JPH03252306A - 回転炉を用いたｗｃ粉の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２ＷＣ粉の直接炭化法に関し、詳しくは回転炉
を用いた直接炭化法における品質の安定したＷＣ粉の製
造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、Ｗ粉の炭化物の粉末を工業的規模で製造する方法
には。

（１）金属Ｗ粉末と炭素質粉末との均一混合物を黒鉛ボ
ートに充填して水素又は真空中で加熱する方法： （２）Ｗ酸化物と炭素質粉末との均一混合物を回転炉等
でＮ　２　、　Ｈ２ガス中で連続して加熱する方法；の
２通りの方法かある。

各々の方法では、全炭素量２粒度を制御することが必要
がある。このため、（１）の方法では、配合する炭素質
粉末の量やＷの粒度、加熱温度によって制御する方法が
採用されており１他方、（２）の方法では、配合する炭
素質粉末の量や加熱温度により制御が行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、超微粒超硬合金の生産は、増加の傾向にあり、こ
れらは高精度で高機能を有する製品として安定した品質
が要求される。

従って、これらの製品要求も自と厳しくなってきており
、原料のＷＣ粉において全炭素量１粒度といった特性が
安定して製造出来ることが問題となっている。

上述した（１）の金属タングステン粉末と炭素粉末との
均一混合物を水素又は真空中で加熱することにより、Ｗ
Ｃ粉末を得る方法においては、生成反応が発熱反応であ
るため、ボート中心部で異常発熱を起こし２局部的に粒
成長が生じるので、微粒ＷＣ粉は製造することが困難で
ある。

しかも、水素中では、浸炭作用を伴うため、ボートの上
下部で、結果的に残存する炭素量が異なり１品質の安定
性を欠く。

更に、原料である微粒Ｗ粉を得るには工業的に限界があ
り、自と高付価価値の超微粒超硬合金製品使用範囲は狭
くならざるを得ない。

一方、上述した（２）の方法によるタングステン酸化物
と炭素質粉末との均一混合物を回転炉炭化炉で、Ｎ２．
Ｈ２ガス中で連続して加熱する直接炭化法においては、
微粒ＷＣ粉が得られるが、炉材のカーボン部材がＨ２及
び０２等と反応しく酸素と反応した場合はＣＯ２に変化
する。）、損耗し表面状態が変わることで、温度分布に
変化をもたらし、これにより全炭素含有量、ＷＣ粒度に
経時的な変化をもたらす。

そこで１本発明の技術的課題は２回転炉を用いた直接炭
化法において全炭素量及び粒度等の特性が安定して製造
できるＷＣ粉の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、所定温度分布を有し、炉内に配され回
転することにより原料を移送しながら加熱する回転チュ
ーブを有する回転炉でＷＯ３を直接炭化してＷＣ粉を製
造する方法において、前記炉内で発生するＣＯ及びＣＯ
２から少なくとも一種のガス量を検出し、当該検出した
ガス量の値に基いて、前記回転チューブの回転数を制御
して。

前記ＷＣ粉の炭素含有量及び粒度を調節することを特徴
とする回転炉を用いたＷＣ粉の製造方法が得られる。

本発明のように、直接炭化法の反応は。

次式（ａ）に示す如＜、ＣＯ以外に若干のＣＯ２が発生
する。

ＷＯ３＋ｘＣ−４ＷＣ＋ｙＣＯ＋ｚＣＯ２−（ａ）（但
し、ｘ−１＋ｙ＋ｚ） ＣＯ及びＣＯ２の標準生成自由エネルギー　ΔＧを比較
すると、約７００℃の近傍でその値が等しくなり、それ
により、低温側では、ＣＯ２，高温側ではＣＯがそれぞ
れ安定になる。

