JPS62146214A - 溶融金属面への添加材 - 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】 ［発明の分野］ 本発明は、熔融金属の表面のスラグの除去、あるいは熔
融金属の保温および酸化防止などの為に熔融金属の表面
に散布する添加材に関する。

［発明の背景］ 従来から製鉄丁場においては、熔鋼炉から出湯した熔融
金属（以下、巾に「溶湯」と記載することもある）を取
鍋のような熔融金属の受容器（以下単に「取鍋」と記載
する）に移した後、取鍋から連続鋳造装置（設備）内に
流し込み、ビレット状など所望の形状に成形する方法が
利用されている。また、鋳物工場においても、溶湯を一
旦取鍋に移したのち、取鍋から鋳型に注入する方法が採
られている。

このような取鍋に移された溶湯の表面には少量のスラグ
が浮遊しており、適当な時期に溶湯と分離除去される。

また、溶湯は取鍋に移されてから流し込まれるまでに一
定時間放置されることがあり、このようことが必要とな
る。さらに、放置されている間に溶湯の表面と空気とが
接触すると溶湯の表面が酸化されるので、溶湯の表面と
空気との接触を遮断した状態で放置することが必要とな
る。

従来から溶湯表面に浮遊しているスラグの除去を容易に
するために溶湯表面に石英粗面岩のような焼成膨張性（
特定の温度以上に加熱すると膨張する性質）の天然鉱物
が利用されている。即ち、例えば石英粗面岩を溶湯表面
に散布して熔融状態にし、この中にスラグを取り込ませ
て熔融状態にある石英粗面岩と共にスラブを除去する方
法が採られている。

また、溶湯の保温および酸化防止のためには、上記の石
英粗面岩、あるいはモミガラおよびワラなどの灰分が利
用されている。すなわち、取鍋・に移された溶湯の表面
に石英粗面岩、あるいはモミガラおよびワラなどの灰分
などを散布して、溶湯表面に被覆層を形成し、熱の発散
を防止すると共に溶湯表面と空気との接触を遮断して酸
化を防止するとの方法が採られている。

しかしながら、焼成膨張性の天然鉱物は、山岳地帯で採
掘されるのが一般的であり、昨今は環境上の問題から原
料の入手が次第に困難になりつつある。さらに、このよ
うな天然鉱物は結晶質であるので融点が高く湯面に散布
した際に融解しにくいとの問題もある。

また、モミガラおよびワラなどの灰分は、主として保温
材（あるいは酸化防止剤）として使用されており、スラ
グ除去材としては通常使用されないなど用途に制限があ
るばかりでなく、使用時に多量の粉塵が発生するので作
業環境が悪化するとの問題を有している。さらに、モミ
ガラおよびワラなどの供給量が、＄節により変動し安定
供給が困難であり、さらには農作業の機械化によりこれ
らの絶対量が不足してきている。

すなわち、熔融金属湯面への添加材は、スラグの除去材
、保温材および酸化防止材として良好な特性を有してい
なければならないことは勿論であるが、さらに、′か定
（ｉｔ蛤が保、征され為もの〒あることが必要となる。

ところで、近年、水性ガスの製造に石油に代わり石炭が
使用されている。このような石炭の使用により水性ガス
をより安価に供給できると共に。

この技術は我が国のように石油資源の乏しい国にとって
は石油に対する依存度を低減することができ好ましい技
術であるが、半面多量の残滓が排出されるとの問題があ
る。この残滓は従来わずかに埋立などに用いられていた
に過ぎず、有効な利用方法は開発されていなかった。

本出願人は、この残滓を有効に利用すべく研究を重ね、
この残滓を有効に利用した発明に関して既に出願をして
いる（　＃願昭６０−３５０６６号、同８０−９４０４
７号、同６０−９４０４８号、同６０−９４０４９号、
同６０−２０４６７３号）。

