JP3312043B2 - 石灰系るつぼ及びその製造方法 - Google Patents
石灰系るつぼ及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石灰系るつぼ、特に、
酸素含有率の小さい金属材料を製造するために適した金
属溶解用石灰系るつぼ、及びその製造方法に関する。
酸素含有率の小さい金属材料を製造するために適した金
属溶解用石灰系るつぼ、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石灰（カルシア、ＣａＯ）系るつぼは、
高融点を有し、脱燐、脱硫作用を有し、高温度での解離
酸素圧が低い等るつぼとして優れた性質を有している。
従って、鋼の高品質化が要求される製鋼用るつぼとし
て、また、チタン（Ｔｉ）やＴｉ合金などの酸化力が強
く融点の高い金属を溶融するためのるつぼとして利用さ
れている。
高融点を有し、脱燐、脱硫作用を有し、高温度での解離
酸素圧が低い等るつぼとして優れた性質を有している。
従って、鋼の高品質化が要求される製鋼用るつぼとし
て、また、チタン（Ｔｉ）やＴｉ合金などの酸化力が強
く融点の高い金属を溶融するためのるつぼとして利用さ
れている。
【０００３】チタン−アルミニウム（ＴｉＡｌ）系金属
間化合物は、密度が小さく（３．８）また高温強度が優
れているので、Ｎｉ基合金に代わる軽量耐熱材料として
注目されている。ＴｉやＴｉＡｌ系合金は熔融状態では
著しく活性であるため、ＴｉやＴｉＡｌ系合金をるつぼ
を使用して熔融すると、ＴｉやＴｉＡｌ系合金がるつぼ
と反応したりガスを吸収したりして、ＴｉやＴｉＡｌ系
合金が汚染され、硬さが増し延性や加工性を悪化させ
る。そのために、高品質のＴｉやＴｉＡｌ系合金の溶解
には、消耗電極アーク溶解、プラズマアーク溶解、プラ
ズマビーム溶解、誘導スカル溶解等の溶解方法が用いら
れている。
間化合物は、密度が小さく（３．８）また高温強度が優
れているので、Ｎｉ基合金に代わる軽量耐熱材料として
注目されている。ＴｉやＴｉＡｌ系合金は熔融状態では
著しく活性であるため、ＴｉやＴｉＡｌ系合金をるつぼ
を使用して熔融すると、ＴｉやＴｉＡｌ系合金がるつぼ
と反応したりガスを吸収したりして、ＴｉやＴｉＡｌ系
合金が汚染され、硬さが増し延性や加工性を悪化させ
る。そのために、高品質のＴｉやＴｉＡｌ系合金の溶解
には、消耗電極アーク溶解、プラズマアーク溶解、プラ
ズマビーム溶解、誘導スカル溶解等の溶解方法が用いら
れている。
【０００４】しかしながら、工業的にＴｉやＴｉＡｌ系
合金を製造するためには、るつぼを使用して高周波誘導
加熱や抵抗加熱による溶解方法を採用することが望まし
い。そのためにＴｉやＴｉＡｌ系合金を熔融するための
石灰系るつぼについて研究され、幾つかの石灰系るつぼ
が提案されている。
合金を製造するためには、るつぼを使用して高周波誘導
加熱や抵抗加熱による溶解方法を採用することが望まし
い。そのためにＴｉやＴｉＡｌ系合金を熔融するための
石灰系るつぼについて研究され、幾つかの石灰系るつぼ
が提案されている。
【０００５】例えば、特開昭６１−７２６７８号公報に
は、電融カルシア粉末に２〜８重量％の植物性油と２〜
８重量％の弗化カルシウムとを添加、混練し、これをプ
レス成形した後、１０００〜１８００℃の温度域で焼成
する金属溶解用石灰質坩堝の製造方法が開示されてい
る。上記特許公開公報には、このるつぼの製造方法に於
ては、弗化カルシウムは焼結助剤として添加されるもの
で、弗化カルシウムは１０００℃以上の加熱により熱分
解を起こすので、弗素は系外に飛散してしまい、残るカ
ルシウムイオンは大気中の酸素と反応して主原料と同じ
ＣａＯになること（上記公報第２頁右下欄第７〜１１行
参照）、及び８重量％を越えて弗化カルシウムを添加す
ると、未分解のＣａＦ2 が多量に残留し、るつぼの使用
中に分解ガスが発生して溶解が不安定になること（上記
公報第４頁左上欄７〜９行参照）が記載されている。こ
れらのことから、特開昭６１−７２６７８号公報に記載
された方法により製造されたるつぼには、仮に残ってい
たとしても、原料として添加した弗化カルシウムの量よ
りも非常に小さい量の弗化カルシウムしか含有されてい
ないものと考えられる。
は、電融カルシア粉末に２〜８重量％の植物性油と２〜
８重量％の弗化カルシウムとを添加、混練し、これをプ
レス成形した後、１０００〜１８００℃の温度域で焼成
する金属溶解用石灰質坩堝の製造方法が開示されてい
る。上記特許公開公報には、このるつぼの製造方法に於
ては、弗化カルシウムは焼結助剤として添加されるもの
で、弗化カルシウムは１０００℃以上の加熱により熱分
解を起こすので、弗素は系外に飛散してしまい、残るカ
ルシウムイオンは大気中の酸素と反応して主原料と同じ
ＣａＯになること（上記公報第２頁右下欄第７〜１１行
参照）、及び８重量％を越えて弗化カルシウムを添加す
ると、未分解のＣａＦ2 が多量に残留し、るつぼの使用
中に分解ガスが発生して溶解が不安定になること（上記
公報第４頁左上欄７〜９行参照）が記載されている。こ
れらのことから、特開昭６１−７２６７８号公報に記載
された方法により製造されたるつぼには、仮に残ってい
たとしても、原料として添加した弗化カルシウムの量よ
りも非常に小さい量の弗化カルシウムしか含有されてい
ないものと考えられる。
【０００６】更に、特開昭６１−７２６７８号公報に
は、製造されたるつぼの見掛け気孔率は１２．５％及び
１３．０％であると記載され（上記公報第５頁第１表参
照）、このるつぼを使用してチタン合金を真空高周波誘
導炉で熔融して得られた再凝固合金の酸素含有量は０．
１０重量％及び０．１２重量％であると記載されている
（上記公報第５頁第２表参照）。一般に、ＴｉＡｌ系合
金中の酸素含有量が大きいとＴｉＡｌ系合金は硬くなり
