JPH01165731A

JPH01165731A - Ｖ−ａ１合金の製造方法

Info

Publication number: JPH01165731A
Application number: JP32466487A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nayuki; 利夫名雪; Toshio Kamaya; 釜谷　俊夫; Masahiro Fujiwara; 正博藤原; Tadahiko Nishi; 忠彦西; Chiaki Ouchi; 大内　千秋; Naoki Sakata; 坂田　直起
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1989-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はチタン合金の母合金として使用されるＶ−Ａ　
Ｉ合金の製造方法に関する。

［従来技術］チタン合金用のＶ−Ａｔ母合金の製造方法としてはＡｌ
テルミット法と電気炉法が知られているが、工業的には
、一般的にＡｌテルミット法が実施されている。

Ａｌテルミット法は、テルミット炉に原料である五酸化
バナジウム鉱石（Ｖ２Ｏ３）とＡｌ粉末（還元剤として
）及び造滓剤を装入し、大気中でテルミット反応させる
方法であり、その反応は、Ｖ２０ｇ＋１０／３Ａｌ　＋
　２（Ｚ　・Ａｌ　　→２　（Ｖ＋　・Ａｌ　（２〕５
　／　３Ａｌ２０３−　Ｑ〈ここで、α＝０．２〜１．
２６＞となる。

テルミット反応炉としては、水冷式Ｃｕルツボを使う方
法と、内面にセラミックス・ライニング材を施した鋼製
炉体を使う方法があるが、Ｃｕルツボ法はライニングが
不要で合金へのライニング材汚染がない利点がある反面
、生産規模を大きくすることができず製造コストの低減
が図れない欠点があるため、セラミックス・ライニング
材法が最も一般的に用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、上記したテルミット反応によるＶ−Ａｌ合金
の製造方法においては、合金の清浄度、歩留および純度
について大きな問題があった。

即ち、Ｖ−Ａ　Ｉ合金に対するガスの溶解度は液体と固
体では大きな差があり、液体のほうが大きいため、特に
溶融メタルが凝固する時に大量のガスを放出し、メタル
上面に縦に亀裂が走り、且つ多数の気孔が発生したり、
メタル上面や下面にＡｌ２Ｏ３介在物が偏在するなどメ
タルの清浄度が悪化する問題がある。

また、スラグとＶ２Ｏ５との親和力が強いため、Ｖ２Ｏ
５の［メタル／スラグ］移行比が低下してスラグ中のＶ
２Ｏ５濃度が数％に達し、メタル中の■歩留が低下する
問題がある。

また更に、従来技術においては、造滓剤として石灰を使
用しており、これが不純物混入の原因になっている。石
灰にはＳｉ、Ｆｅ等の不純物が含まれているほか、破砕
工程等反応炉に装入するまでの間にＣＯ２が吸収されて
いるので、これらの不純物がメタルに混入して純度を低
下させるという問題もある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、メタルの清浄度と■歩留を向上させ、
更に純度を高めることができるＶ−Ａ　Ｉ合金の製造方
法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、五酸化バナジウム鉱石を鉱石サイズ２０止以
下で且つ１叩以下が５〜５０ｗｔ％となるように調整し
これにＶ−Ａ　Ｉ合金をテルミット反応で製造した際に
発生したＡｈＯ３９０％〜９９．５％の組成を有するス
ラグを造滓剤として配合し、更に還元剤としてＡｌ粉末
を添加し、反応炉において下記に定義するＱ値をＱ＝７
５０〜９５０　ｋｃａｌ／　ｋｇにしてテルミット反応
させることを特徴とするＶ−Ａ　）合金の製造方法であ
る。

［作用］本発明におけるＶ−Ａ　Ｉ合金としてはＶ−６０〜９０
％、Ａｌ＝４０〜１０％のものを対象とする。

本発明者らの知見によれば、メタル凝固時のガス放出量
とＶ−Ａｌ合金組成との関係において、■が５０％から
１００％に増加するにつれ、）（２、Ｎ２等のガス放出
量が減少する。また１、Ａ　１％が０．５％から５０％
に増加するにつれ、スラグ中のＶ２Ｏ５が７％から０．
５％に減少する。

このような知見に基づき、ガス放出量がメタルの清浄度
をおとさない範囲であり、且つスラグ中のＶ２Ｏ５を低
減できるＶ−Ａ　Ｉ合金組成を選び、Ｖ＝６０〜９０％
、Ａｌ＝４０〜１０％合金を対象としたものである。

