(57)【要約】  本発明は、金属溶融物又はスラグを精練する分野に関し、特に、アルミン酸カルシウム及び炭素をベースとする反応性材料、その製造方法、およびこれを用いて金属溶融物を精練するための様々な方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を含む捕集材料であって、前記基材は、
−  ５０〜９０質量％の、粉末形態のアルミン酸カルシウム；及び
−  １０〜５０質量％の、粉末形態の炭素
を含み、任意選択で、
−  １種以上の、添加剤、金属、又はそれらの混合物
を含んでいてもよい、捕集材料。
【請求項２】
−  前記アルミン酸カルシウムの粉末は、１００μｍ未満の粒径を有し；
−  前記炭素は、２０〜５０μｍの範囲の粒径を有する、
請求項１に記載の捕集材料。
【請求項３】
金属溶融物又はスラグと接触した状態において、
−  アルミン酸カルシウムが、炭素と反応し、少なくとも１０００℃の温度でアルミン酸カルシウム亜酸化物を生成し；
−  カルシウム及び／又はアルミニウムが、少なくとも部分的に脱炭されたアルミン酸カルシウムの、金属溶融物と接触している領域上に堆積され；かつ、
−  薄い固体アルミン酸カルシウム層が、これらの亜酸化物と金属溶融物の酸素との反応によりその場で形成され、
それによって、活性化された捕集材料が形成される
という点において反応性である、請求項１又は２に記載の捕集材料。
【請求項４】
前記基材上の被覆層を含み、前記被覆層がアルミン酸カルシウム層を含んでいるという点において活性化されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の捕集材料。
【請求項５】
前記被覆層が、２００ｎｍ〜１０μｍの厚さを有する、請求項３又は４に記載の捕集材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の捕集材料を含む、セラミック。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の捕集材料を含む、コーティング。
【請求項８】
請求項６に記載のセラミック及び／又は請求項７に記載のコーティングを含む、金属溶融物又はスラグのためのフィルター。
【請求項９】
前記フィルターが、オープンセルハニカム形状、スパゲッティフィルター形状、穿孔フィルター(perforated filter)形状、粉砕繊維（mashed fiber）構造、繊維組織（fibrous tissue）構造、球形構造からなる群から選択される構造を有することを特徴とする、請求項８に記載のフィルター。
【請求項１０】
請求項７に記載のコーティングで被覆された、耐火物部材。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の捕集材料を、金属溶融物又はスラグと、以下の工程：
−  前記活性材料を被覆用粉末として金属溶融物に適用して凝集体を形成させる工程；
−  前記活性材料を、前記金属溶融物の中に、例えば前記スラグ又は金属溶融物が入った槽の多孔性の栓を通して、顆粒、粉末、又は球状物として適用する工程；
−  前記スラグ又は金属溶融物が入った槽の内張りとして前記活性材料を適用する工程；又は
−  前記スラグ又は金属溶融物を請求項８に記載のフィルターで濾過する工程
のいずれか１つによって接触させることを含む、金属溶融物又はスラグを精練する方法。
【請求項１２】
アルミン酸カルシウムと炭素との混合物を、減圧雰囲気下で、５５０〜１６００℃の温度で処理することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
【請求項１３】
セラミックフィルターを請求項７に記載のコーティングで被覆する方法であって、
−  アルミン酸カルシウム及び炭素を含む水中のスラリーを準備する工程；
−  前記セラミックフィルター上に前記スラリーを噴霧することによって、前記セラミックフィルターを被覆する工程；
−  場合により、前記被覆されたフィルターを乾燥させる工程；及び
−  前記被覆されたフィルターを熱処理にかける工程
を含む、方法。
【請求項１４】
