JPH0140882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は工具鋼に関するものであり、更に詳細
には、バナジウム添加剤として、化学的に調整し
た実質的に純粋な三酸化バナジウム、V₂O₃を使
用して工具鋼を製造する方法に関するものであ
る。更に詳細な見地では、本発明は炭素含有量が
中程度又は高度、すなわち約0.35重量％よりも多
い工具鋼の製造に関するものである。 工具鋼は一般に高炭素含有量、例えば若干の場
合には5.0重量％程の高含有量に製造する。これ
らは又、バナジウム、タングステン、クロム、モ
リブデン、マンガン、アルミニウム、ケイ素、コ
バルト、及びニツケルのような合金元素をも含有
する。工具鋼のバナジウム含有量は約0.4重量％
から５重量％までの範囲にわたるのが代表的であ
る。 詳細な説明及び特許請求の範囲の全体にわたつ
て、「化学的に調整したV₂O₃（chemically
prepared V₂O₃）」なる用語に言及する。この三
酸化バナジウムは1968年11月12日に特許された米
国特許第3410652号明細書の中のデー・エム・ハ
ウゼン（Ｄ・Ｍ・Hausen）の教示に従つて製造
するが、この特許明細書の開示を本明細書では併
せて参考資料とする。該特許明細書に記載してあ
るように、V₂O₃は高温（例えば580℃から950℃
まで）にしてある反応帯域にメタバナジウム酸ア
ンモニウム（AMV）を充てんし、酸素を存在さ
せないで熱分解する方法で製造する。この反応で
は還元性雰囲気を示す気体副生成物を生成する。
充てん物をこの還元性雰囲気と接触させて、還元
を完結させるのに十分な時間の間維持してV₂O₃
を作る。最終生成物は0.01％よりも少ない窒化バ
ナジウムを含有する実質的に純粋なV₂O₃である。
V₂O₃はＸ線回折で検出することのできる唯一の
相である。 溶融鋼にフエロバナジウム又は炭化バナジウム
（VC−V₂C）を添加して鋼をバナジウムとの合金
にするのは日常よく行うことである。フエロバナ
ジウムは、例えば五酸化バナジウム（V₂O₅）の
テルミツト法還元によるか、あるいはバナジウム
含有スラグ、又はバナジウム含有残留物の還元に
よつて製造するのが普通である。炭化バナジウム
は通常若干の工程で製造する、すなわち五酸化バ
ナジウム又はバナジウム酸アンモニウムを還元し
て三酸化バナジウム、V₂O₃にし、そしてこれを
高温（例えば約1400℃）の減圧下で、炭素を存在
させて還元して炭化バナジウムにする。市販の
VC−V₂C添加剤はユニオン カーバイド社
（union Carbide Corporation）が「カラバン
（Caravan）」なる商品名で製造している。 バナジウム添加剤は又溶融鋼に還元剤と一緒に
バナジウム酸化物、例えばV₂O₅又はV₂O₃を添加
して製造していた。例えば、1982年11月30日にジ
ー・エム・フアウリング（G.M.Faulring）その
他に特許された米国特許第4361442号明細書では、
微粉末にしたV₂O₅及びカルシウム含有物質、例
えばカルシウム−ケイ素合金、の凝結混合物から
成る添加剤を、好ましくは鋳造ブリケツトの形態
にして溶融鋼に添加する、バナジウムを鋼に添加
する方法を開示している。 1983年８月２日にジー・エム・フアウリングそ
の他に特許された米国特許第4396425号明細書で
は、添加剤が微粉末にしたV₂O₃とカルシウム含
有物質との凝結混合物であるバナジウムを鋼に添
加する類似した方法を開示している。 1971年７月６日にエフ・エイチ・パーフエクト
（F.H.Perfect）に特許された米国特許第3591367
号明細書では、バナジウム酸化物、例えばV₂O₅
又はV₂O₃、Al又はSiのような無機還元剤、及び
石灰の混合物から成る、含鉄合金の製造に使用す
るバナジウム添加剤を開示している。石灰の目的
は含有物、例えば還元剤の酸化物を流動性にし、
かつ溶融鋼から除去するのが容易な低融点の酸化
性含有物を生成することである。 先行技術のバナジウム還元剤は、多くの点で非
常に有効ではあるけれども、これらは多くの場
合、鋼に有害になる虞のある残留金属を含有する
という共通の欠点に悩まされる。添加剤が本質的
に純粋なバナジウム酸化物、例えばV₂O₃を使用
