(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の卑金属と少なくとも１種の付加的な合金成分とを含有する金属溶融物を溶融容器の内部で前記金属溶融物を覆うスラグの存在下に溶製する方法であって、前記付加的合金成分は遷移金属であり、該付加的合金成分を１０重量％以上の含有量で含有する固形物の形態の合金成分含有添加材料を前記金属溶融物に供給して該溶融物の合金成分を富化する金属溶融物の製造方法において、
前記合金成分含有添加材料が、前記付加的合金成分として遷移金属の水酸化物又は炭酸塩、あるいはこれら水酸化物と炭酸塩の混合物を含有すると共に、供給装置によって該合金成分含有添加材料を前記金属溶融物に供給したときにか焼によって水蒸気（Ｈ２Ｏ）及び／又は二酸化炭素（ＣＯ２  ）の形態で揮発可能な揮発性成分を２０重量％以上、及びスラグ生成材を０．５〜２５重量％含有し、硫黄を含まないか５重量％以下の硫黄含有量であることと、該合金成分含有添加材料をガス流によって金属溶融物に直接供給し、その際にスラグで覆われた金属溶融物の表面にスラグの存在しない燃焼スポットを生ぜしめることを特徴とする金属溶融物の製造方法。
【請求項２】
金属溶融物への合金成分含有添加材料の供給を、少なくとも合金成分含有添加材料の供給装置出口から合金成分含有添加材料が実質的に流出する際もしくは流出後で且つ金属溶融物上の衝突ゾーン内に入射する前もしくは入射中に初めて合金成分含有添加材料のか焼又は分解が行われるように実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガス流は、合金成分含有添加材料を固形物の流れとして金属溶融物に供給するキャリヤーガスと、該キャリヤーガスによる前記固形物の流れの外周で前記金属溶融物に向けて吐き出されて前記固形物の流れの外周を被覆して集束させる被覆ガスとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
燃焼スポットの温度を１７５０℃以上とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記被覆ガス流として、２５重量％以上の酸素含有量を有する酸素ガスを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記被覆ガス流として、７５重量％以上の少なくとも１種の不活性ガスを含むガス流を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
合金成分含有添加材料を含有する固形物の流れが、炭素、炭化水素及びフェロシリコンを含めて１０重量％以下の還元剤をさらに含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
合金成分含有添加材料によって該合金成分含有添加材料の成分をなす付加的合金成分を、金属溶融物に対して５重量％以上供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
合金成分含有添加材料が、ニッケル、コバルト、バナジウム、モリブデンのうちの一種以上を主合金成分として含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
合金成分含有添加材料の付加的合金成分が結晶水含有塩、水酸化物、炭酸塩、又は水酸化物と炭酸塩との混合物であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
合金成分含有添加材料の７０〜８０重量％が、１）目標とする合金用途に必要な合金成分、２）か焼時に水蒸気及び／又は二酸化炭素の形態で揮発する揮発性成分、及び３）スラグ生成材からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
アルゴン酸素脱炭（ＡＯＤ）プロセス、クルーゾ・ロアール・ウッデホルム（ＣＬＵ）転炉プロセス、真空酸素（ＶＯＤ）転炉プロセス、ＢＯＰ転炉プロセス、Ｑ−ＢＯＰ転炉プロセス、又は電気製鋼プロセスとして実行される請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
遷移金属含有合金を溶融冶金法で製造するための遷移金属含有添加材料であって、遷移金属含有量が１０重量％以上の固形物の形態を有するものにおいて、該固形物が、結晶水及び／又は水酸基の形で化学的に結合している水を含めて、か焼時に水蒸気（Ｈ２Ｏ）及び／又は二酸化炭素（ＣＯ２）の形態で揮発する揮発性成分を２０重量％以上と、その他の合金成分を１重量％以上及び／又はスラグ生成材を０．５重量％以上とを含有すると共に、硫黄を含まないか５重量％以下の硫黄含有量としたものであり、前記遷移金属を含有する鉱石、金属製品、又は該金属製品の廃棄物の溶解又は浸出処理とそれによる該遷移金属の溶解液又は浸出液の沈殿処理をすることにより得たものであることを特徴とする遷移金属含有添加材料。
【請求項１４】
遷移金属が、ニッケル、コバルト、バナジウム、モリブデン、又はそれらの２種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１３に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項１５】
該遷移金属含有添加材料中におけるニッケル、コバルト、バナジウム、モリブデンの少なくとも一つ又は複数の組み合わせの含有量が１５〜６０重量％であることを特徴とする請求項１４に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項１６】
結晶水又は水酸基の形で化学的に結合している水の含有量が２０重量％以上であることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項１７】
遷移金属含有添加材は、硫黄を含まないか２重量％以下の硫黄含有量であること、及び／又は他の合金成分の含有量が３重量％以上であることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項１８】
該スラグ生成材の含有量が０．５〜２０重量％であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項１９】
前記溶解液又は浸出液の沈殿処理による沈殿物を乾燥して気流搬送又は重力搬送が可能な形態或いは圧粉緻密化された形態を有することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項２０】
ラテライト又はサプロライト鉱石を酸で浸出処理して得たものを含有することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項２１】
