JPWO2008149985A1 - 金属珪素の凝固方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)鉄の濃度が800ppm以下である金属珪素を一方向凝固することを特徴とする金属珪素の凝固方法。
(2)上記金属珪素が、酸化珪素及び炭材を原料とし、酸化珪素を還元するにあたり、該原料中の不純物濃度を調整して製造されたものであることを特徴とする(1)記載の金属珪素の凝固方法。
(3)上記金属珪素が、鉄の濃度が異なる2種以上の金属珪素をブレンドして得られたものであることを特徴とする(1)記載の金属珪素の凝固方法。
(4)上記金属珪素が、サブマージアーク炉から出湯したものであることを特徴とする(1)、(2)又は(3)記載の金属珪素の凝固方法。
(5)上記金属珪素の鉄の濃度が300ppm以上であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の金属珪素の凝固方法。
まず、本発明で用いる金属珪素について説明すると、本発明の一方向凝固方法に用いる金属珪素は、珪素源である珪石(酸化珪素)と、還元剤としての炭材(木炭)をサブマージアーク炉で加熱、反応させることで製造することができる。サブマージアーク炉で製造した珪素中の主要な不純物はFe,Ti,Al,Caである。上述のように、この不純物成分は、主に原料から混入されるもので、通常、金属珪素製造用の原料からは回避できない成分である。しかし、このうちAl,Caは、サブマージアーク炉から出湯した珪素の溶湯に、その場で酸素や水蒸気などの酸化性ガスを吹き込むことで、簡便に含有量を50〜90%程度低減できる元素である。この方法は、出湯した溶融珪素をそのままで処理できるので、簡便、安価であり、サブマージアーク炉から出湯した金属珪素と同じ扱いができる。
なお、不純物濃度は、高周波プラズマ発光分析装置(ICP−AES)等を用いて測定することができる。
○ MG−1の製造
Fe2O3換算で150ppmの鉄と、TiO2換算で140ppmのチタンを含む珪石と、灰分にFe2O3換算で1%の鉄と、TiO2換算で0.2%のチタンを含む木炭を主要原料とする原料をサブマージアーク炉にチャージし、金属珪素を製造した。この金属珪素の鉄とチタンの濃度は、それぞれ700ppm,160ppmであった。
同様に、Fe2O3換算で900ppmの鉄と、TiO2換算で510ppmのチタンを含む珪石と、灰分にFe2O3換算で1%の鉄と、TiO2換算で0.7%のチタンを含む木炭を主要原料とする原料をサブマージアーク炉にチャージし、金属珪素を製造した。この金属珪素の鉄とチタンの濃度は、それぞれ1500ppm,750ppmであった。
[実施例1]
上記方法で製造した金属珪素MG−1の10kgを石英製の内寸180角×300D(mm)のるつぼに入れ、図1に示すような抵抗加熱式の電気炉中にセットした。電気炉を真空排気した後にArを導入して大気圧まで戻し、そのままArを導入し続けた。電気炉の設定温度を1500℃として通電し、炉の温度が1500℃に達した後も2時間その温度に放置した。その後、るつぼを5mm/hrで降下させてSiを全量凝固させた。
MG−1,MG−2を混合し、Fe濃度が700ppm,800ppm,900ppm,1000ppmの金属珪素をそれぞれ調製した。この金属珪素を実施例1と同様の電気炉、ルツボを使用して、引き下げ速度を1.5mm/hr,2.5mm/hr,5mm/hr,10mm/hrとして一方向凝固を実施した。凝固インゴットは実施例1と同様の分析を実施して組成的過冷却現象の発生を確認した。
表2にインゴット中頂部のFeの分析値を示す。表のように、Feの濃度が800ppmを越えると引き下げ速度2.5mm/hrでも中頂部の濃度が高く、不純物排除効果が見られないが、800ppm以下では5mm/hrでも組成的過冷却現象が発生せず良好な不純物排除効果を示している。
Claims (5)
- 鉄の濃度が800ppm以下である金属珪素を一方向凝固することを特徴とする金属珪素の凝固方法。
- 上記金属珪素が、酸化珪素及び炭材を原料とし、酸化珪素を還元するにあたり、該原料中の不純物濃度を調整して製造されたものであることを特徴とする請求項1記載の金属珪素の凝固方法。
- 上記金属珪素が、鉄の濃度が異なる2種以上の金属珪素をブレンドして得られたものであることを特徴とする請求項1記載の金属珪素の凝固方法。
- 上記金属珪素が、サブマージアーク炉から出湯したものであることを特徴とする請求項1、2又は3記載の金属珪素の凝固方法。
- 上記金属珪素の鉄の濃度が300ppm以上であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の金属珪素の凝固方法。
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