JPH0826448B2 - 鋼管のクロマイジング方法 - Google Patents
鋼管のクロマイジング方法Info
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- JPH0826448B2 JPH0826448B2 JP1261514A JP26151489A JPH0826448B2 JP H0826448 B2 JPH0826448 B2 JP H0826448B2 JP 1261514 A JP1261514 A JP 1261514A JP 26151489 A JP26151489 A JP 26151489A JP H0826448 B2 JPH0826448 B2 JP H0826448B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉末パック法による鋼管のクロマイジング
方法は、特に粉末浸透剤の焼結を防止する鋼管のクロマ
イジング法に関するものである。
方法は、特に粉末浸透剤の焼結を防止する鋼管のクロマ
イジング法に関するものである。
鋼材に、耐食性、耐摩耗性を付与するために、その表
面にクロマイズド層を付与するクロマイジング処理が採
用されている。
面にクロマイズド層を付与するクロマイジング処理が採
用されている。
クロマイジング処理方法として、種々あるが、その一
つに粉末浸透剤を用いる粉末パック法がある。
つに粉末浸透剤を用いる粉末パック法がある。
粉末パック法により、たとえば水蒸気酸化によるスケ
ールの発生を防止するために、ボイラ用鋼管の内面にク
ロマイズド層を付与するには、次のようにしていた。
ールの発生を防止するために、ボイラ用鋼管の内面にク
ロマイズド層を付与するには、次のようにしていた。
清浄した鋼管の内面に、粒状または粉状の金属Crと
金属Crの浸透拡散を促進するハロゲン化物たとえばNH4C
l（この他にNaCl,HN4Br等も使用可）と、焼結防止用の
アルミナ（Al2O3）とを混合した粉末浸透剤を詰め込
む。
金属Crの浸透拡散を促進するハロゲン化物たとえばNH4C
l（この他にNaCl,HN4Br等も使用可）と、焼結防止用の
アルミナ（Al2O3）とを混合した粉末浸透剤を詰め込
む。
粉末浸透剤が鋼管端部から脱落するのを防ぐため、
鋼管の両端に栓体を取付ける。この場合、この栓体は、
鋼管の内面を密閉するのではなく、例えば鋼板をスポッ
ト溶接する等、通気性をもたせて取付ける。
鋼管の両端に栓体を取付ける。この場合、この栓体は、
鋼管の内面を密閉するのではなく、例えば鋼板をスポッ
ト溶接する等、通気性をもたせて取付ける。
この鋼管をCrの酸化を防止するために、H2ガスまた
はArガスの雰囲気中で、クロマイジング処理に必要な、
例えば800℃以上の温度領域に加熱して保持する。
はArガスの雰囲気中で、クロマイジング処理に必要な、
例えば800℃以上の温度領域に加熱して保持する。
この加熱・保持により、粉末浸透剤は次のように反応
する。
する。
Cr＋2NH4Cl→CrCl2＋2NH3＋H2 …（１） CrCl2＋H2→2HCl＋Cr …（２） CrCl2＋Fe（鋼管中のFe）→FeCl2＋Cr …（３） すなわち、（２）式で示す還元反応および（３）式で
示す置換反応により析出した活性化したCrが鋼管内表面
から鋼中に拡散し、高Cr合金層（クロマイズド層）が生
成する。
示す置換反応により析出した活性化したCrが鋼管内表面
から鋼中に拡散し、高Cr合金層（クロマイズド層）が生
成する。
このクロマイズド層の暑さは、鋼管の材質、加熱温
度、保持時間等により変わる。
度、保持時間等により変わる。
ところが、この方法でクロマイジング処理すると、管
端近傍はクロマイズド層が生成しないという問題が発見
された。
端近傍はクロマイズド層が生成しないという問題が発見
された。
そこで、クロマイジング処理後の管端を調査すると、
クロマイズド層が生成していない部分の粉末浸透剤は、
焼結していることが判った。
クロマイズド層が生成していない部分の粉末浸透剤は、
焼結していることが判った。
この主要因は、鋼管自体に生成している酸化鉄が
（１）式で発生するH2および雰囲気ガスとしてH2ガスを
用いた場合は、このH2により還元され、これによって生
じたH2O、ならびに粉末浸透剤中に混入している空気中
の水分（H2O）が下記（４）式のごとく活性化したCrと
反応し、 2Cr＋３H2O→２Cr2O3＋３H2 …（４） この反応により生じたCr2O3がアルミナ（Al2O3）と下
記（５）式のごとく反応して焼結する。
（１）式で発生するH2および雰囲気ガスとしてH2ガスを
用いた場合は、このH2により還元され、これによって生
