JPH03197625A - Ｅｓｒスラグの制御方法 - Google Patents

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） この発明は、ＥＳＲスラグの制御方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、操業条件の制御によ
って均一組織の高品質鋼塊を溶製するためのＥＳＲスラ
グの制御方法に関するものである。

（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高品質
の特殊鋼等を製造するための方法として、ＥＳＲ（エレ
クトロスラグ再溶解）法が知られている。

この方法は、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からなる電極（２）を
挿入し、スラグ（３）にこれを浸漬して電気溶解し、溶
解とともに電極（２）を下降させて、再溶解鋼塊（４）
を得る方法である。

この方法においては、スラグ（３）の直下には溶解域（
５）が形成される。

このＥＳＲは、高品質な鋼塊を製造するための方法とし
て極めて有用なものであるが、その操業効率を向上させ
つつ、得られる鋼塊の組織を長さ方向および直径方向に
均一化し、高品質とするなめには依然として改善すべき
課題が残されていた。

その課題の一つが従来の方法においては鋼塊の品質に大
きな影響を与えるスラグの組成およびその量の制御が難
しいという点にある。

ＥＳＨにおいては溶解の進行にともなってスラグ（３）
の組成やその量が変化し、これにともなって、鋼材電極
（２）の溶解速度も変化する。この変化は鋼塊（４）の
組織に影響を及ぼす。このことは、スラグ（３）の組成
や量の変化にともなってスラグ抵抗が変化することに帰
因している。

たとえば、ＥＳＲの約１０時間の操業によって、抵抗が
７〜８％増大することもめずらしくない。

この抵抗変化に対しては、迅速にスラグの補充等によっ
て是正すべく対応しないければならず、これを行わない
場合には、溶製された鋼塊の組織の不均一化は避けられ
ないことになる。

しかしながら、現状においては、スラグ組成については
サンプリングによる直接分析が主な方法であって、その
変化を連続的に、かつ迅速、的確に検知することは難し
く、スラグ重量についても組成変化との関連で把握する
ことが龍しいのが実情である。

このため、これまでは、鋼塊（４）をその全域にわたっ
て均一組織化することや、製品ロッドによる組織の均一
化を実現することは固数であった。

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、従来のＥＳＲ方法の欠点を解消し、組織均一な鋼
塊を、良好な生産効率のもとに溶製することのできる新
しいスラグ管理、その制御方法を提供することを目的と
している。

（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、スラグ
中に電極を浸漬して溶解させるＥＳＨにおいて、溶解電
圧によってスラグ抵抗の変化を検知し、スラグの組織お
よび／またはその量を制御することを特徴とするＥＳＲ
スラグの制御方法を提供する。

すなわち、この発明の方法は、まず第１に、ＥＳＨによ
る高塊の溶製に再しては、時間の経過とともに鋼材電極
からスラグ中に溶出した５ｉｎＪの量が増大し、その増
加は、たとえば第２図に示したような変化をたどって約
１時間後には６％以上のレベルに達し、１０時間後には
１０％程度にまで増大することがあり、これにともなっ
てスラグ抵抗は７〜８％も増加することがあるとの知見
を見出し、このＳ　ｉ　Ｏ２による抵抗変化を迅速、か
つ的確に検知することが重要であるとの考えから導かれ
ている。

また、この発明は、このようなスラグ組成の変化は電圧
の変化として検知され、許容される範囲の変化であるの
か、あるいは早急に是正すべきレベルに達しているかの
判断がこの電圧変化の検知によって可能となるとの知見
に基づいて完成されている。

通常、スラグ組成としては、Ｃａ　Ｆ　２、ＡＪ　２０
　ｓ　、Ｃａ　Ｏを標準の組成とし、その比率によって
固有の抵抗値の範囲が決まってくる。この時のスラグ抵
抗（Ｒつ）は、次の式の、Ｒ１５Ｌ・ρ で表わすことができる。ここでＬは、第３図に示したよ
うにスラグ（３）の深さを示し、またρはスラグの固有
抵抗値を規定する組成関数値であると考えることができ
る。

