JP2003342629A - アルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法 - Google Patents
アルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱鋼中のクリープ強度に悪影響を及ぼすと
されているアルミニウムを低減するためのアルミニウム
低減化耐熱鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】コールドクルーシブル型浮揚溶解装置にお
いて、浮揚溶解した耐熱鋼溶湯に、酸化鉄を投入して反
応させて、ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換し、
このとき生成した酸化アルミニウム系介在物を、フラッ
クスと共に再溶解し、介在物をフラックスに移行させる
ことにより耐熱鋼中のアルミニウムを低減化する。
されているアルミニウムを低減するためのアルミニウム
低減化耐熱鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】コールドクルーシブル型浮揚溶解装置にお
いて、浮揚溶解した耐熱鋼溶湯に、酸化鉄を投入して反
応させて、ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換し、
このとき生成した酸化アルミニウム系介在物を、フラッ
クスと共に再溶解し、介在物をフラックスに移行させる
ことにより耐熱鋼中のアルミニウムを低減化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は高クロムフ
ェライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼の製造
方法に関し、さらに詳しくは高クロムフェライト系耐熱
鋼中に存在する不純物としてのアルミニウムを低減化す
ることによりクリープ特性に優れた高クロムフェライト
系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼等を得ることの
できるアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法に関するも
のである。
ェライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼の製造
方法に関し、さらに詳しくは高クロムフェライト系耐熱
鋼中に存在する不純物としてのアルミニウムを低減化す
ることによりクリープ特性に優れた高クロムフェライト
系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼等を得ることの
できるアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来技術とその解決課題】従来から、高クロムフェラ
イト系耐熱鋼中に不純物として存在するアルミニウム
は、６００℃付近で長時間保持すると、窒化アルミニウ
ムを形成しこれが粒界に析出してクリープ強度の低下を
引き起こすことが指摘されている。そのため、でき得る
限りアルミニウムを低減化することが望まれている。し
かしながら、従来の一般的な耐火物を使用した溶解法で
は、耐熱鋼を製造するためのスクラップ原料に初めから
混入しているアルミニウム、又は、耐火物から持ち込ま
れるあるいは出鋼時に酸素量調整のために添加する脱酸
剤に起因するアルミニウムにより、その濃度の下限は、
どんなに注意深く溶製を行っても３０ｐｐｍ程度までが
限界であった。
イト系耐熱鋼中に不純物として存在するアルミニウム
は、６００℃付近で長時間保持すると、窒化アルミニウ
ムを形成しこれが粒界に析出してクリープ強度の低下を
引き起こすことが指摘されている。そのため、でき得る
限りアルミニウムを低減化することが望まれている。し
かしながら、従来の一般的な耐火物を使用した溶解法で
は、耐熱鋼を製造するためのスクラップ原料に初めから
混入しているアルミニウム、又は、耐火物から持ち込ま
れるあるいは出鋼時に酸素量調整のために添加する脱酸
剤に起因するアルミニウムにより、その濃度の下限は、
どんなに注意深く溶製を行っても３０ｐｐｍ程度までが
限界であった。