前記スラリー中の固形分濃度が４０〜８０％（質量／体積）である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱処理（熱分解）が、減圧雰囲気下、５５０〜１６００℃、典型的には７００〜９００℃の温度で行われる、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶融物又はスラグの精錬の分野、特に、非金属包有物を分離することによる金属溶融物又はスラグの精錬の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
非金属包有物は、溶融金属中に、外部環境から取り込まれたもの（外因性包有物）又は金属内で形成されたもの（内因性包有物）として存在しる。それらはその材料の製造時及び／又はさらなる加工時に形成されうる。
【０００３】
金属包有物は、金属の純度、したがって、材料の性能に影響する。非金属包有物は、したがって、例えば、金属部品の強度、伸び、破壊靱性、及び疲労性能の低下の原因になりうる。加重負荷時に、応力集中が包有物の近接部で発生する。
【０００４】
非金属包有物を除去し、高純度金属鋳造物の必要条件が達成されることを確実にするための試みがされてきている。
【０００５】
金属溶融物又はスラグ中の非金属包有物の低減は、一般に、以下の２つの異なる方法によって達成できる：
・冶金プロセスのもとでの包有物形成を避けること、又は
・セラミック表面上への包有物の堆積。
【０００６】
セラミックフィルターは、金属鋳造用途、例えば鋳物において何年にもわたって使用されている。セラミック表面による固体非金属包有物の捕集は、典型的には以下の３工程で行う：（i）固体非金属包有物は、バルク溶融物からセラミック表面へと移される、（ii）固体非金属包有物は、セラミック表面に付着する、（iii）固体非金属包有物は、セラミック表面と共に固体状態焼結にかけられる。
【０００７】
DE102011109681号は、現在の溶融金属フィルター形状に基づく、溶融金属濾過のためのセラミックフィルターを開示しており、そのセラミックフィルターは、濾過されることとなる溶融金属中に含まれる無機非金属包有物と同じ化学相成分を有する活性表面コーティングをもつ支持材料として提供される。DE102011109684号はフィルターを開示しており、このフィルターの表面は、濾過されることとなる金属溶融物の溶存ガス及び／又は金属不純物と反応する材料を含む。これらの文献のどれも、そのコーティング中にアルミン酸カルシウムを導入することは開示していない。
【０００８】
高純度金属、例えば、高安全鋼（high security steel）のための増大する要求を満たすために、セラミックフォームフィルター（CFF）、特にジルコニア及び炭素結合アルミナに基づくフィルターが長年首尾よく使用されている。ジルコニアフィルターは、しかしながら、クリープを示すという欠点を有しており、このことが、フィルター形状を変化させることによって鋳造時のフロー速度を低下させる。一方、炭素結合システムは、その高い炭素量によりごくわずかなクリーピングを示す。
【０００９】
今日、５０μｍ未満の非金属包有物の濾過効率は７５％未満であり、特に１０μｍ未満の包有物については６０％より低い。これらの微小包有物（１〜１０μｍ）がフィルターを通過する場合、それらは凝集して、１５０〜３００μｍの範囲の、包有物の重大な凝集物及びクラスターを形成する傾向がある。これらの包有物の大きなクラスターは金属部品、例えばスチール部品の機械特性に悪影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】DE102011109681号
【特許文献２】DE102011109684号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、包有物、特に１０μｍ未満の微小包有物を捕集するための解決法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的及びその他の点は、アルミン酸カルシウムと炭素の混合物を提供する本発明によって達成されることが発見されている。
【００１３】
本発明は、したがって、アルミン酸カルシウムと炭素を含む反応性材料に関する。
【００１４】
第一の目的によれば、本発明は、基材を含む捕集材料に関し、その基材は、
-  （質量で）５０〜９０％の、粉末形態のアルミン酸カルシウム；
-  （質量で）１０〜５０％の、粉末形態の炭素
を含み、さらに
-  任意選択により、１種以上の、添加物、金属、又はそれらの混合物
を含んでいてよい。
【００１５】
一つの態様によれば、捕集材料は、
-  ５０〜８０％のアルミン酸カルシウム；及び
