JPS5846541B2 - 反応性金属の溶融金属浴への添加方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応性金属添加物の改良された回収率が得られ
る、溶融金属浴に反応性金属を添加する方法に関する。

さらに詳しくは、本発明はマグネシウムの改良された回
収率が得られる溶融フェロシリコン合金にマグネシウム
を添加する方法に関する。

や全工業においては、−縮に合金される金属の溶融浴に
直接に合金にされる金属を添加することは合金の製造に
おいて普通に実施されている。

ここで合金にされる金属を溶融浴中に溶解し、それによ
って所望の合金を溶融形で生成する。

多くの場合、この浴に添加される金属はそれが添加され
る溶融浴の温度において蒸気圧を有し、この蒸気圧は全
環境圧力を越え、容易に酸化される。

この場合、合金にされる金属の溶融浴への添加は添加金
属の蒸発および酸化を生じ、その結果金属添加物の損失
をもたらし、従って付随するフレアおよびヒユームによ
って起こる危険のみならず浴中の金属添加物の回収率が
減少する。

商業規模の運転におけるかかる金属損失の経済的影響は
著しく、かかる蒸発損失が溶融浴に添加される金属また
はその合金の重量に基づいて１％減少してもプラント規
模運転において著しいコストの節約をもたらすことがで
きる。

従って反応性金属は、浴温度における金属添加物の蒸気
圧が添加金属の蒸発をもたらすかかる添加物によって全
環境圧力を越えるような温度の溶融金属浴または溶融金
属合金浴に元素形または合金の形で添加される金属とし
て定義される。

術語「反応性金属」は反応性金属をベースとする合金を
含む。

本文中に記載の反応性金属添加物は浴上に浮遊し、徐々
にその浴中に溶解する反応性金属である。

工業的実施において常用される反応性金属の溶融金属浴
への添加物の例としては、鋳鉄用のノジュラー化用合金
を製造する目的のために約１乃至９重量％のマグネシウ
ムを含む合金を虫取するために溶融フェロシリコン浴に
添加されるマグネシウム（沸点１１０７°Ｃ）がある。

この場合、溶融フェロシリコン浴の温度は典型的には約
１３２０乃至１６００℃の範囲にあり、この温度におい
て、マグネシウムの蒸気圧は３５１４乃至１４８００ｍ
ｍ Ｈｇの範囲であり、全環境圧力は約７６０ ｍｍＨ
ｇすなわちほぼ標準大気圧である。

かかる添加物は添加されたマグネシウムの蒸発、従って
マグネシウム金属の付随的損失をもたらす。

カルシウム（沸点１４４０°Ｃ）は脱硫および脱酸素の
ために約１６００℃の温度における溶融鉄浴または溶融
鋼浴に添加される。

１６００℃の温度において、カルシウムの蒸気圧は２９
８０ｍｒｎＨｇであり、従ってカルシウム添加物の蒸発
をもたらす近似的全環境圧力の７６０ｍｍＨｇを越える
。

マグネシウムは、マグネシウムアルミニウムケイ素鋳造
合金を製造するために約１４００℃の温度の溶融アルミ
ニウムケイ素浴に添加される。

１４００℃の温度において、マグネシウムの蒸気圧は５
５７０ｍｍＨｇであり、従ってマグネシウム添加物の蒸
発をもたらす近似的全環境圧力の７６０ｍｍＨｇを越え
る。

鋳鉄用ノジュラー化用合金または接種剤合金を製造する
ためにストロンチウム（１３８０８Ｃ）またはカルシウ
ム（１４４０°Ｃ）の沸点を越えることが多い浴温の溶
融フェロシリコンにカルシウムまたはストロンチウムを
添加する。

この場合、ストロンチウムまたはカルシウムの蒸気圧は
ストロンチウムまたはカルシウム添加物の蒸発をもたら
す全環境圧力を越える。

マグネシウムは鉄中のグラファイトをノジュラー化する
ために少量で２溶融鉄に添加される。

この場合、溶融鉄浴の温度は典型的には約１３５０乃至
１５００℃の範囲にあり、従ってマグネシウムの沸点（
１１０７℃）を越え、そしてマグネシウムの蒸気圧はマ
グネシウム添加物の蒸発をもたらす全環境圧力を越える
。

先行技術においては、無臭無色、無毒ガスであるガス状
六フフ化硫黄（ＳＦ６）は希薄量においてマグネシウム
溶融および鋳造操作用保護ふん囲気を与えるのに有効で
あることが知られている。

