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JP2571561B2 - 金属及び合金を精錬するための処理方法 - Google Patents

金属及び合金を精錬するための処理方法

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JP2571561B2
JP2571561B2 JP60504798A JP50479885A JP2571561B2 JP 2571561 B2 JP2571561 B2 JP 2571561B2 JP 60504798 A JP60504798 A JP 60504798A JP 50479885 A JP50479885 A JP 50479885A JP 2571561 B2 JP2571561 B2 JP 2571561B2
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    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属及び合金の処理方法に関し、より詳しく
は、鉄系金属及び合金ばかりでなく、特に、例えば1000
℃を超える高融点を有する金属及び合金の処理方法に関
する。
この方法を行うために、溶融金属中に精錬用添加物を
混入する。
溶融金属組成物の製造及び精錬、特にある種の鋼鉄の製
造には、粉状の添加物を混入することが必要とされる。
連続鋳造用を目的とした鋼鉄類については、かかる添
加物は酸素含有量を低下させる重要な役割を演じる。こ
の方法で総酸素含有量を制御することにより、鋼鉄製造
者は口径を決められた鋳造オリフィスを通過した金属の
鋳造性を完全に制御しうる。添加物は更に硫黄及びリン
のような元素の量を、ある使用条件下で調整することを
可能にする。含有物の数及び形態構造に対する好ましい
効果が得られている。このことは、鋼鉄がアルミニウム
でキルされている工程において、アルミニウム含有物を
有する場合に特にそうである。
ここ数年間、カルシウムが精錬用添加物として使用さ
れ始めた。金属カルシウムは多大な利点を有し、またそ
の添加が時間の関数として測定及び制御されるため、そ
の効率はより一層重要である。溶融鋼へカルシウムを添
加することによる、鋼鉄浴中の酸素、硫黄及びリン含有
量に対する影響は、詳細に知られている。
溶融した組成物内部へのカルシウムの添加は、粒状添
加物を混入させる方法により行うことができる。
カルシウムの粒状化及び粒状化したカルシウムの製造
に関しては、フランス国特許第2471827号明細書中の記
載を参照すると有利である。
純粋なカルシウムによる精錬を行う場合の欠点は、こ
の金属が非常に反応性があり、そして液状組成物を処理
するための通常の温度において、高い蒸気圧を有すると
いう点にある。カルシウムの混入は、気泡の形成をとも
なうので、しばしば希釈剤、例えば、アルミン酸カルシ
ウムの酸化物、蛍石又は石灰の化合物とともに使用する
ことが必要である。
本発明によれば、カルシウム及びマグネシウムよりな
る群から選ばれた金属(A)との合金(C)が、精錬用
添加物として、前記金属(A)の融点よりも実質的によ
り低い融点に前記合金(C)がなるように、金属(A)
の量より少ない量の金属元素(B)とともに使用され
る。更に前記合金(C)は粒状である。前記精錬用合金
(C)は、二元、三元、あるいは多元成分からなってい
てもよい。
すなわち、精錬用添加物は粒状合金であって、各粒子
は実質的に球状の形状を有する。合金(C)は、マグネ
シウム及びカルシウムから選択される金属(A)を主成
分とし、その組成は、金属(A)から出発し平衡状態図
上において、第1共融点に向かう領域に位置する。この
領域は、二元又は多元成分共融混合物の方向への融点降
下に対応するので、「第1共融点」と呼ばれる。精錬用
合金(C)は、このように、それ自身が共融混合物であ
る場合を含む共融領域に位置する合金である。
金属(A)と一緒に少量で合金化し、共融領域又は共
融混合物に属する合金(C)を形成しうる金属元素
(B)としては、特にアルミニウム及びニッケルであ
る。銀及び金の合金(C)も適用できるが、それらは、
値段の点で工業的には重要性が低い。 二元系合金
(C)としては、カルシウム又はマグネシウムとアルミ
ニウム又はニッケルとの合金が有益なものとして挙げら
れる。三元合金(C)としては、例えば、カルシウム・
アルミニウム・ニッケル合金及びカルシウム・アルミニ
ウム・マグネシウム合金が挙げられる。
金属元素(B)の存在が、処理用添加物の混入時に、
気泡形成の非常に実質的な減少を起こすことが、全く思
