JPS6010084B2 - 溶融鉄の処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マグネシウム金属が含浸された鉄系網状組織
体から成る鉄処理剤で溶融鉄を処理する方法に関するも
のである。

本発明は更に「鉄の硫黄含有量を減少させる処理方法及
び所望により球状黒鉛鋳鉄を製造する方法に関するもの
である。本出願人は、既に上記の技術分野に於いて、特
顔昭４９−８６５１３号に次の如き発明を記述した。個
々の長さが１′８乃至９インチ（約０．３２−２２．９
仇）、幅が１′６４乃至ィンチ（約０．０４−２．５４
肌）および厚さが１乃至１００ミル（約０．００２５４
一０．２５４凧）の範囲内にある不規則な大きさの鉄系
金属のスクラップ片の一定量を不規則な配列の下で加圧
して得た各片間に入り組んだすき間を有する密度１．２
乃至４．０夕／ｃｃ、多孔度５０乃至８５％でかつ横方
向の引張り強さが少なくともかｓｉ（約０．１４ｋｇノ
の）の相互にからみ合った網状組織体と、上記すき闇中
に存在する該組織体とマグネシウムの合計量を基にして
１８乃至５５重量％の量のマグネシウムとより成ること
を特徴とする溶融鉄系金属の脱硫に使用するマグネシウ
ム含浸多孔性鉄系金属体。鉄および鋼工業においては、
鉄系原料金属を溶融状態において脱硫剤で処理して得ら
れる金属生成物の硫黄含有量を減少させる必要がある。
マグネシウム金属は強力な脱酸剤ならびに脱硫剤である
。しかしながらトマグネシ１７ム金属は低温で鯛騰する
為に、溶融した鉄に金属マグネシウムを添加する場合、
体積が急激に増加し、マグネシウム金属が蒸発するにつ
れて激しい反応が引き起こされる。厳格な制御の下に溶
融鉄系金属中へマグネシウム金属を徐々に導入すること
により、この激しい反応を減少させる種々の方法が用い
られている。

激しい反応を減少させる為のこれらの方法の一つは、多
孔性物体にマグネシウム金属をしみ込ませ、これらのマ
グネシウムを含浸させた多孔性物体を熔融した鉄系金属
中に導入することである。これらの条件下においては「
含浸されたマグネシウム金属は充分に遅い速度で放出さ
れ、激しい反応は最小に保持される。今までこの目的の
為に完全なものではないがト用いられている既知の多孔
性物体としては「多孔性のコークス、炭素およびグラフ
アィト並びに生石灰、石灰石の塊およびドロマィトの如
きセラミック体等がある。

さらに、多孔性鉄体中にマグネシウムを含浸させたもの
も用いられている。

これらの既知の鉄体は海綿鉄であって、その鉄の粒子は
極めて小さく共に暁結されて多孔性構造を形成するもの
である。海綿鉄はそれ自体製造し使用するのは高価なも
のである。海綿鉄から大きな多孔質構造を形成するには
、高価な手段を用いる必要がある。海綿鉄の孔は極端に
小さいので、マグネシウムを含浸させた海綿鉄を溶融鉄
中に浸潰する場合マグネシウムの放出が遅すぎる傾向が
あり、しかもこの放出は最適な操作を行う上にはあまり
にも静かすぎる。海綿鉄はまたマグネシウムと激しく反
応する酸化物を含有しており「 これは効率を害する。
従来用いられていた他の方法としてはも鉄粒子とマグネ
シウム粒子とを一緒に加圧して「マグネシウムを含有す
る鉄ブリケットを製造する方法があり、この方法におい
て用いられる夫々の粒子は４乃至６メッシュのものが好
ましい。（この明細書においては用いられるメッシュ寸
法は全てタイラースクリーンサイズである。）これらの
ブリケットを使用して溶融鉄の脱硫を行う場合には「マ
グネシウムが溶けるにつれて残存する鉄の構造が明らか
に弱くなり〜従ってマグネシウムが極めて急速に放出さ
れて激しい反応を生ずる。以上に記した如き問題点を解
決するためにも本件出願人は前述の如き発明を完成し、
既出願に於いて開示した。

