JPS586958A - 溶融した鉄をベ−スとする合金へのバナジウム添加剤およびバナジウムの添加方法 - 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】 本発明は溶融された鉄をベースとする合金、例えば鋼に
対するバナジウムの添加に関する。更に詳しくは、本発
明はＶ、Ｏ３およびカルシウム含有還元剤を含む添加剤
を志向している。

鉄をベースとする合金、例えば鋼の製造においては、溶
融された合金に／々ナジウムを添加することが一般に必
要である。

以前の商業的技術には、フエロバナジウム合金およびバ
ナジウムおよび炭素、および米国特許第５．０４０，８
１４号明細書に開示されたバナジウム、炭素および窒素
含有材料の使用が含まれていた。

このような材料は多くの点において非常に有効であるが
、アルミニウム、炭素および窒素含有添加剤を生じる処
理技術が必要であり、従って、例えば管鋼および高級鍛
造グレードの鋼の製造などのすべての用途において十分
に使用できない。

７２０５　７’ラスアルミニウムｓ　　ｖ２０５ノラス
ケイ素シラスカルシウム−ケイ素合金、ｖ２０５ノラス
アルンニウム７″２スカルシクムーケイ素合金、および
「レツＰクーク」シラス２１％、６４９１または５０−
カルシウム−ケイ素合金のベレット化された混合物はこ
のような材料を溶融された鋼の表面上に置くことＫよっ
て、鋼中のバナジウム源として、以前に検討された。用
いられた「レッドケーク」は８５Ｌｓのｖ、ｏ、、　、
９−〇Ｎａ、１０　および２．５−のＨ２Ｏを含有する
水相パナゾン酸す）　ＩＪウムであった。この結果は、
多分酸化および表面スラグ障害のために決定的なもので
はなかった。

従って、本発明の目的は鉄をベースとする合金用のバナ
ジウム添加剤、特に製造にエネルヤーを、ｒＪ 必要とせず、しかも望むならば炭素または窒素を添加せ
ずにバナジウム金属成分を有効に添加できるバナジウム
添加剤を提供することである。

他の目的は図面と共に″Ｆ記の説明および特許請求の範
囲から明らかである。図面において、第１図は１＋ナゾ
クム回収車におよぼす整粒の影響を示すグラフであり、
かつ 第２図（ａ）からｌＸ２図ＣＯ）までは本発明によって
９ＩＪＩ理された鋼の１子ｆａ−ゾ分析を示している。

本発明のバナジウム添加剤はＶ２Ｏ，（少なくとも９５
重量％のＶ２Ｏ３）およびカルシウム含有還元剤から本
質的になるプレンＰされた凝集混合物である。この混合
物は約５５重量−から６５重量−までのＶ２Ｏ３および
６５重量−から４５重量−までのカルシウム含有還元剤
を含有する。本発明の好ましい実施態様においては、還
元剤はカルシウム−ケイ素合金であり、約２８重量％か
ら６２重量ＩｓまでのＯａおよび６０重量−から６５重
量−までの８１であり、０５Ｌ８１２およびＳｌの相を
主として含有し、この合金は偶然に約８重量ｔＩＩまで
の鉄、アルミニウム、バリウム、および製造工程、すな
わちＯａＯおよび５１０２の炭素による鑞気炉還元によ
るカルシウム−ケイ素合金の製造に付随して生じる他の
不純物を含有することもある（代表的な分析値＝２８−
から３２％までのＯａ、　６Ｑ−から６５１ｓまでの８
１．５．０−のＩＦｅ、　１．２５−のム！、１．０−
のＢａおよび少量の不純物元素である）。