好ましくなく、ＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量は０．０
８重量％以下にすることが望ましい。従って、特開昭６
１−７２６７８号公報に記載の方法で製造されたるつぼ
は、十分満足できるものとは言えない。
は、製造されたるつぼの見掛け気孔率は１２．５％及び
１３．０％であると記載され（上記公報第５頁第１表参
照）、このるつぼを使用してチタン合金を真空高周波誘
導炉で熔融して得られた再凝固合金の酸素含有量は０．
１０重量％及び０．１２重量％であると記載されている
（上記公報第５頁第２表参照）。一般に、ＴｉＡｌ系合
金中の酸素含有量が大きいとＴｉＡｌ系合金は硬くなり
好ましくなく、ＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量は０．０
８重量％以下にすることが望ましい。従って、特開昭６
１−７２６７８号公報に記載の方法で製造されたるつぼ
は、十分満足できるものとは言えない。
【０００７】また、「鉄と鋼」第７８年（１９９２）第
４号第１７２〜１７９頁には、ＣａＯにバインダーとし
てＣａＦ2 を５〜２０重量％添加したるつぼが開示さ
れ、このるつぼの気孔率は１３〜１６％であったことが
記載されている（上記文献第１７３頁Table 1 参照）。
そして、ＣａＯ−ＣａＦ2 るつぼを用いてＴｉＡｌ系合
金を熔融したときの、得られたＴｉＡｌ系合金中の酸素
含有量は０．１３〜０．１１重量％であったことが記載
されている（上記文献第１７５頁参照）。従って、この
文献に記載されたＣａＯ−ＣａＦ2 るつぼも十分満足で
きるものは言えない。
４号第１７２〜１７９頁には、ＣａＯにバインダーとし
てＣａＦ2 を５〜２０重量％添加したるつぼが開示さ
れ、このるつぼの気孔率は１３〜１６％であったことが
記載されている（上記文献第１７３頁Table 1 参照）。
そして、ＣａＯ−ＣａＦ2 るつぼを用いてＴｉＡｌ系合
金を熔融したときの、得られたＴｉＡｌ系合金中の酸素
含有量は０．１３〜０．１１重量％であったことが記載
されている（上記文献第１７５頁参照）。従って、この
文献に記載されたＣａＯ−ＣａＦ2 るつぼも十分満足で
きるものは言えない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、石灰
系るつぼの優れた耐熱性、耐食性等を犠牲にすることな
く、酸素含有量の少ない金属又は合金、特にＴｉ又はＴ
ｉＡｌ系合金を製造することができる石灰系るつぼ及び
その製造方法を提供することにある。
系るつぼの優れた耐熱性、耐食性等を犠牲にすることな
く、酸素含有量の少ない金属又は合金、特にＴｉ又はＴ
ｉＡｌ系合金を製造することができる石灰系るつぼ及び
その製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐熱性及
び耐食性が極めて優れているという石灰系るつぼ固有の
特長を活かし、且つ酸素含有量の少ない優れた特性を有
する金属又は合金、特にＴｉ又はＴｉＡｌ系合金を製造
するために使用することのできるるつぼを製造すること
について鋭意研究した。その結果、特定の範囲でフッ化
カルシウムを含有し、気孔率の小さい石灰系るつぼによ
り本発明の目的が達成できることを見出した。
び耐食性が極めて優れているという石灰系るつぼ固有の
特長を活かし、且つ酸素含有量の少ない優れた特性を有
する金属又は合金、特にＴｉ又はＴｉＡｌ系合金を製造
するために使用することのできるるつぼを製造すること
について鋭意研究した。その結果、特定の範囲でフッ化
カルシウムを含有し、気孔率の小さい石灰系るつぼによ
り本発明の目的が達成できることを見出した。
【００１０】本発明は、酸化カルシウム１００重量部と
フッ化カルシウム８〜２５重量部とからなり、１２％以
下の見掛け気孔率を有することを特徴とする石灰系るつ
ぼである。
フッ化カルシウム８〜２５重量部とからなり、１２％以
下の見掛け気孔率を有することを特徴とする石灰系るつ
ぼである。
【００１１】他の本発明は、酸化カルシウム粉末１００
重量部とフッ化カルシウム粉末８〜３０重量部との混合
物をるつぼ状にプレス成形し、得られた成形体を１３０
０〜１５５０℃の温度で、その見掛け気孔率が１２％以
下になるまで焼成することを特徴とする石灰系るつぼの
製造方法である。
重量部とフッ化カルシウム粉末８〜３０重量部との混合
物をるつぼ状にプレス成形し、得られた成形体を１３０
０〜１５５０℃の温度で、その見掛け気孔率が１２％以
下になるまで焼成することを特徴とする石灰系るつぼの
製造方法である。
【００１２】本発明の好適な実施態様は下記の通りであ
る。
る。
【００１３】（１）８％以下の見掛け気孔率を有するこ
とを特徴とする上記の石灰系るつぼ。
とを特徴とする上記の石灰系るつぼ。
【００１４】（２）上記酸化カルシウム粉末が、３ｍｍ
以下の粒子径を有し、１．０〜０．５ｍｍの粒子径を有
する粒子を１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍｍ以
下の粒子径を有する粒子を２０〜５０重量％含有する粉
末であることを特徴とする上記の石灰系るつぼの製造方
法。
以下の粒子径を有し、１．０〜０．５ｍｍの粒子径を有
する粒子を１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍｍ以
下の粒子径を有する粒子を２０〜５０重量％含有する粉
末であることを特徴とする上記の石灰系るつぼの製造方
法。
【００１５】（３）上記フッ化カルシウムが、１５０μ
ｍ以下の粒子径を有する粉末であることを特徴とする上
記の石灰系るつぼの製造方法。
ｍ以下の粒子径を有する粉末であることを特徴とする上
