JP4370710B2 - バナジウム添加材 - Google Patents

Description

【０００１】
バナジウムは、鉄鋼の耐熱性を向上させる有用な成分であり、これまで主として耐熱鋼などに添加されてきた。又バナジウムは、微量の添加で鋼の強度を飛躍的に向上させる効果があり、省エネルギー、地球環境保全の機運が高まっている近年では，車体の軽量化のために自動車の高強度化を図るべく、自動車用鋼として低合金構造用鋼、バネ鋼などに大量に使用されるようになってきた。
このため近年、鉄鋼用バナジウムの需要は年々増加の一途をたどっている。
しかしバナジウムは製造が困難で、通常使用されているフェロバナジウムは極めて高価である上、融点が高く溶鋼への拡散に時間がかかるという難点を有している。
そこで融点が低く、拡散が容易に行え、且つ安価なバナジウム添加材を提案しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常鉄鋼用添加材として用いられているフェロバナジウムは、複雑なプロセスで製造されるが、その製造方法の１例を図面２に示し工程図を用いつつ説明する。
図示した例は、アルカリ抽出法により中間生成物であるメタバナジン酸アンモン更には五酸化バナジウムを製造し、この五酸化バナジウムからテルミット反応を利用してフェロバナジウムを製造する方法である。
原料は重油燃焼時に副生する煙灰２１及びボイラースラグ２２を例にとって説明する。
この煙灰２１は前処理としてロータリーキルン２３等を用いて仮焼を行うことにより、煙灰中の（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４を一定値以下まで分解除去しておく。前処理後の煙灰２４及びボイラースラグ２２を粉砕機２５により一定粒度以下に粉砕したのち、混合機２６にて炭酸ナトリウム（ソーダ灰）２７を加えて混合してから焙焼炉２８にてアルカリ焙焼を行う。焙焼後は、水を加えて濾過器２９により濾過し、Ｎｉケーク３０を得ると共に、バナジン酸ソーダ液を浸出濾過し、このバナジン酸ソーダ液にＰＨ調整用に酸を加えてから、ＮＨ_４Ｃｌを加えてメタバナジン酸アンモン３２を晶出させる。
その後、得られたメタバナジン酸アンモン３２を焙焼炉３３で加熱し五酸化バナジウム３４を得る。この五酸化バナジウムを成型機３５にて成型してフレーク状五酸化バナジウム３６にしたのち、還元材であるアルミニウム３７を鉄源３８と共に混合機３９により混合し、テルミット反応炉４０で還元して、フェロバナジウム粗インゴット４１を得る。 その後粗インゴット４１を選別機４２を使用して破砕・選別してフェロバナジウム製品４３とする。
【０００３】
このように、フェロバナジウムは複雑で、且つ長い工程を経て製造されるため、高価なものとなり鉄鋼の特性向上には極めて有益な金属でありながら高価格ゆえどうしても使用が制限されるという難点があった。又、融点が約１，６２０℃と高いため、溶鋼への添加時溶けにくく、拡散に時間がかかるという問題もあった。
【０００４】
又、フェロバナジウムの１つ前の中間生成物である安価な五酸化バナジウムをブリケットに加工し、添加材として使用することも試みられたが、当該五酸化バナジウムは微粉であるため飛散し易く、且つ劇物に指定されている有毒物であるため製造が困難であるばかりでなく、製造上・使用上に於いて危険を伴っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、フェロバナジウムの２つ前の中間生成物であるより安価なメタバナジン酸アンモンをＳｉ，Ａｌ等の還元材を複合させることによりバナジウムの還元が容易でしかも鋼中への拡散が迅速に行える上、より低価格のバナジウム添加材を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のバナジウム添加材は、溶鋼に添加するための安価な添加材であって、フェロバナジウムの２つ前の中間生成物であるメタバナジン酸アンモンに金属シリコン、フェロシリコン、アルミニウム等の還元材を混合し、ブリケット等に成型・固化したことを特徴とする。
【０００７】
又この発明に於いて、炭酸ナトリウム、酸化カルシウムあるいは酸化マグネシウム等のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の化合物を混合し成型することによりメタバナジン酸アンモン中に含まれるアンモニア分を除去することが出来る。
当バナジウム添加材にアンモニアが含有されることは鋼にとって何の害も与えないものの、溶鋼への添加時アンモニアが燃えて炎を出すため、一度に大量に使用するケースに於いては、このような方法でアンモニアをあらかじめ除去しておいた方が望ましい。
【０００８】
又この発明に於いて、鉄等の鉄鋼に対して有害でない金属粉を添加混合し、比重をスラグより重く、又溶鋼より軽く調整することによりバナジウム添加歩留が良く、且つ溶鋼への拡散スピードの早いバナジウム添加材を作ることが出来る。
【０００９】
更にこの発明に於いて、セメントあるいは澱粉等のバインダーを使用することにより強固な成型品をつくり上げれば、輸送時、又使用時飛散ロスのないバナジウム添加材をつくることが出来る。
尚、バインダーを水と共に使用した場合は成型物を乾燥し水分を出来るだけ除去しておくことが望ましい。
又、この発明に於いて、バナジウム含有率を上げるため五酸化バナジウムを添加・混合すれば、溶鋼への添加重量を減らし、温度降下を少なくすることも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面１を用いてこの発明を具体的に説明する。
フェロバナジウムの製造工程の中間生成物であるメタバナジン酸アンモン１，金属シリコン、フェロシリコンあるいは、アルミニウム等の還元材２及びセメントあるいは澱粉等のバインダー３は各々のホッパー４，５，６に貯わえられ、一定の比率でもって切り出される。これらの材料は水７を加えながら混合機８にて充分混合されたのち団鉱機の如き成型機９にて一定の大きさに、且つ強固に成型される。
尚、バインダーの添加量はバナジウムの濃度が低くなるため、出来る丈少量にとどめることが肝要である。
成型物１０には若干の水分が残存しているため乾燥炉１１に導入し乾燥することが望ましい。
このように製造方法はいたって簡単であるため製造コストも無視出来る位に安い。
尚、成型物の形状は特に問題ないものの、ベルトコンベヤーでの搬送中に転がり落ちたり、又ホッパー貯蔵中に棚吊り現象が発生しない形状を選定すべきことは言うまでもない。又、大きさは小さすぎると製造コストがかさみ、大きすぎると溶鋼への添加時溶解に時間を要することになるため適当な大きさに設計しなければならない。
【００１１】
【実施例】
（実施例 １）
メタバナジン酸アンモン１，０００ｋｇ，フェロシリコン粉３３０ｋｇ，セメント１４０ｋｇに水を加えながらミキサーで混練し団鉱機にて約３０ｃｃの容積を有するブリケット（バナジウム添加材）約１，６００ｋｇを成型した。成型後、約半日放置し、乾燥炉に入れて２００℃，２時間乾燥したところ表−１に示す組成であった。
【００１２】
【表−１】