-  ２０〜５０％の炭素
を含む。
【００１６】
上記反応性材料は、
-  ５０〜９５質量％、特に５０〜８０質量％のアルミン酸カルシウム；
-  ５〜５０質量％、特に２０〜５０質量％の炭素
を含むことが開示される。
【００１７】
さらなる態様によれば、
-  アルミン酸カルシウム粉末は、１００μｍ未満、好ましくは１０〜７０μｍの粒径を有し；及び／又は
-  炭素は２０〜５０μｍの範囲の粒径を有する。
【００１８】
本発明の捕集材料は、金属溶融物又はスラグと、接触した状態で反応性であり、
-アルミン酸カルシウムが、炭素と反応して、少なくとも１０００℃の温度でアルミン酸カルシウム亜酸化物（suboxide）を形成し；
-  カルシウム及び／又はアルミニウムが、少なくとも部分的に脱炭素されたアルミン酸カルシウムの、金属溶融物と接触している領域（zone）上に堆積され；かつ
-  薄い固体アルミン酸カルシウム層が、これらの亜酸化物と金属溶融物の酸素との反応によりその場で形成され、
それによって、活性化された捕集材料が形成される。
【００１９】
通常、アルミン酸カルシウム亜酸化物は、１０００℃〜１６００℃の間の温度において形成されうるガス（gaz）である。
【００２０】
本発明は、形成される層が固体である従来技術の方法に対して独特である。
【００２１】
本発明の材料は、通常、１３００〜１６００℃の、典型的には約１４００℃〜約１５００℃の融点を有する。これは通常、材料が不純物を含まないことによって達成される。
【００２２】
上記基材の上にアルミン酸カルシウムコーティング層を有する本発明の捕集材料は、本明細書では「活性化」されているといわれる。
【００２３】
本明細書で用いる場合に「薄い」とは、層の厚さのことをいい：通常は、コーティング層は２００ｎｍ〜１０μｍの厚さを有する。
【００２４】
反応性材料は、任意成分、例えば添加剤、例えば最高で１０質量％までの添加物を含むことができる。
【００２５】
追加の成分には、ゲル化及び／又は凝固剤、例えば、アルギン酸ナトリウム及び塩化カルシウムが含まれうる。
【００２６】
好適な添加剤には、上記材料の触媒性能を向上させるための添加剤が含まれる。添加剤は特に以下のものであることができる：ホウ酸、クエン酸、カスタメンド（castamend）VP9 L、コブトラパム（cobtrapum）K 1012、リグニンスルホン酸アンモニウム。
【００２７】
一つの態様によれば、反応性材料は、鉄、ニッケル、アルミニウム、ジルコン、マグネシウム、ケイ素、チタン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される１以上の金属をさらに含むことができる。そのような金属又はその他の金属添加剤を、本発明の反応性材料に組み込み、金属溶融物、例えば鉄含有溶融物の触媒性能を向上させることができる。本明細書で用いる場合、「金属」は、鉄及び非鉄金属の両方を包含する。
【００２８】
本明細書で用いる場合、「アルミン酸カルシウム」はライム（ＣａＯ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の任意の混合物、例えば、式ＣＡ、ＣＡ２、ＣＡ６（ＣはＣａＯを表し、ＡはＡｌ２Ｏ３を表す）の様々なアルミン酸カルシウムなどをいう。
【００２９】
本明細書で用いる場合、「炭素」は、任意の形態の及び／又は任意の原料からの炭素をいい、グラファイト、ブラックカーボン、煤、ピッチ、合成ピッチ（例えば、カルボレス（Carbores）Ｐ）；樹脂、ピッチバインダー、紙、又は木の熱分解によって生成した炭素；又はカーボンナノチューブ、あるいはこれらの全ての由来のものの組み合わせを包含する。
【００３０】
特に、カーボンナノチューブを、反応性を高めるために用いることができる。
本明細書で用いる場合、「精錬」は、金属溶融物又はスラグの純度を高める任意のプロセスをいう。それには特にその溶融物／スラグから非金属包有物を濾過する工程、並びに溶融物／スラグから非金属包有物を分離するための任意のその他の方法が含まれる。
【００３１】
本明細書において用いられる場合「反応性」は、本発明の材料が金属溶融物又はスラグと反応して非金属包有物を捕集することができる層を作りだす能力をいう。
【００３２】
金属溶融物又はスラグはここで用いられる場合、とりわけ金属（１つ又は複数）及び不純物を含む融合混合物をいい、その混合物は金属の溶融又は精練時に形成される。
【００３３】
