JPH03197624A - Vacuum esr method for component control - Google Patents
Vacuum esr method for component controlInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、成分制御真空ESR方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、高品質で、成分制御
性に優れた新しいESR方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a component-controlled vacuum ESR method. More specifically, the present invention relates to a new ESR method with high quality and excellent composition controllability.
(従来の技術とその課題)
従来より、溶解および造塊した鋼材を再溶解して組織均
一性の良好な高品質鋼材を製造するための方法として、
VAR(真空アーク溶解)法とともにESR(エレクト
ロスラグ再溶解)方法が知られている。(Conventional technology and its problems) Conventionally, as a method for producing high-quality steel with good structural uniformity by re-melting melted and ingot-formed steel,
The ESR (electroslag remelting) method is known as well as the VAR (vacuum arc melting) method.
VAR(真空アーク溶解)法が真空下に鋼材をアーク溶
解するのに対し、このESRはスラグ中に鋼材を浸漬し
て溶解することを特徴としており、VARに比べて製品
歩留り、凝固組織の品質、さらには表面品質が良好であ
るという長所を有し、高級鋼材の再溶解のために活用さ
れてきている。While the VAR (vacuum arc melting) method arc-melts steel materials in a vacuum, ESR is characterized by melting steel materials by immersing them in slag, resulting in lower product yield and quality of solidified structure compared to VAR. Furthermore, it has the advantage of good surface quality, and has been used for remelting high-grade steel materials.
このBSR方法は、たとえば第1図に示したように、水
冷銅るつぼ(1)内に素材としての鋼材を電極(2)と
して挿入し、スラグ(3)にこれを浸漬して電気溶解し
、溶解とともにこのrjh極(2)を下降させつつ再溶
解鋼塊(4)を得る方法である。また、このESR法で
は、スラグ(3)の直下に溶解域(5)が形成され、こ
の溶解域(5)の大きさや状態は、溶解速度等によって
規定されている。This BSR method, for example, as shown in Fig. 1, inserts a steel material as an electrode (2) into a water-cooled copper crucible (1), immerses it in slag (3) and electrolyzes it. This is a method of obtaining a re-melted steel ingot (4) while lowering the rjh pole (2) during melting. Further, in this ESR method, a dissolution zone (5) is formed directly below the slag (3), and the size and state of this dissolution zone (5) are defined by the dissolution rate and the like.
このESRは、前述の通り、高品質鋼塊の製造のための
方法として極めて有用であるが、Al、Si等の軽元素
やS、P等の元素の成分含有量を制御するのが龍しいと
いう欠点があった。これはスラグメタル反応に帰因する
ものと、大気中での溶解であることによる電気化学的反
応によって気化散逸してしまうことに帰因するものとに
区別される。As mentioned above, this ESR is extremely useful as a method for producing high-quality steel ingots, but it is important to control the content of light elements such as Al and Si, and elements such as S and P. There was a drawback. This can be classified into two types: one is caused by a slag metal reaction, and the other is caused by vaporization and dissipation due to an electrochemical reaction caused by dissolution in the atmosphere.
スラグメタル反応についてはスラグ組成の制御により成
分制御の改善が可能であるものの、元素の種類によって
は必ずしもこの改善効果は充分でなく、また、S元素に
ついては依然として成分制御が難しいのが実情であった
。Regarding slag-metal reactions, although it is possible to improve component control by controlling slag composition, this improvement effect is not necessarily sufficient depending on the type of element, and the reality is that component control is still difficult for S elements. Ta.
このような欠点は、エンジニアリングプラスチックの成
形金型として注目されている高S含有の鋼材の再溶解に
は大きな問題となっていた。この高S含有鋼材にはMn
、Cuなとの金属が含まれており、これらの金属成分は
、VAR(真空アーク溶解)によっては蒸発してしまう
ために適用するのが龍しく、ESRはこの点でVARの
欠点を解消するしのではあるが、S元素については逆に
これを散逸させてしまうという欠点があった。Such drawbacks have been a major problem in remelting steel materials with high S content, which are attracting attention as molds for engineering plastics. This high S content steel has Mn
It contains metals such as Cu, and these metal components are difficult to apply because they evaporate by VAR (vacuum arc melting), and ESR eliminates the drawbacks of VAR in this respect. However, the S element had the disadvantage of being dissipated.
このため、VARに比べて高品質な組織性と表面性を得
ることができ、さらには高い歩留りという特長を有する
ESR方法ではあっても、S成分の含有量を所定の範囲
とすることのできる成分制御性には限界があった。For this reason, even though the ESR method has the advantage of obtaining higher quality texture and surface properties than VAR and also has a high yield, it is not possible to keep the content of the S component within a predetermined range. There were limits to component controllability.
