료의 경우에, 최소탄소함량은 효과적인 방식으로 강의 크기를 감소시키도록 하향파쇄 및 분쇄공정단계에 대하여 적절한 반응을 허용하는 것이다. 취화와 침탄공정의 중간제품은 적어도 0.3중량퍼센트의 탄소함량을 갖는 것이 바람직하다. 조연마의 실행은 재료내의 탄소레벨의 조정에 의하여 변경될 수 있다. 연마제의 최대의 경도를 요하는 극단적인 연마절단에 있어서, 탄소는 대략 0.6 내지 댜략 1.2 퍼센트까지 증대될 수 있다. 연마절단이 공정중에 그리트의 시기적으로 빠른 더스트로의 붕괴에 대한 저항에 의해 균형이 이루어지는 다른 응용제품에 대하여 저탄소함량은 연마제내에 더 큰 인성을 제공할 것이다.
비록 도시되지는 않았지만, 한 실시예에 있어서, 취화처리를 위한 오븐(84)은 니켈내열합금을 주조하여 제조한 경사진 실린더로 이루어질 수 있다.
실린더 또는 레토르트는 제품이 그 안을 통과할때 회전하도록 제조되어 있고, 사이클시간은 실린더의 회전속도를 변경시킴으로써 조정될 수 있다.
또한 비록 도시되지는 않았지만, 실린더형 레토르트 노의 대체물은 푸셔덤프 트레이형노이다. 이 경우에 강부스러기는 노를 통과하여 계속적으로 밀려들어가는 유공 합금와이어 메쉬트레이내에 적재된다.
상기 트레이는 레토르트와 같이 계속적으로 적재되지는 않지만 와이어트레이내의 깊이가 6 내지 12인치를 넘지 않는한 노내의 열과 분위기는 상기 스크랩을 통과할 수 있다.
볼밀 또는 햄머밀이 있는 밀(90)내에서 취화된 강스크랩은 분쇄될 수 있고 결과로서 얻은 제품은 분쇄와 스크린 공정후에 조연마제(10메쉬 내지 약 200메쉬, 0.75㎜ 내지 2㎜)로써 사용될 수 있다. 2 내지 10마이크론 정도의 작은 분말은 소망에 따라 추가적인 분쇄 또는 밀링기술에 의해 제조될 수 있다.
침탄 및/ 또는 취화공정의 제품은 록크웰 C55 내지 록크웰 C70 범위의 경도를 갖는것이 바람직하다. 재료의 취성에 따라 충돌분쇄 또는 파쇄의 햄머밀링 또는 다른 수단이 효과적이다. 비록 햄머밀을 통과해서 제조된 연마그리트를 사용하기 전에 크기에 따라 스크린 분급하는 것이 바람직하기는 하지만 뉴욕 버펄로의 버펄로 햄머밀사 제품인 햄머밀을 1 회통과하면 본 발명에 따른 유용한 제품을 제공할 수 있다.
이러한 그리트는 켄칭되고 경화된 상태에서 상업적으로 유용하며 그밖에 록크웰 C40과 C60 사이의 제어된 수준으로 경도를 낮추기 위하여 그리트는 담금질될 수도 있다.
담금질은 공기 또는 보호분위기내에서 약 600℉ 내지 약 1200℉ (약 315℃ 내지 약 650℃)의 온도에서 재료를 가열함으로써 수행된다. 제품의 자기분급(magnetic separation)은 또한 선택적으로 분쇄후에 수행된다.
여기서 제조된 그리트는 스크린크기에 따라 분쇄휠, 에머리도포샌드페이퍼로
사용하기 위한 연마물질로서 채택될 수 있다. 그 밖에도 상기 그리트는 더 처리될 수 있다.
따라서 상기의 공정에 의해 제조된 그리트는 그것으로부터 탄소와 산소를 제거하기 위하여 어닐링에 의해 추가로 처리된다.
본 발명에 따른 어닐링공정에 있어서, 건조 진동 그라인더로는 그리트를 분말로 더욱 분쇄하기 위한 분쇄 매개물로서 밀의 상부와 하부 실린더에 직경이 1 인치인 1090탄소강("1000"시리즈+/-0.9% 탄소강)로드를 사용하는 독일의 팔라산업사 제품등이 사용될 수 있다.
그라인더내의 분위기는 강분말을 약간 산화시키기 위하여 제어된다.
강분말을 취급하는 경우에 잔류하는 원소의 일부 또는 전체를 산화시키지 않고 탈탄(탄소제거) 하는 것이 극히 어렵기 때문에 상기 어닐링공정은 약간 어렵다.
고상산화물제품은 강에 대하여 경화제로써 작용할 뿐아니라 필요한 결정립성장을 억제하는 것으로서 작용할 수 있다.
