JPH01279707A - 鉄からの窒素の除去方法 - 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】 発明の分野 本発明は鉄、鋼及びそれらの合金類の窒素含量の低減方
法に関する。

従来技術 鋼中に存在する窒素レベルは鋼の品質に影響を及ぼすこ
とがしばらく認識されてきた。鋼の窒素含量を低減すれ
ばするほど、鋼の延伸品質を良好なものにすることがで
きる、窒素か量を１０ｐｐｍへ低減させる努力がなされ
ており、５　ｐ１３１１１への低減が好適である。

この目的を達成するために、種々の操作が提唱されてい
る。例えば、溶鋼へアルゴンのような不活性ガスを注入
することが提唱されている。これを行なう場合に、鋼中
の窒素は不活性ガス中の窒素と平衡に到達するであろう
。従って、窒素は液状鋼から不活性ガスへ移動し、次に
、不活性ガスを除去すれば、鋼の合計窒素含量を低減す
ることができる。

同様の方法において、鉄鉱石を溶鋼へ導入することによ
り一酸化炭素のようなガスを遣ることができる。鉄鉱石
中の酸素は鋼中の炭素の１部をを一酸ｊヒ炭素へ転化す
る。上述のように形成されたガス気泡は実質上不活性で
あり、再度分圧が鋼から一酸化炭素気泡（ポケット）へ
の窒素の移動を生じ、次に、該−酸化炭素気泡を除去す
ることができ、除去された一酸化炭素と窒素の混合物は
鋼の窒素含量を低減する。

過去に提唱された他の操作は液状鋼を減圧処理すること
であり、液状鋼から直接ガスとして窒素を簡単に除去す
るものである。

上述の提唱は全である制限をもつ。特に、減圧処理は非
常に高価であり、不活性ガス操作は、所望とするような
低レベルにまで窒素を減少するために充分なガスを供給
することは高価になるために適用が制限される。

発明の概要 本発明によれば、液状鋼を水素または炭化水素のような
水素供給源へ露出させる。液状鋼周囲の環境雰囲気とし
て導入するか、または溶鋼に端部を浸漬したランスパイ
プ（ｌａｎｃｅ）を介するか、または容器の底部に多孔
質プラグまたは羽目を介して導入するような種々の操作
により鋼を通すことにより水素を導入することができる
。水素供給源は純粋な水素、種々の炭化水素類または金
属水素化物であることができる；しかじ、水素供給源は
硫黄、窒素または過剰量の酸素を含有してはならない、
従って、水、スチーム、硫化水素、アンモニア等は適当
ではない、水素供給源は硫黄、窒素または過剰量の酸素
を含まない限り水素以外の物質を含む混合物であること
ができる。ここで、過剰量の酸素とは操作条件下で遊Ｎ
酸素を放出しない量の酸素をいう。

操作の際に、水素または水素供給源の分解による水素は
実質上不活性ガスすなわち気泡として鋼の表面へ作用す
る。水素供給源は比較的安価であるために、窒素レベル
が所望の濃度へ低減するまで操作を行なうことができ、
窒素レベルを５９１１１１まで低減することは非常に簡
単である。また、水素は予め混合されているか、または
その場で形成された不活性ガス混合物中の成分として導
入することができ、例えば水素は鋼の水素含量を最低限
とするためなアルゴンと混合することができる。

この方法において、不活性ガスはヘリウム、ネオン、ア
ルゴン、クリプトン、キセノン、スチーム及び−酸化炭
素を含有していてもよい、鋼が次いで塩基性酸素炉中で
処理されるか、または真空脱ガス処理される場合に、水
素含量を低減した鋼が得られる改善点がある。

米国特許筒２，８７４，０３８号のような先行技術にお
いて、溶融鉄へ水素を導入することは知られている。し
かし、目的は酸化物を低減することにあり、水素の導入
は、操作が発熱性でなくなると直ぐに停止される。水素
の導入前及び導入後に窒素含量を測定することはなされ
ておらず、窒素の有用な低減が生ずる前に操作は停止さ
れていた。

好適な実施態様の記載 金属中の窒素を所望の濃度へ低減するために少なくとも
充分な水素を含有するアルゴン流を鉄溶融物へさらす、
鉄１体積部当たり約１０００体積部のガス混合物を鉄溶
融物へ通した０次に、鉄を普通の塩基性酸素炉中で処理
すると、炭素含量及び水素含量が低減する０次に、溶融
物を普通の製鋼操作へ送ることができる。

不活性ガスの従来技術による導入の代表例及び本発明を
使用する結果を以下に記載する　個々の例において、最
初の鉄は以下の成分を含有していた； 炭素　　４．５％（標準偏差０．１％）硫黄　　０．０
２８％ 酸素　　２０８ｐｐｍ（標準偏差４４　ｐｔＩ＋＋＋）
窒素　　５５．５ｐｐｍ（標ＢＰ−偏差１　、９　ｐｐ
ｍ）爵」１豊」１支術上 １体積部の鉄及び１０００体積部のアルゴンを大気圧で
金属の融点より但かに高い温度へ加熱し、１５分間にわ
たり該温度を維持し、次に冷却した。

