JPS587700B2 - コウジユンドクロムテツゴウキンノ セイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高純度クロム鉄合金の製造法に関し、更しく
はＣ０．０４％以下、ＮＯ．０１０％以下、Ｓ０．０１
５％以下、Ｐ０．０２５％以下、Ｓｉ０．３５％以下、
Ａｌ０．０５％以下でＣｒ２５〜７０％、残部は実質的
にＦｅであるクロム鉄合金の製造法に関する。

このクロム鉄合金はフエライト系ステンレス鋼、特に高
クロムフエライト系ステンレス鋼の原料として適したも
のである。

フエライト系ステンレス鉱はその金属材料特性に及ぼす
微量不純物元素の影響が極めて大きく、また精錬過程で
不純物を除去することがむつかしいので、これをつくる
ための高純度の原料が要求される。

クロム鉄合金中に含まれるＭｎ，Ｃｕ等の金属元素、及
びＣ、０、Ｈ等の不純物は高温、真空下での精錬により
比較的簡単に極微量迄下げ得るが、Ｓｉ， Ｐ， Ｓ，
Ｎ等の元素は真空下での精錬により除去することが非
常に困難であり、これ等元素を除去するためには超高温
でかつ高真空下で精錬しなければならず、工業的に精錬
除去するためには、莫大な金額の設備を必要とし、経済
的でない。

従って、Ｓｉ， Ｐ， Ｓ， Ｎ等の不純物の少ない高
純度のクロム鉄合金を製造することが、フエライト系ス
テンレス鋼を経済的に製造する上での不可欠の条件とな
る。

この発明は、上記の点を考慮して通常のステンレス鋼の
原料として使用されている炭素フエ口クロムよりも不純
物の少ない高クロム鉄合金の製造法に関するものである
。

通常の低炭素フエ口クロムはクロム鉱石と生石灰を電気
炉で溶解して鉱滓をつくり、取鍋等の反応容器に移して
、シリコクロム等の還元剤を加えて激しく撹拌して反応
させる方法、あるいはクロム鉱石、生石灰およびシリコ
クロム等の還元剤を混合して電気炉に投入し、炉内で反
応させる方法等で製造されている。

しかしながらこのようにして製造した低炭素フエ口クロ
ムは通常下記のような不純物を含んでいるため、一般の
汎用ステンレス鋼の原料としては使用出来るが、高クロ
ムフエライト系ステンレス鋼の原料としては適当でない
。

通常の低炭素フエ口クロムの不純物はＳｉ：０．５〜１
．０、Ｐ：０．０２〜０．０３、Ｓ：０．０２〜０．０
３、Ｎ ： ０．０ ３ 〜０．０ ６、Ｃ ： ０．
０ １〜０．１ ０、Ｍｎ ：０，１〜０。

２、Ｃｕ ： ０．０ ３ 〜０．０ ５％である。既
述したように、Ｃ，Ｍｎ，Ｃｕ，０、Ｈ等の不純物はこ
の低炭素フエ口クロムを真空下で精錬することにより比
較的簡単に極微量迄下げ得るが、Ｓｉ， Ｐ， Ｓ，
Ｎ等は殆んど除去出来ず、またこれら不純物の高クロム
フエライト系ステンレス鋼の機械的特性に与える影響は
大きく、高クロムフエライト系ステンレス鋼の特長であ
る耐食性を損う、そこで、高クロムフエライト系ステン
レス鋼用原料として高純度の高クロム鉄合金が要求され
る。

高クロム鉄合金の不純物の量は、一般的にはクロムが高
い程、後にこれよりクロムの低いステンレス鋼とする場
合に希釈されるから許容量は高くてもよく、クロム含有
量に対する不純物の許容量を図で示すと第１図の通りで
ある。

Ｃは真空下の精錬で下げられるのでＣｒ含有量に関係な
（０．０ ４以下でよく、又Ａｌは脱炭精錬に影響を与
えるのでＣｒ含有量に関係な＜０．０５以下でなくては
ならない。

Ｓｉ，Ｐ．Ｓ．Ｎ等の不純物は、後の真空処理で除去出
来ないので低けれは低い程望ましく、Ｐ、Ｓ等原料に制
約を受ける元素を下げるためには後に示す特殊な方法に
より低くすることは可態である。

不純物は原料、及び製造工程に使われる装置、雰囲気ガ
ス等から製品に混入する。

溶融炉、反応容器、その他使用する装置等から不純物が
入らないように十分注意しなければならないことは勿論
であるが、原料についても出来るだけ不純物の少ないも
のを選ぶことが望ましい。

不純物の中でリン、イオウは大部分、クロム鉱石、生石
灰等の原料から、また窒素は空気中の窒素が溶融金属に
接触して製品中に混入するものである。

原料に関しては高純度のものは今後益々入手し難くなる
傾向にあり、そのため製造過程で不純物を除去しなけれ
はならない。

不純物の許容限界は前記したようにクロムの成分範囲に
おいて異なり、さらにその中で好ましい範囲があるので
、目的とする合金の不純物の量に応じて原料を選びある
いはまた原料の脱リン工程を設けたり、さらに特殊な製
造法を採る必要がある。