본 발명에 따라 그리고 나중단계에서 분말의 탈탄을 용이하게 하기 위하여 어닐링전에 그리고 분쇄중에 예비산화를 시행한다. 저온에서의 분말의 외부표면의 예비산화에 의하여 강분말에 첨가되는 산소량은 분말내의 전체탄소와 반응하는데 필요한 정확한 양에 가깝다. 이것은 산화물을 감소시키기 위하여 강분말내의 잔류탄소를 사용하여 어닐링공정에서 후반에 탄소제거와 산소제거를 동시에 허용한다.
이것은 분말상(powder bed) 전체에 걸쳐서 탄소와 산소의 신속한 제거를 허용하고 반응제중 하나 또는 둘 모두가 고갈됨에 따라 자기- 소화성이다.
제1도를 참고하면, 제1도에는 강의 분쇄 또는 파쇄전에 발생될 수 있는 산화를 더욱 감소시키고 분쇄된 강 또는 금속분말(12)로부터 탄소를 효과적으로 제거하는 본 발명의 바람직한 실시예의 어닐링방법과 장치 (즉 시스템)가 되시되어 있다.
시스템(10)의 작동을 설명하기 전에 본 발명의 목적과 방법을 더 설명하는 것이 필요하다.
본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따라 분말의 구성금속원소의 실질적으로 동기적인 산화없이 장입분말의 탈탄과 어닐링이 발생된다. 즉, 강분말 또는 금속분말은, 입자표면에 안정한 산화물을 형성하여 가압 및/ 또는 소결된 물품을 후속하여 제조하는데 본질적으로 사용될 수 없는 분말로 만드는 경향이 있기 때문에, 예전에는 승강된 온도에서 공정을 처리하는 것이 관란했다. 이러한 어려움을 경감하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 탈탄과 산화속도와 타이밍을 제어하기 위하여 어닐링공정에서 많은 다른 타입의 분위기를 이용한다. 따라서 시스템(10)내에서 사용되는 분위기와 구역은 장입분말의 탈탄과 상대적인 탈산에 대하여 매우 중요하며 이것에 대하여 이하 설명한다.
구체적으로, 철분말제조에 이용되는 분말어닐링공정의 목적중 두가지는 대략 0.01 내지 약 0.03중량퍼센트 바람직하게는 0.01 내지 0.02중량퍼센트 그리고 가장 바람직하게는 대략 0.02중량퍼센트 (탈탄으로 표시됨) 이하의 탄소농도수준으로 저하시키는 것과 이전의 분쇄 또는 아토마이징공정에 의하여 형성되는 산화물을 환원하는 것이다.
통상적으로 분말로 처리되는 철분말조성의 규소와 망간 함량보다 상당히 높은규소와 망간농도를 함유한다는 사실로 인하여, 강분말은 강분말의 탈탄중에 산화물이 동기적으로 형성된다는 문제때문에 산업적으로는 채택될 수 없었다.
그와 같은 탈탄공정중에 강분말에 형성되는 산화물의 특성을 발견함으로써 동기적인 산화는 본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따라 분위기 조성과 열사이클을 적절하게 설계함으로써 회피될 수 있게 되었다.
분말어닐링은 통상적으로 탈탄을 새행하기 위하여 수분함량을 변화시킴으로서 수소와질소가스의 혼합물을 채택한다. 수증기는 이러한 분위기에서 활성성분이다.
특히 일반적인 탈탄반응은 다음과 같이 표시될 수 있다 :
C + H2O(g) ------------> CO(g) + H2(g)
상기 화학식 또는 공정이 우측으로 진행하는 정도는 여러인자에 의존한다.
즉, "CO"로 표시되어 있는 일산화탄소가 연속적으로 제거되면, 시스템내에 탄소가 잔류하지 않을때까지 반응이 계속될 것이다. 만약 약간의 잔류 일산화탄소 분압이 존재하면, 상기에 표시된 바와같이 반응량은 수소대 수증기 분압비율에 의해 제어된다.
마직막으로, 고상입자를 통하여 탄소가 확산하는 속도뿐만 아니라 상기한 화학반응의 구동력에 있어서 온도 또한 중요하다. 이런 확산탄소는 기상과 반응하기 위하여 표면으로 이동한다.
다음으로, 상기한 것처럼 화학반응은 탈탄속도가 높은 수중기농도에 따라 증가될 수 있다는 것을 의미한다. 유일한 제한은 강내에 존재하는 다른 원소의 동기적인 산화가능성이다. 예컨대, 철은 충분히 높은 수증기농도가 존재하는 하에서도 산화될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 분위기 제어 메카니즘의 목적은 탄소만을 가능한 최대속도로 선택적으로 산화하는 것이다. 특히, 바람직한 실시예의 공정을 상대적으로 충분하지만 강의 산화를 야기시키기에는 충분하지 않도록 하기 위하여 상대적으로 빠른 속도로 탈탄을 허용하기 위하여 충분한 양의 산소가 존재해야만 한다.