従って、炉材の損耗度により、温度分布、滞留時間に差
を生じ１発生比率が変動し、全炭素含有量及び粒度に変
化をもたらすことがわかった。

そこで７本発明者らはガスの発生比率が一定になるよう
に（ＣＯ２）に注目し操炉条件を変化させる方法を完成
したものである。

［作　用］ 本発明において１回転炉内に配される回転チューブは、
所定温度分布を有し９回転することにより原料を移送し
ながら加熱する。

原料のＷＯ３と、Ｃ粉とは、炉内にて反応し。

直接炭化されてＷＣ粉となる。

この際に、炉内で発生するＣＯ又はＣＯ２のガス量を検
出し、当該検出したガス量の値に基いて。

回転チューブの回転数を制御する。

回転数を調節し制御することとにより、炉内での原料の
通過時間、即ち、加熱時間が制御されこれにより製造さ
れたＷＣ粉の炭素含有量及び粒度が一定に保たれる。

［実施例］ 以下に９本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例に係る回転炉の制御システムを
示すブロック図である。

第１図において、第１の回転炉１及び第２の回転炉２が
、上下２段に従い連結されている。

第１の回転炉１は、炉内に貫通して収容された黒鉛又は
炭素表面を有し、外部の断熱材が、その周囲に形成され
た回転チューブ３を有し、このチューブ３を加熱するよ
うに回転チューブ３の中心部に貫通して黒鉛発熱体から
なるヒータ４が配されている。

第１の回転炉１の一端上方には、原料のｗｏ。

とＣとの混合粉を供給するスクリュー５を内部に備えた
ホッパー６が設けられている。

加熱された原料は、窒素気流中にて炉の一端に対向する
他端から第１の原料排出部７を経て、第２の同転炉２に
供給される。

第２の回転炉２は、第１の回転炉ユと同様な形状及び材
料の回転チューブ８と、ヒータ９とを備えている。

第２の回転炉２に供給された原料は水素気流中にて加熱
され、炭化されて排出部１ｏから排出される。

次に１回転炉の制御システムについて説明する。

第１の回転炉１のヒータ４は、ヒータ制御部１３により
制御される。回転チューブ３は、チューブ回転部１２に
より、その回転を調節される。

第２の回転炉２も第１の回転炉１と同様に、ヒータ９に
接続されたヒータ制御部〕６と１回転チューブ８を回転
させるチューブ回転部１４とを有し１回転チューブ８の
回転は、チューブ回転部により調節される。

これら、Ｍｌの回転炉１のチューブ回転部１２及びヒー
タ制御部１３と、第２の回転炉２のチューブ回転部１４
及びヒータ制御部１６は　ＣＰＵを内蔵した制御回路１
７に夫々接続されている。

一方、第１の回転炉１には、炉内に発生したＣＯ及びＣ
Ｏ２の少なくとも一方のガス取り入れるガス流出管１８
が設けられている。

ＷＣ粉に含有される全炭素量を測定するには、炉内のＣ
Ｏ濃度、ＣＯ，濃度、若しくはＣｏと００２の濃度比を
測定すれば良いわけであるが、ＣＯの場合は、雰囲気の
大部分を占めるために感度の良い分析計においては、そ
の濃度変化を測定することは難しい。

一方、ＣＯ２は雰囲気中の微量濃度であるので。

ガスクロマトグラフィ、赤外線吸収等の分析計によって
、その変化の測定が容易である。このことから、ＣＯ２
濃度変化を測定することが、最も適当な方法であるとい
える。

測定されるガスがＣＯ２ガスの場合は、この流出管１８
はフィルタ１９を介してＣＯ２ガス分析計２０に至る。

ＣＯ２ガス分析計２０は、ＣＯ２のガス濃度を検出し、
その検出値を記録部２１に送出する。

記録部２１は、Ｃ０２ガス分析値を２　この記録部２１
に接続した表示装置２２で表示する。接続されている制
御回路１７に送出する。

一方、制御回路１７は、ガス分析計からの　ＣＯ２ガス
分析値を予め定められたデータに基づいて第１の回転炉
１のチューブ回転部１２及びヒータ制御部を制御すると
ともに、第２の回転炉２のチューブ回転部１４及びヒー
タ制御部１６を制御する。