この発明は高クロムのフエライト系ステンレス鋼を製造
するに好適な高クロムの鉄合金の製造法を提供するもの
である。

この高クロム鉄合金にＡｌ合金、Ｃａ合金等の脱酸剤を
加え、また必要によりＭＯ，Ｎｂのフエライト系ステン
レス鋼の改質剤を少量添加し、真空溶融精錬等により、
Ｃ（Ｓ、Ｎ）等の不純物を所定量以下、例えば特開昭４
８−１０１３１６号に記載されている範囲に収めて、フ
エライト系ステンレス鋼とすることが出来る。

そのためには高クロム鉄合金は不純物として最大限Ｃ＜
０．０４％、Ｎ＜０．０１０％、Ｓ＜０．０１５％、Ｐ
＜０．０２５％、Ｓｉ＜０．３５％、Ａｌ ＜０．０
５％に抑えなければならない。

この発明はこの合金を得る方法として最も工業的に適し
量産が可能である通常の低炭素フエロクロムの製造法を
改良発展させたものである。

そして三つの発明からなりそれらの主要部はクロム鉱石
と生石灰との溶融鉱滓にシリコン系又はアルミニウム系
還元剤を添加して低炭素高クロム鉄合金を得るに際し、
この還元剤を鉱滓中のクロム、鉄の酸化物を夫々の金属
に還元する化学量論量より過剰に加えて生成するクロム
鉄合金中にシリコン又はシリコンとアルミニウムを所定
量含有させ、次いでこのシリコン又はシリコンとアルミ
ニウムを酸化物にして合金から除去所謂脱ケイ、脱アル
ミし、そしてこれらの工程のすべてに亘ってクロム鉄合
金の溶湯をＡｌ２０３含有量９％以上でかつ合金相の融
点より低いスラグで被覆して窒素ガスが接触しないよう
にした点にある。

この発明の第１の発明は前記主要部からなり、原料の不
純物の低いものが入手出来る場合あるいは原料との兼ね
合いを含めて目的とする合金の不純物の量がこの発明の
範囲内において比較的高くしてもよい場合に使用可能で
ある。

更に第２の発明は合金中の不純物、特にリンを低くした
い場合に有効なもので、第１の発明に予め原料の脱リン
工程を設けたものである。

第３の発明は不純物、特にリン、イオウの最も低いクロ
ム鉄合金を得るに効果を発揮する最良の方法で、前記第
２の発明において脱ケイ、脱アルミ処理に脱リン処理し
たクロム鉱滓を使用する方法である。

以下、この発明を詳細に説明する。

第１の発明において、先ずクロム鉱石と生石灰の混合溶
融物（以下、一次鉱滓と呼ぶ）をつくる。

これら原料はリンの含有量が少ないものが望ましい。

両原料の混合割合はクロム鉱石１重量部に対し、生石灰
０．５〜１．０重量部が適当である。

溶融は融点が高いので通常電弧炉で行う。

次にこの一次鉱滓にシリコン系又はアルミニウム系還元
剤を鉱滓中の酸化クロム、酸化鉄をそれぞれの金属に還
元する化学量論量より過剰に加え、撹拌して還元反応を
行ない、シリコン又はシリコンとアルミニウムを含む低
炭素クロム鉄合金とスラグを生成させる。

反応は電気炉内で行なってもよいが、撹拌の容易性を考
えれば一次鉱滓を取鍋等の反応容器に移して、これに還
元剤を投入することが望ましい。

また初めからクロム鉱石、生石灰及び還元剤を混合して
電気炉に装入し、溶融と同時に反応させ、必要ならば更
に混合溶湯を反応容器に移して反応を完結させる方法で
もよい、何れの方法においても反応の際、空気中の窒素
を吸収しないようにするためスラグのＡｌ２０３含有量
が９％以上になるように注意し、又還元剤はスラグより
比重の重いものを選はなけれはならない。

メタリックシリコンや、アルミニウムは還元反応が激し
いばかりでなく、スラグよりも軽いため、還元反応の際
、空気と接触し吸窒するために適当でない。

生成するクロム鉄合金にシリコン又はシリコンとアルミ
ニウムを含有させることによってイオウが減少すること
は第２図に示す通りである。

同図はイオウが０．０２％の一次鉱滓から３０％クロム
及び６０％クロムの合金を得た場合の合金中のシリコン
又はシリコンとアルミニウム含有量とイオウ含有量の関
係を示すもので、合金中のシリコン又はシリコンとアル
ミニウム含有量を高くすることにより、イオウ含有量の
少ないクロム鉄合金が得られることがわかる。

また第３図は合金中のシリコン含有量と平衡するスラグ
（ ＣａＯ ｗｔ％／Ｓ ｔ ０ ２ｗｔ％＝１．２〜
１．５）中のＣｒ２０３含有量の関係を示したもので、
シリコン又はシリコンとアルミニウム含有量が高い程、
またクロム％が低い程、スラグ中のＣｒ２０３含有量が
下がりクロム還元率が高くなる。

