JPH02236238A - 高純度、高クロム合金の製造方法 - Google Patents

高純度、高クロム合金の製造方法

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JPH02236238A
JPH02236238A JP5717589A JP5717589A JPH02236238A JP H02236238 A JPH02236238 A JP H02236238A JP 5717589 A JP5717589 A JP 5717589A JP 5717589 A JP5717589 A JP 5717589A JP H02236238 A JPH02236238 A JP H02236238A
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加藤 昌憲
Keiichi Nakagawa
恵一 中川
Kiyoshi Kawasaki
清 川崎
Yutaka Yano
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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】 [産業上の利用分野] この発明は合金の添加金属として用いられる高純度でク
ロム含有率の高いクロム合金の製造方法に関する. [従来の技術] 高純度の含クロム合金(Cr65%以上》は、ニッケル
基、鉄ニッケル基、コバルト基などのスーパーアロイ分
野で、主要成分のクロム源として添加され、耐食性また
は強度の向上に必要不可欠のものである.また、溶接棒
、粉末冶金の分野では粉末状の添加剤として鉄、ニッケ
ルの粉末と混合されて多量に使用されている。
従来の高クロム低炭素フェロクロムの製造方法としては
、大別すると(a)ペラン法、(b)スウデン法、(C
)多段ベラン法、(d)その他が挙げられる. このうち、(a).(b)法は電気炉を用いて多量に生
産できる経済的な方法として知られている.また、{C
)法はクロム鉱石の1次スラグを溶解後、弱還元条件で
脱鉄し.ft後に強還元して低炭素フェロクロムを得る
方法で、85%〜90%の高いCr成分のものが得れる
.さらに、(d)その他の方法としてアルミテルミット
法が考えられる.[発明が解決しようとする課題] しかしながら,前記(a)ベラン法、<b>スウーデン
法では、原料として経済的に入手できるクロム鉱石はF
eを多量に含むため,得られる低炭素フェロクロムのC
r成分は72%が上限である.(c)多段ペラン法は,
高いCr成分のものが得られる反面,製造工程で高融点
の溶融金属の取り扱いに開題があり、また多量に発生す
るCr含有量の低い低炭素フェロクロムの処理が必要と
なり、さらにSi.O,N等の不純物が多い等の欠点が
ある.さらに、<d>アルミテルミット法では[A1]
の混入が避けられず、また原料として使用する酸化クロ
ムや反応助剤が高価であるなどの閏題がある. 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、上記の難
点を解消し、クローム含有率70〜95%の高純度、高
クロム合金の製造方法を提供しようとするものである. [問題点を解決するための手段、作用]本発明による高
純度、高クロム合金の製造方法は、低炭素フェロクロム
を固体窒化法により窒化して窒化フェロクロムを得る第
1の工程と、前記窒化フェロクロムを111ml以下の
粒度として、酸処理により脱鉄する第2の工程と、脱鉄
された前記窒化フェロクロムを真空加熱して脱窒する第
3の工程を有する方法であって、前記第2の工程の酸処
理は、破砕されて1醜謹以下の粒度とされた窒化フェロ
クロムの粒子が酸溶液の中で、全体が浮遊するように攪
拌、混合すること、および酸溶液を連続的に添加して反
応させることを含むものである. 第1の工程における固体窒化法は、気密容器の中に低炭
素フェロクロムを入れ、前記容器内を窒素雰囲気として
加熱して行われる.第1の工程で得られる窒化フェロク
ロムは、Crが85〜95%の窒化物相 と、Fe,S
t,Coおよび5〜20%のCrを含む金属相の2相か