記の石灰系るつぼの製造方法。
【００１６】（４）上記成形体を、見掛け気孔率が８％
以下になるまで焼成することを特徴とする上記の石灰系
るつぼの製造方法。
以下になるまで焼成することを特徴とする上記の石灰系
るつぼの製造方法。
【００１７】本発明の石灰系るつぼは、酸化カルシウム
１００重量部とフッ化カルシウム８〜２５重量部とから
なる組成を有し、且つ、１２％以下の見掛け気孔率を有
することに特徴を有するものである。
１００重量部とフッ化カルシウム８〜２５重量部とから
なる組成を有し、且つ、１２％以下の見掛け気孔率を有
することに特徴を有するものである。
【００１８】本明細書に於て、見掛け気孔率は、ＪＩＳ
Ｚ８８０７−１９７６に準じて測定した値である。
Ｚ８８０７−１９７６に準じて測定した値である。
【００１９】本発明の石灰系るつぼは、特開昭６１−７
２６７８号公報に開示された方法により製造された石灰
質るつぼに比べて、フッ化カルシウムの含有量が大き
く、見掛け気孔率が小さいという点に於いて異なってい
る。更に、後記の実施例から明らかなように、本発明の
石灰系るつぼを使用してＴｉＡｌ系合金を溶解したと
き、製造されるＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量が、特開
昭６１−７２６７８号公報に開示されたるつぼを使用し
た場合に比較して著しく小さいという顕著に優れた効果
を奏する点に於いても、両者のるつぼは異なっている。
２６７８号公報に開示された方法により製造された石灰
質るつぼに比べて、フッ化カルシウムの含有量が大き
く、見掛け気孔率が小さいという点に於いて異なってい
る。更に、後記の実施例から明らかなように、本発明の
石灰系るつぼを使用してＴｉＡｌ系合金を溶解したと
き、製造されるＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量が、特開
昭６１−７２６７８号公報に開示されたるつぼを使用し
た場合に比較して著しく小さいという顕著に優れた効果
を奏する点に於いても、両者のるつぼは異なっている。
【００２０】特開昭６１−７２６７８号公報には、弗化
カルシウムは１０００℃以上の加熱により熱分解を起こ
すので、弗素は系外に飛散してしまい、残るカルシウム
イオンは大気中の酸素と反応して主原料と同じＣａＯに
なること（上記公報第２頁右下欄第７〜１１行参照）、
及び８重量％を越えて弗化カルシウムを添加すると、未
分解のＣａＦ2 が多量に残留し、るつぼの使用中に分解
ガスが発生して溶解が不安定になること（上記公報第４
頁左上欄７〜９行参照）が記載されている。
カルシウムは１０００℃以上の加熱により熱分解を起こ
すので、弗素は系外に飛散してしまい、残るカルシウム
イオンは大気中の酸素と反応して主原料と同じＣａＯに
なること（上記公報第２頁右下欄第７〜１１行参照）、
及び８重量％を越えて弗化カルシウムを添加すると、未
分解のＣａＦ2 が多量に残留し、るつぼの使用中に分解
ガスが発生して溶解が不安定になること（上記公報第４
頁左上欄７〜９行参照）が記載されている。
【００２１】しかしながら、本発明者らの研究によれ
ば、酸化カルシウム粉末と酸化カルシウム粉末の８重量
％以上のフッ化カルシウム粉末との混合物から製造した
成形体を１３００〜１５５０℃で焼成しても、フッ化カ
ルシウムの分解、飛散等は殆ど起きず、製造された石灰
系るつぼ（焼成成形体）中に、原料の粉末混合物中のフ
ッ化カルシウムは大部分（ほぼ８０％以上）残留してい
て、石灰系るつぼの見掛け気孔率の低下に寄与すること
が分かった。更に、フッ化カルシウムはＴｉと反応しな
いものであり（前記文献：「鉄と鋼」第７８年（１９９
２）第４号第１７２頁参照）、石灰系るつぼにフッ化カ
ルシウムが残留していても、熔融する金属、特にＴｉ及
びＴｉＡｌ系合金に悪影響を与えることはなく、酸素含
有量の小さいＴｉ及びＴｉＡｌ系合金を製造できるとい
う効果を奏することが分かった。
ば、酸化カルシウム粉末と酸化カルシウム粉末の８重量
％以上のフッ化カルシウム粉末との混合物から製造した
成形体を１３００〜１５５０℃で焼成しても、フッ化カ
ルシウムの分解、飛散等は殆ど起きず、製造された石灰
系るつぼ（焼成成形体）中に、原料の粉末混合物中のフ
ッ化カルシウムは大部分（ほぼ８０％以上）残留してい
て、石灰系るつぼの見掛け気孔率の低下に寄与すること
が分かった。更に、フッ化カルシウムはＴｉと反応しな
いものであり（前記文献：「鉄と鋼」第７８年（１９９
２）第４号第１７２頁参照）、石灰系るつぼにフッ化カ
ルシウムが残留していても、熔融する金属、特にＴｉ及
びＴｉＡｌ系合金に悪影響を与えることはなく、酸素含
有量の小さいＴｉ及びＴｉＡｌ系合金を製造できるとい
う効果を奏することが分かった。
【００２２】また、「鉄と鋼」第７８年（１９９２）第
４号第１７２〜１７９頁には、ＣａＯにバインダーとし
てＣａＦ2 を５〜２０重量％添加して製造したるつぼを
用いてＴｉＡｌ系合金を熔融したときの、得られたＴｉ
Ａｌ系合金中の酸素含有量は０．１３〜０．１１重量％
であり、ＴｉＡｌ系合金の酸素量の抑制効果は認められ
なかったと記載されている。しかしながら、この文献に
記載されたるつぼは１３〜１６％の気孔率を有するもの
であって、本発明の石灰系るつぼよりも見掛け気孔率の
大きいものであり、そのことがＴｉＡｌ系合金中の酸素
含有量を低下させない一因であろうと推察される。
４号第１７２〜１７９頁には、ＣａＯにバインダーとし
てＣａＦ2 を５〜２０重量％添加して製造したるつぼを
用いてＴｉＡｌ系合金を熔融したときの、得られたＴｉ
Ａｌ系合金中の酸素含有量は０．１３〜０．１１重量％
であり、ＴｉＡｌ系合金の酸素量の抑制効果は認められ
なかったと記載されている。しかしながら、この文献に
