JPH06212201A - メタロサーミック反応混合物 - Google Patents
メタロサーミック反応混合物Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属酸化物、金属酸化物に比較して卑金属及
び場合により別の添加剤からなり、個々の成分が細かい
粒子状で存在するメタロサーミック反応混合物を提供す
る。 【構成】 該反応混合物は、金属酸化物の２０重量％以
上が０より大きく３．０ｍｍまでの粒度を有する球状粒
子の形で存在することよりなる。 【効果】 本発明によるメタロサーミック反応混合物を
使用することにより、反応の進行を安定かつ均一にする
ことができ、かつ該混合物はリサイクリングにより得ら
れるので経済的である。
び場合により別の添加剤からなり、個々の成分が細かい
粒子状で存在するメタロサーミック反応混合物を提供す
る。 【構成】 該反応混合物は、金属酸化物の２０重量％以
上が０より大きく３．０ｍｍまでの粒度を有する球状粒
子の形で存在することよりなる。 【効果】 本発明によるメタロサーミック反応混合物を
使用することにより、反応の進行を安定かつ均一にする
ことができ、かつ該混合物はリサイクリングにより得ら
れるので経済的である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物、該金属酸
化物に比較して卑金属及び場合により別の添加剤からな
り、個々の成分が細かい粒子状で存在するメタロサーミ
ック（Metallothermic）反応混合物に関する。
化物に比較して卑金属及び場合により別の添加剤からな
り、個々の成分が細かい粒子状で存在するメタロサーミ
ック（Metallothermic）反応混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタロサーミック反応及び該反応を実施
するための混合物は、１００年以上も前から公知であ
る。メタロサーミック反応は、金属酸化物を金属酸化物
の金属に比較して卑金属で還元することに基づく。その
際、該反応は、反応混合物を局所的に点火した後、発熱
下で程度の差こそあれ急速にメタロサーミック反応混合
物により広まる。その際、卑金属は酸化され、溶融液状
スラグとして浮上する、一方、貴金属の溶融物はスラグ
から分離され、反応槽の下方部に溜る。その際、技術的
には特にアルミノサーミック（aluminothermic）及びカ
ルシオサーミック（calciothermic）反応混合物が、鉄
及び鋼溶融物の製造に、並びに炭素不含の金属及び特殊
合金の製造に適することが実証されている。
するための混合物は、１００年以上も前から公知であ
る。メタロサーミック反応は、金属酸化物を金属酸化物
の金属に比較して卑金属で還元することに基づく。その
際、該反応は、反応混合物を局所的に点火した後、発熱
下で程度の差こそあれ急速にメタロサーミック反応混合
物により広まる。その際、卑金属は酸化され、溶融液状
スラグとして浮上する、一方、貴金属の溶融物はスラグ
から分離され、反応槽の下方部に溜る。その際、技術的
には特にアルミノサーミック（aluminothermic）及びカ
ルシオサーミック（calciothermic）反応混合物が、鉄
及び鋼溶融物の製造に、並びに炭素不含の金属及び特殊
合金の製造に適することが実証されている。
【０００３】まず第一に、メタロサーミックによる、強
度の発熱を伴うメタロサーミック反応を技術的に制御可
能な形で行うのは困難であった。反応を、易燃性の発火
材料を用いて又はマグネシウム箔により点状に点火する
ことにより開始する提案が重要視され、この手段は１８
９５年、ドイツ国特許第９６３１７号明細書に初めて記
載された。
度の発熱を伴うメタロサーミック反応を技術的に制御可
能な形で行うのは困難であった。反応を、易燃性の発火
材料を用いて又はマグネシウム箔により点状に点火する
ことにより開始する提案が重要視され、この手段は１８
９５年、ドイツ国特許第９６３１７号明細書に初めて記
載された。
【０００４】特定の組成の鋼溶融物を得るためには、酸
化鉄／アルミニウム混合物に種々の形及び組成の合金元
素を添加しなければならない。合金成分は、反応混合物
に金属として粗粒状で又はその酸化物又は他の化合物の
形で添加してもよい。アルミノサーミックで製造された
鋼を浸炭させるために、炭素を遊離した形で又は炭化物
の形で加えることも可能である。反応混合物に、発熱反
応を緩和するための物質、例えば鼠鋳鉄のくず片、構造
用鋼押抜きくず及びそのようなものを加えてもよい。
化鉄／アルミニウム混合物に種々の形及び組成の合金元
素を添加しなければならない。合金成分は、反応混合物
に金属として粗粒状で又はその酸化物又は他の化合物の
形で添加してもよい。アルミノサーミックで製造された
鋼を浸炭させるために、炭素を遊離した形で又は炭化物
の形で加えることも可能である。反応混合物に、発熱反
応を緩和するための物質、例えば鼠鋳鉄のくず片、構造
用鋼押抜きくず及びそのようなものを加えてもよい。