온도의 함수로 산화에 대한 원소의 민감성을 나타내기 위한 종래의 방법은 제2도에 나타낸 것처럼 리차드슨 다이아그램을 사용하는 것이다.
일반적인 산화반응에 대하여 다음과 같은 관계가 존재하고 하기하였다 :
즉 "Me"로 표시된 금속과 산화물은 순수한 상태 또는 표준상태로 존재하고, "Δ" 로 표시되는 반응의 표준자유에너지는 다음과 같다 :
Δ= RTln(P2)여기서 R은 기체상수, T는 절대온도이고, P2는 산화물 MexO2y의 분해압이다.
분해압 "P2"은 그것이 산화물의 환원이 개시되는 압력 또는 순금속이 그 산화물과 공존할 수 있는 단일 산소분압의 측정치이기 때문에, 산화물의 안정성의 측정치이다.
따라서, 리차드슨 다이아그램은 각각의 산화물- 금속 평형 대 온도에 대한 반응의 표준 자유에너지를 나타내었다.
제2도를 보면, 곡선(16,18,20 및 22)를 구비한 리차드슨 다이아그램(14)이 도시되어 있다. 특히, 곡선(16)은 철에 대한 온도에 관한 상기 반응의 표준자유에너지에 관한 것이고 곡선(18-22) 는 각각 강, 망간 및 규소에 대한 동일한 변수에 관한 것이다.
제2도에 도시된 것처럼 산화물의 안정라인 또는 곡선(16-22)의 위치가 낮아질수록 산화물은 더욱 안정하다. 따라서 곡선(20 과 22)이 곡선(16)보다 훨씬 낮기 때문에 순수규소와 순수망간은 철산화물보다 훨씬 안정한 산화물을 형성한다는 것을 알 수 있다.
또한 제2도에는 대략 0.6 내지 0.7 중량%의 망간과 약 0.1 중량%의 규소를 구비한 강분말을 사용하여 실험으로부터 얻어진 데이터점(24,26,28,30 및 32)가 표시되어 있다.
망간함량은 상용철분말에서 통상 발견되는 것의 약 3-4배 높고 규소함량은 약 10배 높다 데이터점(24,26 및 28)은 산화가 관찰되는 분위기조건을 나타내고 데이터점(30 과 32)은 산화가 발견되지 않는 분위기을 나타낸다.
따라서 만약 라인이 점(24,26및 28) 점(24,26 및 28)에 의해 표시되는 곡선에 평행)사이에 그려지면 산화없이 강분말을 어닐링하기 위한 분위기요건을 평가할 수 있다.
이 평가는 본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따라 행해지고 사용되며 제3도를 참조하여 설명하겠다.
어떤 재료의 산화를 야기시키는 수증기의 형태로 산소의 양을 계산하기 위해서는 단지 다음 반응에서 발생되고 해당 산화물의 분해압을 생성하는 수증기에 대한 수소의 비율을 계산하는 것만이 필요하다 :
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)
이것은 제2도에 나타낸 데이터를 사용하여 철과 강에 대하여 행해진다.
분위기는 이슬점이라고 표시되는 수증기 농도에 있어서 약 75퍼센트 수소와 약 25퍼센트 질소로 이루어진 것으로 추정된다.
제3도를 참조하면, 철과 강에 대한 다양한 분위기성 이슬점과 온도 사이의 관계를 나타내는 그래프(34)가 도시되어 있다. 곡선(36 과 38)은 각각 철과 강에 관한 것이며 제2도를 참조하여 이미 설명한 것처럼 산화없이 강분말을 어닐링하기 위한 분위기요건을 참조하여 행해진 평가를 사용하여 작성되었다.
따라서 곡선 36 및 38은 온도의 함수로서 그리고 산화없이 각각의 재료(철과 강)에 대해 허용가능한 최대의 이슬점을 나타낸 것이다.
즉, 제3도에 나타낸 것처럼 곡선(36)위에발생하는 분위기는 철을 산화시키는 한편 곡선(36)밑의 이슬점에서 발생하는 분위기는 철을 환원한다.
마찬가지로 곡선(38)에 의해 도시된 것 이상의 이슬점을 갖는 분위기는 강을산화시키는 경향이 있고 곡선(38)밑에서 발생되는 이슬점을 갖는 분위기의 이용은 강을 환원시키는 경향이 있다.
강의 어닐링을 철의 어닐링과 비교하기 위하여 상대속도를 계산하기 위하여, 탈탄을 위한 시스템형상, 가스흐름 및 원자론적 메카니즘은 동일하고 분말에 있어서 출발탄소농도가 동일하다고 가정한다. 이러한 가정하에 상대속도는 분말상에 수증기를 공급하는 속도에 이론적으로 비례한다.
