JPS6347329A

JPS6347329A - メタル浴の加熱と精錬を同時に行う方法およびそのための装置

Info

Publication number: JPS6347329A
Application number: JP62200723A
Authority: JP
Inventors: アントワーヌ　ヴァイナー
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 1988-02-29
Also published as: EP0263255A1; LU86552A1; US4773929A; AU7655287A

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、溶融メタル浴の加熱と精錬を同時に行う方法
に関するもので、特に、鋼浴を形成している金属の精錬
または精製にあたって、この鋼浴の上部表面の下に鋼と
化学反応させることのできる材料を導入することにより
この鋼浴の加熱と精錬を同時に行う方法に関する。

従来の技術溶融精錬または溶融精製は様々な方法で実施することが
できる。しかしその中でも、メタル浴、例えば鋼浴を精
錬または精製する方法としては、この浴内に特定の固体
を導入する方法がよく知られている。使用する固体とし
ては、カルシウムまたはカルシウム化合物、フェロシリ
コン、ペラン型スラグ、その他のアルミニウム含有組成
物、ソーダ等が挙げられる。これらの材料はメタル浴と
混合させる必要があるため、導入するにあたっては不活
性ガス中で注入する。一般に、この方法を用いた場合に
は、反応の継続中に温度が低下するという現象が起る。

従って、この温度低下を無視するか、あるいは、精錬用
反応媒体をメタル浴に供給するだけではなく、これとは
独立にこのメタル浴を加熱しなければならなかった。

このような材料を利用したメタル浴精錬用の従来のシス
テムにはさらに別の問題点がある。一般に、メタル浴の
上にはスラグが載っているため、このスラグがこのメタ
ル浴内に様々な材料を導入する際の妨げになる。スラグ
の除去には時間がかかるだけでなく高価で特殊な装置が
必要とされる。

従来からスラグを除去するための努力がなされているが
、必ずしもスラグ層を完全に除去できるには至っていな
い。

メタル浴の上にスラグが載っていることに起因する問題
点は、ドイツ連邦共和国特許第２２５３６３０号に記載
の方法を用いることによりほとんど解決することができ
る。この方法によると、メタル浴の一部にスラグのない
上部表面を形成し、精錬用材料をこの部分から注入して
このメタル浴と接触させる。

このようにメタル浴のスラグのない表面を一部のみにす
るにはパイプを利用する。このパイプにはメタル浴内に
鉛直下方に沈めた時にスラグの流入を防止するキャップ
が下端に取り付けられている。このパイプのキャップ部
はスラグ層よりも下方に沈められると浴の高温度によっ
て破壊される。

パイプ内に入ったメタル浴のスラグがない部分は、先に
説明した冶金学的に効果的な材料を用いて処理すること
ができる。パイプ内のこの部分と浴の残りの部分とを均
一にするためには、このパイプの中に不活性ガスを下方
から導入する。

アメリカ合衆国特許第３．９７１．６５５号には、上記
の方法と似た方法のほか、上記の装置に対する多数の変
形例が記載されている。この特許において使用されてい
るパイプ部材は、スラグのない領域の上方に非酸化性雰
囲気が維持されるような構成となっている。

上記の問題点を解決するのがアメリカ合衆国特許第４．
５１８．４２２号に記載の方法である。この方法による
と、メタル浴の限られた体積部分に精錬用材料と同時に
酸素ガスを導入する。するとこの精錬用材料と酸素との
間で発熱反応が起こって熱がメタル浴に放出され、反応
性のあるスラグ、例えばアルミニウムを主成分とするペ
ラン型スラグが生成する。熱を効果的にこのメタル浴内
に分散させるためには、このメタル浴を不活性ガス流を
用いて撹拌する必要がある。ところが、この不活性ガス
流は冷却機能も合わせもっている。一定の熱は、パイプ
の壁を通してメタル浴内に放出される。

本発明は、精錬材料を浴内に導入することによるメタル
浴処理方法であって、メタル浴を加熱することができる
だけでな〈従来のシステムの欠点を改良することも可能
な方法を提供することを主目的とする。

本発明の別の目的は、鋼浴の加熱と精錬を同時に行いな
がら、しかも加熱効果が浴に対して最大になるような方
法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、メタル浴、例えば鋼浴の加
熱と精錬を同時に行うための従来よりも改良された装置
を提供することである。

