JPS6280249A - アモルフアス合金の製造方法 - Google Patents
アモルフアス合金の製造方法Info
- Publication number
- JPS6280249A JPS6280249A JP61215574A JP21557486A JPS6280249A JP S6280249 A JPS6280249 A JP S6280249A JP 61215574 A JP61215574 A JP 61215574A JP 21557486 A JP21557486 A JP 21557486A JP S6280249 A JPS6280249 A JP S6280249A
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- JP
- Japan
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- carbon
- iron
- silicon
- mixture
- boron
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、たとえば変圧器中の結晶型電気鋼の少なくと
も一部分を置換するために使用するアモルファス合金類
の製造方法（直接法または最終的にアモルファス合金を
製造するために使用するマスター合金の製造方法）に関
する。特に、本発明は、高価なフェロボロンを使用しな
いアモルファス合金の製造方法に関する。
も一部分を置換するために使用するアモルファス合金類
の製造方法（直接法または最終的にアモルファス合金を
製造するために使用するマスター合金の製造方法）に関
する。特に、本発明は、高価なフェロボロンを使用しな
いアモルファス合金の製造方法に関する。
［従来の技術］
鉄３°４．硼素５机珪素、及び最大１．Ｏ９６の炭素（
一般的には約０．鴎の炭素を含有）を含有するアモルフ
ァス合金は、モータや変圧器のような多くの磁性材料と
しての用途があるものと示唆されている。しかしながら
、上記の合金は、主として硼素の価格のために、比較的
高価である。硼素量はフェロボロンの形で添加するのが
一般的であり、フェロボロンはＢ２Ｏ３と鋼スクラツプ
もしくは酸化鉄（ミルスケール）または鋼スクラツプ及
び酸化鉄との混合物の炭素還元によって製造される。フ
ェロボロンの製造工程は極めて吸熱度が高く、サブマー
ジド電極アーク炉中で行われる。還元には約１６００乃
至１８００℃の温度を要し、このような温度下における
Ｂ２Ｏ３の蒸気圧が高いために、硼素の回収率が低い（
一般には約４０零の回収率に過ぎず、従って最終硼素量
の約２．５倍の硼素を添加しなければならない）。
一般的には約０．鴎の炭素を含有）を含有するアモルフ
ァス合金は、モータや変圧器のような多くの磁性材料と
しての用途があるものと示唆されている。しかしながら
、上記の合金は、主として硼素の価格のために、比較的
高価である。硼素量はフェロボロンの形で添加するのが
一般的であり、フェロボロンはＢ２Ｏ３と鋼スクラツプ
もしくは酸化鉄（ミルスケール）または鋼スクラツプ及
び酸化鉄との混合物の炭素還元によって製造される。フ
ェロボロンの製造工程は極めて吸熱度が高く、サブマー
ジド電極アーク炉中で行われる。還元には約１６００乃
至１８００℃の温度を要し、このような温度下における
Ｂ２Ｏ３の蒸気圧が高いために、硼素の回収率が低い（
一般には約４０零の回収率に過ぎず、従って最終硼素量
の約２．５倍の硼素を添加しなければならない）。
更に、工程中に多量の一酸化炭素ガスが発生し、大規模
な汚染制御が必要になる。硼素の回収率が低く大規模な
汚染制御設備を使用する結果、Ｂ２Ｏ３（無水硼酸）を
フェロボロンに置換するのはコストが高くなる（含有さ
れている硼素１ボンド当たりについて計算すると、フェ
ロボロンの価格は硼酸の価格の５倍以上にもなる）。
な汚染制御が必要になる。硼素の回収率が低く大規模な
汚染制御設備を使用する結果、Ｂ２Ｏ３（無水硼酸）を
フェロボロンに置換するのはコストが高くなる（含有さ
れている硼素１ボンド当たりについて計算すると、フェ
ロボロンの価格は硼酸の価格の５倍以上にもなる）。
アルミノテルミット法（ａｌｕｍｉｎｏｔｈｅｒｍｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ）によって、硼酸を還元することもでき
るけれども、この方法では約４零のアルミニウム（本明
細書中では百分率は重量百分率である）を含むフェロボ
ロンが得られ、このような製品は磁性材料として使用す
るには適さない。
ｐｒｏｃｅｓｓ）によって、硼酸を還元することもでき
るけれども、この方法では約４零のアルミニウム（本明
細書中では百分率は重量百分率である）を含むフェロボ
ロンが得られ、このような製品は磁性材料として使用す
るには適さない。
［発明が解決しようとする問題点及び問題点解決のため
の手段］ 従って、本発明は、０．０５乃至０．１零の炭素を含有