かかる溶融および鋳造操作は典型的には操作の対象であ
るマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶融温度に大
いに依存する約５００乃至７００℃の温度において行わ
れる。

しかしながら、これらの温度はマグネシウムの沸点（１
１０７℃）より著しく低い。

かかる六フッ化硫黄の使用は、例えば米国特許第４，０
８９，６７８号明細書Ｈａｎａｗａｌｔおよび米国特許
３，４００，７５２号明細書ＵｎｓｗｏｒｔｈおよびＰ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌＭａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｓ５ｏｃｉａｔｉ
ｏｎ、 Ｍａｙ ２２−２４゜１９７７、「Ｍｅｌ ｔ
ｉｎｇ Ｍａ ｇｎｅｓ ｉｕｍ Ｕｎｄｅｒ Ａｉ
ｒ ／Ｓ Ｆ６ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ａｔｍｏｓ
ｐｈｅｒｅ Ｊ １６−Ｓ、 Ｌ、 Ｃｏｕｌｉｎｇら
に記載されている。

しかしながら、既知の先行技術文献においては、反応性
金属の蒸気圧が全環境圧力を越える温度における反応性
金属の取り扱いに関連して希ＳＦ６ふん囲気の使用につ
いては論じていない。

反応性金属の溶融金属浴に対する添加に関する先行技術
の方法としては米国特許第３，５４５，９６０号明細書
−Ｍｃｃｌｅｌｌａｎがあり、この開示内容は本文中に
参照され、固体物質が添加される溶融金属浴を、この浴
の表面下に例えば窒素の非反応性ガスを注入することに
よってかくはんして金属浴と体部加物の均質混合を行う
ことを記載している。

かかる方法の実施によって、浴上に非反応性ガスのふん
囲気が設けられる。

従って本発明の目的は、浴中の反応性金属添加物の回収
率を改良するために反応性金属添加物の蒸気圧が全環境
圧力を越える温度において溶融金属浴に反応性金属を添
加する有効かつ経済的方法を提供することである。

さらに本発明の目的はフェロシリコン？６中のマグネシ
ウムの回収率を改良するために溶融フェロシリコン浴に
マグネシウムを添加する有効かつ経済約方法を提供する
ことである。

本発明の他の目的は下記の記載および単一の図が、本発
明の特定の実施態様を実施するための溶融金属浴を示し
ている図面と関連したクレームから明らかである。

本発明の方法において、少量のガス状ＳＦ６の非反応性
希釈剤ガス中のガス状ふん囲気を溶融金属浴上に設ける
ことによって驚くべきことに思いがけなくも反応性金属
添加物の蒸気圧が溶融浴中の反応性金属の溶解の際の全
環境圧力を越える温度に保たれている溶融金属浴に添加
される反応性金属の回収率がこのガス状ふん囲気なしに
得られる回収率以上に有効に増加できることが分かった
。

非反応性希釈剤ガスは、ＳＦ６の少量と実質的に反応し
ないかまたは溶融浴と実質的に反応しないガス状であり
、したがって希ＳＦ６ガス状ふん囲気の本文中に記載の
有効性を実質的に低下させない。

本発明は （ａ） 溶融金属の浴を準備し、 （ｂ） 約１００乃至３０００ ｐｐｍのＳＦ６を含
む非反応性ガスから本質的になる浴の表面上にガス状ふ
ん囲気を設け、 （ｃ）選ばれた反応性金属が浴の表面上のガス状ふん囲
気の全環境圧力を越える蒸気圧を示す温度における溶融
金属の浴を設け、 （ｄ） 浴の表面上にその浴中に溶解させるために、
選ばれた反応性金属を析出させ、溶融金属浴中へ反応性
金属を溶解させる場合に、溶融金属浴中の反応性金属添
加物の回収率をガス状ふん囲気なしに得られる回収率以
上に増加させることを特徴とする、反応性金属の溶融金
属浴への添加方法を含む。

本発明による方法の特定の実施態様は、マグネシウムを
フェロシリコン浴中へ溶解させる場合の溶融フェロシリ
コン浴中のマグネシウムの回収率がガス状ふん囲気なし
に得られる回収率以上に増加される、溶融フェロシリコ
ン浴にマグネシウムを添加する方法を特徴とする。

