JPS5934767B2 - 金属または合金の不純物除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＦ ｅｔ Ｃｒｔ Ｍｎｔ Ｓ ｉｔ Ｍｏ
、Ｚ ｒＶｊ ＴａＦ Ｎｂｔ Ｗの一種もしくは二種
９上からなる金属又は合金からＳ、Ｏ，Ｎ、Ｓｂ等の不
純物を除去すると同時にＰを極微量まで除去する方法に
関するものである。

近年高品位資源の枯渇によるＰ、Ｓ等の含有量の多い低
品位資源の使用により製造される金属又は合金中のＰ、
Ｓの含有量は上昇傾向にある。

種種の金属又は合金の材料特性に及ぼすｐ、 ｓ、
ｏ。

Ｎ、Ｓｂ等の不純物（り下不純物と称する）元素の影響
についてはすでに多数の報告があり、これ等の不純物は
例えばステンレス鋼のごとき合金鋼の機械的性質、耐食
性、溶接性を著しく劣化させることはよ（知られている
。

従ってこれ等の不純物含有量の少ない金属又は合金を得
るためには、金属又は合金の製造過程ないしは金属原料
又は合金原料の段階で不純物を除去する必要がある。

しかしＰを除去するだめには通常酸化精錬が行なわれて
おりＣｒｙ Ｓｉｙ Ｍｎｐ ＡＡ等の酸化され易い
合金成分を含む合金では、Ｃｒ、ｓｉ。

Ｍｎ、ＡＡ等の歩留を低下させずに、しかもＰを極微量
まで除去することは困難である。

一方Ｓの除去は通常還元精錬によって達成されるので、
低リンでしかも低値の金属又は合金を得るためにはすく
なくとも２工程り上の精錬過程を経なければならないρ
が現状である。

本発明者等はひとつの精錬工程で、金属又は合金からＣ
ｒｔ Ｓ ｉｔ Ｍｎｐ ｋｌ等の酸化されやすい元
素の歩留を低下させることなく、ｐ、ｓ、。

Ｎ、Ｓｂ等の不純物元素を同時にしかも極微量まで除去
することに成功した。

すなわち本発明は、非酸化性雰囲気中において、炭素含
有量が飽和炭素濃度未満である溶融状態の金属または合
金と、スラグを接触せしめて金属又は合金から不純物を
除去するにあだりスラグの主成分を炭化カルシウム（Ｃ
ａＣ２）とし、その濃度を重量にして３５〜７５係とし
て、残余が酸化カルシウム並びにアルカリ土類金属の弗
化物とする高融点スラグな用い、精錬容器内の耐火物を
侵食することなく不純物を除去することを特徴とする金
属又は合金の精錬方法である。

本発明で用いる高融点スラグとは、金属または合金を精
錬すべき温度で未だ完全かつ均一に融解していないスラ
グを云う。

このような組成のスラグを生成するためには例えば炭化
カルシウムあるいは酸化カルシウムをスラグ中に過飽和
に存在させるようにすればよい。

第２図は本発明方法を実施する装置のひとつの実例を示
すもので３は耐火物からなる溶解容器でその内部にスラ
グ１と溶融金属２を収容している。

４は該溶解容器の上部に設けた雰囲気シール用フードで
スラグ投入孔６、人気孔７および排気孔７′を設けであ
る。

５は溶解容器の底部に設けたポーラスプラグ、８はスラ
グにより形成されたセルフコーティング部である。

９下に本発明の構成の詳細について説明する。

本発明の技術的思想の根本は、スラグ相１中のＣａＣ２
を炭素吸収能のある溶融金属相２に接触せしめて の反応によりスラグ相中に金属カルシウムを生成せしめ
この金属カルシウムにより溶融金属相中のＰ、 Ｏ，Ｎ
、 Ｓ等の不純物を同時に、しかも極微量まで除去す
る点にあることと、高融点スラグな使用することによっ
て炉内耐火物３を保護する点にある。

スラグ１の主な構成成分であるＣａＣ２の濃度（重量パ
ーセント、以下同じ）は種々実験、検討の結果通常の精
錬温度（１３００°Ｃ〜１７００°Ｃ）において３５係
珈上の時、スラグ１の融点も高（なり、かつ粘性も太き
（なり、炉壁耐火物３と接触している高融点スラグが炉
壁耐人物表面に５すいスラグの凝固層を形成しく該スラ
グ自身が精錬中の溶融金属の温度よりも高融点であるた
め耐火物表面にうすく凝固する。

