KR20180022905A - Production method for alloy steel powder for powder metallurgy - Google Patents

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KR20180022905A
KR20180022905A KR1020187002726A KR20187002726A KR20180022905A KR 20180022905 A KR20180022905 A KR 20180022905A KR 1020187002726 A KR1020187002726 A KR 1020187002726A KR 20187002726 A KR20187002726 A KR 20187002726A KR 20180022905 A KR20180022905 A KR 20180022905A
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아키오 고바야시
나오미치 나카무라
이츠야 사토
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

이동상로를 사용한 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법으로서, 번잡한 유지 관리가 필요해지는 가스 분석을 필요로 하지 않고, Cr 및 Mn 을 함유하는 철기 분말을 열처리하고, C 함유량 및 O 함유량을 안정적으로 저감시킬 수 있는 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법을 제공한다. 특정한 성분 조성을 갖는 아토마이즈 철기 분말을 준비하고, 상기 아토마이즈 철기 분말을, 두께 (d) (㎜) 의 충전층을 형성하도록 이동상로 내에 공급하고, 상기 이동상로 내에, 수소 함유 기체를 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 이 되도록 공급하고, 상기 아토마이즈 철기 분말을 상기 이동상로 내에서 열처리함으로써 환원하고, 분말 야금용 합금 강분으로 하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법으로서, 상기 d 및 v 가, 하기 식을 만족하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.
d/√v ≤ 3.2 (㎜1/2·s1/2)A method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy using a mobile phase furnace, comprising the steps of: heat treating an iron base powder containing Cr and Mn without requiring a gas analysis that requires troublesome maintenance; and stably reducing the C content and the O content The present invention provides a method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy. A method for producing an atomized iron powder, comprising: preparing an atomized iron powder having a specific component composition; supplying the atomized iron powder into a mobile phase furnace to form a packed bed having a thickness (d) (mm) (v) (mm / s), and reducing the atomized iron powder by heat treatment in the mobile phase to obtain an alloyed alloy powder for powder metallurgy, v satisfies the following formula: " (1) "
d /? v? 3.2 (mm 1/2 · s 1/2 )

Figure P1020187002726
Figure P1020187002726

Description

분말 야금용 합금 강분의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR ALLOY STEEL POWDER FOR POWDER METALLURGY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing an alloyed steel powder for powder metallurgy,

본 발명은, 아토마이즈 철기 분말을 환원하여 분말 야금용 합금 강분으로 하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 상기 아토마이즈 철기 분말이, 산화되기 쉬운 원소인 Cr 및 Mn 을 함유하고 있어도, 합금 강분 중의 C (탄소) 함유량 및 O (산소) 함유량을 효과적으로 낮출 수 있는 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy which comprises reducing an atomized iron powder to obtain an alloyed alloy powder for powder metallurgy, (Carbon) content and O (oxygen) content in the alloy steel powder even when the alloy powder is used as a raw material for the powder metallurgy.

분말 야금 기술은, 복잡한 형상의 부품을, 제품 형상에 매우 가까운 형상 (이른바 니어 넷 형상) 으로, 또한 높은 치수 정밀도로 제조할 수 있다. 따라서, 분말 야금 기술을 사용하여 부품을 제조하면, 대폭적인 절삭 비용의 저감이 가능해진다. 이 때문에, 분말 야금 기술을 적용한 분말 야금 제품은, 각종 기계용 부품으로서, 다방면에 이용되고 있다. 또한, 최근에는, 부품의 소형화, 경량화를 위해서, 분말 야금 제품의 강도 향상이 강하게 요망되고 있고, 특히, 철기 분말 야금 제품 (철기 소결체) 에 대한 고강도화의 요구가 강하다.Powder metallurgy technology can produce parts with complex shapes in a shape very close to the product shape (so-called near-net shape) and with high dimensional accuracy. Therefore, when a part is manufactured using the powder metallurgy technique, it is possible to reduce the cutting cost remarkably. For this reason, powder metallurgy products using powder metallurgy technology are used in various fields as various machine parts. In recent years, in order to reduce the size and weight of components, strength of powder metallurgy products has been strongly demanded. In particular, there is a strong demand for strengthening of iron powder metallurgy products (iron sintered bodies).

이 고강도화의 요구에 응하기 위해, 분말 야금에 사용되는 철기 분말에 대해 합금 원소가 첨가된다. 상기 합금 원소로는, 예를 들어, ??칭성 향상 효과가 높고, 비교적 저가인 점에서, Cr 이나 Mn 이 사용된다.In order to meet the demand for higher strength, an alloy element is added to the iron powder used for powder metallurgy. As the alloying element, for example, Cr or Mn is used because it has a high effect of improving the crystallinity and is relatively inexpensive.

상기와 같은 합금 원소를 포함하는 분말 야금용 합금 분말로는, 예를 들어, Cr-Mo 계 합금 강분 (특허문헌 1), Cr-Mn-Mo 계 합금 강분 (특허문헌 2, 특허문헌 3) 이 알려져 있다.Examples of the alloy powder for powder metallurgy including the above alloying element include Cr-Mo based alloy steel powder (Patent Document 1), Cr-Mn-Mo based alloy powder (Patent Document 2, Patent Document 3) It is known.

또, 분말 야금용 철기 분말의 제조에 있어서는, 원료로서의 철기 분말 중의 C 함유량 및 O 함유량을 저감시키기 위해서 열처리가 실시된다. 상기 열처리는, 일반적으로 이동상로 (移動床爐) (moving bed furnace) 를 사용하여 연속적으로 실시되고, 상기 철기 분말로는, 아토마이즈한 상태의 조 (粗) 철기 분말이나, 밀 스케일을 조 (粗) 환원한 조환원 철기 분말 등의 조철기 분말이 사용된다. 그리고, 상기 열처리에 있어서는, 분말의 용도에 따라, 탈탄, 탈산, 및 탈질의 적어도 1 개의 처리가 실시된다.In the production of the iron powder for powder metallurgy, heat treatment is performed to reduce the C content and the O content in the iron powder as a raw material. The heat treatment is generally carried out continuously using a moving bed furnace. The iron powder may be a crude iron powder in an atomized state or a mill scale Coarse) reduced reduced iron powder is used. In the heat treatment, at least one treatment such as decarburization, deoxidation, and denitrification is performed depending on the use of the powder.

상기 열처리를 실시하기 위한 장치로는, 예를 들어, 특허문헌 4 에 기재된 장치가 알려져 있다. 특허문헌 4 에 기재된 장치에서는, 원료 분말의 주행 방향에 수직이 되도록 형성된 구분벽에 의해, 이동상로 내의 공간이 복수로 분할되어 있다. 그리고, 분할된 각 공간의 상부에는, 분위기 가스를 흘리기 위한 유로가 형성되어 있다. 열처리는, 상기 유로에, 원료 분말의 이동 방향과 반대 방향으로, 분위기 가스를 흘리면서, 연속적으로 실시된다.As an apparatus for performing the heat treatment, for example, an apparatus described in Patent Document 4 is known. In the apparatus described in Patent Document 4, the partition wall formed so as to be perpendicular to the running direction of the raw material powder divides the space in the mobile phase furnace into a plurality of parts. A flow path for flowing an atmospheric gas is formed on each of the divided spaces. The heat treatment is performed continuously while flowing the atmospheric gas in the flow path in the direction opposite to the moving direction of the raw material powder.

일본특허공보 제3224417호Japanese Patent Publication No. 3224417 일본특허공보 제5125158호Japanese Patent Publication No. 5125158 일본특허공보 제5389577호Japanese Patent Publication No. 5389577 일본 특허공보 평01-40881호Japanese Patent Publication No. Hei 01-40881 일본 공표특허공보 2002-501123호Japanese Patent Publication No. 2002-501123 일본특허공보 제4225574호Japanese Patent Publication No. 4225574

그러나, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재되어 있는 합금 원소를 포함하는 분말 야금용 합금 분말의 제조에 있어서, C 함유량이나 O 함유량을 저감시키기 위해서 특허문헌 4 에 기재되어 있는 열처리법을 사용한 경우, 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, Fe 에 비해 산화되기 쉬운 성질을 갖는 Cr 이나 Mn 취한 원소 (이하, 「산화 용이성 원소」라고 한다) 가 포함되어 있다. 그 때문에, 아토마이즈법 (특히 물 아토마이즈법) 에 의해 Cr 이나 Mn 을 함유하는 철기 분말을 제조하면, 얻어진 철기 분말에는 아토마이즈시에 Cr 이나 Mn 이 산화되어 생긴 산화물이 포함되게 된다. 상기 산화물은, 상기 열처리에 있어서도 충분히 환원되지 않고 잔류한다. 또, 경우에 따라서는, 열처리시에 추가로 Cr 이나 Mn 이 산화되고, 오히려 산화물의 양이 증가한다. 일반적으로 C 함유량이나 O 함유량이 많으면 가압 성형시에 있어서의 상기 합금 강분의 압축성이 저하되므로, 산화물이 많이 잔류하는 것은 문제이다.However, in the case of using the heat treatment method described in Patent Document 4 in order to reduce the C content and the O content in the production of the alloy powder for powder metallurgy including the alloying elements described in Patent Documents 1 to 3, There was the same problem. (Hereinafter referred to as " easy-to-oxidize element ") having an easily oxidizable property as compared with Fe. Therefore, when an iron powder containing Cr or Mn is produced by the atomization method (particularly, the water atomization method), the resulting iron powder contains an oxide formed by oxidation of Cr or Mn during atomization. The oxide remains in the heat treatment without being sufficiently reduced. In some cases, Cr or Mn is further oxidized during the heat treatment, and the amount of the oxide is increased. Generally, when the content of C or the content of O is large, the compressibility of the alloy steel powder at the time of pressure molding is lowered, so that a large amount of oxides remains.

그래서, 특허문헌 5 및 특허문헌 6 에서는, Cr 및 Mn 등의 산화 용이성 원소를 포함하는 합금 강분의 제조시에, 탈탄이나 탈산을 가능하게 하는 방법이 제안되어 있다.Therefore, Patent Literatures 5 and 6 propose a method capable of decarburization and deoxidation at the time of production of an alloy strength component containing an easily oxidizable element such as Cr and Mn.

그러나, 특허문헌 5 에서 제안되어 있는 처리 방법에서는, 기밀성의 배치로를 사용하여, 불활성 가스 분위기하에서 열처리가 실시된다. 상기 방법에서는 배치로가 사용되므로, 벨트로를 포함하는 이동상로를 사용하여 연속적으로 열처리를 실시하는 경우에 비해 생산성이 낮고, 따라서 대량 생산에 적합하지 않다.However, in the treatment method proposed in Patent Document 5, heat treatment is performed in an inert gas atmosphere using an airtight arrangement furnace. Since the batch furnace is used in the above method, the productivity is low as compared with the case where the heat treatment is continuously performed using the moving furnace including the belt furnace, and therefore, it is not suitable for mass production.

