JPS58141319A - 金属精錬剤の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鋼などの溶融金属の脱酸、脱硫、脱燐などに
用いる精錬剤の製造法に関する。

近年、極めて苛酷な環境条件において高度の信頼性を有
するいわゆる高清浄鋼に対する需要は一段と増大しつつ
ある。

これら高清浄鋼は一般に溶銑段階で脱硫、脱燐精錬し、
さらに溶鋼を炉外精錬することにより製造される。溶鋼
炉外精錬の目的とするところは高度な脱硫と主としてｈ
ｉｔＯｓ系介在物の除去による脱酸や介在物の形態制御
などにあり、さらに脱燐を目的に加える場合もある。

このような炉外精錬に使用される精錬剤はその目的によ
って細部は異なるが、’ＣａＯを主体とするいわゆるフ
ラックスとＣａ系金属添加剤の併用が一般的である。特
に介在物の形態制御には金属Ｃａあるいはその合金の使
用が必須と云われている。

金属Ｃａあるいはその合金添加剤はＣａＳ　ｉ合金と、
Ｃａ又ＦｉＣａ　＋　ＡＡ’の鉄又はアルミのクラッド
ワイヤーが一般に用いられている。前者は比較的安価で
あるがＣａの添加効率が悪く特にＳｉ　−１ｅｓＳ。

Ａｌキルド鋼には使えない欠点がある。一方クラッドワ
イヤーは添加効率は優れているが、高価なため使用に限
界がある。

ＣａＯを主体とするフラックスに′１ＣａＯにｋｌｌｔ
　Ｏｘ、ＣａＦ２の１種又は２種を混合したものが一般
的である。ただし、フラックスのみでは介在物形態制御
ができないので、前記金属系添加剤と併用して使用され
る。

本発明は溶鋼中で高い蒸気圧を有するＣａの蒸発損失を
できるだけ抑えることにより、効率よく溶鋼へ作用させ
脱酸、脱硫、脱燐および介在物の形態制御効果を高める
ことを目的とした金属精錬剤の製造法を提供するもので
ある。

溶鋼へのＣａ添加の各種の実験の中でＣａ系合金とＣａ
Ｏを含むフラックスを結合させて精錬剤の個々の粒子あ
るいはブリケラ）ｔ−構成し、この粒子あるいはブリケ
ットを溶鋼に添加した場合にはＣａの蒸発損失を極端に
低く抑えることができること、またこの場合、粒子ある
いはブリケット中の合金相とフラックス相の混合均一度
を増せば増す程、Ｃａの蒸発損失を抑える効果があるこ
とを知見するとともに、この均一混合度の高いＣａ系金
属−フラックス結合精錬剤はＣａＯのＡｌ還元により容
易に製造することができることを見出し、本発明に至っ
た。

即ち、本発明はＣａＯを主体とする酸化物にＭを主体と
する金属還元剤を配合し、ブリケット等に成形し、不活
性雰囲気のもとて焼成し、ＣａＯの還元反応を行ない、
生成するＣａをＭと合金化することにより、Ｃａの蒸発
逸散を抑制しなからＣａ−Ｍ合金、ＣａＯ１ｋ１２０３
を主成分とする生成物を得、その生成物を所望する粒度
の粉・粒状ないしは塊状物にして、これを金属の精錬剤
とする方法である。

従来、Ｃａ−ＡＪＩ合金の製造法はいくつか提案されて
いるが、例えばＣａＯとＡＡ’ｔＯａの電炉による炭素
還元は工業的規模での効率的操業は困難であるし、また
ＣａＯとＡｌをブリケットにし、１５００〜１６００℃
の高温下で反応させ、Ｃａ−４１合金とスラグを溶融分
離する方法もあるが、高温かつ大気中であるため、Ａｌ
やＣａの蒸発、酸化、窒化損失が大きく工業的規模での
実用化は困難であった。

