JPS5848603B2 - アトマイズ鉄粉の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアトマイズ鉄粉の製法に関し、殊に非金属介在
物の混入量を可及的に低減し高品質のアトマイズ鉄粉が
得られるように工夫された方法に関するものである。

本発明においてアトマイズ鉄粉とは、純鉄、炭素鋼、合
金鋼或は鋳鉄等を噴霧法によって微紛末化したものを総
称する。

アトマイズ鉄粉は粉末治金用の材料として比較的新しい
ものであり、量産に適しており品質も安定している等の
利点を有するところから最近注目されている。

そしてその製法にはガスアトマイズ法と水アトマイズ法
があり、前者は溶鋼をタンディッシュノズルから流下し
つつこれに窒素ガス等の高圧ガスを当て、溶鋼を噴霧化
した後急冷凝固させる方法、後者は溶鋼をタンディッシ
ュノズルから流化しつつこれに高圧水を当て、溶鋼を噴
霧化した後急冷凝附させる方法であり、両者の方法は、
溶鋼を取鍋に取りタンディッシュを介して流下しつつ噴
霧化する点で共通している。

これらアトマイズ鉄粉の原料となる溶剤は転炉或は電気
炉によって溶製されるが、本発明は電気炉で溶製された
溶鋼を原料とする高品質アトマイズ鉄粉の製法に関する
ものである。

電気炉による溶鋼製造作業は、溶解期工程、酸化期工程
、除滓工程、還元期工程を順次実施することにより行な
われ、酸化期工程では溶解した鉄原料にスラグの塩基度
調整用として生石灰等を添加した後酸素を吹込み、脱炭
しつつ酸化精錬し酸化性の有害不純物を滓化除去する。

また還元期工程は塩基性還元スラグの存在下で精錬し、
酸化期に富化された溶鋼中の酸素を除去すると共に脱硫
等を行なうもので、電気炉溶製の最終工程であり、還元
処理を終えた溶鋼は取鍋に取出された後噴霧工程に送ら
れる。

ところで電気炉溶鋼における還元期の処理温度は通常１
６００〜１６６０℃が最適とされているが、この溶鋼を
引続いて噴霧工程に付すとタンディッシュノズル部分で
溶鋼が冷却凝固してノズル閉鎖を起こすことがある。

このため従来では出鋼直前に溶鋼を１７３０−１７５０
℃程度まで昇温することにより、タンディッシュノズル
の閉鎖を防止している。

ところがこの昇温過程で溶鋼表面のスラグが一部分解し
て溶鋼中のガス量が増大し、取鍋中で沸騰現象を生じ作
業上極めて危険であるから、これを防止するために取鍋
中にＡ７やＦＳｉ等の強力脱酸剤を添加するのが通例で
ある。

即ち溶鋼中に残った酸素は、ＡｌやＦＳｉ等の強力脱酸
剤と反応して可及的に除去されるから、溶鋼の沸騰現象
はほとんど防止され、同時に還元期工程で残った酸素も
除去される。

しかしこの過程で生成したＡｌ２０３やＳ １０２等が
浮上分離されないまま溶鋼と共にタンデイツシュに注入
されると、これらはそのまま非金属介在物となってアト
マイズ鉄粉中に混入し、鉄粉の品質が著しく損なわれる
。

従ってアトマイズ鉄粉の品質を高める立場からすれば、
前記強力脱酸剤は使用しない方が望ましい。

本発明は前述のような事情に着目してなされたものであ
って、その目的は、電気炉で溶製された溶鋼を原料にし
て、非金属介在物の少ない高品質のアトマイズ鉄粉を製
造する方法を提供しようとするにあり、その具体策とし
て、取鍋に強力脱酸剤を添加することなく出湯時の沸騰
現象を防止し、強力脱酸剤に起因する非金属介在物の混
入を未然に防止し得るような方法を提供しようとするに
ある。