한편, 특허문헌 6 에서 제안되어 있는 방법은, 벨트로를 사용하여 연속적으로 열처리를 실시하는 방법이기 때문에, 양산에 적합하다. 그러나, 상기 방법에서는, 열처리를 실시하는 동안, 분위기 가스 중의 CO 또는 CO2 농도, 혹은 산소 포텐셜 (O2 농도 또는 H2/H2O 농도비) 을 연속적으로 측정하는 것이 필수이며, 또한 이들의 측정값이 목표의 값이 되도록 노 내에 주입하는 수증기량을 조절할 필요가 있다. 이와 같은 가스 분석을 위한 장치를, 실제로 철분 등을 제조하는 공장에 있어서 연속적으로 사용하는 경우, 센서 부분의 오염이나 가스 도입구의 막힘이 발생하고, 측정을 정상적으로 실시할 수 없게 된다는 문제가 있다. 그 때문에, 특허문헌 6 의 방법을 연속적으로 실시하는 데에 있어서, 분석 장치의 유지 관리가 큰 부담이 된다.On the other hand, the method proposed in Patent Document 6 is suitable for mass production since it is a method of continuously performing heat treatment using a belt furnace. However, in the above method, it is necessary to continuously measure the CO or CO 2 concentration or the oxygen potential (O 2 concentration or H 2 / H 2 O concentration ratio) in the atmospheric gas during the heat treatment, It is necessary to adjust the amount of water vapor injected into the furnace so that the value becomes the target value. When such an apparatus for gas analysis is actually used continuously in a factory for producing iron powder or the like, contamination of the sensor portion and clogging of the gas inlet port occur, and measurement can not be normally performed. Therefore, in carrying out the method of Patent Document 6 continuously, the maintenance of the analyzer becomes a great burden.

본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 이동상로를 사용한 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법으로서, 번잡한 유지 관리가 필요해지는 가스 분석을 필요로 하지 않고, Cr 및 Mn 을 함유하는 철기 분말을 열처리하고, C 함유량 및 O 함유량을 안정적으로 저감시킬 수 있는 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy using a mobile phase, which does not require analysis of gas requiring troublesome maintenance, It is another object of the present invention to provide a method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy capable of stably reducing the C content and the O content by heat treatment.

본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.The gist of the present invention is as follows.

1. 질량％ 로,1.% by mass,

C : 0.8 ％ 이하,C: not more than 0.8%

O : 1.0 ％ 이하,O: 1.0% or less,

Mn : 0.08 ％ 이하,Mn: 0.08% or less,

Cr : 0.3 ∼ 3.5 ％,0.3 to 3.5% of Cr,

Mo : 0.1 ∼ 2 ％,Mo: 0.1 to 2%

S : 0.01 ％ 이하, 및S: 0.01% or less, and

P : 0.01 ％ 이하를 함유하고,P: 0.01% or less,

잔부 Fe 및 불가피 불순물인 아토마이즈 철기 분말을 준비하고,The remainder Fe and the atomized iron powder as an inevitable impurity are prepared,

상기 아토마이즈 철기 분말을, 두께 (d) (㎜) 의 충전층을 형성하도록 이동상로 내에 공급하고,The atomized iron powder is supplied into the mobile phase furnace to form a packed bed having a thickness (d) (mm)

상기 이동상로 내에, 수소 함유 기체를 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 이 되도록 공급하고,The hydrogen-containing gas was supplied into the mobile phase furnace so as to have an average gas flow rate (v) (mm / s)

상기 아토마이즈 철기 분말을 상기 이동상로 내에서 열처리함으로써 환원하고, 분말 야금용 합금 강분으로 하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법으로서,A method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy, comprising reducing the atomized iron powder by heat treatment in the moving bed furnace to obtain an alloyed alloy powder for powder metallurgy,

상기 d 및 v 가, 하기 (1) 식을 만족하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.Wherein d and v satisfy the following formula (1): " (1) "

d/√v ≤ 3.2 (㎜1/2·s1/2) …(1)d /? v? 3.2 (mm 1/2 ? s 1/2 ) ... (One)

2. 상기 수소 함유 기체의 노점을 0 ℃ 이하로 하는, 상기 1 에 기재된 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.2. A method for producing the alloy powder for powder metallurgy as described in 1 above, wherein the dew point of the hydrogen-containing gas is set to 0 캜 or lower.

3. 상기 열처리에 있어서, 분위기 온도 (T) : 1000 ℃ 이상, 유지 시간 (t) : 104-0.0037·T 시간 이상의 조건에서 탈산이 실시되는, 상기 1 또는 2 에 기재된 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.3. The alloy powder for powder metallurgy as described in 1 or 2 above, wherein deoxidation is carried out under the conditions of an atmospheric temperature (T) of 1000 ° C or more and a holding time (t) of 10 4 to 0.0037 T Gt;

본 발명에 의하면, 산화 용이성 원소인 Cr 및 Mn 을 함유하는 합금 강분이어도, 번잡한 유지 관리가 필요해지는 가스 분석을 실시하지 않고 이동상로를 사용하여 열처리하고, C 함유량 및 O 함유량을 안정적으로 저감시킬 수 있다. 그리고 그 결과, 저비용이고, 또한 가압 성형시의 압축성이 우수한 합금 강분을 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 분말 야금용 합금 강분을 사용하여 제조되는 소결 부품은, 우수한 강도, 인성, 피로 특성 등의 기계적 특성을 가지므로, 분말 야금용 합금 강분 및 소결체의 용도를 확대할 수 있다.According to the present invention, it is possible to stably reduce the C content and the O content by performing heat treatment using a mobile phase furnace without conducting gas analysis, which requires complicated maintenance, even in the case of alloying elements containing Cr and Mn, which are easily oxidizable elements . As a result, it is possible to produce an alloy steel powder which is low in cost and excellent in compressibility at the time of pressure molding. The sintered parts produced by using the alloy powder for powder metallurgy obtained by the production method of the present invention have mechanical properties such as excellent strength, toughness and fatigue characteristics, and therefore the use of alloy powders and sintered bodies for powder metallurgy is expanded can do.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 있어서 사용할 수 있는 열처리 장치의 예를 나타내는 측단면도이다.
도 2 는 특허문헌 4 에 기재된 열처리 장치에 있어서의 온도 패턴의 예를 나타내는 도면이다.1 is a side sectional view showing an example of a heat treatment apparatus usable in an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing an example of a temperature pattern in the heat treatment apparatus described in Patent Document 4. Fig.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명에 있어서는, 원료가 되는 아토마이즈 철기 분말을, 이동상로를 사용하여 열처리함으로써 분말 야금용 합금 강분 (이하, 간단히 「합금 강분」이라고 하는 경우가 있다) 이 제조된다. 구체적으로는, 본 발명의 제조 방법은, 다음의 각 처리를 포함한다 ;Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, an alloyed iron powder for powder metallurgy (hereinafter simply referred to as " alloy steel powder ") is produced by subjecting the atomized iron powder as a raw material to heat treatment using a mobile phase furnace. Specifically, the production method of the present invention includes the following respective treatments;

(1) 아토마이즈 철기 분말을 준비하는 처리,(1) a process for preparing an atomized iron powder,

(2) 상기 아토마이즈 철기 분말을, 두께 (d) (㎜) 의 충전층을 형성하도록 이동상로 내에 공급하는 처리,(2) a process of supplying the atomized iron powder into the mobile phase furnace so as to form a packed bed having a thickness (d) (mm)

(3) 상기 이동상로 내에, 수소 함유 기체를 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 이 되도록 공급하는 처리, 및(3) a process of supplying a hydrogen-containing gas into the moving bed so as to have an average gas flow rate (v) (mm / s), and

(4) 상기 아토마이즈 철기 분말을 상기 이동상로 내에서 열처리함으로써 환원하고, 분말 야금용 합금 강분으로 하는 처리.(4) The treatment of reducing the atomized iron powder by heat treatment in the mobile phase furnace to make alloy powder for powder metallurgy.

상기 각 처리는, 각각 독립적으로, 임의의 타이밍으로 실시할 수 있고, 복수의 처리를 동시에 실시할 수도 있다.Each of the above processes can be performed independently at any timing, and a plurality of processes can be simultaneously performed.

또한, 본 발명에서는, 상기 처리를 실시할 때에, 충전층 두께 (d) 및 상기 평균 가스 유속 (v) 이, 하기 (1) 식을 만족하는 것이 중요하다.Further, in the present invention, it is important that the packed bed thickness d and the average gas flow velocity v satisfy the following expression (1) when carrying out the above process.

d/√v ≤ 3.2 (㎜1/2·s1/2) …(1)d /? v? 3.2 (mm 1/2 ? s 1/2 ) ... (One)

이하, 각 처리의 상세와, 상기 조건의 한정 이유에 대해 설명한다.Hereinafter, the details of each process and the reason for limiting the above conditions will be described.

[아토마이즈 철기 분말][Atomize iron powder]

본 발명에 있어서는, 원료로서 아토마이즈 철기 분말을 사용한다. 아토마이즈 철기 분말의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 또한, 「아토마이즈 철기 분말」이란, 아토마이즈법에 의해 제조된 철기 분말을 의미한다. 또, 「철기 분말」이란, Fe 를 50 질량％ 이상 함유하는 분말을 의미한다.In the present invention, an atomized iron powder is used as a raw material. The method of producing the atomized iron powder is not particularly limited and can be produced by a conventional method. The term "atomized iron powder" means iron powder produced by the atomization method. The term " iron powder " means a powder containing 50 mass% or more of Fe.

상기 아토마이즈 철기 분말로는, 가스 아토마이즈법에 의해 얻어지는 가스 아토마이즈 철기 분말과, 물 아토마이즈법에 의해 얻어지는 물 아토마이즈 철기 분말의, 어느 것도 사용할 수 있다. 상기 가스 아토마이즈법에서는, 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 가스는 물에 비해 냉각 능력이 열등하므로, 가스 아토마이즈법으로 철기 분말을 제조하는 경우에는, 다량의 가스를 사용할 필요가 있다. 그 때문에, 양산성이나 제조 비용의 관점에서는, 물 아토마이즈법을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 물 아토마이즈법은, 통상 대기가 혼입하는 분위기에서 아토마이즈가 실시되므로, 가스 아토마이즈법에 비해 제조 과정에 있어서의 철기 분말의 산화가 발생하기 쉽다. 그 때문에, 본 발명 방법은, 물 아토마이즈 철기 분말을 사용하는 경우에 특히 유효하다.As the atomized iron powder, any of the gas atomized iron powder obtained by the gas atomization method and the water atomized iron powder obtained by the water atomization method may be used. In the gas atomization method, it is preferable to use an inert gas such as nitrogen or argon. However, since the cooling ability of the gas is inferior to that of water, it is necessary to use a large amount of gas when the iron powder is produced by the gas atomization method. Therefore, from the viewpoints of mass productivity and manufacturing cost, it is preferable to use a water atomization method. Further, in the water atomization method, since the atomization is usually performed in an atmosphere in which air is mixed, the iron powder is likely to be oxidized during the manufacturing process as compared with the gas atomization method. Therefore, the method of the present invention is particularly effective when a water atomized iron powder is used.