９後この状態をセルフコーティング８と云う）該スラグ
による耐火物の侵食が著しく減少することをみいだした
。

更に該スラグ中のＣａＣ２の濃度を高めるほど不純物の
除去効果が太き（なり、該スラグの融点もあが９セルフ
コーテイング８の厚さも厚くなる。

しかしあまりＣａＣ２の濃度が高（なるとスラグが全く
溶融しなくなり、不純物の除去効果が悪くなる。

従って実操業上スラグ相中のＣａＧ２の濃度は７５％が
上限である。

ここでＣａＣ２と同時に用いられるＣａｂ１アルカリ土
類金属の弗化物はり下の点で重要な構成成分である。

すなわちＣａ Ｃｚ Ｃａ Ｏ系のスラグは各構成成
分の濃度により融点が異なるが、概して高融点であり通
常の精錬温度（１３００℃〜１７００°Ｃ）では融解し
ない。

しかし上記スラグにアルカリ土類金属の弗化物を含有さ
せることによって該スラグの融点を低下させることがで
きる従って上記弗化物の含有量を変化させることによっ
て該スラグの融点を自由に制御することができ半溶融ス
ラグ（精錬すべき温度で該スラグが均一にしかも完全に
溶融しないように、ＣａＣ２ｔＣａＯを過飽和に含有さ
せた状態のスラグ）を作ることができる。

本発明の方法による不純物除去は前記したように、〔１
〕式の反応によりスラグ相中に生成した金属カルシウム
によって達成されるが、この金属カルシウム並びに金属
カルシウムと不純物との反応生成物を安定にスラグ相中
に存在せしめるために上記弗化物は１０％９上含有させ
る必要がある。

しかし、上記弗化物が５０係９上該スラグ中に含有され
ると、スラグの融点が下がりすぎ、粘性も著しく低下し
て該スラグによる炉壁耐火物表面にセルフコーティング
層を形成しなくなり、耐火物の侵食、溶損が大きくなる
。

従って該スラグ中のアルカリ土類金属の弗化物の含有量
は５０％を上限とする。

またＣａＯは該スラグの融点をコントロールしスラグの
粘性をあけ半溶融スラグを作るのに必要な構成成分であ
り、耐火物の保護に役立つので、ＣａＯの濃度は１０％
以上含有させる必要がある。

一方ＣａＯがあまりにも高濃度であると該スラグが固体
状態になり不純物の除去効果が著しく阻害されるので実
操業上ＣａＯの濃度は５０％を上限とすべきである。

ＭｇＯは上記したＣａＯと同様の効果をもつが含有量が
あまりに多いとＩＬ９０＋Ｃａ−＋Ｍ、ｉｉ’十ＣａＯ
の反応が起き金属カルシウムが失なわれるので無理に含
有させなくともよいが、含有させる場合は最大２０％に
おさえるべきである。

一方酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マン
ガン、酸化アタン等の酸化性酸化物はできるかぎり少な
い方が好ましく、スラグの原料からやむを得ず混入する
部分も含めて２０％鯵下に留めるべきである。

これ等の酸化性酸化物がスラグに多量に存在すると、ス
ラグ中のＣａＣ２および生成した金属カルシウムがこれ
等の酸化物と反応して消耗してしまいスラグの不純物除
去能力を失なわしめる。

一方（１）式の反応進行度は梢製されるべき金属才だは
合金の炭素吸収能によっても大きく支配される。

炭素吸収能が全くない炭素飽和の溶融銑鉄を該スラグな
用いて、耐火物（Ｍｇｏルツボ）内で処理しても溶融銑
鉄中のＰ、Ｎの低下はみられなかった。

しかし、炭素濃度が低く、Ｃｒ ｐ Ｍ ｏ ｙＮｂ等
の炭化物生成元素が多く含有されている金属はど強力に
脱リン、脱硫、脱窒、脱酸されうる。

したがって、本発明において不純物を除去すべき溶融金
属あるいは溶融合金は、炭素含有量が飽和炭素溶解濃度
未満であることが必要である。

本発明の方法において雰囲気の影響は重大である。

酸素、空気、二酸化炭素、水蒸気などの酸化性ガスの存
在化ではスラグ中のＣａＣ２および金属カルシウムが酸
化されて失なわれ、スラグの不純物除去能力が著しく阻
害される。