【０００５】しかしながら、すべてこれらの場合に、再
現可能な反応生成物を得るために、アルミノサーミック
又はより一般的にはメタロサーミック反応をできるだけ
一定に進行させ、かつこの一定な反応の進行が再現可能
であることが必要である。異なる速度で反応が進行した
場合には、合金形成物の焼減りが生じかねない。このこ
とは異なる組成の合金、ひいては異なる特性をも生ぜし
める。該反応を、例えばドイツ国特許第３２１１８３１
号明細書に記載されているような、底部開口が溶融開口
可能な密閉装置で密閉されている鋳型がま中で行う場合
には、反応を最後まで行いかつスラグの金属溶融物から
の完全な分離を保証するために、密閉装置の溶融開口を
予め正確に定めた時間間隔で混合物の点火後に行うべき
である。密閉装置の溶融開口が早すぎる場合には、なお
分離しなかった液状スラグ粒子が流出する金属溶融物と
共に流出しかねない。密閉装置の溶融開口が遅くなりす
ぎると、溶融物は既に強度に冷却され、従って定められ
た技術方法では望ましくない状況になり得る。
現可能な反応生成物を得るために、アルミノサーミック
又はより一般的にはメタロサーミック反応をできるだけ
一定に進行させ、かつこの一定な反応の進行が再現可能
であることが必要である。異なる速度で反応が進行した
場合には、合金形成物の焼減りが生じかねない。このこ
とは異なる組成の合金、ひいては異なる特性をも生ぜし
める。該反応を、例えばドイツ国特許第３２１１８３１
号明細書に記載されているような、底部開口が溶融開口
可能な密閉装置で密閉されている鋳型がま中で行う場合
には、反応を最後まで行いかつスラグの金属溶融物から
の完全な分離を保証するために、密閉装置の溶融開口を
予め正確に定めた時間間隔で混合物の点火後に行うべき
である。密閉装置の溶融開口が早すぎる場合には、なお
分離しなかった液状スラグ粒子が流出する金属溶融物と
共に流出しかねない。密閉装置の溶融開口が遅くなりす
ぎると、溶融物は既に強度に冷却され、従って定められ
た技術方法では望ましくない状況になり得る。
【０００６】メタロサーミック反応の再現性を、反応が
まの形状（様々な傾斜角の尖頭円錐体）、大きさ、ライ
ニング、被覆等に関して該反応がまを最適化することに
より改善しようという試みがなされた。そこではある程
度の改良が達成された。但し、ほとんどの場合には反応
の結果及びその再現性は、反応の実施を任された人の技
量及び経験に影響された。
まの形状（様々な傾斜角の尖頭円錐体）、大きさ、ライ
ニング、被覆等に関して該反応がまを最適化することに
より改善しようという試みがなされた。そこではある程
度の改良が達成された。但し、ほとんどの場合には反応
の結果及びその再現性は、反応の実施を任された人の技
量及び経験に影響された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、反応の進行、ひいては反応時間並びに反応生成物の
再現性を改善するために、メタロサーミック反応、特に
アルミノサーミック酸化鉄反応の均一化の技術的問題を
解決することであった。その際、該改良は、公知の装置
による改善性を無視することなく、実質的に特に好都合
に組成された反応材料により達成されるべきであった。
は、反応の進行、ひいては反応時間並びに反応生成物の
再現性を改善するために、メタロサーミック反応、特に
アルミノサーミック酸化鉄反応の均一化の技術的問題を
解決することであった。その際、該改良は、公知の装置
による改善性を無視することなく、実質的に特に好都合
に組成された反応材料により達成されるべきであった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、金属酸化物
の２０重量％以上が０より大きく３．０ｍｍまでの粒度
を有する球状粒子の形で存在することを特徴とする、メ
タロサーミック反応混合物により解決される。
の２０重量％以上が０より大きく３．０ｍｍまでの粒度
を有する球状粒子の形で存在することを特徴とする、メ
タロサーミック反応混合物により解決される。
【０００９】通常、メタロサーミック混合物を製造する
ために、酸化鉄としては、圧延又は伸線の際に生成する
スケールを使用する、その際、混合物中では互いに著し
く違う形、すなわち棒状、平面状、準矩形又は卵形及び
ほとんど立方形の粒子、それらの混合物が存在する。た
とえ粒子分布幅を著しく制限しても、反応の進行の差が
生じ得る、その結果として不均一な輻射による又は鋳造
がまの密閉装置を間違った時点で開口することによる異
なった熱損失が生じる。反応の進行の差異は、最終生成
物の組成にも影響を及ぼす。
ために、酸化鉄としては、圧延又は伸線の際に生成する
スケールを使用する、その際、混合物中では互いに著し
く違う形、すなわち棒状、平面状、準矩形又は卵形及び
ほとんど立方形の粒子、それらの混合物が存在する。た
とえ粒子分布幅を著しく制限しても、反応の進行の差が
生じ得る、その結果として不均一な輻射による又は鋳造