本発明の改良方法は、低濃度の保護剤ＳＦ６の結果とし
て低濃度の分解生成物、 得られる改良された金属回収率から達成される節約に関
して保護ふん囲気を低コストに提供する、および保護Ｓ
Ｆ６含有ガス状混合物を容易に生威し、しかもかかる混
合物を溶融浴表面上の容積に容易に適用するという利点
のあるガス状ふん囲気を用いることによって、溶融金属
浴中の反応性金属の改良された回収率が効率よくしかも
経済的に得られる方法である。

本発明方法の実施において、少量のＳＦ６および非反応
性希釈剤ガスの混合物を含むガス状ふん囲気を、溶融金
属浴中への反応性金属添加物の回収率を増大するために
反応性金属を導入する浴の表面上に設ける。

溶融金属浴の温度はかかる温度における反応性金属の蒸
気圧が浴の表面上の全環境圧力を越えるような温度であ
る。

反応性金属添加物は溶融浴の表面上に浮遊し、徐々にそ
の浴中に溶解して合金を生成する。

溶融金属浴は例えば定置式るつぼ炉または傾注るつぼ炉
または無心誘導電気炉を用いてるつぼ、とりべなどの中
において従来の方法において製造される。

本発明の好ましい実施においては溶融金属浴の表面上の
領域は囲い板またはカバーによって囲まれ、そして溶融
金属浴の表面と環境ふん囲気の間の自由な連通を防止す
るために浴の表面上に密閉容積を生成する。

本発明の好ましい実施のカバーは溶融金属浴の表面上の
密閉容積と環境ふん囲気の間に気密封止を提供する必要
はないが、カバーまたは囲い板は微少の漏れは許容しな
がら、最も好ましくは密閉容積と外部環境ふん囲気の間
の自由な流体の連通を実質的に防止する。

カバーまたは囲い板は好ましくは保護５Ｆ６−非反応性
希釈剤ガス混合物の導入用管類、ヒユームおよび過剰ガ
スの逃がし用排気口、反応性金属添加物導入用口、およ
び要すれば、従来の機械的かくはん装置用貫通または溶
融金属浴かくはん用ガス導入管を備える。

本発明の好ましい実施用の囲ったまたはカバーした従来
の溶融金属浴に対するかかる改良は当業者に容易に明ら
かである。

本発明の方法の使用が企図されている溶融金属浴および
反応性金属添加物としては本文中に記載されているもの
がある。

本発明の方法を実施するための溶融金属浴は浴に添加さ
れる反応性金属の浴温度における蒸気圧が浴の表面上の
全環境圧力を越えるような温度を有することを特徴とす
る。

本発明の方法の実施における反応性金属添加物は固体ま
たは液体形の何れであってもよい。

本発明の方法の実施における使用が企図されている反応
性金属は、溶融金属浴中への溶解を伴う浴の表面上に浮
遊するので、金属添加物の温度は浴温度に達する。

本発明の方法の使用が企図されている工業規模の応用に
おいては、浴上の全環境圧力は反応性金属添加物の蒸発
によって著しくは影響されない。

しかしながら、本発明の方法は浴温度における反応性金
属添加物の蒸気圧が浴上の全圧を越える場合はいつでも
応用できる。

本発明の方法は周期表２ａＩ族の金属およびそれをベー
スとする合金の添加による使用に特に企図され、そして
最も詳しくはその低融点および高蒸気圧のためにマグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウム、およびバリウム
の、溶融金属浴、特にフェロシリコン合金、すなわち２
０％乃至８０％のケイ素を含有する鉄をベースとする合
金の溶融浴への添加に企図されている。

＊参考 Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
ａｎｄ Ｐｈｙｓｉ−ｃｓ、 Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏ、、第４５版、１９６４−１
９６５、Ｂ・−２頁。

ＳＦ６非反応性希釈剤ガス混合物中の使用に企図された
非反応性希釈剤ガスとしては窒素、二酸化炭素および貴
ガス特にアルゴンおよびヘリウムがある。

窒素またはアルゴンは非反応性希釈剤ガスとしての陸用
に特に適当である。

前記非反応性希釈剤ガスの市販グレードは本発明の方法
の実施に適当である。

本発明の方法の使用に企図されているＳＦ６ガスは商業
グレードである。

本発明の方法の実施において、例えば本文中に記載の１
例である溶融金属浴は常法により製造される。

ＳＦ６および非反応性希釈剤ガスを混合して約１００乃
至３０００ ｐｐｍのＳＦ６そして好ましくは約１ｏｏ
ｏ乃至２０００ ｐｐｍのＳＦ６を含む混合物を生成す
る。

ＳＦ６非反応性希釈剤ガス混合物を溶融金属浴の表面上
に導入してガス状ふん囲気を形威し、そして環境ふん囲
気との自由な連通なしに溶融金属浴の表面を実質的に排
除する。

