JPS6237692B2 - - Google Patents
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- JPS6237692B2 JPS6237692B2 JP22112382A JP22112382A JPS6237692B2 JP S6237692 B2 JPS6237692 B2 JP S6237692B2 JP 22112382 A JP22112382 A JP 22112382A JP 22112382 A JP22112382 A JP 22112382A JP S6237692 B2 JPS6237692 B2 JP S6237692B2
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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
Description
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り、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
れる。 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つており、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
A1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、A1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
浸炭が脱炭が生じないように制御した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≒24％、CO2≒0.5％、H2≒30％、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附着したスケー
ルは酸素源となり、COやH2等と反応してCO2や
H2O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
常識となつている。
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り、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
れる。 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つており、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
A1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、A1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
浸炭が脱炭が生じないように制御した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≒24％、CO2≒0.5％、H2≒30％、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附着したスケー
ルは酸素源となり、COやH2等と反応してCO2や
H2O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
常識となつている。
【表】
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や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
まの鋼材をN2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。 従来から熱処理時の脱炭防止手段の１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つて
生じた炭素がススとなつ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，H2O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、水分含有量0.1％（容量）以下
の不活性ガス中に0.05〜１％（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
気焼鈍方法である。 本発明はベースとなる雰囲気ガスとして水分
0.1％（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
スによつ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、N2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。また場合によつ
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％（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、プ
ロパンガスを例によつ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。即ちプロパンガ
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。 CH4＋O2→CO2＋2H2 (5) CH4＋H2O→CO＋3H2 (6) CO＋H2O→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
少するのに卓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＋H2→2Fe＋CO2＋H2O (8) （スケール） Fe3C＋CO2→Fe3＋2CO (9) Fe3C＋H2O→Fe3＋CO＋H2 (10) またスケールの剥離部では逆に浸炭性の強いガ
スであつて通常の熱処理には致底使用し得ない。
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、脱炭性ガスを
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）の範囲であつ
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、処理鋼材の機械的諸性質が低下してくる。一
方、低級炭化水素ガスの添加量が１％を越える多
量になると、低級炭化水素の分解によつて生じた
炭素がススとなつ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、場合によつて
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つて目的とする
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ガスを添加することに
よつて、雰囲気ガ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つて説明する。 実施例 第２表の成分を有する鋼片を準備しこれを通常
の操業条件により加熱し11mmφ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つ
た。焼鈍炉の雰囲気ガスは、安価な不活性ガスで
ある鈍度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（比較列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ユミ
レートするため、機械的な引張歪（３％）により
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
とによつて第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つておこ
なつた。
ばかりではなくCOや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
まの鋼材をN2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。 従来から熱処理時の脱炭防止手段の１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つて
生じた炭素がススとなつ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，H2O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、水分含有量0.1％（容量）以下
の不活性ガス中に0.05〜１％（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
気焼鈍方法である。 本発明はベースとなる雰囲気ガスとして水分
0.1％（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
スによつ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、N2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。また場合によつ
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％（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、プ
ロパンガスを例によつ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。即ちプロパンガ
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。 CH4＋O2→CO2＋2H2 (5) CH4＋H2O→CO＋3H2 (6) CO＋H2O→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
少するのに卓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＋H2→2Fe＋CO2＋H2O (8) （スケール） Fe3C＋CO2→Fe3＋2CO (9) Fe3C＋H2O→Fe3＋CO＋H2 (10) またスケールの剥離部では逆に浸炭性の強いガ
スであつて通常の熱処理には致底使用し得ない。
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、脱炭性ガスを
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）の範囲であつ
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、処理鋼材の機械的諸性質が低下してくる。一
方、低級炭化水素ガスの添加量が１％を越える多
量になると、低級炭化水素の分解によつて生じた
炭素がススとなつ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、場合によつて
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つて目的とする
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ガスを添加することに
よつて、雰囲気ガ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つて説明する。 実施例 第２表の成分を有する鋼片を準備しこれを通常
の操業条件により加熱し11mmφ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つ
た。焼鈍炉の雰囲気ガスは、安価な不活性ガスで
ある鈍度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（比較列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ユミ
レートするため、機械的な引張歪（３％）により
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
とによつて第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つておこ
なつた。
【表】
【表】
【表】
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。 以上説明したように本発明に従つて焼鈍するこ
とにより、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附着してい
るスケールを取り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H2等の還元ガス（RXガス）にか
わつて、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講じる必要が
ない。
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。 以上説明したように本発明に従つて焼鈍するこ
とにより、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附着してい
るスケールを取り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H2等の還元ガス（RXガス）にか
わつて、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講じる必要が
ない。
Claims (1)
- １ 水分含有量0.1％（容量）以下の不活性ガス
中に0.05〜１％（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 JPS59113124A (ja) | 1984-06-29 |
| JPS6237692B2 true 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 (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 |
Families Citing this family (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 |
-
1982
- 1982-12-18 JP JP22112382A patent/JPS59113124A/ja active Granted
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59113124A (ja) | 1984-06-29 |
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