がまの密閉装置を間違った時点で開口することによる異
なった熱損失が生じる。反応の進行の差異は、最終生成
物の組成にも影響を及ぼす。
【００１０】本発明による混合物を使用すると、反応の
進行は安定化することが観察される。本発明を、後から
推測することにより、本発明に可能な理由付けについて
限定するつもりはないが、反応の進行の安定性は、従来
のばらつきのある形で存在する粒子を本発明に基づく球
状粒子と、少なくとも部分的に交換することにより生じ
る表面積の重量に対する定義された比を有する金属酸化
物粒子を使用することに起因するということが大体にお
いて言える。その際、適当な粒度を選択することによ
り、所望の反応特性を有する反応混合物を製造すること
ができる。
進行は安定化することが観察される。本発明を、後から
推測することにより、本発明に可能な理由付けについて
限定するつもりはないが、反応の進行の安定性は、従来
のばらつきのある形で存在する粒子を本発明に基づく球
状粒子と、少なくとも部分的に交換することにより生じ
る表面積の重量に対する定義された比を有する金属酸化
物粒子を使用することに起因するということが大体にお
いて言える。その際、適当な粒度を選択することによ
り、所望の反応特性を有する反応混合物を製造すること
ができる。
【００１１】その際、目的とする反応の安定化は、既に
従来の金属酸化物粒子の僅か約２０重量％を球状のもの
と交換する際に開始し、球状の金属酸化物約９０重量％
にある統計的になお確認可能な最適値まで恒常的に上昇
することは驚異的である。
従来の金属酸化物粒子の僅か約２０重量％を球状のもの
と交換する際に開始し、球状の金属酸化物約９０重量％
にある統計的になお確認可能な最適値まで恒常的に上昇
することは驚異的である。
【００１２】金属酸化物粒子は、従来技術から公知の方
法により、例えばペレット化することにより球状に変形
することができる。その際、金属酸化物、例えば酸化鉄
の粒子をエッジランナー中で圧縮する。次いで、球状で
生成する粒子を所望の粒度分布幅にふるい分ける。
法により、例えばペレット化することにより球状に変形
することができる。その際、金属酸化物、例えば酸化鉄
の粒子をエッジランナー中で圧縮する。次いで、球状で
生成する粒子を所望の粒度分布幅にふるい分ける。
【００１３】有利な混合物は、０．１〜２．０ｍｍの粒
度を有する球状の粒子を含有する。このような混合物
は、スムーズに反応し、反応の際に生じる熱量を短時間
で放出する。輻射による熱損失が減少する。
度を有する球状の粒子を含有する。このような混合物
は、スムーズに反応し、反応の際に生じる熱量を短時間
で放出する。輻射による熱損失が減少する。
【００１４】メタロサーミック反応混合物の製造、輸
送、取扱い並びに貯蔵及び貯蔵所から移行させる際の特
別な問題は、凝固した形で存在しない限り、その分解す
る傾向である。これは、特にメタロサーミック反応混合
物の成分の比重の差によるものである。
送、取扱い並びに貯蔵及び貯蔵所から移行させる際の特
別な問題は、凝固した形で存在しない限り、その分解す
る傾向である。これは、特にメタロサーミック反応混合
物の成分の比重の差によるものである。
【００１５】ところで、本発明による反応混合物のこの
ような分解は阻止可能であるということを見出した。こ
れは、容易にも卑金属、一般的にはアルミニウム又はカ
ルシウムを、０より大きく１．５ｍｍまでの粒度を有す
る、球状からずれた、ほとんど不規則な形で使用するこ
とにより達成される。特定の粒度を有する球状の金属酸
化物と特定の粒度を有する不規則な形で存在する反応金
属とを組合せることにより、輸送、取扱い及び貯蔵の際
の反応混合物の分解に対して最大限の安全性と同時に、
反応の進行の安定性が最大限に達成される。
ような分解は阻止可能であるということを見出した。こ
れは、容易にも卑金属、一般的にはアルミニウム又はカ
ルシウムを、０より大きく１．５ｍｍまでの粒度を有す
る、球状からずれた、ほとんど不規則な形で使用するこ
とにより達成される。特定の粒度を有する球状の金属酸
化物と特定の粒度を有する不規則な形で存在する反応金
属とを組合せることにより、輸送、取扱い及び貯蔵の際
の反応混合物の分解に対して最大限の安全性と同時に、
反応の進行の安定性が最大限に達成される。
【００１６】本発明によるメタロサーミック反応混合物
中で、金属酸化物は酸化鉄が有利であり、卑金属はアル
ミニウムが有利である。必要に応じて、合金成分を添加
してよい。球状の酸化鉄は、既に記載した方法に相応し
て、エッジランナー中で圧縮することにより、又は当業
者にとって発明の行為を必要とせずに利用できる他の方
法により得られる。該粒子が球状の形態を有し、特に及
び有利にはピックリング浴残渣のリサイクリングによっ
て得られる限り、その他の方法で生成する酸化鉄粒子も
使用することができる。その際、大量に生成する産業廃
棄生成物が、経済的に有利で、しかも技術的に有益に利
用される。
中で、金属酸化物は酸化鉄が有利であり、卑金属はアル
ミニウムが有利である。必要に応じて、合金成分を添加