する場合でさえ、還元剤は通常著量の金属不純物
を含有している。この問題は比較的高水準のバナ
ジウム添加を必要とする工具鋼では特に厄介であ
る。 本発明によつて、 (a) 炭素含有量が約0.35重量％よりも多く、かつ
量が約0.15重量％から約3.0重量％までのケイ
素、及び溶融鋼を被覆するスラグを含有し、ス
ラグは、CaO対SiO₂の重量比が1.0に等しいか
又はもつと多いような割合で、CaO及びSiO₂
を含有する溶融鋼を作り、かつ (b) 本質的に、溶融鋼中で炭素及びケイ素と化学
量論的に反応して、少なくとも、約0.4重量％
から約5.0重量％までのバナジウムを生成する
量の、化学的に調整した実質的に純粋なV₂O₃
から成るバナジウム添加剤を溶融鋼に添加す
る、 ことから成る、工具鋼を製造するための新規で
改良された方法を提供する。 本発明によつて、(1)比較的高い、すなわち約
0.35重量％よりも多量の炭素含有量、及び(2)合金
金属としてケイ素を使用して、溶融鋼の還元を十
分に行う場合には、化学的に調製した実質的に純
粋なV₂O₃を、還元剤を用いないで溶融鋼に添加
して、所定水準のバナジウム添加をうまく行うこ
とができることを見い出したことは意外であつ
た。溶融鋼を被覆する、本質的に塩基性であるス
ラグを使用することも必要である、すなわちスラ
グは1.0よりも大きいＶ比、すなわちCaO対SiO₂、
であるべきである。 工具鋼には中程度から高い程度までの炭素含有
量が必要であるから、工具鋼には化学的に調整し
たV₂O₃をバナジウム添加剤として使用するのが
立派に適合している。その上、Cr、Ｖ、Ｗ及び
Moのような高価な、酸化されやすい合金形成元
素の回収を促進するためには、これらの鋼を製造
する場合に、通常スラグ中に比較的強い還元条件
を使用することが必要である。 本発明に従つて、化学的に調整したV₂O₃をバ
ナジウム添加剤として使用することには、先行技
術よりも優れた利点が多くある。第一に、V₂O₃
は化学的にほぼ純粋である、すなわちV₂O₃は97
％よりも多い。これは鋼に対して有害な残留元素
を含有していない。フエロバナジウム及び炭化バ
ナジウムは両方共含有する不純物は、化学的に調
製したV₂O₃中で検出されない水準である。例え
ば、炭化バナジウムはV₂O₃と炭素との混合物か
ら製造し、炭素並びに処理中に配合されるどの汚
染物質中にも存在する汚染物質をすべて含有して
いる。その上、化学的に調整したV₂O₃の組成及
び物理的性質は、他の物質に比較して、これらよ
りも一貫性がある。例えば、V₂O₃は粒度が微細
であつて、変化する範囲は狭い。このことは、粉
砕とふるい分けとが必要であつて、広い粒度分布
になり、かつ冷却中にセグレゲーシヨンで不均質
生成物を生じることになるフエロバナジウムの場
合には当てはまらない。最後に、ケイ素又はアル
ミニウムによるV₂O₃の還元は発熱反応であつて、
電気炉内の溶融鋼に熱を供給する。フエロバナジ
ウム及び炭化バナジウムは両方共、バナジウムを
溶融鋼中に複合させるためには熱エネルギーの消
費が必要である。 図面について簡単に説明するが、図面では、 第１図は拡大率100倍で撮映した顕微鏡写真で
あつて、本発明に従つてバナジウム添加剤として
使用する、化学的に調製したV₂O₃粉末を示し、 第２図は拡大率10000倍で撮映した顕微鏡写真
であり、第１図に示したV₂O₃の大きい粒子の構
造を詳細に示し、 第３図は拡大率10000倍で撮映した顕微鏡写真
であり、第１図に示したV₂O₃の小さい粒子の構
造を詳細に示し、 第４図は拡大率50000倍で撮映した顕微鏡写真
であり、第３図に示した小さい粒子の構造を更に
極めて詳細に示し、かつ 第５図は化学的に調製した代表的なV₂O₃粉末
の粒度分布を示すグラフである。 工具鋼は、充てん物を電気炉内で溶融し終えた
後に起こるAOD（アルゴン−酸素脱炭）処理工程
を使用して、及び使用しないで、の両方で製造す
るのが普通である。以下の記載では、どのAOD
にも関係なく、本発明による工具鋼の製造を説明
するが、このような方法を、化学的に調製した
V₂O₃を使用するバナジウム添加に続く最終処理
工程として使用してもよいことは言うまでもな
い。AOD処理の詳細な説明は、1966年５月24日
にダブルユー・エイ・クリブスキー（W.A.