する鉄３に、硼素量及び珪素から成るアモルファス合金
を製造する方法であって、実質的に化学量論の鉄を含有
する鉄製分と、実質的に化学量論量の１乃至１．６倍の
珪素を含有する珪素成分とから成る混合物を調製し、鉄
製分は鉄もしくはフェロシリコンまたは鉄とフェロシリ
コンの混合物であり、珪素成分は珪素もしくはフェロシ
リコンまたは珪素とフェロシリコンの混合物であり、混
合物を加熱して炭素もしくは鉄中に含有されている炭素
は炭素と鉄中に含有されている炭素とから成る炭素成分
を添加し、添加する炭素の量は混合物中の酸素の全量に
化学量論量の硼素を含有する硼酸中の酸素を合算した酸
素と反応して一酸化炭素を生成するための化学量論量よ
りも０．０５乃至１．０９６過剰の量であり、加熱によ
り鉄−珪素−炭素の溶融プールを形成させ、炭素の添加
は加熱前、加熱中、加熱後の何れかまたは加熱前、加熱
中、加熱後の複数の時点で行い、溶融プールの温度を１
６００℃未満の温度に制御し、化学量論量の１倍乃至２
倍の硼素を含有する硼酸を溶融プールの底部に噴射注入
して溶融状態の鉄−硼素−珪素を生成させることにより
、硼酸の酸化硼素のほぼ全量を溶融プール中に保持させ
炭素により還元して硼素の損失を最少限に抑えることを
特徴とする方法を提供せんとするものである。
の手段］ 従って、本発明は、０．０５乃至０．１零の炭素を含有
する鉄３に、硼素量及び珪素から成るアモルファス合金
を製造する方法であって、実質的に化学量論の鉄を含有
する鉄製分と、実質的に化学量論量の１乃至１．６倍の
珪素を含有する珪素成分とから成る混合物を調製し、鉄
製分は鉄もしくはフェロシリコンまたは鉄とフェロシリ
コンの混合物であり、珪素成分は珪素もしくはフェロシ
リコンまたは珪素とフェロシリコンの混合物であり、混
合物を加熱して炭素もしくは鉄中に含有されている炭素
は炭素と鉄中に含有されている炭素とから成る炭素成分
を添加し、添加する炭素の量は混合物中の酸素の全量に
化学量論量の硼素を含有する硼酸中の酸素を合算した酸
素と反応して一酸化炭素を生成するための化学量論量よ
りも０．０５乃至１．０９６過剰の量であり、加熱によ
り鉄−珪素−炭素の溶融プールを形成させ、炭素の添加
は加熱前、加熱中、加熱後の何れかまたは加熱前、加熱
中、加熱後の複数の時点で行い、溶融プールの温度を１
６００℃未満の温度に制御し、化学量論量の１倍乃至２
倍の硼素を含有する硼酸を溶融プールの底部に噴射注入
して溶融状態の鉄−硼素−珪素を生成させることにより
、硼酸の酸化硼素のほぼ全量を溶融プール中に保持させ
炭素により還元して硼素の損失を最少限に抑えることを
特徴とする方法を提供せんとするものである。
［作用］
本発明方法は、実質的にアルミニウムを含有しない鉄−
硼素−珪素合金（本明細書中で使用する「鉄−硼素−珪
素合金」とは鉄３９６と硼素５＊と珪素と０．０５乃至
１，０＊ の炭素とを含有する合金を意味する）を製
造する方法である。本発明方法では、無水硼酸（Ｂ２０
３）は主として炭素によって還元される。硼酸は溶融プ
ールの底部から導入され、プール中では硼酸の還元のた
めに過剰の炭素が利用できるので、硼酸の蒸発によって
溶融プールから失われる硼素損失量は最少限になる。プ
ールの組成を監視して、硼素添加後においても成分を追
加して最終組成の調整を行うことができる。
硼素−珪素合金（本明細書中で使用する「鉄−硼素−珪
素合金」とは鉄３９６と硼素５＊と珪素と０．０５乃至
１，０＊ の炭素とを含有する合金を意味する）を製
造する方法である。本発明方法では、無水硼酸（Ｂ２０
３）は主として炭素によって還元される。硼酸は溶融プ
ールの底部から導入され、プール中では硼酸の還元のた
めに過剰の炭素が利用できるので、硼酸の蒸発によって
溶融プールから失われる硼素損失量は最少限になる。プ
ールの組成を監視して、硼素添加後においても成分を追
加して最終組成の調整を行うことができる。
［実施例］
溶融プールは１６００℃未満、好ましくは１５２５℃か
ら１５７５℃の温度に保つ。
ら１５７５℃の温度に保つ。
溶融プールの温度を低くするとともに最終製品合金の濃
度が低い状態で硼酸の還元を行うことにより、高価なフ
ェロボロンを使用せずにすみＢ２０．の蒸発による硼素
の損失を最少に抑えることができる。
度が低い状態で硼酸の還元を行うことにより、高価なフ
ェロボロンを使用せずにすみＢ２０．の蒸発による硼素
の損失を最少に抑えることができる。
本発明においては、Ｂ２Ｏ３（乾燥粉末の形の硼酸、好
ましくは工業用無水物）を溶融した鉄のプール中で（好
ましくは１５２５乃至１５７５℃の温度で）炭素によっ
て還元して、所望の鉄−硼素−珪素（及び炭素）合金組
成にする。以下の反応式で表わされる炭素と硼酸との反
応は熱力学的には約１５２５℃以上の温度が有利である
。
ましくは工業用無水物）を溶融した鉄のプール中で（好
ましくは１５２５乃至１５７５℃の温度で）炭素によっ
て還元して、所望の鉄−硼素−珪素（及び炭素）合金組
成にする。以下の反応式で表わされる炭素と硼酸との反