記載されたるつぼは１３〜１６％の気孔率を有するもの
であって、本発明の石灰系るつぼよりも見掛け気孔率の
大きいものであり、そのことがＴｉＡｌ系合金中の酸素
含有量を低下させない一因であろうと推察される。
【００２３】何れにしても、本発明の石灰系るつぼは、
上記の特許公開公報や文献に開示された石灰系るつぼと
は全く異なる新規なものであり、優れた効果を奏するも
のである。
上記の特許公開公報や文献に開示された石灰系るつぼと
は全く異なる新規なものであり、優れた効果を奏するも
のである。
【００２４】本発明の石灰系るつぼは、酸化カルシウム
１００重量部と、フッ化カルシウム８〜２５重量部、好
ましくは１０〜２０重量部とからなる組成を有する。フ
ッ化カルシウムの量が上記範囲よりも小さいと、石灰系
るつぼの見掛け気孔率が大きくなり、フッ化カルシウム
の量が上記範囲よりも大きいと石灰系るつぼの高温での
機械的強度が低下する。
１００重量部と、フッ化カルシウム８〜２５重量部、好
ましくは１０〜２０重量部とからなる組成を有する。フ
ッ化カルシウムの量が上記範囲よりも小さいと、石灰系
るつぼの見掛け気孔率が大きくなり、フッ化カルシウム
の量が上記範囲よりも大きいと石灰系るつぼの高温での
機械的強度が低下する。
【００２５】本発明の石灰系るつぼに於ては、粒状の酸
化カルシウムの表面をフッ化カルシウムが被覆し、粒状
の酸化カルシウムがフッ化カルシウムにより接着された
構造を有している。
化カルシウムの表面をフッ化カルシウムが被覆し、粒状
の酸化カルシウムがフッ化カルシウムにより接着された
構造を有している。
【００２６】本発明の石灰系るつぼに於いて、酸化カル
シウムの粒子を小さくすると石灰系るつぼの見掛け気孔
率は小さくなるが、石灰系るつぼの物理的性質、特に熱
衝撃抵抗が低下する傾向にある。石灰系るつぼの物理的
性質を高く維持しながら同時に見掛け気孔率を小さくす
るために、酸化カルシウムはある程度広い粒度分布を有
する粒状物の形態を有することが必要である。一般的
に、酸化カルシウムの粒子は、３ｍｍ以下の粒子径を有
し、そして１．０〜０．５ｍｍの粒子径を有する粒子を
１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍｍ以下の粒子径
を有する粒子を２０〜５０重量％含有するような粒度分
布を有するものであることが好ましい。
シウムの粒子を小さくすると石灰系るつぼの見掛け気孔
率は小さくなるが、石灰系るつぼの物理的性質、特に熱
衝撃抵抗が低下する傾向にある。石灰系るつぼの物理的
性質を高く維持しながら同時に見掛け気孔率を小さくす
るために、酸化カルシウムはある程度広い粒度分布を有
する粒状物の形態を有することが必要である。一般的
に、酸化カルシウムの粒子は、３ｍｍ以下の粒子径を有
し、そして１．０〜０．５ｍｍの粒子径を有する粒子を
１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍｍ以下の粒子径
を有する粒子を２０〜５０重量％含有するような粒度分
布を有するものであることが好ましい。
【００２７】本発明の石灰系るつぼの見掛け気孔率は、
８％以下であることが好ましい。石灰系るつぼの見掛け
気孔率が小さいほど、そのるつぼを使用して製造された
金属材料、特にＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量を減少さ
せることができる。
８％以下であることが好ましい。石灰系るつぼの見掛け
気孔率が小さいほど、そのるつぼを使用して製造された
金属材料、特にＴｉＡｌ系合金中の酸素含有量を減少さ
せることができる。
【００２８】本発明の石灰系るつぼは、金属材料、特に
Ｔｉ又はＴｉＡｌ系合金を溶解するために繰り返し使用
しても、熔融金属がるつぼに侵潤することが無く殆ど全
く損傷を受けることが無いので、金属材料を溶解するた
めに繰り返し使用することができる。そのために、本発
明の石灰系るつぼは肉厚を薄くすることができ、軽量で
取り扱いの容易な石灰系るつぼである。更に、本発明の
石灰系るつぼは、熔融後の金属材料中の酸素含有率を減
少させることができ、繰り返し使用により熔融後の金属
材料中の酸素含有率をより一層減少させることができ
る。
Ｔｉ又はＴｉＡｌ系合金を溶解するために繰り返し使用
しても、熔融金属がるつぼに侵潤することが無く殆ど全
く損傷を受けることが無いので、金属材料を溶解するた
めに繰り返し使用することができる。そのために、本発
明の石灰系るつぼは肉厚を薄くすることができ、軽量で
取り扱いの容易な石灰系るつぼである。更に、本発明の
石灰系るつぼは、熔融後の金属材料中の酸素含有率を減
少させることができ、繰り返し使用により熔融後の金属
材料中の酸素含有率をより一層減少させることができ
る。
【００２９】本発明の石灰系るつぼの製造方法は、酸化
カルシウム粉末１００重量部とフッ化カルシウム粉末８
〜３０重量部との混合物をるつぼ状にプレス成形し、得
られた成形体を１３００〜１５５０℃の温度で、その見
掛け気孔率が１２％以下になるまで焼成することを特徴
とする。
カルシウム粉末１００重量部とフッ化カルシウム粉末８
〜３０重量部との混合物をるつぼ状にプレス成形し、得
られた成形体を１３００〜１５５０℃の温度で、その見
掛け気孔率が１２％以下になるまで焼成することを特徴
とする。
【００３０】原料の酸化カルシウム粉末としては、従来
石灰系るつぼの製造用原料として使用されている酸化カ
ルシウム、例えば、焼結カルシアクリンカー、電融カル
シアクリンカー等の粉砕物を特に限定することなく使用
できる。原料の酸化カルシウムは、前記の理由から、３
ｍｍ以下の粒子径を有し、１．０〜０．５ｍｍの粒子径
を有する粒子を１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍ
ｍ以下の粒子径を有する粒子を２０〜５０重量％含有す
る粉末であることが好ましい。
石灰系るつぼの製造用原料として使用されている酸化カ
ルシウム、例えば、焼結カルシアクリンカー、電融カル
シアクリンカー等の粉砕物を特に限定することなく使用
できる。原料の酸化カルシウムは、前記の理由から、３
ｍｍ以下の粒子径を有し、１．０〜０．５ｍｍの粒子径
を有する粒子を１０〜４０重量％含有し且つ０．１５ｍ
ｍ以下の粒子径を有する粒子を２０〜５０重量％含有す
る粉末であることが好ましい。
【００３１】原料のフッ化カルシウム粉末としては、通
常使用されるホタル石の粉末を使用することができる。
フッ化カルシウムは、１５０μｍ以下の粒子径を有する
粉末であることが好ましい。
常使用されるホタル石の粉末を使用することができる。
フッ化カルシウムは、１５０μｍ以下の粒子径を有する
粉末であることが好ましい。
【００３２】本発明の製造方法に於ては、先ず、原料の
酸化カルシウム粉末とフッ化カルシウム粉末との混合物
をプレス成形してるつぼ状の成形体を製造する。酸化カ
ルシウム粉末に対するフッ化カルシウム粉末の混合割合
は、酸化カルシウム粉末１００重量部に対してフッ化カ
ルシウム粉末８〜３０重量部である。成形体の焼成条件
により変わり得るが、一般に成形体の焼成工程の間に、
若干ではあるがフッ化カルシウムが分解、飛散などする
傾向があるので、目的とする石灰系るつぼ中のフッ化カ
ルシウムの含有量よりも、やや多い量でフッ化カルシウ
ムを使用することが好ましい。
酸化カルシウム粉末とフッ化カルシウム粉末との混合物
をプレス成形してるつぼ状の成形体を製造する。酸化カ
ルシウム粉末に対するフッ化カルシウム粉末の混合割合
は、酸化カルシウム粉末１００重量部に対してフッ化カ
ルシウム粉末８〜３０重量部である。成形体の焼成条件
により変わり得るが、一般に成形体の焼成工程の間に、
若干ではあるがフッ化カルシウムが分解、飛散などする
傾向があるので、目的とする石灰系るつぼ中のフッ化カ
ルシウムの含有量よりも、やや多い量でフッ化カルシウ
ムを使用することが好ましい。
【００３３】上記のプレス成形方法としては、静水圧プ
レス成形方法（ラバープレス成形方法）を便利に使用す
ることができる。成形圧は８００〜１５００ｋｇ／ｃｍ
2 の静水圧で十分である。
レス成形方法（ラバープレス成形方法）を便利に使用す
ることができる。成形圧は８００〜１５００ｋｇ／ｃｍ
2 の静水圧で十分である。
【００３４】本発明の製造方法に於ては、次にこのるつ
ぼ状の成形体を、１３００〜１５５０℃の温度で、最終
的に得られる石灰系るつぼの見掛け気孔率が１２％以
下、好ましくは８％以下になるまで焼成する。焼成時間
は、成形体の組成、成形体の大きさ（特に厚さ）、焼成
温度、目的とする石灰系るつぼの見掛け気孔率などの要
件の組み合わせにより変わるので一律に定めることはで
きないが、一般に１５分〜４時間である。目的とする見
掛け気孔率を有する石灰系るつぼを製造するために、上
記のようにして製造された成形体の組成、成形体の大き
さ（特に厚さ）等に応じて、最適な焼成温度及び焼成時
間を選定することは、当業者が容易にできるであろう。
ぼ状の成形体を、１３００〜１５５０℃の温度で、最終
的に得られる石灰系るつぼの見掛け気孔率が１２％以
下、好ましくは８％以下になるまで焼成する。焼成時間
は、成形体の組成、成形体の大きさ（特に厚さ）、焼成
温度、目的とする石灰系るつぼの見掛け気孔率などの要
件の組み合わせにより変わるので一律に定めることはで
きないが、一般に１５分〜４時間である。目的とする見
掛け気孔率を有する石灰系るつぼを製造するために、上
記のようにして製造された成形体の組成、成形体の大き
さ（特に厚さ）等に応じて、最適な焼成温度及び焼成時
間を選定することは、当業者が容易にできるであろう。
【００３５】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。
する。
【００３６】［実施例１］酸化カルシウム粉末として、
炭酸カルシウムを１８００℃の温度で焼成した後、粉砕
して製造した粉末状のカルシアクリンカー（化学組成、
ＣａＯ：９９．９重量％以上、ＭｇＯ：０．０２重量％
以下、ＳｉＯ2 ：０．０１重量％以下、粒度：粒径３ｍ
ｍ〜１ｍｍのもの１０重量％、粒径１ｍｍ未満〜０．５
ｍｍのもの２０重量％、粒径０．５ｍｍ未満〜０．１５
ｍｍのもの３０重量％、粒径０．１５ｍｍ未満のもの４
０重量％）１００重量部と、フッ化カルシウム粉末（粒
径０．１５ｍｍ以下）１５重量部とを、ボールミルを使
用して十分に混合して、均一な混合物を製造した。この
混合物から、ラバープレスを使用して１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の静水圧でプレス成形して、るつぼ状成形品（高
さ：約１７０ｍｍ、上端外径：約８７ｍｍ、肉厚：約１
１ｍｍ）を製造した。
炭酸カルシウムを１８００℃の温度で焼成した後、粉砕
して製造した粉末状のカルシアクリンカー（化学組成、
ＣａＯ：９９．９重量％以上、ＭｇＯ：０．０２重量％
以下、ＳｉＯ2 ：０．０１重量％以下、粒度：粒径３ｍ
ｍ〜１ｍｍのもの１０重量％、粒径１ｍｍ未満〜０．５
ｍｍのもの２０重量％、粒径０．５ｍｍ未満〜０．１５
ｍｍのもの３０重量％、粒径０．１５ｍｍ未満のもの４
０重量％）１００重量部と、フッ化カルシウム粉末（粒
径０．１５ｍｍ以下）１５重量部とを、ボールミルを使
用して十分に混合して、均一な混合物を製造した。この
混合物から、ラバープレスを使用して１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の静水圧でプレス成形して、るつぼ状成形品（高