前記鉱石、金属製品、又は該金属製品の廃棄物の溶解又は浸出処理により得られた水溶液又はさらに不純物としての特定成分を除去するための処理済みの水溶液から水酸化物又は炭酸塩を沈殿させて得たものであることを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項２２】
前記沈殿処理により得た沈殿物を重量が一定になるまで７５０℃で熱処理し、該加熱分解した後の目減りが２０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の遷移金属含有添加材料。
【請求項２３】
溶融容器内のスラグで覆われた少なくとも１種の卑金属を含有する金属溶融物に遷移金属含有添加材料を供給して該溶融物の合金成分を富化しながら、アルゴン酸素脱炭（ＡＯＤ）プロセス、クルーゾ・ロアール・ウッデホルム（ＣＬＵ）転炉プロセス、真空酸素（ＶＯＤ）転炉プロセス、ＢＯＰ転炉プロセス、Ｑ−ＢＯＰ転炉プロセス、又は電気製鋼プロセスによって遷移金属含有合金を製造するための溶融冶金法における遷移金属含有量が１０重量％以上の固形物からなる遷移金属含有添加材料の使用であって、該遷移金属含有添加材料が、結晶水及び／又は水酸基の形で化学的に結合している水を含めて、か焼時に水蒸気（Ｈ２Ｏ）及び／又は二酸化炭素（ＣＯ２）の形態で揮発する揮発性成分を２０重量％以上と、１重量％以上の他の合金成分及び／又は０．５重量％以上のスラグ生成材とを含有し、硫黄を含まないか５重量％以下の硫黄含有量であることを特徴とする遷移金属含有添加材料の使用。
【請求項２４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法に採用することを特徴とする請求項２３に記載の遷移金属含有添加材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種の卑金属と少なくとも１種の付加的合金成分とを含有する金属溶融物を溶融容器の内部で該金属溶融物を覆うスラグの存在下に溶製する溶融冶金法に関する。本発明はまた、係る溶融冶金法に使用するための遷移金属含有量が１０重量％以上の固形物の形態を有する遷移金属含有添加材料、特にニッケル及び／又はコバルトを含有する遷移金属含有合金を製造するためのニッケル及び／又はコバルトを含有した添加材料にも関する。本発明は更に本発明による方法における係る添加材料の使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の合金成分を富化した鉄合金又は鋼を溶製するためには、大抵の場合、原料地金の溶金に合金成分を添加して組成を調整することができる。この種の合金成分としては、特にニッケル、コバルト、更にはバナジウム、モリブデン等も添加可能である。組成の調整には、フェロニッケルやフェロコバルト等の合金鉄が使用されることが多いが、酸化ニッケル等の酸化物系成分や、適度なニッケル含有量を有するラテライトのような鉱石も使用される。しかしながら、これら成分の添加にはそれぞれ特有の欠点が伴う。
【０００３】
例えば、溶金に対する合金成分含有量の調整のために合金鉄を準備することには相当のコストを要し、大量のエネルギー消費が避けられない。また溶金の組成調整に酸化物系の鉱石を使用する場合には、望ましくない微量成分（燐、錫、砒素等、更に或る種の鋼の場合にはコバルト、モリブデン等）を含む不純物を鉱石から除去するためのコストが不可避的に発生するという欠点がある。浮遊選鉱法のような濃縮プロセスを組み合わせても、その種の不純物を満足できる程度にまで除去し得るとは限らない。この種の鉱石から燐や硫黄などの望ましくない成分が溶金中に持ち込まれると、例えば複数の異種スラグを使用した適切なスラグ処理を行うなど、不所望の不純物成分を溶金中から除去するためのコストが更に増加する。更に、溶金即ち金属溶融物へ添加材料として鉱石を投入する場合には別の問題、特に精錬中の溶金の動力学的挙動や種晶の生成度合いなどに関連する諸問題も生じ、その理由は、鉱石を添加材料とする場合は固形の添加材料の粒子自体が金属溶融物中に常に充分に迅速且つ完全に溶解するとは限らないので、溶融冶金プロセスに対して好ましくない影響が及ぶからである。また、酸化物系の鉱石を金属溶融物に添加すると、鉱石の溶融は高度に吸熱的であるため、エネルギー収支に対して負の因子として寄与してしまうことになる。このため、例えばクロム等の合金成分のスラグ化傾向が大きくなるなど、プロセス工学上及び冶金学上の重大な懸念が生じることがある。この場合、どの元素がスラグ化するかはプロセス実行時点における熱的な関係にほぼ依存する。
【０００４】
また、酸化ニッケル等の酸化物を直接添加する場合にも上述と同様の問題が生じることが知られている。更に、酸化ニッケルは有毒かつ発癌性であるため、その使用は避けるべきである。
【０００５】
国際公開第９７／２０９５４号パンフレットには、フェロニッケルやステンレス鋼などを製造するための溶融冶金プロセスが述べられている。この場合、ニッケル、ニッケル鉱石、或いはか焼ニッケル化合物がスラグで覆われた溶金中に供給される。
【０００６】
欧州特許出願公開第５８３１６４号明細書にはステンレス鋼の製造プロセスが述べられており、そこでは、微細に粉砕された還元材と混合された粉砕酸化物が凝集を起こしながら反応する。
【０００７】
米国特許第４９１９７１４号明細書に記載された製鋼精錬プロセスでは、溶金を攪拌しながらガスを吹き込み、同時に溶金の表面をバーナーで加熱し、金属酸化物を溶金中に送り込んでいる。
【０００８】
国際公開第０３／１８８５０号パンフレットに記載されたステンレス鋼の製造プロセスでは、鋼の酸洗プロセスで得られた金属成分を含有すると共にフッ化物含有化合物を含有する固形化した水酸化物スラッジが溶金に供給される。
【０００９】
国際公開第２００５／０９８０５４号パンフレットには、製鋼プロセスに適用可能なフラックス（被覆剤）の製造法が記載されている。このフラックス材はフッ化物を含有する水酸化物スラッジをか焼したものである。
【００１０】
国際公開第２００６／１３１７６４号パンフレットに記載された合金鉄の製造プロセスでは、金属クロム、クロム含有合金、及びクロム鉱石がスラグで覆われた溶金中に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第９７／２０９５４号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第５８３１６４号明細書
【特許文献３】米国特許第４９１９７１４号明細書