これに対し本発明の方法におけるＣａＯのＡｌによる還
元反応では合金相とフラックス（スラグ）相とを分離す
る必要がなく、しかも生成するＣａ　−Ｍの量は精錬剤
として有効な含有量とすればよいので、還元反応も比較
的低温で容易に進行させることができる。そして溶鋼中
に介在しているＭ２Ｏ。

とＣａＯの混合組成のフラックスをＣａ−Ａｍ！合金と
併せて一挙に得ることができるのは本発明の製造法の大
きな利点である。

る金属還元剤である。前者はＣａＯ単独又はこれに後述
する酸化物、塩化物、弗化物等を混合したもの、後者は
Ａｌ単独又は後述する８ｉ、Ｍｇ等をＡｌに混合、又は
Ｍと合金にして用いる。これらを粉末にし、ブリケット
にして反応させるが、反応時Ｍが溶融し、酸化物に浸透
するので、再原料とも粒度はあま９重要でないが、１ｗ
１以下程度が好ましい。ブリケットにするにはブリケッ
トマシン等で圧縮成形してもよく、また澱粉、ＣＭＣ等
の１次結合剤を加えて造粒してもよい。従って、本発明
におけるブリケット成形にはこれら粒状、塊状等すべて
の成形体を含む。ブリケットの大きさは特に制限ないが
、５〜５０ｍ５＋の範囲が適当である。

酸化物と還元剤の配合は目的とする精錬剤の組成に応じ
、次の反応式に基すいて定める。

３ＣａＯ＋２＃　→３Ｃａ　＋　ＡＴＯｓ　　　＝・・
（１）反応は完全には進まないので生成したＣａは原料
ｋｌと合金に、Ｍ２Ｏ，はＣａＯと結合してフラックス
になる。Ｃａ　ｔ−Ａｌと合金化することによｔ）　Ｃ
ａの蒸発逸散が抑制される。

このようにして得られた本発明の精錬剤はＣａ−Ｍ合金
、Ｃａｂ、　Ｉ’−１１２０ｓを主成分とし、これらが
一体に結合している。そしてこれら王者の含量が７０チ
（重量％、以下同じ）以上含有していることが好ましい
。残りの成分として含有させることができる代表的なも
のはＣａＦ２であり、３（ｌ以下の範囲で用いるのがよ
い。

ＣａＦ２はフラックス相中では独立して存在するが、Ｃ
ａＯ／Ａ１２０ｇが大きくなるに従がい、その含有量を
増すのが効果的である。ＣａＦ、は溶鋼への添加時、フ
ラックス相の滓化促進に有効に作用する。しかし３０チ
を越えて添加しても効果が飽和してしまうため３０俤以
下で使用するのがよい。

以上望ましい成分範囲を示せばＣａ−ＩＪ合金２０〜５
０％、ＣａＯ＋Ａ７！２０，８０〜５０％、　　ＣａＦ
２＠　〜３０チである。

そしてＣａ−Ａｌ合金中のＣａ含有量は２０〜５０％、
フラックス相中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３重量比は０．９〜
５．０の間とするのが最も適する。

ＣａＦ２を除いて上記の望ましい組成の精錬剤を得るに
は原料のＣａＯとＭの配合比は、前記（１）式及び多少
のＣａの蒸発を考慮してＣａ９Ｍ重量比を０．５〜４．
０の範囲で用いればよい。

なお、本発明による精錬剤の組成の好ましい理由は以下
の通りである。Ｃａ−ＡＡ！合金が２０％未満ではこの
合金による精錬効果が下が９、精錬剤の使用量が増える
。また５０％を越えるとフラックスの量が相対的に減る
ことによるＣａの蒸発抑制作用が低下する。

Ｃａ合金中のＣａ含有量は２０〜５０％が特に適する理
由はＣａが２０俤より低くなると付随して入るＭ量が多
くなり、精錬剤としで使用した場合、鋼中にＭが多く残
留したり、また精錬効果が下るので好ましくなく、また
５０％を越えると製造が困難になるばかりでなく、Ｃａ
の蒸気圧が高くなるからである。

ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３重量比が０．９〜５．０が特に適す
る理由は０．９未満だと脱硫に効（ＣａＯ成分が少なく
な９、脱硫率が下り、また５、０を越えると融点が高過
ぎて滓化が阻害される。

本発明方法によって得られる精錬剤は上記のようにＣａ
−Ａｌ合金、ＣａＯ％）Ｊ２０ｓを主成分とし、さらに
好ましくはこれに一定量以下でＣａＦ２を含有させたも
のであるが、さらにこの外に少量のＣａＣ１，、Ｎａ２
Ｏ％８ｉ、　Ｍｇ％Ｂａ、　Ｎｉ、希土類等の元素又は
これら元素の酸化物を含有させることができる。これら
の少量の成分は含量で１０％以下とするのがよい。Ｃａ
Ｆ２及びこれら少量の成分を精錬剤に含有させるには原
料にそれらを添加しておけばよい。

酸化物の場合加熱過程で１部ｋｌ或いはＣａにより還元
されるものがあっても、生成した金属が目的とする精錬
剤において・有害でない限り支障はない。

これらは金属の場合は主としてＣａ−ＡＡ！と合金に、
化合物はフラックス成分となる。

還元反応のための焼成は８５０〜１３５０℃、好ましく
は１０００〜１２００℃でアルゴンなどの不活性雰囲気
下で行なうのがよい。大気中や窒素雰囲気でも不可能で
はないが窒化アルミ等が生成したシして反応が抑制され
るのであまり好ましくない。

８５０℃未満では反応が起らず、１３５０℃を越えても
反応上の利点がないばかりかＣａの蒸発が多くなる。

雰囲気の圧力は反応促進の面からある程度減圧したり、
Ｃａなどの蒸発を抑える目的で着干加圧することもでき
る。

焼成炉は雰囲気の実質的コントロールができればその形
式は特に制限されない。例えば横型台車炉、竪型シャフ
ト炉、レトルト炉などいずれでもよいし、反応促進や連
続操業などの目的のために転動などの手段で原料を移動
させることもできる。

焼成後のブリケットはそのままでも精錬剤として使用で
きるが、破砕して粒状とし、或いはさらに粉砕して粒子
粉末にして使用することができる。

粉砕しても各粒子は合金相とフラックス相が一体となっ
て結合している。

これを光学顕微鏡、Ｘ線マイクロアナライザーなどで調
査すると極めて微細なＣａ漏やＣａｋＪｌ、などのＣａ
−Ａ１合金相と１２　ＣａＯ−７Ａｆｔ　Ｏ，やＣａＯ
などのフラックス相が複雑に混ざり合っているのが認め
られる。

本発明による精錬剤においてフラックス相の重要な役割
は精錬剤を溶鋼に添加した場合、Ｃａ−Ａ４１合金相の
溶鋼への溶解を適度に制御することである。即ち、フラ
ックス相はＣａ−Ａｌ合金が添加された際瞬時に溶鋼へ
作用することによる急激な蒸発揮散を起させることなく
、徐々に溶鋼へ溶解せしめることによシ充分効率よ（Ｃ
ａを作用させる役割を持つものである。またフラックス
相は脱硫及び溶鋼中に介在しているＡ＆Ｏａ等の脱酸生
成物を効果的に捕捉し、除去するものである。

本発明による精錬剤は固液還元法によって製造されたも
のであるため、合金相とフラックス相は混ざ９合って焼
結、拡散等により一体に結合しており、溶鋼に添加した
場合、合金相が急激に溶鋼と接触するのを抑制するので
、十分に上記の役悸を果すことができる。またその効果
も、例えば合金粉末とフラックス粉末の単なる混合物か
らなる精錬剤に比べて、はるかに大きなものである。

