JPS6014819B2 - フェロシリコンジルコニウム及びジルコニウムコランダムの結合製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄冶金技術に関するものであり、さらに詳しく
述べるならばフェロシリコンジルコニゥムとジルコニウ
ムコランダムの結合製法に関するものである。

フェロシリコンジルコニウムは鋼の脱酸と合金化、鋳鉄
及び各種用途の合金に用いられ、ジルコニウムコランダ
ムは圧延前の鋼数及びブランクの研削に用いられる。

フエロシリコンジルコニウムとジルコニウムコランダム
の結合製法の公知の一方法によれば、ジルコニウム含有
精鉱、鉄鉱石及びアルミニウムをそれぞれ５１−６９：
９．９−１６．５：１９．８−３４．８の割合にして１
９５０なし、し２０００ｑｏの温度で溶解し、続いて得
られたくいくつかの所望生成物を別々に鋳造している（
ソビエト連邦発明者証第６０８８４５号、ソビエト連邦
発明発見公報第２Ｇ奪１９７８王参燈）。

この従来法の欠点は、酸化カルシウム（３重量％以下）
及びシリカ（２．５重量％以下）の含有量が高く、また
全鉄量すなわち金属鉄及び酸化鉄の量（１．５％）が高
いことにある。なお含ジルコニウム鉱石と鉄鉱石なる出
発材料中にある比較的高濃度の鉄鉱石に上記鉄が随伴し
ているものである。ジルコニウムコランダムの組成に酸
化カルシウムが上記量で存在していると、特に耐久性鋼
種よりなるインゴット又はプランクの強制研削用の砥石
を製造するためにジルコニウムコランダムを使用できな
くなる場合がある。本発明の目的は、特に耐久性鋼種製
のィンゴット又はブランクの強制研削用砥石を含む研削
工具の製作に適したジルコニウムコランダムを製造する
に適したフェロシリコンジルコニウムとジルコニウムコ
ランダムの結合製法を提供することにある。

この目的及び他の目的は、それぞれが５１ないし６＄対
９．９ないし１６．５対１９．８なし、し３４．８なる
重量比のジルコニウム含有精鉱、鉄鉱石及びアルミニウ
ムを１９５０ないし２０００ｑ○の温度で溶解しそして
所望生成物を別個に鋳造する工程を含んでる方法におい
て「本発明によりジルコニウムコランダムの鋳造に先立
って、ジルコニウム糟鉱の０．５なし、し５０重量％の
量アルミナをジルコニウムコランダムに添加しそして１
９５０ないし２０００℃の温度で溶解するフェロシリコ
ンジルコニウム及びジルコニウムコランダムの結合製法
により達成される。

アルミナ（工業的酸化アルミニウム）を混入することに
よって不純物（シリカ、酸化カルシウム、全鉄）の含有
量が少ないジルコニウムコランダムの製造が確実になる
。

何となればジルコニウムコランダムの溶融物が、４一５
倍不純物含有量の低いアルミナにより希釈されるからで
ある。この結果、ジルコニウムコランダム中のシリカ含
有量を０．６重量％に減少させ、酸化カルシウムの含有
量を０．４重量％に、全鉄を０．２重量％にそれぞれ減
少させることができる。上記不純物の含有量が低いジル
コニウムコランダムは摩耗特性が高いという特色を有し
、これより作られた砥石は強度が特に高い鋼種のィンゴ
ット又はブランクの強制研削に適している。さらに、ア
ルミナを濠入することによってプロセス装置の生産性（
１溶解当りのジルコニウムの生産）を増加させることが
できる。

本発明の方法はフェロシリコンジルコニウムとジルコニ
ウムコランダムの結合製法をかなり簡単にする。

ジルコニウムは出発のジルコニウム含有精鉱から所望の
生産物に完全に回収される。上記生産物の結合製法はこ
れらの生産物を個別に産出する場合よりも製造コストを
大中に低下させる。本発明方法により得られた生産物の
品質は個別に製造されたものの品質に類似している。し
たがって、得られたフェロシリコンジルコニウムは１３
５０ないし１４２０ｏｏの範囲内の融点を有するので、
鋼、鋳鉄及び各種用途の合金を脱酸しまたこの合金に合
金元素として加える際にフェロシリコンジルコニゥムの
溶解度が良いことに関しこの融点は説明を与える。さら
に、フェロシリコンジルコニウムは所望寸法の粒子に直
ちに細分される。本発明に係る方法は、産業用途を見出
せないジルコニウム含有廃棄スラグの生成を回避するも
のである。