【特許文献４】国際公開第０３／１８８５０号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００６／１３１７６４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上の状況に鑑みて、本発明の主な課題は、溶融冶金プロセスの制御を単純化でき、合金成分を富化した金属溶融物を適切にスラグで覆って該スラグと物質交換を行う状態のもとに簡単且つ低コストに溶製する方法を提供することである。本発明の別の課題は、係る溶融冶金法に特に有利に使用することができ、低コストで準備することが可能な添加材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、これらの課題は請求項１に記載の方法及び請求項１３に記載の添加材料更には請求項２３に記載の添加材料の使用によって解決される。
【００１４】
本発明に係る方法においては、富化すべき付加的合金成分と溶融冶金上無害な高含有率の揮発性成分とを含有する添加材料を使用するものであり、この添加材料は、好適には硫黄含有量の低い水或いは炭酸塩であって、鉱石類を使用する場合に比べて酸化カルシウムや酸化マグネシウムのようなスラグ生成材の含有量が低く、目標とする合金用途に応じて合金成分の含有量が高いという利点を有している。この場合、特に水は、少なくとも実質的に、即ち実用上は殆どが結晶水又は水酸基の形で化学的に結合した水として存在すればよい。このような添加材料は、例えば付加的合金成分がニッケルやコバルトの場合のラテライト鉱石類の酸による浸出処理など、適切な鉱石の選鉱によって得ることができる。これらの浸出処理は、必要に応じてその他の不所望成分を分離除去するために繰り返してもよく、場合によっては必要とする合金成分を係る浸出処理による浸出液から沈殿分離してもよい。これらの沈殿物は、特に気流搬送又は重力搬送可能な添加材料とするために次工程で分離及び乾燥すればよい。このようにして得られた添加材料は、必要に応じて別工程でか焼又は予備か焼し、添加材料を金属溶融物に添加する際に揮発する成分、例えば結晶水の形で存在する化学的結合水や水酸基又は炭酸塩を減少させることもできるが、これは必ずしも必要ではない。必要とする合金成分でもなく、また添加材料を金属溶融物に添加した際に揮発する成分でもなく、更にはスラグ形成材でもない不所望成分の含有量は、使用する添加材料の１５〜２０重量％以下、５〜１０重量％以下、或いは２〜３重量％以下とすることができる。
【００１５】
驚くべきことに、金属溶融物に添加した際に揮発する成分を高い含有量で含有する上述のような添加材料をこの種の溶融冶金プロセスに使用することが可能であり、しかもその場合に充分に高純度の金属溶融物を溶製できるという利点と、その他の合金成分のスラグ化傾向が低く、目標とする合金用途に応じた金属溶融物並びに該金属溶融物から製造される材料の製造コストが低廉である等の溶融冶金上の利点とをもたらすことも判った。また係る溶融冶金プロセスは、大量の水蒸気の発生や大量の二酸化炭素などの揮発ガスの発生等、添加した添加材料のか焼に伴って生じる現象にもかかわらず制御可能であることも確認されている。これは、特に添加材料が溶融容器の上方から、即ちスラグ側から添加される場合に当てはまることである。本発明による方法は、特に金属溶融物中の卑金属、即ち該溶融物の合金主成分が鉄である場合、或いは金属溶融物が標準的に１０〜２０重量％以上の鉄を含有する鉄系の溶金である場合に限らず、卑金属が鉄以外の遷移金属である場合にも適用可能である。特に本発明による方法は、低合金鋼、中合金鋼、及び高合金鋼を各種合金鋼の溶製に好適である。係る鋼は、高い炭素含有量、例えば添加材料を添加すべき溶金の炭素含有量に関して、或いはそれぞれ溶融容器内で実行される個々の製鋼法の最終製品に関して、１．５重量％以上、１．７５〜２重量％以上、２．２５〜２．５重量％以上、或いは２．７５〜３重量％以上の炭素含有量となるような高い炭素含有量を有することが好ましい。ニッケル含有添加材料の添加を終えた後に得られる金属溶融物のニッケル含有量は、１．５〜１．７５重量％以上、２〜２．７５重量％以上、或いは３〜４重量％以上、例えばほぼ５重量％以上とすることができる。更に本発明による方法は、Ｃｒ−Ｆｅプレアロイ、或いはＣｒ−Ｆｅ−Ｎｉプレアロイの溶製に好適に使用可能であり、クロム含有量は３０〜３５重量％以上、４０〜４５重量％以上、或いは４５〜５０重量％以上とすることができ、その場合、本発明に従って添加材料を添加する段階の金属溶融物もしくは最終製品における炭素含有量は、２〜３重量％以上、３．５〜４重量％以上、或いは４．５〜５重量％以上とすることができ、更にこの場合の金属溶融物は転炉法で製鋼することが好ましい。尚、一般的な転炉製鋼法における溶金の炭素含有量は８〜１０重量％以下であることが多い。本発明による方法では、殆どの場合に金属溶融物の脱炭反応が生起する。従って、本発明による方法で金属溶融物を溶製する際の添加材料の添加は、殆どの場合、吹込ランスによる脱炭工程中、精錬工程中、或いはこれらに直接先行又は後続して行われる。
【００１６】
標準的には、本発明による方法における添加材料の添加は製鋼プロセス又は目標とする合金の溶製プロセスにおける脱炭処理の主段階中に行うことが好ましい。従って、本発明による方法では、使用する添加材料を未だ脱炭されていない金属溶融物中に供給することが好ましく、この場合、添加材料が供給されている最中に部分的な脱炭反応が生起しても差し支えない。
【００１７】
合金を形成することになる本発明による添加材料は、溶融容器又は転炉の上方空間、即ち溶融容器又は転炉内における金属溶融物のスラグで覆われた表面よりも上方で導入されることが好まし。その場合、添加材料のための供給装置の出口は、添加材料がスラグ表面、従って金属溶融物の表面に達するまでに、或る距離だけ雰囲気内を通過するように、スラグ表面から上方に隔たっていることが好ましい。
【００１８】
添加材料は固形物の形態であり、気流搬送で吹き込まれることによってスラグが押し退けられた金属溶融物自体の露出表面に燃焼スポットを形成しつつ金属溶融物中に直接供給されることが好ましい。これは、特にニッケル又はコバルトの少なくとも一方を含有する添加材料の場合に重要であるが、その他の遷移金属、特にバナジウムやモリブデンを含有する添加材料の場合にも重要になることがある。この場合、搬送気流が当たる箇所に形成される金属溶融物の燃焼スポット（溶融池の露出表面）ではスラグが気流によって完全に排除されるので、供給装置出口から金属溶融物中に供給される際の添加材料のか焼を考慮に入れると、添加材料はそれ自身でスラグ層を突き破る必要なしに金属溶融物と直接に接触することができる。またこの場合、添加材料及び合金の溶融冶金的変化については、一般的に燃焼スポットが可能な限り高い温度、例えば１７５０〜１８００℃以上、好ましくは２０００〜２２００℃以上又は２４００〜２５００℃以上、特に好ましくは２６００℃以上の温度を有する場合に有利であることが確認されている。極めて高い燃焼スポット温度（即ち燃焼スポット内の金属溶融物の温度）により、金属溶融物中における添加材料からの極めて迅速な合金成分の取り込みが生起する。