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、ESHの特長を生かしつつ、その欠点を解消し、
S元素をはじめとする成分の制御性に優れた高品質鋼塊
の溶製を可能とする新しいESR方法を提供することを
目的としている。This invention was made in view of the above circumstances, and aims to take advantage of the features of ESH while eliminating its drawbacks.
The objective is to provide a new ESR method that enables the production of high-quality steel ingots with excellent controllability of components including S elements.
(課題を解決するための手段)
この発明は、上記の課題を解決するものとして、真空下
に直流極性可変とした電極をスラグ中に浸漬して直流電
気溶解することを特徴とする成分制御真空ESR方法を
提供する。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a component controlled vacuum characterized in that DC electrolysis is carried out by immersing an electrode with variable DC polarity in slag under vacuum. Provides an ESR method.
また、この発明は、上記の極性を利用して、S([黄)
、P(燐)、0(酸素)、AJ (アルミニウム)等の
成分を制御し、また、真空下のESRによって低水素材
を溶製することを特徴としてもいる。In addition, this invention utilizes the above polarity to produce S([yellow)
, P (phosphorus), O (oxygen), AJ (aluminum), and other components are controlled, and a low water material is produced by ESR under vacuum.
添付した図面の第2図は、この発明の成分制御真空ES
R方法に用いることのできる装置の一例を示したもので
ある。FIG. 2 of the attached drawings shows the component controlled vacuum ES of the present invention.
This figure shows an example of an apparatus that can be used in the R method.
従来のESR装置と同様に、水冷銅るつぼ(1)内に鋼
材の電極(2)を挿入し、その下端部をスラグ(3)中
に浸漬して溶解する。溶製鋼塊(4)は溶解域(5)の
凝固組織として形成される。この従来装置の構成に加え
、この発明の方法のために、溶解炉全体を真空状態とし
、上部はダイナミックシール(6)によって封止してい
る。Similar to conventional ESR equipment, a steel electrode (2) is inserted into a water-cooled copper crucible (1), and its lower end is immersed in slag (3) to melt it. The molten steel ingot (4) is formed as a solidified structure in the melted zone (5). In addition to the configuration of this conventional apparatus, for the method of the present invention, the entire melting furnace is kept in a vacuum state, and the upper part is sealed by a dynamic seal (6).
また、この装置には、スラグシュータ−(7)を備え、
スラグ(3)の組成と量を所定の範囲となるように制御
する。このスラグ組成の制御と、電流、電圧、さらには
従来のESRと同様に電極(2)のスラグ(3)への浸
漬深さの制御とを関連つけることによって、介在物の混
入を抑え、所定の元素成分の組織が均一に形成された鋼
塊(4)を得ることを可能とする。In addition, this device is equipped with a slag shooter (7),
The composition and amount of slag (3) are controlled within a predetermined range. By associating control of this slag composition with control of current, voltage, and even the depth of immersion of electrode (2) into slag (3) as in conventional ESR, inclusions can be suppressed and It is possible to obtain a steel ingot (4) in which the structure of the elemental components is uniformly formed.
さらに、この装置では、切替器(8)によって、電極(
2)と鋼塊(4)および溶解域(5)との極性を切替自
在としている。極性の切替によって、S、P、O,A、
ll等の成分の鋼塊への含有状態を制御することを可能
としている。Furthermore, in this device, the switch (8) allows the electrode (
2), the steel ingot (4), and the melting zone (5). By switching the polarity, S, P, O, A,
This makes it possible to control the content of components such as ll in the steel ingot.
たとえばこの第2図の装置を用いて再溶解するにあたっ
ては、従来のESHの条件を目安として操業条件を設定
することができる。なお、真空度は、たとえば5〜10
0TOrr程度とし、真空排気の後にアルゴン導入して
アルゴンシールした状態としてもよい、真空下の操作で
あるため、ESHに比べて水蒸気分圧が低下し、水素原
子を低減することができる。この点は、タービン用素材
等の低水素化材の溶製に有効となる。For example, when remelting using the apparatus shown in FIG. 2, operating conditions can be set using conventional ESH conditions as a guide. Note that the degree of vacuum is, for example, 5 to 10
Since the operation is carried out under a vacuum, which may be set to about 0 TOrr and sealed with argon by introducing argon after evacuation, the water vapor partial pressure is lower than in ESH, and hydrogen atoms can be reduced. This point is effective for melting low hydrogenation materials such as materials for turbines.