通常反応性金属添加物は浴に添加して溶解される。

溶融金属浴表面上にふん囲気を設けるＳＦ６非反応性希
釈剤ガス混合物を反応性金属添加物が浴中に溶解する直
前、溶解中および溶解するまで浴の表面上に連続的に導
入するのが適当である。

本発明の特定の実施態様においては、反応性金属または
合金を添加する前に加圧下または溶融金属浴表面上の本
文中に記載の密閉容積中にポンプ輸送することによって
５Ｆ６−希釈剤ガス混合物を注入する。

溶融金属浴表面上の密閉容積を虫取する囲い板またはカ
バーとしては前記の排気口またはガスまたはヒユームの
排出のための口があり、そして反応性金属の添加前に５
Ｆ６−非反応性希釈剤保護ガスの連続流によって溶融金
属浴上の密閉’Ｍ−ｆＸをパージして他のガスの存在を
実質的に除去する。

従来は、次に反応性金属または合金添加物、例えば反応
性金属のインゴット、ブロック、またはチップを浴の表
面上のカバーまたは囲い板を貫通しているシュートを通
して落下させることによって浴に添加する。

溶融金属浴は従来機械的手段または浴の表面下に窒素ま
たはアルゴンのようなガスを注入することによってかく
はんしてもよい。

本発明の方法の好ましい実施においては、固体反応性金
属の添加の間および反応性金属が浴中に溶解するまで同
様に溶融金属浴表面上の密閉容積中に連続的に５Ｆ６−
希釈剤ガスを注入する。

この５Ｆ６−希釈剤ガスは密閉容積中に注入してガスが
浴中の溶融金属の表面上に流れるのが好ましい。

特定の用途に対して浴の表面上に満足なふん囲気を与え
る最適ＳＦ６濃度は浴に添加される反応性金属または合
金、５Ｆ６−希釈剤ガス流量、ガス排出流量、および適
用可能ならば、ガスミキサー流量、または特定用途にお
いて用いる機械的かくはんの強さによって決定される。

図面について、溶融フェロシリコン浴へのマグネシウム
の添加を図る本発明による方法の特定の実施態様は下記
の通りである。

５０％のフェロシリコン（例えば４８乃至５２％のＦｅ
、５１乃至４７％のＳｉ１残部は付随的不純物）の溶融
金属浴１０を通常炭素ペーストライニング３０を有する
とりべ２０中に保持する。

この浴は約１３２０乃至１４５０℃に保たれている。

とりべ２０の開放端上にカバー５０を装着して溶融金属
１０上に密閉容積６０を形成する。

カバー５０と周囲のとりべ２０との係合によって形成さ
れるシール７０によって密閉容積６０と外部環境ふん囲
気との間の自由な流体連通が実質的に防止される。

カバー５０は本文中に記載の５Ｆ６−非反応性希釈剤ガ
ス混合物を密閉容積６０中に導入するための好ましくは
グラファイトから構成された第１の管９０の通路用第１
の口８０を含む。

管９０は密閉容積６０中の溶融金属１０の表面１２０上
に延びている。

溶融金属表面１２０近傍の管９０の端１００は本文中に
記載の注入された５Ｆ６−希釈剤ガス混合物を管９０か
ら放射状に分散させそして溶融金属表面１２０上に流れ
させるように端１００近傍の管壁中の多数の穴１１０を
含む管９０をもってふさがれているのが好ましい。

カバー５０は好ましくは黒船から構成される第２の管１
４０の通路用の第２の口１３０を含み、この管１４０は
本文中に記載のガス、適当には窒素の導入によって溶・
融金属１０をかくはんするに十分な深さたけ溶融金属表
面１２０下に延びている。

＃融金属表面１２０下に位置する管１４０の端１５０は
溶融金属１０のかくはんを行うために本文中に記載の注
入ガスが溶融金属１０中に導入されるような端１５０近
傍の管壁中に穴１６０を有する管１４０をもってふさが
れているのが好ましい。