【００１９】
添加材料のか焼は、特に添加材料が金属溶融物へ向う搬送速度により、一般にはランスの形態の供給装置からの流出時又はその直後にか焼が生起するように制御される。この場合、ランスが金属溶融物の表面へ向かって下降される間にか焼の一部もしくはほぼ全部が生起してもよく、また大部分もしくはほぼ全部のか焼が直接燃焼スポット内（即ちランスのノズル出口からの気流の吹き込みによって露出した金属溶融物表面上）で生起してもよく、或いは供給された添加材料が溶融池に衝突して金属溶融物が窪みを形成しているる領域内で生起してもよい。従って添加材料の吸熱的なか焼過程は、添加材料が金属溶融物中に吹き込まれる以前に生起し、或いはまた燃焼スポット内又は衝突ゾーン内で直接的に生起し、それにより、添加材料が金属溶融物内に取り込まれる以前の既にか焼されつつある間に添加材料が極めて微細に分散されることになる。従って、か焼ガス分は極めて僅かな量しか金属溶融物中に侵入することがなく、換言すれば実用上は全く侵入しないと言うことができ、ランス内、即ちランスのノズル又はそれに類する装置出口から流出する以前の領域における添加材料のか焼が回避される。これにより、溶製プロセスのエネルギー経済全般も良好に管理することができ、それは当然、プロセス実行上の特別な利点を伴い、特に添加材料のか焼によって結晶種が導入されることにより、金属溶融物中のクロムのような特定の合金成分のスラグ化が回避されるという利点を得ることもできる。これは、例えば添加材料を仮にスラグ層の下にある金属溶融物中に挿入した浴中ノズルを通じて吹き込んだ場合にも当てはまることである。
【００２０】
合金成分を含有する添加材料は、好ましくはガス流により周囲が被覆された固形物の流れとして金属溶融物に供給される。これにより、金属溶融物中に窪み状の燃焼スポットが有効に形成され、添加材料とスラグとの相互作用、即ち化学反応が回避される。また同時に、被覆ガス流により固形物の流れを集束させ、或いはその直径を調整することが可能である。更に、ガス流による被覆により添加材料の金属溶融物中への侵入の深さ、或いはか焼が生起する位置を固形物添加材料の供給流量とは無関係に制御すること、更には、例えば酸化ニッケル粉塵のような微粉末が固形物の流れから漏出するのを回避することも可能になる。加えて、か焼時に発生する水分や二酸化炭素等の揮発成分が漏れ出ることも回避され、これは特定の溶製プロセスを実行する際には望ましいことである。従って、固形物の流れを被覆ガス流、即ち搬送気流によって被覆する領域は、供給装置、特に吹込ランスの出口から燃焼スポットに亘る範囲とすることが好ましい。好ましくは供給装置（即ちランス）は冷却、特に水冷タイプのものとする。被覆用のガスは、場合によっては固形物の流れを搬送するキャリヤーガスと同一であってもよい。キャリヤーガスは、添加材料に対し、少なくとも添加材料が供給装置（ランス）から流出するまでは不活性であるか、或いはプロセス全体の条件下で不活性であることが好ましい。キャリヤーガスは状況によっては空気でもよいが、好ましくは窒素又は他の不活性ガスを添加した空気、或いは混じり物のない窒素又は他の不活性ガスであることが好ましい。キャリヤーガスは、空気よりも酸素含有量が高くないことが好ましい。
【００２１】
供給装置、即ち吹込ランスは、よく知られているように固形物流を供給するための中心管と、被覆ガスを供給するために中心管の径方向外側に同心配置された大径の環状外管、又は中心管の外周に沿ってほぼ環状に配置された複数の吹込ノズル管とを備えたものでよい。固形物の流れと被覆ガス流のための吹出口は、特にラバルノズルの形態に成形されたものであってもよい。キャリヤーガスを使用する場合、キャリヤーガスは固形物と共に中心管から流出する。吹込ランスは水冷ジャケットを備えていてもよい。
【００２２】
本発明において添加材料を供給する（つまり吹き込む）ための装置は、いかなる形態にせよ作業員との接触を回避できるようにクローズドシステムの形態で実施することができる。これは、特にニッケルを含有する添加材料の場合に重要である。一実施形態による吹込のための気流搬送系では、サイロに圧縮空気による搬送系を介して粉体状の添加材料が装入され、更にこの粉体状添加材料が加圧タンクを介して供給装置、即ち吹込ランスへ供給される。この場合も、吹込ランスから流出する粉末状添加材料は、添加材料の損失を最小化するためにガス流によって被覆される。
【００２３】
添加材料のか焼を、それが供給装置（ランス）から流出する際、又は流出後に生起する（流出前には生起しないことが好ましい）ように制御することにより、溶融容器内から上昇する排ガスの排熱や、溶融浴並びに溶融容器又は転炉の内壁からの輻射熱を添加材料のか焼に利用することも可能となる。
【００２４】
選択的に、或る特定の溶融冶金プロセスの場合には、か焼時に生じる吸熱作用を浴温の低下に意図的に利用することも可能である。この目的で、一実施形態においては酸素を含有する被覆ガスやキャリヤーガスが部分的又は完全に不活性ガスで置換される。この場合には、吹き込まれるガス流中の含有酸素と金属溶融物中の炭素との反応による高度に発熱的な脱炭反応が少なくとも部分的に抑制される。勿論、これらのガス流の供給は、それによる所定の溶融冶金プロセスにおける金属溶融物の温度制御が、被覆ガスやキャリヤーガスの酸素含有量を例えば燃焼スポットの温度や金属溶融物の温度などの溶融冶金プロセスのパラメータに応じて場所ごとに変化させる形式で行われるように実行することも可能である。その場合、必要に応じてキャリヤーガスや被覆ガスの酸素含有量を増加して不活性ガスの比率を低くしたり、その逆とすることも可能である。従って、本発明による方法で使用される添加材料は、標準的には溶融冶金プロセスの精錬段階、特に主たる精錬段階で金軸溶融物に供給することが可能である。
【００２５】
被覆ガスは、２５重量％以上、又は５０重量％以上、更には７５重量％以上の酸素を含有していてもよく、また或る特定の変形実施形態による溶融冶金プロセスでは、８０重量％以上、９０重量％以上、或いは９５重量％以上、更には９８重量％以上の酸素を含有することができ、また被覆ガスは実質的に純粋な酸素であってもよい。被覆ガスの酸素含有量は、９５〜９８重量％以下、場合によっては８０〜９０重量％以下、或いは６０〜７０重量％以下とすることもでき、更には５０重量％以下、或いは２５重量％以下とすることもできる。被覆ガスの酸素含有量とキャリヤーガスの酸素含有量は、いずれも不活性ガスを用いて調整することにより、例えば１０〜２０重量％以下、或いは５重量％以下とすることができ、更には実用上純粋な不活性ガスを被覆ガスやキャリヤーガスに用いてもよい。使用すべき不活性ガスは、個々の溶融冶金プロセスの条件にもよるが、例えば窒素、好ましくはアルゴンとすることができる。また、揮発性か焼成分の比率が高い添加材料の使用による高度に吸熱性のか焼反応と、同様に浴温を低下させ、例えば水蒸気や二酸化炭素のような揮発性のか焼生成物、或いは酸素、水素、一酸化炭素のようなか焼によって生じる反応生成物が燃焼スポット内の酸素と反応性生物の分圧の低下をもたらすことにより、本発明の方法によれば浴温や燃焼スポット温度を制御するために不活性ガスを混入せずに済ませることも可能である。
