JPS604242B2 - 溶鉄用マグネシウム添加剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鉄用マグネシウム添加剤に関する。

本明細書において溶鉄とは溶融銑鉄のことをいつ。マグ
ネシウムを溶銑または溶鋼に混入して、溶鉄から望まし
くない硫黄を除去して「鋳造するときに鉄をノジュラ型
に変態させることが知られている。

しかしマグネシウムの沸点が１１０７０であって、実質
的に鉄合金の融点より低く、従ってマグネシウムを制御
しないで溶鉄に添加するとマグネシゥムは蒸気となって
、溶鉄から逃げて大気と接触して燃焼する。従って大部
分のマグネシウムが損失して、かつ燃焼蒸気が重大な害
を与える。本発明者等の同族英国特許出願第５３４０９
／７１号、同第５３４１０／７１号、同第４７３５０／
７２号び同第４７３５２／７２号‘ま溶鉄の温度におい
て粒状マグネシウムの周囲に結合して金属が浸透可能な
マトリックスを形成するような構造を有する溶鉄用マグ
ネシウムベース添加剤とマグネシウムの融点においてマ
グネシウムに不活性な耐火材料の粒子とを開示している
。添加剤の成分は凝塊してブリケツトを形成する。マグ
ネシウムの有効率を改良するために「弗化カルシウムを
好ましくは１０％過剰に添加することを記載している。
高温においてマグネシウムを弗化カルシウムと反応させ
て不揮発性の弗化マグネシウムと元素状のカルシウムと
を生成し、このカルシウムがマグネシウムと同様に硫黄
と反応して硫化カルシウムを生成して溶鉄から硫黄を除
去することができる。しかしカルシウムの沸点は１５０
０午０の範囲であって、僅かのカルシウムが蒸気として
溶鉄から逃げるに過ぎない。５の重量％以上のマグネシ
ウムを含むブリケットを使用すると、純粋のマグネシウ
ムよりも反応が緩鰻となるがマグネシウム蒸気の放出が
非常に激しいことを見出した。

所定合マグネシウムの割合に対して弗化力ルシウム含量
を増加すると、溶鉄と接触してブリケットの表面層を次
第に溶融する効果を有する融剤として弗化カルシウムが
作用するためであることが明らかであるが、反応を一層
激しくする。弗化カルシウム含量が多いときは、マグネ
シウムが十分に溶鉄中に拡散しないうちに、マトリック
スがこの溶融によって破壊される。一方溶鉄の表面にお
いて、反応後に材料の塊りが残留して存在することを避
けるために、いくらか溶融作用がおきてマトリックスを
分解させることが望ましい。ベルに入れて溶鉄の表面下
に押し込むプランジングによって、添加剤を溶鉄に加え
るときはマトリックスが結果として分解することが特に
望ましい。残留マトリックスがベルの下側に付着して、
その結果修理または清掃する必要がおきる。融剤を加え
てマトリックス材料を除去すれば、これがおきることを
避けることができる。１−１０％の弗化カルシウムを含
むときはマトリックスを適当な速度で分解させることが
できる。

従って、本発明による溶鉄用マグネシウム添加剤は１５
−５の重量％の粒状マグネシウムと、１一１０重量％の
弗化カルシウムと、マグネシウムの融点においてマグネ
シウムに不活性な耐化材料粒子を含む残部とからなる実
質的に均質な凝塊状混合物であって、耐火材料が溶鉄の
温度において金属が浸透可能な結合性マトリックスを形
成する。

この混合物は圧縮してブリケットとする。凝塊状混合物
のマグネシウム含量は２０−４の重量％がもっとも有利
である。

マグネシウム含量を増加すると、反応を速くするが有効
率が減少する（すなわち脱硫に有効に使用されるマグネ
シウムの量が減少する）。一方マグネシウム舎量を減少
すると、反応を遅くらせ有効率を増大するが、他成分の
コストが増加するために添加マグネシウムｋ９に対する
添加物のコストが増加する。弗化力ルシウム含量は２−
８重量％が好ましく、２一６重量％が有利である。耐火
材料は溶鉄の温度（一般に１２００−１５００℃の程度
）で溶鉄とマグネシウムとに対して多少とも不活性な耐
火材料であればよい。