さ：約１７０ｍｍ、上端外径：約８７ｍｍ、肉厚：約１
１ｍｍ）を製造した。
【００３７】このるつぼ成形品を、焼成炉中で１４５０
℃で５０分間焼成して、石灰系るつぼ（高さ：約１５０
ｍｍ、上端外径：約７５ｍｍ、肉厚：約１０ｍｍ）を製
造した。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は８．４％で
あった。
℃で５０分間焼成して、石灰系るつぼ（高さ：約１５０
ｍｍ、上端外径：約７５ｍｍ、肉厚：約１０ｍｍ）を製
造した。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は８．４％で
あった。
【００３８】得られた石灰系るつぼに、粒状スポンジチ
タン（酸素：０．０４重量％、塩素：０．０６重量％、
マグネシウム：０．０４重量％）と高純度アルミニウム
粒（４Ｎ）とを交互に充填し（Ｔｉ：Ａｌ＝１００：５
２重量比）、高周波誘導炉内で１６００℃で１０分間加
熱して溶解した後、金型に鋳込み冷却した。得られたＴ
ｉＡｌ系合金の酸素含有量（不活性ガス融解赤外線吸収
法により測定した）は０．１１重量％であった。
タン（酸素：０．０４重量％、塩素：０．０６重量％、
マグネシウム：０．０４重量％）と高純度アルミニウム
粒（４Ｎ）とを交互に充填し（Ｔｉ：Ａｌ＝１００：５
２重量比）、高周波誘導炉内で１６００℃で１０分間加
熱して溶解した後、金型に鋳込み冷却した。得られたＴ
ｉＡｌ系合金の酸素含有量（不活性ガス融解赤外線吸収
法により測定した）は０．１１重量％であった。
【００３９】上記のＴｉＡｌ系合金の溶解に使用したる
つぼを使用して、上記と同じ操作を繰り返して得られた
ＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．１０重量％であっ
た。同じるつぼについて、上記と同じ操作を繰り返して
（３回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．
０９７重量％であり、更に上記と同じ操作を繰り返して
（４回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．
０６６重量％であった。
つぼを使用して、上記と同じ操作を繰り返して得られた
ＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．１０重量％であっ
た。同じるつぼについて、上記と同じ操作を繰り返して
（３回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．
０９７重量％であり、更に上記と同じ操作を繰り返して
（４回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．
０６６重量％であった。
【００４０】ＴｉＡｌ系合金の製造を４回繰り返した後
のるつぼは、内面に黄色変化及び損傷が全く認められな
かった。
のるつぼは、内面に黄色変化及び損傷が全く認められな
かった。
【００４１】［実施例２］酸化カルシウムとして、実施
例１に於けると同様の方法で製造した粉末状のカルシア
クリンカー（化学組成、ＣａＯ：９９．９重量％以上、
ＭｇＯ：０．０２重量％以下、ＳｉＯ2 ：０．０１重量
％以下、粒度：粒径１ｍｍ〜０．５ｍｍのもの３０重量
％、粒径０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍのもの３０重量
％、粒径０．１５ｍｍ未満のもの４０重量％）１００重
量部と、実施例１で使用したフッ化カルシウム粉末１５
重量部とから、実施例１に於けると同様にして混合物を
製造し、この混合物から、ラバープレスを使用して１０
００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧でプレス成形して、るつぼ状
成形品（高さ：約１７０ｍｍ、上端外径：約８７ｍｍ、
肉厚：約５ｍｍ）を製造した。
例１に於けると同様の方法で製造した粉末状のカルシア
クリンカー（化学組成、ＣａＯ：９９．９重量％以上、
ＭｇＯ：０．０２重量％以下、ＳｉＯ2 ：０．０１重量
％以下、粒度：粒径１ｍｍ〜０．５ｍｍのもの３０重量
％、粒径０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍのもの３０重量
％、粒径０．１５ｍｍ未満のもの４０重量％）１００重
量部と、実施例１で使用したフッ化カルシウム粉末１５
重量部とから、実施例１に於けると同様にして混合物を
製造し、この混合物から、ラバープレスを使用して１０
００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧でプレス成形して、るつぼ状
成形品（高さ：約１７０ｍｍ、上端外径：約８７ｍｍ、
肉厚：約５ｍｍ）を製造した。
【００４２】このるつぼ成形品を、焼成炉中で１４８０
℃で３０分間焼成して、石灰系るつぼ（高さ：約１５０
ｍｍ、上端外径：約７６ｍｍ、肉厚：約５ｍｍ）を製造
した。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は４．２％であ
った。
℃で３０分間焼成して、石灰系るつぼ（高さ：約１５０
ｍｍ、上端外径：約７６ｍｍ、肉厚：約５ｍｍ）を製造
した。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は４．２％であ
った。
【００４３】得られた石灰系るつぼを使用して、実施例
１に於けると同様にしてＴｉＡｌ系合金を製造した。得
られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は、０．０７９重量
％であった。
