JPS62501081A - 金属及び合金を精錬するための処理方法 - 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】 、　・・　び　、＃ＩＩ　るた　の　パ去本発明は金属及び合金の処理方法に関 し、より詳しくは、鉄′系金属及び合金ばかりでなく、特に、例えば１ｏｏｏ° Ｃを越える高融点を有する金属及び合金の処理方法に関する。

この方法を行うために、溶融金属中に精錬用添加物を混入する。

溶融金属組成物の製造及び精錬、特に成る種の鋼鉄の製造には、粉状の添加物を 混入することが必要とされる。

連続鋳造用を目的とした鋼鉄類については、かがる添加物は酸素含有量を低下さ せる重要な役割を演じる。この方法で総醜素含有量を制御することにより、鋼鉄 製造者は口径を決められた鋳造オリフィスを通過した金属の鋳造性を完全に制御 しうる。添加物は更に硫黄及びリンのような元素の量を、成る使用条件下で調整 することを可能にする。含有物の数及び形態構造に対する好ましい効果が得られ ている。このことは、鋼鉄がアルミニウムでキルされている工程において。

アルミニウム含有物を有する場合に特にそうである。

ここ数年間、カルシウムが精錬用添加物として使用され始めた。金属性のカルシ ウムは多大な利点を有し、またその添加が時間の関数として測定及び制御される ため、その効率はより一層重要である。溶融鋼へカルシウムを添加することによ る、鋼鉄浴中の酸素、硫黄及びリン含有量に対する影響は、詳細に知られている 。

溶融した組成物内部へのカルシウムの添加は、粒状添加物を混入させる方法によ り行うことができる。

カルシウムの粒状化及び粒状化したカルシウムの製造に関しては、フランス国特 許第２　４７１　８２７号明細書中の記載を参照すると有利である。

純粋なカルシウムによる精錬を行う場合の欠点は、この金属が非常に反応性があ り、そして液状組成物を処理するための通常の温度において、高い蒸気圧を有す るという点にある。カルシウムの混入は、気泡の形成をともなうので、しばしば 希釈剤１例えば、アルミン酸カルシウムの酸化物、蛍石又は石灰の化合物ととも に使用することが必要である。

本発明によれば、アルカリ土類金属類及び亜鉛よりなる群から選ばれた金属の合 金が、精錬用添加物とし・て、前記アルカリ土類金属又は純粋な亜鉛の融点より も実質的により低い融点に前記合金がなるように少量の金属元素とともに使用さ れる。更に前記合金は粒状である。前記精錬用合金は、二元、三元あるいは多元 成分からなっていてもよい。

すなわち、精錬用添加物は粒状合金であって、各粒子は実質的に球状の形状を有 する０合金はベリリウム、マグネシウム、カルシウム、シトロンチウム、バリウ ム及び亜鉛あるいはさらなる１種以上の金属から選ばれた１種以上の金属とから 成り、その組成は、アルカリ土類金属又は純粋な亜鉛から出発し平衡状態図上に おいて、第１共融点に向かう領域に位置する。この領域は、二元又は多元成分共 融混合物の方向への融点降下に対応するので、「Ｓ１共融点」と呼ばれる。精錬 用合金は、このように、それ自身が共融混合物である場合を含む共融領域に位置 する合金である。

アルカリ土類金属又は亜鉛と一緒に少量で合金化し、共融領域又は共融混合物に 属する合金を形成しうる金属としては、特にアルミニウム、銅、ニッケル。

ビスマス、鉛、錫、ランタン及びケイ素、ならびに少なくとも１種の他の金属と 合金を形成した亜鉛及びマグネシウムである。銀及び金の合金も適用できるが、 それらは、値段の点で工業的には重要性が低い。

二元系合金としては、カルシウム又はマグネシウムとアルミニウム、銅又はニッ ケルとの合金が有益なものとしてあげられる。三元合金としては、例えば、カル シウム・ニッケル・アルミニウム合金及びカルシウム・マグネシウムφアルミニ ウム合金が挙げられる。

上記の範噂に入る金属のうち一種の存在が、処理用添加物の混入時に、気泡形成 の非常に実質的な減少を起こすことが、全く思いがけず発見された。このことは 、その実質的に球形状である結果として、純粋な添加物に較べて合金の状態での 添加物の蒸気圧の実質的な低下により、あるいは、処理される金属中への混入時 における添加物の流入量の完全な制御によって説明されうる。

このように、溶融鋼鉄中に粒状カルシウム合金を導入する場合には、粒状の純粋 なカルシウムいわんや粒状でない純カルシウムでは不可能な値である、１分画た り１５０ＰＰ層もの量で、この添加物の連続混入が可能である。

熱力学の観点からこの現象を説明せんとするならば、その出発点は、関数γＡＥ （式中、ＡＥはアルカリ土類金属又は亜鉛を表わす、）として、溶媒中の高度に 希釈された元素の活量係数を一次近似値として表わす方程式である。