本発明に係るフェロシリコンジルコニウムとジルコニウ
ムコランダムの結合製法は次のように実施される。

雷弧炉のような溶解装置に、ジルコニウム含有糟鉱、鉄
鉱石及びアルミニウムを好ましくは粉末状にして、事前
決定重量比率で袋入する。

この装入材料を１９５０ないし２０００００の温度で溶
解し、溶解プロセスが終了するとフェロシリコンジルコ
ニウム及びジルコニウムコランダムの溶解物が得られる
。ジルコニウムコランダムの鋳造前にこれにァルミナを
加え、この添加量を出発ジルコニウム糟鉱に対して０．
５ないし５の重量％の量とする。そしてこのアルミナを
１９５０なし、し２０００つ○の温度で溶解する。アル
ミナ溶解工程が終了すると、所望生成物（フェロシリコ
ンジルコニウム及びジルコニウムコランダム）を水冷又
は空冷装置を備えた例えば大型（ｈｅａｖｙｄ山ｙ）金
属鋳型に別個に鋳造する。ジルコニウムコランダムの比
重はフエロシリコンジルコニウムの比重より低く、ジル
コニウムコランダム溶融物の層がフェロシリコンジルコ
ニゥム層の上方に位置するから、ジルコニウムコランダ
ムを最初に鋳造ししかる後にフヱロシリコンジルコニウ
ムを鋳造することが得策である。ジルコニウムコランダ
ムの中にアルミナを導入する前にフェロシリコンジルコ
ニウムを鋳造することも可能である。（微結晶組織を得
るために）高速でジルコニウムコランダムの冷却を行う
ためには、上記菱入材料を熔解するに先立っていくつか
の部分に分けることが得策である。

アルミナも同機に同じ数の部分に分けるのがよい。１９
５０なし、し２００び０の温度で装入材料の第１回分を
溶解した後に、ジルコニウムコランダムを含む上層にア
ルミナの第１回分を袋入し１９５０なし、し２０００ｏ
ｏの温度で溶解する。

アルミナ溶解工程終了後にジルコニウムコランダムを鋳
造する。電気炉内に残存しそしてフェロシリコンジルコ
ニウムを含む下層上に、菱入材料の他の部分を置き、そ
してこのようにして装入した部分を上記温度にて溶解す
る。次に、他のアルミナ部分を袋入しそして同じ温度で
溶解する。しかる後に、上層（ジルコニウムコランダム
）を炉から鋳造しそして上記操作を同じ順序で繰返す。
したがって、フェロシリコンジルコニウムは炉内に蓄積
され、一方アルミナの各部の各溶解後に得られるジルコ
ニウムコランダムを鋳型に鋳造しそして急速冷却して微
結晶組織を得る。袋入材料の最終回分を装入しそしてこ
れを溶解し、アルミナの最終回分を装入しそしてこれを
溶解した後に、先ずジルコニウムコランダムを鋳造しそ
して次にフェロシリコンジルコニゥムを鋳造する。以下
、本発明を一層理解できるように、フヱロシリコンジル
コニウムとジルコニウムコランダムの結合製法の具体例
を説明する。

すべての実施例において、同じ化学組成を有するジルコ
ニウム含有糟鉱、鉄鉱石、アルミニウム粉末及びアルミ
ナを使用した力Ｌ これは異なった化学組成を有する材
料を使用しそして本発明方法により得られた結果より劣
らない結果を得る可能性を排除するものではない。実施
例において百分率は重量百分率である。