いがけず発見された。このことは、その実質的に球形状
である結果として、純粋な添加物に較べて合金(C)の
状態での添加物の蒸気圧の実質的な低下により、あるい
は、処理される金属中への混入時における添加物の流入
量の完全な制御によって説明されうる。
このように、溶融鋼鉄中に粒状カルシウム合金を導入
する場合には、粒状の純粋なカルシウムいわんや粒状で
ない純カルシウムでは不可能な値である、1分当たり15
0ppmもの量で、この添加物の連続混入が可能である。
熱力学の観点からこの現象を説明せんとするならば、
その出発点は、関数γAE(式中、AEはアルカリ土類金属
を表す。)として、溶媒中の高度に希釈された元素の活
量係数を一次近似値として表す方程式である。
溶媒中高度に希釈された、アルカリ土類金属元素の活
量係数は、次のような関係式: 式中、γ AEは、溶媒中のAE、例えば純粋な鉄中のカ
ルシウムの、無限希釈時の活量係数を表す。
XAEは、アルカリ土類金属に合金化された、選択され
た元素「i」の原子分率を表す。
実質的に負である関数∈ AEは、溶媒中における活量
(activity)、例えば鋼鉄中のカルシウムの実質的低下
をもたらし、したがって、その蒸気圧の実質的低下をも
たらす。
選ばれたアルカリ土類金属が別々に有する蒸気圧は、
できるだけ低いことが有利である。すなわち、合金用に
選ばれた金属は、その共融合金がまさに負である生成の
自由エンタルピーによって規定される共融温度において
平衡となるような化合物を形成する。
また、これはその各粒子それ自身が合金である合金の
問題であり、2種の金属の統計上の混合物の問題ではな
いということは、はっきり述べておくべきである。
そのような統計上の混合物は、融点の降下も、上気し
た予想もしない効果も引き起こさない。このことの証拠
は、カルシウムとマンガンの混合物は本当の合金を形成
せず、したがって本発明の方法の実施になんの利益もな
いということによって与えられる。
粒状合金の添加は、溶融金属浴中において従来の深部
導入法によって行われるが、前記粒子は実質的に球状
で、粒径が決められ、一定かつ均一である。これらの微
細構造は独立気泡型(closed)であり、直径は0.1〜2.5
ミリメートル、好ましくは0.2〜2.5ミリメートルであ
る。この微細化された形態は、微細な粒度分布(fine g
ranulometry)を有するダストを含まず、すなわち、こ
のことはその生成物に完全な使用上の保証を与え、した
がって反応性合金の自然発火性による爆発又は自己発火
の危険はすべて除去される。
本発明は、これらの粒状合金の製造に関しても非常に
有利である。実際、液相における粒状化の場合、より低
い温度における加工及びエネルギーの実質的な節約が可
能である。
本発明に従って、前記合金(C)の粒子で精錬するこ
とにより改良された鋼鉄類は、特に、炭素及びケイ素の
ような残留元素の含有量の非常に低い鋼鉄であり、例え
ば、深絞りに使用される鋼鉄類である。
粒子状の添加物はまた、ステンレス鋼のような他の鋼
鉄類の精錬にも非常に適している。
鋼鉄の他に、他の材料、例えば鋳鉄、鉄系ニッケル、
鉄系クロム及び鉄系マンガン、同様にニッケル及びブリ
スター銅もまたこれらの粒子によって精錬されうる。
本発明は、以下の実施例により説明されるが、これら
に限定されない。
〔実施例〕
実施例1〜3 カルシウム・ニッケル合金はニッケルを16原子%、す
なわち約20重量%まで含有しうる。
Ca/Niの平衡状態図を表す単一図である添付の図面か
ら見られるように、カルシウムは約850℃において溶融
し、上記の16原子%と正確に対応する約605℃において
溶融する共融合金を、ニッケルとともに形成する。
その共融領域は、このように、図の左に位置し、カル
シウムに合金化されたニッケルの16原子%にまで伸び、
それ自身の共晶を含む領域である。
5%(800℃付近で溶融)から16原子%までのニッケ
ルの組成物を選ぶのが好ましい。
更に上記したように、このCa/Ni合金は、純粋なカル
シウムでは維持することが不可能な速度である、1分当
たり150ppmの量で鋼鉄に添加されうる。
注入中、表面では材料の撹拌は見られず、また連続鋳
造中の金属の澄明性(cleanliness)及びそれらの完全
な鋳造性が観察される。
また、他の思いがけない結果は、ニッケルの存在が、
ある種の鋼鉄においてはカルシウムの溶解を助長すると
いうことが観察されたことである。
Ca/Niの相互作用が実質的に負であり、すなわち鉄中
において無限大に希釈されたカルシウムの活量係数が、
少量のニッケルの存在により実質的に低下せしめられる
ため、この現象は熱力学的に説明されうる。
上記の速度でカルシウムに対して添加された元素、す
なわちニッケルが鋼鉄中において存在することが最終的