じたH2O、ならびに粉末浸透剤中に混入している空気中
の水分（H2O）が下記（４）式のごとく活性化したCrと
反応し、 2Cr＋３H2O→２Cr2O3＋３H2 …（４） この反応により生じたCr2O3がアルミナ（Al2O3）と下
記（５）式のごとく反応して焼結する。
Cr2O3＋Al2O3→(Al,Cr)2O3 …（５） そして、（５）式による焼結が管端から進行する。こ
れは、管外面に生成している酸化鉄の還元によって生じ
たH2Oが、管端から内部に浸入するためである。
れは、管外面に生成している酸化鉄の還元によって生じ
たH2Oが、管端から内部に浸入するためである。
そこで、本発明の主たる目的は、粉末浸透剤の焼結を
防止することによって、クロマイズド層の生成しない部
分を可及的に小さくすることができる鋼管のクロマイジ
ング方法を提供することにある。
防止することによって、クロマイズド層の生成しない部
分を可及的に小さくすることができる鋼管のクロマイジ
ング方法を提供することにある。
上記課題は、鋼管内に、金属Cr、ハロゲン化物および
アルミナを含む粉末浸透剤を充填し、かつ鋼管両端を通
気性有する状態で栓をなし、水素ガス雰囲気中で800℃
以上に加熱保持し、前記鋼管内面を粉末パック法により
クロマイジング処理するに際し、 水素ガス雰囲気中で、500〜600℃の温度領域において
１時間以上加熱保持して、少なくとも鋼管外面に生成す
る酸化鉄の還元を行い、これによって生じる酸素と雰囲
気ガス中の水素と反応して生じる水分を雰囲気外に除去
する予備処理を行い、その後クロマイジング処理するこ
とで解決できる。
アルミナを含む粉末浸透剤を充填し、かつ鋼管両端を通
気性有する状態で栓をなし、水素ガス雰囲気中で800℃
以上に加熱保持し、前記鋼管内面を粉末パック法により
クロマイジング処理するに際し、 水素ガス雰囲気中で、500〜600℃の温度領域において
１時間以上加熱保持して、少なくとも鋼管外面に生成す
る酸化鉄の還元を行い、これによって生じる酸素と雰囲
気ガス中の水素と反応して生じる水分を雰囲気外に除去
する予備処理を行い、その後クロマイジング処理するこ
とで解決できる。
上記のように、鋼管において、その管端にクロマイズ
ド層が生成しないのは、前記（４）式、（５）式による
粉末浸透剤の焼結に起因するのであれば、焼結の源にな
るH2Oを活性化Crと接触させないようにすればよいこと
が判る。
ド層が生成しないのは、前記（４）式、（５）式による
粉末浸透剤の焼結に起因するのであれば、焼結の源にな
るH2Oを活性化Crと接触させないようにすればよいこと
が判る。
具体的には、 H2Oの発生源である酸化鉄が生成していない鋼管を
用いる 粉末浸透剤中に混入している水分を含んだ空気を抜
く ことが考えられる。
用いる 粉末浸透剤中に混入している水分を含んだ空気を抜
く ことが考えられる。
しかし酸化鉄を完全に除去するのは、多大の工数が必
要であり、また、仮に酸化鉄を完全に除去したとして
も、その後クロマイジング処理するまでに時間があるた
め、この間に酸化鉄が生じ、実際上酸化鉄が生成してい
ない鋼管を得るのは不可能である。
要であり、また、仮に酸化鉄を完全に除去したとして
も、その後クロマイジング処理するまでに時間があるた
め、この間に酸化鉄が生じ、実際上酸化鉄が生成してい
ない鋼管を得るのは不可能である。
そのため、本発明者らは、他の方法を種々検討した結
果。酸化鉄の生成を完全に防止してH2Oの発生を阻止す
るのではなく、酸化鉄の存在を許容し、H2Oを発生させ
てもよいとし、これを雰囲気外に除去する処理を予備的
に行えば、このとき同時にも行うことができ、したが
って後のクロマイジング処理時にH2Oが活性化したCrと
接触することを防止でき、もって焼結が防止できること
を知見した。
果。酸化鉄の生成を完全に防止してH2Oの発生を阻止す
るのではなく、酸化鉄の存在を許容し、H2Oを発生させ
てもよいとし、これを雰囲気外に除去する処理を予備的
に行えば、このとき同時にも行うことができ、したが
って後のクロマイジング処理時にH2Oが活性化したCrと
接触することを防止でき、もって焼結が防止できること
を知見した。
以下本発明をさらに詳説する。
本発明を鋼管の内面にクロマイズド層を付与する場合
について、具体的に順を追って説明する。
について、具体的に順を追って説明する。
鋼管の内面のスケール等を除去し、清浄化した鋼管
の内面に上記例の粉末浸透剤を詰め込み、通気性のある
栓体を取り付ける。
の内面に上記例の粉末浸透剤を詰め込み、通気性のある
栓体を取り付ける。
この鋼管を、気体供給口、気体排気口、および鋼管
を装入・抽出するための開口部を備えた鋼製容器の前記
開口部より装入する。
を装入・抽出するための開口部を備えた鋼製容器の前記