本発明は、上述した従来の熔融金属の湯面に添加する添
加材に代わる新規な添加材を提供するものであると共に
、上記の残滓の有効な利用法を提供するとの側面をも有
する。

［発明の目的］ 本発明は、熔融金属表面にあるスラグの除去、熔融金属
の保温および酸化防止を目的として熔融金属に添加され
る新規な添加材を提供することを目的とする。

また、本発明は、従来有効な用途がなかった石炭ガス化
反応の際に発生する残滓を有効に利用する方法を提供す
ることをも目的とする。

［発明の要旨］ 本発明は、５ｉ０２の含有率が６０重量％以下、Ａ立２
０３の含有率が２０重量％以と、そしてＣａＯの含有率
が５重量％以上である非晶質粉末を含むことを特徴とす
る熔融金属面への添加材にある。

［発明の効果］ 本発明の添加材は、非晶質粉末よりなり、従来用いられ
ていた結品質の天然誠物と比較すると融点が低いので、
溶湯面に添加すると速やかに軟化し、そして熔融状態と
なって熔融層を形成して溶湯表面を覆い添加材としての
諸機能を発揮する。

すなわち、本発明の添加材を溶湯表面に散布し、この添
加材の熔融層を溶湯表面に形成することにより、溶湯面
に浮遊しているスラグがこの熔融層に取り込まれる。そ
して、この熔融層は、溶湯表面に連続層として形成され
ているので比較的除去が容易であり、従って、この熔融
層を除去することにより溶湯表面に浮遊していたスラグ
を完全に除去することができる。

また、本発明の添加材の熔融層は、溶湯表面を均一に覆
うので、溶湯と空気との接触が遮断され溶湯の酸化を有
効に防止し、ざらに溶湯の温度の低下を低減することが
できる。

さらに、本発明の添加材は、特定量の発泡性成分（硫化
物イオウ、未燃焼炭素など）を含有するものであること
が好ましい。このような発泡性成分を含む添加材を使用
することにより、熔融層を形成する際に発泡するとの性
質を有している。

従って、熔融層が微細気泡を含有するので溶湯の温度低
下を有効に防止することができる。

また、モミガラ、ワラなどの灰分と異なり散布の際の粉
塵の発生が少なく１作業環境を悪化させることがない。

加えて本発明は、従来有効な用途がなかった石炭ガス化
の際に発生する非晶質残滓を用いて製造することができ
るので、この非晶質残滓を有効に利用することができる
。

［発明の詳細な記述］ 本発明の添加材は、５ｉ０２、ＣａＯおよびＡＭ２０．
を主成分とするものである。

本発明の添加材は、成分中のＳｉＯ□の含有率が６０重
量％以下（好ましくは３０〜６０重量％）、Ａ見２０３
の含有率が２０重量％以上（好ましくは、２０〜４０重
量％）であり、さらに、ＣａＯの含有率が５重量％以上
（好ましくは５〜３０重量％）である。そして、本発明
の添加材中のこの三成分の合計の含有率は、通常は６０
０重量％以上好ましくは７０〜９５重量％、特に好まし
くは７５〜９５重量％）である。

本発明の添加材は、通常上記の三成分以外に酸化鉄、Ｍ
ｇＯ，Ｎａ２Ｏおよびに２０などの成分を含有している
。これら他の成分の含有率は、通常は４０重量％以下（
好ましくは５〜３０重量％、特に好ましくは５〜２５重
量％）である、これら他の成分のそれぞれの含有率は、
通常は酸化鉄はＦｅ２Ｏ，基準で２〜１５重量％、Ｍｇ
Ｏは１〜７瓜量％、Ｎａ２Ｏは１〜６重量％、Ｋ２Ｏは
０〜２重量％の範囲内にある。