カバー５０にはその端まで貫通している導管１８０の通
路用の第３の口１７０がある。

導管１８０は以下に記載のガスおよびヒユームの排気お
よび反応性金属３００の以下に記載の添加を行うために
備えられている。

図面において、ＡはＳＦ６非反応性ガス混合物の導入を
示し、Ｂは窒素の導入を示し、ＣはＳＦ６非反応性ガス
保護ふん囲気を示す。

本発明の特定の実施態様の実施において、約１３２０乃
至１４５０℃の温度に保たれた溶融フェロシリコン浴に
より、１００乃至３０００ｐｐｍのＳＦ６および窒素ま
たはアルゴンのような非反応性ガスの混合保護ガス混合
物を作製し、そして過剰のガスを導管１８０を通して排
出しながら５Ｆ６−非反応性希釈剤ガス混合物によって
密閉容積６０から他のガスを実質的にパージするに十分
な時間管９０を通して溶融金属表面１２０上に連続的に
注入する。

反応性金属の添加の前に管１４０を通して窒素を注入し
て同様に過剰のガスを導管１８０を通して排出しながら
溶融フェリシリコン浴のかくはんを行う。

密閉容積６０のパージ完了の時点で、インゴット、ブロ
ック、またはチップの形の固体商業グレードマグネシウ
ムを導管１８０を通して固体マグネシウムの通路により
そのマグネシウムを溶融浴中に溶解しながらその自重に
よって沈降させて溶融フェロシリコン中に導入する。

マグネシウムが浴中に完全に溶解するまで、マグネシウ
ムの添加の間管９０を通して５Ｆ６−希釈剤保温ガス混
合物を続けて注入する。

同様に、この期間溶融金属浴かくはん導管１４０を通し
て窒素を続けて注入する。

溶融フェロシリコン中に導入すしたマグネシウムの蒸発
によって生じる過剰ガスおよびヒユームは導管１８０を
通して排出する。

１３２０乃至１４５０℃の温度範囲におけるマグネシウ
ムの蒸気圧は３５１４乃至７２７０ｍｍＨｇであり、従
って本質的に約７６０ｍｍＨｇの大気圧にある溶融浴の
表面上の全環境圧力を実質的に越える。

マグネシウムの添加量はフェロシリコンに加える所望の
マグネシウム量により当業者によって容易に確認できる
。

約１乃至９重量％のマグネシウム添加は容易に行うこと
ができる。

溶融浴の表面上のふん囲気を形成する最適のＳＦ６濃度
は一部は保護ガス流量、排気のガス流量およびミキサー
ガスのガス流量によって決定されよう。

具体的説明として、上記の実施態様において、１、１３
０ ｄｍ３／分（４０ＳＣＦＭ（標準立方ツー１〕分）
〕の流量で計量されかつ加えられた窒素混合ガスと共に
約８５０ ｄｍ３７分（約３０ＳＣＦＭ）の流量で計量
されかつ加えられた２ ０００ ｐｐｍの５Ｆ６−窒素
保護ガス混合物は５％のマグネシウム添加物がインゴッ
トの形で浴に添加される、約１４３０°Ｃ（２６００°
Ｆ）の温度に保たれている９、９００ｋｇ（２２，００
０ポンド）の５０％ＦｅＳｉを含む溶融金属浴に有利で
あろう。

希ＳＦ６ふん囲気を使用しない場合は約７７％の回収率
が得られるのみであるが、溶融金属浴の表面上に５Ｆ６
−窒素ふん囲気（２０００ｐｐｍの５Ｆ６）を用いる場
合、最終鋳造合金において全添加マグネシウムの約８０
％のマグネシウム回収率が得られる。

このマグネシウム回収率の増加によって商業プラント規
模運転において実質的に金属の節約が得られる。

本発明の方法をさらに詳しく説明するために、下記の実
施例中に記載の種々の試験を行った。

実施例 １ 約２５關立方体（約１インチ立方体）塊状の９５０ｇの
５０％フェロシリコン（５１％のＦｅ。

４８％のＳｉ、残部は付随的不純物）を内径７５ｍｍ（
３インチ）のグラファイトるつぼ中で溶融した。

この溶融物に、３．５ｇの合金グレードカルシウム−シ
リコン（２８乃至３２％のＣａ、残部はＳｉで付随的不
純物含有）を生産グレードフェロシリコン浴組成をシミ
ュレートするために添加して、この溶融物を約１％分機
械的にかくはんした。

生成溶融物温度が１４００乃至１４２５℃に達すると、
この溶融物のピン管（ｐｉｎ−ｔｕｂｅ ）試料を採取
して、％Ｍｇ（ベース）として表され、そしてマグネシ
ウム添加の前に浴中に存在する残留マグネシウム％を表
す０．０４重量％のマグネシウム（化学分析）を含有す
ることが分かった。