らなっている.第2の工程では酸処理により前記金属相
に含まれるFe,SL,P.S,Ni,Co,Mn等の
不純物が除去される.また第2の工程では、粒度を11
1以下として、全粒子が酸溶液の中で浮遊するように攪
拌しなから脱鉄を行うので脱鉄時間が短縮され、さらに
硫酸を連続的に添加するので、クロムの歩留を向上する
ことができる.第3の工程では、酸処理された前記窒化
フェロクロムを真空中で加熱することにより、下記の反
応により脱窒されるとともに、その他のC,0等の不純
物成分が除去される. Cr2N(s)−=  2Cr(s)+1/2N2(g
)、C (s) + O (s) →C O (g)、
上記の式で、(S)は固体、(κ)は気体を表す.〔実
施例] 本実施例においては、原料となる低炭素フェロクロムは
、Cr.50%以上、C,1%以下のものが使用される
,Crが50%未満では酸処理で除去するFeの量が多
くなって効率が悪<−Cが1%を超えると窒化が円滑に
進まない.前記低炭素フェロクロムは、機械的に破砕し
て5 am以下の粒度にされ、これを真空加熱炉を用い
て固体窒化法により窒化される.このとき、真空加熱炉
は、真空度を0.ITorr以下、温度を1000℃〜
1300℃として,窒素ガスが導入され、窒化が行われ
れる. 脱鉄の工程においては、この窒化フェロクロムをl m
m以下に破砕して酸処理することにより、前記金属相は
大部分除去され、窒化物相だけが回収される.酸処理さ
れた窒化物は、温度1150〜1350℃で真空加熱す
ることにより脱窒されてCrの含有率が70%〜95%
の高クロム含有合金が塊状で得られる.このときの酸処
理および脱窒の工程で、C,N.O.Si,Co等が低
減されて高純度のものとすることができる.試験1; 上記説鉄の工程について攪拌方式および窒化フェロクロ
ムの粒度の影響を検討した結果について添付の図面およ
び第1表乃至第3表を参照しながら説明する. 第1図、第2図は、実施例1、2に対応する酸処理の工
程の攪拌方式を示す図で、第1図は強攪拌方式、第2図
は循環方式を示す.第3区、第4図はそれぞれ比較例1
、2に対応する図である.第1図乃至第4図で、■は酸
溶液2と破砕された窒化フェロクロム3を保持する反応
容器、4、5は容器内を攪拌する回転羽根、第2図の6
、7はそれぞれ酸溶液を循環するポンプ、循環用パイプ
である. 第1図の実施例1は大きな回転羽根で、回転数を多くし
て強攪拌した例、第2図の実施例2は酸溶液と窒化フェ
ロクロムのスラリーを循環しながら攪拌した例、第3図
の比較例1は回転羽根の回転数を少なくして攪拌した例
、第4図の比較例2は攪拌を全く行わなかった例である
. 第1表には後に説明する本実施例の1つの好ましい
具体例で、表中(1)乃至(4》はそれぞれ、(1)原
料とした低炭素フェロクロム、《2》第1の工程で窒化
された窒化フェロクロム、(3〉第2の工程による酸処
理後の窒化クロムおよび(4)第3の工程による脱窒後
の高純度、高クロム合金の成分を示すものであるが、試
@1の第2の工程では第1表−(2)に示す成分の窒化
フェロクロムを用いた.第1表 上記第1表一(2)に示した成分の窒化フェロクロムを
破砕して,第2表に示す3種類の粒度分布について試験
を行った.この3種類の分布を以下、第2表で示すよう
に、−3mm, − 1mm, − 0.15+amと
して表すことにする. 第2表 第3表 第3表は実施例1、2及び比較例1、2に対応して、第
2表に示す粒度分布の窒化フェロクロムについて酸処理
を行った結果で、クロム歩留、製品中の Cr/(Cr
+Fe)および不純物であるP,Siを示す.第3表の
結果から明らかなように、粒度についてはIIII1以
下として細かい方がCr歩留は多少低下するが、Cr含
有率は増加し、P.Siの不純物は低下する.また、攪
拌の条件は実施例1、2のように、強攪拌、または攪拌
をスラリ循環を組み合わせて、窒化フェロクロムの粒子
をすべて酸溶液中に浮遊させることが有効である. 試験2; 試験1において、好ましい酸処理の攪拌条件および窒化
フェロクロムの粒度が明らかにされたので、この条件に
もとづいて本発明の好ましい具体例について説明する.