該発明に規定された数値内でマグネシウム金属が含浸さ
れているスクラップを圧縮して得た金属体は〜溶融鉄の
脱硫に用いられる際に、激しい反応を伴なわなし、で、
素早くマグネシウム金属を放出する。特豚昭４９−８６
５１３号名細書に開示されている該構造体も球状黒鉛鋳
鉄（ｎｏｄ山ａｒ ｉｒｏｎ）の製造に用いることがで
きるが、今回我々が見いだしたことによると「更に少な
い量のマグネシウム金属が含浸されている金属構造体を
用いれば更に効率良く「また発煙も少ないことがわかっ
た。

更に詳しくは、球状黒鉛鋳鉄又は脱硫された鉄の構造に
使用される鋳鉄処理剤に関する本発明は：個々の長さが
０．３２〜２２．９伽〜幅が０．０４〜２．４伽」厚さ
が０．００２５４〜０．２５４ｃ爪であり、無秩序な状
態で一体に圧縮されて各片間に入り組んだすき間を有し
「少なくとも０．１４ｋｇ／地の横方向の引張り強さ、
４．０タノｃｃより上で６．３タノｃｃ以下の密度「２
０％以上５０％未満の多孔度を有する絡み合った網状体
を形成している不ぞろし、の鉄系金属スクラップ片の集
合体、並びに該すき間に含浸されたマグネシウムから成
り、該マグネシウムの量が該集合体と該マグネシウムの
合計重量に対して５重量％以上ｉ母重量％未満の量であ
ることを特徴とする鋳鉄処理剤を提供するものである。

本発明の金属体を球状黒鉛鋳鉄の製造に用いると「マグ
ネシウムの反応はゆるやかで、このため揮発によるマグ
ネシウムの量の減少は非常に少なくト従ってマグネシウ
ムの量の使用効率は高い。本発明の溶融鉄処理剤は、製
造されるべき球状黒鉛鋳鉄の全重量に対して０．５〜５
．０重量％使用される。すなわち、これをマグネシウム
の量に換算すると、例えば「１トンの球状黒鉛鋳鉄を形
成させるのに約２１′２乃至５１′２ポンド（１．１３
−２．５０ｋｇ）のマグネシウムが使用されることにな
る。従ってｔ少量のマグネシウムであっても非常に高い
効率で溶融鉄を処理することができる。このマグネシウ
ム含浸多孔性鉄系金属体はＬ特願昭４９−８６５１３号
に記載されたと様に、次に示す大きさの範囲内のスクラ
ップ鉄片、特に鋼のひきくずトから選択して製造される
。

長 さ １′８乃至９インチ （約０．３２−２２。

９肌）幅 １〆６４乃至１インチ（約０．０４−
２。５４伽）厚 さ １乃至１００ミル （約０．００２弘一０．２５４伽） この大きさの範囲内に含まれるスクラップ金属片は通常
０．１乃至１．０夕／ｃｃの嵩密度を有している。

本発明に於いては、これらの金属片は圧縮されて密度約
４．０より上で６．３夕／ｃｃ以下の鉄系金属網状組織
体を形成する。

この組織体の多孔度は２０以上５０％未満であり、少な
くとも２．岬ｓｉ（約０．１４ｋ９／洲）の短横方向引
張り強さを有している。こ鉄系金属網状構造体を次いで
溶融マグネシウム金属中に浸潰し、この中に数分間保持
して、そのすき間に溶融マグネシウム金属をしみこませ
る。含浸された該組織体を溶融マグネシウムから取り出
し、冷却し、溶融マグネシウムを固化させる。この冷却
は、好ましくは酸化性雰囲気の存在下で行なう。圧縮さ
れ含浸された金属体を冷却する為の好ましい方法の一つ
として、含浸された網状組織体を油裕中に沈める方法を
挙げることができる。最終生成物は、マグネシウム金属
が含浸された圧縮金属網状組織体を含む多孔性組織体よ
りなるものである。