【０００３】そこで、この出願の発明は、従来技術では
どうしても残留するアルミニウムを更に十分低減化する
ことを可能にして、クリープ特性に優れた高クロムフェ
ライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方
法を提供することを課題としている。
どうしても残留するアルミニウムを更に十分低減化する
ことを可能にして、クリープ特性に優れた高クロムフェ
ライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方
法を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、コールドクルーシブル型
浮揚溶解装置に高クロムフェライト系耐熱鋼を投入して
浮揚溶解する工程と、浮揚溶解した耐熱鋼溶湯に酸化鉄
を投入して、耐熱鋼中のアルミニウムに酸化鉄を作用さ
せ、耐熱鋼中のアルミニウムを酸化物系介在物にする工
程と、非金属介在物と親和性の高い溶融フラックスを投
入して、酸化物系介在物を溶融フラックス中に移行さ
せ、酸化アルミニウムを含む非金属介在物を除去する工
程とを備えることにより、溶湯中のアルミニウム濃度を
低減化することを特徴とするアルミニウム低減化耐熱鋼
の製造方法を提供する。
の課題を解決するものとして、コールドクルーシブル型
浮揚溶解装置に高クロムフェライト系耐熱鋼を投入して
浮揚溶解する工程と、浮揚溶解した耐熱鋼溶湯に酸化鉄
を投入して、耐熱鋼中のアルミニウムに酸化鉄を作用さ
せ、耐熱鋼中のアルミニウムを酸化物系介在物にする工
程と、非金属介在物と親和性の高い溶融フラックスを投
入して、酸化物系介在物を溶融フラックス中に移行さ
せ、酸化アルミニウムを含む非金属介在物を除去する工
程とを備えることにより、溶湯中のアルミニウム濃度を
低減化することを特徴とするアルミニウム低減化耐熱鋼
の製造方法を提供する。
【０００５】この出願の発明によれば、耐火物を使用し
ないコールドクルーシブル浮揚溶解の採用により、新た
にアルミニウムを溶湯に取り込むことが避けられること
が一つの特徴である。したがって、アルミニウムは、始
めに用意された耐熱鋼溶湯中の濃度以外には決して増加
しない特徴を持っている。
ないコールドクルーシブル浮揚溶解の採用により、新た
にアルミニウムを溶湯に取り込むことが避けられること
が一つの特徴である。したがって、アルミニウムは、始
めに用意された耐熱鋼溶湯中の濃度以外には決して増加
しない特徴を持っている。
【０００６】そしてこの出願の発明によれば、上記のコ
ールドクルーシブル浮揚溶解の特性を活かした溶湯中の
アルミニウム濃度の増加がない状態で、酸化鉄を耐熱鋼
溶湯に反応させることにより、酸化物系の介在物を生成
させ、これを溶湯から除去することにより、溶湯中のア
ルミニウム濃度を低減して、クリープ特性に優れた高ク
ロムフェライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼
を提供することができる。
ールドクルーシブル浮揚溶解の特性を活かした溶湯中の
アルミニウム濃度の増加がない状態で、酸化鉄を耐熱鋼
溶湯に反応させることにより、酸化物系の介在物を生成
させ、これを溶湯から除去することにより、溶湯中のア
ルミニウム濃度を低減して、クリープ特性に優れた高ク
ロムフェライト系耐熱鋼等のアルミニウム低減化耐熱鋼
を提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【０００８】まず、この出願の発明が提供するアルミニ
ウム低減化耐熱鋼の製造方法は、コールドクルーシブル
型浮揚溶解装置を用いての耐熱鋼の溶解において、浮揚
溶解した耐熱鋼溶湯に酸化鉄を作用させて、耐熱鋼に溶
解している不純物としてのアルミニウムを酸化物系介在
物にし、更にこの介在物を溶融フラックス中に移行させ
て溶湯中のアルミニウム濃度を低減化することを特徴と
している。すなわち、この出願の発明は、酸化鉄を加え
ることにより、耐熱鋼溶湯に溶解している不純物元素の
アルミニウムを酸化物系介在物に変換し、これをこの出
願の発明者らが既に提案している溶融金属の精製方法
（特許第２９４９２２２号）に適用し、耐熱鋼中のアル
ミニウムを低減化する工程として、新規に発明したもの
である。