本発明に好適な前述の金属溶融物又はスラグは、通常、少なくとも１０００℃の融点を有する。
【００３４】
本発明による精錬のために適した金属溶融物には、チタン-、ケイ素-、鉄-、スチール-、ニッケル-、銅-溶融物等が含まれる。
【００３５】
本明細書で用いる場合「捕集する」とは、材料の層によって非金属包有物を保持して、それらを溶融物／スラグから分離することをいう。
【００３６】
反応性材料は、包有物と相互作用し、以下の２つの方法：
ａ）冶金に使用される耐火物又は添加物凝集体の表面上に機能性コーティングをもたらすこと；及び／又は
ｂ）溶融金属濾過のためのセラミックフィルターの濾過効率を向上させること
を通して非金属包有物を除去することができる。
【００３７】
より詳細には、アルミン酸カルシウムと炭素との組み合わせは、微小な包有物の反応性捕集体として作用し、多くの利点をもたらすことが見出された。アルミン酸カルシウムと炭素とを含む本発明の反応性材料が、例えば、鉄又はスチール溶融物と接触した場合、以下の機構が活性化される：
I）アルミン酸カルシウムが炭素と反応して、金属溶融物と接触したアルミン酸カルシウムの脱炭素した又は部分的に脱炭素したゾーンに堆積した、アルミン酸カルシウム亜酸化物、カルシウム、及び／又はアルミニウムを形成する。それらは、これらの亜酸化物と金属溶融物の酸素との反応によって非常に活性な薄いアルミン酸カルシウムの層を作り出す。脱炭素したゾーンと金属溶融物との間のこの非常に活性な薄い層は、内因性包有物の活性捕集体として寄与している。
II）加えて、強いバス撹拌と組み合わされたカルシウムの高い蒸気圧が、溶融物中のアルミナの微細な包有物の衝突及び合体を促進する。カルシウム蒸気と、衝突を通じてのアルミナ包有物の結果として生じる合体の助けによって、スチールからのこれらの包有物の除去は、液状スチールから分離することが可能になる前に（強制対流なしに）自然に最初に集まらなければならない小さな非浮遊アルミナ包有物と比較して、高められる。
III）採用したアルミン酸カルシウムの組成（ＣＡ、ＣＡ２、又はＣＡ６）に応じて、その下の炭素フリーのアルミン酸カルシウム層の表面を写した薄い活性層の粗さを増大させることによる追加の捕獲を促進するために、混合物の軟化点及び／又は融点を調節することができる。より大きな粗さは、鉄溶融物に対するより高い濡れ角をもたらし、それが微小な包有物の衝突によってより大きな凝集を促進する。
IV）活性な薄い層の軟化に基づいて、内因性包有物が、活性表面上へのそれらの衝突時に機械的により良く捕集され、より大きな接触表面が、その薄い活性層の表面上に包有物を埋め込むことによる固定に利用できる。
【００３８】
ある態様によれば、本発明の活性材料は、典型的には、１０μｍ未満の微小非金属包有物を、その６０％より多く、好ましくは７０％より多く、さらに好ましくは約８０％除去することができる。
【００３９】
本明細書で用いる場合、包有物のサイズ又はフィルターの多孔性は、その粒子又は細孔の平均直径（数平均直径）をいう。
【００４０】
本発明の材料は、コーティング組成物又は耐火物として用いることができる。
【００４１】
別の目的によれば、したがって、本発明は、本発明の材料を含むコーティング組成物にも関する。典型的には、そのようなコーティング組成物は、金属溶融物又はスラグのためのコーティングフィルターに用いることができる。
【００４２】
別の目的によれば、したがって、本発明は、本発明の材料を含むセラミックにも関する。
【００４３】
別の目的によれば、本発明は本発明の材料の調製方法に関し、その方法はアルミン酸カルシウムと炭素の混合物を、減圧雰囲気下で、５５０〜１６００℃、典型的には７００〜９００℃の温度において処理することを含む。
【００４４】
ある態様によれば、その反応はその場で行われることができ、それにより、材料が、その中に炭素及びアルミン酸カルシウムが添加された、熱処理に供される金属溶融物の中で調製される。
【００４５】
代替の態様によれば、上記の方法は、アルミン酸カルシウムと炭素との組み合わせに対して熱処理を適用することによって実施されうる。
【００４６】
上記のセラミックは、金属溶融物又はスラグのためのフィルター用に用いることができる。
【００４７】
別の目的によれば、したがって、本発明は、本発明の反応性材料を含む、金属溶融物又はスラグのためのフィルターに関する。
【００４８】