な鋼鉄の品質になんら害のないということは最後に指摘
されるべきである。ニッケルは完全に溶解し、無視して
よい程度の量を示すのみである。
実施例4〜5 これらの実施例は、粒状合金の物理的及び化学的性質
を示し、カーボン含有量が非常に低く、アルミニウムで
キルされた深絞り用金属板製造用の、鋼鉄について実施
された。
精錬される鋼鉄は、次の組成を有する。
添加される合金の特性は次のとおりである: −カルシウム粒子は5%のアルミニウムを含む(実施例
4) −注入された量=420rpm −処理された合金の量=152トン 得られた鋼鉄は、分析後、次の組成を有することが見
出された。
ここでも、煙はほとんどなく、表面の材料に発火がな
く、金属の澄明性(cleanliness)及び連続鋳造時の完
全な鋳造性が観察された。
実施例6〜7 実施例6の三元系合金Ca/A1/Mgは特にその低融点及び
大きな融解速度のため鉛の処理に使用される。この合金
は、鉛からビスマスを除去するために非常に重要である
ことに注意すべきである。
実施例7のMg/Ni合金は、その融点が特に低いため、
ステンレス鋼の処理に使用されうる。それは、実施例1
乃至3のCa/Ni合金と同様に気泡形成性の低下をもたら
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジユハン,ミツシエル フランス国、エフ−74890 ボン‐サ ン‐シヤブレ、ルート・ドウ・ドウヴア イヌ(番地なし) (56)参考文献 特開 昭56−127723(JP,A) 特開 昭56−127724(JP,A) 特開 昭55−97419(JP,A) 特開 昭55−75857(JP,A) 特開 昭59−6315(JP,A) 特開 昭50−65409(JP,A) 特公 昭52−22889(JP,B2) 米国特許4428894(US,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融状態にある金属又は合金中に精錬用添
    加物を添加する、該金属又は合金の精錬方法において、 精錬用添加物が、カルシウム及びマグネシウムからなる
    群より選択される金属(A)と、アルミニウム及びニッ
    ケルからなる群より選択される金属元素(B)との合金
    (C)であって、かつ合金(C)は、金属(A)と金属
    元素(B)との組成比と融点の関係を示す平衡状態図上
    において、金属(A)から出発し、第1共融点までの共
    融領域に位置する組成を有する、0.1〜2.5mm径の粒状で
    あり、 該添加物を、深部導入法により、精錬すべき該溶融金属
    又は合金中に導入することを特徴とする精錬方法。
  2. 【請求項2】添加される合金(C)が共融混合物であ
    る、請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】添加される合金(C)が、ニッケルを16原
    子%含有するカルシウム及びニッケルの合金である、請
    求の範囲第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】添加される合金(C)が、ニッケルを11.3
    原子%含有するマグネシウム及びニッケルの合金であ
    る、請求の範囲第1項記載の方法。
  5. 【請求項5】合金(C)を1分当たり150ppmの割合で添
    加する、請求の範囲第3項記載の方法。
  6. 【請求項6】炭素、ケイ素又は他の残留元素の含有量の
    低い鋼鉄、ステンレス鋼又は高度合金化鋼及び鋳鉄を精
    錬するための、請求の範囲第1乃至第5項のいずれか1
    項記載の方法。
JP60504798A 1984-11-05 1985-10-30 金属及び合金を精錬するための処理方法 Expired - Lifetime JP2571561B2 (ja)

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FR8416971 1984-11-05

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KR (1) KR860700360A (ja)
AT (1) ATE56475T1 (ja)
AU (1) AU5062685A (ja)
CA (1) CA1262636A (ja)
DE (1) DE3579700D1 (ja)
DK (1) DK317586D0 (ja)
ES (1) ES8701850A1 (ja)
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