【００１３】
試作されたブリケットは、工具鋼（ＳＫＳ）溶製時にＬＦ工程にて試用した。溶鋼量は、約５０，０００ｋｇでバナジウム添加目標値は０．２％とし、ＬＦ処理前に添加することにした。
尚、添加量はバナジウム所要量の^１／_２即ち２００ｋｇを当添加材を使うこととし、残り半分は従来のフェロバナジウムを使用した。
計３回のテスト使用を行ったところ、スラグ中で瞬時に溶融し、且つ作業上何ら支障のないことを確認した。又、当添加材のバナジウム歩留りも通常のフェロバナジウムの歩留より逆算して各々９６．２％，９５．５％，９７．８％と推定され、満足のゆく結果であった。
【００１４】
【発明の効果】
かくしてこの発明によれば、従来のバナジウム添加材であるフェロバナジウムの製造工程中の安価な中間生成物、メタバナジン酸アンモンに還元材を混合・成型することにより低廉なバナジウム添加材をつくることが出来た。
使用時にも何の支障もなく、バナジウムの歩留りもフェロバナジウムのそれと比べても遜色もなく鉄鋼生産コストの低減に寄与するところ大と思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造工程の一例を示す図である。
【図２】従来のフェロバナジウムの製造工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
１．メタバナジン酸アンモン
２．還元材
３．バインダー
４．ホッパー
５．ホッパー
６．ホッパー
７．水
８．混合機
９．成型機
１０．成型物
１１．乾燥機
１２．バナジウム添加材
２１．煙灰
２２．ボイラースラグ
２３．焼成キルン
２４．焼成灰
２５．粉砕機
２６．混合機
２７．ソーダ灰
２８．焙焼炉
２９．濾過器
３０．Ｎｉケーク
３１．脱水機
３２．メタバナジン酸アンモン
３３．焙焼炉
３４．Ｖ_２Ｏ_５
３５．成型機
３６．フレーク状Ｖ_２Ｏ_５
３７．アルミ
３８．鉄
３９．混合機
４０．テルミット反応炉
４１．粗インゴット
４２．選別機
４３．Ｆｅ−Ｖ

Claims (4)

1. 溶鋼に添加するためのバナジウム添加材であって、メタバナジン酸アンモンに粉状の金属シリコン、フェロシリコン、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種をバインダーと共に混合し、成型・固化したことを特徴とするバナジウム添加材。
2. アルカリ金属、もしくはアルカリ土類金属の化合物を混合し、メタバナジン酸アンモン中のアンモニアを除去することを特徴とする請求項１記載のバナジウム添加材。
3. 鉄等の金属粉を混合し、比重を２．０^ｇ／_ｃｃ以上，７．０^ｇ／_ｃｃ以下に調整することを特徴とする請求項１記載のバナジウム添加材。
4. バナジウム含有率を上げるため、五酸化バナジウムを混合することを特徴とする請求項１項記載のバナジウム添加材。

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