JPS6283357A

JPS6283357A - 精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物

Info

Publication number: JPS6283357A
Application number: JP60224468A
Authority: JP
Inventors: 出川　通; 昭夫橋本; 藤原　弘三
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-16

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］本発明は精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物に係
り、特に精錬時の脱硫能力が著しく高い精錬用カルシア
−マグネシア系耐火組成物に関する。

［従来の技術］一般に金属又は合金中に残留酸素及び硫黄が多いと、加
工性や機械的特性が低下することはよく知られている。

このため金属又は合金の精錬には、残留酸素及び硫黄を
十分に少なくすることが重要である。

真空又はアルゴンガス雰囲気下での、精錬中の脱酸、脱
硫について、特公昭５４−８４９号、特公昭５４−２４
６８８及び特開昭５２−５８０１０号に、それぞれＣａ
ｂ（酸化カルシウム）含有率の高い塩基性耐火物で裏付
けされた溶解炉又は取鍋を用い、真空又はアルゴンガス
雰囲気中で溶湯中にアルミニウム（Ａｉ）またはその合
金を添加することを特徴とする脱酸、脱硫方法が提案さ
れている。この原理はＡｎの添加により耐火物中のＣａ
Ｏを還元し、還元生成物であるカルシウム（Ｃａ）によ
り溶湯中の硫黄（Ｓ）、酸素（０）を除去するものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来の方法では、一応の脱酸、脱硫が可能であるが
、合金の精錬分野においては、より高い脱酸脱硫能が要
求されており、より優れた精錬技術の出現が望まれてい
る。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記従来法に比し、格段に優れた脱硫、脱酸
効果、特に脱硫効果を得ることができる耐火組成物を提
供するものであり、ＭｇＯを１５〜７５重量％含み、Ｓ
　ｉ　Ｏ２が０．５重量％以下であることを特徴とする
精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物を要旨とする
ものである。

本出願人は、従来の技術の改良法として、ＭｇＯを１５
〜７５重量％含み、かつＣａＯを１５重量％以上含有す
るマグネシア質の耐火物をもって裏付けされた溶解炉又
は容器内の合金溶湯中に、真空又は非酸化性雰囲気でＡ
ｎを存在せしめる方法を見出し、先に出願した（特願昭
６０−９０５７１号、以下「先願」という）０本発明者
らは、この先願に基き、より優れた脱酸、脱硫効果を宥
する耐火組成物につき検討を重ねた結果、耐火組成物中
のＳ　ｉ　Ｏ２が金属又は合金の精錬に悪影響を及ぼす
ことを知見し、耐火物中の５ｆＯ２量の上限を規定し、
優れた作用効果を発揮し得るＣ　ａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ系
耐火物を見い出すことにより、本発明を完成させたもの
である。

即ち、一般にＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物例えばドロマイト
は多量の５ｉ０２を含有しており、高純度品であっても
、通常２重量％程度のＳ　ｉ　Ｏ２を含有している。こ
れに対して１本発明の精錬用カルシア−マグネシア系耐
火組成物は５ｉ０２を０．５重量％以下と大幅に低減さ
せたものである。

以下本発明の構成について詳細に説明する。

なお、以下において％は重量％を表わす。

本発明の精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物は、
少なくとも精錬時に金属又は合金の溶湯と直接接触する
炉壁を主に構成するためのものであり、定形耐火物、不
定形耐火物、坩堝構成材、内張り用吹付は材のいずれに
も適用される。また溶湯中に添加するフラックスとして
用いることもできる。

本発明の精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物は、
ＭｇＯを１５〜７５％、５ｉＯ２０，５％以下のＣａＯ
系組成物である。以下に、本発明において、ＭｇＯ含有
量を１５〜７５％、Ｓ　ｉ　０２含有量を０．５％以下
とした理由について説明する。

一般に、ＣａＯ質耐火物は、高温でも安定であり、各種
の反応性の高い合金溶湯の溶解に用いられていることは
周知である。また、ＣａＯ質耐火物が内張すされた容器
中の溶湯にＡ！；Ｌ及び／又はＡ１合金を添加すると、
ＡｌによってＣａＯが還元されＣａが生じ、脱酸、脱硫
反応が進行することも公知である。

ところが、下記反応式の如く、ＭｇＯとＣａＯとが共存
する炉壁においては、Ａｎ及び／又はＡ２合金を添加す
るとＣａの他にＭｇも生じる様になり、Ｃａ、Ｍｇが脱
酸、脱硫反応し、一層強力な脱酸、脱硫が行なわれる。