溶媒中高度に希釈された、アルカリ土類金属のような元素の活量係数は、次のよ な関係式：■　ＡＥ　ｉ ＬｏｇγＡＥ＝　ＬｏｇγＡＥ、＋’　ＡＥＸＡＥ＋’　ＡＥＸｉ式中、γｎは 、溶媒中のＡＥ、例えば純粋な鉄中のカルシウムの、無限希釈時の活量係数を表 す。

ＸＡＥは、アルカリ土類金属又は亜鉛に合金化された１選択された元素ｒｚの原 子分率を表す。

（ａｃｔｉｖｉｔｙ）、例えば鋼鉄中のカルシウムの実質的低下をもたらし、従 って、その蒸気圧の実質的低下をもたらす。

選ばれたアルカリ土類金属（又は亜鉛）が別々に有する蒸気圧は、できるだけ低 いことが有利である。すなわち、合金用に選ばれた金属は、その共融合金がまさ に負である生成の自由エンタルピーによって規定される共融温度において平衡と なるような化合物を形成する。

また、これはその各粒子それ自身が合金である合金の問題であり、２種の金属の 統計上の混合物の問題ではないということは、はっきり述べておくべきである。

そのような統計上の混合物は、融点の降下も、上記した予想もしない効果も引き 起こさない、このことの証拠は、カルシウムとマンガンの混合物は本当の合金を 形成せず、従って本発明の方法の実施になんの利益もないということによって与 えられる。

粒状合金の添加は、溶融金属浴中において従来の深部導入法によって行なわれる が、前記粒子は実質的に球状で、粒径が決められ、一定かつ均一である。これら の微細構造は独立気泡型（ｃ　１ａｓｅｄ）であり、直径は０．１〜２．５ミリ メートル、好ましくは０．２〜２．５ミリメートルである。この微細化された形 態は、微細な粒度分布（ｆｉｎｅ　ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ）を有するダスト を含まず、すなわち、このことはその生成物に完全な使用上の保証を与え、従っ て反応性合金の自然発火性による爆発又は自己発火の危険は全て除去される。

本発明は、これらの粒状合金の製造に関しても非常に有利である。実際、液相に おける粒状化の場合、より低い温度における加工及びエネルギーの実質的な節約 が可能である。

本発明に従って、アルカリ土類金属及び上記金属の合金の粒子で精錬することに より改良された鋼鉄類は、特に、炭素及びケイ素のような残留元素の含有量の非 常に低い鋼鉄であり、例えば、深絞りに使用される鋼鉄類である。

粒子状の添加物はまた、ステンレス鋼のような他の鋼鉄類の精錬にも非常に適し ている。

鋼鉄の他に、他の材料１例えば鋳鉄、鉄系ニッケル、鉄系クロム及び鉄系マンガ ン、同様にニッケル及びブリスター銅もまたこれらの粒子によって精錬されうる 。

最後に、非鉄金属及びアルミニウムの金属は、例えば、ストロンチウム及びアル ミニウム、所望であればリチウム含有合金粒子により精錬されうる。

本発明は、以下の実施例により説明されるが、これらに限定されない。

実施例 ！実施例：　合　金　二重量組成二融点京！！　Ｉ　：　Ｃａ／Ｎｉ　：　８０ ／２０　：　８０５　ＩＩ　２　：　Ｃａ／Ｎｉ　：　９５１５　：　８００１ １　３　：　Ｃａ／Ｎｉ　：　９０／１０　：　７２０１！　４　：　Ｃａ／Ｎ ｉ　：　８５／１５　：　７４０１！　５：　Ｃａ／Ｎｉ　：　８５／３５　： 　５４０　！＋　８　：Ｃａ／Ｍｇ／Ａｌ：８２／＋２１５　：　７３０１１　 ７　：　Ｃａ／Ｃｕ　：　７２／２８　：　７００　！！　８　：　Ｃａ／Ｌａ 　：　９０／１０　：　７２Ｏｒｌ　９　：　Ｍｇ／Ｎｉ　：　８０／２０　： 　５５０　！承共融点又は第１融点 実施例１〜３ カルシウム・ニッケル合金はニッケルを１６原子％、すなわち約２０重量％まで 含有しうる。

Ｃａ　／　Ｎ　ｉの平衡状態図を表わす単−図である添付の図面から見られるよ うに、カルシウムは約８５０℃において溶融し、上記の１６原子％と正確に対応 する約６０５℃において溶融する共融合金を、ニッケルとともに形成する。

その共融領域は、このように、図の左に位置し、カルシウムに合金化されたニッ ケルの１６原子％にまで伸び、それ自身の共晶を含む望域である。

５％（８００℃付近で溶融）から１６原子％までのニッケルの組成物を選ぶのが 好ましい。

更に上記したように、このＣａ　／　Ｎ　ｉ合金は、純粋なカルシウムでは維持 することが不可能な速度である、１分子当たり１５０　ｐｐｍの量で鋼鉄に添加 されうる。

注入中１表面では材料の攪拌は見られず、また連続鋳造中の金属の澄明性（ｃ　 １ｅａｎ　ｌ　１ｎｅｓｓ）及びそれらの完全な鋳造性が観察される。

また、他の思いがけない結果は、ニッケルの存在が、ある種の鋼鉄においてはカ ルシウムの溶解を助長するということが観察されたことである。

Ｃａ　／　Ｎ　ｉの相互作用が実質的に負であり、すなわち、鉄中において無限 大に希釈されたカルシウムの活量係数が、少量のニッケルの存在により実質的に 低下せしめられるため、この現象は熱力学的に説明されうる。

