JP3598038B2 - 耐浸食性ルツボおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属を溶解鋳造するために使用するルツボに関するものである。特に、本発明に係るルツボはロストワックス精密鋳造法において、Ｎｉ基等活性金属の溶解鋳造に使用するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来鋳造の分野では、溶解炉としては小型のものは溶湯との接触による浸食を防ぐ為、ルツボタイプのものが多用されてきた。さらに、活性元素の入った金属の鋳造のためには真空溶解用のルツボとしてジルコニア、マグネシアなどの高純度で耐火度の高い材質が使用されている。しかしながら、上記ルツボの使用においては、活性元素が溶湯に触れるため、浸食作用が大きく長時間もたないという問題があった。このため、たとえば特開平３−２８２１８７号には、ルツボ内壁面を２重構造にすることにより、活性元素との反応を押さえ、浸食性を改善した提案がなされている。この提案はルツボ内壁を２重構造にすることで耐浸食性を上げるという点で優れたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平３−２８２１８７号に開示されているルツボおよびその製造方法は、耐浸食という点では有利であるものの、２重構造の耐浸食層を形成するのに時間がかかる、また作業バラツキにより亀裂を生じる、さらに耐浸食層の剥離という問題があった。これらの問題は、浸食のないルツボを実用化する上で大きな問題となる。
本発明の目的は、活性元素によるルツボの浸食を抑えた溶解用耐浸食性ルツボおよびその製造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、溶解用ルツボの浸食の問題を検討し、耐浸食性を向上させる為にコロイド状アルミナ溶液の拡散含浸という製造方法を採用することで浸食性を大きく改善できることを見いだし本発明に到達した。
【０００５】
すなわち本発明は耐火物からなる溶解用ルツボにおいて、ルツボ内壁から肉厚の８０％以下でアルミナを含浸させたことを特徴とする溶解用ルツボである。
また、耐火物からなる溶解用ルツボにおいて、コロイド状アルミナ溶液を該ルツボ内壁に塗布もしくはコロイド状アルミナ溶液中に浸漬したのち、加熱することにより、アルミナを拡散含浸させることを特徴とする、上記記載の溶解用ルツボの製造方法である。
拡散含浸させるために、好ましくはコロイド状アルミナ溶液の固形分濃度は、１０〜２５％である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上述したように、本発明の重要な特徴は溶解用ルツボ内壁にコロイド状アルミナ溶液を塗布し、これを加熱することにより拡散含浸させるという製造方法を採用したことにある。
コロイド状アルミナ溶液の拡散含浸させた層には、溶解金属中の活性元素と溶解用ルツボ構成元素との反応抑制の作用があるため、活性元素を含む金属の溶解時に浸食されにくいという効果がある。
また、コロイド状アルミナ溶液が加熱により容易に、耐火物層に拡散浸透するという性状を見出し、これを採用したことにより高品質な溶解用ルツボを容易に製造できるという効果がある。
【０００７】
【実施例】
第１図は本発明に係わる試験に用いた溶解用ルツボを示すものであり、外径１７０ｍｍ、高さ２８０ｍｍ、肉厚は１５ｍｍでジルコニア質のものを使用した。
本実施例では、ジルコニア質のルツボを使用しているが、溶解金属の種類、溶解方法などにより、例えばマグネシア質のルツボを使うこともできる。
まず、内壁面にコロイド状アルミナ溶液を塗布し、常温乾燥させた後、１２００℃で加熱し拡散処理をした。ついで、常温まで冷却したものを試験に供した。
コロイド状アルミナ溶液中の固形成分は１０％、２０％のものを使用した。なお、第２図は本発明に係わる溶解用ルツボにアルミナが拡散した様子を模式的に示したものである。
【０００８】
本実施例では、コロイド状アルミナ溶液を溶解用ルツボ内壁に塗布して製造しているが、コロイド状アルミナ溶液に浸漬して引き上げた後、加熱し拡散処理をする製造方法としてもよい
【０００９】
上記のようにして製作した溶解用ルツボを真空高周波溶解炉にセットし、真空下でＮｉ基超耐熱合金を溶解鋳造した。溶解鋳造回数は６０回であり、溶解炉冷却後、その溶解用ルツボの肉厚を測定した。比較のために、未処理の溶解用ルツボと含浸層が１５％の溶解用ルツボも、真空下でＮｉ基超耐熱合金を溶解鋳造し、同様に肉厚測定を行った。
【００１０】
【表１】
表１は溶解鋳造後のルツボの浸食状況をまとめたものである。通常、溶解用ルツボの浸食が起これば、溶解用ルツボの肉厚は減少する。表１に示す通り、本発明による溶解用ルツボは未処理品と比較して耐浸食性に優れていることがわかる。含浸拡散率を８０％以下としているのは、１００％であっても同様の効果が得られるが、含浸拡散処理に時間およびコストがかかるため、実用上の範囲として決定した。また、含浸拡散率が１５％のものについては、溶解鋳造する活性金属の種類、使用回数、溶解方法などにより効果が違うものの同様な効果が得られた。なお、表１に示す含浸拡散率はルツボを切断して確認した。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば溶解用ルツボの耐食性を飛躍的に改善することができ、Ｎｉ基等の活性金属の精密鋳造とって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる溶解用耐侵食性ルツボの形状を示す。
【図２】本発明に係わる溶解用耐侵食性ルツボの一断面を示す。
【符号の説明】
ルツボ内壁 ２．コロイダル状アルミナ溶液含浸層
Claims (2)
- ジルコニア質またはマグネシア質からなるＮｉ基耐熱合金溶解用ルツボにおいて、ルツボ内壁から肉厚の１５％以上８０％以下でアルミナを拡散含浸させたことを特徴とするＮｉ基耐熱合金溶解用ルツボ。
- Ｎｉ基耐熱合金溶解用ルツボの製造方法において、コロイド状アルミナ溶液を該ルツボ内壁に塗付もしくはコロイド状アルミナ溶液中に浸漬したのち、加熱することにより、アルミナを拡散含浸させることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ基耐熱合金溶解用ルツボの製造方法。
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