実施例 １ジルコニア６５重量％、シリカ３２％を含有
する含ジルコニウム精鉱２４００ｋ９と、９６％の酸化
第２鉄を含有する鉄鉱石４８０ｋ９と、９０％のアルミ
ニウムを含有するアルミ粉８４０ｋ９とをそれぞれ６４
．５：１２．９：２２．６の割合の菱入物として軍孤炉
に菱入し、２０００℃で３．虫時間にわたって装入材料
を溶解した。この結果、４０．７％のジルコニウム、２
７％の鉄、２９．４％のシリコン、１．１％のアルミニ
ウム、１．８％の随伴不純物（銅、炭素等）からなるフ
ェロシリコンジルコニウムが１１００ｋ９得られ、また
３９．３％のジルコニウム、５４．３％のアルミナ、２
．０％のシリカ、０．８％の酸化カルシウム、２．１％
のマグネシア、１．５％の全鉄からなるジルコニウムコ
ランダムが２４００ｋ９得られた。鋳造に先立って、フ
ェロシリコンジルコニワム層の上に位置したジルコニウ
ムコランダムに、９９．４％の酸化アルミニウムを含有
するアルミナを２４０ｋ９添加し、そしてこのアルミナ
を２０００ｑｏの温度で溶解し、この結果、３５．９％
のジルコニア、５８．３％のアルミナ、１．８％のシリ
カ、０．７％の酸化カルシウム、１．９％のマグネシア
、１．４％の全鉄からなるジルコニウムコランダムが２
６３０ｋ９得られた。フェロシリコンジルコニウム及び
ジルコニウムコランダムを別個に露弧炉が大型金属鋳型
に注入しそして空冷した。実施例 ２ 前述の実施例１と同様に、それぞれ前述の化学組成を有
するフェロシリコンジルコニゥム１１００Ｘ９及びジル
コニウムコランダム２４００ｋ９を得た。

ジルコニウムコランダムを鋳造するに先立って、９９．
４％の酸化アルミニウムを含有するアルミナをこれに添
加し、このアルミナを２０００ｑｏの温度で溶解した。
この結果、２９２５ｋ９のジルコニウムコランダムが得
られ、３２．３％のジルコニア、これは６２．５％のア
ルミナ、１．６％のシリカ、０．７％の酸化カルシウム
、１．７％のマグネシア及び１．２％の全鉄からなるも
のであった。実施例 ３６５％のジルコニア、３２％の
シリカ、を含有するジルコニウム含有糟鉱１００ｋ９と
、９６％の酸化第二鉄を含有する鉄鉱石２４ｋ９と、９
０％のアルミニウムを含有するアルミニウム粉末６１ｋ
９とをそれぞれ装入成分が５４：１３：３３の割合に等
しい重量比にて、電弧炉に装入した。

装入材料を１９５０℃で４０分間に′亘つて溶解した。
この結果７３ｋ９のフェロシリコンジルコニウムが得ら
れ、これは４５．８％のジルコニウム、１９．５％の鉄
「２２．４％のシリコン、９％のアルミニウム、３．３
％の不純物（銅、炭素等）からなるものであった。また
１０５ｋｇのジルコニウムコランダムも得られ、これは
１６．９％のジルコニア、７８．９％のアルミナ、１．
１％のシリカ、０．７％の酸化カルシウム、１％のマグ
ネシア及び１．４％の全鉄からなるものであった。フエ
ロシリコンジルコニウムを内張りした金属鋳型に鋳造し
そして冷却した。ジルコニウムコランダムを鋳造するに
先立ってこれに、９９．４％の酸化アルミニウムを含有
するアルミナを５０ｋ９導入し、このアルミナを１９５
０ｑｏの温度で溶解し、この結果１５５ｋｇのジルコニ
ウムコランダムを得た。このジルコニウムコランダムは
１１．５％のジルコニア、８５．６％のアルミナ、０．
８のシリカ、０．５％の酸化カルシウム、０．７％のマ
グネシァ及び０．９％の全鉄からなるものであった。鋳
造に先立って、フェロシリコンジルコニウム層の上方に
位置するジルコニウムコランダムに、９９．４％の酸化
アルミニウムを含有するアルミナを１２ｋ９添加し、そ
してこのアルミナを１９６０℃の温度で溶解しこの結果
２０００ｋ９のジルコニウムコランダムを得た。このジ
ルコニウムコランダムは、２０．２％のジルコニア、７
８．５％のアルミナ、０．６％のシリ力、０．４％の酸
化カルシウム、０．１％のマグネシア及び０．２％の全
鉄からなるものであった。フェロシリコンジルコニウム
及びジルコニウムコランダムを雷弧炉から大型金属ィン
ゴツトに別個に鋳造しそして冷却した。