ｚＡ文＋３Ｍｇ０４Ａ見２０３＋３ＦｄｇｚＡ文＋３　
Ｃａ　Ｏ＋　Ａ　ｌ　２０　ｇ　＋　３　ＣａＭｇＯは
とりわけ２０〜６０％含まれる場合に、極めて強力な脱
硫反応が行なわれる。

Ｓ　ｉ　Ｏ２は溶湯に添加されたＡｉ及び／又はＡ１合
金によって還元され、３　Ｓ　ｆ　Ｏ２＋　４　Ａ　ｌ→２Ａ交２０ｉ＋３ｓ
ｆとなり、Ａ　ｌ　２０３クラスタを生じさせ、溶湯中
の酸素分圧を上昇させ、ひいては脱硫能も阻害する大き
な要因となる。従ってＳｉＯ２はできるだけ少なく、好
ましくは０．３％以下とするのが望ましい。

本発明のＣａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ系耐火組成物のＣａＯは
、それ自体Ａｉによって還元され、Ｃａを生じさせると
共に、ＭｇＯと共存することによってＭｇＯの還元反応
を促進する。ＣａＯの好ましい含有率は、炉材全体の１
５％以上とりわけ４０％以上である。

ＣａＯ含有率が４０％未満の場合には、耐火物中のＣａ
Ｏは他の酸化物と強固に結合しているため、ＣａＯの活
性が少なく、ＡｆＬにより還元されにくい、これに対し
、４０％以上のＣａｏを有する耐火物中のＣａＯは活性
が大でＡｉＬによってよく還元することができる。

また、ＣａＯを４０％以上含む耐火物は、Ａｉ２０３や
５Ｌ０２等の酸化物と反応し易く、従って、溶湯中の酸
化物を吸収し、酸化物介在量を大幅に減少させる。また
ＣａＯを４０％以上含む耐火物はＣ，Ｔｉ、Ｚｒ等に対
する安定性が高いので、高温溶解が可能となる。

なお、本発明において、Ｃａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ系耐火物
組成物中には、ＣａＯ２，Ａ交２０３．Ｃ等が含有され
ていても良い、しかるに、これらの成分が含有されてい
る場合には、その含有量が合計で１５％以下とするべき
のが好ましい。

なお、本発明のＣａＯ−ＭｇＯ系耐火組成物中にＦｅＯ
又はＦｅ２Ｏ３のＦｅ酸化物が含有されていると、これ
らが精錬時に溶湯中に溶解し、溶湯を汚染することがあ
るため、Ｆｅ醜化物含有量はできるだけ少なくすること
が好ましい、Ｆｅ酸化物の含有量は好ましくは５％以下
、特に１〜２％あるいはそれ以下にするのが望ましい。

また、本発明のカルシア−マグネシア系耐火組成物の形
態は多孔質であることが好ましい０本発明の組成物を多
孔質とすることにより、精錬時における組成物と溶湯と
の接触面積、即ち反応界面積が大きくなり、より脱硫、
脱酸効率が高められる。多孔質とした場合、その気孔率
は工０％以上、好ましくは１５％以上、特に好ましくは
２０％以上とするのが好ましい、多孔質とするには、酸
化もしくは昇華等により消失する性質の粉粒体を混入せ
しめれば良い、気孔の特に好ましい孔径は、平均で０．
５〜０．０１ｍｍ、とりわけ０．３〜０．０５ｍｍ程度
である。

このような本発明の精錬用Ｃａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ耐火組
成物は、Ｆｅ基、Ｃｏ基、Ｎｉ基合金、その他あらゆる
金属又は合金の精錬に有効である。

［作用］通常ノＣａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ系耐火物は５ｉ０２含有量
が比較的高いため、精錬時に添加されたＡｎと５ｉ０２
が反応してＡ　ｌ　２０　ａを生成し、溶湯を汚染する
と共にその酸素分圧を上昇させる。このため脱酸効果が
劣り、しかも脱硫作用にも悪影響を及ぼす。

これに対し１本発明の精錬用ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火組成
物はＳｉＯ２が極めて少ないため、Ｓ　ｉ　Ｏ２による
脱酸、脱硫効果の低下がなく、良好な精錬効果を得るこ
とができる。

本発明の精錬用ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火組成物で内張すさ
れた容器中にて、金属又は合金溶湯に真空又は非酸化性
雰囲気でＡｎを存在せしめて精錬を行なった場合、溶湯
中のＡｎの一部は、直接に、溶湯中の酸素と結合して脱
酸を行なうが。

Ａｎの他の部分は耐火物表面のＭｇＯ１ＣａＯと反応し
て２Ａ交＋３　Ｍ　ｇ　Ｏ＝　Ａ　ｌ　２０３　＋　３　
Ｍ　ｇ２Ａｉ＋３ＣａＯ＋Ａ交２０ａ＋３ｃ＆となり、
Ｍｇ、ＣａとＡ　ｌ　２０３が生じる。