【００２６】
キャリヤーガスや被覆ガスは、か焼時の中間生成物に対して不活性な組成、換言すればキャリヤーガスや被覆ガスと中間生成物又はそのか焼生成物が全く或いは副次的に僅かしか反応せず、従って反応熱が全く或いは実用上ほぼ放出されないような組成を有することが好ましい。このようなガス組成は、添加材料が例えばランスなどの供給装置から流出する以前の時期には特に維持されるべきである。
【００２７】
少なくとも１種の付加的な合金成分を含有する少なくとも１種の添加材料と共に、要すれば金属溶融物に別の固形物質を添加することも可能である。これらの別の固形物質は、例えば合金鉄等の従来通りのタイプのもの、カルシウム化合物やマグネシウム化合物（例えばＣａＯ、ＭｇＯ、ドロマイト等）又はケイ酸塩や石英などのスラグ生成材などであるが、本発明はこれらに限定されるものではない。添加材料中におけるこれら別の固形物質の含有量は、５０重量％以下、好ましくは２０〜２５重量％以下、更に好ましくは１０〜２０重量％以下とすることができるが、特に５〜９重量％以下、又は２〜４重量％以下とすることが好ましい。また、場合によって添加材料はこれら別の固形物質を含有しなくてもよい。
【００２８】
金属溶融物に供給される添加材料の固形物流は、更に別の固形物質や各種成分、例えば炭素、固体・液体又は気体状の炭化水素、或いはフェロシリコン、アルミニウム、フェロアルミニウム等の還元材料を含有していてもよい。但し、合金成分となる添加材料は、１０重量％以下、又は５重量％以下、好ましくは２〜３重量％以下、更には１重量％以下の含有率で係る固体物質や還元材料を含有していることが好ましい。添加材料の流れは、流れの中に含まれる気体の諸成分や被覆ガス流も含めて、微粒子状の炭素や炭化水素及びその他の還元成分を含有しなくてもよい。従って、添加材料の供給に使用されるランスにはバーナとしての機能は本来的に不要であり、但しランスが副次的なバーナー機能を有することは排除しないが、その場合に燃焼反応が生じるとしてもランスの外部で生じる筈である。
【００２９】
使用される添加材料が高い含有率で化学的結合水を含有している場合、気流搬送や重力搬送に適合するように添加材料を加工してもよい。この場合、単に物理的に結合しているだけの遊離水（残留水分）の含有量は、添加材料の全重量に対して５重量％以下、好ましくは２〜３重量％以下、又は１重量％以下とする。但し、金属溶融物中へ供給には気流搬送や重力搬送以外の別の搬送技術を選択することも可能である。
【００３０】
添加材料は、全体のうちの６０〜７０重量％以上、７５〜８０重量％以上、或いは８５〜９０重量％以上、更には９５重量％以上を、１）目標とする合金用途に必要な合金成分、２）溶融冶金上有害な特性を持たない揮発性成分、又は３）スラグ生成材のいずれかで構成することができる。
【００３１】
固形物の形態で使用される添加材料は、平均粒径又は最大粒径が１０mm以下又は３〜５mm以下程度のものとすることが好ましいが、場合によっては更に微細に破砕されて０．５〜１mm以下の粒径範囲の粉末或いは微粉末の形態としたものでもよい。また添加材料は、緻密凝集した圧粉形態、例えばブリケット、ペレット、或いは顆粒の形態としてもよく、これらのブリケットやペレット等は、燃焼スポットに供給されるとか焼反応で生じる水蒸気や二酸化炭素等の気化放出流によって粉々に砕かれ、自発的に微粉砕される形態である。
【００３２】
本発明による方法は、特別にはアルゴン酸素脱炭（ＡＯＤ）プロセスとして実行することができる。この場合の溶融容器としては、アルゴン酸素脱炭炉、クルーゾ・ロアール・ウッデホルム（ＣＬＵ）転炉、真空酸素（ＶＯＤ）転炉、又はクロム転炉を使用することができる。場合により、溶融容器としてＢＯＰ転炉やＱ−ＢＯＰ転炉を用いてもよい。また、たとえ最善とは言えなくても、電気製鋼炉、例えばアーク炉を用いた製鋼プロセスに本発明を適用してもよい。
【００３３】
金属溶融物へ組成調整のために導入される合金成分は、５〜１０重量％以上、又は２０〜２５重量％以上、３０〜３５重量％以上、或いは４０〜５０重量％以上、本発明による添加材料を介して供給することができ、この添加材料は、同時に高い含有率で化学的結合水やか焼成分を含有することができる。要すれば、７５重量％以上、或いはほぼ１００重量％の合金成分を本発明による添加材料経由で金属溶融物に供給することも可能である。
【００３４】
溶融容器又は転炉のサイズに応じて、添加材料の固形物流の流量は、金属溶融物のスラグを除く金属部分の重量１００〜１２０トンに対し、１００kg/min以上、好ましくは２００〜５００kg/min以上（それぞれ重い方の溶融金属重量に対して）に達してもよい。
【００３５】
水分含有量の大きい添加材料を本発明の方法に従って供給することは特にニッケル又はコバルトを含有する添加材料について好適であることが確認されているが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、後述の実施形態は主にニッケル含有添加材料に関するものであるが、特に指摘しない限り、コバルト含有添加材料やその他の主要合金成分、例えばマンガン、モリブデン、又はクロムを含有する添加材料にも本発明の作用効果が同様に当てはまると理解すべきである。
【００３６】
従って、本発明による方法で使用すべき添加材料は、鉱石又は適切に選鉱処理された鉱石、或いは一般的には目的の合金成分を含有する各種金属製品やその廃棄物など、適宜の原料から目的の合金成分、特に遷移金属を溶解又は浸出処理することによって得ることが可能である。これら富化対象の目的合金成分は、酸などの水溶液に溶解した状態に変換された後、適当な薬剤、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ドロマイト等の塩基性薬剤（場合によっては懸濁物として使用することもできる）、アンモニア、或いはアンモニウム塩、更には炭酸塩等によって沈殿させることができる。沈殿は、処理方式に応じて、加熱下又は室温下で行うことができ、例外的には冷却下で行われる場合もある。それにより、生成する沈殿物は実質的に水を含有する水酸化物、炭酸塩、もしくは水酸化物と炭酸塩との混合物であり得る。合金成分を構成する遷移金属の沈殿では一般に硫黄を含有する沈殿剤を使用することはなく、或いは得られる沈殿物に硫黄の取り込みをもたらすような薬剤が存在しない条件下で行われる。従って、通常であれば合金成分の沈殿物は、得られる添加材料の大部分又は実質的な全部が、添加材料を溶融容器の上方空間に送り込んだ際のか焼反応中に、合金成分とは別に、亜硫酸ガスなど硫黄含有ガスよりも溶融冶金上無害な水蒸気や二酸化炭素のような揮発成分とスラグ生成材成分しか遊離しないような成分だけで構成される。