この組織体は含浸された全金属体の重量に対して５重量
％以上１紅重量％未満のマグネシウム金属を含んでいる
。本発明の多孔性鉄系金属組織構造物は、マグネシウム
をしみ込ませるに際して、従釆技術による多孔体よりも
優れている。本発明の多孔体は、所望量のマグネシウム
を吸収保持し得るばかりでなく、鉄の脱硫に用いる場合
、激しい反応を起こすことなく短時間でマグネシウム金
属を放出する。この多孔体は又マグネシウムを放出して
いる間も構造上の強度を保持する。このことは、激しい
反応の生起を防ぐのに必要であり、かつマグネシウムが
制御された状態で放出されるので有利である。更に、こ
のマグネシウムが含浸された特定のタイプの多孔体を用
いることにより、多孔体中に残った鉄系金属が溶融金属
中に溶解し、このため残存する担体を除く必要がないの
で、他のタイプのマグネシウム含浸構造体を用いるより
も有利である。この等定のタイプの鉄系金属体は含浸前
に於ける処理に耐え得る強度を有しており、かつ所望量
のマグネシウム金属を保持して得る程度の多孔度を有し
ていることも見いだされた。これら全ての利点を有する
製品が製造し得るのに加えて、この材料から成る多孔体
は容易に入手できる原料から製造し得ることも利点であ
る。

圧縮された鉄系金属網状組織体の密度が６．３夕／ｃｃ
より上の場合には、この圧縮された組織体に含有される
マグネシウムの量は５重量％より下になる。マグネシウ
ム含量が５％（重量）より下の場合には、大量のスクラ
ップ金属をマグネシウムと共に溶融鉄に加え、次いでこ
の溶融金属を充分に冷却すればよい。この冷却による効
果は望ましいものではない。前述したように、スクラッ
プ鉄構造体に含有されるマグネシウムの量は、球状黒鉛
鋳鉄の製造に用いる場合には、１８％（重量）より下で
あることが好ましい。この量より多いと、反応は激しく
はないが速くなる。この範囲内では〜反応は依然速いが
、マグネシウムが多く揮発するのを防ぐ程度には遅くな
っている。本発明に於いて有用なスクラップ金属片とし
ては、廷性のある鉄等がが含まれるが、鋼であることが
更に好ましい。

前記したように、スクラップ金属片は椿定した大きさの
範囲内でなければならない。用いられるスクラップ片が
この特定された大きさの範囲外にある場合には、金属網
状構造体への含浸が困難になるが、及びノ又は、マグネ
シウムの放出速度が好ましい値から外れることがある。
最も望ましいタイプのスクラップ金属は、前に特定され
た範囲内にあり、不規則な形状を有し、かつ種々の大き
さを有するものである。

金属の細かいひきくず、短い金属片がごたまぜになった
ものなどが最も望ましいものでる。本発明に於て、製造
される圧縮金属多孔体は又合金を含浸させてもよい。

用いるのに特に望ましい合金は、アルカリ士類金属、ア
ルミニウム、シリコン及びセリウム、ランタニウムのよ
らな希±類金属、もしくはミッシュメタル（Ｍｉｓｃｈ
Ｍｅｔａｌ）のような希土類金属合金あるいはこれらの
金属などを含んだマグネシウム合金である。本明細書に
於いて用いられる「マグネシウム」という用語は、マグ
ネシウム金属及びマグネシウム金属の合金の両者を意味
するものとする。本発明に於いて製造される含浸された
圧縮多孔性鋼製構造体は、従釆技術によるものに比べて
以下のような利点を有している。

ｍ 一定の多孔度を有し「 このため所望量のマグネシ
ウム金属を保持することができる。

‘２｝ 製造された含浸構造体は、構造の点に於いて強
力であり、溶融鉄の処理の間にマグネシウムを放出し終
るまで高温に耐えることができる。

｛３’ 舎浸構造体は５重量％以上１母重量％未満のマ
グネシウムを含有しておりＬ球状黒鉛鋳鉄を製造するの
に用いられるが、この際の反応はマグネシウム量の多く
を揮発させるのを防ぐ程度には遅いが」しかし充分に遠
い。含浸構造体からマグネシウムが放出される反応時間
は「普通Ｖ２−１０分間である。‘４’本発明に於いて
製造されるマグネシウム含有構造体は均一な組成を有し
、溶融鉄の処理に用いられると「再現性のある結果を与
える。