탈탄중에 강이 산화되지 않도록 하기 위해서는 어닐링중의 수중기농도는 철에 대하여 사용되는 것의 약1퍼센트정도로 유지되어야만 한다. 따라서 강분말어닐링의 생산속도는 산화가 피해질 수 있다면 철분말에 대하여 획득될 수 있는 것의 약 1퍼센트라고 예상된다. 그러나 제3도에 나타낸 것처럼, 때때로 어닐링이 완료되기 전에 사용된 분위기의 이슬점이 산화물의 감소로 어떠한 수치까지 낮아진다면, 산화조건하에서 탈탄공정을 실행하는 것이 가능하다. 대표적으로, 이슬점을 40℉밑으로 유지하면서 대략 1900℉로의 접근은 분말상내에서 산소레벨을 실질적으로 감소시킨다. 따라서 어닐링을 위해 가능한 열- 이슬점 사이클은 제3도의 곡선(40)으로 표시되고 이 사이클은 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된다.
즉 제일단계 탈탄은 댜략 1300℉ 내지 댜략 1700 (700-925℃) 의 범위, 바람직하게는 대략 1300℉ 내지 1600℉(700-875℃) 및 가장 바람직하게는 약 1400℉ 내지 약 1500℉(760-815℃인 비교적 낮은 온도에서 시작된(본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따름) 이와같은 온도범위에 있어서, 탈탄속도는 비교적 높은 이슬점을 갖는 분위기가 사용되는한 산화속도보다 실질적으로 더 크다.
보다 높은 온도범위가 바람직한데 그 이유는 탈탄속도는 분위기내의 산화체의 농도에 가장 강하게 관련된다는 것이 관찰된 반면에 산화속도는 근본적으로 일정하게 남아있기 때문이다. 높은 이슬점에서는 짧은 시간이 탈탄에 바람직하다.
이러한 초기의 신속한 탈탄은, 본 발명의바람직한 실시예의 교시에 따라 산소레벨을 0.05중량퍼센트 (가장 바람직하게는 단지 0.02중량퍼센트) 이상 증가시키지 않고 탄소레벨이 결국 대략 0.1 중량퍼센트 내지 약 0.3중량퍼센트 (바람직하게는 약 0.1 중량퍼센트 내지 약 0.2 중량퍼센트) 가 되도록 하는 것이 가능하다.
한편 강분말의 탄소함량이 충분히 높아서 대략 0.1 퍼센트이상이면 탈탄중에 생성되는 CO가스는 강의 과잉산화를 피하기 위하여 보호블랭 (protective blanket)을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따른 제이단계 탈탄은 탈탄을 0.10중량퍼센트 이하인 탄소레벨로 완료하기 위하여 비-산화값에 근접한 점까지 이슬점을 낮추는 것 (즉 새로운 분위기를 도입하거나 기존의 분위기를 개량함) 을 포함한다.
마지막으로, 상기 이슬점은 약 -10℉(-14℃) 내지 약 -50℉(-46℃) 바람직하게는 약 -30℉(-34℃) 내지 약 -50℉(-46℃) 까지 다시 낮아지고, 가장 바람직하게는 대략 -50℉(-46℃)이고, 상기 온도는 잔류탄소를 제거하기 위하여 모든 잔류산소의 환원을 이용하기 위해, 약 1775℉ 내지 약 2100℉(970 내지 1150℃), 바람직하게는 약 1875℉ 내지 약 2100℉ (1025℃ 내지 1150℃) 그리고 가장 바람직하게는 약 1875℉ 내지 약 2000℉(1025℃ 내지 1095℃)의 범위로 상승된다. 그러므로 본 발명의 교시에 따른 탄소레벨은 어닐링이 시작하기 전에 이미 존재했던 것 이상의 산소레벨의 실질적인 증가없이 약 0.02 중량퍼센트 이하 (즉 가장 바람직하게는 0.01중량퍼센트)로 떨어진다.
본 어닐링공정은, 제2도와 제3도에 보인 것처럼, 그 공정이 강분말에 대하여 특별하게 설계되었고 산화에 대한 합금원소의 노출을 최소화할 수 있다는 점에서 독특하다.이것은 효과에 있어서 강에 대한 근본적인 모든 합금첨가물의 보존을 허용하고 어닐링중에 발생되는 약간의 산화는 어떤 보호피막을 도포할 필요없이, 분말이 산화에 대하여 덜 민감하게 한다. 본 발명에 의하여 사용되는 분위기는 수소, 질소 및 수증기를 주성분으로 구성된다는 것을 주목해야 한다.
특히, 분위기는 대략 75중량퍼센트의 수소와 25중량퍼센트의 질수 및 수증기로 결합되는 것이 바람직하다.