実施例 ４ ６５％のジルコニア、３２％のシリカを含有するジルコ
ニウム含有糟鉱２４００ｋ９と、９６％の酸化第２鉄を
含有する鉄鉱石４８０ｋ９と、９０％のアルミニウムを
含有するアルミニウム粉末１３２０ｋ９とを、それぞれ
の装入成分が５７．２：１１．４：３１．４の割合に等
しい重量比にて、雷弧炉に装入した。

菱入材料を１９６０℃で３．独特間に宜って溶解した。
この結果、１６５０ｋ９のフエロシリコンジルコニウム
と１９９０Ｘ９のジルコニウムコランダムが得られ、フ
ェロシリコンジルコニウムは５１．７％のジルコニウム
、１８．１％の鉄、１９．８％のシリコン、８．６％の
アルミニウム、１．８％の随伴不純物（銅、炭素等）か
らなるものであり、またジルコニウムコランダムは２０
．４％のジルコニア、７８％のアルミナ、０．７％のシ
リ力、０．５％の酸化カルシウム、０．１％のマグネシ
ア、０．３の全鉄からなるものであった。実施例 ５ ２４００ｋ９のジルコニウム含有精鉱と、６３５ｋ９の
鉄鉱石と、１６２０ｋ９のアルミニウム粉末とを露孤炉
に菱入した。

これらの袋入成分間の重量割合はそれぞれ５１．６：１
３．６：３４．８であった。装入材料を１９６０℃の温
度で３．６時間に亘つて溶解し、この結果１６８０ｋ９
のフエロシリコンジルコニウムと２６００ｋ９のジルコ
ニウムコランダムを得た。フェロシリコンジルコニウム
は、４８％のジルコニウム、２２．１％の鉄、１９．２
％のシリコン、９５％のアルミニウム、１．２％の随伴
不純物（銅、炭素等）からなり、またジルコニウムコラ
ンダムは１７．５％のジルコニア、７６．９％のアルミ
ナ、１．１％のシリ力、１．０％の酸化カルシウム、２
．７％のマグネシア及び０．８％の全鉄からなるもので
あった。鋳造に先立ってジルコニウムコランダムに９９
．４％の酸化アルミニウムを含有するアルミナを８４０
ｋ９添加し、このアルミナを１９６０ｑｏの温度で溶解
し、この結果３４００ｋ９のジルコニウムコランダムを
得た。このジルコニウムコランダムは１３．４％のジル
コニア、８２．３％のアルミナ、０．８％のシリカ、０
．８％の酸化カルシウム、２．１％のマグネシア及び０
．６％の全鉄からなるものであった。亀弧炉から生産物
を先ずジルコニウムコランダム次にフェロシリコンジル
コニウムと別個に大型金属鋳型に鋳造した。

実施例 ６ １０５ｋｇのジルコニウム含有精鍵と、１５ｋ９の鉄鉱
石と、３２【９のアルミニウム粉末とを蚤弧炉に装入し
た。

これらの袋入成分間の重量割合はそれぞれ６９：９．９
：２１．１であった。菱入材料を２０００ｑｏの温度で
３８分間に亘つて溶解し、この結果３４ｋ９のフェロシ
リコンジルコニウムと１１０ｋ９のジルコニウムコラン
ダムを得た。フェロシリコンジルコニウムは、３４．５
％のジルコニウム、２９．５％の鉄、私．６％のシリコ
ン、０．７％のアルミニウム、０．７％の随伴不純物か
らなるものであり、またジルコニウムコランダムは４６
％のジルコニア、４８．９％のアルミナ、２．３％のシ
リカ、０．７％の酸化カルシウム、０．５％のマグネシ
ア及び１．６％の全鉄からなるものであった。鋳造に先
立ってジルコニウムコランダムにアルミナを２１ｋ９添
加し、このアルミナを２０００００の温度で溶解し、こ
の結果１３０ｋ９のジルコニウムコランダムを得た。こ
のジルコニウムコランダムは３８．９％のジルコニア、
５６．８％のアルミナ、１．９％のシリカ、０．６％の
酸化カルシウム、０．４％のマグネシア、１．４％の全
鉄を含有するものであった。フェロシリコンジルコニウ
ム及びジルコニウムコランダムを蟹孤炉から大型金属ィ
ンゴツト鋳型の中に別個に鋳造しそして冷却した。実施
例 ７２４００ｋ９のジルコニウム含有精鉱と、５７１
．２ｋｇの鉄鉱石と、７３２ｋｇのアルミニウム粉末と
を装入材料を露弧炉の中に入れた。