ウム低減化耐熱鋼の製造方法は、コールドクルーシブル
型浮揚溶解装置を用いての耐熱鋼の溶解において、浮揚
溶解した耐熱鋼溶湯に酸化鉄を作用させて、耐熱鋼に溶
解している不純物としてのアルミニウムを酸化物系介在
物にし、更にこの介在物を溶融フラックス中に移行させ
て溶湯中のアルミニウム濃度を低減化することを特徴と
している。すなわち、この出願の発明は、酸化鉄を加え
ることにより、耐熱鋼溶湯に溶解している不純物元素の
アルミニウムを酸化物系介在物に変換し、これをこの出
願の発明者らが既に提案している溶融金属の精製方法
（特許第２９４９２２２号）に適用し、耐熱鋼中のアル
ミニウムを低減化する工程として、新規に発明したもの
である。
【０００９】そこで、工程説明の前に、使用する溶解炉
と原料について説明する。この出願の発明において使用
する、コールドクルーシブル（水冷るつぼ）型浮揚溶解
装置としては、材料を電磁気力で浮かせて溶解、精錬で
きる公知のコールドクルーシブル型浮揚溶解装置を挙げ
ることができる。具体的には、例えば、水冷可能なセグ
メントで構成された水冷鋼るつぼの周りに高周波コイル
が配置された構成のものであって、コイルに流された高
周波電流により水冷るつぼと内部の材料にうず電流が生
じ、このうず電流同士の反発力により材料を浮き上がら
せ、また材料自身に流れるうず電流により材料を加熱し
溶融するようにしたコールドクルーシブル型浮揚溶解装
置等を例示することができる。
と原料について説明する。この出願の発明において使用
する、コールドクルーシブル（水冷るつぼ）型浮揚溶解
装置としては、材料を電磁気力で浮かせて溶解、精錬で
きる公知のコールドクルーシブル型浮揚溶解装置を挙げ
ることができる。具体的には、例えば、水冷可能なセグ
メントで構成された水冷鋼るつぼの周りに高周波コイル
が配置された構成のものであって、コイルに流された高
周波電流により水冷るつぼと内部の材料にうず電流が生
じ、このうず電流同士の反発力により材料を浮き上がら
せ、また材料自身に流れるうず電流により材料を加熱し
溶融するようにしたコールドクルーシブル型浮揚溶解装
置等を例示することができる。
【００１０】また、原料としての耐熱鋼は、高温特性を
強化する目的で、クロム、ニッケル、モリブデン、バナ
ジウム、タングステン等を加えた合金鋼である。そして
例えば、安価に市販されている所望の組成の耐熱鋼等を
用いることができる。その形状についても、特に限定さ
れることはなく、水冷るつぼに投入可能なものであれば
よく、例えば、円柱状や、板状、塊状等の各種の形状の
ものとすることができる。
強化する目的で、クロム、ニッケル、モリブデン、バナ
ジウム、タングステン等を加えた合金鋼である。そして
例えば、安価に市販されている所望の組成の耐熱鋼等を
用いることができる。その形状についても、特に限定さ
れることはなく、水冷るつぼに投入可能なものであれば
よく、例えば、円柱状や、板状、塊状等の各種の形状の
ものとすることができる。
【００１１】以下、この出願の発明の方法におけるアル
ミニウムと酸化鉄を作用させて酸化物系介在物にする工
程について説明する。
ミニウムと酸化鉄を作用させて酸化物系介在物にする工
程について説明する。
【００１２】原料としての耐熱鋼を水冷るつぼに投入し
て溶解させる。ここで耐熱鋼溶湯は、うず電流によって
水冷るつぼから浮揚した状態となる。耐熱鋼中のアルミ
ニウムの存在状態には、耐熱鋼に溶け込んでいるアルミ
ニウム（以下ｓｏｌ．Ａｌと記す）と、酸化アルミニウ
ムを主成分とした非金属介在物を形成しているアルミニ
ウム（以下ｉｎｓｏｌ．Ａｌと記す）とが存在する。
て溶解させる。ここで耐熱鋼溶湯は、うず電流によって
水冷るつぼから浮揚した状態となる。耐熱鋼中のアルミ
ニウムの存在状態には、耐熱鋼に溶け込んでいるアルミ
ニウム（以下ｓｏｌ．Ａｌと記す）と、酸化アルミニウ
ムを主成分とした非金属介在物を形成しているアルミニ
ウム（以下ｉｎｓｏｌ．Ａｌと記す）とが存在する。
【００１３】ところで酸化アルミニウム等の非金属介在
物は、溶融金属に比較して、電気伝導性が遥かに小さい
ため、電磁気力がほとんど働かない。このため、浮揚溶
湯中の非金属介在物は、溶湯がるつぼの中心に向かった
電磁気力を受けるのに対し、この力を受けないため、見
かけ上、るつぼ壁に向かう力を受けることになる。この
ため、浮揚溶湯中の非金属介在物には、溶湯表面に押し