第２図及び第３図の関係は鉱滓中のイオンが０．０２％
のもののみでなく、イオウ含有量が変つても同様の傾向
を示す。

即ち何れも合金中のシリコン又はシリコンとアルミニウ
ム含有量が約４％でスラグ中のＣ ｒ ２ ０ ３含有
量及び合金中のイオウ含有量は下限に近づいており、シ
リコン又はシリコンとアルミニウム含有量を４％以上に
上げても効果がないばかりでなく、後の脱ケイ、脱アル
ミ工程において、脱ケイ、脱アルミ剤が多量に必要にな
り、これらから入るイオウその他不純物の量が多くなる
ので好ましくない。

また図からシリコン又はシリコンとアルミニウムは最低
１％は必要である。

またアルミニウム系還元剤を使用する場合、過剰のアル
ミニウムは鉱石中の少量のＳｉ０２と反応 し、Ｓｉ−Ａｌを生成しＳｉ含有量は最低１％となる。

この発明においては、一次鉱滓中のクロム及び鉄の酸化
物を夫々の金属に還元する次の式の化学量論量より過乗
にシリコン系又はアルミニウム系還元剤を溶融鉱滓に加
えて、生成するクロム鉄合金中のシリコン又はシリコン
とアルミニウムを１〜４％とする。

クロム鉄合金中のシリコン又はシリコンとアルミニウム
を１〜４％とするためには上式による化学量論量の約１
．１〜１．５倍とすればよい。

一次鉱滓に還元剤を添加する際の還元剤は塊状或いは溶
融状態でもよいが、反応は発熱反応なので、一次鉱滓の
温度との関連、さらにまた鉱滓を一部溶融しない冷材の
まま加えることも可能なので、これらを相互的に勘案し
て適宜選択する。

既述したようにシリコン系又はアルミニウム系還元剤に
おいて、メタリックシリコンおよびアルミニウムは適当
でなく、シリコン系還元剤としてはシリコクロム鉄合金
又は鉄シリコン合金等が、アルミニウム系還元剤として
はアルミニウム鉄合金、アルミシリコン鉄合金が好まし
い。

メタリックシリコンおよびアルミニウムは反応が激しい
ばかりでなく、スラグより軽いため還元反応の際空気に
接触し吸窒するため使用出来ない。

反応が進むと取鍋等の底部に合金相、上部にスラグ相が
生成する。

この反応の際例えば二つの取鍋間で溶湯をあけ換えする
方法で撹拌を行ない、合金相に空気を接触させると第４
図に示すように６０％クロム合金の場合７０〜１１０ｐ
ｐｍ／回数、３０％クロム合金で３０〜７０ｐｐｍ／回
数で窒素含有量が上昇する。

従ってクロム鉄合金溶湯には窒素が接触しないようにし
なければならない。

その方法として取鍋等の周辺をアルゴン等の雰囲気にし
て窒素ガスを遮断することも考えられるが経済的でかつ
容易な方法としては合金相の上をスラグ相で被覆して合
金に空気が接触しない方法がある。

しかしながら合金相を被覆するスラグの組成により反応
中あるいは鋳造中に合金相の窒素濃度が上昇するため合
金相を被覆するスラグの組成を選ぶことは非常に重要で
ある。

すなわち合金相の窒素濃度の上昇を防止するスラグ組成
として ■ Ａｌ２０３含有量が９％以上であること■ 合金相
の融点より低いスラグであることが低窒素の合金相を得
るスラグの必要条件である。

第５図は合金相を被覆するスラグのＡｌ２０３含有量と
合金相のＮ含有量の関係を示したものであるが、スラグ
中のＡｌ２０３含有量が９％以下になると急激に合金相
のＮ含有量が増えることがわかる。

通常スラグ中のＡｌ２０３含有量はクロム鉱石の組成に
よって決まるため、Ａｌ２０３含有量の少ないクロム鉱
石を使用する場合は、生成スラグのＡｌ２０３含有量が
９％以上になるように、アルミニウム系還元剤を使用す
る等して調整しなければならない。

一方スラグの融点が合金相の融点より高い場合は鋳造後
の凝固過程で合金相を被覆していたスラグの方が早く凝
固し合金相より剥離し、合金相が凝固前に大気に接触す
ることになり、窒素が吸収される。

従って製造する合金相の融点に応じて合金相を被覆する
スラグ相の融点が合金相の融点より低くなるようＣａＦ
２等のフラツクスを添加する。

このように使用するクロム鉱石、あるいは製造する合金
相の融点に応じてスラグ組成を選択することにより第６
図に示すように窒素含有量の上昇割合を２０ｐｐｌＩｌ
以下に抑えることが出来る。

