JPH07179926A - 金属カプセル添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空脱ガス装置あるいは連続鋳造のタンディ
ッシュや鋳型など鉄鋼、非鉄金属の精錬過程や球状黒鉛
鋳鉄の製造に用いられる酸化性の非常に高いアルカリ土
類金属、希土類金属あるいはこれらの合金の添加剤にお
いて、溶融金属への歩留りが高く、かつ安定に添加する
ことができ、さらに従来の粉粒状、塊状添加剤の添加装
置や添加方法で添加が可能である添加剤を提供する。 【構成】 アルカリ土類金属、アルカリ土類金属含有合
金、希土類、あるいは希土類金属含有合金の１種以上を
外皮肉厚が１．３〜５．０ｍｍの金属カプセルに封入し
たことを特徴とする金属の精錬または鋳造用の金属カプ
セル添加剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼および銅、アルミ
ニウムなどの非鉄金属の精錬や鋳造の脱酸、脱硫や合金
添加に用いる添加剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼や銅、アルミニウムなどの非鉄金属
の精錬において、脱酸、脱硫や合金添加には粉粒状、あ
るいは塊状の添加剤を取鍋、真空脱ガス装置あるいは連
続鋳造のタンディッシュや鋳型に添加する。また、球状
黒鉛鋳鉄の製造においては溶湯に添加剤を粉粒状または
塊状のまま投入される。

【０００３】さらに、特公昭５５−４８５７０号公報に
あるようなＣａ、Ｍｇあるいはそれらの合金などの添加
剤を内包する金属外皮の複合ワイヤや、また添加剤に金
属被覆を施したものを塊状またはチップ状に切断したも
の、あるいは特開昭５５−９７４１９号公報にあるＣ
ａ、Ａｌなどの添加剤の粒状体を溶射により鉄などで被
覆した形態のものなど、各種添加剤が前記精錬過程の溶
融金属あるいは球状黒鉛鋳鉄の製造過程の溶湯に投入し
て行われている。また、特開平４−３５０１１２号公報
には、Ｃａ，Ｍｇまたはこれらを含有する合金と鉄粉ま
たは鉄粒を混じたものを被覆材の中に充填して密度を高
くした添加剤がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各種合金元素
の添加剤の内でアルカリ土類金属、希土類金属あるいは
これらの合金は非常に酸化し易いために、溶融金属に粉
粒状または塊状で添加すると酸化物としての損失が大き
く金属中の歩留りが低くなり、かつ歩留りも不安定であ
る。そのため多量に添加する必要があり、コストが高く
なるとともに、これらの合金元素の添加量は１％以下の
微量であるので、歩留りの変動によって目標成分の的中
率も低くなる。

【０００５】また、前記の特公昭５５−４８５７０号公
報にあるような添加剤を内包する金属外皮の複合ワイヤ
は、通常外皮肉厚が０．３ｍｍ未満であり、溶融金属表
面近くで短時間に金属外皮が溶融し、内包する添加剤が
溶融金属表面に浮上して空気に触れて酸化し歩留りが低
い。また、真空脱ガス装置など装置の構造上からワイヤ
状の添加剤を使用できない場合もある。

【０００６】添加剤に金属被覆を施して塊状またはチッ
プ状に切断したものは、添加前の保管中に切断面露出部
から酸化し、また溶融金属に添加されると切断面露出部
から酸化が起こり、やはり歩留りが低い。さらに、前記
の特開昭５５−９７４１９号公報にある粒状体を溶射に
より鉄などで被覆した添加剤では、溶射被覆層が薄く溶
融金属に添加されて高温になると溶射被覆層には酸化を
防止する効果が無くなり、また切断部からの酸化も起こ
り歩留りが低くなるとともに添加剤の製造コストが高
い。また、前記の特開平４−３５０１１２号公報にある
添加剤は製造時にＣａ、Ｍｇまたはこれらを含有する合
金と鉄粉または鉄粒とは比重差が大きく均一混合が困難
となる。したがって含有成分のバラツキが生じるととも
に製造コストが高くなる。

【０００７】本発明は、取鍋、真空脱ガス装置あるいは
連続鋳造のタンディッシュや鋳型など鉄鋼、非鉄金属の
精錬過程や球状黒鉛鋳鉄の製造に用いられる酸化性の非
常に高いアルカリ土類金属、希土類金属あるいはこれら
の合金の添加剤において、溶融金属への歩留りが高く、
かつ安定した歩留りで添加することができ、さらに、従
来の粉粒状、塊状添加剤の添加装置や添加方法で容易、
簡便に添加可能である添加剤を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属含有合金、
希土類、あるいは希土類金属含有合金の１種以上を外皮
肉厚が１．３〜５．０ｍｍの金属カプセルに封入したこ
とを特徴とする金属の精錬または鋳造用の金属カプセル
添加剤にある。