ｔ５｝ マグネシウムが含浸されている特定のタイプの
構造体（鉄もしくは鋼を担体として用いているもの）を
溶融鉄に加えれば、溶融鉄から後にその構造体を除去す
る必要がない。

〔６｝ マグネシウムが放出された後にスクラップ金属
は融解し、これにより鉄が溶け〜処理後に担体を除去す
る必要がなくなる。

スクラップ金属は一般に油により被覆されている。

この被覆は、所望により浸債前に除去してもよい。脱脂
方法の一つとしてトスクラツプを加熱して油を焼却する
方法が挙げられる。この加熱は圧縮の前後のいずれにて
行なってもよい。しかしながら、スクラップ金属を圧縮
し、次いで含浸のために溶融マグネシウムに入れる前に
、圧縮金属を加熱して油を除去すると同時に金属を子熱
することが経済的に有利である。もし圧縮金属を溶融マ
グネシウムに入れる前に子熱する場合には、スクラップ
金属が余計に酸化されないように注意を充分に払う必要
がある。

存在する酸化物は、マグネシウム金属と反応を起し、鉄
系金属の処理に用いられる折に反応を激しくさせ、かな
りの量のマグネシウムを消費させるので、効率を低下さ
せる。圧縮されたスクラップ金属の絹状組織体の子熱工
程に於ける酸化による重量の増加は３％を越えてはなら
ず。

好ましくは１％以下であるべきである。空気中における
子熱温度が約５０００Ｆ（約２６０つ○）乃至１０００
０Ｆ（約払ｏｑｏ）の間に保持されるならばも酸化され
る量は、上に特定した制限内に保たれる。

また、１２０００Ｆ（約６５０午０）付近までの温度も
用い得るが「 この場合は子熱時間は１時間を越えては
ならない。もちろん、予熱が非酸化雰囲気中で行なわれ
るのであれば、子熱温度の上限は臨界的ではない。

マグネシウム含浸構造体を貯蔵する場合には「マグネシ
ウム水分と反応しないように注意する必要がある。これ
は、含浸構造体を適当な容器中に封入するかｔ或し、は
含浸構造体を、気密性のあるふたを有する金属かん中に
、乾燥剤と共に入れることにより容易に達成できる。本
発明を「より詳細に説明するために、次に実施例を示す
。

実施例 １ 本実施例に於いては、スクラップ鉄ブリケットはロール
８ブリケツト製造機を用いて作られた。

この機械は以下の規格を有している。ロール直径
１２インチ（約３０．５肌）ブリケット数 ３２ロー
ルモ−夕− ２０馬力 送りモーター ５馬力 ロール分離は、ブリケットが６．２タノｃｃの密度にな
るように調整した。

本実施例に於いて用いられた鋼ひきくずは、厚さ５−１
０ミル（約０。

０１２７−０．０２５４肌）〜幅１′８−〃１６インチ
（約０．３２−１．１１肌）及び長さ３′８−２インチ
（約０．９５−５．０８弧）を有するものである。

鋼ひきくずは「 ウオ−ム歯車型送り機に入れられ、ロ
ールモーター速度はけ．ｐ．ｍに調整される。処理後の
ブリケツトは長さ１３′４インチ（約４．４５仇）、幅
３〆４インチ（約１。９１弧）も深さ１′２インチ（約
１。

２７肌）を有しており「各々のブリケットは約４６夕の
重量を有していた。

体積の正確な測定は水銀置換法により行なわれ、体積は
７．４ｃｃであった。９０００Ｆ（約４８が０）のオー
プン内で油を焼却した後「ブリケツトを溶融マグネシウ
ムに浸潰した。