開口部より装入する。
開口部に鋼板を溶接して容器を密閉する。
前記気体排気口に排気ポンプを連結し、容器内の空
気を抜くとともに、気体供給口からH2ガスを容器内に送
り込み、容器内の空気をH2ガスと置換する。
気を抜くとともに、気体供給口からH2ガスを容器内に送
り込み、容器内の空気をH2ガスと置換する。
容器を加熱炉に入れる。
容器内のガスを気体排気口から抜くとともに、気体
供給口からH2ガスを送り込んで、容器内にH2ガスを流通
させながら、容器内の温度が500〜600℃の範囲になるま
で加熱し、この温度領域で保持する。
供給口からH2ガスを送り込んで、容器内にH2ガスを流通
させながら、容器内の温度が500〜600℃の範囲になるま
で加熱し、この温度領域で保持する。
この段階で、本発明にいう予備処理が終了する。
このの段階において、H2ガスを流通させるのは、新
しいH2ガスを送り込んで、酸化鉄を還元するとともにこ
れにより生じたH2O、（１）式により生じたH2により酸
化鉄が還元される結果生じるH2O、および粉末浸透剤中
に混入する水分を含んだ空気を、H2ガスとともに容器外
に排出するためのものである。
しいH2ガスを送り込んで、酸化鉄を還元するとともにこ
れにより生じたH2O、（１）式により生じたH2により酸
化鉄が還元される結果生じるH2O、および粉末浸透剤中
に混入する水分を含んだ空気を、H2ガスとともに容器外
に排出するためのものである。
さらに加熱保持温度を500〜600℃とするのは、酸化鉄
としての磁鉄鉱または赤鉄鉱がH2ガスにより短時間で還
元される温度は、第１図のように、ほぼ500℃および800
℃以上であるが、600℃を超えると、（２）式、（３）
式の反応が活発になって活性化したCrが発生して（４）
式、（５）式の反応が生じるからであり、500℃未満で
は、H2ガスによる酸化鉄の還元反応に長時間要するから
である。
としての磁鉄鉱または赤鉄鉱がH2ガスにより短時間で還
元される温度は、第１図のように、ほぼ500℃および800
℃以上であるが、600℃を超えると、（２）式、（３）
式の反応が活発になって活性化したCrが発生して（４）
式、（５）式の反応が生じるからであり、500℃未満で
は、H2ガスによる酸化鉄の還元反応に長時間要するから
である。
本発明においては、加熱保持時間は１時間以上とす
る。これは、１時間未満では、500〜600℃の温度領域に
加熱しても、酸化鉄の還元が不充分であるためである。
る。これは、１時間未満では、500〜600℃の温度領域に
加熱しても、酸化鉄の還元が不充分であるためである。
加熱保持時間の上限は特に限定しないが、時間を長く
しても、焼結防止効果は飽和し、不経済であるので、２
時間程度とすれば充分である。
しても、焼結防止効果は飽和し、不経済であるので、２
時間程度とすれば充分である。
前述の予備処理が終わると、続いて、容器内の温度
がクロマイジング処理に必要な、例えば800℃以上の温
度、通常800〜1200℃の範囲内の温度になるまでさらに
加熱し、この温度領域で保持する。
がクロマイジング処理に必要な、例えば800℃以上の温
度、通常800〜1200℃の範囲内の温度になるまでさらに
加熱し、この温度領域で保持する。
保持温度・保持時間は主として、鋼管の材質と得よう
とするクロマイズド層の厚さにより異なるが、例えばJI
S−STBA24の鋼管の内面に、100μｍのクロマイズド層を
付与するには1090℃×10時間程度である。
とするクロマイズド層の厚さにより異なるが、例えばJI
S−STBA24の鋼管の内面に、100μｍのクロマイズド層を
付与するには1090℃×10時間程度である。
なお、この間容器内は、予備処理と同様に、H2ガス雰
囲気とするか、または予備処理後の昇温時に容器内のガ
スを不活性ガスに置換して、不活性ガス雰囲気とするこ
とができる。
囲気とするか、または予備処理後の昇温時に容器内のガ
スを不活性ガスに置換して、不活性ガス雰囲気とするこ
とができる。
いずれの方法も、Crの酸化を防止するとともに、
（１）式で生じたNH3、（２）式で生じたHClを容器外に
排出するためである。
（１）式で生じたNH3、（２）式で生じたHClを容器外に
排出するためである。
なお、（３）式で発生するFeCl2は浸透剤中に残存す
る。
る。
その後、1000℃を超える温度に加熱した場合、容器
を加熱炉内で1000℃程度まで冷却した後加熱炉外へ取り
出す。
を加熱炉内で1000℃程度まで冷却した後加熱炉外へ取り
出す。
加熱炉内で1000℃程度まで冷却するのは、鋼製容器の
変形を防止するためである。
変形を防止するためである。
H2ガスを用いた場合は、加熱炉内での冷却過程また
は加熱炉外へ取り出した後、当該H2ガスを気体排出口か