出される力が働いている。この力によって、溶湯中に懸
濁している非金属介在物の一部、とくに粒径の比較的大
きなものは、溶湯表面に移行する。これにより、耐熱鋼
中のｉｎｓｏｌ．Aｌ濃度を低下することが可能であ
る。
物は、溶融金属に比較して、電気伝導性が遥かに小さい
ため、電磁気力がほとんど働かない。このため、浮揚溶
湯中の非金属介在物は、溶湯がるつぼの中心に向かった
電磁気力を受けるのに対し、この力を受けないため、見
かけ上、るつぼ壁に向かう力を受けることになる。この
ため、浮揚溶湯中の非金属介在物には、溶湯表面に押し
出される力が働いている。この力によって、溶湯中に懸
濁している非金属介在物の一部、とくに粒径の比較的大
きなものは、溶湯表面に移行する。これにより、耐熱鋼
中のｉｎｓｏｌ．Aｌ濃度を低下することが可能であ
る。
【００１４】さらに、浮揚溶液中に溶湯表面に移行して
きた非金属介在物は、非金属介在物と親和性の高い溶融
フラックスを用いると、このフラックス中に移行し、溶
湯に戻ることが避けられるため、特に粒径の小さい介在
物に対しての除去には非常に有効である。また、溶融フ
ラックスとしては、フッ化カルシウム等のフッ化物系の
フラックスを用いることが効果的である。しかしなが
ら、耐熱鋼を浮揚溶解しただけでは化学反応がないた
め、耐熱鋼中のｓｏｌ．Ａｌ濃度は低下することはな
い。
きた非金属介在物は、非金属介在物と親和性の高い溶融
フラックスを用いると、このフラックス中に移行し、溶
湯に戻ることが避けられるため、特に粒径の小さい介在
物に対しての除去には非常に有効である。また、溶融フ
ラックスとしては、フッ化カルシウム等のフッ化物系の
フラックスを用いることが効果的である。しかしなが
ら、耐熱鋼を浮揚溶解しただけでは化学反応がないた
め、耐熱鋼中のｓｏｌ．Ａｌ濃度は低下することはな
い。
【００１５】次に、耐熱鋼中のｓｏｌ．Ａｌ濃度を低下
する方法について説明する。
する方法について説明する。
【００１６】ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換す
れば、上述のように、ｓｏｌ．Ａｌ濃度を低下すること
が可能になる。
れば、上述のように、ｓｏｌ．Ａｌ濃度を低下すること
が可能になる。
【００１７】ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換す
るには、ｓｏｌ．Ａｌを酸化すればよいが、その酸化剤
の条件については、アルミニウムよりも酸素との親和力
が弱いこと、添加する酸化剤中の酸素含有量が大きいこ
と、アルミニウムにより還元された酸化剤中の元素によ
り耐熱鋼の成分範囲を逸脱しないこと、耐熱鋼の溶解温
度における溶湯との反応性が良いこと、ハンドリングが
容易である、安価かつ入手が容易なこと等が挙げられ
る。
るには、ｓｏｌ．Ａｌを酸化すればよいが、その酸化剤
の条件については、アルミニウムよりも酸素との親和力
が弱いこと、添加する酸化剤中の酸素含有量が大きいこ
と、アルミニウムにより還元された酸化剤中の元素によ
り耐熱鋼の成分範囲を逸脱しないこと、耐熱鋼の溶解温
度における溶湯との反応性が良いこと、ハンドリングが
容易である、安価かつ入手が容易なこと等が挙げられ
る。
【００１８】そこで、ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌ
に変換する方法として、酸化鉄を添加する方法を発明し
た。その理由としては、酸化鉄（III）（Ｆｅ2Ｏ3）
は、安価かつ入手が容易なこと、アルミニウムよりも酸
素との親和力が弱いこと、３０％もの酸素を含有し、還
元され鉄となったときにも耐熱鋼の最大構成金属が鉄で
あるので、耐熱鋼の成分範囲に大きな影響を及ぼさない
ためである。
に変換する方法として、酸化鉄を添加する方法を発明し
た。その理由としては、酸化鉄（III）（Ｆｅ2Ｏ3）
は、安価かつ入手が容易なこと、アルミニウムよりも酸
素との親和力が弱いこと、３０％もの酸素を含有し、還
元され鉄となったときにも耐熱鋼の最大構成金属が鉄で
あるので、耐熱鋼の成分範囲に大きな影響を及ぼさない
ためである。
【００１９】しかしながら、酸化鉄（III）にも欠点が
ある。一般に入手しやすい試薬の酸化鉄（III）は、微
粉末であり、かさ密度が非常に小さく溶湯表面に添加す