応は熱力学的には約１５２５℃以上の温度が有利である
。
Ｂ、０． ＋ ３Ｃ→２Ｂ ＋ ３ＧＯ−酸化炭素はガ
スの泡となって出てゆき、溶融プールには硼素が残る。
スの泡となって出てゆき、溶融プールには硼素が残る。
確実な温度制御が行えるように、電気炉中で反応を行わ
せる。予熱することができる不活性担体ガスとともに硼
酸を注入する。
せる。予熱することができる不活性担体ガスとともに硼
酸を注入する。
珪素は、フェロシリコンもしくは珪素金属またはこれら
の混合物の形で添加することができる。鉄は、鉄（たと
えば鋳鉄を含む）もしくはフェロシリコンまたはこれら
の混合物の形で添加することができる。炭素は、炭素も
しくは鉄中に含有された炭素（たとえば鋳鉄中の炭素）
またはこれらの混合物の形で添加することができる。上
記の各成分を添加し最終製品合金を変えないその他の化
合物類を使用することもできるが、上述の化合物類が最
も実用的なものであると考えられる。
の混合物の形で添加することができる。鉄は、鉄（たと
えば鋳鉄を含む）もしくはフェロシリコンまたはこれら
の混合物の形で添加することができる。炭素は、炭素も
しくは鉄中に含有された炭素（たとえば鋳鉄中の炭素）
またはこれらの混合物の形で添加することができる。上
記の各成分を添加し最終製品合金を変えないその他の化
合物類を使用することもできるが、上述の化合物類が最
も実用的なものであると考えられる。
上記の温度及び成分の場合には、酸化硼素の還元は主と
して炭素によフて行われるが、珪素も硼酸（並びに混合
物中のその他の酸素）と反応し得るものと考えられる。
して炭素によフて行われるが、珪素も硼酸（並びに混合
物中のその他の酸素）と反応し得るものと考えられる。
従って、混合物中の珪素と炭素の合算量は、混合物中の
酸素と反応して一酸化炭素（特に炭素は混合物中の他の
酸素と反応し得るので、幾分かの量の炭酸ガスができる
可能性もある）及び二酸化珪素を形成するために使用さ
れる量よりも約５〜６％多いことが好ましい。形成され
た二酸化珪素は、表面上でスラグをつくり、容易に除去
できる。
酸素と反応して一酸化炭素（特に炭素は混合物中の他の
酸素と反応し得るので、幾分かの量の炭酸ガスができる
可能性もある）及び二酸化珪素を形成するために使用さ
れる量よりも約５〜６％多いことが好ましい。形成され
た二酸化珪素は、表面上でスラグをつくり、容易に除去
できる。
硼酸と炭素を外部で混合し、不活性担体ガスにより、溶
融プールの底部に吹き込むことができる。このような装
置を用いると炭素濃度を局部的に高めて、１５２５乃至
１５７５℃の運転温度の下方領域で主として炭素によっ
て還元を行わせることができる。再び溶融プールの分析
を行い、各成分を添加して化学的組成の調整を行うこと
ができる。Ｂ２Ｏ３の蒸発による硼素の損失及び生成す
る一酸化炭素と炭酸ガスとの比率は使用する炉の形状、
成分及び工程手順によりて変動するので、化学的組成の
調整を行うのがよい。
融プールの底部に吹き込むことができる。このような装
置を用いると炭素濃度を局部的に高めて、１５２５乃至
１５７５℃の運転温度の下方領域で主として炭素によっ
て還元を行わせることができる。再び溶融プールの分析
を行い、各成分を添加して化学的組成の調整を行うこと
ができる。Ｂ２Ｏ３の蒸発による硼素の損失及び生成す
る一酸化炭素と炭酸ガスとの比率は使用する炉の形状、
成分及び工程手順によりて変動するので、化学的組成の
調整を行うのがよい。
組成物をアモルファス磁性材料として使用した場合の動
作特性はアルミニウムによって悪影響を受けるので、全
ての成分は実質的にアルミニウムを含有しないものでな
ければならない。アモルファス合金を製造するためには
、周知のごとく、急速に固化させる必要がある。溶融物
から直接に急速固化を行ってもよく、溶融物を固化させ
て中間貯蔵し、後に再溶融し急速に固化させてもよい。
作特性はアルミニウムによって悪影響を受けるので、全
ての成分は実質的にアルミニウムを含有しないものでな
ければならない。アモルファス合金を製造するためには
、周知のごとく、急速に固化させる必要がある。溶融物
から直接に急速固化を行ってもよく、溶融物を固化させ
て中間貯蔵し、後に再溶融し急速に固化させてもよい。
初期混合物は鉄と、鉄中に含有された炭素と、珪素とか
ら成る混合物であるのが好ましく、この混合物を加熱し
て溶融プールをつくる。好ましくは、不活性担体がガス
を使用して、炭素を炭酸とともに溶融プールに吹き込む
。炭素と硼酸とを予め混合しておき、好ましい１５２５
乃至１５７５℃の温度範囲で工程操作を行う。
ら成る混合物であるのが好ましく、この混合物を加熱し
て溶融プールをつくる。好ましくは、不活性担体がガス
を使用して、炭素を炭酸とともに溶融プールに吹き込む
。炭素と硼酸とを予め混合しておき、好ましい１５２５
乃至１５７５℃の温度範囲で工程操作を行う。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、０．０５乃至０．１％の炭素を含有する鉄３％、硼