このような目的を効果的に達成し得た本発明の構戒とは
、電気炉で処理された溶鋼をタンディッシュ内に注入し
、タンディッシュノズルを介して溶鋼を落下させながら
アトマイズ鉄粉を製造する方法であって、電気炉におけ
る還元期の処理温度を１ ７００〜１７５０℃として十
分還元させるところに要旨が存在する。

本発明では、電気炉溶制時の最終工程たる還元期の温度
を当初から出鋼時の適温たる１７００〜１７５０℃に高
めておき、高温効果によって還元反応を十分に進行させ
る。

この溶製法を採用すれば、従来例の如く出鋼直前の昇温
によるスラグの分解が防止され、溶鋼中のガス量増加現
象が可及的に抑制されるから、そのまま取鍋に出鋼して
も沸騰現象を起こすことがない。

しかも還元期工程では高温功果によって十分還元されて
いるから、溶鋼が脱酸不足になる恐れもない。

かくして取鍋中の溶鋼に対する脱酸剤の添加を省略し得
ることになり、その結果脱酸剤に起因する非金属介在物
の混入を皆無にし得ることになった。

尚還元期工程では当然ＣａＯやＣａＦ２等の造滓剤と共
に炭粉等の還元剤が使用されるが、これらは出鋼過程で
溶鋼から分離除去されるから、非金属介在物の混入原因
になることはなく、出鋼後に添加される脱酸剤（或は還
元剤）が介在物混入原因の主なものである。

ところでアトマイズ鉄粉中への非金属介在物の混入原因
としては、上記の他タンディッシュ内に浮遊させるスラ
グの巻込みがある。

即ちタンディッシュ内における溶鋼の空気酸化を防止し
且つ保温を行なうために、タンディッシュ内の溶鋼表面
にスラグ層を浮遊存在させておくのが通例であるが、こ
のスラグは溶鋼をタンデイツシュに注入するとき溶鋼流
に巻込まれることがあり、これが溶鋼と共にタンディッ
シュノズルから流出するとこのスラグは非金属介在物と
してアトマイズ鉄粉中に混入する。

従って本発明の効果を一段と高めるためには、溶鋼をタ
ンディッシュに注入する際表層部のスラグを巻込まない
ようにすることが望まれる。

本発明者はこの巻込み防止対策についても併行して実験
を進めてきたが、その結果、クンディッシュ内に筒体を
立設して該筒体内に表層部のスラグが流入しないように
し、溶鋼を、該筒体を通じてタンディッシュ内に注入す
ればその目的が簡単に達成できることを知った。

このことは第１，２図の例からも容易に理解できる。

即ち第１図は従来の注入法を示す概略縦断面説明図で、
電気炉１で溶製された溶鋼２は一旦取鍋３に取出された
後タンディッシュ４内に注入され、タンディッシュノズ
ル５から落下しつつ、これに噴射装置６から高圧水や高
圧ガスを噴射して溶鋼２を噴霧化し、必要により水槽１
で冷却凝固をすすめてアトマイズ鉄粉８を得る≦ここで
タンディッシュ５内の溶鋼表面には酸化防止と保温を兼
ねてスラグ９を浮遊させておくのが通例であり、この上
部から溶鋼２を注入するとスラグ９が溶鋼流に巻き込ま
れて深部に分散し、一部が溶鋼２と共にノズル５から流
出する。

この結果アトマイズ鉄粉８内にスラグが非金属介在物と
して混入することになり、高品質のアトマイズ鉄粉が得
られ難くなる。

これに対し第２図の例では、タンディッシュ４内に筒体
１０を立設し、筒体１０の内にはスラグ９が流入しない
ようにして該筒体１０を通じて溶鋼２を注入する。

こうしておけばスラグ９は筒体１０にさえぎられて溶鋼
流に巻き込まれる恐れがなく、比重差によって常時表層
部に浮上しているから、タンディッシュノズル５からは
溶鋼２のみが選択的に流出する。