ると、溶湯の表面に浮いてしまい溶湯との接触が殆んど
ないため、反応が非常に進みづらいことが予備的な実験
でわかった。このため、溶湯の接触を高めるため、薄肉
の鋼管に試薬の酸化鉄（III）を充填し、この管を浮揚
している耐熱鋼溶湯中に強制的に徐々に浸漬して反応さ
せる方法を採った。この方法により、未反応の酸化鉄を
残すことなく、反応に必要な量を確実に反応させること
ができる。
ある。一般に入手しやすい試薬の酸化鉄（III）は、微
粉末であり、かさ密度が非常に小さく溶湯表面に添加す
ると、溶湯の表面に浮いてしまい溶湯との接触が殆んど
ないため、反応が非常に進みづらいことが予備的な実験
でわかった。このため、溶湯の接触を高めるため、薄肉
の鋼管に試薬の酸化鉄（III）を充填し、この管を浮揚
している耐熱鋼溶湯中に強制的に徐々に浸漬して反応さ
せる方法を採った。この方法により、未反応の酸化鉄を
残すことなく、反応に必要な量を確実に反応させること
ができる。
【００２０】ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換す
るのに使用する酸化鉄（III）の量は、耐熱鋼中に含ま
れるｓｏｌ．Ａｌ量に関係するが、耐熱鋼中のｓｏｌ．
Ａｌが０．０１５％程度の場合、歩留まりも考慮して一
般的な目安として、酸化鉄／耐熱鋼（重量比）で、０．
００５〜０．１の範囲で、さらには、０．０１〜０．０
５の範囲とするのが適当な例として示される。
るのに使用する酸化鉄（III）の量は、耐熱鋼中に含ま
れるｓｏｌ．Ａｌ量に関係するが、耐熱鋼中のｓｏｌ．
Ａｌが０．０１５％程度の場合、歩留まりも考慮して一
般的な目安として、酸化鉄／耐熱鋼（重量比）で、０．
００５〜０．１の範囲で、さらには、０．０１〜０．０
５の範囲とするのが適当な例として示される。
【００２１】ｓｏｌ．Ａｌをｉｎｓｏｌ．Ａｌに変換す
る温度範囲については、耐熱鋼の溶融温度以上であれば
よいが、一般的な目安としては、１５００〜１７５０℃
の範囲で、さらには１５５０〜１６５０℃の範囲とする
ことが例示される。
る温度範囲については、耐熱鋼の溶融温度以上であれば
よいが、一般的な目安としては、１５００〜１７５０℃
の範囲で、さらには１５５０〜１６５０℃の範囲とする
ことが例示される。
【００２２】次いで、溶融フラックスを使用して酸化ア
ルミニウムを含む非金属介在物を除去する工程について
説明する。ｓｏｌ．Ａｌを所望の濃度に低減した耐熱鋼
を再度前記のフッ化物系フラックスと共に浮揚溶解す
る。この状態に保持することで、耐熱鋼溶湯中の酸化ア
ルミニウムを含む非金属介在物を溶融フラックスに移行
することができる。ここで用いるフッ化物系フラックス
としては、フッ化アルカリ金属、フッ化アルカリ土類金
属、フッ化アルミニウム、及びこれらの混合物が適して
いる。フッ化物系フラックスの使用量については特に制
限はなく、一般的な目安としては、フラックス／耐熱鋼
（重量比で）、０．２〜０．０１の範囲、さらには０．
１〜０．０２の範囲とすることが適切な例として示され
る。耐熱鋼溶湯及び溶融フラックスの温度は、耐熱鋼の
溶融温度以上であればよいが、一般的な目安としては、
１５００〜１７５０℃の範囲で、さらには１５５０〜１
６５０℃の範囲とすることが例示される。非金属介在物
を除去する処理時間については、使用するコールドクル
ーシブル型浮揚溶解装置や、耐熱鋼の溶融量によって異
なるため一概には言えないが、一般的な目安として、耐
熱鋼がこの処理温度に達してから、１０〜６０分保持
で、さらには溶融フラックス作用処理温度で１０〜３０
分保持するのが適当である。また、一度の処理で非金属
介在物が除去しきれない場合には、新しいフラックスを
使用して浮揚溶解して除去することを何度か繰り返す方
法を採ることも可能である。
ルミニウムを含む非金属介在物を除去する工程について
説明する。ｓｏｌ．Ａｌを所望の濃度に低減した耐熱鋼
を再度前記のフッ化物系フラックスと共に浮揚溶解す
る。この状態に保持することで、耐熱鋼溶湯中の酸化ア
ルミニウムを含む非金属介在物を溶融フラックスに移行
することができる。ここで用いるフッ化物系フラックス
としては、フッ化アルカリ金属、フッ化アルカリ土類金
属、フッ化アルミニウム、及びこれらの混合物が適して
いる。フッ化物系フラックスの使用量については特に制