第1の工程の原料として、第1表一(1)の成分で、3
m■以下め粒度分布をもつ低炭素フェロクロムを用いた
.これを真空加熱炉で1150℃、24Hrの窒化処理
を行い、窒化フェ口クロムを得た.第2の工程ではこの
窒化フェロクロムを破砕してIIII1以下の粒度とし
て酸処理を行う.酸処理前の窒化フェロクロムの成分を
第1表一(2)に示す. 酸処理の反応容器は試験1の実施例1に示したもので、
強攪拌方式である.内容積100.11の反応容器に上
昇流タイプの羽根を有し、羽根径/タンク径=0.85
で出力0.4kw,回転数250rpmの攪拌機を用い
て、水50β、次いで上記の粒度−1.0mmの窒化フ
ェロクロム、12kgを入れて攪拌した.さらに前記反
応槽に62.5%H 2 S O 4を全量で8Jl一
連続的に108rで定量ポンプにより添加し、H2S0
4添加開始から16hr反応を行わせた. この反応スラリーを濾過、水洗後、ケークとして回収し
、水40Jlに25%NHs水を0.5β加えた中で前
記反応容器中で混合,濾過した後、水洗を行って乾燥し
た.得られた乾燥物7.8kgの組成を第1表−(3)
に示した. ここで、H2S04を連続的に添加したのは、第4表の
比較例3、比較例4に示すように、最初に全量を1度に
入れてしまうと脱鉄反応においてクロムの歩留が低下す
るためで、好ましくはp H計により反応容器内の未反
応のH2 SO4濃度を制御して、クロム歩留を向上さ
せることである.また、リパルプ水にNH,を添加した
のは製品中のSを低減するためである. 第4表 上記のようにして酸処理により脱鉄された窒化フェロク
ロムの成分は第1表一(3)に示されているが、これを
第3の工程で次のような脱窒を行う.第2の工程で得ら
れた窒化フェロクロムにカーボンブラック0.6wt%
を加えて混合し、1350℃、2 4 Hr真空処理を
おこなって脱窒する.こうして第1表−(4)に示すよ
うに不純物であるSt.P,S,Ni,Co,Mn,V
,C,0,Nがいずれも低<、Cr93.4%の高純度
、クロム含有率の高いクロム合金が得られる.この試験
2の第2の工程についてさらに説明を加える.まず、粒
度については−113以下の粒度では細かいほど、反応
時間を短くすることが可能である.上記のように−lm
■の場合、酸処理時間が16}1rであったが、たとえ
ば−0.045umでは311rの反応で同一の純度を
得ることが可能である.しかしながら、窒化フェロクロ
ムの粉砕を経済的に行うためには−II■以下が妥当で
ある.1關を超える粒子では反応速度が遅くなり、かつ
得られる製品中の不純物が多く好ましくない.一方、攪
拌用の羽根を上昇流タイプの羽根としたのは本実施例に
用いる窒化フェロクロムの比重が約6と大きく、l a
mまでの粒子を効率的に低動力で攪拌するには,この形
式が好ましいからである.しかし下降流として強攪拌し
ても動力は多少多く必要となるが操業には支障はない.
[発明の効果] 本発明によれば、低炭素フェロクロムを窒化して得られ
る窒化フェロクロムを粉砕し、これを水と混合して強攪
拌しながら、連続的に酸溶液を添加して脱鉄、不純物の
除去を十分行い、その後真空脱窒するので、市販の安価
な低炭素フェロクロムからSt,P,S,Ni,Co.
Mn,C,N,O等の不純物量が少な<− Crが70
〜95%の高純度、高クロム含有合金が経済的に製造可
能である.
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図は本発明の実施例で、酸処理の工程のそ
れぞれ異なる攪拌方式を示す図、第3図、第4図は、前
記実施例に対してそれぞれ異なる攪拌方式の比較例を示
す図である. 1・・・反応容器、2・・・酸溶液、3・・・窒化フェ
ロクロム、4,5・・・回転羽根、6・・・循環ポンプ
、7・・・循環用パイプ.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 低炭素フェロクロムを固体窒化法により窒化して窒化フ
    ェロクロムを得る第1の工程と、前記窒化フェロクロム
    を1mm以下の粒度として、酸処理により脱鉄する第2
    の工程と、 脱鉄された前記窒化フェロクロムを真空加熱して脱窒す
    る第3の工程を有する方法であつて、前記第2の工程の
    酸処理は、破砕された窒化フェロクロムが酸溶液の中で
    全体が浮遊するように攪拌、混合すること、および酸溶
    液を連続的に添加して反応させることを含む高純度、高
    クロム合金の製造方法。
JP5717589A 1988-11-11 1989-03-09 高純度、高クロム合金の製造方法 Expired - Lifetime JPH064897B2 (ja)

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US07/428,582 US5123957A (en) 1988-11-11 1989-10-30 Method for manufacturing low carbon ferrochrome with high chromium content
EP89120889A EP0371299B1 (en) 1988-11-11 1989-11-10 Method for manufacturing low carbon ferrochrome with high chromium content
CA002002790A CA2002790A1 (en) 1988-11-11 1989-11-10 Method for manufacturing low carbon ferrochrome with high chromium content
DE89120889T DE68909009T2 (de) 1988-11-11 1989-11-10 Verfahren zur Herstellung von Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04235229A (ja) * 1991-01-07 1992-08-24 Japan Metals & Chem Co Ltd 高純度金属クロムの製造方法
US7004992B2 (en) 2000-03-07 2006-02-28 Jfe Steel Corporation Chromium-containing metal and method for producing the same

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