제1도를 참조하면, 제1도에는 노(42)와 냉각장치(44)를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예의 어닐링 및 탈탄시스템(10)의 블럭다이아그램이 도시되어 있다.
노(42)는 길이가 대략 8 피트인 입구부(46)를 구비하고 길이가 대략 4 피트인 출구공기 냉각부(48)를 구비한다. 본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따른 냉각장치(44)의 총길이는 4 피트인 출구부(50)를 포함해서 대략 29피트이다.
이러한 상기의 길이는 제조속도에 따라 변할 수 있다는 것을 알아야 한다.
특히, 노(42)는 그 내부에 배치되어 있는 파이프(52,54,56,58 및 60)를 구비하고 있다. 이 파이프는 각각 직경이 1 인치, 1 인치, 1 인치, 3인치 및 3인치이다.
(다른 직경의 것도 사용될 수 있음). 부가적으로, 질소의 공급원과 체결되어 있는 파이프(65)는 공기가 노내로 유입되는 것을 방지하기 위하여 노(42)내에 배치되어 있다. 배출물은 파이프(52)를 통하여 노(42)밖으로 배출된다.
노(42)내에서 파이프(54 와 56)가 뻗어있는 거리는 각각 대략 8 내지 15피트와 8 내지 20피트이다. 이 파이프(56 과 54)는 둘다 질소공급원과 체결되어 있고 파이프(58 과 60)는, 본 발명의 바람직한 실시예의 교시에 따라, 각각 수소가스와 질소가스의 혼합물 및 질소가스에만 채결되어 있다. 분말이 장치를 통하여 움직일때 (즉 입구(46)에서 노(42)까지) 파이프(54 와 56)는 제3도에 도시한 것처럼 그 길이방향을 따라 약간의 수증기를 함유하고 있는 질소가스를 단지 배출시킴으로써 소망하는 분위기의 이슬점조건을 만든다.
이슬점조건 (즉 제3도에 도시됨)을 변화 및/ 또는 변경시키기 위하여, 파이프(54 및 56) 의 길이를 변경시키거나 이 파이프(54 및 56)에 들어가도록 허용된 가스의 수분함량이 조정될 수 있다. 냉각기(44)는 그 안에 배치된 파이프(62)를 가지고 있고, 이것은 공기로 부터 냉각기(44)를 밀봉하기 위해 질소가스 공급원에 채결되어 있다.
제3도에 도시된 필요한 탈탄을 하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 노(42)는 64,66,68,70 및 72 로 표시된 다섯개의 별도의 가열영역으로 분할되어 있다.
구체적으로, 이들 영역의 길이 (피트로 환산) 는 각각 6,12,6,16 및 8이다 (이와 다른 길이는 생산율에 따라 사용됨). 영역(64-72) 은 제3도의 도시된 커버(40)에 따라 다음의 기능 즉, 가열, 탈탄, 가열, 환원 및 환원을 위해 각각 사용된다.
더욱이, 시스템(10)내에서 사용된 벨트속도에 따라, 소정영역에서 분말의 개개의 입자가 잔류하는 시간은 하기 표에 의해 주어진다.
[표 3]
따라서, 필요한 탈탄이 제3도에 도시된 것처럼 그래프(40)와 일치하여 심각한 산화없이 최종분말제품에 대하여 일어나도록 상기 표 3에 따라 벨트속도를 변경시키고 이제까지 설명한 것처럼 여역(64-72)을 사용함으로써, 분말이 소정기간동안 필요한 분위기조건에서 위치하는 것이 가능하다. 따라서, 생산된 최종분말은 매우 바람직한 고안장강도 고강도공구재료를 생산할 수 있는 특성을 가지고 있다.
왜나하면, 이 분말의 탄소함량과 산소함량이 최소화되고, 티타늄, 망간, 규소, 바나듐, 콜로비움 및/ 또는 크롬으로 이루어진 분말은 이 분말이 후속하는 소결작업에 부적당해지는 정도까지 이들 첨가물을 산화시키지 않으면서 상술한 방식으로 시스템(10)에 의해 사용될 수 있다는 것은 앞서의 설명으로부터 명백하기 때문이다.
본 발명은 탈탄상중에서 산화가 거의 일어나지 않는 탄소강 분말의 어닐링방법을 제공한다. 철계분말을 탈탄하는데 관련반응은 다음과 같다 :
H2O += CO + H2및
CO + H2O = CO2+ H2
충분한 수증기를 공급함으로써 이들 반응이 모든 탄소가 철의 용액으로부터 모두 제거될 수 있는 정도까지 진행될 수 있다. 그러나, 철과 다른 치환합금원소의 산화가 일어날 수 있는 조건이 어떤 정도에서 존재할 것이다.
산화를 피하면서 탈탄속도를 최대화하는데 필요한 조건을 찾는 것이 목적이다.
