JP3745410B2 - 溶鋼への希土類元素の添加方法および添加材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶湯への希土類元素の添加方法およびそのための添加材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車排気浄化触媒用メタル担体、シースルー式の石油ストーブの外煙筒、伝熱線等の用途に、耐酸化性に優れたＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金が多用されてきている。
【０００３】
一方、Ｆｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金に少量の希土類元素を添加すると酸化皮膜の密着性が向上し、耐酸化性が著しく向上することが知られている。
【０００４】
例えば、自動車排気浄化触媒用メタル担体に用いられるステンレス鋼箔としては特公昭５８―２３１３８号公報、特公昭５４―１５０３５号公報、特公平６―８４８６号公報、特開平４―１２８３４４号公報、特開昭５６―９６７２６号公報、特開昭５８―１７７４３７号公報、特開昭６３―４５３５１号公報などが開示されている。
【０００５】
しかしながら、希土類元素は酸素との反応熱が極めて大きく、溶融合金に希土類元素を添加すると、合金中の酸素あるいはスラグ中の酸素と激しく反応して飛散し、作業上危険であるのみならず希土類元素の添加歩留まりも安定せず、希土類元素添加Ｆｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金製造上の隘路となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金溶湯に希土類元素を添加するに際し、作業上の危険性や添加歩留まりの不安定さといった問題を解決し、安全に希土類元素添加作業が遂行できるとともに、添加歩留まりを高い水準で安定させることができる方法およびそのための添加材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填して線状あるいは棒状の添加材を形成し、溶鋼へ挿入する溶鋼への希土類元素の添加方法にあり、さらに希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填してなる線状あるいは棒状添加材にある。
【０００８】
【作用】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明において、希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイド元素（原子番号５７〜７１のＬａ〜Ｌｕ）をいう。これらの元素は酸素に対する親和力が極めて強く、高温で酸素に接すると、酸素が微量であっても激しく反応して発熱する。
【００１０】
したがって、合金溶湯中へ希土類元素を添加すると合金溶湯中の残留酸素やスラグ中の酸素と激しく反応して合金溶湯やスラグ、場合によっては添加すべき希土類元素それ自体が飛散し、添加作業を危険なものとするのみならず、希土類元素の添加歩留まりも安定しない。
【００１１】
本発明者らは、合金溶湯への添加に都合が良く、かつ希土類元素の反応性を抑え得る合金相手について種々検討を重ねた結果、鉄およびクロムとの合金化が最適であることを見いだした。
【００１２】
希土類元素は、鉄およびクロムとの合金化に際し、一部の反応熱を放出し合金溶湯へ添加されたときにはそれだけ反応熱が減少する。
【００１３】
希土類元素の鉄およびクロムとの合金化に際しては、該合金中の希土類元素の含有量が高い方が望ましく、これにより合金溶湯へ希土類元素を添加したときの鉄およびクロムの増量を可及的に抑え得ることも同時に可能である。
【００１４】
この際、鉄およびクロム―希土類元素合金は、粉体への加工が容易である（粉砕性良好）ことが必須であるので、金属組織的には金属間化合物を形成することが必要である。
【００１５】
しかしながら、該合金中の鉄とクロムの混合比は重量％で１：１に近いほど良く重量％で４０〜６０％クロムであることが好ましい。
【００１６】
この組成の鉄―クロムは金属間化合物σ相を形成するため、希土類元素と合金化する際に粉砕性良好で粉体加工が容易である。
【００１７】
一方、合金化に際し希土類元素の量を多くすると、合金組織に金属間化合物の他に金属希土類が形成されるようになり金属間化合物の量が減少して合金の粉砕性を低下させ粉体への加工を困難なものにする。
【００１８】
したがって、鉄およびクロムに対する希土類元素の量は原子％で４５〜９０％が望ましい。さらに好ましくは、合金粉体の融点が低く、比重も高い方が良い。