第１及び第２の回転炉の温度及び回転数は、各チューブ
回転部１２．１４及びヒータ制御部１３゜１６によりフ
ィードバック制御され、所定の値になるまで保持される
。

本制御システムにおいては、ＣＯ２及びＣＯの発生比率
を変化させないで、全炭素含有量及び粒度が安定するよ
うに、炭化炉の回転チューブ３゜８の回転数及びヒータ
による温度条件を変化させて品質を制御する。

各回転チューブ３，８の回転速度（ｒｐｍ）を変化させ
ることで、各回転チューブの通過時間即ち。

炉内の通過時間が変化する。

通過時間を変化させることで、ｃｏ、ＣＯ２ガスの発生
比を変化させて、原料中の全炭素量を任意に変動させる
ことができる。温度に関しても同様な効果が得られる。

次に１本発明の回転炉を用いたＷＣ粉の製造方法を実施
例を用いて具体的に説明する。

〈実施例１〉 ＷＯ３粉と炭素粉とを均一に混合して、２φｍｍのベレ
ット状とした。第１の回転炉内のＮ２気流中１２００℃
で１次に、第２の回転炉内のＨ２気流中で１５００℃で
炭化を行った。得られたｗｏ粉は第１表に示すような全
炭素量粒度の分布を呈した。

第１表は、炭素粉とＷＯ３粉との配合は固定し。

炭化炉の回転チューブの回転数のみを変化させた場合の
ＷＣ粉の全炭素量粒度の経時変化が示されている。

く比較例２〉 ＷＯ５と炭素粉とを均一混合して、２φ鰭のベレットと
したのち第１の回転炉内のＮ２気流中１２００℃で１次
に第２の炉内のＨ２気流中で１５００℃で炭化した。

ＷＯｌと炭素粉との配合率を変化させ、炭化炉回転チュ
ーブの回転数は１．Ｏｒｐｍに回転した時のＷＣ粉の全
炭素量及び粒度の経時変化を第２表に示す。

以　　下　　余　　白 第 表 第 表 第１表の実施例および第２表の比較例の結果から２本発
明の実施例に係る回転数をＣＯ２量が一定になるように
制御する方法は１回転数を一定にして、炭素量を制御す
る方法に比べて著しく全炭素量が安定化され２粒度のバ
ラツキが小さいことが判明した。

［発明の効果コ 以上説明したように１本発明によれば１回転炉による直
接炭化法でＣＯ２ガス分析を行いながら操炉を制御する
方法よって、超微粒超硬合金の原料として用いられる超
微粒ＷＣ粉末を安定した品質で供給することかできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る回転炉による直接炭化法
の制御装置を模式的に示す図である。 図中、１・・・第１の回転炉、２・・・第２の回転炉。 ３・・・第１の回転チューブ、４・・・ヒータ、５・・
・スクリュー　６・・・ホッパー、７・・・原料排出部
、８・・・第２の回転チューブ、９・・・ヒータ、１０
・・・原料排出部７１２・・・第１のチューブ回転部、
１３・・・第１のヒータ制御部、１４・・・第２のチュ
ーブ回転部１６・・・第２のヒータ制御部、１７・・・
制御回路。 １８・・・流出管、１９・・・フィルタ、２０・・・ガ
ス分析計、２］・・・記録部、２２・・・表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所定温度分布を有し、炉内に配され回転することに
   より原料を移送しながら加熱する回転チューブを有する
   回転炉でＷＯ＿３を直接炭化してＷＣ粉を製造する方法
   において、前記炉内で発生するＣＯ及びＣＯ＿２から少
   なくとも一種のガス量を検出し、当該検出したガス量の
   値に基いて、前記回転チューブの回転数を制御して、前
   記ＷＣ粉の炭素含有量及び粒度を調節することを特徴と
   する回転炉を用いたＷＣ粉の製造方法。