問題点を解決するための手段上記の目的および以下に説明するその他の目的は、本発
明により達成される。すなわち、本発明では、まず、メ
タル浴の上部表面の下方に中実ワイヤを導入する。この
中実ワイヤは、金属製被覆の内側に少なくとも１種の酸
素受容金属と酸素供給用の少なくとも１種の化合物との
混合物が充填されている。上記メタル浴の上部表面の下
方で上記化合物は酸素遊離反応を起こし、その結果遊離
した酸素が上記酸素受容金属と反応する。この反応によ
り発生した熱を利用してこのメタル浴を加熱すると同時
に、この２つの反応により、溶融状態での精錬中にこの
メタル浴と反応する少なくとも１種の物質を上記混合物
から生成させる。

作用上記の混合物はメタル浴の内部の温度よりもかなり低い
常温では安定であるが、この高温のメタル浴によって活
性化されて上記の発熱反応が起こる。この結果、精錬中
にメタル浴と反応する化合物が生成する。

上記中実ワイヤの被覆は鋼鉄またはアルミニウムで製造
されていることが好ましい。また、酸素受容金属は、ア
ルミニウム、ケイ素、フェロシリコン、カルシウム、カ
ルシウム−ケイ素、または、マグネシウムを粉末状また
は微粒子状にしたものであることが好ましい。酸素供給
材を構成する上配化合物は、鉄、カルシウム、マグネシ
ウム、マンガン、ナトリウム、カリウムの酸化物、およ
び／または、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、
および、カリウムの過酸化物にするのが好ましい。

鋼鉄製被覆の内側にカルシウムとケイ素と石灰、または
、マグネシウムとフッ化カルシウム、または、フェロシ
リコンを充填した中実ワイヤを用いて取鍋の中で冶金反
応を行わせる方法は以前からよく知られている。しかし
、この中実ワイヤを用いることの主な目的は、メタル浴
に対する添加剤の添加を容易にすることである。という
のは、この目的のためにはワイヤを所定の長さしか使用
する必要がないからである。

これに対して、本発明の方法はメタル浴の深いところで
発熱反応を起こさせると同時に、精錬中にメタル浴と反
応することが可能な反応生成物を生成させることができ
る。しかも、上記の反応を起させる物質を添加するにあ
たってこのメタル浴の表面を覆っているスラグのことを
考慮する必要かない。すなわち、本発明ではスラグをメ
タル浴の表面から除去するのに必然的に必要とされる比
較的強力な不活性ガスを吹きつけるという特別な処理が
不要である。

この酸素供給材料としては、酸素供給材料がメタル浴内
部の温度により活性化して発熱反応を起こす原則として
、はとんどあらゆる酸素供給材料を使用することができ
る。しかし、この酸素供給材料としてはＦｅｚ　０３を
用い、酸素受容金属としてはアルミニウムを利用するの
が望ましいことがわかっている。というのは、アルミニ
ウムがＦｅ２Ｏ３に対して還元剤として作用するからで
ある。

過酸化物、例えば過酸化カルシウムを酸素供給材料とし
て用いることもできる。過酸化物は比較的容易に、例え
ば２９０℃の低温で酸素を遊離させることができるとい
うのがその理由である。

以下の化学反応２八１＋　３（：ａ０２　　＝　　Ａｌ２Ｏ，＋３［：
ａ○は発熱反応であるから、この反応によりメタル浴中
にかなりの熱が放出される。これと同時に、このメタル
浴の精錬または精製を行うことのできる性質を有する反
応生成物もメタル浴中に放出される。この反応生成物は
容易にメタル浴中に分散する。酸素受容金属の粉末と酸
素供給材料との混合物を浸漬型ランスまたは底部噴射式
ノズルを用いて注入することによりこれと同じことを実
現できそうに思える。しかし、上記の反応により多量の
熱が発生するため、底部噴射式ノズルや浸漬型ランスは
短期間に破壊または損傷してしまう。従って、この方法
は経済的に採算がとれない。鋼鉄製被覆を備える中実ワ
イヤを使用することによりこの欠点を完全に解決して、
反応をメタル浴の上部表面よりもはるかに下方でしか起
こらないようにすることができる。

被覆がアルミニウム製である場合には上記の反応はより
上方で起こる可能性があるが、このアルミニウム被覆ワ
イヤをメタル浴の表面よりも十分下方に素早く押し込む
ごとによりこのような危険性を小さくすることができる
。

上記の混合物を石灰、または、石灰と蛍石の混合物を用
いて希釈することにより上記の反応を遅らせることがで
きる。希釈することによって生成物がメタル浴の表面ま
で急速に上昇してくるため、希釈することには、生成含
有物の最の制限または有害な含有物の生成の防止という
役割もある。この生成物上昇現象を誘起するために、不
活性ガスを底部から吹き込む方法を用いる。不活性ガス
の吹き込み量は比較的低速、例えば０．０５〜０．１　
ｍｌ／　ｔ（ＳＴＰ）　　・分にする。