限はなく、一般的な目安としては、フラックス／耐熱鋼
（重量比で）、０．２〜０．０１の範囲、さらには０．
１〜０．０２の範囲とすることが適切な例として示され
る。耐熱鋼溶湯及び溶融フラックスの温度は、耐熱鋼の
溶融温度以上であればよいが、一般的な目安としては、
１５００〜１７５０℃の範囲で、さらには１５５０〜１
６５０℃の範囲とすることが例示される。非金属介在物
を除去する処理時間については、使用するコールドクル
ーシブル型浮揚溶解装置や、耐熱鋼の溶融量によって異
なるため一概には言えないが、一般的な目安として、耐
熱鋼がこの処理温度に達してから、１０〜６０分保持
で、さらには溶融フラックス作用処理温度で１０〜３０
分保持するのが適当である。また、一度の処理で非金属
介在物が除去しきれない場合には、新しいフラックスを
使用して浮揚溶解して除去することを何度か繰り返す方
法を採ることも可能である。
【００２３】
【実施例】（実施例１）内径８４ｍｍ、深さ１５４ｍ
ｍ、内容積５００ｃｍ3のコールドクルーシブル型浮揚
溶解装置を用い、市販の高クロムフェライト系耐熱鋼(C
r 10.76%,Ni 0.38%,Mo 0.30%,W 1.94%,V 0.19%，Nb 0.0
61%，B 0.0034%，C 0.15%，Si0.24%，Mn 0.63%，solAl
0.016%,insolAl 0.0016%，O 0.0027%) の丸棒（重量２
ｋg）をるつぼに入れて浮揚溶解を行った。耐熱鋼溶湯
が１６３０℃になった時点で、試薬の酸化鉄（III）10
ｇを薄肉鋼管に充填したものを、直接浮揚溶湯に押し込
んで反応させた。反応終了後、高周波電源を切り、コー
ルドクルーシブル型浮揚溶解装置内で固化させた。
ｍ、内容積５００ｃｍ3のコールドクルーシブル型浮揚
溶解装置を用い、市販の高クロムフェライト系耐熱鋼(C
r 10.76%,Ni 0.38%,Mo 0.30%,W 1.94%,V 0.19%，Nb 0.0
61%，B 0.0034%，C 0.15%，Si0.24%，Mn 0.63%，solAl
0.016%,insolAl 0.0016%，O 0.0027%) の丸棒（重量２
ｋg）をるつぼに入れて浮揚溶解を行った。耐熱鋼溶湯
が１６３０℃になった時点で、試薬の酸化鉄（III）10
ｇを薄肉鋼管に充填したものを、直接浮揚溶湯に押し込
んで反応させた。反応終了後、高周波電源を切り、コー
ルドクルーシブル型浮揚溶解装置内で固化させた。
【００２４】次に、酸化鉄と反応させたこの耐熱鋼をフ
ッ化カルシウム（重量７５ｇ）と共に浮揚溶解した。溶
解温度は１６３０℃で３０分保持したのち、高周波電源
を切り、コールドクルーシブル型浮揚溶解装置内で固化
させた。これらの処理を行ったときの、耐熱鋼中のｓｏ
ｌ．Ａｌ、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ及び酸素の分析値を表１に
示す。
ッ化カルシウム（重量７５ｇ）と共に浮揚溶解した。溶
解温度は１６３０℃で３０分保持したのち、高周波電源
を切り、コールドクルーシブル型浮揚溶解装置内で固化
させた。これらの処理を行ったときの、耐熱鋼中のｓｏ
ｌ．Ａｌ、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ及び酸素の分析値を表１に
示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１からわかるように、酸化鉄を作用する
ことにより、ｓｏｌ．Ａｌは０．０１６％から０．００
０５％まで低減され、全アルミニウム量も０．０１８％
から０．００１％以下に低減された。しかし、耐熱鋼中
の酸素濃度は０．００２７％から０．００５３％まで増
加しているが、フラックスを用いて浮揚溶解すると、こ
の値は０．０００７％まで低下する。これは、過剰に入
った酸素がアルミニウム以外の金属元素と反応して介在
物を生成し、これがフラックスに移行したものである。
ことにより、ｓｏｌ．Ａｌは０．０１６％から０．００
０５％まで低減され、全アルミニウム量も０．０１８％
から０．００１％以下に低減された。しかし、耐熱鋼中
の酸素濃度は０．００２７％から０．００５３％まで増
加しているが、フラックスを用いて浮揚溶解すると、こ
の値は０．０００７％まで低下する。これは、過剰に入