本発明の実施において、Ｖ１Ｏ３およびカルシウム−ケ
イ素合金のブレンドした凝集混合物は実質的にｆ記の割
合で製造される。すなわち５０重量−から７０重量−ま
で、好ましくは５５重量−から６５重量−までのＶ２Ｏ
３および３０重量−から５０重量Ｓｔで、好ましくは６
５重量−から４５重量ｑＩＩｔでのカルシウム−ケイ素
合金である。カルシウム−ケイ素合金の粒径は生として
（９０％より多く）８メツシユおよびそれより細かく（
８ＭＸＤ）、かつＶ２Ｏ３は主として（９０ｍ！より多
く）１００メツシユおよびそれより細かい（１００Ｍｘ
Ｄ）。

この混合物は、例えば従来の圧縮技術によって、十分に
ゾレ／げされ、その後凝集されるので、Ｖ２Ｏ３および
カルシウム−ケイ素合金粒子のような還元剤の粒子が密
接して密釦会合している。この密釦会合した凝集混合物
は、金属浴の熱および還元剤の還元力がＶ２Ｏ３の還元
を活性化させるに十分である溶融鋼に添加される。発生
した金属１＋ナジウムは直ちに溶融金属に一体化される
。

本発明の添加剤は、カルシウム含有還元剤を酸化する溶
融金属上の高温ふん囲気中のｊ！索とのどのような反応
も最小にするためＩｃｍ融金属中忙迅速ｌＣ浸せきされ
ることが重要である。また、添加物の反応性がスラグに
る被覆または反応によって減少されないように溶融金属
の表面上の任意のスラグまたはスラグ状材料との接触を
避けなければならない。このことは数種の方法によって
行われる。例えば、容器内に封入された添加剤を溶融金
属に投入するかまたは溶融金属の炉からトリベヘの移送
の間に圧縮された混合物を注入流に加えることによって
行われる。添加剤の溶融金属中への迅速な浸せきを確保
するために、添□加のＩｉ４始前にトリベは約１７４か
ら　７３までのレベルに部分的に満たされなければなら
ず、しかもこの添加はトリペが満たされる前に完了しな
ければならない。酸化ｐ＋ナジクムが還元された場合に
形成されたｃａ。

および８１０２は鋼がアルキ°ニウム脱酸される場合以
外はスラグに入る。この場合、発生したＯａＯによりア
ルミニウム脱酸の実施から生じたＡ１２ｏ３包有物は変
性される。

”１ｍ０３（５３４０）はその低酸素含量のために、バ
ナジウムの好ましい酸化ノ々ナゾウム源である。

このために、還元反応には一層少ないカルシウム含有還
元剤が必要であり、しがもまた溶融金属に添加すると一
層少量のＯａＯおよび８１ｏ２が発生する。

す′ラニ、Ｙ２Ｏ５（’）Ｉ融温度ハ高＜（１９７０℃
）、従ってＶ、Ｏ，ダラスカルシウムーケイ素合金還元
反応温度は溶融鋼の温度（ン１５００’０）Ｉｃ全く近
似する。Ｖ２Ｏ，および１２０５の化学的および物理的
性状を第６表に示す。

ｒ記の例により、永発明はさらに具体的に説明される。

例 操作　Ａｒｍａｏ鉄をマグ禾シアでライニングした鱒導
炉中において、黒鉛カバーを通してアルインを流しなが
ら溶融した。温度が１６００℃±１０℃に安定化した後
に、ケイ素をもって熱を妨げた。

次に、バナジウムの添加以外は、加熱処理の組成は必要
なグレーげに関節された。温度を１６００℃±５℃に１
分間安定化した後、−ンチューデ試料を分析用にと９、
次いでバナジウム添加剤を含有する鋼はぐエンベロダを
溶融鋼中釦投入することによってバナジウム添加を行っ
た。この鋼温度なＶ２Ｏ３ｆラス還元剤混合物の添加後
６分間炉に電力を用いて１６００℃±５℃に保った。次
に、この電力をしゃ断して、１分後に、ビンチュー！試
料をとり、次いでこの鋼を１００ポンド、１０．２１：
ＩＩ”（４′２）のイン−ｉ”ットに＃遺した。続いて
、インデントの中径の中央の底面から１／３上部から除
いた試験片を顕微鏡検査および化学分析した。若干のも
のは電子！ロー！で分析した。