１に於けると同様にしてＴｉＡｌ系合金を製造した。得
られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は、０．０７９重量
％であった。
【００４４】上記のＴｉＡｌ系合金の溶解に使用したる
つぼを使用して、上記と同じ操作を繰り返して（２回
目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０７５
重量％であり、更に、上記と同じ操作を繰り返して（３
回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０５
８重量％であり、更に上記と同じ操作を繰り返して（４
回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０６
６重量％であった。
つぼを使用して、上記と同じ操作を繰り返して（２回
目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０７５
重量％であり、更に、上記と同じ操作を繰り返して（３
回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０５
８重量％であり、更に上記と同じ操作を繰り返して（４
回目）得られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は０．０６
６重量％であった。
【００４５】ＴｉＡｌ系合金の製造を４回繰り返した後
のるつぼは、内面に黄色変化及び損傷が全く認められな
かった。
のるつぼは、内面に黄色変化及び損傷が全く認められな
かった。
【００４６】［実施例３］フッ化カルシウム粉末の使用
量を２０重量部に変え、成形体の焼成条件を１４８０
℃、３０分間に変えた他は、実施例１に於けると同様に
して石灰系るつぼを製造した。この石灰系るつぼの見掛
け気孔率は９．５％であった。
量を２０重量部に変え、成形体の焼成条件を１４８０
℃、３０分間に変えた他は、実施例１に於けると同様に
して石灰系るつぼを製造した。この石灰系るつぼの見掛
け気孔率は９．５％であった。
【００４７】［実施例４］フッ化カルシウム粉末の使用
量を１０重量部に変え、成形体の焼成条件を１３５０
℃、９０分間に変えた他は、実施例２に於けると同様に
して石灰系るつぼを製造した。この石灰系るつぼの見掛
け気孔率は１１．３％であった。
量を１０重量部に変え、成形体の焼成条件を１３５０
℃、９０分間に変えた他は、実施例２に於けると同様に
して石灰系るつぼを製造した。この石灰系るつぼの見掛
け気孔率は１１．３％であった。
【００４８】［実施例５］酸化カルシウム粉末として、
粒度が粒径１ｍｍ〜０．５ｍｍのもの３０重量％、粒径
０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍのもの４０重量％、粒径
０．１５ｍｍ未満のもの３０重量％である他は、実施例
１で使用した酸化カルシウムと同様のものを使用し、成
形体の焼成条件を１５００℃、３０分間に変えた他は、
実施例１に於けると同様にして石灰系るつぼを製造し
た。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は５．１％であっ
た。
粒度が粒径１ｍｍ〜０．５ｍｍのもの３０重量％、粒径
０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍのもの４０重量％、粒径
０．１５ｍｍ未満のもの３０重量％である他は、実施例
１で使用した酸化カルシウムと同様のものを使用し、成
形体の焼成条件を１５００℃、３０分間に変えた他は、
実施例１に於けると同様にして石灰系るつぼを製造し
た。この石灰系るつぼの見掛け気孔率は５．１％であっ
た。
【００４９】［比較例１］高純度炭酸カルシウムを１５
００℃で５時間焼成して得た酸化カルシウムをボールミ
ル粉砕して得られた粉砕物のうち、１００メッシュのタ
イラー標準篩を通過した酸化カルシウム粉末を、ラバー
プレスを使用して１２００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧でプレ
ス成形して、実施例１に於けると同様のるつぼ状成形品
を製造した。このるつぼ状成形品を、焼成炉中で１８０
０℃で２時間焼成して、石灰系るつぼを製造した。この
石灰系るつぼの見掛け気孔率は５．８％であった。
００℃で５時間焼成して得た酸化カルシウムをボールミ
ル粉砕して得られた粉砕物のうち、１００メッシュのタ
イラー標準篩を通過した酸化カルシウム粉末を、ラバー
プレスを使用して１２００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧でプレ
ス成形して、実施例１に於けると同様のるつぼ状成形品
を製造した。このるつぼ状成形品を、焼成炉中で１８０
０℃で２時間焼成して、石灰系るつぼを製造した。この
石灰系るつぼの見掛け気孔率は５．８％であった。
【００５０】得られた石灰系るつぼを使用して、実施例
１に於けると同様にしてＴｉＡｌ系合金を製造した。得
られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は、０．１２重量％
であった。また、このるつぼは、ＴｉＡｌ系合金の熔融
操作を一回行っただけでクラックが発生し、二回目のＴ
ｉＡｌ系合金の熔融操作に使用することはできなかっ
た。
１に於けると同様にしてＴｉＡｌ系合金を製造した。得
られたＴｉＡｌ系合金の酸素含有量は、０．１２重量％
であった。また、このるつぼは、ＴｉＡｌ系合金の熔融
操作を一回行っただけでクラックが発生し、二回目のＴ
ｉＡｌ系合金の熔融操作に使用することはできなかっ
た。