原則として、本発明を実施するためには任意の構造の中
実ワイヤを使用することができる。しかし、当然のこと
だが、充填剤を充填した後に溶接が必要とされる構造に
してはならない。なぜならば、溶接によって充填剤が活
性化される可能性があるからである。

本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付図面を
参照して行う以下の説明によって明らかとなろう。

第１図には取鍋１０が描かれている。この取鍋１０には
、側壁１１に沿って耐火性材料を張りつけるとよい。ま
た、この取１１０の内部には本発明により処理する溶鋼
１２が収容されている。取鍋の底部１３には底吹き用多
孔質要素１４が取り付けられていることが好ましい。こ
の多孔質要素１４には、高圧室１５からアルゴン等の不
活性ガスが供給される。なお、このアルゴンはバイブ１
６から供給される。

取鍋の上方には、スラグで覆われた浴の上面１７を貫通
して中実ワイヤ３０を供給する手段２０を設置するとよ
い。このワイヤ送り手段２０の内部には送りロール２１
が設置されていることがわかる。この送りロール２１は
モータ２２により駆動されて、リール（図示せず）から
中実ワイヤが引っ張り出される。

第２図かられかるように、中実ワイヤは金属製被覆３１
を備えている。この被覆はシームレス鋼管にすることが
できる。この鋼管の内部には酸素供給材料３３と酸素受
容金、＠３４との混合物３２を充填するとよい。酸素供
給材料３３としては、例えば過酸化カルシウムを挙げる
ことができる。また、酸素受容金属としては、アルミニ
ウム微粒子またはその他の適尚な酸素受容金属を挙げる
ことができる。

溶鋼の内部の高温のために鋼管は融けて溶鋼と混合する
。一方、この鋼管内では溶鋼の精錬剤を生じさせる発熱
反応が起こる。

実施例２本の互いに同じ組成の中実ワイヤを同時に同じ速度で
取鍋内に導入した。この取鍋にはアルミニウムを含有す
る鋼鉄（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ｃａｌｍｅｄ　５ｔｅｅ
ｌ）１３８メートルトンが入る浴が形成されている（鋼
鉄の品質はＵＳ　　ＡＳＴＭ５７０グレード５０と比較
した）。この取鍋には、中実ワイヤ導入用の２つの穴を
開けたカバーを取り付けた。中実ワイヤを分析した結果
によると、組成は、アルミニウムが２５、０７重量％と
Ｆｅ２Ｏ，が７４．９３重量％であった。さらに、後者
には脈石が２％含まれていた。中実ワイヤは鋼鉄製被覆
を有するが、その直径は１３ｕであった。

この中実ワイヤを全部で５（１４）０　ｍの長さ、１５
分かけて導入した。

カバーを取鍋上に設置して中実ワイヤを導入する前に、
フラックスの機能を有する蛍石３４ｋｇと、酸化カルシ
ウム５（１４）ｋｇを鋼浴の表面に添加した。

酸化カルシウムを添加するのは、アルミニウムの酸化に
より生成したアルミナを結合させてペラン型の脱イオウ
スラグにするためである。

上記の２種類の材料を添加し、カバーを設置してから、
浴の温度を１．５７７℃まで上昇させ、鋼浴内の酸素の
含有量を３０．３ｐｐｍにする。中実ワイヤを導入して
いる間を通じて、鋼浴は、底部多孔質プラグからアルゴ
ンを２Ｎｍ’／時の割合で注入することにより撹拌し続
ける。

中実ワイヤを導入している１５分の間、鋼浴の温度を１
．５７６℃に保っておくことができた。一般に、まった
く処理をせずに放置した場合に鋼浴の温度が１℃／分の
割合で低下することを考えると、中実ワイヤを導入する
ことによって鋼浴の温度が明らかに上昇していたという
ことができる。

中実ワイヤを導入することにより処理の終わりには、鋼
浴中の酸素の含有量は１．６ｐｐｍに減少していた。

中実ワイヤを導入し、かつ、アルゴンを多孔質プラグか
ら注入してペラン型スラグを鋼浴と混ぜ合わせることに
より、このように自由状態の酸素含有量が減少するだけ
でなく、鋼浴内の含有物に対してもプラスの効果がある
。

中実ワイヤの導入による処理の終わりにはＦｅ　−Ｓｉ
ＳＦｅ−ＮｂＳＦｅ−Ｍｎを添加して鋼鉄の分析値を所
望の値に調節する。この鋼鉄は最終的には１，５６０℃
で取り出した。