Krivsky）に特許された米国特許第3252790号明
細書に開示してあり、本明細書ではこの開示を併
せて参考資料とする。 本発明の実施に際しては、鋼を鋳造してインゴ
ツトにする前に、上記の米国特許第3410652号明
細書のハウゼン、その他に従つて製造する、本質
的に、化学的に調製したV₂O₃から成るバナジウ
ム添加剤を、微粉末として、あるいはブリケツト
の形態で、還元剤を使用しないで、電気炉又は移
動容器の中で、溶融工具鋼に添加する。工具鋼は
炭素含有量が高く、すなわち約0.35重量％よりも
多く、かつ又溶融鋼中を強い還元雰囲気にするの
に有効な量のケイ素を含有している。もちろん、
当業界の熟達者には容易に思い浮かぶように、工
具鋼も又例えばクロム、タングステン、モリブデ
ン、マンガン、コバルト及びニツケルのような種
類かの他の合金形成元素を含有していてもよい。 本発明の実施に際しては、溶融鋼を被覆する塩
基性の還元性スラグを準備することも又必須であ
る。スラグは、通常の方法に従つて、例えば石灰
のようなスラグ形成体を添加して生成させ、そし
て例えば極少量のFeO，Al₂O₃，MgO及びMnO
を伴つて大部分がCaO及びSiO₂から成つている。
CaO対SiO₂の割合は「Ｖ−比（Ｖ−ratio）」とし
て公知であり、これはスラグの塩基度の評価標準
である。CaC₂、フエロシリコン、シリコマンガ
ン及び（又は）アルミニウムのような還元性物質
を添加して、塩基性スラグを還元させるのが好ま
しい。 化学的に調製したV₂O₃をバナジウム添加剤と
して使用して、100％に近いバナジウム回収率を
得るためには、スラグのＶ比が1.0に等しいか、
又はこれよりも大きくなければならないことを見
い出した。Ｖ比は2.0に極近いのが好ましい。Ｖ
比を少なくとも1.0よりも大きくするのに十分な
量の石灰を添加して、スラグ組成を適切に変更す
ることができる。もつと詳細なＶ比の説明はジエ
ー・ワイリー・アンド・サンズ社（J.Wiley and
Sons.Inc.）発行（1982年）のエイ・テイ・ペー
タース（A.T.Peters）著「含鉄生産や金
（Ferrous Productive Metallurgy）」の91ページ
及び92ページで知ることができる。 本発明の実施に際して、バナジウム添加剤とし
て使用する、化学的に調製したV₂O₃は、純度、
すなわち、わずかに極微量の残留物を同伴して、
本質的にV₂O₃97％から99％までであるのが主な
特徴である。更に、鋼製造工程で一般に最も有害
と考えられる元素、すなわちヒ素、リン及び硫黄
の量は極めて低い。工具鋼はバナジウムを他の品
位の鋼よりも70倍までも多量に含有しているの
で、残留物の正体と量とが特に重要である。例え
ば、工具鋼はバナジウムを５重量％程含有しても
よいが、微合金化した高強度低合金（HSLA）鋼
のバナジウム含有量は0.2重量％よりも少ない。 下記の第１表では化学的に調製した代表的な
V₂O₃物質の化学分析値を示す、

【表】 化学的に調製したV₂O₃の資料で得たＸ線回折
データでは、検出可能な一相、すなわちV₂O₃だ
けを示す。線の広がつている、あるいは継続する
むらのあるＸ線回折反射像がないのを根拠にし
て、V₂O₃微結晶の大きさは10^-3cmと10^-5cmとの
間であるという結論に達した。 化学的に調製したV₂O₃は又反応性が極めて高
い。この反応性は主としてV₂O₃は非常に表面積
が広く、かつ融点が高いためであると考えられ
る。試料で走査電子顕微鏡（SEM）画像を作つ
て、V₂O₃物質の表面積と気孔率との大きいこと
を証明した。第１図から第４図までで、これらの
SEM画像を示す。 第１図は拡大率100倍で撮映した試料V₂O₃の画
像である。これで分かるように、V₂O₃は粒度が
約0.17mmから下方に変化する凝結団塊が特徴であ
る。この低い拡大率でさえ、大きい粒子は多数の
小さい粒子の凝結体であることが明らかである。