ら容器外へ排出するとともに、気体供給口から容器内へ
不活性ガスを入れて置換を行う。容器内のガスを不活性
ガスと置換するのは事項で述べる鋼板溶断時の爆発を防
止するためである。
は加熱炉外へ取り出した後、当該H2ガスを気体排出口か
ら容器外へ排出するとともに、気体供給口から容器内へ
不活性ガスを入れて置換を行う。容器内のガスを不活性
ガスと置換するのは事項で述べる鋼板溶断時の爆発を防
止するためである。
容器の開口部を閉鎖した鋼板を溶断し鋼管を取り出
す。
す。
なお、前記例では、予備処理に続いてクロマイジング
処理に必要な温度まで加熱したが、予備処理後、一旦常
温まで冷却した後、クロマイジング処理してもよい。
処理に必要な温度まで加熱したが、予備処理後、一旦常
温まで冷却した後、クロマイジング処理してもよい。
以上のようにすれば容器として鋼製のものを用いた場
合、鋼製容器内に生じる酸化鉄の影響も防止できる。
合、鋼製容器内に生じる酸化鉄の影響も防止できる。
以下本発明を実施例によりその効果を明らかにする。
（実施例１） 材質JIS−STBA24,寸法外径50.8mm,肉厚6.肉厚mmの鋼
管の内面に、浸透剤（Cr:90％，NH4ClK:1％，Al2O3:9
％）を用いて、100μｍのクロマイズド層を付与すべ
く、1090℃で10時間保持するクロマイジング処理を行っ
た。
管の内面に、浸透剤（Cr:90％，NH4ClK:1％，Al2O3:9
％）を用いて、100μｍのクロマイズド層を付与すべ
く、1090℃で10時間保持するクロマイジング処理を行っ
た。
この昇温途中で、H2ガスを容器内に流通させながら、
550℃で0.5時間〜２時間保持する予備処理を行った。な
お、雰囲気ガスとして、クロマイジング処理後もH2ガス
を使用した。
550℃で0.5時間〜２時間保持する予備処理を行った。な
お、雰囲気ガスとして、クロマイジング処理後もH2ガス
を使用した。
加熱保持時間と焼結深さとの関係結果を第２図に示
す。従来法（本発明にかかる予備処理しなかったもの）
の結果も同図に示す。なお、焼結の程度は、管端から焼
結している部分の長さ（焼結深さ）で示した。
す。従来法（本発明にかかる予備処理しなかったもの）
の結果も同図に示す。なお、焼結の程度は、管端から焼
結している部分の長さ（焼結深さ）で示した。
この第２図から明らかなように、焼結深さは200mm
（従来法）から保持時間を１時間以上とすれば70mmに大
幅に減少している。なお、焼結深さが70mm程度であれば
管端切捨範囲内のため、特に不都合は生じない。
（従来法）から保持時間を１時間以上とすれば70mmに大
幅に減少している。なお、焼結深さが70mm程度であれば
管端切捨範囲内のため、特に不都合は生じない。
（従来例１） 従来法として、H2ガスを用いることなく、Arガスのみ
を使用した以外は、実施例１と同じ条件でクロマイジン
グ処理した。
を使用した以外は、実施例１と同じ条件でクロマイジン
グ処理した。
結果を第３図に示す。このように、たとえ５時間クロ
マイジング処理時間でも、焼結深さが100mmを超え、管
端部での焼結部に伴うクロマイジング層未生成部分が生
じることが判る。
マイジング処理時間でも、焼結深さが100mmを超え、管
端部での焼結部に伴うクロマイジング層未生成部分が生
じることが判る。
以上の通り、本発明によれば、粉末浸透剤の焼結を防
止することによって、クロマイズド層の生成しない部分
を可及的に小さくすることができる。
止することによって、クロマイズド層の生成しない部分
を可及的に小さくすることができる。
第１図は酸化鉄として磁鉄鉱（ａ）および赤鉄鉱（ｂ）
に対して水素ガスによる還元時間および温度と還元率と
の相関図、第２図は還元性ガスの流通下での加熱保持時
間と焼結深さとの相関図、第３図は従来例におけるクロ
マイジング処理時間と焼結深さとの相関図である。
に対して水素ガスによる還元時間および温度と還元率と
の相関図、第２図は還元性ガスの流通下での加熱保持時
間と焼結深さとの相関図、第３図は従来例におけるクロ