【０００９】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の金属
カプセル添加剤は、酸化性の非常に高いアルカリ土類金
属、希土類金属あるいはこれらの合金を金属カプセルに
封入してあるので、端部より酸化することがなく、溶融
金属中へ添加すると溶融金属内部に沈降しながら金属カ
プセル外皮が溶け、酸化防止に充分な深さで添加剤が溶
融金属に触れる。よってアルカリ土類金属、希土類金属
あるいはこれらの合金の歩留りが高く、かつ安定で目標
成分の的中率も高くなる。さらに、ワイヤ状ではないの
で、真空脱ガス容器での添加などいかなる精錬過程で
も、また球状黒鉛鋳鉄の製造工程でも簡便に使用するこ
とができる。

【００１０】本発明の金属カプセル添加剤の例を図１〜
図３に示す。図１（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図であ
り、（ｃ）は平面図でそれぞれ上半分は断面を示す。図
中１は添加剤、２は金属カプセルを示す。金属カプセル
２の両端は添加剤を充填した金属管をギロチン型カッタ
ーやプレスなどで押し切り、端部３を押し潰して添加剤
を封入する。

【００１１】図２は押し切りした後に金属カプセル端部
を折り曲げた例、図３は押し切りした端部を通電あるい
は高周波などで加熱しつつ加圧して圧接した例で、４は
溶接部である。

【００１２】金属カプセルの外皮素材は、原則として添
加対象金属と同種のものを用い、炭素鋼に対しては炭素
鋼製カプセルを用い、以下同様にステンレス鋼、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金、銅あるいは銅合金を
添加対象金属に応じて選択する。なお、精錬効果あるい
は黒鉛球状化効果の点からカプセルの溶融温度や溶融速
度を調整する目的で特別に添加対象金属とは異種の金属
をカプセルの外皮素材として用いることも可能である。

【００１３】また、これらの金属カプセル外皮素材は溶
接管や熱押管を用いた場合は図１に示すように、金属カ
プセル側面部が完全に気密になっている形態にすること
ができる。また、金属カプセルの外皮素材として金属帯
板を用いた場合には、図４に示すように金属カプセル２
の側面を折り曲げることにより管を形成しつつ封入する
こともできる。これらの金属カプセルの構造は、封入さ
れる添加剤の種類によって選択する。たとえば、アルカ
リ土類金属のように水分との反応性が強いものは図３の
完全密封構造とし、常温では安定な合金の場合は図１や
図４の構造とする。

【００１４】金属カプセルの外皮肉厚は１．３ｍｍ〜
５．０ｍｍが適切である。１．３ｍｍ未満では溶融金属
浴中の表面近くでカプセルが溶融して外皮の被覆効果が
失われ、封入されている合金剤が空気に触れ易く酸化損
失が大きくなる。また５．０ｍｍを超えるとカプセルが
完全に溶融せず凝固後のインゴットあるいはビレットな
どの鋳造塊中に異物として残留する。また、球状黒鉛鋳
鉄の製造においては、合金剤と溶湯との反応が遅れ黒鉛
の球状化効果が失われる。

【００１５】金属カプセル添加剤の大きさは図１のＬで
示す長さが添加剤の添加方法に応じて５ｍｍ〜５００ｍ
ｍ程度、図１のＷで示す外径が５ｍｍ〜５０ｍｍが適切
である。長さＬと外径Ｗが５ｍｍ以下では添加剤１個の
重量が軽くなり、溶融金属に添加する際に浴面のスラグ
層を通過しにくく、また、溶融金属浴中を沈下しにくく
表面近くで添加剤が溶融し、本発明の効果を発揮するこ
とができない。

【００１６】本発明の金属カプセル添加剤に封入する添
加剤素材はアルカリ土類金属はＭｇ、Ｃａなど、アルカ
リ土類金属含有合金はＭｇ−Ａｌ合金、Ｃａ−Ｓｉ合金
など、希土類金属はＹ、Ｃｅなど、希土類金属含有合金
はミッシュメタルやＹ−Ｎｉ合金、Ｙ−Ａｌ合金などを
いう。これらの添加剤の粒度は通常５ｍｍ以下の粉粒状
のものが適切であるが、ミッシュメタルなどはワイヤ状
のものを封入することもできる。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 金属カプセル外皮素材として外径１５ｍｍ、肉厚１．４
ｍｍでＣ：０．０８％、Ｓｉ：０．３１％、Ｍｎ：０．
４３％の炭素鋼溶接管に添加剤素材としてＣａ：４１
％、Ｓｉ：５４％で粒度が１〜３ｍｍのＣａ−Ｓｉ合金
を充填した後に、ギロチン型カッターで長さ１００ｍｍ
ずつに切断し、図１の形態の金属カプセル添加剤とし
た。