素５％及び珪素から成るアモルファス合金を製造する方
法であって、実質的に化学量論の鉄を含有する鉄製分と
、実質的に化学量論量の１乃至１．６倍の珪素を含有す
る珪素成分とから成る混合物を調製し、鉄製分は鉄もし
くはフェロシリコンまたは鉄とフェロシリコンの混合物
であり、珪素成分は珪素もしくはフェロシリコンまたは
珪素とフェロシリコンの混合物であり、混合物を加熱し
て炭素もしくは鉄中に含有されている炭素は炭素と鉄中
に含有されている炭素とから成る炭素成分を添加し、添
加する炭素の量は混合物中の酸素の全量に化学量論量の
硼素を含有する硼酸中の酸素を合算した酸素と反応して
一酸化炭素を生成するための化学量論量よりも０．０５
乃至１．０％過剰の量であり、加熱により鉄−珪素−炭
素の溶融プールを形成させ、炭素の添加は加熱前、加熱
中、加熱後の何れかまたは加熱前、加熱中、加熱後の複
数の時点で行い、溶融プールの温度を１６００℃未満の
温度に制御し、化学量論量の１倍乃至２倍の硼素を含有
する硼酸を溶融プールの底部に噴射注入して溶融状態の
鉄−硼素−珪素を生成させることにより、硼酸の酸化硼
素のほぼ全量を溶融プール中に保持させ炭素により還元
して硼素の損失を最少限に抑えることを特徴とする方法
。 ２、混合物が、鉄と、鉄中に含有された炭素と、珪素と
の混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の方法。 ３、炭素の少なくとも一部分を硼酸とともに溶融プール
に噴射注入することと、溶融プールを１５２５乃至１５
７５℃の温度に保つことを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の方法。 ４、少なくとも幾分かの硼酸を噴射注入した後に、溶融
プールを化学分析し、少なくとも１種の化学成分を調製
添加することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項または第３項に記載の方法。 ５、鉄製分と、珪素成分と、炭素成分との混合物を調製
し、混合物を１５２５乃至１５７５℃に加熱して鉄−珪
素−炭素の溶融プールを形成させることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ６、溶融状態の鉄−珪素−炭素を急速に固化させてアモ
ルファス合金を形成させることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/775,205 US4602948A (en) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Production of an iron-boron-silicon-carbon composition utilizing carbon reduction |
| US775205 | 2001-02-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280249A true JPS6280249A (ja) | 1987-04-13 |
Family
ID=25103653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61215574A Pending JPS6280249A (ja) | 1985-09-12 | 1986-09-11 | アモルフアス合金の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4602948A (ja) |
| JP (1) | JPS6280249A (ja) |
| DE (1) | DE3630883A1 (ja) |
| FI (1) | FI863642A (ja) |
| FR (1) | FR2598719A1 (ja) |
| GB (1) | GB2180259B (ja) |
| NO (1) | NO863605L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001508129A (ja) * | 1997-01-09 | 2001-06-19 | アライドシグナル・インコーポレーテッド | 低周波数用途で有用な軟磁性特性を有するアモルファスＦｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ合金 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01255644A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Nkk Corp | 鉄‐ボロン‐シリコン合金の製造方法 |
