JP2565448B2

JP2565448B2 - Ｎｉ−Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊の製造方法

Info

Publication number: JP2565448B2
Application number: JP4094874A
Authority: JP
Inventors: 朋夫竹之内; 義昭一宮; 順一平
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPH05271815A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特定組成のスラグを
用いてインコネル７０６合金（商標名）に相当するＣ
ｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ含有Ｎｉ−Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊
をエレクトロスラグ再溶解により溶製する製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｎi−Ｆe基超耐熱合金の一例であるイン
コネル（商標）合金の鋳塊を得る場合には、内部性状を
改善するためにエレクトロスラグ再溶解（以下、ＥＳＲ
という）により溶製される場合があり、特に大型の鋳塊
では偏析の発生を防止するためにＥＳＲが有効に利用さ
れている。このＥＳＲにおいても、通常の溶解精錬法と
同様に溶融スラグが使用されている。ＥＳＲは、溶融
スラグの電気抵抗熱を熱源として電極を溶解して精錬を
行うものであり、スラグにもこの方法に適したものが選
択されている。ＥＳＲ用のスラグとして要求される性質
としては、電気抵抗が大きくて、かつ温度による抵抗変
化が小さく、さらに、粘性・表面張力が適当で、良好な
精錬性などを有していることである。このような観点か
ら、従来、Ｎi−Ｆe基超耐熱合金をＥＳＲで溶製する際
には、ＣaＦ₂を主成分として、Ａl₂Ｏ₃、ＣaＯ、Ｔi
Ｏ₂、ＭgＯを適当に配合したスラグが使用されており、
具体的には、重量％で、ＣaＦ₂：５３％、ＣaＯ：１８
％、Ａl₂Ｏ₃：１８％、ＴiＯ₂：１０％、ＭgＯ：１％程
度のものが現に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｎi−Ｆe基超耐熱合金
の中でもインコネル７０６合金のＥＳＲ鋳塊は、表面肌
が悪く鍛造割れを発生しやすい。そのため、鋳塊外表面
を機削りして平滑にした後、鍛造を行っている。しか
し、この方法では、鋳塊表層の緻密層が除去されるた
め、次のような問題が生じている。 (1)外皮の除去により熱間加工性が劣化する。 (2)高品質部分が活用できない。 (3)鋳塊歩留りが低下する。また、インコネル７０６合金には活性元素であるＴi 、
Ａl 、Ｍg などを含有するが、ＥＳＲ操業中にこれらの
元素が酸化して減少し、歩留りが低下するとともに、歩
留りそのものが非常に不安定になり、組成のばらつきが
大きくなるという問題もある。この発明は、上記事情を
背景としてなされたものであり、ＥＳＲ鋳塊の表面肌を
改善するとともに、活性元素の高く安定した歩留りの確
保をすることができるＮi−Ｆe基超耐熱合金鋳塊の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明は、インコネル７０６合金（商標名）に相
当する、重量％でＮｉ：３９〜４４％、Ｃｒ：１４．５
〜１７．５％を含有し、残部が主としてＦｅよりなるＮ
ｉ−Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊をエレクトロスラグ再溶解に
より溶製する際に、重量％で、ＣａＦ₂：３８〜５０
％、ＣａＯ：１５〜２３％、Ａｌ₂Ｏ₃：２７〜３５％、
ＴｉＯ₂：７越え〜１０％からなる組成のスラグを使用
することを特徴とする。また、上記スラグには、重量％
でＭｇＯ：２〜５％を含有させることも可能である。

【０００５】

【作用】すなわち、本願発明によれば、スラグは、適度
な電気伝導度と流動性を有しており、また、溶融点も適
度な温度に設定されているので、ＥＳＲ中の鋳塊の表面
肌が悪化することがなく、良好な表面肌を有するＥＳＲ
鋳塊が得られる。そして、適当量のＴiＯ₂、ＭgＯをス
ラグに含有させることにより、ＥＳＲ鋳塊中に残存する
活性元素の歩留りが向上しかつ安定する。次に、スラグ
の組成限定理由を述べる。ＣaＦ₂：３８〜５０％ＣaＦ₂の含有量が３８％未満であると、スラグの流動性
が低下し、スラグスキンの生成により鋳塊肌が悪化す
る。また、５０％を超えて含有させると、電気伝導度が
大きくなるためスラグの発熱量が不足して鋳塊肌が悪化
する。したがって、ＣaＦ₂含有量を上記範囲に限定し
た。