Ｖ２Ｏ３プラス還元剤の種々の混合物を異なった組成を
有する溶融鋼中にバナジウム源として添加した。１ＩＩ
１表において、結果は各鋼組成についてバナジウム回収
率の増加する顔に配列されている。

第２表のデータは／々ナゾウム添加剤が異なった圧力を
示す種々の条件丁で圧縮されたｖｇｏ３ｆ？スカルシウ
ムーケイ素合金（８ＭＸＤ）の混合物である場合の各種
グレーげの鋼についてのバナジウム回収率を比較してい
る。また８３表においては、カルシウム−ケイ素合金の
粒径が主な変数である場合の各種グレードの鋼について
のノ々ナジウム回収車を比較している。好ましい７２０
３　ｆラスカルシウム−ケイ素合金添加剤混合物を一層
完全に特徴づけるために、市販グレードのカルシウム−
ケイ素合金（Ｂｍｘｐ）の粒度分布を第４表に示す。

６７−は１２メツシユより小さく、かつ４５チは２０メ
ツシユより小さいことを認めることができる。第１図に
示すように、一層細かい粒径部分のカルシクムーケイ素
合金はｖｇｏ５の還元に有効であるが、しかしながら８
ＭＸＤ部分は一層細かい部分よりも一層経済的であるば
かりでなくまた製造の危険性が一層少ない生成物である
。

若干のグレードの鋼においては、炭素まだは炭素および
窒素の添加は許容ひきるかあるいは有利である。また、
第５表に示すように、ｖ、ｏ３を０１ＬＯ２またはＯａ
ｋ！Ｎ２なもって還元することにより、バナジウムおよ
び炭素または炭素／ラス窒素もこれらの鋼に添加できる
。

前記したように、第１表は各端の組成についてバナジウ
ム回収率の増加する順序で配列された実験加熱処理を示
している。アルミニウムおよび各種の融剤と一緒のアル
きニクムのような還元剤は溶融鋼中のＶ、Ｏ３を還元す
ることを認めることができる。しかしながら、これらの
混合物すべてＫついて、鋼中の／々ナジウム回収率は６
ｏ−より低かった。

第１表および第１図に示すように、ベナジクム源が６０
優のＶ２ｎｓ　　（１００ＭＸＤ　）　７’ｊＸ４０チ
のカルシウム−ケイ素合金（８ＭＸＤ）の密に会合した
混合物の場合に最適のバナジウム回収率が記碌された。

また第１表において、戸々ナゾウム回収率は鋼の組成に
は依存しないこき蚤総ｂ％＆とも認めることができる。

このことは、６０％のｖ２０３　　プラス４０−のカル
シウム−ケイ素合金、８ＭＸＤ、４合物からのバナジウ
ム回収率がアル２ニクムでキルした鋼（０，０８−から
０．２２　％まで００）、セきギルド鋼（０，１８−か
ら０．３０５１までの０）および普通炭素鋼（０，１０
−から０．４０１１１でのＯＩＣおいて８０−を越えた
、第２表において％ＫＱＩ！らかである。さらに第２表
から、６ｏ＊ｖ２ｏｓｆラス４０チ力ルシウムーケイ素
合金（８ＭＸＤ）を、手で−はく浸せきエンベａｆ中に
充てんする代わりに結合剤を用いて市販鳳の方法によっ
て団鉱和した場合に／童ナジウム回収率は徐々に向上す
ることが分かる。換言すれば、結合剤を用いた商業的塁
の団鉱を特徴づけるｖ２０３ダラスカルシウムーケイ素
合金混合物の密な会合によってバナジウム回収率が向上
する。例えば、第２表の四角形状の囲いで強調された添
加方法を用いた加熱地層は添加剤混合物の製造を除いて
はＩｉ 繰り返し加熱処理として行った。１対の加熱処理以外の
すべてにおいては、市販麿の団鉱からの／ｆナジウム回
収率は鋼はくエンペロ！中にこの混合物を密に充てんす
るよりもすぐれていた。