【００１９】
しかし、前記希土類元素の鉄およびクロムとの合金粉体をそのまま合金溶湯へ添加すると、粉体が高温のスラグや合金溶湯表面で反応して、スラグや溶湯に飛散や変質がある。
【００２０】
本発明者らは、この問題をも解決すべく研究を重ねた結果、希土類元素と鉄およびクロムとの合金粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼で被覆して合金溶湯へ挿入したところ、スラグの飛散や変質もなく極めて安全にかつ、高い水準の添加歩留まりで希土類元素を合金溶湯へ添加しうることを知見した。
【００２１】
このような添加材を合金溶湯へ供給するには、合金溶湯を連続鋳造するプロセスを含む製造プロセスにあっては、タンディシュあるいはモールド内の合金溶湯中に線状あるいは棒状の添加材を好ましくは連続的に挿入する。
【００２２】
また、合金溶湯を鋳型内に注入して凝固させてインゴットとするプロセスを含む製造プロセスにあっては、タンディシュ内の合金溶湯へ線状あるいは棒状の添加材を好ましくは連続的に挿入する。
【００２３】
【実施例】
Ｆｅ―２０Ｃｒ―５Ａｌに０．０８％のＹ、Ｙミッシュメタル、ＬａまたはＣｅ・Ｌａミッシュメタルを添加した合金を得るべく、２０％Ｃｒ―４．５〜５％Ａｌ―Ｆｅからなる組成の合金を溶製しこれを連続鋳造した。
【００２４】
その際、連続鋳造装置のモールドにおけるスラグの上から、表１に示す各種の線状の添加材を合金溶湯へ連続的に挿入した。
【００２５】
表１におけるＮｏ．１、Ｎｏ．２の実施例では、Ｃｅ・ＬａのミッシュメタルまたはＹ合金をＡｌフォイルで包んで合金溶湯中へ挿入したが、スラグや合金溶湯の飛散が激しく作業が危険で、この方法による操業は継続できなかった。
【００２６】
表１におけるＮｏ．３〜７の実施例ではＹ，Ｙミッシュメタル、ＬａおよびＣｅ・Ｌａミッシュメタルの鉄およびクロムとの合金粉体（１０＃〜１００＃）を作製し軟鋼（ＳＰＣ）あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）の薄板で被覆した。
【００２７】
この実施例においてＹミッシュメタルとは、Ｙ：約６０％あるいは９０％、残部：原子番号５７〜７１のＬａ〜Ｌｕの希土類元素であるＹ合金である（表中に６０％Ｙあるいは９０％Ｙと示す。）。
【００２８】
これらの被覆合金線（添加材）を連続鋳造装置のモールドにおけるスラグの上から合金溶湯中へ連続的に挿入した。
【００２９】
これらの実施例（Ｎｏ．３〜７）においては、スラグや合金溶湯の飛散は全く無くまた、スラグの変質もほとんどなく良好な鋳片が得られた。
【００３０】
本発明によって得られた鋳片から、鋳片６ｍおきにサンプルを採取して成分分析を行い、添加物の歩留まりを求めた。その結果を表１に示す。
【００３１】
本発明によるときは、９０〜９７％の安定した高い水準の歩留まりを示している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【発明の効果】
本発明によるときは、安全かつ安定した高い水準の歩留まりで、溶鋼に対し希土類元素を添加することができるから、高温における耐酸化性に優れた材料を安価に安定して供給できる効果を奏する。
【産業上の利用分野】
本発明は、溶湯への希土類元素の添加方法およびそのための添加材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車排気浄化触媒用メタル担体、シースルー式の石油ストーブの外煙筒、伝熱線等の用途に、耐酸化性に優れたＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金が多用されてきている。
【０００３】
一方、Ｆｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金に少量の希土類元素を添加すると酸化皮膜の密着性が向上し、耐酸化性が著しく向上することが知られている。
【０００４】
例えば、自動車排気浄化触媒用メタル担体に用いられるステンレス鋼箔としては特公昭５８―２３１３８号公報、特公昭５４―１５０３５号公報、特公平６―８４８６号公報、特開平４―１２８３４４号公報、特開昭５６―９６７２６号公報、特開昭５８―１７７４３７号公報、特開昭６３―４５３５１号公報などが開示されている。
【０００５】