った酸素がアルミニウム以外の金属元素と反応して介在
物を生成し、これがフラックスに移行したものである。
【００２７】酸化鉄を添加したときに耐熱鋼の他の元素
の変化を比較したのが表２である。
の変化を比較したのが表２である。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２から、酸化鉄を添加して反応させる
と、若干の酸化が起こり、濃度が減少する元素はあるも
の、その値でも耐熱鋼の成分許容値に収まる値で、成分
調整の必要はなかった。
と、若干の酸化が起こり、濃度が減少する元素はあるも
の、その値でも耐熱鋼の成分許容値に収まる値で、成分
調整の必要はなかった。
【００３０】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】以上から、この出願の発明によれば、ク
リープ強度に悪影響を及ぼすとされているアルミニウム
を、従来限界とされていた３０ｐｐｍからさらに下の１
０ｐｐｍ以下までに低減してクリープ特性の優れた耐熱
鋼を提供することが可能となった。
リープ強度に悪影響を及ぼすとされているアルミニウム
を、従来限界とされていた３０ｐｐｍからさらに下の１
０ｐｐｍ以下までに低減してクリープ特性の優れた耐熱
鋼を提供することが可能となった。
【図１】この出願の発明によるアルミニウム低減化耐熱
鋼の製造工程を示すフロー概要図である。
鋼の製造工程を示すフロー概要図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K013 BA01 BA14 CB02 CB09 CD04
CF03 DA09 EA02 EA08 FA02
4K014 AB04 AB15 AC01 AE01 CA04
CE01
Claims (8)
- 【請求項１】 コールドクルーシブル型浮揚溶解装置に
高クロムフェライト系耐熱鋼を投入して浮揚溶解する工
程と、浮揚溶解した耐熱鋼溶湯に酸化鉄を投入して、耐
熱鋼中のアルミニウムに酸化鉄を作用させ、耐熱鋼中の
アルミニウムを酸化物系介在物にする工程と、非金属介
在物と親和性の高い溶融フラックスを投入して、酸化物
系介在物を溶融フラックス中に移行させ、酸化アルミニ
ウムを含む非金属介在物を除去する工程とを備えること
により、溶湯中のアルミニウム濃度を低減化することを
特徴とするアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、耐熱鋼中のアルミニ
ウムを酸化物系介在物にする工程として、薄肉の鋼管に
試薬の酸化鉄（III）を充填し、この管を浮揚している
耐熱鋼溶湯中に強制的に徐々に浸漬して反応させるよう
にする工程を包含することを特徴とするアルミニウム低
減化耐熱鋼の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２のいずれかにおいて、酸
化鉄（III）の量を、耐熱鋼中のｓｏｌ．Ａｌが０．０
１５％程度の場合に、酸化鉄／耐熱鋼（重量比）で、
０．００５〜０．１の範囲としたことを特徴とするアル
ミニウム低減化耐熱鋼の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、処理
温度を、耐熱鋼の溶融温度以上で、１５００〜１７５０
℃の範囲としたことを特徴とするアルミニウム低減化耐
熱鋼の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、溶融
フラックスを使用して酸化アルミニウムを含む非金属介
在物を除去する工程での溶融フラックスとしてフッ化ア
ルカリ金属、フッ化アルカリ土類金属、フッ化アルミニ
ウムの少なくとも一つを含んだアルミニウム低減化耐熱
鋼の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、酸化
鉄（III）の量を、耐熱鋼中のｓｏｌ．Ａｌが０．０１
５％程度の場合に、フラックス／耐熱鋼（重量比）で、
０．２〜０．０１の範囲としたことを特徴とするアルミ
ニウム低減化耐熱鋼の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６いずれかにおいて、耐熱鋼
溶湯及び溶融フラックスの処理温度を、耐熱鋼溶湯の溶
融温度以上で、１５００〜１７５０℃の範囲としたこと