さらに、本発明の添加材は、一般には１０重量％以下（
好ましくは２重量％以下）の硫化物イオウおよび／また
は炭素成分を含む。このような成分は加熱されると気体
（二酸化ｆＥＭあるいは二酸化炭素）として添加材から
放出され、この際に添加材を発泡させるとの作用を有し
ている。従って、溶湯表面で熔融状態になった添加材が
微細な気泡を有する熔融層になり、断熱性が向上し、取
鍋中での溶湯の温度低Ｆを低減することができるとの利
点がある。

さらに、上記成分以外にも微量のＴｉＯ２などを含むこ
ともある。

本発明の添加材を構成する粒子は、非晶質であるのでＸ
線回折を行なっても特異的なピークは示さない。

一般に、非晶質のものは結品質のものよりも融点が低く
、従って、本発明の添加材は天然鈑物を用いた添加材と
比較すると融点が低い。即ち、本発明の添加材は、通常
は７００℃付近の温度から軟化しはじめ、通常は、１５
００℃以下（好ましくは１４００℃以下）で完全に熔融
状態になる。

そして、軟化状態となった添加材は、粘稠性を有するよ
うになり、添加材の表面にスラグが付若するので、この
段階から溶湯表面に浮遊しているスラグを取り込みが可
滝となり、よりスラグの取り込みを容易に行なうことが
できる。さらに、軟化状態になった時点から溶湯表面と
空気との接触を遮断するとの作用を有するようになるの
で酸化防止効果および保温効果がより優れている。一方
、石英粗面岩を用いた添加材は、例えば７００℃程度の
温度では粘稠性を示すことはなく、この点で本発明の添
加材とは根本的に異なる。

そして、本発明の添加材の真比重は通常は４以えば熔融
状態にある鉄（比重７　、８６）などの金属上に散布す
ると溶湯内に沈澱することなく、表面上に添加材の層を
形成する。さらに、添加材は溶湯表面と接触することに
より速やかに熔融状態になって熔融層を形成し、溶湯の
表面を均一に覆うので、溶湯表面と空気との接触を遮断
して溶湯表面の酸化を有効に防止することができる。

本発明の添加材は２通常は粒度調整がなされたものであ
る。

すなわち、本発明の添加材は、通常は目開き７ｍｍの篩
を実質的に全通し、目開き０．３ｍｍの篩を通過する粒
子が４０重量％以下となるように粒度が調整されている
。特に、目開き５ｍｍの篩を実質的に全通し、目開き０
．３ｍｍの篩を通過する粒子が２０重量％以下となるよ
うに粒度調整されたものであることが好ましい。

なお、ここで「篩を実質的に全通する」とは、粒子の大
部分（例えば９５重量％以北）の最大直径が、その篩の
目開きの大きさよりも小さいことを意味する。

このように粒度を調整して粗大粒子を排除することによ
り溶湯をより均一に覆うことができ、また、微細粒子の
含有率を一定以下にすることにより添加材を湯面に散布
する際の粉塵の発生量を低減することができる。

本発明の添加材は、次にようにして製造することができ
る。

本発明の添加材は、通常は原料として石炭の部分酸化に
より得られる非晶質残滓を使用して製造される。一般に
、このような非晶質残滓は１例えば微粉炭などを完全燃
焼させる雰囲気での燃焼により生成した灰分とは異なり
、！速比合物あるいは炭素成分のような発泡性成分を含
有しているために湯面に散布した際に有効に発泡するの
で良好な保温性を示す。

非晶質残滓は、たとえば石炭の部分酸化により合成ガス
を製造する際に発生する残滓として供給される。このよ
うな石炭を用いた合成ガスの製造ンお　の　表層　＞　
１．で　ｌ＋　　　　ｎノ　】シ：翫ゴ、９量二　　　
ウ　Ｉ　ソ　々　→　−ＩＬコツバーズ・トチニック法
およびオツド・ルーメン法並びにＫＤＶ法、ルルギスラ
ッジング法、シンサン法、ＷＨ法、Ｕガス法、ＨＹＧＡ
Ｓ法、石炭技研法、加圧流動水添ガス化法、ハイブリッ
ド法、ＨＴＷ法、ＢＩＧＡＳ法、シェル（シェル−コツ
バーズ）法、サアルバーク・オツトー法、住友法及びテ
キサコ法などによる石炭ガス化法を挙げることができる
０本発明においては特にコツバーズやトチニック法、オ
ツド・ルーメン法、ルルギスラッジング法、シェル（シ
ェル−コツバーズ）法およびテキサコ法などのような石
炭の部分酸化をガス化炉で石炭の軟化点以上の温度で行
なう石炭ガス化装置から排出される非晶質残滓を使用す
ることが好ましい。