また、成分制御のための極性は、電気化学反応によって
元素ごとに相違するが、たとえばS([黄)元素につい
てみると、電極(2)が負極(−)の場合には、電極(
2)の先端からスラグ(3)中へ
(S)+2e−→ (S2−)
の反応で溶融し、さらに
(Sト)→(S)+2e
の反応によってS元素が溶解域(5)へ移動し、鋼塊(
4)中に含有されるものと考えられる。In addition, the polarity for component control differs for each element depending on the electrochemical reaction, but for example, for the S (yellow) element, when the electrode (2) is the negative electrode (-), the polarity is different for each element depending on the electrochemical reaction.
The tip of 2) melts into the slag (3) through the reaction (S) + 2e-→ (S2-), and the S element moves to the melting zone (5) through the reaction (S) → (S) + 2e. Then, the steel ingot (
4) It is thought that it is contained in
逆に電極(2)が正4i+(+)の場合には(S’−)
+3/202→So2+ (0’−)として気相へ除去
される割合が大きくなるものと考えられる。Conversely, if electrode (2) is positive 4i+(+), (S'-)
It is thought that the ratio of removal to the gas phase increases as +3/202→So2+ (0'-).
このなめ、成分制御のためには、この極性を利用するこ
とが極めて有効となる。このS元素の場合、高S含有鋼
塊の溶製のためには、S元素をスラグ(3)中に添加し
、かつ電極(2)を負極とすることにより効果的に操業
することができる。Utilizing this polarity is extremely effective for controlling this polarity. In the case of this S element, in order to melt a high S content steel ingot, it is possible to operate effectively by adding the S element to the slag (3) and using the electrode (2) as a negative electrode. .
Al含有量を高める場合にも、電極(2)を負極とし、
Pの含有量を高める場合には、逆に電極(2)を正極と
する。Also when increasing the Al content, the electrode (2) is used as a negative electrode,
When increasing the P content, on the contrary, the electrode (2) is used as a positive electrode.
このように、各々の元素の電気化学的反応性によって極
性を選択すればよい。In this way, the polarity may be selected depending on the electrochemical reactivity of each element.
次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の成分制御真
空ESR方法について説明する。Next, Examples will be shown and the component-controlled vacuum ESR method of the present invention will be explained in more detail.
(実施例)
第2図に示した装置を用い、次に組成の鋼材を再溶解し
た。(Example) Using the apparatus shown in FIG. 2, the steel material having the composition was then remelted.
Mn 1.55 Cu 1.0O Ni 3.20 Mo 0.30 An 1.00 St O,30 CO,12 SO115 残部Fe 再溶解は次の条件により行った。Mn 1.55 Cu 1.0O Ni 3.20 Mo 0.30 An 1.00 St O, 30 CO,12 SO115 Remainder Fe Re-dissolution was performed under the following conditions.
気後アルゴンガスを導入した。Argon gas was then introduced.
鋼塊モールド径(D>
電極ボール径(d)
d/D
サイドギャップ
スラグ量
スラグ組成 Ca F 2
Al□0゜
なお、
457I111
327 園
0.72
65m+
60w(z
64.8
27.7
5.5
真空排
Al 2
電流 13KA
電圧 35V
極性 電極を負極(−)
真空度 9.5Torrこの再溶解
の結果、S元素の歩留りは95%と極めて良好となった
。気化脱Sが抑制され、かつ、電極−鋼塊歩留が良かっ
た。Steel ingot mold diameter (D> Electrode ball diameter (d) d/D Side gap slag amount Slag composition Ca F 2 Al Evacuation Al 2 Current: 13KA Voltage: 35V Polarity: Electrode is negative (-) Degree of vacuum: 9.5 Torr As a result of this remelting, the yield of S element was extremely good at 95%.Vaporization deS was suppressed, and the electrode - Good steel ingot yield.
また、主要元素のMn、Cu、Alの含有量も安定して
いた0通常のVARの場合は、Mn、Cuが蒸発し、そ
の特性の低下は避けられなかった。たとえば、第3図に
示した鋼塊の表層部の化学分析からも、従来のVARに
見られる表層部でのMn、Cuの濃化現象はこの発明の
方法による場合には全く認められない。In addition, in the case of a normal VAR with a stable content of the main elements Mn, Cu, and Al, Mn and Cu evaporated and the properties inevitably deteriorated. For example, chemical analysis of the surface layer of the steel ingot shown in FIG. 3 shows that the phenomenon of concentration of Mn and Cu in the surface layer, which is observed in conventional VAR, is not observed at all when using the method of the present invention.