かくしてスラグの巻込みによる非金属介在物の混入も可
及的に防止できる。

但し第２図の方法を採用する場合でも、注入さゆ＊れる
溶鋼２自体に還元剤に起因する非金属介在物が混入して
いると、これらは筒体の有無に関係なく溶鋼２と共にノ
ズル５方向に流出するが、本発明では電炉溶製された溶
鋼をそのまま（還元剤を添加することなく）取鍋を経て
タンディッシュ４に注入するから、非金属介在物の混入
量を最小限に抑制できる。

前記した本発明の効果は以下に示す実験列によって確認
することができる。

即ち第１表に示す還元期条件及び出鍋条件等を採用し、
取鍋及びタンディッシュ．を経た後噴霧処理してアトマ
イズ鉄粉を得、同アトマイズ鉄粉を原料粉末として、通
常の粉末鍛造プロセスを用いて、真密度粉末鍛造材を作
製し、同粉末材の清浄度及び介在物の大きさ並びに数を
比較した。

結果を第２表に一括して示す。

第２表の結果からも明らかな如く、従来法で得たアトマ
イズ鉄粉の清浄度の値は極めて高く、且つ介在物も極め
て多い。

これに対し実施例１（取鍋脱酸剤を省略した例）では清
浄度の値を約４割弱減少でき、且つ介在物の減少も顕著
である。

そして特にタンディッシュ内に筒体を立設してスラグの
巻込みを防止した実施例２では、清浄度が更に減少し、
介在物の量も一段と減少している。

殊に２１μ以上の大型介在物は皆無になっている。

本発明は概略以上のように構成されているが、要は還元
期の温度を当初からノズル閉鎖を起こさず且つ十分に還
元させる程度の高温にしているから、電気炉から溶鋼を
出鋼する際或は取鍋内で沸騰現象を起こすことがない。

従って沸騰防止のためにＡｌやＦＳｉ等の強力脱酸剤を
添加する必要がないから、溶鋼に対する非金属介在物の
混入量が可及的に低減され、高品質のアトマイズ鉄粉を
得ることができる。

即ちアトマイズ鉄粉に非金属介在物が混入すると、同粉
末を原料粉末とする高密度焼結材の衝撃強度や疲労強度
が極端に低下するから、介在物の混入量低減は高密度焼
結品の機械強度向上に著しく寄与する。

この場合、溶鋼を取鍋からタンディッシュに注入する際
、筒体を用いてタンディッシュスラグの混入を防止する
ことにより、アトマイズ鉄粉に対する介在物の混入量を
一段と減ずることができる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は電炉溶製された溶鋼を取鍋からタンディッ
シュに注入する工程を例示する工程説明図で第１図は従
来法、第２図は本発明で有利に使用される筒体を用いた
注入法を示している。 １・・・・・・電気炉、２・・・・・・溶鋼、３・・・
・・・取鍋、４・・・タンティッシュ、５・・・・・・
タンディッシュノズル、６・・・・・・噴射装置、１・
・・・・・水槽、８・・・・・・アトマイズ鉄粉、９・
・・・・・スラグ、１０・・・・・・筒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気炉で溶製した溶鋼をタンディッシュ内に注入し
   、タンディッシュノズルから溶鋼を落下させて、アトマ
   イズ鉄粉を製造する方法であって、電気炉における還元
   期の処理温度を１７００〜１７５０℃として十分還元さ
   せることを特徴とする高品質アトマイズ鉄粉の製造法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、溶鋼を電気炉から
   いったん取鍋へ移すに当って、強制脱酸剤を使用しない
   で行なう製造法。 ３ 電気炉で溶製した溶鋼をタンディッシュ内に注入し
   、タンディッシュノズルから溶鋼を落下させてアトマイ
   ズ鉄粉を製造する方法であって、電気炉における還元期
   の処理温度を１７００〜１７５０℃にして十分還元させ
   るほか、タンディッシュ内に簡体を立設して該筒体内に
   はタンディッシュスラグが流入しないようにし、該筒体
   を通じて溶鋼をタンディッシュ内に注入することを特徴
   とするアトマイズ鉄粉の製造法。