しかしながら、希土類元素は酸素との反応熱が極めて大きく、溶融合金に希土類元素を添加すると、合金中の酸素あるいはスラグ中の酸素と激しく反応して飛散し、作業上危険であるのみならず希土類元素の添加歩留まりも安定せず、希土類元素添加Ｆｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金製造上の隘路となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金溶湯に希土類元素を添加するに際し、作業上の危険性や添加歩留まりの不安定さといった問題を解決し、安全に希土類元素添加作業が遂行できるとともに、添加歩留まりを高い水準で安定させることができる方法およびそのための添加材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填して線状あるいは棒状の添加材を形成し、溶鋼へ挿入する溶鋼への希土類元素の添加方法にあり、さらに希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填してなる線状あるいは棒状添加材にある。
【０００８】
【作用】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明において、希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイド元素（原子番号５７〜７１のＬａ〜Ｌｕ）をいう。これらの元素は酸素に対する親和力が極めて強く、高温で酸素に接すると、酸素が微量であっても激しく反応して発熱する。
【００１０】
したがって、合金溶湯中へ希土類元素を添加すると合金溶湯中の残留酸素やスラグ中の酸素と激しく反応して合金溶湯やスラグ、場合によっては添加すべき希土類元素それ自体が飛散し、添加作業を危険なものとするのみならず、希土類元素の添加歩留まりも安定しない。
【００１１】
本発明者らは、合金溶湯への添加に都合が良く、かつ希土類元素の反応性を抑え得る合金相手について種々検討を重ねた結果、鉄およびクロムとの合金化が最適であることを見いだした。
【００１２】
希土類元素は、鉄およびクロムとの合金化に際し、一部の反応熱を放出し合金溶湯へ添加されたときにはそれだけ反応熱が減少する。
【００１３】
希土類元素の鉄およびクロムとの合金化に際しては、該合金中の希土類元素の含有量が高い方が望ましく、これにより合金溶湯へ希土類元素を添加したときの鉄およびクロムの増量を可及的に抑え得ることも同時に可能である。
【００１４】
この際、鉄およびクロム―希土類元素合金は、粉体への加工が容易である（粉砕性良好）ことが必須であるので、金属組織的には金属間化合物を形成することが必要である。
【００１５】
しかしながら、該合金中の鉄とクロムの混合比は重量％で１：１に近いほど良く重量％で４０〜６０％クロムであることが好ましい。
【００１６】
この組成の鉄―クロムは金属間化合物σ相を形成するため、希土類元素と合金化する際に粉砕性良好で粉体加工が容易である。
【００１７】
一方、合金化に際し希土類元素の量を多くすると、合金組織に金属間化合物の他に金属希土類が形成されるようになり金属間化合物の量が減少して合金の粉砕性を低下させ粉体への加工を困難なものにする。
【００１８】
したがって、鉄およびクロムに対する希土類元素の量は原子％で４５〜９０％が望ましい。さらに好ましくは、合金粉体の融点が低く、比重も高い方が良い。
【００１９】
しかし、前記希土類元素の鉄およびクロムとの合金粉体をそのまま合金溶湯へ添加すると、粉体が高温のスラグや合金溶湯表面で反応して、スラグや溶湯に飛散や変質がある。
【００２０】
本発明者らは、この問題をも解決すべく研究を重ねた結果、希土類元素と鉄およびクロムとの合金粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼で被覆して合金溶湯へ挿入したところ、スラグの飛散や変質もなく極めて安全にかつ、高い水準の添加歩留まりで希土類元素を合金溶湯へ添加しうることを知見した。
【００２１】
このような添加材を合金溶湯へ供給するには、合金溶湯を連続鋳造するプロセスを含む製造プロセスにあっては、タンディシュあるいはモールド内の合金溶湯中に線状あるいは棒状の添加材を好ましくは連続的に挿入する。
【００２２】
また、合金溶湯を鋳型内に注入して凝固させてインゴットとするプロセスを含む製造プロセスにあっては、タンディシュ内の合金溶湯へ線状あるいは棒状の添加材を好ましくは連続的に挿入する。
【００２３】
【実施例】
Ｆｅ―２０Ｃｒ―５Ａｌに０．０８％のＹ、Ｙミッシュメタル、ＬａまたはＣｅ・Ｌａミッシュメタルを添加した合金を得るべく、２０％Ｃｒ―４．５〜５％Ａｌ―Ｆｅからなる組成の合金を溶製しこれを連続鋳造した。
【００２４】
その際、連続鋳造装置のモールドにおけるスラグの上から、表１に示す各種の線状の添加材を合金溶湯へ連続的に挿入した。
【００２５】