このために、「Ａ」で示した大きい粒子１個、及
び「Ｂ」で示した小さい粒子１個について、拡大
率の高いSEM画像を作つた。 大きい粒子「Ａ」のSEM画像を第２図に示す。
この画像から、大きい粒子は極度に小さい、例え
ば0.2μから1μまでの、粒子の凝結した多孔性団塊
であることが分かる。SEM画像の多量のほぼ黒
い領域（ボイド）はV₂O₃団塊の気孔率が大きい
ことの証拠である。顕微鏡写真の矢印で強調して
ある黒い領域を特に観察されたい。画像から、粒
子の大きさがほぼ等しいことも分かるであろう。 第３図は小さい粒子「Ｂ」を拡大率10000倍で
撮影した画像である。小さい粒子又は凝結体は大
きさが約4μ×7μであり、かつ凝結して多孔性団
塊になつている多数の小さい粒子から成つてい
る。この同じ小さい粒子の更に拡大率の高い画像
（50000倍）を撮映して、凝結団塊の小さい粒子の
輪郭を示した。この拡大率を更に高くした画像を
第４図で示す。この画像から、粒子はほとんど等
しい大きさであり、かつ粒子を隔てているボイド
も又極めてはつきりしていることが明らかであ
る。この凝結体では、粒子は約0.1μから0.2μまで
の範囲である。 第５図では、異なつた２種類の供給源から化学
的に調製したV₂O₃物質の粒度分布を示す。第一
の物質は第１図から第４図までに図示したものと
同一のV₂O₃物質である。第二のV₂O₃物質はメタ
バナジウム酸アンモニウムを比較的ゆつくり再結
晶させたために、目形形態をしている。粒子個々
の大きさは、速く再結晶させたV₂O₃の場合程、
粒子が小さく、かつ形状は均一性が劣る。粒度を
ミクロメログラフで測定した。粒子は微細な粒子
（離れた別個の粒子ではない）の凝結体であつた。
グラフから、全V₂O₃の50重量％の粒度分布は4μ
と27μとの間にあること分かる。 化学的に調製した、製粉する前のV₂O₃の充て
ん密度は約45ポンド／立方フイートと65ポンド／
立方フイートとの間である。V₂O₃をバナジウム
添加剤として使用するためには、製粉してそれの
密度を増大させるのが好ましい。製粉で密度の一
貫性が一段と良く、かつ一段と低いコストで、取
り扱いと輸送とを行うことのできる製品ができ
る。明細には、製粉したV₂O₃は充てん密度が約
70ポンド／立方フイートから77ポンド／立方フイ
ートまでである。 化学的に調製したV₂O₃の気孔率を、充てん密
鳥測定値と密度理論値とから求めた。明細には、
V₂O₃の団塊の約75％から80％までがボイドであ
ることを見い出した。粒子の大きさが微小であ
り、かつ凝結体の気孔率が非常に高いために、そ
の結果として化学的に調製したV₂O₃は表面積が
異常に広い。化学的に調製したV₂O₃の反応性は
この表面積と直接関係がある。V₂O₃の表面積を
顕微鏡写真のデータから計算して、140平方フイ
ート／立方インチ、すなわち8000cm²／cm³を越える
ものとした。 化学的に調製したV₂O₃の純度及び高い反応性
はさておき、これにはバナジウム添加剤として使
用するのを理想的にしている他の性質がある。例
えば、V₂O₃には、大部分の鋼の融点（1600℃）
よりも高い融点（1970℃）があり、従つて代表的
な製鋼条件下では固体であつて、液体にならな
い。その上、製鋼条件下の溶融鋼中では、還元
剤、例えばAl及びSiによるV₂O₃の還元は発熱反
応である。対照的に、還元剤と共にやはりバナジ
ウム添加剤として使用する五酸化バナジウム
（V₂O₅）は、融点（690℃）が溶融鋼の温度より
も約900℃低く、還元反応を行うには、やはりも
つと厳しい還元条件が必要である。V₂O₃及び
V₂O₅の両者の特性の比較は下記の第２表の通り
である。

【表】 正斜方
更に対照的に、V₂O₅は一般に電気炉及びとり
べに使用される多数の耐火材料に対する強力な融
剤と見なされている。その上、V₂O₅は690℃で溶
融して、製鋼条件下では液体のままである。液体
のV₂O₅粒子は金属−スラグの界面に瘉着し、か