ある態様によれば、上記フィルターは、本発明のセラミックから作ることができる。代替の態様によれば、上記フィルターは、本発明のコーティング組成物でコーティングされたセラミックから作られていてもよく、そのセラミックは本発明の活性材料の担体材料として機能する。
【００４９】
本発明で言及するフィルターは、金属溶融物又はスラグを精錬するために通常用いられる任意のフィルターを指すことができる。その構造は通常のタイプ、例えば、オープンセルフォーム、ハニカム形状、スパゲッティフィルター形状、穿孔フィルター(perforated filter)形状、粉砕繊維（mashed fiber）構造、繊維組織（fibrous tissue）構造、球形構造であることができる。
【００５０】
典型的には、担体材料としてのセラミック及び活性表面コーティングは、アルミン酸カルシウム及び炭素の同じ化学相成分を有していることができる。
【００５１】
しかし、本発明のコーティングのための基材として用いられるフィルターの性質についてはいかなる制限もない。様々な組成のフィルター、例えば、ポリウレタンのフィルターが、好適な基材として考えられる。
【００５２】
そのようなフィルターの使用は、フィルターにかかるコストを低減させるのに有利でありうる。
【００５３】
さらなる目的によれば、本発明は、本発明のコーティングでセラミックフィルターをコーティングする方法に関する。通常、その方法は以下の工程を含む：
-  アルミン酸カルシウム及び炭素を水中に含むスラリーを準備する工程；
-  フィルター上に上記スラリーを噴霧（スプレー）することによってフィルターを被覆する工程；
-  任意選択の、上記の被覆されたフィルターを乾燥させる工程；及び
-  上記の被覆されたフィルターを熱処理にかける工程。
【００５４】
通常、スラリーは、上で定義した１種以上の添加剤を含むこともできる。スラリー濃度は、固形分で、通常４０〜８０％（質量／体積）である。
【００５５】
熱処理（熱分解）は、典型的には、減圧雰囲気下で、５５０〜１６００℃、典型的には７００〜９００℃の温度において行われる。
【００５６】
上記フィルターは、通常のセラミックフィルターであってよく、又は本発明のセラミックを含むフィルターであることができる。
【００５７】
本発明は、本発明のコーティング組成物で被覆された耐火物部材にも関する。
【００５８】
ある態様によれば、耐火物部材は、酸化物凝集体、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、及び／又は金属、例えば、ケイ素、アルミニウムなどをさらに含むことができる。
【００５９】
さらなる目的によれば、本発明は、本発明の反応性材料で被覆された耐火物にも関する。
【００６０】
反応性材料は凝集体の形態であることができ、かつ、さらなる酸化物凝集体、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、及び／又は金属、例えば、ケイ素、アルミニウムなどを含むことができる。前記の凝集体は、微細に粉砕されていてもよく（１００μｍ未満の粒子）又は粗く粉砕されていてもよい（１００μｍより大きく、１０ｍｍ以下の粒子）。
【００６１】
その耐火材部材は、冶金装置の一部、例えば、ノズル又はスライドゲート、例えば、金属溶融物の連続鋳造におけるノズル又はスライドゲートであることができる。
【００６２】
凝集体は、ゲル化剤、例えば、アルギン酸ナトリウムを用いてビーズを形成することにより、又はスプレー乾燥により、又はペレット化によって作ることができる。
【００６３】
別の目的によれば、本発明は、本発明の上記材料を金属溶融物又はスラグと接触させることを含む、金属溶融物又はスラグを精錬するための方法にも関する。
【００６４】
通常、上記の接触工程は、様々な手段、例えば、
ａ）上記材料を被覆用粉末として金属溶融物に適用して凝集体を形成させること；
ｂ）粒子、例えば、粉末、顆粒、球状物、ビーズ、凝集体、又はペレットの形態の上記材料を、上記溶融物の中に、例えば、スラグ又は溶融物が入った槽の多孔性の栓（plug）を通して適用すること；
ｃ）上記スラグ又は溶融物が入った槽の内張りとして上記材料を適用すること；又は、
ｄ）金属溶融物又はスラグをフィルター、例えば本発明の活性材料で被覆したフィルター、又は本発明のセラミックを含むフィルターを用いて濾過することによって精錬すること、
によって達成することができる。
【００６５】
金属溶融物／スラグは、反応性材料での精錬に触媒的に寄与するという仮説がたてられた。
【００６６】