してよい。球状の酸化鉄は、既に記載した方法に相応し
て、エッジランナー中で圧縮することにより、又は当業
者にとって発明の行為を必要とせずに利用できる他の方
法により得られる。該粒子が球状の形態を有し、特に及
び有利にはピックリング浴残渣のリサイクリングによっ
て得られる限り、その他の方法で生成する酸化鉄粒子も
使用することができる。その際、大量に生成する産業廃
棄生成物が、経済的に有利で、しかも技術的に有益に利
用される。
【００１７】
【実施例】次に、本発明を以下の実施例につき詳細に説
明する。
明する。
【００１８】それぞれ、全重量１０００ｇで酸化鉄とア
ルミニウムとからなるアルミノサーミック基礎混合物に
対する、本発明によるメタロサーミック反応混合物の例
は以下の通りである。
ルミニウムとからなるアルミノサーミック基礎混合物に
対する、本発明によるメタロサーミック反応混合物の例
は以下の通りである。
【００１９】混合物１： ＦｅＯ ８００ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２００ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物２： Ｆｅ3Ｏ4 ７６３ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２３７ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物３： Ｆｅ2Ｏ3 ７４７ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物４： Ｆｅ3Ｏ4 ５７２ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ｆｅ3Ｏ4 １９１ｇ、 ロールスケール、 １＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物５： Ｆｅ2Ｏ3 ４４８ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ｆｅ2Ｏ3 ２９９ｇ、 圧延スケール、 １＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物６：例５と同様に行うが、但し粒子状のフェロマ
ンガン３５０ｇを加えた。
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２００ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物２： Ｆｅ3Ｏ4 ７６３ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２３７ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物３： Ｆｅ2Ｏ3 ７４７ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物４： Ｆｅ3Ｏ4 ５７２ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ｆｅ3Ｏ4 １９１ｇ、 ロールスケール、 １＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物５： Ｆｅ2Ｏ3 ４４８ｇ、 球状、 ０＜粒度
分布幅≦３．０ｍｍ Ｆｅ2Ｏ3 ２９９ｇ、 圧延スケール、 １＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ Ａｌ ２５３ｇ、 不規則な形、 ０＜粒度
分布幅≦１．５ｍｍ 混合物６：例５と同様に行うが、但し粒子状のフェロマ
ンガン３５０ｇを加えた。
Claims (6)
- 【請求項１】 金属酸化物、該金属酸化物に比較して卑
金属及び場合により別の添加剤からなり、個々の成分が
細かい粒子状で存在する、メタロサーミック反応混合物
において、金属酸化物の２０重量％以上が０より大きく
３．０ｍｍまでの粒度を有する球状又は少なくとも球状
に近い粒子の形で存在することを特徴とする、メタロサ
ーミック反応混合物。 - 【請求項２】 球状の粒子が０．１〜２．０ｍｍの粒度
を有する、請求項１記載の混合物。 - 【請求項３】 金属酸化物が酸化鉄であり、卑金属がア
ルミニムである、請求項１又は２記載の混合物。 - 【請求項４】 球状の酸化鉄として、ピックリング浴残
渣のリサイクリングにより得られる生成物を使用する、
請求項１又は２記載の混合物。 - 【請求項５】 酸化鉄がペレット状で存在する、請求項
１から３までのいずれか１項記載の混合物。 - 【請求項６】 卑金属が０より大きく１．５ｍｍまでの
粒度を有する、球状とは異なり、ほとんど不規則な形で
存在する、請求項１から５までのいずれか１項記載の混
合物。
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