(성분 조성)(Composition of components)

다음으로, 본 발명에 있어서 아토마이즈 철기 분말의 성분 조성을 상기와 같이 한정하는 이유에 대해 설명한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 이하의 설명에 있어서 「％」는 「질량％」를 의미하는 것으로 한다.Next, the reason why the composition of the atomized iron powder is limited as described above will be described in the present invention. In the following description, "% " means " mass% ", unless otherwise specified.

본 발명에 있어서, C 및 O 는, 후술하는 열처리에 의해 저감시켜야 할 원소이다. 그리고, 최종적으로 얻어지는 분말 야금용 합금 강분의 압축성을 향상시킨다는 관점에서는, 그 합금 강분의 C 함유량 및 O 함유량을 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하고, 구체적으로는, C : 0.1 ％ 이하, O : 0.28 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 C 및 O 의 적정량을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 열처리로 저감시킬 수 있는 양을 예상하고, 아토마이즈 철기 분말의 C 함유량 및 O 함유량의 적정 범위를 이하와 같이 정한다.In the present invention, C and O are elements to be reduced by a heat treatment to be described later. More specifically, it is preferable to reduce the C content and the O content of the alloy steel powder as much as possible from the viewpoint of improving the compressibility of the alloy powder for powder metallurgy finally obtained. Specifically, the content of C is 0.1% or less, the content of O is 0.28% Or less. In order to achieve an appropriate amount of these C and O, an appropriate range of the C content and the O content of the atomized iron powder is determined as follows in anticipation of the amount that can be reduced by the heat treatment according to the present invention.

C : 0.8 ％ 이하C: not more than 0.8%

C 는, 주로 시멘타이트 등의 석출물로서, 혹은 고용 상태로 아토마이즈 철기 분말 중에 존재한다. 아토마이즈 철기 분말 중의 C 함유량이 0.8 ％ 를 초과하면, 본 발명의 열처리에 있어서 C 함유량을 0.1 ％ 이하까지 낮추는 것이 곤란해지고, 우수한 압축성을 갖는 합금 분말을 얻을 수 없다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 C 함유량을 0.8 ％ 이하로 한다. 한편, C 함유량이 낮으면 낮을수록, 열처리시의 C 함유량의 저감 (탈탄) 이 용이해진다. 그 때문에, C 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0 ％ 이어도 되고, 공업적으로는 0 ％ 초과이어도 된다.C is present mainly in precipitates such as cementite or in an atomized iron powder in an employment state. If the C content in the atomized iron powder exceeds 0.8%, it is difficult to lower the C content to 0.1% or less in the heat treatment of the present invention, and an alloy powder having excellent compressibility can not be obtained. Therefore, the C content of the atomized iron powder is set to 0.8% or less. On the other hand, the lower the C content is, the easier the reduction (decarburization) of the C content during the heat treatment becomes. Therefore, the lower limit of the C content is not particularly limited, and may be 0% or more than 0% industrially.

O : 1.0 ％ 이하O: Not more than 1.0%

O 는, 주로 Cr 산화물이나 Fe 산화물로서 철기 분말 표면에 존재한다. 아토마이즈 철기 분말 중의 O 함유량이 1.0 ％ 를 초과하면, 열처리에 있어서 O 함유량을 0.28 ％ 이하까지 낮추는 것이 곤란해지고, 우수한 압축성을 갖는 합금 분말을 얻을 수 없다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 O 함유량을 1.0 ％ 이하로 한다. O 함유량은, 0.9 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, O 함유량이 낮으면 낮을수록, 열처리시의 O 함유량의 저감 (탈산) 이 용이해진다. 그 때문에, O 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하므로, O 함유량은 0.4 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.O is mainly present on the surface of the iron powder as Cr oxide or Fe oxide. When the O content in the atomized iron powder is more than 1.0%, it is difficult to lower the O content to 0.28% or less in the heat treatment, and an alloy powder having excellent compressibility can not be obtained. Therefore, the O content of the atomized iron powder is set to 1.0% or less. The content of O is preferably 0.9% or less. On the other hand, the lower the content of O is, the easier to reduce (deoxidize) the O content at the time of heat treatment. Therefore, the lower limit of the O content is not particularly limited, but an excessive reduction causes an increase in the production cost, so that the O content is preferably 0.4% or more.

또, Mn, Cr, Mo, S, 및 P 의 함유량은, 모두 본 발명의 열처리에 의해 변화는 되지 않는다. 따라서, 아토마이즈 철기 분말 중에 포함되는 이들 원소는, 열처리 후의 분말 야금용 합금 강분 중에 그대로 잔류한다. 이것을 기초로 하여, 아토마이즈 철기 분말에 있어서의 이들 원소의 함유량을, 각각 이하와 같이 규정한다.Further, the contents of Mn, Cr, Mo, S and P are not changed by the heat treatment of the present invention. Therefore, these elements contained in the atomized iron powder remain in the alloy powder for powder metallurgy after the heat treatment. Based on this, the contents of these elements in the atomized iron powder are respectively defined as follows.

Mn : 0.08 ％ 이하Mn: not more than 0.08%

Mn 은, ??칭성 향상, 고용 강화 등에 의해, 소결체의 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 0.08 ％ 보다 높으면 Mn 산화물의 생성량이 많아지고, 합금 강분의 압축성이 저하된다. 또, Mn 산화물이, 소결체 내부의 파괴 기점이 되어, 피로 강도 및 인성을 저하시킨다. 따라서, Mn 함유량을 0.08 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은 0.07 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mn 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0 ％ 이어도 되는데, 소결체의 강도를 향상시킨다는 관점에서는, 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Mn is an element having an effect of improving the strength of the sintered body due to the improvement of the crystallinity, the solid solution strengthening and the like. However, if the Mn content is higher than 0.08%, the amount of Mn oxide is increased and the compressibility of the alloy steel powder is lowered. Further, the Mn oxide becomes a fracture initiation point inside the sintered body, and fatigue strength and toughness are lowered. Therefore, the Mn content is set to 0.08% or less. The Mn content is preferably 0.07% or less. On the other hand, the lower limit of the Mn content is not particularly limited and may be 0%. From the viewpoint of improving the strength of the sintered body, the Mn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more.

Cr : 0.3 ∼ 3.5 ％Cr: 0.3 to 3.5%

Cr 은, ??칭성을 향상시키고, 소결체의 인장 강도 및 피로 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 또한 Cr 은, 소결체의 ??칭·템퍼링 등의 열처리 후의 경도를 높이고, 내마모성을 향상시키는 효과를 가지고 있다. 이들 효과를 얻기 위해서, Cr 함유량을 0.3 ％ 이상으로 한다. 한편, Cr 함유량이 3.5 ％ 를 초과하면, Cr 산화물의 생성량이 많아진다. Cr 산화물은, 소결체 내부의 피로 파괴의 기점이 되기 때문에, 소결체의 피로 강도를 저하시킨다. 따라서, Cr 함유량을 3.5 ％ 이하로 한다.Cr is an element having an effect of improving the shading property and improving the tensile strength and fatigue strength of the sintered body. Cr also has the effect of increasing the hardness of the sintered body after heat treatment such as patterning and tempering and improving wear resistance. In order to obtain these effects, the Cr content is set to 0.3% or more. On the other hand, if the Cr content exceeds 3.5%, the amount of Cr oxide produced increases. Cr oxide is a starting point of fatigue fracture inside the sintered body, and therefore, the fatigue strength of the sintered body is lowered. Therefore, the Cr content is set to 3.5% or less.

Mo : 0.1 ∼ 2 ％Mo: 0.1 to 2%

Mo 는, ??칭성 향상, 고용 강화, 석출 강화 등에 의해, 소결체의 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해서, Mo 함유량을 0.1 ％ 이상으로 한다. 한편, Mo 의 함유량이 2 ％ 를 초과하면, 소결체의 인성이 저하된다. 따라서, Mo 함유량을 2 ％ 이하로 한다.Mo is an element having an effect of improving the strength of a sintered body by improving the quenching property, solid solution strengthening, precipitation strengthening and the like. In order to obtain the above effect, the Mo content is set to 0.1% or more. On the other hand, if the content of Mo exceeds 2%, the toughness of the sintered body is lowered. Therefore, the Mo content is set to 2% or less.

S : 0.01 ％ 이하S: not more than 0.01%

본 발명에서는, 아토마이즈 철기 분말 중의 Mn 함유량을 0.08 ％ 이하로 하고 있다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말에 함유되어 있는 S 중, MnS 로서 존재하는 양은 적어지고, 고용 S 로서 존재하는 양이 많아진다. 최종적으로 얻어지는 합금 강분의 S 함유량이 0.01 ％ 를 초과하면, 고용 S 가 증가하고, 입계 강도가 저하된다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 단계에서의 S 함유량을 0.01 ％ 이하로 한다. 한편, S 함유량은 낮으면 낮을수록, 고용 S 가 줄어들기 때문에 바람직하다. 그 때문에, S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0 ％ 이어도 되지만, 공업적으로는 0 ％ 초과이어도 된다. 그러나, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하므로, S 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.In the present invention, the Mn content in the atomized iron powder is 0.08% or less. As a result, the amount of Mn contained as S in the atomic iron powder is reduced and the amount of S present as the solid solution S is increased. If the S content of the alloy steel powder finally obtained exceeds 0.01%, solid solution S increases and the grain boundary strength decreases. Therefore, the S content in the step of the atomized iron powder is set to 0.01% or less. On the other hand, the lower the S content is, the better, because the solubility S is reduced. Therefore, the lower limit of the S content is not particularly limited and may be 0%, but may be more than 0% industrially. However, since excessive reduction causes an increase in manufacturing cost, the S content is preferably 0.0005% or more.

P : 0.01 ％ 이하P: not more than 0.01%

Mn, S 의 함유량이 많을 때에는, P 의 함유량은 인성에 영향을 미치지 않지만, 합금 강분의 Mn 량이 0.08 ％ 이하, S 함유량이 0.01 ％ 이하일 때에는, P 함유량을 0.01 ％ 이하로 함으로써, 입계 강도가 증가하고, 인성이 향상된다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 단계에서의 P 함유량을 0.01 ％ 이하로 한다. 한편, P 함유량은 낮으면 낮을수록 입계 강도가 증가하고, 인성이 향상되므로 바람직하다. 그 때문에, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0 ％ 이어도 되지만, 공업적으로는 0 ％ 초과이어도 된다. 그러나, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하므로, P 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.When the content of Mn and S is large, the content of P does not affect the toughness, but when the Mn content of the alloy steel component is 0.08% or less and the S content is 0.01% or less, by setting the P content to 0.01% And the toughness is improved. Therefore, the P content in the step of the atomized iron powder is set to 0.01% or less. On the other hand, the lower the P content is, the more the grain boundary strength is increased and the toughness is improved, which is preferable. Therefore, the lower limit of the P content is not particularly limited and may be 0%, but it may be more than 0% industrially. However, excessive reduction causes an increase in manufacturing cost, so that the P content is preferably 0.0005% or more.

본 발명에 있어서의 아토마이즈 철기 분말의 성분 조성은, 상기 원소와, 잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진다.The composition of the atomized iron powder in the present invention is composed of the above element, the remainder Fe and inevitable impurities.