第３表のデータから、バナジウム回収率の最適化におい
て還元剤、カルシクムーケイ素合金の粒径の影響が分か
る。さらに、Ａナジクム回収本は鋼の組成に無関係であ
り、かつ第１図のグラフに図示するようにカルシウム−
ケイ素合金の粒径が８ＭｘＤｔたはそれ以下である場合
に最大になった。カルシウム−ケイ素合金の粒径範囲が
１５０ＭＸＤおよび１ＱＩＩＭＸＤであった場＆に９０
１より大きい高／ｆナジウム回収率が測定されたが、こ
れらの粒径範囲の生成に関連した潜在的危険およびコス
トによって商業的応用が制限される。このために、８Ｍ
ＸＤのカルシウム−ケイ素合金は、本発明に対して最適
の性質を有する。商業グレード８ＭＸＤの粒径分布を第
４表に示す。

鋼の炭素または炭素−ゾラス−窒素含量のわずかな増加
が製鋼業者にとって許容できるかあるいは有利な場合、
カルシウム−ケイ素合金の代わ９に０ａ０２および（ま
たは）　ＯＡＯＭｌを還元剤とじて用いることができる
。また商業グレードの０ａ０２およびＯＡＯＭｌはＶ、
ＯＳの還元に有効であり、しかもバナジウムのみでなく
また炭素または炭素および窒素の溶融鋼への添加にも有
効であることが分かった。第５表に示す結果から、バナ
ジウム回収率およびｖ２０３ノラス０ａ０２およびｖ３
０３ノラスＯａＯＭ２混合物の添加後に１１Ｉ融鋼の炭
素および窒素含量が増大することが分かる。

インノットから取り去った試験片を化学分析し、また光
学的に調べた。研磨した部分の包有物を、しばしば電子
マイクロ！ロープで分析した。この検査の間に、還元反
応によって発生した□ａｏによって、アルミニウムで脱
酸した鋼のアルミナ包有物性が改良されることがはっき
りした。例えば、含有されたカルシウムおよびアルミニ
ウムが包有物中に共存する第２図の電子デローデ図に示
す通りである。すなわち、本発明によるＶ３１０３７’
ラス力ルシウム含有還元剤の溶融鋼への添加は綽ナジク
ム源のみでなくまた発生した酸化カルシウムはアルミニ
ウムで脱酸した鋼中のアルミナ包有物の有害な作用をも
改良する。この改良の程度は溶融鋼中のＯａＯおよびム
７１１０３の相対量によって決まる。

前記のことから、ｖ２０３およびカルシウム含有還元剤
の密に会合した凝集混合物は、溶融鋼中に浸せきした場
合に、有効なエネルギー効率的なバナジウム源であるこ
とが分かる。

本明細書に言うメツシュの大きさは米国ふるい系列であ
る。

（−ロ 京　ｏｒａ　　ツ ｕ’）　　寧　京　寧 ＯＩＮ　Ｆ　。

・　〒−Ｎ）Ｎコ ■　　　・・口・・・ Ｉ　Ｏロ　マー 鍼つ　１−− Ｎつ　ＯＮコ　ロ 軍　　　　　属ロー−〇 哨唖りへＰ噂ｈｅ）　　　　ロ哨０ロロ膿煩りＮｋ　ｋ
　ｋの口のヘ　クリ＜３＜■の■の〜　〜　〜　−〜　
−−Ｎ　　　〜　〜　〜　〜　山　山　−山鍼　　　　
　　　　　　　寝 駕　　　　　　　　　　　　鍼 圃　　　　　　　　　　　属 １．０年 第　　４　　表 カルシウム−ケイ素合金の粒度分布 （８メツシユ以ド） ６メツシユー最犬 ４−８Ｍ上 ３３チ１２Ｍ上 ５５％　２０Ｍ上 ６８チ３２Ｍ上 ７８チ４８Ｍ上 ８５５１６５Ｍ上 ８９１　’ｆＯ（１Ｍ上 ９３チ１５０Ｍ上 ９５１１Ｇ　２００Ｍ上 ユニオン・カーパイＰ・コーポレーション、メタルズ・
ディビジョンの製品。