つ浮流し、ここでスラグのために希釈され、かつ
CaO及びAl₂O₃のような塩基性酸化物と反応す
る。これらの相を還元するのは困難であり、かつ
バナジウムはスラグの容積全体に配分されて希薄
溶液を生じるので、V₂O₅からのバナジウム回収
は、固体で反応性の高いV₂O₃からよりも幾分か
劣る。 化学的に調製したV₂O₃は固体でもあり、かつ
工具鋼の製造条件下では、ケイ素又はアルミニウ
ムとも発熱反応をするので、酸化物の粒度、及び
従つて表面積は、還元の速度、及び完全さを決定
する主要因子であることは明らかである。還元反
応は下記の方程式で示すことができる、 Al Al₂O₃ V₂O₃＋Si → Ｖ＋SiO₂ Ｃ CO₂＋CO 反応速度は、電気炉内の基調をなしている還元
条件下、すなわち極度に小さい固体V₂O₃粒子が
SiとＣとを含有する溶融鋼浴全体に分布されてい
る条件下、で最大になる。これらの因子はすべ
て、V₂O₃の完全かつ迅速な還元、及び生成する
バナジウムの溶融鋼中での溶解性に関する理想的
な状態を作り出すのに寄与する。 本発明を実施するときに化学的に調製した
V₂O₃を添加剤として使用して、100％に近いバナ
ジウム回収率を得るためには、溶融鋼に、ある特
定の範囲、すなわち約0.15重量％から3.0重量％
までの範囲でケイ素を含有させるべきであること
を見い出した。浴を脱酸するために0.0重量％か
ら0.1よりも少ない重量％までの量のアルミニウ
ムも溶融鋼中に存在していてもよい。どの場合に
も、必要な還元条件を準備するためには、溶融鋼
の炭素含有量が約0.35重量％よりも多いことが必
要なのは言うまでもない。 ずつと前に指摘したように、Ｖ比をスラグ中の
CaOの％／SiO₂の％と定義する。Ｖ比を増大す
ることは、SiO₂の活性度を低下させ、かつSiの
還元反応に対する推進力を増大させる非常に有効
な方法である。製鋼条件（1600℃）下で、金属が
溶解したSiとO₂とを含有する場合には、所定の
スラグ−金属反応に対する平衡定数Ｋは下記の方
程式で求めることができる。 Ｋ＝aSiO₂／（aSi）（aO）²＝28997 式中、「Ｋ」は平衡定数であり、「aSiO₂」はス
ラグ中のSiO₂の活動度であり、「aSi」は溶融金
属に溶解しているSiの活動度であり、又「aO」
はやはり溶融鋼に溶解している酸素の活動度であ
る。 所定のＶ比に対するシリカの活動度は、下記の
第３表に示す「AOD法（the AOD Process）」−
AIME教育演習用手引き（Manual for AIME
Educational Seminars）−のような標準参考文献
から求めることができる。ケイ素及びバナジウム
の酸化に関するこれらのデータ、及び既発表の平
衡定数に基づいて、特定のケイ素含有量に対応す
る酸素水準を計算することができる。これらの条
件下で、還元することのできるV₂O₃の最大量、
従つて溶融金属に溶解したバナジウムの量も求め
ることができる。 第 ３ 表 Ｖ比のaSiO₂に及ぼす効果 Ｖ比 aSiO₂ ０ 1.00 0.25 0.50 0.50 0.28 0.75 0.20 1.00 0.15 1.25 0.11 1.50 0.09 1.75 0.08 2.00 0.07 下記の第４表では、低下するSiO₂活動度に対
するＶ比、対応する酸素水準、及びこれらの条件
下で還元することのできるV₂O₃最大量を示す。
この還元反応の結果として溶融鋼に溶解するバナ
ジウムも各Ｖ比に対して示してある。

【表】 このようにSiを0.3重量％含有し、かつ可変量
のＶ比を有する鋼に基づく上記の計算値から、Ｖ
比を１から２まで増大するにつれて、V₂O₃から
還元させて、1600℃の溶融鋼中に混入させること
のできるバナジウムの量が1.8倍増大するという
結論を下すことができる。 前記の米国特許第3410652号明細書に開示の化
学的方法による以外の物質を含有するV₂O₃を製