上記の速度でカルシウムに対して添加された元素、すなわちニッケルが鋼鉄中に おいて存在することが最終的な鋼鉄の品質になんら害のないということは最後に 指摘されるべきである。ニッケルは完全に溶解し、無視してよい程度の量を示す のみである。

実施例４〜５ これらの実施例は、粒状合金の物理的及び化学的性質を示し、カーボン含有量が 非常に低く、アルミニウムでキルされた深絞り用金属板製造用の、鋼鉄について 実施された。

精錬される鋼鉄は、次の組成を有する。

Ｃ最大値　Ｓｉ最大値　Ｍｎ最大値　ＡＩ最大値Ｓ最大値Ｐ最大値０．０４０Ｘ 　０．０１８Ｘ　０．４０！　Ｏ，Ｏ？＄　０．００５＄　０．０１５！添加さ れる合金の特性は次のとおりであるニーカルシウム粒子は５％のアルミニウムを 含む（実施例４） 一注入された量＝　４２０　ｐｐｍ −処理された合金の量＝１５２トン 得られた鋼鉄は１分析後、次の組成を有することが見出された。

ＣＳｉ　Ｍｎ　ＡＩ　Ｓ　Ｐ ｏ、０４０＄　０．０１８Ｘ　０．４０＄　０．０７％　０．００５Ｘ　０．０ １５＄ここでも、煙はほとんどなく、表面の材料に発火がなく、金属の澄明性（ Ｃ１ｅａｎｌｉｎｅｓｓ）及び連続鋳造時の完全な鋳造性が観察された。

実施例６〜９ 実施例６の３元系合金Ｃａ／Ｍｇ／ＡＪＩは特にその低融点及び大きな融解速度 のため鉛の処理に使用される。この合金は、鉛からビスマスを除去するために非 常に重要であることに注意すべきである。

実施例７のＣａ　／　Ｃｕ合金は、その低融点及びそれがもたらす気泡形成性の 低下のため青銅の処理に使用されうる。

実施例８のＣａ　／　Ｌ　ａ合金は、それがもたらす気泡形成性の低下は別とし て、非常に良好な脱硫及び黒鉛化の非常に微妙な制御を可能にするた−め、鋼鉄 及び鋳鉄の処理に使用されうる。

実施例９のＭ　ｇ　／　Ｎ　ｒ合金は、その融点が特に低いため、ステンレス鋼 の処理に使用されうる。それは。

実施例１乃至３のＣａ　／　Ｎ　ｉ合金と同様に気泡形成性の低下をもたらす。

車量′／、Ｎｉ 図面の簡単な説明 国際調査報告 −、自−＾−−−ｋ　ＰＣＴ／ＦＲ８５１００３０７Ａに）ＥＸＴｏＴＨＥ：Ｎ τｌ：ＲＮＡＴ：０ＮＡＬＳＥＡＲＣＨＲＥ？ＯＲτＯＮ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融状態時に精錬用添加物を添加することよりなる金属又は合金の処理方法 において、前記精錬用添加物が、アルカリ土類金属類及び亜鉛よりなる群から選 ばれた金属と前記アルカリ土類金属又は純粋な亜鉛より実質的に低い融点を前記 合金に付与しうる少量の金属元素との合金であって、かつ、前記合金を粒状で使 用することを特徴とする処理方法。
2. ２．少量の金属元素が、アルミニウム、銅、ニッケル、ビスマス、鉛、錫、ラン タン及びケイ素ならびに、少なくとも１種の他の金属と合金化した亜鉛又はマグ ネシウムよりなる群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法 。
3. ３．添加される合金が共融合金であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第 ２項記載の方法。
4. ４．添加される合金が第１共融域に位置する合金であることを特徴とする請求の 範囲第１項又は第２項記載の方法。
5. ５．添加される合金が、ニッケルを１６原子％含有するカルシウム及びニッケル の合金であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
6. ６．添加される合金が、ニッケルを１１．３原子％含有するマグネシウム及びニ ッケルの合金であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
7. ７．合金を１分当たり１５０ｐｐｍの割合で添加することを特徴とする請求の範 囲第５項記載の方法。
8. ８．添加される合金の粒径が０．１〜２．５ミリメートルであることを特徴とす る請求の範囲第７項記載の方法。
9. ９．低含有量の炭素、ケイ素又は残留元素を有する鋼鉄、ステンレス鋼又は高度 合金化鋼及び鋳鉄を精錬するための請求の範囲第１項乃至第８項記載の方法の使 用。