第６図は上記したように組成を調整したスラグが常に取
鍋の内径の１／３以上の厚みで被覆するような状態で合
金相の上のスラグのみを別の取鍋にうつしかえもどす方
法で撹拌（例えばシーソミキサー）を行なった場合の窒
素含有量の上昇の変化を示したものである。

第６図は合金相の上のスラグ量の２／３を別の取鍋に移
し換え合金相の上に常にスラグ相を６０ｃｍ以上残す方
法で撹拌させた場合のＮ含有量の変化を示したものであ
る。

このスラグ相の厚さは取鍋の形状および規模により異な
るが、取鍋の形状、規模に関係しない数値で表現すれば
取鍋の内径の１／３以上のスラグ相の厚みが適当である
。

以下、合金相のスラグからの分離、脱ケイ、脱アルミ、
さらに脱ケイ、脱アルミ後の分離、鋳造して最終の製品
とするが、これらのいづれの工程においても合金溶湯に
は前記した程度のスラグ被覆をしなければならない。

前記反応終了した溶湯はスラグを分離除去して、次に合
金中の過剰のシリコン又はシリコンとアルミニウムの脱
ケイ、脱アルンミを処理する。

脱ケイ、脱アルミは通常行われているように合金にクロ
ム鉱石と生石灰との溶融混合物を添加し、シリコン又は
アルミニウムを酸化物にしてスラグ化し除去する。

この際クロム鉱石及び生石灰の不純物は出来うるだけ少
ないものが望ましい。

脱ケイ、脱アルミ剤としては上記クロム鉱石と生石灰を
溶融混合した鉱滓の他スケールのような不純物の出来る
だけ少ない鉄の酸化物でも良い。

脱ケイ、脱アルミ剤にクロム鉱石を使用する場合、その
量は合金中のシリコン又はアルミニウムを前記の（１）
〜（４）式に従って酸化させるのに必要な化学量論量の
１．４〜１．７倍が好ましい。

１．４倍よりクロム鉱石が少ないと脱ケイ、脱アルミが
不十分になるし、また１．７倍より多いとＣｒ２０３が
多すぎて第７図に示す関係により合金相中に入るイオウ
の量が多くなり好ましくない。

第７図は後に詳述するが合金相とスラグ相間に分配され
るイオウとスラグ中のＣｒ２０３含有量の関係を示した
ものである。

この脱ケイ、脱アルミ工程およびその後鋳造等によって
製品化する際にも前記したように溶融合金には空気が接
触しないようにしなければならない。

この発明の高クロム鉄合金で、クロム含有量は２５〜７
０％を目的とするものであり、その範囲内で、途中の工
程例えばクロム鉱石と生石灰との一次鉱滓に、或いは脱
ケイ、脱アルミ前後の合金溶湯に鋼屑を加え、成分を調
整することができる。

鋼屑はＣ， Ｐ， Ｓ， Ｎ等の低い高純度鋼を選ぶ
。

鋼屑を添加することにより合金のクロム％が下がり、得
られる高クロム合金の融点が下がるばかりでなく、合金
はクロム分が高い程Ｎを吸収し易いので、クロムを本発
明の範囲内で低くすることは第４図に示すように一層Ｎ
分の低い合金が得られる利点がある。

このようにして不純物の少ない高クロム鉄合金を得るこ
とが出来るが、前記の条件下における脱ケイ、脱アルミ
反応後のスラグ相（以下、三次鉱滓を呼ぶ）は平衡する
Ｃ ｒ ２ ０ ３含有量が約１０％以上になる。

従ってこの三次鉱滓は前の鉱滓に合流させるか、他の還
元剤と反応させるかしてＣｒ２０３を回収するが、これ
は本発明の不可欠の要件ではない。

このようにして次の組成の本発明の合金が得られる。

Ｃ＜０．０４％、Ｎ＜０．０１０％、Ｓ＜０．０１５％
、Ｐ＜０．０２５％、Ｓｉ＜０．３５％、Ａｌ＜０．０
５％、Ｃｒ２５〜７０％、残部は実質的にＦｅである
。

この発明の第２の発明は、前記第１の発明より更にリン
分の少ない高クロム鉄合金を得る方法であり、またリン
分の高い原料から第１の発明と同等のリン含有量の高ク
ロム鉄合金を得るにも使用可能な方法である。

この第２の発明の特徴は、原料を予め脱リン処理する点
にある。

即ちクロム鉱石と生石灰との一次鉱滓にリンの少ないＦ
ｅ−Ｃｒ系金属を共存させて一次鉱滓中のリンを合金相
に移行させ、この合金相を分離除去して残った鉱滓（以
下、二次鉱滓と呼ぶ）を原料にして第１の発明同様高ク
ロム鉄合金を得る方法である。

上記Ｆｅ−Ｃｒ系金属を共存させる方法としては原料の
鉱滓とシリコン系又はアルミニウム系還元剤の少量とを
溶融反応させて、一部Ｆ ｅ −Ｃ ｒ合金を生成させ
、残部の鉱滓とを接触共存させる方法が適当である。