(평균 입경)(Average particle diameter)

아토마이즈 철기 분말의 평균 입경은 특별히 한정되지 않고, 아토마이즈법에 의해 얻어진 철기 분말이면, 임의의 입경의 것을 사용할 수 있다. 그러나, 아토마이즈 철기 분말의 평균 입경이 30 ㎛ 를 밑돌면, 아토마이즈 철기 분말의 유동성이 저하되고, 호퍼 등을 사용하여 이동상로에 공급하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또, 아토마이즈 철기 분말의 평균 입경이 30 ㎛ 를 밑돌면, 열처리 후의 합금 강분의 유동성도 저하되므로, 그 합금 강분을 프레스 성형할 때의 금형에 대한 충전의 작업 효율이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 평균 입경을 30 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 40 ㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 50 ㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.The average particle diameter of the atomized iron powder is not particularly limited, and any iron powder having an arbitrary particle diameter can be used as the iron powder obtained by the atomization method. However, if the average particle diameter of the atomized iron powder is less than 30 탆, the fluidity of the atomized iron powder is lowered, and it may become difficult to supply the powder to the mobile phase by using a hopper or the like. When the average particle diameter of the atomized iron powder is less than 30 탆, the fluidity of the alloy steel powder after the heat treatment is also lowered, so that the working efficiency of the filling of the metal powder during press molding of the alloy steel powder may be lowered. Therefore, the average particle size of the atomized iron powder is preferably 30 μm or more, more preferably 40 μm or more, and further preferably 50 μm or more.

한편, 아토마이즈 철기 분말의 평균 입경이 120 ㎛ 보다 크면, 얻어진 합금 분말을 사용하여 얻어지는 소결체에 조대한 공공 (空孔) 이 생겨 소결체의 밀도가 저하되고, 강도나 인성이 부족한 경우가 있다. 그 때문에, 아토마이즈 철기 분말의 평균 입경을 120 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 90 ㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 여기서 평균 입경이란, 메디안경 (이른바 d50, 체적 기준) 을 가리키는 것으로 한다.On the other hand, if the average particle diameter of the atomized iron powder is larger than 120 탆, a sintered body obtained by using the obtained alloy powder may have vacancies formed therein, resulting in a decrease in the density of the sintered body and insufficient strength and toughness. Therefore, the average particle diameter of the atomized iron powder is preferably 120 탆 or more, more preferably 100 탆 or less, and even more preferably 90 탆 or less. Here, the average particle diameter refers to median glasses (so-called d50, volume basis).

(겉보기 밀도)(Apparent density)

아토마이즈 철기 분말의 겉보기 밀도는, 특별히 한정되지 않지만, 2.0 ∼ 3.5 Mg/㎥ 로 하는 것이 바람직하고, 2.4 ∼ 3.2 Mg/㎥ 로 하는 것이 보다 바람직하다.The apparent density of the atomized iron powder is not particularly limited, but is preferably 2.0 to 3.5 Mg / m 3, more preferably 2.4 to 3.2 Mg / m 3.

[이동상로][Mobile]

상기 성분 조성을 갖는 아토마이즈 철기 분말을, 이동상로에 공급하고, 그 이동상로의 이동상 위에 두께 (d) (㎜) 의 충전층을 형성한다. 상기 이동상로로는, 아토마이즈 철기 분말을 열처리할 수 있는 것이면 임의의 것을 사용할 수 있지만, 반송용 벨트를 구비한 이동상로 (이하, 「벨트식 이동상로」또는 「벨트로」라고도 한다) 를 사용하는 것이 바람직하다. 벨트로를 사용하여 열처리를 실시하는 경우에는, 벨트 상에 아토마이즈 철기 분말을 공급하여, 충전층을 형성할 수 있다. 아토마이즈 철기 분말의 공급은, 임의의 방법으로 실시할 수 있지만, 호퍼를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 또, 이동상로에 있어서의 아토마이즈 철기 분말의 반송 방향은 특별히 한정되지 않지만, 이동상로의 입구측으로부터 출구측으로 직선적으로 반송하는 것이 일반적이다. 또한, 충전층의 두께에 대해서는 후술한다.The atomized iron powder having the above composition is supplied to a moving bed and a packed bed having a thickness (d) (mm) is formed on the moving bed to the moving bed. Any arbitrary material can be used as long as it can heat-treat the atomized iron powder. However, a moving bed (hereinafter also referred to as a " belt-type moving bed " . In the case of performing the heat treatment using a belt furnace, the atomized iron powder can be supplied onto the belt to form a packed bed. The supply of the atomized iron powder can be carried out by any method, but it is preferable to use a hopper. The transport direction of the atomized iron powder in the mobile phase is not particularly limited, but is generally linearly transported from the inlet side to the outlet side of the mobile phase. The thickness of the filling layer will be described later.

상기 이동상로의 가열 방식은 특별히 한정되지 않고, 아토마이즈 철기 분말을 가열할 수 있는 것이면, 임의의 방식을 사용할 수 있지만, 분위기 제어의 관점에서는, 간접 가열식으로 하는 것이 바람직하고, 라디언트 튜브를 사용한 가열을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또, 머플로도, 간접 가열식의 노로서 바람직하게 사용할 수 있다.The heating method for the mobile phase is not particularly limited and any method can be used so far as it can heat the atomized iron powder. However, from the viewpoint of the atmosphere control, the indirect heating type is preferable, It is more preferable to use heating. In addition, the muffle can be preferably used as a furnace of an indirect heating type.

[수소 함유 기체][Hydrogen-containing gas]

상기 이동상로에는, 수소 함유 기체가 공급된다. 상기 수소 함유 기체로는, 수소를 함유하는 기체이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 상기 수소 함유 기체로는, 예를 들어, 순 H2 가스나, H2 가스와 불활성 가스의 혼합 가스 등을 들 수 있다. 상기 혼합 가스로는, H2 가스와 N2 가스의 혼합 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 암모니아를 분해하여 얻어지는, H2 가스와 N2 가스의 혼합 가스 (이른바 AX 가스) 도 사용할 수 있다. 열처리에 있어서의 환원, 즉, 아토마이즈 철기 분말로부터의 산소의 제거를 효율적으로 진행한다는 관점에서는, 수소 함유 기체의 H2 함유량을, 75 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 90 vol％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 100 vol％ (H2 가스) 로 하는 것이 더욱 바람직하다.A hydrogen-containing gas is supplied to the mobile phase furnace. As the hydrogen-containing gas, any gas containing hydrogen may be used. Examples of the hydrogen-containing gas include a pure H 2 gas, a mixed gas of an H 2 gas and an inert gas, and the like. As the mixed gas, it is preferable to use a mixed gas of H 2 gas and N 2 gas. A mixed gas of H 2 gas and N 2 gas (so-called AX gas) obtained by decomposing ammonia can also be used. From the standpoint of efficient reduction in the heat treatment, that is, removal of oxygen from the atomized iron powder, the H 2 content of the hydrogen-containing gas is preferably 75% or more, more preferably 90 vol% or more , More preferably 100 vol% (H 2 gas).

상기 수소 함유 기체는, 상기 이동상로에 있어서 아토마이즈 철기 분말의 열처리를 실시하는 동안, 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 이 되도록 그 이동상로 내에 공급된다. 수소 함유 기체는, 이동상로 내에, 원료 분말의 이동 방향과 반대 방향으로 흘리는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이동상로의 일단 (상류측) 으로부터 아토마이즈 철기 분말을 공급하고, 그 아토마이즈 철기 분말을 벨트 등의 반송 수단에 의해 그 이동상로의 타단 (하류측) 에 반송하는 경우에는, 수소 함유 기체를 상기 타단 (하류측) 으로부터 도입하고, 상기 일단 (상류측) 으로부터 배기하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 이동상로는, 일단에 아토마이즈 철기 분말 공급구 및 분위기 가스 배출구를 구비하고, 타단에 처리가 끝난 분말 (합금 강분) 의 배출구 및 수소 함유 기체 공급구를 구비하는 것이 바람직하다.The hydrogen-containing gas is supplied into the mobile phase furnace so as to have an average gas flow velocity (v) (mm / s) during the heat treatment of the atomized iron powder in the mobile phase furnace. It is preferable that the hydrogen-containing gas is flowed into the moving-path furnace in a direction opposite to the moving direction of the raw-material powder. For example, when an atomized iron powder is supplied from one end (upstream side) to the mobile phase and the atomized iron powder is conveyed to the other end (downstream side) of the moving phase by a conveying means such as a belt, Containing gas is introduced from the other end (downstream side) and exhausted from the one end (upstream side). Therefore, it is preferable that the mobile phase furnace has an atomized iron powder feed port and an atmospheric gas exhaust port at one end, and a discharge port for powder (alloy steel powder) that has been treated at the other end and a hydrogen-containing gas feed port.

[열처리][Heat treatment]

상기와 같이 수소 함유 기체를 공급한 상태에서, 상기 아토마이즈 철기 분말을 상기 이동상로 내에서 열처리함으로써, 분말 야금용 합금 강분을 얻을 수 있다. 상기 열처리에 의해, 아토마이즈 철기 분말에 포함되는 C 및 O 는, 후술하는 탈탄 및 탈산 (환원) 의 반응에 의해 제거된다.As described above, in the state that the hydrogen-containing gas is supplied, the atomized iron powder is heat-treated in the mobile phase furnace to obtain alloy powder for powder metallurgy. By the heat treatment, C and O contained in the atomized iron powder are removed by a decarburization and deoxidation (reduction) reaction described later.

·d/√v ≤ 3.2D /? V? 3.2

본 발명에 있어서는, 상기 열처리를 실시하는 동안, 상기 충전층의 두께 (d) (㎜) 및 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 의 양자를, 하기 (1) 식을 만족하도록 제어한다.In the present invention, both the thickness d (mm) of the packed bed and the average gas flow velocity v (mm / s) are controlled so as to satisfy the following formula (1) during the heat treatment.

d/√v ≤ 3.2 (㎜1/2·s1/2) …(1)d /? v? 3.2 (mm 1/2 ? s 1/2 ) ... (One)

상기 조건에서 열처리를 실시함으로써, 아토마이즈 철기 분말이 산화 용이성 원소인 Cr 및 Mn 을 포함함에도 불구하고, 아토마이즈 철기 분말에 포함되는 C 및 O 를 안정적으로 저감시킬 수 있다. 그리고 그 결과, 열처리 후의 합금 강분에 있어서의 C 함유량 및 O 함유량을, 예를 들어, C ≤ 0.1 ％, O ≤ 0.28 ％ 등의 매우 낮은 값으로 할 수 있다. 이하, 그 이유에 대해 설명한다.By performing the heat treatment under the above conditions, C and O contained in the atomized iron powder can be stably reduced even though the atomized iron powder includes Cr and Mn which are easy to oxidize. As a result, the C content and the O content in the alloy steel powder after the heat treatment can be made very low, for example, C ≤ 0.1% and O ≤ 0.28%. Hereinafter, the reason will be described.