るつぼは溶融金属上に５Ｆ６−希釈剤ガス混合物を送風
することのできる第１の口および過剰のガスを排出でき
る第３の口を含むカバーをもって覆われている。

商業用グレードのアルゴンと商業用グレードのＳＦ６の
混合物を混合して１３０ ｐｐｍのＳＦ６を準備した。

アルゴン−１３０ｐｐｍ ＳＦ６を１４０ｄｍ／／ｈ
Ｃ５５ｃｆｈ （標準立方フート／時）〕テ計量して溶
融物表面上に送風した。

溶融金属表面とるつぼカバーの間の密閉容積から残留環
境ふん囲気をパージするためにアルゴン−１３０ｐｐｍ
ガスを浴表面上に約１０分送風した後、約５ｇ立方体１
２３ｋｇ（５０ポンド）のマグネシウムインゴットから
得た）の形の５０ｇの商業用グレードのマグネシウムを
５分間にわたってるつぼのカバー中の開口部を通して溶
融浴中に落下した。

この浴を約５５７０乃至６３８０ ｍｍＨｇのマグネシ
ウム蒸気圧に相当する温度である１４００乃至 １４２５℃に保った。

溶融金属浴の表面はほぼ大気圧、すなわち約７６０ ｍ
ｍＨｇであった。

マグネシウム添加の間、浴を機械的にかくはんし、次い
でアルゴン−１３０ｐｐｍ ＳＦ６保護ガスを１４０ｄ
ｍ’／ ｈ （５，５ｃｆｈ ）で計量して浴の表面上
に連続的に送風した。

最後のマグネシウム立方体を添加した後、すべてのマグ
ネシウムが浴中に溶解するまで、続けてアルゴン−１３
０ｐｐｍ５Ｆ６ガスをかくはんおよび送風した。

最後のマグネシウム添加後、ピン管試料を下記に示した
時間に浴から採取し、そして最初の試料の時間をｔ二〇
と表してマグネシウムの重量％の化学分析を行った。

アルゴンをＳＦ６の存在しない溶融浴表面上に送風した
以外は同一の試験を行った。

結果は下記の通りであった。

実施例 ２ １４０ ｄ７７Ｌ７ｈ （５５ｃｆｈ ）で計量された
アルゴン−１３０ｐｐｍ Ｓ Ｆ６保護ガスを用いて、
約５ｇの立方体の形で８，１のマグネシウムを溶融浴に
添加した以外は実施例１と同一であった。

結果は下記の通りであった。

アルゴンをＳＦ６のない溶融浴上にアルゴンを送風した
以外は同一の試験を行った。

結果は下記の通りであった。

従って実施例１および実施例２は本発明の方法によって
溶融フェロシリコン浴上にふん囲気を設けるアルゴン−
１３０ｐｐｍ Ｓ Ｆ６ガス混合物によりマグネシウム
の蒸気圧がフェロシリコン浴上の全環境圧力を著しく越
える温度に保たれた溶融フェロシリコン浴中のマグネシ
ウム添加回収率はＳＦ６が存在せずに得られた回収率以
上に増大することが分かる。

実施例 ３ 混合窒素（Ｎ２） −１００ｐｐｍＳＦ６ガス状混合物
を１４０ ｄｍ／ｈ （５５ｃｆｈ ）で計算して、溶
融金属浴の表面上に送風した以外は実施例１と同一であ
った。

窒素は商業用グレードであった。結果は下記の通りであ
った。

従って実施例３から、本発明の方法により、マグネシウ
ムの蒸気圧がフェロシリコン浴上の全環境圧力を著しく
越える温度に保たれた溶融フェロシリコン浴中のマグネ
シウム添加回収率は、溶融フェロシリコン浴上のふんい
気を設ける窒素−１００ｐｐｍＳＦ６ガス混合物によっ
てＳＦ６が存在せずに得られた回収率以上に増大するこ
とが分かる。

実施例 ４ プラント規模で、本発明の方法により、Ｎ２−８Ｆ６ガ
ス状ふん囲気を浴の表面上に設けて溶融フェロシリコン
浴にマグネシウムを加え、１連の１０回の試験を行い、
またＳＦ６を含まないＮ２ガスを用いて１０回の試験を
行った。