이를 위하여 CO/CO2와 H2/H2O 의 분압비는 강분말에 대한 공지 산화물용해압으로 부터 유도되는 값으로 설정될 수 있다.
산화물이 안정해지는 평형상태에서, 다음 관계가 설정될 수 있다 :
상기식에서 p 는 i 번째 종의 분압이고, n 는 그것의 몰농도이다.
또한 재료밸런스로부터 탄소, 산소 및 수소에 대해서는 다음과 같다.
nC, nH, nO의 값은 화학적 성질, 금속의 대량장입율, 조성, 어닐링시스템으로 유입되는 분위기의 유속에 의해 고정된다. 다섯개의 연립방정식은 nH20(in)에 대해서 탄소농도(n C ) 의 변화와 nH2(in)의 식으로 풀려질 수 있다.
이 관계식은 산화물의 형성을 개시하도록 매우 충분한 산화포텐셜 즉, 산화를 방지하기 위한 수분공급량의 상한과 함께 강을 탈탄하기에 필요한 수증기의 공급량을 계산하는데 사용될 수 있다.
강의 탈탄은 단지 외면의 (표면의) 산화물 형성이 일어날 수 있고 탄소의 확산이 충분히 빨라서 반응을 비교적 단시간에 종료하도록 진행하는 온도에서 달성된다.
실제실험실의 시험으로부터 이 목적을 위해서는 1300 내지 1700℉ (700 내지 925℃)의 온도범위이면 충분하다는 것을 알 수 있었다. 완전한 탈탄은 최소의 산화와 함께 1시간이하의 시간에 달성될 수 있다; 산화물은 후속해서 1775℉ 내지 2100℉(970 내지 1150℃) 사이의 온도의 건조한 수소중에서 환원될 수 있다.
이상적인 어닐링은 산화를 일으키지 않고서 이 온도범위에서 완전한 탈탄을 수반한다.
이를 행하기 위해서 프로세스의 각 단계에서의 수증기 공급량은 아직 존재하고 있는 탄소와 산화물의 분해압과 균형을 맞추어야 한다.
습한수소를 사용해서 강분말을 탈탄하기 위하여 고안된 어닐링공정을 고려한다.
탈탄속도는 분말상의 깊이에 무관하고 단지 수증기 공급속도에 따라 제어된다고 가정한다. 강분말에 수증기를 최대로 공급하기 위해, 습한수소의 흐름은 분말의 흐름에 따라 대향하는 흐름이어야 한다. 공정중에 있어서 모든 시점에서 물을 밸런싱하는 대신에, 단지 두개의 탈탄여역만이 고려되고, 첫째영역에서 탄소는 재료내의 초기치로부터 0.1중량% 로 되고, 둘째영역에서 탄소는 0.01중량% 로 더욱 감소된다.
0.6퍼센트의 탄소를 함유하는 단위시간당 1 톤의 재료는 시간당 1000 표준입방피트(SCFH)의 수소유량으로 습한수소의 흐름속에서 탈탄된다고 가정한다.
두 영역에서의 탈탄온도는 1550℉이다. 평형압력비(KH와 KC)는 제1도로부터 250 및 220 이다. 식(6) 으로부터 각 영역에 대해서 다음 결과가 얻어진다 :
영역 1 :
n(H2O)in= 0.852moles/hr = 306 SCFH,
영역 2 :
n(H2O)in= 0.162moles/hr = 58 SCFH.
대부분의 탄화는 강으로부터의 탄소와 금속내의 잔류산화물과의 반응에 의해 수행되어 CO를 형성하면서 본 발명은 최종탄소와 산소의 화학적 성질을 미세하게 조정하기 이한 상기 분위기기술을 채택한다. 이를 수행하기 위하여, 예비산화공정이 잔류산소가 너무 낮다면 채택될 수 있다. 예비산화중에 분말에 첨가된 산소량은 탈탄반응의 화학양론에 근거한 것이다. 산소의 원자량은 탄소의 원자량에 1.33배이므로, 화학양론으로부터 모든 용해된 탄소를 일산화탄소로 변환시키기 위해 산화물형태로 존재하여야 하는 산소의 이론량은 실재하는 탄소중량퍼센트에 1.33배이다.
따라서 0.6 퍼센트 C를 구비한 강분말에 대해서, 탄소를 일산화탄소로 완전히 변환시키는데 소요되는 산소량은 탄소량의 1.33배 즉 0.8 퍼센트일 것이다.
자동적으로 프로세스는 두 단계로 진행된다 :
O (산화물중의) + H2(기체) → H2O (기체)
C (강중의) + H2O (기체) → CO (기체) + H2(기체)
탈탄온도에서 이들 양반응의 측정된 속도에 근거하여 공정을 제어하는 율속반응은 첫번째반응이다.