この耐火材料としてはカーボン、酸化マグネシウムまた
はドロマィトを含む、ドロマィトは安価であるために好
ましい。耐火材料の粒子の好ましい粒蓬は２０一２５０
ミクロンの程度である。粒状マグネシウムの大きさと形
状とは厳格に規定しなくてよいが、マグネシウム旋削物
は混合して満足なブリケットを形成することが困難であ
るから避けることが望ましい。

好ましい粒径の範囲は０．１１５−４側、望ましくは０
．５−３側である。プリケットの形成を助けるために混
合物に結合剤を添加することがよい。この目的に広範囲
の有機結合剤、たとえばフェノールーホルムアルデヒド
組成物を使用することができる。経済的な理由で生材ブ
リケットの強さを満足すべき水準に保持しながら最小量
の結合剤を使用することが望ましくトフェノ−ルーホル
ムアルデヒド結合剤についてはこの最小量を結合剤固体
で２−８重量％の範囲、いまいま３一６重量％とするこ
とが望ましい。耐火材料マトリックスの浸食速度は、他
の融剤、たとえば５重量％までの含量の炭酸ナトリウム
を凝塊状混合物に混入することによってさらに変化する
ことができる。

プリケツトの形状（卵形、方形など）は溶鉄に添加した
ときの性能には目立つ程影響しない。好ましいブリケッ
トの体積は１５一１５０めであり、大さ過ぎると反応が
遅くなり、一方小さ過ぎると熱伝達特性が不十分となる
。漆鉄に添加するときに満足な予測可能な分解速度のブ
リケットを得るためには成分をできるだけ均一に混合し
、また予測可能な分解速度のマトリックスを得るために
は成分を均一に結合しなければならない。

この目的のために、まず成分を例えば直径が０．５−６
肋の粒体に形成し、次にこの粒体を圧縮して生村プリケ
ツトに形成する。粒体は１個以上の粒状マグネシウムを
含むことを理解すべきである。次に生材ブリケットを加
熱して結合剤を硬化させ、次に溶鉄に添加するときに取
扱い中に破壊したりまたは分解が早過ぎることのない強
力なブリケットを製造する。まず粒体の製造方法として
、回転混合機内に粒状マグネシウムを入れ、次にこの表
面を湿潤させるために十分な結合剤を一般に溶液として
加え、最後にブリケットの他の固体成分の一部分を加え
て調整する。

粒体を得るためにはさらに結合剤と固体成分とを交互に
追加する。次にこの粒体を通常の圧縮機によって、ブリ
ケットに適当な生材の強さを与えるのに十分な圧力、す
なわち一般には４一２５ｔｏｎ／ｉ〆の圧力で圧縮する
。次に生村プリケットを加熱して結合剤を硬化させる。
フェノールーホルムアルデヒド結合剤の場合は、１３５
一３００℃の温度において３０一９０分間加熱すれば、
結合剤を十分に硬化させて、適当な強さのブリケツトを
得る。実質的にどの部分においても均質であってかつ上
記方法によって得られるように均質に結合している組成
のブリケツトは、溶融マグネシウムを含浸したコークス
片よりも均質でかつ予測し得る反応速度を得ることを見
出した。

マグネシウムを合浸したコークスは均質な組成とするこ
とができず、また弗化カルシウムをコークス中に均質に
混入することができない。さらにコークスに含まれるマ
グネシウムの割合がコークスの最初の有孔率によって規
定されるので、所望の値に調整することができない。粒
状マグネシウムは実質的に純粋なマグネシウムからなる
が、溶鉄に合金成分として添加すべき他の金属を含むマ
グネシウムを主成分とする合金であってもよい。たとえ
ば、セリウムのような希土類金属を１の重量％まで含む
マグネシウムを使用することができる。本発明による溶
鉄用マグネシウムは溶鉄の脱硫に使用することができる
。

溶鉄とは次の実施例に示すように溶融銑鉄のことをいう
。実施例 ブリケットは、平均粒径が０．５−３肌の粒状マグネシ
ウムと、２０ミクロン以下の粒度分布が１０−１５％か
つ２０一２５０ミクロンの範囲の粒度分布が８５一９０
％の酸化マグネシウムと、弗化カルシウム粒子と、工業
用変性アルコールに溶解した６５％フェノールーホルム
アルデヒド樹脂溶液とを割合を変えて混合した。