この還元反応は還元剤が少量なので、酸化鉄が優先的に
反応し、得られるＦｅ−Ｃｒ合金はＦｅ分の高いものと
なる。

従って残った二次鉱滓はＣｒレシオＣ ＝ Ｃ ｒ／Ｃ
ｒ ＋ Ｆ２が高くなる。

これによって二次鉱滓中のイオンが一部合金相に移行す
る。

第７図はこの関係を示したもので二次鉱滓中のＣｒ２０
３含有量とイオウの分配比（％Ｓ）／〔％Ｓ〕との関係
図である。

図において（％Ｓ）は二次鉱滓中のＳ％。

〔Ｓ％〕は合金相のＳ％である。

この図より二次鉱滓中のＣ ｒ ２ ０ ３含有量が高
い程（％Ｓ）／〔％Ｓ〕が小さくなり、二次鉱滓中のイ
オンが合金相中に移行することがわかる。

従ってこの工程で一次鉱滓の脱リンと共に脱硫も一部同
時に行われる。

還元剤は第１の発明において挙げた先のシリコン系又は
アルミニウム系で、その反応式も同様であるが、ただ鉄
の還元反応が優先する。

反応器は撹拌が十分行い得るものであればよく、この場
合は合金相と空気との接触を避けるような制限はない。

そして合金相とスラグを簡単に分離出来る反応器が望ま
しい。

共存させるＦｅ−Ｃｒ合金の量を添加する還元剤の量で
示せば、例えばシリコン系合金の場合、その中のシリコ
ンが一次鉱滓中の酸化クロムおよび酸化鉄を前記の式に
従って夫々の金属に還元する化学量論量（理論量）の０
．２〜０．６倍が好ましい。

シリコン系合金の場合のシリコン投入係数（シリコン投
入量／理論量）に対する分配率｛（一次鉱滓から合金相
へ移行した燐量／一次鉱滓の燐量）ｘ１００）を第８図
に示す。

即ち還元剤を少量投入することにより一次鉱滓中のリン
の大半は合金相に移行し、リンの少ない二次鉱滓を得る
ことが出来る。

シリコン投入係数が０．２倍以下ではリンの分配率が小
さいのみならず、反応による温度上昇が少なく、また二
次鉱滓の融点が高いため、次の工程の処理を考えると０
，２倍以下は好ましくない。

また０．６倍以上に上げてもリンの分配率が上らないは
かりでなく、この発明の目的である次の工程以下の合金
相の生成量が減ることになり好ましくない。

上記の説明は一次鉱滓と還元剤との反応により、Ｆｅ−
Ｃｒ合金相を生成させて、これにリン及びイオウの一部
を吸収させたが、特にこの工程でイオウを除去する必要
がなければ一次鉱滓にＦｅ−Ｃｒ合金等の溶融合金を加
える方法により、一次鉱滓とＦｅ−Ｃｒ系金属を共存さ
せてもよい。

このようにしてリンの少ない二次鉱滓を金属から分離し
、この二次鉱滓を使用して前記第１の発明と全く同様に
高クロム合金鉄を得ることが出来る。

この合金鉄はＣ＜０．０４％、Ｎ＜０．０１０％、Ｓ＜
Ｏ、０１０％、Ｐ＜０．０１５％、Ｓ ｉ ＜ ０．
３ ５％、Ａｌ＜０．０５％、Ｃｒ２５〜７０％、残部
は実質的にＦｅである。

次にこの発明の第３の発明を説明する。

これは最もリンやイオウなどの不純物の低い高クロム鉄
合金を得るに適した方法で、その特徴は前記第２１の発
明における脱ケイ、脱アルミ反応に於いて、脱ケイ、脱
アルミ剤に脱リン処理した二次鉱滓を使用して脱ケイ、
脱アルミ剤からリンやイオウが混入するのを防止した点
にある。

この第３の発明の工程の一例を第９図に示す。

図では一次鉱滓の脱リン処理は還元剤を加えてＦｅ−Ｃ
ｒ合金（合金相Ｉ）を副生成させて行っているが、これ
は初めから一次鉱滓にＦｅ−Ｃｒ系合金を添加して行っ
てもよいことは第２の発明同様である。

二次鉱滓は合金相（１）を得るための多量部と脱ケイ処
理に使用する少量部とに二分し、多量部は第２の発明に
おけると同様、これにシリコン系又はアルミニウム系の
還元剤を過剰に加えて、シリコン又はシリコンとアルミ
ニウムが１〜４％含有するイノロム合金を得る。

次いでスラグを分離した後、このクロム合金に前記の少
量部の二次鉱滓を添加して脱ケイ、脱アルミ処理する。

この際の二次鉱滓の添加量は、第２の発明と同様であり
、また、これらすべての工程を通して目的とする高クロ
ム合金浴湯には窒素ガスは接触しないようにすることも
同様である。

途中の工程、例えば反応器（ＩＩ）に不純物の少ない鋼
屑を加えて成分調整することができ、また脱ケイ、脱ア
ルミ後のスラグ（三次鉱滓）は約１０％のＣｒ２０３を
含むので、これを二次鉱滓に混合して使用できる。