金属と接触した場合、反応性材料及び金属は相互作用をして、非金属包有物を捕らえて捕集することができる亜酸化物を含む層を作りだす。
【００６７】
態様ｂ）において、反応性材料のビーズ／凝集体は、Oppeltら, Metallugical and Materials Transactions B, 2014, 453, 2000-2008によって開示された方法の応用／適用によって調製することができる。
【００６８】
手短に言えば、このようなビーズ／凝集体は、アルミン酸カルシウム及び炭素を、ゲル化剤、例えば、アルギン酸ナトリウム、及び凝固剤、例えば、塩化カルシウムとともに混合し、次に篩にかけ、乾燥し、熱分解することによって調製することができる。
【００６９】
こうして得られたビーズは、多孔質の栓を介してアルゴンガスとともに、スチール取鍋（steel ladle）、又はスチール処理取鍋、又は転炉内の金属溶融物に組み入れることができる。
【００７０】
本発明は、ゲル化剤とともに活性材料を含むこのようなビーズ、その調製方法、及びそれを用いる対応する精錬方法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ＣＡ２／Ｃ-機能性コーティングで被覆された炭素結合アルミナ基材
【図２】温度の動きとスチール溶融物の酸素
【図３】約１６５０℃におけるスチール溶融物中への浸漬試験後の角柱フィルターサンプル
【図４】包有物のための捕集材として寄与する、その場で形成された薄いアルミン酸カルシウム層
【図５】その場で形成された薄いアルミン酸カルシウム層及びその粗さ
【図６】アルミナ包有物の機能的捕集材として寄与する薄いアルミン酸カルシウム層
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下の例は、本発明の説明及び非制限的な目的のために提供するものである。
【実施例】
【００７３】
［実施例１］
ａ）６４質量％のＣＡ２アルミン酸カルシウム、３０質量％のCarbores P（合成ピッチ）、２．７質量％のカーボンブラック、及び３．３質量％のグラファイトの固形分を含む水ベースのスプレー用スラリーを調製した。このスプレー用スラリーの固形分含有量は６５質量％であり、ホウ酸、クエン酸、castamend VP 95 L、contrapum K 1012、及びリグニンスルホン酸アンモニウムを添加剤として用いた。既に予備熱分解した１０孔／インチの炭素結合アルミナフォームフィルターを、そのスプレー用スラリーで被覆し、乾燥し、その後コークス床中で８００℃において熱分解した。図１に、熱分解後のＣＡ２／炭素コーティングを有する炭素結合アルミナ基材を示す。
同様のコーティングが、９５％アルミン酸カルシウム及び５％炭素を含む材料で達成された。
【００７４】
ｂ）酸化鉄を用いて酸化され、Ａｌを用いて脱酸素された４２ＣｒＭｏスチール溶融物（雰囲気が完全に制御され、Ａｒが吹き込まれ、溶融バス上の雰囲気中の酸素が０ｐｐｍである、特別な溶融装置内）の中に、上でコーティングした角柱フィルター（図３）を浸漬した。図２に、温度の動きとスチールの酸素をプロットした。スチール溶融物の脱酸素後、角柱フィルターサンプルをそのスチールに３０秒間浸漬し、約１６５０℃において３０ｒｐｍで回転させた。浸漬後、フィルターサンプルを取り出し、溶融装置から抜き出す前にアルゴンチャンバー内で冷やした。
【００７５】
図４は、ＣＡ２／炭素−コーティングの表面上に、その場で薄い反応性層（機能化されたコーティング）が形成されることを実証している。このその場で形成された層の上に、アルミナ包有物が検出された。
【００７６】
図５には、ＣＡ２コーティング上のこの薄層が実証されている。この薄層は、その下の基材を「象って」いる（図５の右側）。有効な捕集体としての大きな粗さを有する反応性層が作り出されている。
【００７７】
図６には、その場で形成された薄いＣＡ２層の上でのアルミナ包有物の捕獲が実証されている。ＥＤＸ分析における炭素は、ＳＥＭ顕微鏡写真を作り出すためのサンプルの炭素によるスパッタリングから来ている。
【００７８】
図６中の番号１、２、及び３を付けた包有物領域を分析した。これらの包有物の元素分析の測定を行っており、以下に詳細を示す：
【表１】
2019513686.tif 000002
【００７９】
［実施例２］