実施例 原料として１ｍ以下に粉砕したＣａ０９７．５％を含有
する生石灰６７０部、Ａ１９０％を含有するＭ合金のダ
ライ粉３３０部を十分に混合しアーモンド状ブリケット
に成型した。このブリケットを密閉可能な内熱式横形台
車炉に装入し、Ａｒｌ気圧に置換の後、１１００℃迄昇
温し、３Ｈｒ保持し焼成した。炉冷後、炉より排出した
ブリケットを化学分析にて態別定量を試みた結果、重量
でＣａ　１６．７％、Ａ１２２．５％、（’ａｏ　３７
．０　％、Ａ＆Ｏｓ　２１．５％から成っていた。Ｘ線
回折によればＣａＡ７．、ＣａＯ１１２ＣａＯ５７Ｍ＾
の明確なピークが認められた。メタル相のＣａ含有量は
４０チ程度と推定される。更にこのブリケットをインジ
ェクションで用いる６０メツシュ全通迄微粉砕した後、
採取した粉末単一粒子を顕微鏡、Ｘ線マイクロアナライ
ザーで調査した結果全てメタル相とフラックス相が混合
した組織が認められた。

次にこの微粉末粒子を溶鋼の精錬剤に使用した結果を示
す。

高周波誘導炉（電融マグネシャライニング）中で、３０
Ｋｆのｌ’Ｊ　−Ｓｉ　キルド鋼を博製し、アルゴン雰
囲気下にて前記精錬剤及び比較例として表１に示す精錬
剤を溶鋼重量に対し０．８％添加し、１５分後に溶鋼を
金型に鋳造した。

なお、精錬剤の添加情況の観察で、本発明のもの　　・
旨は添加後ヒユームの突発的な発生が見られず、Ｃａの
急激な蒸発が抑えられていることが認められた。

表１ 表中、本発明のものと比較例はＣａ−Ａｌの組成、Ｃａ
　−８ｉ　、　ＣａＯ、ｋ１２Ｑｌの含有量については
同一とした。また表中Ｏ印は微細なカルシウムアルミ化
　願　人　　昭和電工株式会社 代理人　菊地精− 手貌補正書（自Ｊｌ） 昭和５７年９月ｌμ日 特許庁長官　苦杉　和夫謄 １、事件の表示 昭和５７年特許■餉１９６９６号 ２、発明の名称 金属精鐸剤の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京−措区芝大門一丁目１３書９号名称　Ｃ２０
０）　　昭和電工株式会社代表者　洋本　泰延 番１代理人 １ＦＪｆ　　東京ｉｇｕｉ区芝大門−丁１１１３番９号
昭和電工株式会社内 〒１０５　　置　０３−４３２−５１１１　（代表）６
、補正の内容 本−１ＩＪＩＩ書の記載を繊下のとおり補正します。

（１）第５頁１行、ＦＡＩ、０．Ｊの後にｒ等の捕捉能
が大きいフラックス組成、即ち１２ＣａＯ・７人ｍ、　
Ｏ３Ｊを加入すゐ。

（２）第５頁２行、ｒｃａｏの混合組成」′とあるのを
ｒｃａｏとの混合組成」と補正する。

（３）第５買１２行、「再ＭＩＲＪとあるのをｒ両層料
」と補正する。

（４）第１１頁１５〜１６行にかけＣｒｌ！ｌＣａＯ，
７Ａ１．Ｏ，Ｊとあゐのをｒ１２ｃａｏｅ７ＡＩＬ　Ｏ
，Ｊと補正する。

（５）＠１３Ｗ表１　ノ１７）　２行ＩＬＡるｒｃａ−
３１」を削除すゐ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ＣａＯを主体とする酸化物にＭを主体とする
   金属還元剤を配合し、ブリケットにして不活性雰囲気の
   もとで焼成し、　ＣａＯの還元反応精錬剤の製造法。
2. （２）焼成温度を８５０〜１３５０℃とする特許請求の
   範囲第１項記載の金属精錬剤の製造法。