造することができることは言うまでもない。例え
ば、NH₄VO₂を水素還元してV₂O₃を製造するこ
とができる。これは、最初に400℃から500℃まで
で、次に600℃から650℃までで行う二段階還元方
法である。最終生成物は約80％のV₂O₃及び20％
のV₂O₄を含有し、充てん密度は45ポンド／立方
フイートである。この生成物の酸化状態は高すぎ
て、鋼に対するバナジウム添加剤としての使用を
容認することはできない。 下記の実施例で本発明を更に説明する。 実施例 １ 下記に記載する方法で、Ｍ−７品位の工具鋼を
製造した。この合金の成分は下記の通りであつ
た。 Ｃ：1.0重量％〜1.04重量％、 Mn：0.2重量％〜0.35重量％、 Si：0.3重量％〜0.55重量％、 Cr：3.5重量％〜4.0 重量％、 Ｖ：1.5重量％〜2.0 重量％、 Ｗ：1.5重量％〜2.0 重量％、 Mo：8.2重量％〜8.8 重量％。 バナジウム130ポンド、及びモリブデン−タン
グステン酸化物160ポンド、並びにV₂O₃としてバ
ナジウム80ポンドを含有する、くず鋼10トンを電
気炉に仕込んだ。充てん物を全部溶融して、塩基
性スラグ（Ｖ比＝３）の下に沈めた。次に融成物
にCaC₂とフエロシリコンとを添加して、スラグ
を還元させた。手によるかき混ぜと炉電極のかき
混ぜ作用とで、還元性物質をスラグに完全に混ぜ
込んだ、１時間後に溶融金属の試料を分析した。
バナジウム含有量は1.05重量％であつた。スラグ
を取り除き、かつバナジウム152ポンドをフエロ
バナジウム（V80％のFeV190ポンド）として添
加した。石灰（CaO）、CaC₂及びフエロシリコン
を添加して、第二スラグを作つた。30分後に、溶
融鋼（1600℃）の第二の試料を採取して分析し
た。記録されたバナジウム含有量は1.70重量％で
あつた。V₂O₃及びフエロバナジウム添加剤につ
いてのバナジウム回収率は下記の通りである。 (1) V₂O₃の添加前、 Ｖ：0.64重量％（くずから）、 (2) V₂O₃の添加後、 Ｖ：1.05重量％（Ｖ回収率：100％）、 (3) FeVの添加後、 1.70重量％（Ｖ回収率：88％）。 バナジウム分析及び試料採取の正確さに基づい
て、これらの条件下では、V₂O₃からの回収率は
98％から100％までに、又フエロバナジウムから
では86％から90％までになるという結論を下すこ
とができる。 実施例 ２ 化学的に調製したV₂O₃粉末としてバナジウム
430ポンド、及びケイ酸ナトリウム結合V₂O₃ブリ
ケツトとしてバナジウム10ポンドを、重量が約25
トンのM7品位の工具鋼炉融成物に添加した。融
成物は炭素含有量が0.65重量％であり、かつ又最
初のバナジウム含有量は0.72重量％であつた。塩
基性スラグ（Ｖ比＝1.54）を還元するために、フ
エロシリコン（ケイ素75％）とアルミニウム粉末
とを添加した。スラグの重量は約200ポンドであ
つた。V₂O₃粉末は添加するや否や速やかに融成
物中に消失したが、ブリケツトは融生物表面に浮
遊したままであつた。電気炉を1600℃で約１分か
ら２分までの間再活性化し、続いて30秒から40秒
までの間窒素でかき混ぜた。ブリケツトは直ちに
融成物中に沈んで見えなくなつた。融成物の試料
を分析して、バナジウム含有量は1.71重量％であ
ることが分つた。V₂O₃粉末からのバナジウム回
収率を100％と仮定すれば、バナジウムの分析値
は4.61重量％になるはずである。それ故、鋼中の
バナジウム0.1重量％はスラグから還元されたも
のと推算した。次に、鋼融成物をとりべに注ぎ込
んで、AOD容器に移した。移した重量は76.600
ポンドであつた。AOD中で処理した後に、溶融
している鋼を鋳込んでインゴツトにした。鋼の最
終組成は下記の通りであつた、 Ｃ：1.00重量％、 Mn：0.18重量％、 Si：0.42重量％、 Cr：3.55重量％、 Ｗ：1.66重量％、 Ｖ：1.96重量％、 Mo：8.56重量％。 実施例 ３ ケイ酸ナトリウムで結合した化学的に調製した