６６質量％のＣＡ６／アルミン酸カルシウム、３０質量％のCarbores P（合成ピッチ）、２．７質量％のカーボンブラック、及び３．３質量％のグラファイトの固形分に基づく含浸スラリーを調製した。このスラリーの固形分含量は７７質量％であり、ホウ酸、クエン酸、castamend VP 95 L、contrapum K 1012、及びアンモニウムリグニスルホネートを添加物として用いた。その含浸スラリー中に、１０孔／インチのポリウレタン（ＰＥ）フォームを含浸させ、被覆されたＰＥフォームを空気で処理して、機能性マクロ孔を開かせ、乾燥後、６５質量％固形分をもつスプレー用スラリーを適用した。第二の乾燥後、そのフィルターをコークス床中、８００℃において熱分解した。
【００８０】
この例は、本発明の材料から作られた被覆（コーティング）は、様々な組成の骨格（ここではプラスチック）の上で達成できることを示している。
【００８１】
上で被覆したフィルターは、上の実施例１の工程ｂ）を実施することによって、金属溶融物を製錬するために用いることができる。
【００８２】
［実施例３］
炭素／アルミン酸カルシウム複合体ビーズ／凝集体を、Oppeltらによって、Metallurgical and Materials Transaction B, 2000, 45B, 2014, 2000-2008において開示されているアルギネートのゲル化によって、ゲル鋳込み（ゲルキャスティング）法を用いて調製した。
この方法は、凝固剤としての水溶液中のカルシウムイオンと直接接触した、アルギン酸ナトリウムのゲル化に基づいている。制御可能な鋳込みが、アルギン酸ナトリウム、安定化剤、及び可塑剤の使用を通して可能である。アルギン酸ナトリウムはゲル化剤として作用し、これは脱イオン水中に室温で溶解することができる。アルギン酸は、順次ブロック（シーケンシャルブロック）構造中に結合されているマンヌロン酸及びグルロン酸からなる多糖類である。
【００８３】
滴下工程のあいだに、アルミン酸ナトリウムとカルシウムイオンは互いの分子鎖と結合することによって反応し、三次元網目を形成し、これが次に０．５ｍｍ〜最大で５ｍｍまでの直径をもつビーズ／凝集体の形成をもたらす。６４ｇのアルミン酸カルシウム及び３６ｇの炭素（Ruetgers（ドイツ国）からのCarboresなどの合成ピッチの形態のもの；グラファイト及び煤）の粉末を混合した（６４質量％のＣＡ２アルミン酸カルシウム、３０質量％のCarbores P、２．７質量％のカーボンブラック、及び３．３質量％のグラファイト）。
【００８４】
上記の粉末混合物と２９ｍｌの水を、０．４ｇのゲル化剤（アルギン酸ナトリウム）及び可塑剤としての０．６ｇのDarvan C（Vanderbilt社）に基づく１ｇの添加剤混合物とともに、１５分間均質化（ホモジナイズ）し、最後にポリプロピレンチャンバー内でジルコニア粉砕媒体とともに３時間粉砕した。粉末と水の比は７０：３０であった。この複合体懸濁液を、０．８ｇの塩化カルシウムの凝固剤とともに９９．２ｍｌの水を用いた液体中に滴下により添加し、沈殿が生じた。その湿った緑色のビーズを、篩を用いて水から取り出し、次に２４時間、３１３．１５Ｋにおいて乾燥させた。その後、そのビーズ／凝集体を８００℃において熱分解した。これらのビーズ／凝集体は、アルゴンガスとともに、多孔質栓を介して、スチール取鍋内、又はスチール処理取鍋内、又は転換炉内の溶融金属に組み入れることができる。
【００８５】
［実施例４］
０．０３５％の量の硫黄を有する４２ＣｒＭｏ４スチールを、実施例２のフィルターを用いて精錬した。
【００８６】
（i）の精錬の前及び（ii）の精錬の後で、自動ＳＥＭを使って、包有物を特性分析した。
（i）フィルターの浸漬なしでＡｌ添加後に、１０ｐｐｍ未満のＯにおいて前処理したスチール（参照）：
総包有物：  ３９１７
主要な群：
アルミナ系包有物：  ９４０
ガラクサイト系包有物：  ６２
ＭｎＯ／ＭｎＳ包有物：  ２３３５
＋その他の包有物。
【００８７】
（ii）１０秒間のアルミン酸カルシウム／炭素フィルター浸漬を使い、Ａｌ添加後に、１０ｐｐｍ未満のＯにおいて前処理したスチール：
総包有物：  ６８０
アルミナ系包有物：  ３５０
ガラクサイト系包有物：  １０
ＭｎＯ／ＭｎＳ包有物：  １０
＋その他の包有物。
【００８８】
上の結果は、金属溶融物が精練されて、実質的に全ての包有物がうまく除去されたことの証拠を提供している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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