아토마이즈 철기 분말에 포함되는 Fe, Cr, 및 Mn 의 산화물과, 분위기 중의 수소의 반응 (탈산 반응) 은, 다음의 (2) ∼ (4) 식으로 나타낸다.The reaction (deoxidation reaction) of the oxides of Fe, Cr, and Mn contained in the atomized iron powder with the hydrogen in the atmosphere is represented by the following formulas (2) to (4).

FeO(s) ＋ H2(g) = Fe(s) ＋ H2O(g) …(2)FeO (s) + H 2 (g) = Fe (s) + H 2 O (g) (2)

Cr2O3(s) ＋ 3H2(g) = 2Cr(in Fe) ＋ 3H2O(g) …(3)Cr 2 O 3 (s) + 3H 2 (g) = 2 Cr (in Fe) + 3H 2 O (g) (3)

MnO(s) ＋ H2(g) = Mn(in Fe) ＋ H2O(g) …(4)MnO (s) + H 2 (g) = Mn (in Fe) + H 2 O (g) (4)

상기 반응에서는 H2O 가스가 생성되기 때문에, 탈산 반응을 효율적으로 진행하기 위해서는, 노 내 분위기 가스의 노점을, 상기 (2) ∼ (4) 식의 평형 반응에 의해 결정되는 평형 노점보다 항상 낮게 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 상기 반응에 의해 발생하는 H2O 가스에 의해 분위기 가스의 노점이 지나치게 오르지 않도록, 발생하는 H2O 가스의 양을 적게 할 필요가 있다.Since in the above reaction the H 2 O gas generated, in order to proceed with the deoxidation reaction efficiently, always lower the dew point of the furnace in the atmosphere of gas, than the equilibrium dew-point which is determined by the equilibrium reaction of the above (2) to (4) formula Need to keep. Therefore, it is necessary to reduce the amount of H 2 O gas generated so that the dew point of the atmospheric gas does not rise excessively due to the H 2 O gas generated by the above reaction.

그러기 위해서는, 이동상로 내에 장입하는 철기 분말의 양 즉 충전층 두께를 억제하는 것이 생각된다. 또, 상기 반응에 의해 발생한 H2O 가스를 제거하거나, 혹은 이동상로에 도입하는 수소 함유 기체로 희석함으로써 H2O 가스 농도를 저하시키는 것이 생각된다. 그래서, 본 발명에서는, 충전층 두께 (d) 와, 수소 함유 기체를 노 내에 도입했을 때의 노 내에서의 평균 가스 유속 (v) 을, 상기 (1) 식을 만족하도록 제어하는 것으로 하였다.For this purpose, it is conceivable to suppress the amount of iron powder to be charged into the mobile phase furnace, that is, the thickness of the packed bed. It is also conceivable that the H 2 O gas produced by the reaction is removed or diluted with a hydrogen-containing gas introduced into the mobile phase, thereby lowering the H 2 O gas concentration. Therefore, in the present invention, the filling layer thickness d and the average gas flow velocity v in the furnace when the hydrogen-containing gas is introduced into the furnace are controlled so as to satisfy the above-mentioned formula (1).

상기 (1) 식을 만족하도록 충전층 두께 (d) 와 평균 가스 유속 (v) 을 제어함으로써, 탈산이 효율적으로 진행되는 이유에 대해서는, 반드시 명확하지는 않지만, 다음과 같이 추정된다.The reason why deoxidation proceeds efficiently by controlling the packed bed thickness d and the average gas flow velocity v so as to satisfy the above equation (1) is not necessarily clear, but is estimated as follows.

즉, 이동상로 내에서의 열처리 중, 충전층의 표면 상부의 공간에는 흘리고 있는 수소 함유 기체의 속도 경계층이 생긴다. 이 속도 경계층의 두께는 √v 에 반비례하는 것이 경계층에 관한 이론으로부터 유도된다. 또, 환원 반응 전의 수소나 환원 반응에 의해 발생한 수증기의 확산 속도는, 속도 경계층의 두께에 상관 없이 일정하다고 생각되므로, 확산 시간은 속도 경계층의 두께에 비례한다. 따라서, 속도 경계층 두께를 절반으로 하여 동일한 확산 시간을 부여하면, 충전층 표면에서의 수소의 농도는 2 배가, 충전층 표면에서의 수증기의 농도는 1/2 이 된다고 생각되고, 그렇게 하면, 충전층의 두께를 2 배로 해도 충전층의 최하층에서의 수소나 수증기의 농도를 동일한 농도로 할 수 있다고 추정된다. 따라서, 농도를 일정하다고 가정하면 충전층 두께와 속도 경계층의 두께는 반비례하게 되고, 결국은 충전층 두께와 √v 가 비례 관계에 있다고 추정된다.That is, during the heat treatment in the moving bed, a velocity boundary layer of the hydrogen-containing gas flowing in the space above the surface of the packed bed is generated. The thickness of this velocity boundary layer is derived from the theory of the boundary layer in inverse proportion to √v. The diffusion time of water vapor generated by the hydrogenation reaction or the reduction reaction before the reduction reaction is considered to be constant irrespective of the thickness of the velocity boundary layer, and therefore the diffusion time is proportional to the thickness of the velocity boundary layer. Therefore, when the same diffusion time is applied with half the thickness of the velocity boundary layer, it is considered that the concentration of hydrogen at the surface of the packed bed is doubled and the concentration of water vapor at the surface of the packed bed is 1/2. It is estimated that the concentration of hydrogen or water vapor in the lowest layer of the packed bed can be made the same. Therefore, assuming that the concentration is constant, the thickness of the packed bed and the thickness of the velocity boundary layer become inversely proportional, and it is estimated that the thickness of the packed bed and √v are in proportion to each other.

상기 지견에 기초하여 검토를 실시한 결과, 열처리에 있어서, d/√v ≤ 3.2 의 조건이 만족되도록 충전층 두께와 가스 유속의 조정을 실시하면, 번잡한 유지 관리가 필요해지는 가스 분석 장치를 사용하지 않아도, Cr2O3 혹은 MnO 를 환원하기 위한 평형 노점보다 노 내 분위기 가스의 노점이 낮은 상태가 유지되는 것을 알아냈다.As a result of the examination based on the above finding, it was found that, when the thickness of the packed bed and the gas flow rate were adjusted so that the condition of d /? V? 3.2 was satisfied in the heat treatment, It has been found that the dew point of the atmospheric gas in the furnace is kept lower than that of the equilibrium dew point for reducing Cr 2 O 3 or MnO.

또한, 분말 야금용 합금 강분에 있어서의 O 함유량을 더욱 저감시킨다는 관점에서는, d/√v ≤ 2.8 (㎜1/2·s1/2) 로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, d/√v 의 하한은 특별히 한정되지 않고, 낮으면 낮을수록 좋은데, d 를 과도하게 작게 하면 생산 효율이 저하되고, 또, v 를 과도하게 크게 하면 비용이 증대되므로, 0.1 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.3 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Further, from the viewpoint of further reducing the O content in the alloy steel powder for powder metallurgy, it is more preferable to set d /? V? 2.8 (mm 1/2 ? S 1/2 ). On the other hand, the lower limit of d /? V is not particularly limited, and the lower the d /? V, the better. If d is excessively reduced, the production efficiency is lowered. If v is excessively increased, the cost is increased. And more preferably 0.3 or more.

(평균 가스 유속 (v))(Average gas flow velocity v)

또한, 본 발명에 있어서, 상기 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 은, 이동상로에 공급되는 수소 함유 기체의 체적 유량 (f) (1 초당 공급되는 수소 함유 기체의 체적) 을, 그 이동상로의 단면적 (S) 으로 나눈 것으로 정의된다. 여기서, 단면적이란, 아토마이즈 철기 분말의 반송 방향 (벨트로에 있어서는, 벨트의 진행 방법) 에 수직인 단면 (斷面) 의, 어닐링로 내부의 공간의 면적을 가리키는 것으로 한다. 단, 어닐링로의 단면적이 반송 방향의 위치에 따라 상이한 경우에는, 어닐링로 내의 가장 고온인 위치에서의 단면적을 상기 단면적 (S) 으로 한다. 후술하는 바와 같이, 이동상로 내에 탈탄 존, 탈산 존, 및 탈질 존을 형성하는 경우에는, 통상, 탈산 존이 가장 고온이기 때문에, 탈산 존에 있어서의 단면적을 상기 단면적 (S) 으로서 사용하면 된다. 또한, 상기 체적 유량 (f) 은, 상기 단면적 (S) 의 측정 위치에서의 체적 유량으로 한다. 즉, 고온에서 가스가 체적 팽창하는 것을 고려하여, 상기 위치에 있어서의 온도로부터 구해지는 체적 팽창률을 상기 유량에 곱해 둔다.In the present invention, the average gas flow velocity v (mm / s) is a value obtained by multiplying the volume flow rate f of the hydrogen-containing gas supplied to the mobile phase furnace (the volume of the hydrogen-containing gas supplied per second) Sectional area (S). Here, the cross-sectional area refers to the area of the space inside the annealing furnace at a cross section perpendicular to the carrying direction of the atomized iron powder (in the case of a belt, the traveling direction of the belt). However, when the sectional area of the annealing furnace differs depending on the position in the carrying direction, the sectional area at the highest temperature position in the annealing furnace is taken as the sectional area S. As will be described later, when a decarburization zone, a deoxidation zone and a denitration zone are formed in the mobile phase furnace, the cross-sectional area in the deoxidation zone is usually used as the cross-sectional area S because the deoxidation zone is usually the highest temperature. Further, the volume flow rate f is a volume flow rate at the measurement position of the cross-sectional area S mentioned above. That is, considering the volumetric expansion of the gas at a high temperature, the flow rate is multiplied by the volume expansion rate determined from the temperature at the above position.

여기서, 상기 단면적 (S) 의 정의에 대해 더욱 설명한다. 상기 단면적 (S) 의 산출에서는, 노 내에 존재하는 반송 수단, 가열 수단 등의 구조물이나, 피처리물인 철기 분말이 차지하는 면적을 고려할 필요가 없다. 즉, 그것들 노 내에 존재하는 물 (物) 의 면적을 공제하지 않고, 이동상로의 내부 공간의 단면적을, 그대로 상기 단면적 (S) 으로서 사용한다.Here, the definition of the sectional area S will be further described. In the calculation of the cross-sectional area S, it is not necessary to take into account the structures of the conveying means, the heating means, etc. existing in the furnace and the area occupied by the iron powder as the object to be treated. That is, the cross-sectional area of the inner space of the mobile phase is used as the cross-sectional area S without subtracting the area of the water existing in the furnace.