このＭｇ、Ｃａは脱酸、脱硫反応し、ＭｇＯｌＣａＯｌ
ＭｇＳ、ＣａＳとなる。

一方、ＡｆＬ２０３は、Ａ　ｌ　２０３　＋　３　Ｃａ　Ｏ＋　３　Ｃａ　Ｏｍ
　Ａ文２０３なる反応により３Ｃａｏ・Ａｊ１２０３　
（以下Ｃ３Ａということがある。）を主体とするカルシ
ウムアルミネートを形成する。このＣ３Ａは溶湯の脱硫
能が高く、Ｃ３Ａによっても脱硫が進行する。

このように、Ａｉにより脱硫が、またＡｆＬの還〒性田
ζ上１１庄ｒト沃硅かＭａｒ、Ｃ＾−Ｃ，Ａにより脱酸
と脱硫が行なわれる。

この反応は、極めて急速に進行し、例えばＡｆＬを溶湯
中に存在せしめた後、数分程度で脱硫、脱酸がほぼ完了
する。

また、時間の経過と共に、次第に溶湯中の窒素量が減少
してくる。これはＣａ等の蒸発（沸騰）等に伴ってＮも
溶湯から離脱するためである。この脱窒速度は、アルゴ
ン又は真空雰囲気下では、脱酸、脱硫の進行に従って著
しく向上する。

［実施例］以下実施例及び比較例について説明する。

比較例１一級試薬を原料として得られたＣａ０（Ｃａ０９８％以
上）坩堝内で第１表に示す組成の電解鉄に０．０３％程
度の硫黄成分になるように予めＦｅＳを添加した鉄５０
０ｇを５０ＫＨｚ高周波溶解炉にて溶解し、アルゴン雰
囲気下で、Ａ１合金を０．５％添加した。

坩堝内の合金溶湯の硫黄含有量の経時変化を測定した。

その結果を第１図に示す。

第１表　（電解鉄組成）（％）比較例２ＣａＯ−４９％ＭｇＯ−２％Ｓ　ｉ　Ｏ２坩堝を用いて
行なったこと以外は、比較例１と同様の手順により実験
を行なった。その結果を第１図に示す。

比較例３ＣａＯ−５０％ＭｇＯ−０，６％５　ｆ　Ｏ２坩堝を用
いて行ったこと以外は、比較例１と同様の手順により実
験を行った。その結果を第１図に示す。

実施例１一級試薬のみを原料とし、Ｓ　ｉ　０２を実質的に含有
しないＣａｂ−５０％ＭｇＯ坩堝を用いて行なったこと
以外は、比較例１と同様にして実験を行なった。その結
果を第１図に示す。

第１図より、本発明の組成物によれば、比較例１．２，
３に比べ、硫黄含有量の少ない溶湯が速やかに得られる
ことが認められる。

実施例２一級試薬のみを原料とし、ＳｉＯ２を実質的に含有しな
いＣａＯＣａＯ−３Ｏ及びＣａＯ−５０％ＭｇＯの気孔
率を第２表の如く変えて、各々の組成物により製作され
た坩堝を用いて、比較例１と同様にして電解鉄の精錬を
行なった。

得られた溶湯中のＳ含有量の分析結果を第２表に示す。

第２表　Ｓ含有量（ｐｐｍ）第２表より、カルシア−マグネシア系耐火組成物が気孔
質の高い多孔質であると脱硫効果がより向上することが
明らかである。

［効果］以上詳述した通り、本発明の精錬用カルシア−マグネシ
ア系耐火組成物は、ＭｇＯを１５〜７５重量％含み、Ｓ
　ｉ　Ｏ２が０．５重量％以下のカルシア系組成物であ
って、Ｓ　ｉ　０２による悪影響が解消され、ＭｇＯ，
ＣａＯによる優れた脱硫、脱酸、脱窒効果により金属又
は合金を良好に精錬することが可能とされる０本発明の
カルシア−マグネシア系耐火組成物をもって精錬を行な
うことにより、０、Ｎ、Ｓが極めて少なく、クリープ強
度、耐熱性、靭性、溶接性、鍛造性等の緒特性に介在さ
れる酸化物も殆ど無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１、比較例１．２及び３により得られた
坩堝材質による溶湯のＳ含有量の経時変化の測定結果を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＭｇＯを１５〜７５重量％含み、ＳｉＯ＿２が０．５重量％以下であることを特徴とする
精錬用カルシア−マグネシア系耐火組成物。