【００３７】
この場合、鉱石又は他の適切な物質の溶解或いは浸出後に得られる合金成分含有溶液を、不純物のような特定の成分を除去するために浄化処理してもよい。また、あまり好ましくはないが、原料から得られる遷移金属を例えば抽出プロセスによって富化することも可能であることは述べるまでもない。
【００３８】
本発明の好適な実施形態においては、添加材料は、溶解又は浸出処理に続いて気流搬送又は重力搬送が可能となるように必要に応じて乾燥処理される。気流搬送又は重力搬送のためには、添加材料は、単に物理的に結合しているだけの遊離水による残留水分が５重量％以下、好ましくは１〜３重量％以下であることが好ましい。この乾燥による残留水分の調整が個々のプロセス条件に依存するものであることは理解される通りである。
【００３９】
すぐにも使用できる添加材料は、か焼時に揮発性で溶融冶金上無害な水や二酸化炭素等の揮発性成分を１０〜１５重量％以上、又は１５〜２０重量％以上、或いは２５〜３０重量％以上の含有率で含有していてもよく、また例えば３０〜３５重量％以上、或いは３５〜４０重量％以上の含有率で含有していてもよい。揮発性成分の含有量は、好ましくは６５〜７０重量％以下の範囲とし、例えば６０〜６５重量％以下、又は５５〜６０重量％以下とすることができる。この場合、化学的に結合している水は、特に結晶水或いは水酸基の形で添加材料中に存在することができる。適切であれば、化学的に結合している水の一部も除去されてしまうように添加材料を予備か焼してもよいが、そのような工程は必要不可欠というわけではない。ここに述べたことは、本発明の範疇で種々の場合に一般的に当てはまることである。
【００４０】
添加材料の必須金属成分、即ち金属溶融物中におけるその含有量を富化すべき主成分は少なくとも１種もしくは複数種の遷移金属であることが特に好ましい。最も含有量の高い１種又は複数種の遷移金属は、個々の合金用途に応じて単独又は合計で添加材料の全金属含有量に対し２５〜３０重量％以上、又は４０〜５０重量％以上、好ましくは６０〜７０重量％以上の含有率で存在していてもよく、但しこの場合の全金属量には、鉄と、スラグ生成金属、例えばカルシウムやマグネシウム等が含まれる。１種又は複数種の遷移金属は、好ましくは本発明による方法の実行条件下で金属溶融物と接触した際、或いは金属溶融物中に送り込まれた後に還元され得る酸化物であって、そのため、これらの遷移金属は、金属溶融物との溶融冶金反応により金属の形で金属溶融物中に移行する。従って、金属溶融物は、添加材料のか焼によって生成する遷移金属酸化物に作用するか、或いは場合により添加材料自体に還元的に作用する。加えて、酸化物形態及び金属形態で存在する遷移金属は、過度に高くない程度、即ち溶融冶金上問題にならない程度の蒸気圧を有し、それによって金属や金属酸化物の気化による損失が回避されるか些少に保たれるものであることが好ましい。尚、この損失には、か焼ガスの漏出による金属酸化物もしくは添加材料自体の物質の随伴に基づく損失も含まれる。添加材料の実質的な構成成分、即ち主成分は、１種以上の遷移金属、例えばＮｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ又はそれらの組み合わせであってよく、但し、遷移金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ又はＶ、特にＮｉ又はＭｏであることが好ましい。場合によってはＮｉとＣｏが組み合わせで存在していてもよく、その場合にＮｉ又はＣｏはどちらが主成分であってもよい。
【００４１】
ニッケルやコバルトを含有する添加材料の調製には、ラテライト鉱石、或いはラテライト類似鉱石（例えばサプロライト）の浸出処理品を用いるのが有利である。但し、最も高度の風化生成物であるラテライトを用いることが特に好ましい。ラテライト系ニッケル鉱石は、針鉄鉱に結合した約１〜２重量％のニッケルを含有しており、鉄の含有量が非常に高いニッケル褐鉄鉱と、ケイ酸塩、特に蛇紋石に結合していて、しばしば２重量％を超えるニッケルを含有するケイ酸ニッケル鉱との２種に区別される。他の遷移金属の場合には他の供給源、特に鉱石を使用すべきことは言うまでもない。
【００４２】
ニッケルやコバルトの浸出には、特に酸、例えば硫酸を使用することができる。浸出処理は、好ましくは堆積浸出によって行われる。この浸出処理は、一般には大気圧下で、場合によっては加圧下（例えば高圧酸浸出法）で行われる。勿論、他の浸出法、例えば生物学的浸出プロセス、アンモニア／アンモニウム浸出法等を使用することも可能である。これは、一般に鉱石又は他の原料から得られる各種の遷移金属にも当てはまることである。浸出処理は、硫化物や塩酸塩を用いることなく行われることが好ましい。これは、添加材料を調製するためのその他の各種工程にも当てはまることである。
【００４３】
得られた溶液、即ち浸出液から、予め適切な方法により例えばホスホン酸のような適切な錯化剤を用いてコバルトを分離することができる。これは、目的に対して不所望な合金成分など、目的以外の望ましくない成分の分離にも利用でき、またニッケル等の他の遷移金属を含有する添加材料の調製にも一般的に利用可能である。特に、ニッケルとコバルトを相次いで共沈させ、いわゆる混合沈殿物（ＭＨＰ）を得ることも可能である。これは、他の混合遷移金属沈殿物にも同様に当てはまることである。
【００４４】
ニッケル含有添加材料のニッケル含有量は、５〜１０重量％以上、１５〜１７重量％以上、又は２０〜２３重量％以上、場合によっては２５〜２７重量％以上（残留水分がほぼ０重量％のものについて残留水分の含有量を含む）とすることができる。ニッケル含有量は、典型的には５０〜５５重量％以下、或いは４０〜４５重量％以下であり、場合によっては約６０〜６５重量％、更にはそれを上回ることもある。これらの説明は、溶融冶金プロセスに使用される添加材料に関することであるが、同様のことがコバルト含有添加材料、又はバナジウム等の他の第１遷移金属周期に属する遷移金属を含有する添加材料（２種以上の合金成分を含有するニッケル／コバルト含有添加材料のような混合添加材料を含む）にも当てはまる。その場合、例えばモリブデンのような第２周期以上の遷移金属についても、これら第２周期以上の遷移金属の原子量と、例えばニッケルのような第１周期遷移金属のそれとの比を考慮に入れれば、同様のことが当てはまる。
【００４５】
以下の説明は、特にラテライト鉱石の浸出によって得られるＮｉ／Ｃｏ含有添加材料に関するが、この説明は本発明の範疇内で一般的にも当てはまることである。
【００４６】