を特徴とするアルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７いずれかにおいて、一度の
処理で非金属介在物が除去しきれない場合に、新しいフ
ラックスを使用して浮揚溶解して除去することを何度か
繰り返す工程を含むことを特徴とするアルミニウム低減
化耐熱鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002145376A JP3790818B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002145376A JP3790818B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003342629A true JP2003342629A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3790818B2 JP3790818B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=29766323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002145376A Expired - Lifetime JP3790818B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウム低減化耐熱鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3790818B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119806A1 (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corporation | 鉄系アモルファス素材の製造方法 |
| JP2011021230A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Kobe Steel Ltd | 超高純度合金鋳塊の製造方法 |
| JP2011021229A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Kobe Steel Ltd | 超高純度合金鋳塊の製造方法 |
| US8496046B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-07-30 | Kobe Steel. Ltd. | Method for producing alloy ingot |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002145376A patent/JP3790818B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119806A1 (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corporation | 鉄系アモルファス素材の製造方法 |
| JP2011021230A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Kobe Steel Ltd | 超高純度合金鋳塊の製造方法 |
| JP2011021229A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Kobe Steel Ltd | 超高純度合金鋳塊の製造方法 |
| US8496046B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-07-30 | Kobe Steel. Ltd. | Method for producing alloy ingot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3790818B2 (ja) | 2006-06-28 |
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