따라서, 산화물의 완전하고도 신속한 환원을 확보하기 위해, 이 산화물의 형성은 입자의 표면과 이 표면부근의 영역으로 한정되어야 한다.
이와같이 한정하는데는 두가지 이유가 있다. 첫째는 산화에 수반되는 합금원소의 물리적 양을 제한하여 산화물을 수수분위기에서 비교적 불안정하게 잔류시키는 것이고, 둘째는 산화물중의 산소가 환원중에 수소분위기에 접근할 수 있기 위해 통과해야 하는 확산거리를 제한하는 것이다. 실제로, 이것은 1500℉이하의 온도에서 예비산화시킴으로써 달성될 수 있다. 이 온도이하에서 통상의 탄소강상에 형성된 산화물은 2000 이하의 온도에서의 수소중에서 완전하게 환원되는 것으로 알려진다.
예비산화공정에 있어서 준수되어야 할 유의사항은 이 반응으로부터 다량의 열방출을 제어하는 것이다. 과도한 열축적과 이로 인한 바람직하지 않은 온도증가는 산화분위기의 산소포텐셜을 저하시킴으로써 회피될 수 있다. 제어된 예비산화는 예컨대 소정의 탄소/ 산소비를 얻기 위한 정확한 비율로 질소와 혼합된 공기로 이루어진 분위기에서 분쇄함으로써 분쇄공정중에 용이하게 달성될 수 있다.
이와 다르게 본 지침에 따른 예비산화는 분쇄후에 그리고 어닐링전에 행하여질 수 있다. 이와같이 제어된 예비산화는 분말이 1500℉까지 가열되면서 산소/ 탄소비가 적절한 분위기로 조정될 수 있는 어닐링로의 예열영역을 사용함으로써 달성될 수 있다.
이 예열영역은 또한 탄소/ 산소비가 너무 낮다면 산화물함량을 저하시키기 위하여 사용될 수 있다.
앞서 설명한 방법과 대비할때 어닐링용 예비산화재료를 사용하면 두가지 유리한 점이 있다. 첫째로는 공급된 산소가 탈탄될 재료와 긴밀한 접촉을 항상하기 때문에 반응속도는 보다 빨라진다는 것이다. 둘째로는 탄소와 산소농도가 균형이 맞추어져 있기 때문에 추가적인 산화없이 프로세스가 그 자체로서 중지된다는 것이다; 일단 모든 탄소가 제거된다면 모든 잔류산화물도 수소에 의해 환원될 것이다.
본 발명은 바람직한 실시예에 대해서 설명되었지만, 앞서의 설명은 예시적인 것이지 한정하려는 것이 아님은 물론이다. 본 발명에 관한 많은 변경예는 당분야에 통상의 지식을 가진자라면 가능하다.
첨부 특허청구의 범위의 범위내에 있는 모든 변경예는 본 발명의 범위와 취지내에 있도록 의도되었다.

Claims (25)

  1. (a) 청정하고 건조한 강입자를 1500℉내지 1800℉(815℃ 내지 1180℃) 의 온도의 비산화성 보호분위기에서 가열하는 공정, (b) 가열된 강입자가 취화시키기 위하여 물로 이루어진 켄칭용액에 가열된 강입자를 침지하는 공정, (c) 그리트를 형성하기 위하여 상기 강입자를 밀로 분쇄하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로하는 강 입자를 사용한 연마그리트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 밀은 볼밀, 해머밀, 건조진동밀, 로드밀 또는 링크러셔인것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 분쇄를 한 후에 그리트를 템퍼링하기 위하여 비활성 분위기에서 그리트를 재가열하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 템퍼링온도는 315℃내지 650℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 가열공정은 입자를 작은 구멍에 있는 트레이위에 놓고, 이어서 트레이를 노안으로 밀어넣는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 가열공정은 입자를 회전원통형 레토르트로를 통해 통과시키는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 보호분위기는 입자내로 확산하는 기상탄소 함유화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 크기가 0.075㎜ 내지 2.0㎜ 이고 제1항의 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 연마그리트.