表１におけるＮｏ．１、Ｎｏ．２の実施例では、Ｃｅ・ＬａのミッシュメタルまたはＹ合金をＡｌフォイルで包んで合金溶湯中へ挿入したが、スラグや合金溶湯の飛散が激しく作業が危険で、この方法による操業は継続できなかった。
【００２６】
表１におけるＮｏ．３〜７の実施例ではＹ，Ｙミッシュメタル、ＬａおよびＣｅ・Ｌａミッシュメタルの鉄およびクロムとの合金粉体（１０＃〜１００＃）を作製し軟鋼（ＳＰＣ）あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）の薄板で被覆した。
【００２７】
この実施例においてＹミッシュメタルとは、Ｙ：約６０％あるいは９０％、残部：原子番号５７〜７１のＬａ〜Ｌｕの希土類元素であるＹ合金である（表中に６０％Ｙあるいは９０％Ｙと示す。）。
【００２８】
これらの被覆合金線（添加材）を連続鋳造装置のモールドにおけるスラグの上から合金溶湯中へ連続的に挿入した。
【００２９】
これらの実施例（Ｎｏ．３〜７）においては、スラグや合金溶湯の飛散は全く無くまた、スラグの変質もほとんどなく良好な鋳片が得られた。
【００３０】
本発明によって得られた鋳片から、鋳片６ｍおきにサンプルを採取して成分分析を行い、添加物の歩留まりを求めた。その結果を表１に示す。
【００３１】
本発明によるときは、９０〜９７％の安定した高い水準の歩留まりを示している。
【００３２】
【表１】
【発明の効果】
本発明によるときは、安全かつ安定した高い水準の歩留まりで、溶鋼に対し希土類元素を添加することができるから、高温における耐酸化性に優れた材料を安価に安定して供給できる効果を奏する。
Claims (3)
- 希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填して線状あるいは棒状添加材を形成し、これを溶鋼へ挿入することを特徴とする溶鋼への希土類元素の添加方法。
- 希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金の粉体を炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる外皮被覆材に充填してなる線状あるいは棒状添加材。
- 希土類元素の１種または２種以上と鉄およびクロムとの合金において、鉄とクロムとの混合比が重量％でクロム４０％〜６０％である請求項２記載の線状あるいは棒状添加材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12757395A JP3745410B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 溶鋼への希土類元素の添加方法および添加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12757395A JP3745410B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 溶鋼への希土類元素の添加方法および添加材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08302443A JPH08302443A (ja) | 1996-11-19 |
| JP3745410B2 true JP3745410B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=14963398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12757395A Expired - Fee Related JP3745410B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 溶鋼への希土類元素の添加方法および添加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3745410B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107513657A (zh) * | 2017-09-03 | 2017-12-26 | 安徽天裕汽车零部件制造有限公司 | 一种用于汽车底盘的复合材料 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP12757395A patent/JP3745410B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08302443A (ja) | 1996-11-19 |
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