へ　　　　　論 二さ　　−！　　餐

【図面の簡単な説明】

ｔａ１図は７寸ナシ２台回収車におよぼす粒径の影響を
示すグラフであり、 第２（ａ）図乃至嬉２（Ｃ）は不発ｆ！ＡＫよって処理
された鋼の電子ゾロ、７デ分析を示している。 代理人　　浅　村　　皓 Ｃ＾−Ｓ＋４；−＋　ｙｔｉｒ掻 ＦＩＧ、　　　１ 手続補正書（自船 昭和５７年５月１１日 特・許庁長宮殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第５３６２３　　号 添加剤およびＩ４ナジウムの添加方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 昭和　　年　　月　　日 ６、補正により増加する発明の数 手続補正書（方式）１゜ 詔和５７年６月ｌｂ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和Ｓり年特許願第　Ｓ３ｂ’；！多　号３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 ５、補正命令の日付 昭和釘年　７月２ｑ日 ６、補正により増加する発明の数 明細書第２２頁５行（図面の簡単な説明の欄）、「電子
グローブ分析を示している」を「電子プローブ分析によ
る結晶構造を示す写真で牟る。」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）溶融した鉄をペースとする合金へのバナジウム添
   加用の添加剤において、約５０重量−から７０重量−ま
   での微粉砕したｖ２０３　　と約３０重量−から５０重
   量−までのカルシクムーケイ素合金、炭化カルシウムお
   よびカルシラムシアナ２ドからなる群から選ばれた微粉
   砕したカルシウム含有材料の凝集したブレンド混合物か
   ら本質的になる、溶融した鉄をペースとする合金）のバ
   ナジウム添加用の添加剤。 （２）　　前記Ｖ、０３が主として１００メツシユおよ
   びそれよりも細かい大きさであり、しかも前記カルシウ
   ム含有材料が主として８メツシユおよびそれより細かい
   大きさである、＊杵請求の範囲第１項に従う添加剤。 Ｉ３）　　ｆｍ記カルシウム含有材料がカルシウム−ケ
   イ素合金である、特許請求の範囲第１項に従う添加剤。 １４）前記カルシウム含有材料が炭化カルシウムである
   、特許請求の範囲第１項に従う添加剤。 （５）＃記カルシウム含有材料がカルシラムシアナ建ド
   である、特許請求の範囲ｊｌＥＩ項に従う添加剤。 （６）溶融した鉄をペースとする合金へのバナジウムの
   添加方法において、約５０重量−から７０重量−までの
   微粉砕したＶ、０３と約３０重量−から５０重量ｓｔで
   のカルシウム−ケイ素合金、炭化カルシウムおよびカル
   シラムシアナ建ドからなる群から選ばれた微粉砕したカ
   ルシウム含有材料の凝集したブレンド混合物から本質的
   になる添加剤を溶融した鉄をペース゛とする合金に浸せ
   きすることを特徴とする、溶融した鉄をペースとする合
   金へのバナジウムの添加方法。 （７）前記Ｖ、Ｏ，が主として１００メツシユおよびそ
   れより細かい大きさであり、かつ前記カルシウム含有材
   料が主として８メツシエおよびそれより細かい大きさで
   ある、特許請求の範囲ｌｓ６項に従う方法。 （８）　　前記カルシウム含有材料がカルシウム−ケイ
   素合金ひある、特許請求の範囲第６項に従う方法。 （９）　　前記カルシウム含有材料が炭化カルシウムで
   ある、特許請求の範囲第６項に従う方法。 １Ｇ　　前記カルシウム含有材料がカルシウムシアナミ
   ドである、特許請求の範囲第６項に従う方法。