たとえばテキサコ法においては、石炭は水スラリーとし
て石炭ガス化炉に投入され加圧下に残滓の軟化点以上の
温度、一般には１３００〜１５００℃程度に加熱され、
部分酸化される。この際、溶融状態もしくは半溶融状態
の残滓が生成し、通常この残滓は水等で冷却された後、
必要に応じて粉砕されて石炭ガス化炉から排出される。

なお、テキサコ法などの石炭ガス化方法の詳細は、「化
学経済Ｊ　１９８１年八月号へよび九月号に詳細に記載
されている。

石炭の部分酸化により発生する非晶質残滓の組成は石炭
ガス化などの原料として使用する石炭の種類などにより
多少異るが、本発明の添加材の製造法においては、石炭
の種類などにかかわりなく石炭ガス化などの石炭の部分
酸化の際に生成する非晶質残滓を使用することができる
。

一般に上記のような非晶質残滓は、６０〜３０重量％の
範囲の５ｉ０２．２０〜４０重量％の範囲のＡ文２ｏ、
及び５〜３０重量％の範囲のＣａＯ並びに少量の硫化物
あるいは硫黄化合物および未燃焼炭素などを含有してい
る。

石炭の部分酸化により得られた残滓は非晶質であり、従
ってＸ線回折を行なっても特異的なピークは示さない。

このような非晶質残滓は、そのまま本発明の添加材とす
ることもできるが、通常使用されている粉砕装置（例、
ショークラッシャ、ハンマクランシャ、ボールミル）な
どを利用して粉砕することが好ましい。

さらに、通常は、篩などを用いて粗大粒子あるいは微細
粒子が排除される。

次に本発明の添加材の使用方法について述べる。

本発明の添加材を溶湯表面に添加材を散布し、通常は添
加材が熔融状態になった段階（好ましくは１３００−１
６００℃の範囲内、特に好ましくは１４００〜１５００
℃の範囲内）で取鍋に備えられている溶湯排出口から溶
湯のみをとり出すことにより溶湯表面に浮遊していたス
ラグを除去することができる。

一方、保温あるいは酸化防止を目的とする場合には、上
記のようにして本発明の添加材を溶湯表面に散布したの
ち、放置することにより目的を達成することができる。

また、スラグを除去したのち新たに本発明の添加材を散
布して放置するとの方法を採ることもできる。

なお、本発明における溶湯は、鉄の熔融物に限らず、他
の金属の冶金熔融物を含むものである。

また、溶湯は、取鍋のなかにあるものだけでなく、たと
えば、溶湯の貯湯槽、湯留り、精製用の分Ｓ槽、鋳型の
中などにあるものであってもよいことは勿論である。

次に本発明の実施例および比較例を示す。

［実施例１］ テキサコ法を利用した石炭ガス化炉から排出された残滓
をショークラッシャーで粉砕して本発明の添加材を製造
した。

得られた添加材の真比重は２　、７２　ｇ／　ｃｍ’。

融点は１３２０℃であった。

使用した非晶質残滓および得られた添加材の粒度分布を
第１表に記載する。なお、第１表に記載した粒度分布は
、使用した篩を通過した非晶質残滓粒子あるいは添加材
粒子の含有率として記載した。