예를 들어, 도 1 에 나타내는 라디언트 튜브형 열처리로의 경우에는, 노 내에는, 라디언트 튜브, 벨트, 벨트를 보내기 위한 롤 (도시하지 않음), 벨트 상에 적층된 철기 분말이 존재한다. 그러나, 이들 단면적을 노 내의 공간 부분의 단면적으로부터 공제하는 것은 특별히 필요가 없다. 노 내의 공간 부분의 단면 중에서, 라디언트 튜브나 롤이 없는 부분이 가스 유속은 느려지지만, 이 느린 부분의 유속을 제어하는 것이 특히 중요하다고, 발명자들의 시험 결과로부터 알게 되었기 때문이다. 또, 벨트나 철분의 충전층 두께 부분의 단면적은, 노의 단면적 전체에 대해서는 무시할 수 있는 크기이기 때문에, 고려할 필요가 없다.For example, in the case of the radiant tubular heat treatment furnace shown in Fig. 1, there are a radiant tube, a belt, a roll (not shown) for feeding the belt, and iron powder laminated on the belt. However, it is not particularly necessary to subtract these cross-sectional areas from the cross-sectional area of the space portion in the furnace. Among the cross sections of the space portion in the furnace, the radiant tube or the portion without the roll slows down the gas flow rate, but it is particularly important to control the flow rate of the slow portion, because it has been known from the test results of the inventors. The cross-sectional area of the thickness of the filling layer of the belt or the iron powder is negligible with respect to the entire cross-sectional area of the furnace, so that it is not necessary to consider this.

또, 머플형 열처리로의 경우에는, 노 내에 라디언트 튜브나 롤은 설치되지 않기 때문에, 처음부터 이들의 단면적을 고려할 필요는 없고, 벨트나 철분의 충전층 두께 부분의 단면적은, 노의 단면적 전체에 대해 무시할 수 있기 때문에 고려할 필요가 없는 것은, 라디언트 튜브형 열처리로의 경우와 동일하다.In the case of the muffle type heat treatment furnace, since the radiant tube and the roll are not provided in the furnace, it is not necessary to consider their cross-sectional area from the beginning, and the sectional area of the thickness of the filling layer of the belt or iron powder, It is unnecessary to consider it because it is the same as in the case of the radiant tubular heat treatment furnace.

그리고, 발명자들의 시험 결과로부터, 상기 정의에 기초하여, 이동상로 내에 도입하는 가스의 평균 가스 유속을 제어하면, 열처리 후의 합금 강분의 C 함유량 및 O 함유량을, 충분히 안정적으로 저감시킬 수 있는 것을 알아냈다.From the test results of the inventors, it has been found that, by controlling the average gas flow rate of the gas introduced into the mobile phase furnace on the basis of the above definition, the C content and the O content of the alloy steel powders after the heat treatment can be sufficiently stably reduced .

(노점)(dew point)

·수소 함유 기체의 노점 : 0 ℃ 이하· Dew point of hydrogen-containing gas: 0 ℃ or less

노 내에 도입하는 수소 함유 기체의 노점은 0 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이, 열처리에서의 환원 반응을 효율적으로 진행하기 위해서는, 분위기 가스의 노점을, 상기 (2) ∼ (4) 식으로 나타내는 평형 반응으로부터 정해지는 평형 노점보다 낮게 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 도입되는 수소 함유 기체의 노점을 낮게 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 0 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.The dew point of the hydrogen-containing gas to be introduced into the furnace is preferably 0 DEG C or less. As described above, in order to efficiently perform the reduction reaction in the heat treatment, it is necessary to keep the dew point of the atmosphere gas lower than the equilibrium dew point determined from the equilibrium reaction represented by the above-mentioned equations (2) to (4). Therefore, it is preferable to lower the dew point of the hydrogen-containing gas to be introduced, and specifically, it is preferable that the dew point is 0 DEG C or less.

예를 들어, 수소 함유 기체를, 철기 분말의 반송 방향과 역방향으로 흘리는 경우에는, 철기 분말의 반송 방향 상류측에 흘러 오는 수소 함유 기체에는, 반응에 의해 생긴 수증기가 포함되어 있고, 공급시의 수소 함유 기체보다 노점이 올라가 있다. 이것을 고려하여, 도입되는 수소 함유 기체의 노점을 0 ℃ 이하로 낮게 해 둔다. 이로써, 반응의 진행에 수반하여 노점이 상승해도, 탈산 반응을 충분히 진행시킬 수 있다.For example, when the hydrogen-containing gas flows in a direction opposite to the conveying direction of the iron powder, the hydrogen-containing gas flowing on the upstream side of the iron powder in the conveying direction contains steam generated by the reaction, The dew point is higher than the containing gas. Taking this into consideration, the dew point of the hydrogen-containing gas to be introduced is kept at 0 占 폚 or lower. Thereby, even if the dew point rises with the progress of the reaction, the deoxidation reaction can be sufficiently advanced.

여기서, 분위기 온도 (탈산 반응을 실시하게 하는 온도) 를 높이면, 평형 노점은 올라가므로, 언뜻 보기에, 수소 함유 기체의 노점을 올려도 되는 것처럼 생각된다. 그러나, 노 내 온도가 올라가면, 그에 따라 탈산 반응 (환원 반응) 의 반응 속도가 커져 H2O 의 발생 속도도 커진다. 그러면, 노 내 가스의 노점도 올라가기 쉬워진다. 그 때문에, 상기와 같이 이동상로에 도입되는 수소 함유 기체의 노점을 제어하는 것이 바람직하다.Here, if the atmospheric temperature (the temperature at which the deoxidation reaction is carried out) is increased, the equilibrium dew point rises, and at first glance, the dew point of the hydrogen-containing gas may be raised. However, if the temperature in the furnace rises, the reaction rate of the deoxidation reaction (reduction reaction) becomes large and the generation rate of H 2 O becomes large accordingly. Then, the dew point of the gas in the furnace is easily raised. Therefore, it is preferable to control the dew point of the hydrogen-containing gas introduced into the mobile phase as described above.

또한, 종래와 같이, Cr 이나 Mn 등의 산화 용이성 원소를 포함하지 않는 철기 분말에서는, 특허문헌 4 에 있는 바와 같이, 노점을 40 ℃ 이하로 하면 문제는 없다. 그러나, Cr 이나 Mn 을 소정량 포함하는 철분에 대해서는, 상기 식 (3) 및 식 (4) 로 나타내는 탈산 반응을 진행시키기 위해서 노점을 더욱 낮추는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 노점을 0 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.Further, as in the conventional art, there is no problem in the iron powder containing no easily oxidizable element such as Cr or Mn, as disclosed in Patent Document 4, when the dew point is set to 40 占 폚 or lower. However, it is preferable to further lower the dew point in order to proceed the deoxidation reaction represented by the above-mentioned formulas (3) and (4) for the iron powder containing a predetermined amount of Cr or Mn. Specifically, .

한편, 탈산 반응의 진행 용이성 면에서는, 수소 함유 기체의 노점은 낮을수록 좋다. 그러나, 노점이 낮은 가스는 고가이고, 과도하게 노점이 낮은 가스 사용하는 것은 제조 비용의 증가를 초래하므로, 통상은 상기 노점을 -40 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the lower the dew point of the hydrogen-containing gas is, the better the deoxidation reaction proceeds. However, since the gas having a low dew point is expensive, the use of a gas having an excessively low dew point results in an increase in manufacturing cost, and therefore, it is usually preferable to set the dew point to -40 캜 or higher.

상기와 같은 낮은 노점을 달성하기 위해서는, 노 외 가스의 노 내에 대한 침입이나 노 내 가스의 노 외에 대한 누설을 차단하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 상기 이동상로는, 가스의 누설 및 침입을 방지하기 위한 봉지 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 봉지 수단으로는, 예를 들어, 특허문헌 4 에 기재되어 있는 수봉조 (水封槽) (도 1 의 15) 를 사용할 수 있지만, 시일 롤 등의 물을 사용하지 않는 방식으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 봉지 수단은, 반송 방향의 상류측과 하류측의 양단에 형성하는 것이 바람직하다.In order to achieve such a low dew point, it is desirable to block intrusion into the furnace of the out-of-furnace gas or leakage to the outside of furnace gas from the furnace. Therefore, it is preferable that the mobile phase furnace is provided with sealing means for preventing leakage or intrusion of gas. As the sealing means, for example, a water sealing tank (15 in Fig. 1) described in Patent Document 4 can be used, but it is more preferable to use water such as a seal roll Do. It is preferable that the sealing means is formed at both ends of the upstream side and the downstream side in the carrying direction.

(분위기 온도, 유지 시간)(Atmosphere temperature, holding time)

또한, 상기 열처리에서는, 분위기 온도 (T) : 1000 ℃ 이상, 유지 시간 (t) : 104-0.0037·T 시간 이상의 조건에서 탈산을 실시하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 상기 열처리에서는, 분위기 온도 (T) : 1000 ℃ 이상이고, 유지 시간 (t) : 104-0.0037·T 시간 이상 유지하는 시간을 형성하는 것이 바람직하다. 이하, 그 이유에 대해 설명한다.In the heat treatment, deoxidation is preferably carried out under conditions of an atmospheric temperature (T) of 1000 ° C or more and a holding time (t) of 10 4-0.0037 · T hours or more. In other words, it is preferable that the above-mentioned heat treatment forms a time to maintain the atmosphere temperature (T): 1000 ° C or more and the holding time (t): 10 4-0.0037 · T or more. Hereinafter, the reason will be described.

·분위기 온도 (T) : 1000 ℃ 이상· Ambient temperature (T): 1000 ° C or more

종래와 같이, Cr 이나 Mn 등의 산화 용이성 원소를 포함하지 않는 철기 분말을 환원하는 경우에는, 환원해야 할 산화물은 FeO 뿐이다. 그 때문에, 특허문헌 4 에 기재되어 있는 바와 같이 탈산 존에 있어서의 분위기 온도를 700 ℃ 이상으로 하면, 상기 식 (2) 의 평형 반응으로부터 정해지는 평형 노점은 70 ℃ 이상으로 높은 온도가 된다. 이 때, 도입하는 H2 의 노점을 특허문헌 4 에 있는 바와 같이 40 ℃ 이하로 하면, 충분한 속도로 탈산 반응 (환원 반응) 이 진행되기 때문에 문제는 발생하지 않았다.As in the prior art, in the case of reducing an iron base powder not containing an easily oxidizable element such as Cr or Mn, the only oxide to be reduced is FeO. Therefore, when the atmospheric temperature in the deoxidation zone is 700 ° C or higher as described in Patent Document 4, the equilibrium dew point determined from the equilibrium reaction of the formula (2) becomes a high temperature of 70 ° C or higher. At this time, if the dew point of H 2 introduced is made 40 ° C or lower as in Patent Document 4, the deoxidation reaction (reduction reaction) proceeds at a sufficient rate, so no problem occurs.

이것에 대하여, Cr 이나 Mn 을 포함하는 철기 분말을 환원하는 경우, 평형 노점을, 탈산 반응에 의해 발생하는 H2O 에 의해 상승한 노점보다 높게 하기 위해서, 분위기 온도를 1000 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 분위기 온도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 장치의 내열 성능, 제조 비용 등을 고려하면, 1200 ℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 「분위기 온도」란, 이동상로 내의 철기 분말 (충전층) 의 표면으로부터 바로 위 20 ㎜ 의 위치에서, 열전쌍에 의해 측정한 온도로 한다.On the contrary, in the case of reducing the iron powder containing Cr or Mn, it is preferable to set the atmosphere temperature to 1000 ° C or higher in order to make the equilibrium dew point higher than the dew point raised by H 2 O generated by the deoxidation reaction . On the other hand, although the upper limit of the atmospheric temperature is not particularly limited, it is preferable that the upper limit of the atmospheric temperature is set to about 1200 占 폚 in consideration of the heat resistance performance and the manufacturing cost of the apparatus. Here, the " atmosphere temperature " is a temperature measured by a thermocouple at a position 20 mm above the surface of the iron powder (filling layer) in the mobile phase.