このマグネシウム金属浸漬による重量増の平均は６％で
あった。実施例 ２ 例１に記載された方法を用い、ロール分離を調整具（ｓ
ｈｉｍｓｂｋ）を用いて増加させ、ブリケットの密度を
５。

１夕／ｃｃに下るようにする。

ブリケツトの重量は３８夕で体積は７．５ｃｃと測定さ
れた。処理されたブリケットは再び溶融マグネシウムに
浸潰した結果「平均重量増はｉ２％であった。実施例
３実施例１で製造された６％のマグネシウムを含む製品
を用いて鋳鉄（球状黒鉛鋳鉄）を製造した。

処理された鉄は、２６５００Ｆ（約１４５０ｏｏ）で２
４００ポンド（約１１００ｋ９）であった。マグネシウ
ムを含む加えられた製品の量は５４ポンド（約２４．５
ｋ９）であった。これは被処理金属１トン当り２．７ポ
ンド（約１．２３ｋｇ）のマグネシウムを加えたことに
相当する。鉄中の最初の硫黄含量は０．０３５％であっ
た。マグネシウムの放出時間を測定したところ、約５現
段であった。鉄中の最終硫黄量は測定によれば０．００
７％であった。製造された鉄は延性を有していた。残存
するマグネシウムを処理後に種々の時間で測定した。そ
の結果は以下の如くである。時 間 残存
マグネシウム０ ０．０３５
％１分３筋秒 ０．０３４％３分
０．０３３％４分３の砂
０．０３３％６分 ０．０３３
％実施例 ４ 実施例２に於いて製造した１２％マグネシウムの製品を
用いて鋳鉄（球状黒鉛鋳鉄）を製造した。

処理した金属の量は２６８００Ｆ（約１４７２０）で２
４００ポンンド（約１１００ｋｇ）であった。マグネシ
ウム含有製品は３０ポンド（約１３．６ｋｇ）の量で加
えられた。これ被処理金属１トン当りマグネシウム添加
量で３．１ポンド（約１．３６ｋ９）に相当する。鉄中
の最初の硫黄舎量は０．０３７％であった。反応時間は
約１分間であった。鉄中の硫黄含量の最終値は測定によ
ると０．０１０％であった。得られた鉄は延性を有して
いた。残存したマグネシウムは、時間の関数として以下
の如く表わされる。時 間 残存マグネシ
ウム ０ ０．０３５％１分３硯妙
０．０３５％３分
００３３％４分３硯砂 ｏｉ０３３
％６分 ０．０斑％実施例 ５ 本実施例では、実施例１に記載されたと同じ大きさの鋼
ひきくずを用いた。

この鋼ひきくず７８．５２を圧縮室（直径１３′４イン
チ（約４．４５仇）、高さ３インチ（約７．６２抑））
に挿入し、鋼ひきくずを２４トンノ１平方インチ（約６
４５１６の）の圧力で圧縮して直径１．８５８インチ（
約４．７２功）、高さ０．３１５インチ（約０．８００
肌）のブリケツトを製造した。

このブリケツトの密度は５．６１タノｃｃであった。圧
縮したブリケツトを９６００Ｆ（約５１６℃）で１０分
間予熱しも これにより「ひきくず上の油を全て焼却し
た。

このプリケットを再秤量したところ７７．５夕であり、
除去された油は１．＄重量％であった。このブリケット
を次いで１４０００Ｆ（約７６０午○の溶融マグネシウ
ムから取り出し、冷却し、再秤量した。このブリケツト
は８８．０夕の重量を示し、１１．９重量％のマグネシ
ウム金属を含有していた。実施例 ６本実施例では、同
じ鋼ひきくず１６７夕を１平方インチ（６．４５１６の
）当り５０トンの圧力で、直径１３′４インチ（約４．
４５伽）、高さ６インチ（約１５．２４弧）の圧縮室内
で圧縮した。