このようにして三次鉱滓を分離して合金相（ｌＩ［）が
得られ、これがこの発明の第三の高クロム鉄合金で、そ
の組成はＣく０．０４％、Ｎ＜０．０１０％、Ｓ＜０．
０１０％、Ｐ（０．０１０％、Ｓｉ＜０．３５％、Ａ７
＜ ０． ０ ５％、Ｃｒ２５〜７０％、残部は実質
的にＦｅである。

これら本発明の高クロム鉄合金を用いてフエライト系高
クロムステンレス鋼を容易に製造することが出来る。

その方法は、真空炉又は真空脱ガス装置に真空下又はア
ルゴン雰囲気丁において、本発明により製造した高クロ
ム鉄合金および成分調整用添加剤を投入し、所定の組成
に調整した後、真空下にて脱炭および脱ガス等の精錬を
行なう。

精錬条件は、精錬する合金の組成により異なるが、例え
ば２５Ｃｒフエライト系ステンレス鋼の場合 精錬温度：１６００゜Ｃ以上、真空度１０−１Ｔｏｒｒ
台 で精錬した後、脱酸をするこさにより、十分目的とする
高クロムフエライト系ステンレス鋼が得られる。

Ｃ＜０．００３、Ｎ＜０．００７、Ｏ＜０．０ ０ ５
、Ｍｎ＜０．０ １ Ｏ、Ｓｉ＜０．１５、Ｐ＜０．０
１． ５、Ｓ＜０．０ １ ０、Ａｌ＜ｏ．２ｏ、Ｈ
＜５ｐｐｍ 通常のフエ口クロムを原料として使用してもＣ、Ｍｎ、
０、Ｈ等は上記数値等のものは得られるが、Ｎ， Ｐ，
Ｓ， Ｓｉ等は真空下の精錬で除去することが非
常に困難であるが、本発明の高クロム鉄合金を原料とし
た場合容易に上記数値のものは容易に得られる。

実施例 １ 第１表Ｎｏ．１，２に示す組成のクロム鉱石６０部（重
量、以下同じ）及び生石灰４０部を混合して５０００Ｋ
ＶＡ三相エルー電気炉にて溶解しＮｏ．３の組成の一次
鉱滓を得た。

この一次鉱滓Ｎｏ．３の５７００ｋｇを予め第２表Ｎｏ
．６の組成の純鉄屑２４５ｋｇを入れたマグネシャライ
ニングの取鍋に受湯し、Ａ５の組成の還元剤１５２０ｋ
ｇを冷剤で投入し、スラグ相が常に合金相を覆う状態で
揺動撹拌を行ない、Ａ４の組成のスラグ相４８００ｋｇ
どＮｏ．７の組成の合金相２６１０ｋｇを得た。

還元剤の投入量はＳｉ投入係数１．３（化学量論量に対
して１．３倍）である。

スラグ相と合金相の分離は合金相の上のスラグ相の大部
分を流出せしめ、最後にスラグ相９００ｋｇを合金相上
に残して合金相に空気が接触しないようにして行った。

このようにしてＰ，Ｓ，Ｎの少ない合金相が得られた。

このＳｉ含有量の高い、合金相２６１０ｋｇに、先の組
成の一次鉱滓Ｎｏ．３を１ ４ ０ ０ｋｇ（係数１．
６７）投入し、前記同様撹拌反応させて脱ケイ処理をし
、本発明の目的である第３表のＮｏ．８の組成の高純度
高クロム鉄合金２７７２ｋｇとＮｏ．９の組成の三次鉱
滓２０５０ｋｇを得た。

このようにして得た高純度の高クロム鉄合金は溶湯のま
ま真空炉に投入する場合はスラグと共に下注ぎ用小型取
鍋に移しかえアルゴン雰囲気中の真空炉にストッパーに
より投入する。

冷材で投入する場合はスラグと共に砂型に鋳造する。

三次鉱滓にはＣｒ２０３が、なお１１．２％含有してい
るので、次のサイクルにおいて一次鉱滓に混合して使用
される。

以下に述べる実施例は第９図を参照されたい。

実施例 ２ 第４表の４１０．１１に示す組成のクロム鉱石６０部及
び生石灰４０部を混合して５０００ＫＶＡ三相エルー電
気炉にて溶解し、Ｎｏ．１２の組成の一次鉱滓を得た。

マグネシャライニングを施した取鍋に上記一次鉱滓６５
００ｋｇを受湯し、Ｎｏ．１４の組成の還元剤ＣＩ）を
６３０ｋｇ投入し、はげしく撹拌し、Ｎｏ．１３の二次
鉱滓６０５０ｋｇとＮｏ．１ ５の合金相（１）９１０
’ｋｇを得た。