しだがって非酸化性の雰囲気下で実施する必要がある。

この中でＮＨ３，Ｎ２などの窒素含有ガスあるいは水素
炭化水素ガスなどの還元性ガスは金属または合金に窒素
および水素が吸収される場合があるので、窒素、水素の
増加を避ける場合はＡｒｙＨｅなどの不活性ガス雰囲気
がよい。

本発明にしたがって用いられるスラグは各単体化合物を
あらかじめ溶融したものを使用してもよく、各々を所定
の割合に混合したものを使用してもよい。

捷たＣａＣ２と共に金属カルシウム、ＣａＳ ｉなどの
カルシウム合金を合せて用いてもよい。

本発明のスラグを用いて金属あるいは合金を精錬する場
合において、該スラグは半溶融状態であるため、耐火物
の損傷、溶損は著しく減少するが不純物の除去速度が多
少遅（なる。

この場合スラグ／メタルの接触にあたっては公知の種々
の混合攪拌方法を併用すれば不純物の除去速度、除去効
果が増大する。

さらに精錬中に溶融金属あるいは溶融合金等の温度低下
をきらう場合は公知の加熱方法を用いると有効に精錬温
度を確保することができる。

本発明の方法によれば高融点スラグを使用することによ
って炉壁耐火物の表面に高融点スラグ自身のセルフコー
ティング層をつくるので炉壁耐火物を保護し、耐火物使
用量の低減と、炉の使用効率の大幅な改善が可能となり
、さらにひとつの精錬工程で、金属又は合金から有用成
分を損失することなく、Ｐ、Ｓ、Ｏ，Ｎ、Ｓｂ等の不純
物を同時に極微量捷で除去することができ、実用性の大
きな発明である。

次に本発明の実施例を述べる。

本発明における実施例は、第２図に示すごとき装置で実
施したものである。

実施例 １ 誘導溶解炉の耐火物３内で后解した約１００に！ｇの耐
融高炭素フェロクロム２（７，５％Ｃ）に本発明のスラ
グ１を５ｋｇ添加し、第１図に示す結果を得た。

耐火物３はＭｇＯである。スラグ１の原料は粉状ＣａＦ
２ （純度９９係恕上）、粒抄ＣａＣ２（純度９０饅９
上、残分はほとんどＣａＯである）粉状Ｃａｂ（純度９
８％）でありこれ等をＣａＦ２： １．０ｋｇ、Ｃａ
Ｃ２： ３．５ｋｇ、ＣａＯ：０、５ ｋｇを秤量混合
したものを溶融高炭素フェロクロム２の上に、雰囲気シ
ール用フード４につけられているスラグ投入人６から投
入添加した。

雰囲気は雰囲気シール用フード４につけられた入気孔７
よりＡｒガスを流しこんでＡｒ雰囲気としである。

温度は１６００〜１６１０℃である。なお精錬中はポー
ラスプラグ５により溶融高炭フェロクロム２を強制的に
Ａｒ撹拌した。

この実施例において、スラグのセルフコーティング部８
によってＭ９０耐火物３はほとんど溶損されなかった。

実施例 ２ 誘導溶解炉で溶解した１００ｋｇの下記成分の合金２に
本発明のスラグ１を２．５〜６ｋｇを添加して第１表に
示す結果を得た。

雰囲気はＡｒｌ気圧、温度は１６００．、、ＵＯ℃であ
る。

スラグ１の原料は粉状ＣａＦ２ （純度９９％）、粒状
ＣａＣ２（純度９０％）、粒状Ｃａｂ（純度９８％）で
あり、これ等を所定量秤量混合したものを溶融合金２の
上に投入添加した。

原料ＣａＣ２の残分はＣａＯとして配合した。

炉内耐火物３はＭｇｏである。（４）

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融高炭素フエロクロム中のＰ、 Ｓ＠と処
理時間との関係を示す図、第２図は本発明方法の実施装
置の一例を示す説明図である。 １・・・スラグ、２・・・溶融金属、３・・・耐火物、
４・・・雰囲気シール用フード、５・・・ポーラスプラ
グ、６・・・スラグ投入穴、７・・・人気孔、７・・・
排気孔、８・・・スラグのセルフコーティング部、９・
・・シール材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素含有量が飽和炭素溶解濃度未満である溶融状態
   の金属又は合金と、炭化カルシウム含有量が重量にして
   ３５〜７５％で残余が酸化カルシウム並ヒにアルカリ土
   類金属の弗化物からなるスラグを非酸化性雰囲気中で接
   触せしめることを特徴とする金属または合金の不純物除
   去方法。