すると、ＥＳＨの電圧（Ｖ）は、（ア）′ｆＸ流、（イ
）スラグ組成、（つ）電極（２）の浸漬深さ（ＩＩ）、
および（１）フィルレシオ、すなわち第３図に示した電
極（２）の径（ｄ）と鋼塊（４）の径（Ｄ）との比のよ
って決まってくることから、（ア）電流、（つ）′＠極
（２）の浸漬深さ（Ｊｌ　）および（１）フィルレシオ
（ｄ／Ｄ　）が一定もしくは所定の範囲内にあるとする
と、電圧（Ｖ）には、（イ）スラグ組成の変化が直接反
映してくることになる。すなわち、 ■〜ｌ−Ｒ５ の関係が成立する。

以上のことから、ＥＳＨの操業電圧（Ｖ）の変化には、
スラグの組成と、その深さ（Ｌ）によって規定されるス
ラグ抵抗（Ｒ８）の変化が反映される。その深さ（Ｌ）
に関する規定量は、いわゆる力率として考えることがで
きる。

このような関係は、第２図に沿って５ｉｏ２の変化とし
て述べてきたがこれに限られることはないことがわかる
。ある標準組成のスラグの抵抗値を基準として、抵抗変
化を電圧によって検知すればよいことがわかる。

一般的には、たとえば標準スラグ組成時の電圧から±４
ｖ程度の変化を一つの目安とすることができる、この変
化の許容範囲を超える場合には、スラグの組成を調整す
る。この調整はスラグの補充という手段等によって行う
ことが可能である。

あらかじめ、スラグ組成を変化させた検定値を準備して
おいてもよいし、あるいは、インプロセスで、連続的変
動とスラグ補充との相関から適性電圧を随時検知し、設
定してもよい。

（実施例） 次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の方法につい
て説明する。

実施例Ｉ Ａｊ　１％、Ｔｉ１％含有の鋼材（ＮＡＫ８０）のＥＳ
Ｒ処理を行った。この時の条件は以下の通りとした。

モールド径（Ｄ　）　　　　　５５０關電極径（ｄ　）
　　　　　　　３９５市フイルレシオ（ｄ／Ｄ）　　０
．７２ スラグ量　　　　　　　　９０ｋｇ スラグ組成　　　　　　　ＣａＦｉ　　４０Ａｊ２０ｓ
　　３０ ＣａＯ３０ 電流　　　　　　　　　１６〜１４　　ＫＡ電圧　　　
　　　　　　６０〜５５Ｖ まず最初、電流１５ＫＡ時の電圧は５６Ｖであった。溶
解を進行するにともなって、約６０Ｖとなった時点で上
記スラグの補充を行い、電圧を５６Ｖに是正した。この
時のスラグをサンプル分析したところ、スラグ中には５
ｉＯ１ｌＯ％の存在が認められた。スラグ補充後には、
その比率は５％まで低下した。

得られた鋼塊の組織は均一で、高品質製品が得られた。

一方、スラグを補充しないでＥＳＲを継続したものは、
電圧の上昇が大きく、得られた鋼塊には、その長手方向
で不均一な組織が認められた。

実施例２ 電流１６ＫＡに設定してＥＳＲ処理を行った。

初期電圧５７Ｖであった。

電圧が６０Ｖになった時点で実施例１と同様にしてスラ
グ補充を行った。

製品鋼塊の品質は均一化されて良好であった。

一方、６２Ｖになるまで継続して溶解したものの品質は
これに比べて劣っていた。

もちろん、この発明は、以上の例によって限定されるも
のではない、スラグ組成、許容電圧の範囲等については
、対象とする鋼材および鋼塊によって変ってくる。その
対象に応じて最適範囲を設定すればよい。

（発明の効果） この発明により、以上詳しく説明した通り、スラグ組成
とその量による抵抗変化を電圧変化として検知し、迅速
、かつ的確にこれらを制御し、組織均一化を図ることが
できる。

従来のサンプル分析に比べてはるかに効率的で、プロセ
ス制御性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＥＳＨの構成を示した断面図である。 第２図は、スラグ中での５ｔＯ２の増大を示した定性図
である。 第３図は、ＥＳＲのスラグ溶解部について示した部分断
面図である。 １・・・水冷銅るつぼ ２・・・鋼　材　電　極 ３・・・ス　ラ　グ ４・・・鋼　　　　塊 ５・・・溶　解　部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スラグ中に電極を浸漬して溶解させるＥＳＲにお
   いて、溶解電圧によってスラグ抵抗の変化を検知し、ス
   ラグの組成および／またはその量を制御することを特徴
   とするＥＳＲスラグの制御方法。