還元剤〔■〕の投入量はＳｉ投入係数（化学量論量に対
する比）０．４である。

この工程により一次鉱滓中のリンの７０％近くが脱リン
され、イオウもわづか減少しでいる。

合金相（１）を分離した後、二次鉱滓５７００ｋｇをあ
らかじめ第５表Ｎｏ．１７の組成の純鉄屑１５０ｋｇを
入れたマグネシャライニングを施した取鍋に受湯し、Ｎ
ｏ．１８の組成の還元剤［■］１０９０ｋｇを冷材で投
入し、スラグ相が常に合金相を覆う状態で揺動撹拌を行
い、Ｎｏ．１６の組成のスラグ相５１００ｋｇとＮｏ．
１９の組成の合金相（ＩＩ）１７８０ｋｇを得た。

還元剤（ＩＩ）の投入量はＳｉ及びＡｌの投入係数１．
３である。

このようにして特にＰ， Ｓ， Ｎの非常に少ない合
金相が得られた。

このＳｉ含有量の高い合金相（■）１６８０ｋｇをＮｏ
．１６のスラグ８００ｋｇで被覆した状態に保持し、こ
れに別に保持炉で保持されたＮｏ．１２と同じ組成の一
次鉱滓１１００ｋｇを投入し、揺動撹拌反応させて脱ケ
イ処理を行った。

（その結果第６表のＡ２０の組成の合金相〔■〕即ち本
発明の高純度高クロム鉄合金１８００ｋｇとＮｏ．２１
の組成の三次鉱滓１７８０ｋｇを得た。

三次鉱滓にはＣｒ２０３１０．３％含有しているので、
これを二次鉱滓に混合して循環使用する。

実施例 ３ 実施例２と同じ組成のクロム鉱石６０部及び生石灰４０
部を混合し、５０００ＫＶＡ三相エルー電気炉にて溶解
し、第７表のＡ２２に示す組成の一次鉱滓を得た。

マグネシャライニングを施した取鍋に上記一次鉱滓６５
００ｋｇを受湯し、これに第７表Ｎｏ．２４の組成の還
元剤（Ｉ）を５５０ｋｇ投入し、撹拌し、＆２３の組成
の二次鉱滓６ １ ０ ０ｋｇと煮２５の組成の合金相
（Ｉ）８３０ｋ９を得た。

還元剤〔Ｉ〕の投入量はＳｉ投入係数で０．４である。

この工程により一次鉱滓中のリンの７０％近くが脱リン
されている。

取鍋内の合金相（Ｉ）の上の、二次鉱滓のうち、１８０
０ｋｇは保持炉（１５００ＫＶＡ三相エルー電気炉によ
るアーク加熱）に移して保温し、４０００ｋｇは別の同
様の取鍋に受湯する。

取鍋内にはあらかじめ実施例２の第５表Ｎｏ．１７の組
成の純鉄屑１１５０ｋｇを予熱して入れておく。

二次鉱滓４０００ｋｇを受湯後直ちに第８表Ｎｏ．２７
の組成の還元剤（ＩＩ）を９７０ｋｇ冷材で投入し、ス
ラグ相が常に合金相を覆う状態で撹拌を行い、Ｎｏ．２
６の組成のスラグ相３５５０ｋｇとＮｏ．２８の組成の
合金相（■）２ ５ ０ ０ｋｇを得た。

なお還元剤（ＩＩ）の投入量は、Ｓｉ投入係数１．３で
ある。

このようにしてＰ． Ｓ，Ｎが非常に少なく、Ｃｒ含有
量の低目の合金相が得られた。

合金相上にスラグ３００ｋｇを残し、その余のスラグは
除去し、次いでこのＳｉ含有量の高い合金相（ＩＩ）
２ ５ ０ ０ｋｇに前記保持炉でホタル石１００ｋｇ
を加えて保持していた二次鉱滓１９００ｋｇを投入し、
撹拌反応させて合金相（ＩＩ）のＳｉを脱ケイし、本発
明の目的である第９表のＮｏ．２９の組成の高純度高ク
ロム鉄合金２６５５ｋｇとＡ３０の組成の三次鉱滓２０
００ゆを得た。

三次鉱滓はＣｒ２０３が１６．４％含有しているために
次のサイクルにおいて二次鉱滓に混合して循環使用する
。

参考例 実施例３の高クロム鉄合金を映用してフエライト系高ク
ロムステンレス鋼の製造法を示す。

第９表Ｎｏ．２９の高純度高クロム鉄合金２０００ｋｇ
を溶湯状態のままアルゴン雰囲気で６００ＫＷ高周波誘
導加熱真空保持炉に投入し、これに第１０表Ｎｏ．３１
に示す組成の添加合金ＦＭＯＬを６９ｋｇ、第１０表Ａ
３２に示す成分調整用鋼材７５ｋｇを投入、溶解した後
、１６００〜１６５０℃に保持しながら、２．Ｏ Ｘ
１ ０ ”Ｔｏｒｒの真空度で約１２０分精錬した後、
１６００゜ＣでＡｌショツ１・及び第１０表Ａ３３に示
すＣａ合金を夫々４． ３ ｋｇ投入して脱酸後３ ０
０ Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気で鋳造した。