これらの袋入成分間の重量割合はそれぞれ６４．８：１
５．４：１９．８であった。上記装入成分混合物の全量
の１／３を先ず電弧炉の中に袋入しそしてこの１′３を
２０００ｑ０で１．幼時間に亘つて溶解した。この第１
袋入分の溶解後にフェロシリコンジルコニウムとジルコ
ニウムコラングムが得られ、前者は２３．９％のジルコ
ニウム、３９．７％の鉄、３３．４％のシリコン、０．
６％のアルミニウム、２．４％の随伴不純物からなるも
のであり、後者は４８．１％のジルコニア、４６．２％
のアルミナ、２．４％のシリカ、０．９％の酸化カルシ
ウム、１．０％のマグネシア、１．４％の全鉄からなる
ものであった。鋳造に先立ってジルコニウムコランダム
に３００ｋｇ（全量の１／３部）のアルミナを添加し、
このアルミナを２０００ｏｏの温度で溶解し、この結果
１２３０ｋ９のジルコニウムコランダムを得た。このジ
ルコニウムコランダムは３７．５％のジルコニア、５８
％のアルミナ、１．９％のシリカ、０．７％の酸化カル
シウム、０．８％のマグネシア及び１．１％の全鉄から
なるものであった。ジルコニウムコランダムを大型金属
鋳型に鋳造しそして空冷した。炉内に残ったフヱロシリ
コンジルコニウムに装入材料混合物の全量の他の１／３
分を添加しそしてこの１′３分を２０００℃の温度で１
．１時間の期間に亘つて溶解して、それぞれ上記した化
学組成のフェロシリコンジルコニウム及びジルコニウム
コランダム（アルミナ添加前のもの）を得た。

鋳造前にジルコニウムコランダムにアルミナの全量の他
の１′３分を添加しそしてアルミナのこの部分を２００
０ｑｏの温度で溶解した。この結果、上記化学組成（ア
ルミナ添加前後のもの）を有するジルコニウムコランダ
ムが１２３０ｋ９以上得られた。ジルコニウムコランダ
ムを大型金属鋳型に鋳造しそして空冷した。炉内に残っ
たフェロシリコンジルコニウムに菱入材料混合物の全量
の残りの１′３分を添加しそしてこの１／３分を２００
０ｑｏの温度で１時間の期間に亘つて溶解し、この結果
上記した化学組成のフェロシリコンジルコニウムを８６
８ｋ９（３溶解分の合計）及び上記化学組成の（アルミ
ナ添加前のもの）ジルコニウムコランダムを得た。

鋳造に先立ってジルコニウムコランダムにアルミナの全
量の残り１／３分を添加しそしてアルミナのこの部分を
２０００ｑｏの温度で溶解した。この結果、上記化学組
成（アルミナ添加前後のもの）を有するジルコニウムコ
ランダムが１２３０ｋ９以上得られた。ジルコニウムコ
ランダム及びフェロシリコンジルコニウムを大型金属鋳
型に鋳造しそして空冷した。実施例 ８ １６００ｋ９のジルコニウム含有糟鉱と、４２０．８ｋ
９の鉄鉱石と、５３９．２ｋｇのアルミニウム粉末とを
竜弧炉に装入した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フエロシリコンジルコニウム及びジルコニウムコラ
   ンダムの結合製法において、 それぞれが５１ないし６
   ９対９．９ないし１６．５対１９．８ないし３４．８な
   る重量比のジルコニウム含有精鉱、鉄鉱石及びアルミニ
   ウムを１９５０ないし２０００℃の温度で溶解しそして
   所望生成物を別個に鋳造する工程を含んでなり、ジルコ
   ニウムコランダムの鋳造に先立って、ジルコニウム精鉱
   の０．５ないし５０重量％の量のアルミナをジルコニウ
   ムコランダムに添加しそして１９５０ないし２０００℃
   の温度で溶解することを特徴とするフエロシリコンジル
   コニウム及びジルコニウムコランダムの結合製法。