得られた金属は以下の成分を含有していた：炭素　　４
．４％ 硫黄　　０．０３％ 酸素　　６８ｐｐｍ（標準偏差２６＋ｊｐ＋１１）窒素
　　１１．６４ｐｐｍ（標準偏差０．６３ｐｐ論）匹フ
」叉１」１− １体積部の鉄及び１０００体積部の水素を大気圧で金属
の融点より瓜かに高い温度へ加熱し、１５分間にわたり
該温度を維持し、次に冷却した。

得られた金属は以下の成分を含有していた：炭素　　４
．３％ 硫黄　　０．０２２％ 酸素　　９１　ｐｐ＋ａ（標準偏差２Ｏｐｐ編）窒素　
　２．３４ｐｐｍ（標準偏差０．６５　ｐｐｍ）伝」亘
１１暦上 １体積部の鉄及び１０００体積部のアルゴンを大気圧で
９４０℃へ加熱した６次に、２５５体積の水素を導入し
た。金属の融点より僅かに高い温度まで加熱を１１ｙｉ
シ、１５分間にわたり該温度を維持し、次に冷却した。

得られた金属は以下の成分を３有していた： 窒素　　４．４６　ｐｐｍ（標準偏差０　、６２　ｐｐ
＋ａ）アルゴンを使用する従来技術操作は７９％の窒素
の低減を生ずるが、例２のような純粋な水素を使用する
本発明方法は約９６％の窒素の低減を生ずることが判る
。

例３から、水素とアルゴンのような不活性ガスの混合物
が純粋な水素より幾分効果が落ちるものと思われる。し
かし、純粋な水素を工業的操作に使用いる場合には、−
酸化炭素だけを添加した混合物以外の混合物は製造され
ることがある爆発性混合物を形成する危険性を低減する
。１体積％またはそれ以上の水素濃度は最高の結果を生
ずるものと思われるが、０．１体積％のような低濃度も
有効であると思われる。０．１体積％以下の水素は特に
利点がないものと思われる。

本発明方法の基本的な原理は完全には理解できないが、
水素が不活性ガスと同様の作用して単にガス混合物中の
窒素部材に対する溶融物中の窒素分圧比により窒素の移
動を生しさせるものではないと思われる。この分圧比が
窒素除去の仕方であるとすると、例２の結果は例１の結
果と類似するはずである。

溶融物中のガス圧を増加すると、すなわち大気圧以上の
圧力とすると、窒素含量の低減に有利であると思われる
。他方、溶融物表面で圧力を低減すると、水素保持力が
低減する傾向にある。これらの外見上背反する条件は、
例えば溶融物の底部でランスバイブまたは多孔質プラグ
により水素を導入することにより得ることができる。す
なわち、この場合には溶融物の湾頭がガス圧力を上昇さ
せ、同時に溶融物上に減圧雰囲気を遣ることができる。

また、ヘリウムのような他の不活性ガスを使用すること
もできるが、アルゴンが殻も実際的な添加剤であること
が経済的に示されることを理解されたい、不活性ガスの
添加は爆発の危険性を低減するのみならず、次に、溶融
物から除去しなければならない水素の量を低減できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融金属へ水素を導入することからなる溶融金属中
   の所望でない成分の低減方法において、導入される水素
   の体積が起こることがある発熱性反応を完了させるため
   に充分な体積であり、且つ所望でない成分が所望のレベ
   ルへ低減するまで水素を流し続けることを特徴とする溶
   融金属中の所望でない成分の低減方法。 ２、溶融金属が鉄または鉄合金である請求項１記載の方
   法。 ３、水素を不活性ガスと混合する請求項１記載の方法。 ４、水素を溶融金属の温度で分解する水素含有化合物の
   形態で導入する請求項１記載の方法。 ５、溶融金属の低部帯域へ水素を導入し、次に、得られ
   た溶融物を処理して水素含量を低減することからなる溶
   融鉄及び合金の窒素含量の低減方法において、水素の流
   れを起こることがある発熱性反応が完了するに充分な時
   間にわたり継続し、次に、溶融物の窒素含量を５ｐｐｍ
   以下に低減するような体積で水素を流し続けることを特
   徴とする溶融鉄及び合金の窒素含量の低減方法。 ６、水素を不活性ガスと混合し、導入されるガスの合計
   体積が溶融金属の体積の少なくとも１０００倍である請
   求項１または５記載の方法。 ７、水素含量が溶融物の表面の環境圧力を低減するか、
   または該溶融物を塩基性酸素操作で処理することにより
   低減される請求項１または５記載の方法。