  9. (a) 탄소함량을 가지고 있는 청정하고 건조한 강입자를 1500 내지 1800℉(815℃ 내지 1180℃)의 온도의 비산화성 보호분위기에서 가열하는 공정, (b) 입자의 탄소함량을 0.3중량퍼센트 내지 1.2 중량퍼센트의 범위내의 값으로 조정하는 공정, (c) 가열된 강입자를 취화시키기 위하여 물로 이루어진 켄칭용액에 상기 가열된 강입자를 침지하는 공정, (d) 제1생산물을 제조하기 위하여 제1제어분위기에서 분쇄기로 입자를 분쇄하는 공정, (e) 생산물의 경도를 조정하기 위하여 제2제어분위기에서 제1생산물을 어닐링하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소결공정에서 사용하기에 적당한 강분말의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1생산물 제1제어분위기는 분말을 예비산화시키는 산화분위기이고, 제2제어분위기는 비활성분위기이고, 분말은, 상기탄소함량을 환원시키기 위하여 분말의 산화된 부분이 분말의 탄소함량과 반응하도록 하는데 유효한 온도까지 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. (a) 제1이슬점을 가지는 제1환원분위기에 철계금속을 위치시키는 공정, (b) 상기 금속의 탈탄율이 상기 금속의 산화율보다 커지도록 상기 금속을 제1소정시간동안 제1온도로 가열함으로써 상기 금속을 부분적으로 탈탄하는 공정, (c) 상기 금속을, 낮은 제2이슬점을 가지고 있는 제2분위기에 위치시키는 공정, (d) 상기 금속을 제2 소정시간동안 더 높은 제2온도로 가열함으로써 상기 금속을 부분적으로 탈탄하는 공정으로서, 상기 제2온도가 상기 금속이 환원되는 온도보다 약간 높은 공정, (e) 상기 제2 이슬점보다 더 낮은 제3이슬점을 가지고 있는 제3분위기내로 상기 금속을 위치시키는 공정, (f) 상기 금속을 제3소정시간도안 상기 제2온도보다 더 높은 제3온도로 가열하고, 이로써 상기 금속의 산화물이 환원되어 이 산화물환원이 상기 금속내에 잔류하는 잔류탄소를 제거하는데 유효한 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철계 금속의 산화를 방지하면서 철계금속을 탈탄하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 각각의 상기 제1, 제2 및 제3분위기는 수소와 질소로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 각각의 상기 제1, 제2 및 제3분위기는 75중량퍼센트의 수소와 25중량퍼센트의 질소를 함유한 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 금속은 강분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1소정시간을 상기 제2소정시간보다 길게 한정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제2소정시간을 상기 제3소정시간보다 더 길게 한정하는것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1온도가 1300℉ 내지 1500℉ (705 내지 815℃) 사이에 있도록 한정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제3온도가 1875℉ 내지 2000℉(1025 내지 1095℃)사이에 있도록 한정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 임의량의 산화성 비철계 금속성분을 가지고 있는 철계금속의 산화를 방지하면서 상기 금곳을 탈탄하는 방법에 있어서, (a) 제1이슬점을가지고 있는 제1분위기에 상기 금속을 위치시키는 공정, (b) 상기 금속의 탈탄율이 상기 금속의 산화율보다 더 크도록 상기 금속을 제1소정시간동안 제1온도로 가열함으로써 상기 금속을 부분적으로 탈탄하는 공정, (c) 상기 금속을 낮은 제2 이슬점을 가지고 있는 제2분위기에 위치시키는 공정, (d) 상기 금속을 제2 소정시간동안 더 높은 제2온도로 가열함으로써 상기 금속을 부분적으로 탈탄하는 공정으로서, 상기 제2온도가 상기 금속이 환원되는 온도보다 약간 높은 공정, (e) 상기 제2 이슬점보다 더 낮은 제3이슬점을 가지고 있는 제3분위기내로 상기 금속을 위치시키는 공정, (f) 상기 금속을 제3소정시간동안 상기 제2온도보다 더 높은 제3온도로 가열하고, 이로써 상기 금속의 산화물이 환원되어 이 산화물환원이 상기 금속내에 잔류하는 잔류탄소를 제거하는데 유효한 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제3온도가 1875℉ 내지 2000℉(1025 내지 1095℃)사이에 있도록 한정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제3이슬점을 -50℉로 한정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제19항에 있어서, 비철계 금속성분은 망간, 실리콘, 크롬, 바나듐, 티타늄 및 이것들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. (a) 탄소함량을 가지고 있는 청정하고 건조한 강입자를 1500℉ 내지 1800℉ 의 온도의 비산화성 보호분위기에서 가열하는 공정, (b) 입자의 탄소함량을 0.3중량퍼센트 내지 1.2 중량퍼센트의 범위내의 값으로 조정하는 공정, (c) 가열된 강입자를 취화시키기 위하여 물로 이루이진 켄칭용액에 상기 가열된 강입자를 침지하는 공정, (d) 부분적으로 산화된 분말을 제조하기 위하여 산화분위기에서 분쇄기로 입자를 분쇄하는 공정, (e) 상기 탄소함량이 환원되는 방식으로 분말의 산화된 부분이 분말의 탄소함량과 반응하도록 비활성인 분위기에서 분말을 어닐링하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로하는 소결공정에서 사용하기에 적당한 강분말의 제조방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 입자는 재생된 강스크랩인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제9항에 있어서, 제1생산물은 분말이고, 제1생산물을 예열 예비산화시키기 위하여 어닐링온도 이하의 온도로 산화분위기에서 제1생산물을 예열하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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