中実ワイヤに含まれるアルミニウムの熱収率は８２．９
％であった。

鋼鉄の望ましい分析値、中実ワイヤ導入後の鋼鉄の分析
値、ならびに、最終的に成分を補正するために添加を行
った後の鋼鉄の分析値を以下の第１表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置の概略鉛直断面
図であり、第２図は、第１図よりもはるかに大きく拡大して示した
ワイヤの横断面図である。（主な参照番号）１０・・取鍋、　　　　１２・・溶鋼、１３・・底部、
　　　　１４・・多孔質プラグ、１５・・高圧室、　　
　１６・・パイプ、１７・・上面、　　　　２０・・ワ
イヤ送り手段、２１・・送りロール、　２２・・モーフ
、３０・・中実ワイヤ、　３１・・金属製被覆、３２・
・混合物、　　　３３・・酸素供給材料、３４・・アル
ミニウム微粒子特許出願人　　アルベツド　ニス、アー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融メタル浴の加熱と精錬を同時に行う方法であ
って、以下の操作、すなわち、（ａ）容器内に上記メタルの浴を形成してその上部表面
を溶融状態にし、（ｂ）このメタル浴の上部表面の下方に、金属製被覆の
内側に少なくとも１種の酸素受容金属と酸素供給材を構
成する少なくとも１種の化合物との混合物を充填した中
実ワイヤを導入し、（ｃ）上記メタル浴の上部表面の下方で上記化合物に酸
素遊離反応を起こさせ、その結果遊離した酸素を上記酸
素受容金属と反応させることにより発生する熱を利用し
てこのメタル浴を加熱すると同時に、この２つの反応に
より、溶融状態での精錬中にこのメタル浴と反応する少
なくとも１種の物質を上記混合物から生成させる操作を含むことを特徴とする方法。
（２）上記金属製被覆が鋼鉄製であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）上記金属製被覆がアルミニウム製であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（４）上記酸素受容金属を、アルミニウム、ケイ素、フ
ェロシリコン、カルシウム、カルシウム−ケイ素、また
は、マグネシウムを粉末状または微粒子状にしたものの
中から選択することを特徴とする特許請求の範囲第２項
または第３項に記載の方法。
（５）酸素供給材を構成する上記化合物を、鉄、カルシ
ウム、マグネシウム、マンガン、ナトリウム、および、
カリウムの酸化物によって構成される群の中から選択す
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法
。
（６）酸素供給材を構成する上記化合物を、カルシウム
、マグネシウム、ナトリウム、および、カリウムの過酸
化物によって構成される群の中から選択することを特徴
とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。
（７）上記混合物を、石灰、または、石灰と蛍石の混合
物を用いて希釈することを特徴とする特許請求の範囲第
２項または第３項に記載の方法。
（８）上部表面を有する浴を容器内に形成している溶融
メタルの加熱と精錬を同時に行うための装置において、
このメタル浴内に挿入可能であり且つ金属製被覆と、そ
の内側の充填剤としての、少なくとも１種の酸素受容金
属と、この酸素受容金属に遊離した酸素を送ることによ
りこの酸素受容金属と発熱反応して上記メタル浴を加熱
すると同時にこのメタル浴を精錬する役目をする反応生
成物を生成させる少なくとも１種の酸素供給材を構成す
る化合物の混合物とを含む中実ワイヤを備える装置。
（９）上記金属製被覆が鋼鉄製であることを特徴とする
特許請求の範囲第８項に記載の装置。
（１０）上記金属製被覆がアルミニウム製であることを
特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装置。
（１１）上記酸素受容金属を、アルミニウム、ケイ素、
フェロシリコン、カルシウム、カルシウム−ケイ素、ま
たは、マグネシウムを粉末状または微粒子状にしたもの
の中から選択することを特徴とする特許請求の範囲第９
項または第１０項に記載の装置。
（１２）酸素供給材を構成する上記化合物を、鉄、カル
シウム、マグネシウム、マンガン、ナトリウム、および
、カリウムの酸化物によって構成される群の中から選択
することを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の
装置。
（１３）酸素供給材を構成する上記化合物を、カルシウ
ム、マグネシウム、ナトリウム、および、カリウムの過
酸化物によって構成される群の中から選択することを特
徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の装置。
（１４）上記混合物を、石灰、または、石灰と蛍石の混
合物を用いて希釈することを特徴とする特許請求の範囲
第９項または第１０項に記載の装置。