得られたブリケットは直径１．８インチ（約４．５７弧
）、高さ０．６５３インチ（約１．６６地）で、密度は
６．１３タノｃｃであった。圧縮されたブリケットを９
６００Ｆ（約５１６００）で予熱しトこれによりひきく
ず上の油の全てを焼却した。このブリケットを再秤量し
たところ１５．３９であり、除去された油は８．４重量
％であった。このブリケツトを次いで１４０００Ｆ（約
７６０午○）の溶融マグネシウムに１０分間浸潰した。
浸造後、ブリケットを溶融マグネシウムから取りだし、
冷却し、再秤量した。このブリケットは１７１．０夕の
重量を示し、１０．５重量％のマグネシウムを含有して
いた。実施例５及び６で得られたブリケットを溶融鉄の
処理に用いると、マグネシウム金属の放出は遠く、かつ
マグネシウムが余計に失なわれることはなかつた。

以下の実施例に於いては、マグネシウム金属のみの使用
ではなくて、マグネシウム合金を使用してスクラップ金
属網状組織体に含浸させた。

実施例 ７−８この実施例に於いては、実施例１に記載
した鋼ひきくずを圧縮室（直径１３／４インチ（約４．
４５伽）、高さ３インチ（約７．６２））伽に挿入し、
１平方インチ（約６．４５１６の）当り１１．０トンの
圧力をかけた。

得られたブリケットの寸法は直径１．８６インチ（約４
．７２肌）「高さ０３６インチ（約０．９１５節）であ
り「密度は４．６夕／地であった。実施例７で得られた
圧縮ブリケットを次いで８０００Ｆ（約４２７０）で３
０分間子熱し、ひきくず上の油を焼却した。

子熱後、実施例７の圧縮プリケットを、ミッシュリメタ
ルを５０％含有するマグネシウム金属合金の溶融物に１
０分間浸潰したところ、得られたブリケットは１７．０
重量％のマグネシウムーミッシュ・メタルを含んでいた
。実施例８では、４．９６タノ地の密度を有するプリケ
ットを用いた。

ブリケットを子熱し、次いで１６重量％のカルシウム金
属を含む溶融マグネシウム金属に１０分間浸潰したとこ
ろ〜得られたブリケットは１５重量％のマグネシウムー
カルシウム金属を含んでいた。実施例７及び８で得られ
たこれらのプリケットは〜マグネシウム金属以外にもミ
ッシュ。

メタルあるいはカルシウムを含んでいる。そして、これ
らもまた前述した実施例で得られたブリケットの場合と
同様な方法により、溶融鉄金属処理に用いることができ
る。これまでに示した記載及び実施例からわかるように
「本発明の溶融鉄の処理法によれば所望量のマグネシウ
ム金属を含浸させるのに適した強度の高い鉄系金属網状
組織体から成る優れたタイプの製品を得ることができる
。

このような製品はＬ球状黒鉛鋳鉄の製造に際して公知技
術のものよりも優れた性質を示す。本発明を「上記の如
く実施例により記述され説明してきたが、本発明は実施
例等に厳格に制限されるものではなく、特許請求の範図
り示された発明の主旨に沿った変更及び改変を行なうこ
とは可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 個々の長さが０．３２〜２２．９ｃｍ、幅が０．０
   ４〜２．４ｃｍ、厚さが０．００２５４〜０．２５４ｃ
   ｍであり、無秩序な状態で一体に圧縮されて各片間に入
   り組んだすき間を有し、少なくとも０．１４ｋｇ／ｃｍ
   ＾２の横方向の引張り強さ、４．０ｇ／ｃｃより上で６
   ．３ｇ／ｃｃ以下の密度、２０％以上５０％未満の多孔
   度を有する絡み合った網状体を形成している不ぞろいの
   鉄系金属スクラツプ片の集合体並びに該すき間に含侵さ
   れたマグネシウムから成り、該マグネシウムの量が該集
   合体と該マグネシウムの合計重量に対して５重量％以上
   １８重量％未満の量である鉄処理剤を用いて溶融鉄を処
   理する方法であって、製造されるべき球状黒鉛鋳鉄の全
   重量に対して０．５〜５．０重量％の該鉄処理剤を該溶
   融鉄中に浸漬して該球状黒鉛鋳鉄を製造することを特徴
   とする溶融鉄の処理法。