また、得られた添加材の化学組成を第２表に記載する。

なお、この残滓および得られた添加材はＸ線回折の結果
、非晶質であることが確認された。

得られた添加材を溶湯の入った取鍋の溶湯面上に４０ｍ
ｍの厚さになるように散布し、溶湯表面近傍の溶湯の温
度低下を測定した。

結果を第３表に示す。

なお、散布に際し、粉塵はほとんど発生しなかった。

本発明における真比重の測定、成分分析および融点の測
定は以下に記載する方法によって行なったものである。

腹ｊし１法 真比重 ＪＩＳ−Ｒ−２２０５の規定に準じ測定した。

成分分析 ＪＩＳ−Ｍ−８８５２に規定されている方法に従って分
析を行なった。

虹九二月１ ＪＩＳ−Ｍ−８８０１に規定されている方法に準じて行
なった。

第１表 （ｎｏｗ）　　　　　　　（重量％）　　　　　　（重
量％）２０　　　　　　　　　ＬＯｏ、０　　　　　　
１００．０１０　　　　　　　　１００．０　　　　　
　１００．０５　　　　　　　　　９０．６　　　　　
　１００．０２．５　　　　　　５９．４　　　　　　
　　９５．２１．２　　　　　　２２．９　　　　　　
　　６０．８０．６　　　　　　　８．７　　　　　　
　　１５．７以下余白 第２表 成分　　　　　　　　　　　（重量％）ｉｇ、１ｏｓｓ
　　　　　　　　−０、２Ｓｉ０２　　　　　　４２．
６ Ａ交２ｏｚ　　　　　　　２５．７ Ｆｅ２０３　　　　　１０．４ ＣａＯ１４，９ Ｍｇ０　　　　　　　　２　、２ Ｎａ２０　　　　　　　２．２ に２０　　　　　　　　０．９ ＳＯ３０，４ なお、上記添加材中の発泡性成分（未燃焼炭素および硫
化物イ才つ）の含有率は、３．９重量％であった。

［比較例１］ 実施例１において湯面に散布した添加材の代わりに、市
販の焼モミガラを同容量散布して溶湯表面近傍の溶湯の
温度低下を測定した。

結果を第３表に併せて記載する。

なお、散布の際に非常に多量の粉塵が発生して作業現場
に飛散し、そして、時間の経過と共に飛散した粉塵が堆
積して取鍋の周囲を汚染した。

第３表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＳｉＯ＿２の含有率が６０重量％以下、Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３の含有率が２０重量％以上、そしてＣａＯの含有率
   が５重量％以上である非晶質粉末を含むことを特徴とす
   る熔融金属面への添加材。 ２、上記非晶質粉末が、６０〜３０重量％の範囲内のＳ
   ｉＯ＿２、２０〜４０重量％の範囲内のＡｌ＿２Ｏ＿３
   及び５〜３０重量％の範囲内のＣａＯを含有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熔融金属面への
   添加材。 ３、上記非晶質粉末が１０重量％以下の硫化物イオウお
   よび／または炭素成分を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項もしくは第２項記載の熔融金属面への添加
   材。 ４、上記非晶質粉末が、目開き７ｍｍの篩を実質的に全
   通し、かつ目開き０．３ｍｍの篩を通過する粒子の含有
   率が４０重量％以下である非晶質粉末からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の熔
   融金属面への添加材。 ５、上記非晶質粉末が、目開き５ｍｍの篩を実質的に全
   通し、かつ目開き０．３ｍｍの篩を通過する粒子の含有
   率が２０重量％以下である非晶質粉末からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の熔融金属面への添
   加材。 ６、上記非晶質粉末の融点が１５００℃以下であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載
   の熔融金属湯面への添加材。 ７、上記非晶質粉末の真比重が４以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の熔融
   金属面への添加材。 ８、上記非晶質粉末が、石炭のガス化を石炭の灰分の軟
   化点以上で行なう石炭ガス化炉から排出された非晶質残
   滓であることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしく
   は第２項記載の熔融金属面への添加材。