カバーを備えた従来の１５）ン容量とりべ中に保持され
た溶融フェロシリコン浴中においてこれらの試験を行っ
た。

黒鉛管の端がふさがれているとりベカバーを通して、黒
鉛ガスインゼクタを装着した。

ふさがれた端近傍のインゼクタ管の壁はその管を通して
注入されるガスを管から放射状に分散させそして溶融金
属表面上に流すようにとりべの縁の下であるが溶融金属
浴表面より上の位置に直径約３ ｍｍ （約８インチ）
の多数のオリフィスを含んでいた。

黒鉛ランスをとりベカバーを通して装着し、溶融金属浴
のかくはんを行うＮ２ガスを注入するためにその出口を
溶融金属表面下に浸すような位置に設置した。

とりベカバー中に過剰ガスおよびヒユームの排出および
マグネシウムインゴットの添加の設備を備えた。

試験は下記の様に行った。

フェロシリコンの溶融浴（４６％（７）Ｓｉ１１％のＣ
ａ、１％のＡ７１１％のＣｅ、０．５％のＭ ｎ 。

残部Ｆｅ）を作製して、各種試験についてマグネシウム
の蒸気圧がそれぞれ約３６６５乃至９８００ｍｍＨｇの
範囲である１３２７乃至ｔ ５１０’Ｃの範囲の温度に
おいてとりべ中に保った。

溶融フェロシリコン浴の表面上の全環境圧力はほぼ大気
圧すなわち約７６０ ｍｍＨｇであった。

溶融フェロシリコン浴の重量は９，０５０〜１１，４５
０ｋｇ（１９，９５０〜２４，８２０ポンド）に変化し
、この浴に６００〜８７０ｋｇ（１３２０乃至１９２０
ポンド）の商業用グレードマグネシウムを添加した。

１０回の試験のために、商業用グレードＳＦ、のボンベ
をプラント窒素ガスライン（商業用グレード窒素ガス）
と接続することによって窒１−１０１−１Ｏ００ｐｐガ
ス状混合物を作製し、この混合物をマグネシウム添加前
に５分間溶融表面ととりベカバーの間の密閉容積から残
留環境ふん囲気をパージするために約４５０ ｄｉ／分
（約１６ＳＣＦＭ）の計量された流量において溶融浴表
面上に流れるようにガスインゼクタ管を通して注入した
。

次いでとりベカバー中に設けた開口部を通して約２３ｋ
ｇ（約５０ポンド）の商業用グレードマグネシウムイン
ゴットの形でマグネシウムを落下した。

Ｎ２−１０００ ｐｐｍ５Ｆ６ガス状混合物をマグネシ
ウム添加の期間中およびマグネシウム添加の期間中およ
びマグネシウム添加の完了後、マグネシウム添加物が実
質的に浴中にすべて溶解するまで溶融表面上に連続的に
注入した。

１０回の試険の間、浴表面上の計算された流量を約１１
０００ｐｐのＳＦ６を含む約４５０ ｄｍ３／分（約１
６ＳＣＦＭ）に保った。

マグネシウムの添加前に開始し、マグネシウムが浴中に
溶解する後まで続けて、マグネシウム添加の間浴をかく
はんするために、窒素（商業用グレード）を約６２０ｄ
妃／分（約２２ＳＣＦＭ）の流量で溶融金属浴の表面下
にグラファイトランスを通して注入した。

１０回の試験について、Ｎ２−１０００ ｐｐｍＳＦ６
ガス状混合物を溶融金属表面上に注入しない以外は本文
中に記載の操作を続けた。

しかしながら、溶融浴の表面下に注入されたＮ２によっ
て浴の表面上に窒素ふん囲気を作り、浴のかくはんを行
った。

本発明の方法により、Ｎ２−１０００ ｐｐｍ ＳＦ６
保護ガス状混合物を用いた１０回の試険についての最終
鋳造フェロシリコン合金中の平均マグネシラム回収率は
７９．２％であった。

ＳＦ６の存在しない平均マグネシウム回収率は７６．９
％であった。

合金中の最終マグネシウム％に全合金重量を掛け、溶融
浴へのマグネシウムの全添加量で割ることによって回収
マグネシウム％を計算した。

従って、実施例４から、プラント規模の運転において実
施した本発明の方法によって浴上に保護ふん囲気を形成
する少量のＳＦ６と非反応性希釈剤ガスのガス状混合物
を用いてマグネシウムの蒸気圧が浴の表面上の全環境圧
力を著しく越える温度において溶融フェロシリコン浴中
の回収マグネシウム量が商業的に有意に増加する（平均
２．３％）ことが分かる。