マイジング処理時間と焼結深さとの相関図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 雅康 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番地 日本カ ロライズ工業株式会社滋賀工場内 (72)発明者 岡田 浩一 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地 住友金 属工業株式会社鋼管製造所内 (72)発明者 池田 富一 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地 住友金 属工業株式会社鋼管製造所内 (72)発明者 井本 利広 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−139533ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−17418（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−30898（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】鋼管内に、金属Cr、ハロゲン化物およびア
ルミナを含む粉末浸透剤を充填し、かつ鋼管両端を通気
性を有する状態で栓をなし、水素ガス雰囲気中で800℃
以上に加熱保持し、前記鋼管内面を粉末パック法により
クロマイジング処理するに際し、 水素ガス雰囲気中で、500〜600℃の温度領域において１
時間以上加熱保持して、少なくとも鋼管外面に生成する
酸化鉄の還元を行い、これによって生じる酸素と雰囲気
ガス中の水素と反応して生じる水分を雰囲気外に除去す
る予備処理を行い、その後クロマイジング処理すること
を特徴とする鋼管のクロマイジング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1261514A JPH0826448B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 鋼管のクロマイジング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1261514A JPH0826448B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 鋼管のクロマイジング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03122264A JPH03122264A (ja) | 1991-05-24 |
| JPH0826448B2 true JPH0826448B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=17362964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1261514A Expired - Lifetime JPH0826448B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 鋼管のクロマイジング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826448B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2928664B1 (fr) * | 2008-03-14 | 2010-04-16 | Snecma | Procede pour former un revetement protecteur contenant de l'aluminium et du zirconium sur une piece metallique. |
| KR101046741B1 (ko) * | 2010-05-20 | 2011-07-06 | 승원주 | 신발용 에어백 및 제조 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT982899B (it) * | 1972-06-07 | 1974-10-21 | Ampex | Ferrite di litio cobalto e zinco utile in particolare per nuclei di memoria |
| JPS51139533A (en) * | 1974-06-08 | 1976-12-01 | Sumitomo Metal Ind | Chromizing |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP1261514A patent/JPH0826448B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 特開昭５１−１３９５３３ＪＰ，Ａ） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03122264A (ja) | 1991-05-24 |
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