添加材料は、結晶水や水酸基の形で化学的に結合している水を５〜１０又は１１重量％以上、又は１５〜２１重量％以上、場合によっては２５〜３０重量％以上、又は３５〜４０重量％以上の含有率で含有し得るが、これは本発明の範疇で使用可能な全ての添加材料に一般的に当てはまることである。好ましくは、添加材料は５０〜５５重量％、又は６０〜６５重量％を超えない量の水分（化学的に結合された水を含めて）を含有する。添加材料が炭酸塩又は水酸化物と炭酸塩の混合物である場合、以上の含有率に対応する含有量が二酸化炭素と化学的結合水について当てはまる。
【００４７】
添加材料の硫黄含有量は、好ましくは５〜１０重量％以下、特に４重量％以下、又は２〜３重量％以下である。硫黄含有量は０．５〜１重量％以下、又は０．２〜０．３重量％以下であることが更に好ましい。同様のことが塩素の含有量にも当てはまり、これは本発明の範疇で一般的に当てはまることである。
【００４８】
添加材料が、金属溶融物中でニッケル、バナジウム、モリブデンを合金化するためだけに利用されるものである場合、コバルト含有量は２．５〜２重量％以下、１．７５〜１．５重量％以下、又は１．２５〜１重量％以下であることが好ましい。これは特に、添加材料がニッケルの合金化に利用され、例えばＮｉが主成分として存在する場合に当てはまる。従って、コバルト含有量は金属溶融物の他のコバルト源に対して問題になるものではなく、そのため、添加材料を個々の合金用途における溶融冶金プロセスに使用できる量に関しては、望ましくないほど高いコバルト含有量を回避するための制約は皆無である。
【００４９】
添加材料中に含有される燐、銅、錫、鉛、ニオビウム、砒素、カドミウム或いは鉛の量は、金属溶融物中に含有されるこれら諸成分の上限量を超えないようにするため、個々の合金用途における溶融冶金プロセスで金属溶融物中に加えられる添加材料の量を制限する必要のじない量に抑えられることが好ましい。添加材料でニッケルだけを合金化する場合には、同様の制限はコバルト、バナジウム、モリブデンといった諸成分にも当てはまり、その逆もまた真である。添加材料を、個々の合金用途に応じて所要の遷移金属の水溶液から調製することにより、これら諸成分の含有量は既知の方法によって比較的容易に制御することができる。
【００５０】
添加材料には、主要合金成分以外に、例えばコバルト（ニッケル含有添加材料の場合）、ニッケル（コバルト含有添加材料の場合）、又はマンガン等の他の合金成分を、これらの元素が個々の合金用途に対して望ましいか或いは妨げにならない限り、含有させることができる。ラテライトの浸出処理で得られるニッケルやコバルトを含有する添加材料の場合には、更にマンガン（例えば０．２５〜５重量％以上、又は１〜２重量％以上）が含有されていてもよく、その場合のマンガンの含有量は７．５〜１０重量％以下又は５重量％以下としてもよく、またコバルトの含有量は０．１〜０．２５重量％以上又は０．７５重量％以上とすることができ、その場合のコバルト含有量は３〜５重量％以下又は２重量％以下とすることもできる。この場合、鉄を含有する合金成分の含有量は１〜２重量％以上、或いは３重量％以上であり、１５重量％以下、１０〜１２重量％以下、更には８〜１０重量％以下とすることもできる。これは、本発明の範疇で一般的に当てはまることである。
【００５１】
添加材料は、更にカルシウム、マグネシウム等のようなスラグ生成材を含有することもできる。添加材料中のスラグ生成材の含有量、例えばカルシウムやマグネシウムの含有量は、残留水分を除いた添加材料について、それぞれ金属元素の重量として０．５〜１重量％以上、又は１．５〜２重量％以上、或いは３〜５重量％以上とすることができる。スラグ生成材、例えばＣａやＭｇは、溶融冶金プロセスに好適な形態、例えば酸化物、水酸化物、或いは炭酸塩、もしくはケイ酸塩として存在していてもよい。スラグ生成材の含有量は、プロセスに使用すべき添加材料（残留水分を除く）の２５重量％以下、又は１５〜２０重量％以下、特に１０〜１２重量％以下、又は６〜８重量％以下とすることができる。これらの含有量の値は、それぞれＭｎ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅの少なくとも１種を含む値と解釈しても、またこれらを除いた値と解釈してもよい。以上の説明は、本発明の範疇で一般的に当てはまることである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による方法を実施するための装置の要部を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の一実施形態を詳しく説明する。添付図面は、ランスの形態の添加材料供給装置を備えた溶融容器（転炉）を示す模式断面図である。
【００５４】
図１は本発明の方法を実行するための装置例を示し、例えば転炉の形態の溶融容器１内でスラグ３によって表面が覆われた金属溶融物２が精錬される。金属溶融物は、鉄合金、例えばニッケル含有量が１．５〜３０重量％のニッケル合金鋼、特に普通ニッケル鋼又は１８／８クロムニッケル鋼などのクロムニッケル合金鋼、或いは燐及び硫黄の含有量がそれぞれ０．００５重量％未満及び０．００３５重量％未満（これは本実施例とは関係なく当てはまる）の鋼を製鋼するための鉄合金である。この場合、スラグは個々の目的用途の合金を製造するための通常のスラグ、例えば酸化クロム、ＭｇＯ、ＣａＯ、シリコンを高い含有率で含み、金属溶融物の表面を被覆するだけでなく、金属溶融物の冶金反応にも関与し得るものである。
【００５５】
添加材料を溶融物中に導入する供給装置はスラグ表面よりも上方に間隔をあけて配置され、好ましくは水冷されているランス４を備えている。ランスは溶融容器１の上部空間に進入し、その下端のノズル開口はスラグ表面に対して上方に間隔をあけて対面している。ランス４は、固形物形態の添加材料を吹き込むための中心管５を有し、該中心管の外周面には、中心管の周囲を囲むように複数本、例えば２〜３本以上、又は４〜６本、或いは更に多数本の外管６が環状配列で添設されている。各管の下端開口部には、添加材料を好ましくは音速を超える高速で金属溶融物中に吹き込むことができるように、例えばラバル・ノズル形の吹込ノズルが装備されている。従って、固形物粒子からなる気流搬送可能な添加材料は、例えば酸素のような適切なキャリヤーガスを用いて中心管を通じて金属溶融物中に吹き込まれ、同時に外管６を通じて被覆ガス流が金属溶融物に向けて吐き出され、この被覆ガス流が中心管５から吹き出す固形物の流れの外周を被覆して集束流としている。この場合、被覆ガス流７は、第１には固形物流８を特に添加材料のか焼中に発生する揮発性成分が大量であることも考慮に入れて周囲から物質的に保護し、この被覆ガス流を含む全体の流れを拡散しないように集束させるために利用される。特に被覆ガス流は、スラグ層の厚みの少なくとも大部分、好ましくは全厚みを貫通し、これによってスラグに覆われていない金属溶融物の窪みからなる燃焼スポット９を出現させるためにも役立っている。従って、燃焼スポットでは、金属溶融物２の表面が露出している。この場合、燃焼スポットの領域における金属溶融物の温度は例えば２４００〜２６００℃に達している。