V₂O₃ブリケツトとして、バナジウム240ポンド
を、重量が約25トンのM7品位の工具鋼炉融成物
に添加した。融成物の炭素含有量は0.7重量％で
あり、かつ又最初にはバナジウム0.98重量％をも
含有していた。75％のFeSi150ポンド及びAl粉粉
末150ポンドを、塩基性スラグを確実に還元する
ように、V₂O₃ブリケツトと共に添加した。スラ
グの重量は約200ポンドであつた。スラグの分析
値はCa16.54％及び10.29％であり、Ｖ比は1.05で
あつた。添加後（約１分）にブリケツトがまた融
成物の表面に浮遊しているのが認められた。電気
炉を1600℃で再活性化したが、その後ブリケツト
は還元されて融成物中に消失した。融成物をとり
べに注ぎ込んで電気炉に戻し、そしてAOD容器
に移すために再びとりべに注ぎ込んだ。とりべ中
の融成物の試料を分析して、バナジウム含有量は
1.69重量％であることが分つた。炉内のV₂O₃ブ
リケツトからのバナジウムの回収率は100％であ
ると推定した。バナジウム約108ポンド（約0.20
重量％）もスラグから還元された。とりべ中のス
ラグはCa21.13％及び10.45％を含有し、Ｖ比は
1.26％であつた。次にバナジウム130ポンドを
V₂O₃粉末として移動とりべに中の溶融鋼に添加
して、バナジウム含有量を1.9重量％にした。
AOD処理後に、溶融鋼を鋳込んでインゴツトに
した。鋼の最終組成は下記の通りであつた。 Ｃ：1.02重量％、 Mn：0.25重量％、 Si：0.45重量％、 Cr：3.40重量％、 Ｗ：1.64重量％、 Ｖ：1.92重量％、 Mo：8.40重量％。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明に従つて化学的
に調製したV₂O₃の粉末粒子の構造を示す顕微鏡
写真であつて、第１図は拡大率100倍の写真であ
り、第２図は第１図中の大粒子の詳細な構造を示
すために拡大率を10000倍にした写真であり、第
３図は第１図中の小粒子の詳細な構造を示すため
に拡大率を10000倍にした写真であり、第４図は
第３図の小粒子の更に詳細な構造を示すために拡
大率を50000倍にした写真であり、第５図は化学
的に調製した代表的なV₂O₃2種類の粒度分布を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具鋼の製造において、 (a) 炭素含有量が約0.35重量％よりも多く、かつ
   約0.15重量％から約3.0重量％までのケイ素を
   含む溶融鋼、及び溶融鋼を被覆するスラグを形
   成し、スラグはCaO対SiO₂の重量比が1.0に等
   しいか、又は1.0以上の割合でCaO及びSiO₂を
   含有し、かつ (b) 本質的に溶融鋼中で、該炭素及びケイ素と化
   学量論的に反応して、少なくとも約0.4重量％
   から約5.0重量％までのバナジウムを生成する
   量の、化学的に調製した実質的に純粋なV₂O₃
   から成るバナジウム添加剤を溶融鋼に添加す
   る、 ことを特徴とする製造方法。 ２ スラグ中のCaO対SiO₂の重量比が２に等し
   いか、あるいはこれよりも大きい、上記第１項に
   記載の方法。 ３ 炭化カルシウム、フエロシリコン及びシリコ
   マンガンから成る群から選定する物質を添加し
   て、スラグの還元を行う、上記第１項に記載の方
   法。 ４ 溶融鋼が約0.10重量％よりも少量のアルミニ
   ウムを含有する、上記第１項に記載の方法。 ５ 化学的に調製した実質的に純粋なV₂O₃は表
   面積が約8000cm²／cm²よりも大きい、上記第１項に
   記載の方法。 ６ 化学的に調製した実質的に純粋なV₂O₃を粉
   砕して、充てん密度を約70ポンド／立方フイート
   から77ポンド／立方フイートにする、上記第１項
   に記載の方法。