第4図は、VARとの比較として、引張り強さを示した
ものである。鋼塊のMn含有量はMARの場合1.45
%に低下しているのに比べこの発明による場合には1.
65%と高く、引張り強さを高めであるにもかかわらず
、伸び、衝撃値は同等またはそれ以上の結果を得ている
。FIG. 4 shows the tensile strength as a comparison with VAR. Mn content of steel ingot is 1.45 in case of MAR
%, whereas in the case of this invention it is 1.
Despite having a high tensile strength of 65%, the elongation and impact values are the same or higher.
第5図は、スラグ中に5%のSを添加した場合の鋼塊底
部からの距離とS含有量とを評価したものである。所要
の規格内に安定して含有されていることがわかる。FIG. 5 shows an evaluation of the distance from the bottom of the steel ingot and the S content when 5% S was added to the slag. It can be seen that the content is stable within the required specifications.
第6図は、AJの含有量を、電極を負極(−)にした場
合と、正極(+)にした場合について示したものである
。前者の場合、Alの損失が小さいことがわかる0組織
の均一性、表面性も良好である。FIG. 6 shows the AJ content when the electrode is a negative electrode (-) and when the electrode is a positive electrode (+). In the former case, the uniformity and surface properties of the zero structure are also good, indicating that the loss of Al is small.
(発明の効果)
この発明により、以上詳しく説明した通り、VAR法に
よっては蒸発してしまうMn、Cu等の元素の敗退を抑
え、しかも極性利用によるS、Al、Pなどの成分制御
が可能となる。(Effects of the invention) As explained in detail above, this invention has made it possible to suppress the loss of elements such as Mn and Cu, which would otherwise evaporate using the VAR method, and to control components such as S, Al, and P by utilizing polarity. Become.
その組織の均一性は良好で、表面性も優れている0歩留
りも向上する。The uniformity of the structure is good, the surface properties are excellent, and the zero yield is improved.
また、真空溶解であることから低水素原子溶製も可能と
なる。TR等の工程も省略可能となる。In addition, since it is vacuum melted, low hydrogen atom melting is also possible. Processes such as TR can also be omitted.
第1図は、従来のESR装置について示した断面図であ
る。第2図は、この発明に用いることのできる装置を示
した断面図である。
第3図は、この発明の実施例について、鋼塊の表層部に
おけるMnとCuの含有状態を示した図である。第4図
は引張り強さを示した図である。
第5図および第6図は、SおよびAJの含有状態を示し
た図である。
1・・・水冷銅るつぼ
2・・・鋼材電極
3・・・ス ラ グ
4・・・鋼塊
5・・・溶 解 部
6・・・ダイナミックシール
7・・・スラグシュータ−
8・・・切 替 器FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional ESR device. FIG. 2 is a sectional view showing an apparatus that can be used in the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the content of Mn and Cu in the surface layer of a steel ingot in an example of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing tensile strength. FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams showing the state of S and AJ content. 1... Water-cooled copper crucible 2... Steel electrode 3... Slag 4... Steel ingot 5... Melting section 6... Dynamic seal 7... Slag shooter 8... Switcher
Claims (2)
漬して直流電気溶解することを特徴とする成分制御真空
ESR方法。(1) A component-controlled vacuum ESR method characterized by immersing an electrode with variable DC polarity in slag under vacuum and performing DC electrolysis.
Al含有材溶製のための請求項(1)記載の成分制御真
空ESR方法。(2) The component-controlled vacuum ESR method according to claim (1), for producing high s and/or high Al-containing materials by melting the electrode as a negative electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33612989A JPH03197624A (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Vacuum esr method for component control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33612989A JPH03197624A (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Vacuum esr method for component control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03197624A true JPH03197624A (en) | 1991-08-29 |
Family
ID=18295998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33612989A Pending JPH03197624A (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Vacuum esr method for component control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03197624A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104846212A (en) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | Consumable electrode vacuum furnace smelting method |
CN104976888A (en) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | Vacuum consumable smelting furnace |
CN108866345A (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 东北大学 | A kind of vacuum electroslag remelting furnace melting high-cleanness, high steel ingot method |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP33612989A patent/JPH03197624A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104846212A (en) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | Consumable electrode vacuum furnace smelting method |
CN104976888A (en) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | Vacuum consumable smelting furnace |
CN108866345A (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 东北大学 | A kind of vacuum electroslag remelting furnace melting high-cleanness, high steel ingot method |
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