【００５１】比較例１の結果から、フッ化カルシウムを
含有しない石灰系るつぼは、その見掛け気孔率が小さく
ても熔融後の金属又は合金中の酸素含有量を減少させる
ことができず、熱衝撃抵抗も低いことが明らかである。
含有しない石灰系るつぼは、その見掛け気孔率が小さく
ても熔融後の金属又は合金中の酸素含有量を減少させる
ことができず、熱衝撃抵抗も低いことが明らかである。
【００５２】
【発明の効果】本発明の石灰系るつぼは、石灰系るつぼ
の優れた耐熱性、耐食性等を犠牲にすることなく、酸素
含有量の少ない金属又は合金、特にＴｉ又はＴｉＡｌ系
合金を製造することができるという顕著に優れた効果を
奏する石灰系るつぼである。
の優れた耐熱性、耐食性等を犠牲にすることなく、酸素
含有量の少ない金属又は合金、特にＴｉ又はＴｉＡｌ系
合金を製造することができるという顕著に優れた効果を
奏する石灰系るつぼである。
【００５３】本発明の石灰系るつぼは、金属材料、特に
Ｔｉ又はＴｉＡｌ系合金を溶解するために繰り返し使用
しても、熔融金属がるつぼに侵潤することが無く殆ど全
く損傷を受けることが無いので、金属材料を溶解するた
めに繰り返し使用することができるので、本発明の石灰
系るつぼは肉厚を薄くすることができ、軽量で取り扱い
が容易であるという効果も奏する。
Ｔｉ又はＴｉＡｌ系合金を溶解するために繰り返し使用
しても、熔融金属がるつぼに侵潤することが無く殆ど全
く損傷を受けることが無いので、金属材料を溶解するた
めに繰り返し使用することができるので、本発明の石灰
系るつぼは肉厚を薄くすることができ、軽量で取り扱い
が容易であるという効果も奏する。
【００５４】更に、本発明の石灰系るつぼは、熔融後の
金属材料中の酸素含有率を減少させることができ、繰り
返し使用により熔融後の金属材料中の酸素含有率をより
一層減少させることができるという効果も奏する。
金属材料中の酸素含有率を減少させることができ、繰り
返し使用により熔融後の金属材料中の酸素含有率をより
一層減少させることができるという効果も奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27B 14/10 C04B 35/057 F27D 1/00
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化カルシウム１００重量部とフッ化カ
ルシウム８〜２５重量部とからなり、１２％以下の見掛
け気孔率を有することを特徴とする石灰系るつぼ。 - 【請求項２】 酸化カルシウム粉末１００重量部とフッ
化カルシウム粉末８〜３０重量部との均一混合物をるつ
ぼ状にプレス成形し、得られた成形体を１３００〜１５
５０℃の温度で、その見掛け気孔率が１２％以下になる
まで焼成することを特徴とする石灰系るつぼの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23531592A JP3312043B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 石灰系るつぼ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23531592A JP3312043B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 石灰系るつぼ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0658672A JPH0658672A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3312043B2 true JP3312043B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=16984294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23531592A Expired - Fee Related JP3312043B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 石灰系るつぼ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312043B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7967057B2 (en) | 2005-11-30 | 2011-06-28 | Kobe Steel, Ltd. | Induction melting apparatus employing halide type crucible, process for producing the crucible, method of induction melting, and process for producing ingot of ultrahigh-purity Fe-, Ni-, or Co-based alloy material |
| CN105859305B (zh) * | 2016-03-28 | 2019-03-26 | 西安石油大学 | 一种抗水化、抗热震的干法氧化钙坩埚制备方法 |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP23531592A patent/JP3312043B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658672A (ja) | 1994-03-04 |
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