得られたインゴット（ステンレス鋼）の組成を第１０表
Ｎｏ．３４に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は高クロム鉄合金のＣｒ含有量と不純物（ＳｉＰ
ＳＮ）の許容量の関係を示す図、第２図は合金相中のＳ
ｉ又はＳｉ＋Ａｌ含有量とＳ含有量の関係を示す図、第
３図は合金中のＳｉ又はＳｉ＋Ａ７含有量とスラグ中の
Ｃ ｒ ２ ０ ３含有量の関係を示す図、第４図は通
常撹拌によるＮ含有量の変化を示す図、第５図はスラグ
のＡｌ２０３％とメタル中のＮ含有量の関係を示す図、
第６図は特殊撹拌によるＮ含有量の変化を示す図、第８
図はＳｉ投入係数に対するリンの分配率を示す図、第７
図はスラグ中のＣ ｒ ２ ０ ３含有量とイオウの分
配比を示す図、第９図は高純度高クロム鉄合金製造フロ
ーシ一トである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロム鉱石と生石灰との溶融鉱滓にシリコン系又は
   アルミニウム系還元剤を添加、反応させて高純度クロム
   鉄合金を得る方法において、以下すべての工程で溶融ク
   ロム鉄合金相をＡｌ２０３含有量が９％以上でかつ合金
   相の融点より低いスラグで被覆して窒素ガスが接触しな
   い状態を保持して、溶融鉱滓にシリコン系又はアルミニ
   ウム系還元剤を鉱滓中のクロムおよび鉄の酸化物をそれ
   ぞれの金属に還元する化学量論量より過剰に添加し、シ
   リコン又はシリコンとアルミニウムを１〜４％（重量）
   含む合金相とスラグ相を生成させ、合金相を分離した後
   、合金相中のシリコン又はシリコンとアルミニウムを酸
   化物にして合金相から除去することを特徴とするＣ０．
   ０４％以下、ＮＯ．０ １０％以下、Ｓ０．０１５％以
   下、Ｐ０．０２５％以下Ｓｉ０．３５％以下、Ａｉ．０
   ５％以下でＣｒ２５〜７０％、残部は実質的にＦｅであ
   るクロム鉄合金の製造法。 ２ 酸化クロム系溶融鉱滓にシリコン系又はアルミニウ
   ム系還元剤を添加、反応させて高純度クロム鉄合金を得
   る方法において、前記溶融鉱滓とクロムー鉄系金属を共
   存させ、次いで合金相を分離除去して溶融鉱滓を回収し
   、以下すべての工程で溶融クロム鉄合金相をＡｌ２０３
   含有量が９％以上でかつ合金相の融点より低いスラグで
   被覆して窒素ガスが接触しない状態を保持して、前記回
   収した溶融鉱滓にシリコン系又はアルミニウム系還元剤
   を鉱滓中のクロムおよび鉄の酸化物をそれぞれの金属に
   還元する化学量論量より過剰に添加し、シリコン又はシ
   リコンとアルミニウム１〜４％（重量）含むクロム鉄合
   金相とスラグ相を生成させ、合金相を分離した後、合金
   相中のシリコン又はシリコンとアルミニウムを酸化物に
   して合金相から除去することを特徴とするＣ０．０４％
   以下、ＮＯ．０１０％以下、ＳＯ．０１０％以下、Ｐ０
   ．０１５％以下Ｓ ｉ ０．３ ５％以下、Ａｌ０．０
   ５％以下でＣｒ２５〜７０％、残部は実質的にＦｅで
   あるクロム鉄合金の製造法。 ３ 酸化クロム系溶融鉱滓にシリコン系又はアルミニウ
   ム系還元剤を添加、反応させて高純度クロム鉄合金を得
   る方法において、前記溶融鉱滓とクロムー鉄系金属を共
   存させ、次いで合金相を分離除去して溶融鉱滓を回収し
   、以下すべての工程で溶融クロム鉄合金相をＡｌ２０３
   含有量が９％以上でかつ合金相の融点より低いスラブで
   被覆して窒素ガスが接触しない状態を保持して、前記回
   収した溶融鉱滓の多量部と少量部を用い、多量部の鉱滓
   にシリコン系又はアルミニウム系還元剤を鉱滓中のクロ
   ム及び鉄の酸化物をそれぞれの金属に還元する化学量論
   量より過剰に添加し、シリコン又はシリコンとアルミニ
   ウムを１〜４％（重量）含むクロム鉄合金相とスラグ相
   を生成させ、合金相を分離した後、この合金相に前記少
   量部の鉱滓を添加し、シリコン又はシリコンとアルミニ
   ウムを酸化物にしで除去することを特徴とするＣ０．０
   ４％以下、ＮＯ．０１０％以下、８０．０１０％以下、
   Ｐ０．０１０％以下、Ｓｉ０．３５％以下、Ａｌ ０．
   ０ ５％以下でＣｒ２５〜７０％、残部は実質的にＦｅ
   であるクロム鉄合金の製造法。