【０００６】ＣaＯ：１５〜２３％ＣaＯの含有量が１５％未満であるとＡl₂Ｏ₃含有量との
バランスがくずれ、溶融点が上昇して鋳塊肌が悪化する
とともに、脱硫率が著しく低下する。また、２３％を超
えると同様に溶融点が上昇し、鋳塊肌が悪化する。した
がって、ＣaＯ含有量を上記範囲に限定した。Ａl ₂ Ｏ ₃ ：２７〜３５％Ａl₂Ｏ₃の含有量が２７％未満であると、電気伝導度が
大きくなりスラグの発熱不足が生じるとともに、ＣaＯ
含有量とのバランスがくずれて溶融点が上昇し、鋳塊肌
が悪化する。また、３５％を超えても溶融点が上昇して
鋳塊肌が上昇するので上記範囲に限定した。

【０００７】ＴiＯ ₂ ：７超え〜１０％ＴiＯ₂の含有量が７％以下では、活性元素の酸化を有効
に阻止することができず、Ｔｉの歩留りが不安定にな
る。一方、１０％を超えるとＴiＯ₂の還元により鋳塊中
のＴi 量が著しく増加し、成分コントロールが困難にな
り、また鋳塊肌が悪化するため上記範囲に限定した。ＭgＯ：２〜５％ＭgＯは、選択的にスラグに含有させる。この含有量が
２％未満であるとＭgの歩留りが良好でなく、一方、５
％を超えると、スラグの溶融点上昇と流動性の低下によ
り、スラグスキンが厚くなり鋳塊肌が悪化するため上記
範囲とした。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。表１に
示すインコネル７０６相当の組成を有し、微量のＭｇを
含有する合金を溶解して、径８０ｍｍＥＳＲ用の電極を
溶製した。この電極を用いて、表２に示す組成を有する
実施例のスラグを用いてＥＳＲを行った。また、比較の
ために、従来用いられていたスラグと、発明の範囲外の
スラグを用いて同様にＥＳＲを行った。得られたＥＳＲ
鋳塊について表面肌を目視で観察して、良好なものを
○、やや良のものを△、不良なものを×として表２に示
した。また、ＥＳＲ鋳塊中のＡl、Ｔi 、Ｍg の含有量
を、ＥＳＲ電極中の含有量を基準とする歩留りとして表
２に示した。

【０００９】この結果、従来のスラグを用いてＥＳＲ鋳
塊を製造すると、表面肌は「やや良好」にとどまってお
り、Ａl 、Ｍg の歩留りも良好ではなかった。さらに、
他の比較例についても、いずれも表面肌は良好ではな
く、また、Ａl 、Ｔi 、Ｍg の歩留りも不十分であっ
た。これに対し、実施例のスラグを用いた場合には、表
面肌は、良好でＡl 、Ｔi、Ｍg の歩留りのいずれも良
好であった。なお、実施例の１つのスラグを、実機の６
００ｍｍ径ＥＳＲ操業に採用したところ、上記試験と同
様に表面肌が良好で、活性元素の歩留りも良好なＥＳＲ
鋳塊が得られた。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明のＮｉ−
Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊の製造方法によれば、重量％でＮ
ｉ：３９〜４４％、Ｃｒ：１４．５〜１７．５％を含有
し、残部が主としてＦｅよりなるＮｉ−Ｆｅ基超耐熱合
金鋳塊をエレクトロスラグ再溶解により溶製する際に、
重量％で、ＣａＦ₂：３８〜５０％、ＣａＯ：１５〜２
３％、Ａｌ₂Ｏ₃：２７〜３５％、ＴｉＯ₂：７越え〜１
０％からなる組成のスラグを使用するので、ＥＳＲ操業
中にスラグが良好な作用を果たし、得られたＮｉ−Ｆｅ
基合金ＥＳＲ鋳塊の表面肌が改善されるとともに、活性
元素の歩留りが向上し、かつ安定する効果がある。ま
た、スラグ中にさらに、重量％でＭｇＯ：２〜５％を含
ませることにより、ＥＳＲ鋳塊中のＭｇの歩留りが向上
する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＮｉ：３９〜４４％、Ｃｒ：１
４．５〜１７．５％を含有し、残部が主としてＦｅより
なるＮｉ−Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊をエレクトロスラグ再
溶解により溶製する際に、重量％で、ＣａＦ₂：３８〜
５０％、ＣａＯ：１５〜２３％、Ａｌ₂Ｏ₃：２７〜３５
％、ＴｉＯ₂：７越え〜１０％からなる組成のスラグを
使用することを特徴とするＮｉ−Ｆｅ基超耐熱合金鋳塊
の製造方法
【請求項２】スラグ中にさらに、重量％でＭgＯ：２
〜５％を含むことを特徴とする請求項１記載のＮi−Ｆe
基超耐熱合金鋳塊の製造方法