実施例 ５ 窒素−２０００ｐｐｍガス状保護混合物を１１３０ｄ妃
／分（４０ＳＣＦＭ＞の計量された流量で用いた以外は
実施例４と同一であった。

溶融浴に用いたフェロシリコン合金の分析値は５００〜
９００ｋｇ（１１００〜２０００ポンド）の商業用グレ
ードマグネシウムを添加する６、８００〜１２．２５０
ｋｇ（１５，０００〜２７，０００ポンド）に変化する
溶融フェロシリコン浴の重量について４６％のＳｉ、１
％のＣａ、１％のＡ［，０，５％のＭｎ、０．５％のＣ
ｅ、残部のＦｅであった。

本発明の方法により、Ｎ２−２０００ ｐｐｍＳＦ６ガ
ス状混合物を用いた２２回の試験について、溶融フェロ
シリコン合金中の平均マグネシウム回収率は７９．６％
であった。

２２回の試験についてＳＦ６の存在しない場合の平均マ
グネシウム回収率は７６．９％であった。

同様に、実施例５から、本発明の方法の実施によって回
収されたマグネシウム量が商業的に有意に増加する（平
均２．７％）ことが分かる。

また、実施例５から浴の表面上に設けられたふん囲気中
に存在する保護剤ＳＦ６の量を増加することによって回
収率の増加が得られることが分かる。

従って前記実施例から、本発明の方法による溶融金属浴
上の少量のガス状ＳＦ６と非反応性希釈剤ガスの混合物
を含むふん囲気によって、溶融金属浴中に反応性金属が
溶解すると反応性金属の蒸気圧が全環境圧力を越える温
度を有する溶融金属浴に加えた反応性金属の回収率が５
Ｆ６−非反応性希釈剤ガスふん囲気を使用せずに得られ
た回収率以上に増大することが分かる。

前記実施例は溶融金属浴に対する固体反応性金属添加を
志向しているが、本発明の方法は液体反応性金属添加物
の蒸気圧が全環境圧力を越えるような温度である溶融金
属浴への液体反応性金属の添加に容易に適用できること
は当業者に明らかである。

一層高濃度のＳＦ６においては、例えばダクト装置また
はヒユームコレクター上にＳＦ６の分解生成物の腐食性
作用が起こる可能性があるため、本発明の方法により５
Ｆ６−非反応性希釈剤ガス混合物中の約３０００ ｐｐ
ｍのＳＦ６の上部範囲が選ばれる。

本発明の方法は溶融浴の表面上の全環境圧力が適切には
約０．５乃至１５気圧の範囲であり、最適には約１乃至
５気圧の範囲である、溶融金属浴への反応性金属、特に
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、またはバ
リウムの添加を企図している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法における装置であり、１０・・・・
・・溶融金属浴、２０・・・・・・とりべ、３０・・・
・・・炭素ペーストライニング、５０・・・・・・カバ
ー、６０・・・・・・密閉容積、７０・・・・・・シー
ル、８０・・・・・・第１の管通路用第１の口、９０・
・・・・・第１の管、１００・・・・・・第１の管端、
１１０・・・・・・穴、１２０・・・・・・溶融金属表
面、１３０・・・・・・第２の管通路用第２の口、１４
０・・・・・・第２の管、１５０・・・・・・第２の管
端、１６０・・・・・・穴、１７０・・・・・・第３の
口、１８０・・・・・・導管、３００・・・・・・反応
性金属を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）溶融金属の浴を準備し、 （ｂ） 前記浴の表面上に、ｉｏｏ乃至３０００ｐｐ
   ｍのＳＦ６を含有する非反応性ガスから本質的になるガ
   ス状ふん囲気を設け、 （ｃ） 選ばれた反応性金属が前記浴の表面上のガス
   状ふん囲気の全環境圧力を越える蒸気圧を示す温度にお
   いて溶融金属の前記浴を設け、 （ｄ） 前記浴中に溶解させるために浴の表面上に、
   前記選ばれた反応性金属を沈着させることを特徴とする
   、反応性金属の溶融金属浴への添加方法。 ２ 反応性金属がマグネシウム、カルシウム、ストロン
   チウム、およびバリウムからなる群から選ばれる、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 浴が溶融フェロシリコンから本質的になる、特許請
   求の範囲第２項に記載の方法。 ４ＳＦ６が１ｏｏｏ乃至２０００ｐｐｍの範囲にある、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 非反応性ガスが窒素、アルゴン、二酸化岸素および
   ヘリウムからなる群から選ばれる、特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。