【００１８】この金属カプセル添加剤を連続鋳造装置の
タンディッシュに投入した結果、Ｃａ歩留りは８５％で
あった。比較のために金属カプセル外皮の肉厚を０．２
５ｍｍ及び７ｍｍの添加剤の試験も行ったが、外皮肉厚
が０．２５ｍｍの場合はＣａ歩留りは６３％であった。
また、外皮肉厚が７ｍｍの場合は鋳造後のスラブ中に未
溶解のカプセルが残留し鋼材製品にはできなかった。な
お、従来の塊状Ｃａ−Ｓｉ合金をそのまま投入する方法
ではＣａ歩留りは５０％を越すことはできないが、本発
明の金属カプセル添加剤の使用によって大幅な歩留り向
上効果が得られた。

【００１９】実施例２ 金属カプセル外皮素材として、幅２５．４ｍｍ、板厚
１．５ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼のフープを造管
装置で管状に成形する途中の半円形に成形された位置
で、添加剤素材として直径４ｍｍのミッシュメタルワイ
ヤを管内に挿通しつつ管状に成形した。管の長さ方向の
継ぎ目を高周波電縫溶接し、引き続き管の外径を５ｍｍ
まで縮径した後、ギロチンカッターで長さ１０ｍｍずつ
に切断し金属カプセル添加剤とした。これらの工程は中
断することなく成形−電縫溶接−切断を１ラインで連続
して行った。

【００２０】この金属カプセル添加剤をＣｒ：２５％、
Ｎｉ：２０％のステンレス鋼の精錬工程の真空脱ガス装
置の真空槽に添加した結果、ミッシュメタルの歩留りは
９２％であった。比較としてミッシュメタルワイヤを肉
厚０．１ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼の外皮で被覆
したワイヤを真空脱ガス装置の取鍋に添加した場合のミ
ッシュメタルの歩留りは６４％であった。

【００２１】実施例３ 金属カプセル外皮素材として外径３５ｍｍ、肉厚４ｍ
ｍ、長さ１，２００ｍでＣ：０．０８％、Ｓｉ：０．３
０％、Ｍｎ：０．４４％の炭素鋼溶接管に、添加剤素材
として粒度が３〜６ｍｍのＭｇ：８０％とＣａ：２０％
からなる混合剤を充填した後、カプセルの端末となる部
分を押し潰し、さらにその部分の上下に銅電極を押しつ
けて通電しつつ圧接して切断し、長さ２５０ｍｍずつの
金属カプセル添加剤とした。

【００２２】取鍋中の溶鉄にまず、Ｍｇ、Ｃａ入り金属
カプセル添加剤を投入し、引き続き接種剤としてＦｅ−
Ｓｉを投入した。従来のＭｇ−ＮｉなどのＭｇ合金を鋼
製カップで溶鉄中に押し込み、Ｆｅ−Ｓｉを投入する方
法と比較して、Ｍｇの使用量は従来法の６０％でまった
く同一の黒鉛球状化率の鋳物を製造することができた。
なお、従来の方法ではＭｇやＣａは沸点が低く蒸発損失
が大きいので単体では使用できず、合金として使用され
ている。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の金属カプセ
ル添加剤によれば、取鍋、真空脱ガス装置あるいは連続
鋳造のタンディッシュや鋳型など、鉄鋼、非鉄金属の精
錬過程や球状黒鉛鋳鉄の製造に用いられる酸化性の非常
に高いアルカリ土類金属、希土類金属あるいはこれらの
合金の添加において、溶融金属への歩留りが高くかつ安
定に添加することができ、さらに従来の粉粒状、塊状添
加剤の添加装置や添加方法での添加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属カプセル添加剤の例で、（ａ）は
側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図で各上半分は
断面を示す

【図２】本発明の金属カプセル添加剤の外皮端部の処理
の例を示す断面図

【図３】本発明の金属カプセル添加剤の外皮端部の処理
の例を示す断面図

【図４】本発明の金属カプセルの外皮素材に帯板を用い
た例の断面図

【符号の説明】

１ 添加剤 ２ 金属カプセル ３ 端部 ４ 溶接部 Ｌ 長さ Ｗ 外径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ土類金属、アルカリ土類金属含
   有合金、希土類、あるいは希土類金属含有合金の１種以
   上を外皮肉厚が１．３〜５．０ｍｍの金属カプセルに封
   入したことを特徴とする金属の精錬または鋳造用の金属
   カプセル添加剤。