また、別の研究によれば、テルミット反応で副生ずるス
ラグ中の組成をＡｌ２０３９０〜９９．５％になるよう
に装入原料の組成を調節すると、メタルの上面、下面に
偏在していたＡｌ２Ｏ３介在物がなくなるという知見も
得ている。このようなスラグの組成を得るために、造滓
剤として、Ｖ−Ａｌ合金をテルミット反応で製造した際
に発生したＡｈＯ３９０％〜９９．５％の組成を有する
スラグ（以下の説明においてはＶ−Ａｌスラグと略称す
る）を使用する。造滓剤として上記のごとき組成のＶ−
Ａ　ｌスラグが使用されるので、造滓剤に由来する不純
物の量が減少する。

次に、反応炉に装入する原料の粒径について説明する。

第１図は五酸化バナジウム鉱石の粒径分布と■歩留との
関係を示す図である。第１図において、粒径は細かいほ
ど還元剤との接触面積が拡大し、テルミット反応が迅速
に起こり、未反応による原料ロスを少なくすることがで
き、■歩留を向上させる。しかし、粒径２０龍以下で且
つ粒径１■以下のものが５０％を超える粒径分布になる
と■歩留の向上は飽和しはじめるので、あまり粒径を細
かくすると、製造コストが高くなる。このため、本発明
においては、■歩留がほぼ９０％以上を確保できる粒度
分布として、２０ｍｍ以下で且つ１市以下が５〜５０ｗ
ｔ％の範囲を定めた。

また造滓剤として配合するＶ−Ａ　ｌスラグは５市以下
の粒径に調整するのが望ましい、更に本発明においては
、■歩留を向上させるために、テルミット反応に際して
下記のごとく定義するＱ値が７５０〜９５０　ｋ　ｃ　
ａ　Ｉ　／　ｋ　ｇになるように原料の配合を調整する
。

Ｑ値を上記の範囲にすれば、反応熱量が最適の範囲に選
ばれて爆発的なテルミット反応が抑制され、原料と生成
物の飛散ロスによるＶ歩留の低下を防ぐことができる。

このＱ値と■歩留との関係を第２図に示す、この図で明
らかなように、Ｑ値を７５０〜９５０ｋｃａｌ／ｋｇに
すれば、はぼ９０％以上の高いＶ歩留が得られることが
わかる。

なお、テルミット反応炉のコーテイング材としては種々
のものが使用されるが、前記のＶ−Ａ　ｌスラグを用い
ると、他のコーテイング材を使用した場合に比べ、コー
テイング材と反応メタルとの分離がよく、また両者の間
の反応も抑制され、■歩留が向上する。第１表はコーテ
イング材の種類と製品になるメタルの歩留との関係を調
べた結果である。

第１表［発明の実施例］以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）第２表に示す原料を、Ｖ−Ａｌスラグをラコーティング
した反応炉に装入し、Ｑ値＝８５０ｋｃａｌ／ｋｇでテ
ルミット反応させ、６５Ｖ−３５Ａｌ合金を製造した。

その結果得られた生成物であるメタルとスラグの組成を
第３表に示す。第３表のごとく、■歩留は９９．１％で
あり、極めて高い値であった。また、メタルの表面性状
も良好であった。

（実施例２）第４表に示す原料を実施例１と同じ反応炉に装。

入し、Ｑ値＝　８７０　ｋｃａｌ／　ｋｇでテルミット
反応すせ、８５Ｖ−１５Ａｌ合金を製造した。得られた
生成物であるメタルとスラグの組成を第５表に示す、第
５表のごとく、■歩留は９８．４％であり、極めて高い
値であった。また、メタルの表面性状も良好であった。

［発明の効果コ本発明によれば、原料の粒径およびＱ値を適正に調整し
てテルミット反応させると共に、造滓剤としてはＶ−Ａ
ｌスラグを使用するので、メタルの清浄度がよく、■歩
留が極めて高く、更に純度の高いＶ−Ａ　Ｉ合金を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は五酸化バナジウム鉱石の粒径とＶ歩留との関係
を示す図、第２図はＱ値と■歩留との関係を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】五酸化バナジウム鉱石を鉱石サイズ２０ｍｍ以下で且つ
１ｍｍ以下が５〜５０ｗｔ％となるように調整し、これ
にＶ−Ａｌ合金をテルミット反応で製造した際に発生し
たＡｌ＿２Ｏ＿３９０％〜９９．５％の組成を有するス
ラグを造滓剤として配合し、更に還元剤としてＡｌ粉末
を添加し、反応炉において下記に定義するＱ値をＱ＝７
５０〜９５０ｋｃａｌ／ｋｇにしてテルミット反応させ
ることを特徴とするＶ−Ａｌ合金の製造方法。Ｑ＝テルミット反応熱（ｋｃａｌ）／（五酸化バナジウ
ム鉱石＋Ａｌ粉末＋造滓剤）の重量（ｋｇ）