まず酸化マグネシウムと蟹石とを混合した。

２０ｋ９のマグネシウムを回転混合機に入れて２その樹
脂溶液で湿潤させた。

次に２０ｋ９の重量比１４：１のＭｇｏ／ＣａＦ２混合
物を加え、１２の樹脂溶液を加えた。さらにＭｇｏ／Ｃ
ａＦ２混合物と樹脂とを交互に加え、最後に全混合物が
乾燥重量で約８７ｋ９となるまで酸化マグネシウムを加
えた。直径が約０．５一６脚の実質的に救状の粒体を得
た。粒体を回転混合機から取り出して、圧縮機に入れて
、比圧力４一２５ｔｏｎ／解で圧縮して体積が１５一１
５０地のブリケットを形成する。

次にブリケットを１５０℃で６０分間加熱して結合剤の
樹脂を硬化させた。マグネシウムと弗化カルシウムとの
百分率が異なるブリケットをこの方法で製造し、ブリケ
ットの添加量を変えて通常の取鍋内の２０ｍｏｎの溶鉄
のバッ升こプランジング法によって加えた。

反応の激しさの程度は目測によって、１（低度）から６
（高度）までの数値で記録し、実質的に反応を完了する
ために必要な時間を記録した。ブリケツト添加の前後に
鉄のバッチの硫黄含量を通常の分析方法によって測定し
、“脱硫効率”（反応効率）を、除去された硫黄の重量
に化学的当量であるマグネシウム重量をマグネシウム全
重量の百分率として表わして計算した。次の第１表はそ
の結果を示す。第１表 各実験において、使用したブリケットは常に弗化カルシ
ウム５重量％を含み、またマグネシウム量を一定とした
。

これらの結果から、マグネシウム含量が減少すると反応
の激しさが減少し脱硫効率が増加するが反応時間も増加
することが明らかである。マグネシウム含量が減少する
とマグネシウム単位量に対するプリケットのコストも増
加する。マグネシウム４０％を含み、弗化カルシウムの
量を変えたブリケットを使用して、他は同一条件で実験
を行なった。第２表はその結果を示す。第２表各実験に
使用したマグネシウムの量を一定とした。

弗化カルシウム舎量が減少すると反応の激しさが減少し
て、脱硫効率が増加するが反応時間が増加する。次に溶
鉄ｌｔｏｎに加えるマグネシウムの量を変化させ、他の
条件は上記方法と同一条件で一群の実験を行なった。

脱硫効率を測定して次の結果を得た。第３表 これらの結果は、溶鉄に加えるマグネシウムの量が減少
するときは、本発明によるプリケットの脱硫効率が増加
することを示す。

使用したマグネシウムと弗化カルシウムとは通常の工業
的純度であった。

分析の結果、酸化マグネシウムはＭｇ０９３．４重量％
で、残部が実質的にＳｉ０２，ＡＩ２０３，Ｆｅ２０３
，Ｔｊ０２，Ｍ−０３，Ｃｒ２０３およびＣａ○であっ
た。総合銑鋼工場の溶鉱炉銑鉄は通常硫黄０．０３−０
．０４重量％を含む。

上記型のブリケツトを使用して、上記熔鉱炉銑鉄を溶融
した熔鉄ｌｔｏｎに対してマグネシウム０．２９５ｋｇ
を使用して１プランジングを行なって、硫黄含量を約０
．００７−０．０１％に減少させた。しかし、溶鉱炉銑
鉄は時には硫黄含量が少なくて約０．０２重量％のこと
があり、このときは同一重量のマグネシウムを使用して
１プランジングを行なうと、硫黄の最終含量は一層少な
くなる。下記第４表は、溶鉄ｌｔｏｎに対してマグネシ
ウム０．２９５ｋ９の１ブランジを行なった結果を示す
。第４表 本発明による溶鉄用マグネシウム添加剤は、ブリケット
の形として有利に使用することができるが、ブリケツト
の形にしないで例えば粒径０．５−８脚、好ましくは０
．５−６肌の範囲の凝塊体として溶鉄に加えることもで
きる。