·유지 시간 (t) : 104-0.0037·T 시간 이상· Holding time (t): 10 4-0.0037 · Time over T

유지 시간 (t) 을, 분위기 온도 (T) (℃) 에 따라, 104-0.0037·T 시간 이상으로 하면, O 를 보다 저감시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 상기 t 및 T 사이의 관계는, 다양한 T 및 t 에서 합금 강분을 제조하는 실험을 실시한 결과로부터 결정하였다. 구체적으로는, 얻어진 합금 강분의 O 함유량을, T-t 도면 상에 플롯하고, 동일 산소량을 연결하는 곡선 (등고선) 을 근사식으로서 정하였다. 한편, 유지 시간의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 탈산 반응 완료에 필요한 시간 이상으로 유지를 실시해도 제조 비용이 증가할 뿐이므로, 상기 유지 시간은 4 시간 이하로 하는 것이 바람직하다.If the holding time t is set to 10 4-0.0037 T T or more in accordance with the atmospheric temperature T (캜), O can be further reduced, which is preferable. In addition, the relationship between t and T was determined from the results of conducting experiments to produce alloy powders at various T and t. Specifically, the O content of the obtained alloy steel powder was plotted on the Tt plot, and a curve (contour line) connecting the same amount of oxygen was defined as an approximate expression. On the other hand, the upper limit of the holding time is not particularly limited, but the holding time is preferably 4 hours or less since the manufacturing cost is increased even if the holding is performed for more than the time required for completion of the deoxidation reaction.

다음으로, 특허문헌 4 의 기재된 이동상로를 사용하여, 본 발명을 실시하는 경우에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 특허문헌 4 의 기재에서는, 연속식 이동상로를 사용하여, 탈탄, 탈산 또는 탈질 중 1 종 이상의 처리를 연속적으로 실시하고, 철기 분말의 열처리를 실시한다고 되어 있다. 또, 특허문헌 4 의 기재에서는, 이동상로의 분할된 공간을 이용하여, 탈탄, 탈산, 탈질의 각 처리 공정을 독립시키고, 탈탄 공정에서는 600 ∼ 1100 ℃, 탈산 공정에서는 700 ∼ 1100 ℃, 탈질 공정에서는 450 ∼ 750 ℃ 로 독립적으로 온도 제어하여, 철기 분말의 열처리를 실시한다고 되어 있다. 또한, 특허문헌 4 에서는, 분위기 가스로서, 탈탄 존에서는 H2 나 AX 가스 등의 환원성 가스, 또는 N2 나 Ar 등의 불활성 가스, 탈산 존에서는 H2 나 AX 가스 등의 환원성 가스, 또한 탈질 존에서는 H2 주체의 가스가 사용된다고 되어 있다.Next, the case of carrying out the present invention using the mobile phase described in Patent Document 4 will be described in more detail. In the description of Patent Document 4, at least one type of treatment during decarburization, deoxidization or denitrification is continuously performed using a continuous moving bed furnace to perform heat treatment of iron powder. In the description of Patent Document 4, each of the process steps of decarburization, deoxidization, and denitrification are independently performed using the divided space of the mobile phase, and the denitration process is performed at 600 to 1100 ° C, the deoxidation process is performed at 700 to 1100 ° C, , It is said that the iron powder is subjected to heat treatment independently by temperature control at 450 to 750 ° C. In Patent Document 4, as the atmospheric gas, a reducing gas such as H 2 or AX gas or an inert gas such as N 2 or Ar is used in the decarburization zone, a reducing gas such as H 2 or AX gas is used in the deoxidation zone, It is supposed that the H 2 gas is used.

여기서, 특허문헌 4 에 기재된 연속식 이동상로와 동형의 열처리 장치를, 도 1 에 나타낸다. 도 1 에 나타낸 열처리 장치 (100) 는, 구분벽 (1) 에 의해 복수의 존, 즉 탈탄 존 (2), 탈산 존 (3), 탈질 존 (4) 으로 분할된 노체 (30) 와, 노체 (30) 의 입구측에 형성된 호퍼 (8) 와, 노체 (30) 의 입출측에 형성된 휠 (10) 과, 그 휠 (10) 에 의해 연속 회전하고, 노체 (30) 내의 각 존을 순회하는 벨트 (9) 와, 라디언트 튜브 (11) 를 갖는다. 호퍼 (8) 로부터, 휠 (10) 의 연속 회전에 의해 연속적으로 이동하는 벨트 (9) 상에 소정의 충전층 두께 (벨트 상에 적재되는 조제 (粗製) 철기 분말의 두께) 로 공급된 조제 철기 분말 (7) 은, 라디언트 튜브 (11) 에 의해 적정 온도로 가열된 각 존 (2, 3, 4) 을 이동하면서 열처리되고, 탈탄, 탈산, 탈질되어 제품 분말 (13) 이 된다. 또한, 제품 분말 (13) 은 제품 탱크 (14) 에 모인다.Here, Fig. 1 shows the heat treatment apparatus of the same type as that of the continuous moving bed described in Patent Document 4. Fig. 1 includes a furnace body 30 divided into a plurality of zones, that is, a decarbonization zone 2, a deoxidation zone 3, and a denitration zone 4 by a partition wall 1, A hopper 8 formed on the inlet side of the furnace body 30 and a wheel 10 formed on the inlet and outlet sides of the furnace body 30 and continuously rotating by the wheel 10 to circulate through the zones in the furnace body 30 A belt 9, and a radiant tube 11. The iron powder is supplied from the hopper 8 to the iron powder 9 supplied on the belt 9 continuously moving by the continuous rotation of the wheel 10 with a predetermined filler layer thickness (thickness of crude iron powder to be loaded on the belt) The powder 7 is subjected to heat treatment while moving the zones 2, 3 and 4 heated to a proper temperature by the radiant tube 11 and is decarburized, deoxidized and denitrated to be a product powder 13. Further, the product powder 13 is collected in the product tank 14.

그리고, 특허문헌 4 에 기재된 기술에 있어서, 각 존에서의 반응은 다음과 같이 생각되고 있다. 탈탄 존 (2) 에서는, 라디언트 튜브 (11) 에 의해 분위기 온도를 600 ∼ 1100 ℃ 로 제어하고, 탈탄 존 (2) 의 하류측에 형성된 수증기 취입구 (12) 로부터 도입된 수증기 (H2O 가스) 에 의해, 다음 존인 탈산 존 (3) 의 분위기 가스를 노점 : 30 ∼ 60 ℃ 로 조정하면서, 조제 철기 분말로부터 탈탄을 실시한다고 되어 있다.In the technique described in Patent Document 4, the reaction in each zone is considered as follows. In the decarburization zone 2, the atmosphere temperature is controlled to 600 to 1100 캜 by the radiant tube 11 and the steam (H 2 O (steam) introduced from the steam inlet 12 formed on the downstream side of the decarburization zone 2 Gas is used to decarburize from the iron base powder while adjusting the atmospheric gas of the next deoxidizing zone 3 to a dew point of 30 to 60 占 폚.

탈탄 존 (2) 의 상류측에는, 분위기 가스의 배출구 (6) 가 형성되고, 분위기 가스를 장치 외로 배출하고 있다. 또한, 탈탄의 반응식은, 다음 식 (I) 로 나타낸다.On the upstream side of the decarburization zone 2, an exhaust gas outlet 6 is formed, and the atmospheric gas is discharged to the outside of the apparatus. The decarburization reaction formula is represented by the following formula (I).

C(in Fe) ＋ H2O(g) = CO(g) ＋ H2(g) …(I)C (in Fe) + H 2 O (g) = CO (g) + H 2 (g) (I)

탈산 존 (3) 에서는, 라디언트 튜브 (11) 에 의해 분위기 온도를 700 ∼ 1100 ℃ 로 제어하고, 탈질 존 (4) 으로부터의 분위기 가스 (노점 : 40 ℃ 이하의 수소 가스) 를 사용하여, 조제 철기 분말로부터 탈산을 실시한다고 되어 있다. 또한, 탈산의 반응식은, 다음 식 (II) 로 나타낸다.In the deoxidation zone 3, the atmosphere temperature is controlled to 700 to 1100 占 폚 by the radiant tube 11 and the atmospheric gas (dew point: hydrogen gas at 40 占 폚 or lower) It is said that deoxidation is carried out from the iron powder. The reaction formula of deoxidation is represented by the following formula (II).

FeO(s) ＋ H2(g) = Fe(s) ＋ H2O(g) …(II)FeO (s) + H 2 (g) = Fe (s) + H 2 O (g) (II)

탈질 존 (4) 에서는, 라디언트 튜브 (11) 에 의해 분위기 온도를 450 ∼ 750 ℃ 로 제어하고, 이 탈질 존 (4) 의 하류측에 형성된 분위기 가스 도입구 (5) 로부터 반응 가스인 수소 가스 (노점 : 40 ℃ 이하) 를 도입하여, 조제 철기 분말로부터 탈질한다고 되어 있다. 또한, 탈질의 반응식은, 다음 식 (III) 으로 나타낸다.In the denitrifying zone 4, the atmosphere temperature is controlled to 450 to 750 占 폚 by the radiant tube 11 and hydrogen gas (hydrogen gas) as a reaction gas is supplied from the atmospheric gas introducing port 5 formed on the downstream side of the denitrifying zone 4 (Dew point: 40 DEG C or lower) is introduced to denitrify the crude iron powder. The reaction equation for denitration is represented by the following formula (III).

N(in Fe) ＋ 3/2H2(g) = NH3(g) …(III)N (in Fe) + 3 / 2H 2 (g) = NH 3 (g) (III)

수봉조 (15) 는, 노 외 가스의 노 내 가스에 대한 혼입이나 노 내 가스의 노 외에 대한 누설을 차단하는 기능을 하고 있다.The water cannula 15 has a function of blocking the leakage of the out-of-flow gas into the furnace gas and the leakage of the furnace gas outside the furnace.

또, 특허문헌 4 에 기재된 벨트로 타입의 열처리 장치에 의한 열처리 온도 패턴의 전형예를 도 2 에 나타낸다. 처리되는 철기 분말은, (가) 또는 (나) 에 나타낸 바와 같이, 노에 들어가면 먼저 탈탄 존에서 승온되고, 계속해서 탈산 존에서 균열 (均熱) 되고, 마지막에 탈질 존에서 냉각된다. 철기 분말의 흐름과 역방향으로 도입되는 수소 가스는, 먼저 탈질 존에 들어가 승온되면서 철기 분말의 탈질을 실시하고, 다음으로 탈산 존에 들어가 일정한 온도로 유지되면서 철기 분말의 탈산을 실시하고, 마지막에 탈탄 존에 소정량의 수증기와 함께 들어가고, 냉각되면서 철기 분말의 탈탄을 실시한다.A typical example of the heat treatment temperature pattern by the belt-type heat treatment apparatus described in Patent Document 4 is shown in Fig. As shown in (A) or (B), the iron powder to be treated is first heated in the decarburization zone, then cracked in the deoxidation zone, and finally cooled in the denitration zone. The hydrogen gas introduced into the denitration zone firstly undergoes denitrification of the iron powder while it is heated to the denitration zone and then enters the deoxidation zone and is maintained at a constant temperature to deoxidize the iron powder, Enter the zone with a certain amount of water vapor, decarbonize the iron powder as it cools.