【００５６】
じょの実施形態において、添加材料は、そのか焼反応が水分や二酸化炭素及び場合によってはその他の揮発成分の分離を伴ってしかも添加材料がランスのノズル出口から流出する直後に行われるように吹き込まれる。この場合、添加材料のか焼による分解は、周囲の高温状態（例えば溶融容器の壁１ａ、金属溶融物からの輻射熱等）のために、ランス・ノズル４ａから溶融池に至る間隔の大部分或いは全体で行われる。添加材料に未か焼部分があれば、金属溶融物の燃焼スポット９内又は衝突ゾーン１０内で完全にか焼される。このため、水分や二酸化炭素等の揮発性成分は全てがか焼の際に気化し、金属酸化物のような非揮発成分だけが金属溶融物中に進入し、金属溶融物に取り込まれることになる。
【００５７】
中心管５を通じて固形物流と共に導かれる搬送ガスは、空気、酸素富化空気、或いは不活性ガスでもよい。外管６を通じて導かれる被覆ガスは、空気、酸素富化空気、或いは純酸素、又は不活性ガスでもよく、更にはこれらの混合ガスでもよい。これらのガスの酸素含有量は、個々の合金用途に応じた溶融冶金のプロセス条件、該溶融冶金プロセスの熱経済などに適応させて調節することが望ましい。場合によっては、添加材料の流れと共に合金成分、スラグ生成材、又はそれらに類する他の固形添加物の流れを金属溶融物に供給してもよいが、これは必ずしも必要なことではない。添加材料の流れは、炭素、フェロシリコン、アルミニウム、又はそれらに類する還元剤を含んでいないことが好ましい。本発明による方法は、特にＡＯＤプロセスであってよいが、場合によっては電気精錬プロセスであってもよい。
【００５８】
本発明者らによれば、化学的に結合した水による高含水量の物質を添加材料に使用しても、金属溶融物の合金含有量を調整するための添加材料の供給が可能であることが確認されており、特にそれによって添加材料を有利なコストで調製することができ、金属溶融物の硫黄含有量を低下させるためのスラギング等のようなコストの嵩む他の工程を回避できるため、目的とする用途に応じた合金の製造コストを著しく低減することが可能である。この種のプロセスの実行は、特に添加材料を直接、スラグで覆われていない極めて高温度の燃焼スポット中に吹き込むことによって効果的に行われる。
【００５９】
添加材料は、特にラテライトの浸出処理により、例えば硫酸を用いて大気圧下或いは加圧下で浸出することによって得ることができるが、場合によっては他の浸出法によってもよい。浸出処理で得られた酸性の浸出液からは、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、ドロマイト等の炭酸塩類、或いはアンモニア又はアンモニウム化合物の添加により、本質的に水酸化ニッケル、炭酸ニッケルもしくは水酸化ニッケル／炭酸ニッケル混合物を生成させて、ＭｇＯやＣａＯの懸濁液のような沈殿剤でニッケル含有添加材料を沈殿させることができる。沈殿剤との反応は、高温（例えば３０〜８０℃、或いは更に高温）下で適切な時間、例えば数分間〜１時間を費やして行われる。場合によっては、先行する別工程で例えば抽出プロセスのような適切な方法でコバルトを分離することも可能である。
【００６０】
添加材料は、それ自体の気流搬送が可能になる残留水分濃度になるまで事前に乾燥処理してもよい。この場合、残留水分は単に物理的に結合（付着）している水と解され、この水分は１２０〜１５０℃以下で適当な時間（例えば１〜２時間）をかければ乾燥除去することができる。添加材料には、重力搬送が好適に実行できるように適切な前処理を施すことも可能である。
【００６１】
添加材料は、適切な粒径もしくは粒度となるように機械的に粉砕加工してもよく、或いは圧縮して緻密化することにより圧粉としたり、凝集させて顆粒状にしてもよい。
【００６２】
ニッケル含有添加材料の場合、そのニッケル含有量は、典型的には予め乾燥された添加材料（残留水分を含まない）に対し、約１５〜５５重量％、特別には２０〜４０重量％である。結晶水や水酸基の形で化学的に結合している水の含有量は、典型的には３０〜５０重量％、又は４０〜５０重量％である。場合によっては、これらの水分と炭酸塩の含有量を低下させるために添加材料を予備か焼してもよいが、これは必ずしも必要ではない。
【００６３】
以下に、２種のニッケル含有添加材料の典型的な分析結果を示す。これらの製品は、それぞれ８０％濃度の硫酸を用いて９０℃で０．５時間に亘り浸出処理したものである（約２０ｇの鉱石を８０ｇの水と１００ｇの硫酸で浸出）。浸出処理時間は、１時間未満、又は０．７５時間未満とするのが有利であることが判明した。浸出液はドロマイトを用いて部分的に中和し、次いでＭｇＯ懸濁液と反応させることによって水酸化ニッケルが沈殿した。
【００６４】
沈殿物を濾別し、残留水分が約１．５重量％になるまで乾燥（１２０℃で２時間）を行った。化学的結合水の含有量は、それぞれ７５０℃で４時間、重量が一定となるまで熱分解した後の減量分から算出した残留水分約０重量％の乾物当たりの値で５５重量％（組成１）、及び４５重量％（組成２）であった。熱分解品には、なお若干の炭酸塩又はその他の成分が含まれている可能性があり、それらはより高温で処理しなければ分解しない。
【００６５】
添加材料の組成が、使用する鉱石又はニッケル含有原料に応じて変動する可能性があるのは当然である。以下に示す分析結果は、１２０℃で２時間乾燥し、残留水分を約０重量％とした（即ち結晶水を含む）添加材料に関するものである。
【００６６】
【表１】
0005395047.tif 000002
【００６７】
【表２】
0005395047.tif 000003
【００６８】
鉱石以外の他の原料物質も、本発明に従って使用される添加材料の調製に広く利用できることは述べるまでもない。これらの原料物質から同様の方法でニッケルを含有する添加材料や広義の遷移金属を含有する添加材料を調製することは可能であり、その場合、遷移金属は水を含有する浸出溶液による適切な浸出処理によって取り出し得るものであることが好ましい。
【００６９】
また本発明による方法は、ニッケル又はコバルトを含有する添加材料の使用に限定されるものではなく、他の合金成分、特にモリブデン、バナジウム等のような遷移金属も同様の形態で金属溶融物に添加可能であることは述べるまでもない。この場合、添加材料は個々の目標とする合金用途に応じて溶融容器の上方から溶融容器内の金属溶融物の極めて高温の領域に吹き込むことが望ましく、溶融容器内の金属溶融物がスラグで覆われている場合にはスラグが存在しない燃焼スポットを形成してその内部に向けて吹き込むことが好ましい。
【図１】
0005395047.tif 000004