この場合は、ランス噴射または、例えばラインシュター
ル・パドルによって溶鉄を縄拝して加えることが便利で
ある。本発明の実施態様を要約すれば次のとおりである
。

１ マグネシウム２０−４の重量％を含む特許請求の範
囲第１項記載の溶鉄用マグネシウム添加剤。

２ 弗化カルシウム２一８重量％を含む特許請求の範囲
第１項または上記第１項記載の溶鉄用マグネシウム添加
剤。

３ 粒状マグネシウムの平均粒径が０．１２５−４柳で
ある特許請求の範囲第１項または上記各項のいずれかに
記載の溶鉄用マグネシウム添加剤。

４ 粒状マグネシウムの平均粒径が０．５−３肋である
上記第３項記載の溶鉄用マグネシウム添加剤。

５ 転炉の耐火材料が酸化マグネシウムである転炉で使
用する特許請求の範囲第１項または上記各項のいずれに
かに記載の溶鉄用マグネシウム添加剤。

６ 耐火材料の平均粒径が２０−２５０ミクロンである
特許請求の範囲第１項または上言己各項のいずれかに記
載の溶鉄用マグネシウム添加剤。

７ 有機結合剤を含む特許請求の範囲第１項または上記
各項のいずれかに記載の港鉄用マグネシウム添加剤。

８ 結合剤として２一８重量％のフェノールーホルムア
ルデヒド樹脂を含む上記第７項記載の漆鉄用マグネシウ
ム添加剤。

９ 炭酸ナトリウム５重量％までを含む特許請求の範囲
第１項または上記各項のいずれかに記載の溶鉄用マグネ
シウム添加剤。

１０ 混合物を凝塊状として１個以上の粒状マグネシウ
ムを含む平均粒径が０．５−８肌の粒体とした特許請求
の範囲第１項または上記各項のいずれかに記載の溶鉄用
マグネシウム添加剤。

１１ 粒体の平均粒径が０．５−６肋である上記第１０
項記載の熔鉄用マグネシウム添加剤。

１２ 混合物を擬塊状とした体積が１５−１５０塊のプ
リケットである特許請求の範囲第１項または上記各項の
いずれかに記載の熔鉄用マグネシウム添加剤。

１３ 実施例に記載した特許請求の範囲第１項記載の熔
鉄用マグネシウム添加剤。

１４ 混合物が有機結合剤を含み、得た擬塊状混合物を
加熱して結合剤を硬化させる特許請求の範囲第２項記載
の溶鉄用マグネシウム添加剤の製法。

１５ 結合剤がフェノールーホルムアルデヒド樹脂であ
って、凝塊状混合物を１３５一３００つ０の温度で３０
−処分間加熱する上記第１乎真記載の溶鉄用マグネシウ
ム添加剤の製法。

１６ 擬塊状混合物の平均粒径が０．５−８帆である特
許請求の範囲第２項または上記第１４，第ＩＱ真のいず
れかに記載の溶鉄用マグネシウム添加剤の製法。

１７ 擬塊状混合物の平均粒径が０．５一６柵である上
記第ＩＱ夏記載の溶鉄用マグネシウム添加剤の製法。

１８ 粒体を圧縮してブリケットを形成する特許請求の
範囲第２項または上記第１４ないし第１刀頁のいずれか
に記載の溶鉄用マグネシウム添加剤の製法。

１９ 混合物が有機結合剤を含み、擬塊状混合物を圧縮
中に加熱する上記第１８頁記載の溶鉄用マグネシウム添
加剤の製法。

２０ ある量の有機結合剤溶液と、ある量の弗化カルシ
ウムと、耐火材料とを、粒体の平均粒径が０．５一６肌
となるまで交互に粒状マグネシウムに加えて、粒体を形
成する上記第１８買記載の溶鉄用マグネシウム添加剤の
製法。

２１実施例記載の特許請求の範囲第２項記載の溶鉄用マ
グネシウム添加剤の製法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粒状マグネシウム１５−５０重量％を含む実質的に
   均質な凝塊状混合物からなる溶鉄用マグネシウム添加剤
   であって、フツ化カルシウム２−８重量％と、マグネシ
   ウムの融点においてマグネシウムに対して不活性であり
   かつ溶鉄の温度において金属が浸透可能な結合性マトリ
   ツクスを形成する耐火材料粒子を含む残部とを含むこと
   を特徴とする溶鉄用マグネシウム添加剤。