| KR101053999B1 (ko) * | 2008-12-30 | 2011-08-03 | 주식회사 포스코 | 용선을 이용한 비정질 합금의 제조 방법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4440568A (en) * | 1981-06-30 | 1984-04-03 | Foote Mineral Company | Boron alloying additive for continuously casting boron steel |
| JPS5877509A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-10 | Kawasaki Steel Corp | Ｆｅ−Ｂ系溶融金属の製造方法 |
| JPS5938353A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Kawasaki Steel Corp | アモルフアス母合金とその製造法およびアモルフアス母合金の使用法 |
| US4486226A (en) * | 1983-11-30 | 1984-12-04 | Allied Corporation | Multistage process for preparing ferroboron |
| US4572747A (en) * | 1984-02-02 | 1986-02-25 | Armco Inc. | Method of producing boron alloy |
| DE3409311C1 (de) * | 1984-03-14 | 1985-09-05 | GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur carbothermischen Herstellung einer Ferroborlegierung oder einer Ferroborsiliciumlegierung und Anwendung des Verfahrens auf die Herstellung spezieller Legierungen |
| US4509976A (en) * | 1984-03-22 | 1985-04-09 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Production of ferroboron |
| US4536215A (en) * | 1984-12-10 | 1985-08-20 | Gte Products Corporation | Boron addition to alloys |
-
1985
- 1985-09-12 US US06/775,205 patent/US4602948A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-08-28 GB GB8620834A patent/GB2180259B/en not_active Expired
- 1986-09-10 FI FI863642A patent/FI863642A/fi not_active Application Discontinuation
- 1986-09-10 FR FR8612649A patent/FR2598719A1/fr not_active Withdrawn
- 1986-09-10 NO NO863605A patent/NO863605L/no unknown
- 1986-09-11 JP JP61215574A patent/JPS6280249A/ja active Pending
- 1986-09-11 DE DE19863630883 patent/DE3630883A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001508129A (ja) * | 1997-01-09 | 2001-06-19 | アライドシグナル・インコーポレーテッド | 低周波数用途で有用な軟磁性特性を有するアモルファスＦｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2180259B (en) | 1989-12-06 |
| GB8620834D0 (en) | 1986-10-08 |
| US4602948A (en) | 1986-07-29 |
| NO863605L (no) | 1987-03-13 |
| FI863642A (fi) | 1987-03-13 |
| NO863605D0 (no) | 1986-09-10 |
| FR2598719A1 (fr) | 1987-11-20 |
| DE3630883A1 (de) | 1987-03-19 |
| GB2180259A (en) | 1987-03-25 |
| FI863642A0 (fi) | 1986-09-10 |
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