상기와 같은 열처리 장치를 사용하여 본 발명을 실시하는 경우, 즉, Cr 이나 Mn 등의 산화 용이성 원소를 포함하는 철기 분말을 처리하는 경우에는, 이들 원소를 포함하지 않는 철기 분말을 처리하는 경우와 달리, 이하의 점에 주의를 필요로 한다. 즉, 통상, 수소 가스가 마지막의 탈탄 존에 들어갈 때에는 상기와 같이 소정량의 수증기가 추가 도입되지만, 산화 용이성 원소를 포함하는 철기 분말을 처리하는 경우에는, 수증기를 추가 도입해서는 안된다. 수증기를 추가 도입하면, 산화 용이성 원소가 점점 더 산화되고, 탈산 (환원) 이 완료되지 않게 될 우려가 있기 때문이다. 또, 본 발명 방법에서는, 탈산 반응으로 발생한 수증기만으로 탈탄을 완료할 수 있도록, 상기와 같이 아토마이즈 철기 분말 중의 C 함유량을 0.8 ％ 이하로 정하고 있다. 그 때문에, 수증기를 추가 도입하지 않아도, 탈탄을 완료할 수 있다.In the case of carrying out the present invention using the above-described heat treatment apparatus, that is, in the case of treating an iron base powder containing an easily oxidizable element such as Cr or Mn, unlike the case of treating an iron base powder containing no such element , Attention should be paid to the following points. That is, when hydrogen gas enters the final decarburization zone, a predetermined amount of water vapor is additionally introduced as described above. However, in the case of treating the iron base powder containing the easily oxidizable element, no steam should be additionally introduced. If water vapor is further introduced, the oxidation-facilitating element is more likely to be oxidized, and deoxidation (reduction) may not be completed. Further, in the method of the present invention, the C content in the atomized iron powder is set to 0.8% or less so that the decarburization can be completed only by the steam generated by the deoxidation reaction. Therefore, decarburization can be completed without addition of steam.

실시예Example

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 예에 조금도 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

물 아토마이즈법으로, 표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 아토마이즈 철기 분말을 제조하였다. 이들 아토마이즈 철기 분말을, 이동상로를 사용하여 열처리하고, 해쇄하여 분말 야금용 합금 강분을 얻었다. 사용한 아토마이즈 철기 분말과, 열처리 조건을 표 2 에 나타낸다. 또, 상기 열처리에 있어서는, 상기 아토마이즈 철분을 표 2 에 나타낸 충전층 두께 (d) 가 되도록 이동상로 내에 공급하고, 표 2 에 나타낸 평균 가스 유속 (v) 이 되도록 수소 함유 기체를 공급하면서, 연속적으로 열처리를 실시하였다. 얻어진 분말 야금용 합금 강분의 성분 조성은 표 3 에 나타낸 바와 같았다. 또한, 표 2 에 나타낸 수소 함유 기체의 조성에 있어서의 ％ 표시는, vol％ 를 의미한다.Atomized iron powder having the composition shown in Table 1 was prepared by the water atomization method. These atomized iron powder were heat-treated using a moving bed furnace and pulverized to obtain alloy powder for powder metallurgy. Table 2 shows the atomized iron powder used and the heat treatment conditions. In the heat treatment, the atomized iron powder was fed into the moving bed furnace so as to have a thickness d of the packed bed shown in Table 2, and while the hydrogen-containing gas was supplied to the average gas flow rate v shown in Table 2, Heat treatment was carried out. The composition of the obtained alloy powders for powder metallurgy was as shown in Table 3. In addition, the% indication in the composition of the hydrogen-containing gas shown in Table 2 means vol%.

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

표 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 충전층 두께 (d) 와 평균 가스 유속 (v) 이 본 발명의 조건을 만족하는 실시예에 있어서는, 얻어진 합금 강분에 있어서의 C 함유량이 0.1 ％ 이하, O 함유량이 0.28 ％ 이하까지 저감되어 있었다. 이것에 대하여, d 및 v 가 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예 (A5, C1, 및 C2) 에 있어서는, O 함유량이 0.28 ％ 를 초과하고 있었다.As can be seen from Table 2, in the embodiment in which the filling layer thickness (d) and the average gas flow velocity (v) satisfy the conditions of the present invention, the C content in the obtained alloy steel powder is 0.1% Was reduced to 0.28% or less. On the other hand, in Comparative Examples (A5, C1, and C2) in which d and v did not satisfy the conditions of the present invention, the O content exceeded 0.28%.

또, 수소 함유 기체로서 100 ％H2 (순수소 가스) 를 사용하고, d/√v ≤ 2.8 (㎜1/2·s1/2) 인 실시예에 있어서는, 얻어진 합금 강분에 있어서의 C 함유량이 0.1 ％ 이하, O 함유량이 0.2 ％ 이하로 되어 있고, O 함유량이 보다 저감되어 있었다.Further, in the examples using 100% H 2 (pure hydrogen gas) as the hydrogen-containing gas and d / √v ≤ 2.8 ( 1/2 1/2 1/2 1/2 ), the C content Of 0.1% or less, and the O content was 0.2% or less, and the O content was further reduced.

또, 분말 기호 : B1 ∼ B3 에 있어서는 모두 O 함유량으로 0.28 ％ 이하가 얻어지고 있지만, 사용한 수소 함유 기체의 H2 농도가 높아질수록 낮은 O 함유량이 얻어졌다. 분말 기호 : D1 ∼ D4 에 대해 보면, 노점이 0 ℃ 이하인 D2 ∼ D4 에 있어서, O 함유량이 0.15 ％ 이하로, 한층 양호한 결과가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 분말 기호 : E1 ∼ E3 및 F1 ∼ F3 중, 분위기 온도가 1000 ℃ 이상, 또한 t ≥ 104-0.0037·T 의 조건을 만족하는 것 (분말 기호 : E3, F3) 은, O 함유량이 0.15 ％ 이하로 한층 양호한 결과가 얻어지고 있다.In all of the powder symbols B1 to B3, an O content of 0.28% or less was obtained, but a lower O content was obtained as the H 2 concentration of the used hydrogen-containing gas was higher. As for the powder symbols D1 to D4, it can be seen that better results are obtained when the O content is 0.15% or less in D2 to D4 where the dew point is 0 占 폚 or lower. Of the powder symbols E1 to E3 and F1 to F3, those having an atmospheric temperature of 1000 占 폚 or more and a condition of t? 10 4-0.0037 占 ((powder symbols: E3 and F3) have an O content of 0.15 % Or less, and better results are obtained.

한편, J1 및 K1 에 대해서는, 아토마이즈 철기 분말의 C 함유량 또는 O 함유량이 지나치게 높았기 때문에, 열처리에 의해서도 C 함유량 또는 O 함유량이 규정된 양까지 저감되어 있지 않다.On the other hand, with respect to J1 and K1, since the C content or the O content of the atomized iron powder was too high, the C content or the O content was not reduced to a prescribed amount even by the heat treatment.

1 : 구분벽
2 : 탈탄 존
3 : 탈산 존
4 : 탈질 존
5 : 분위기 가스 공급구 (공급 분위기 가스)
6 : 분위기 가스 배출구 (배출 분위기 가스)
7 : 조제 철기 분말
8 : 호퍼
9 : 벨트
10 : 휠
11 : 라디언트 튜브
12 : 수증기 취입관
13 : 제품 분말
14 : 제품 탱크
15 : 수봉조
20 : 제품 분말 분쇄용 장치
21 : 냉각기
22 : 순환 팬
30 : 노체 (가열로)
100 : 열처리 장치1:
2: Decontamination zone
3: Deoxidation zone
4: Denitrification zone
5: atmosphere gas supply port (supply atmosphere gas)
6: Atmospheric gas outlet (exhaust atmospheric gas)
7: Prepared iron powder
8: Hopper
9: Belt
10: Wheel
11: Radiant tubes
12: Vapor intake pipe
13: Product powder
14: Product tank
15: Hulk
20: Apparatus for crushing product powder
21: Cooler
22: Circulating fan
30: furnace (heating furnace)
100: Heat treatment apparatus

Claims (3)

질량％ 로,
C : 0.8 ％ 이하,
O : 1.0 ％ 이하,
Mn : 0.08 ％ 이하,
Cr : 0.3 ∼ 3.5 ％,
Mo : 0.1 ∼ 2 ％,
S : 0.01 ％ 이하, 및
P : 0.01 ％ 이하를 함유하고,
잔부 Fe 및 불가피 불순물인 아토마이즈 철기 분말을 준비하고,
상기 아토마이즈 철기 분말을, 두께 (d) (㎜) 의 충전층을 형성하도록 이동상로 내에 공급하고,
상기 이동상로 내에, 수소 함유 기체를 평균 가스 유속 (v) (㎜/s) 이 되도록 공급하고,
상기 아토마이즈 철기 분말을 상기 이동상로 내에서 열처리함으로써 환원하고, 분말 야금용 합금 강분으로 하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법으로서,
상기 d 및 v 가, 하기 (1) 식을 만족하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.
d/√v ≤ 3.2 (㎜1/2·s1/2) …(1)In terms of% by mass,
C: not more than 0.8%
O: 1.0% or less,
Mn: 0.08% or less,
0.3 to 3.5% of Cr,
Mo: 0.1 to 2%
S: 0.01% or less, and
P: 0.01% or less,
The remainder Fe and the atomized iron powder as an inevitable impurity are prepared,
The atomized iron powder is supplied into the mobile phase furnace to form a packed bed having a thickness (d) (mm)
The hydrogen-containing gas was supplied into the mobile phase furnace so as to have an average gas flow rate (v) (mm / s)
A method for producing an alloyed steel powder for powder metallurgy, comprising reducing the atomized iron powder by heat treatment in the moving bed furnace to obtain an alloyed alloy powder for powder metallurgy,
Wherein d and v satisfy the following formula (1): " (1) "
d /? v? 3.2 (mm 1/2 ? s 1/2 ) ... (One) 제 1 항에 있어서,
상기 수소 함유 기체의 노점을 0 ℃ 이하로 하는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the dew point of the hydrogen-containing gas is 0 DEG C or lower. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열처리에 있어서, 분위기 온도 (T) : 1000 ℃ 이상, 유지 시간 (t) : 104-0.0037·T 시간 이상의 조건에서 탈산이 실시되는, 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the deoxidation is carried out under the conditions of an atmospheric temperature (T) of 1000 ° C or more and a holding time (t) of 10 4-0.0037 · T or more in the heat treatment.
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