JPH03223414A - Production of iron-nickel-cobalt-base alloy minimal in respective contents of sulfur, oxygen, and nitrogen - Google Patents

Production of iron-nickel-cobalt-base alloy minimal in respective contents of sulfur, oxygen, and nitrogen

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JPH03223414A
JPH03223414A JP2166468A JP16646890A JPH03223414A JP H03223414 A JPH03223414 A JP H03223414A JP 2166468 A JP2166468 A JP 2166468A JP 16646890 A JP16646890 A JP 16646890A JP H03223414 A JPH03223414 A JP H03223414A
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JP
Japan
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alloy
crucible
group
aluminum
residual
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Pending
Application number
JP2166468A
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Japanese (ja)
Inventor
Tohei Otoya
音谷 登平
Toru Degawa
出川 通
Kenichi Kusumoto
楠本 研一
Makoto Ebata
江端 誠
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METAL RES CORP KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
METAL RES CORP KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03223414A publication Critical patent/JPH03223414A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce an Fe-Ni-Co-base alloy with very low S, O, and N contents by subjecting a molten Fe-Ni-Co alloy to deoxidation, desulfurization, and denitriding by the use of Al, Ti, etc., in a vessel composed of a refractory containing MgO and CaO. CONSTITUTION:A molten alloy composed essentially of Fe, Ni, and Co is charged to a vessel, such as crucible, composed of a basic refractory containing, by weight, 15-75% MgO and 15-85% CaO. Subsequently, a first additive agent consisting of Al or Al alloy, a second additive agent consisting of Ti, Zr, Nb, or rare earth element, and further, if necessary, <=5% flux containing the oxides, halides, silicates, and carbonates of alkali metals and alkaline earth metals, Al oxide, etc., are added to the above alloy. Then, this molten alloy is subjected to deoxidation, desulfurization, and denitriding under a nonoxidizing atmosphere or in vacuum, by which the molten alloy containing 0.005-7.0% residual Al, 0.0001-0.005% residual Ca, and 0.0001-0.03% residual Mg is obtained. This molten alloy is ingoted, by which the Fe-Ni-Co-base alloy having extremely reduced O, S, and N contents as low as <=0.003%, <=0.010%, and <=0.03%, respectively, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) この発明は、高純度の鉄−、コバルト−1又はニッケル
−基合金の製造方法、より詳しくは、鉄(Fe)、コバ
ルト(cO)、及びニッケル(Ni)から成る群から選
ばれた少なくとも1種以上の主成分を含有するとともに
、硫黄、酸素、及び窒素の各含有量が極めて低い合金の
製造方法に関する。 (従来の技術) 既に知られているように、鉄基合金、コバルト基合金、
ニッケル基合金は、機械的性質、耐熱性ならびに耐食性
において優れた性質を有するものが多い。ところが残留
酸素及び残留硫黄が多いと加工性が低下するので、残留
酸素及び残留硫黄を十分に少なくすることが重要である
。 一般に、CaO質耐火物は、高温でも安定であり、各種
の反応性の高い合金の溶解に用いられていることは周知
である。また、このCaO質耐火物が内張すされた容器
中の溶湯にアルミニウム又はアルミニウム合金を添加す
ると、A1によってCaOが還元されCaが生じ、脱酸
、脱硫反応が進行することも知られている。 すなわち、特公昭54(1979)−849号、同特公
昭54(1979)−24688号及び特公昭60(1
985)−25486号のそれぞれに、CaO含有率が
40%以上の高い塩基性耐火物で裏付けされた熔解炉、
石灰坩堝又は石灰ライニングを施した取鍋を用い、溶鋼
に真空又はアルゴンガス雰囲気中でAIまたはその合金
を添加する溶鋼の脱酸、脱硫方法が記載されている。 この方法の骨子は、AIの添加により裏付は耐火物中の
CaOを還元し、還元生成物であるCaにより溶鋼中の
硫黄、酸素を除去するものである。 更に、米国特許第4.484.946号には、前記方法
において、前記塩基性耐火物で裏付けした熔解炉又は坩
堝を繰り返して使用したとき、熔解炉又は坩堝の壁面に
、カルシウムの酸硫化物が蓄積して、脱酸速度及び脱硫
速度を減少させるので、溶鋼にAI等の添加剤と共にフ
ラックスを併せて添加し、これによって石灰坩堝熔解炉
又は石灰坩堝の壁面への前記化合物の蓄積を防止させる
ことが記載されている。 (発明が解決しようとする問題点) 前記の従来方法によれば、溶鋼の硫黄をおよそ0、00
4重量%まで、酸素を0.002重量%までに減少する
ことができる。しかしながら、合金の精錬分野では、よ
り高い脱硫能及び脱酸能のある精錬技術の出現が望まれ
ている。 (問題点を解決するための手段) この発明の目的は、上述の従来方法によるものよりも、
硫黄、酸素及び窒素の各含有量が一層低い、鉄−、コバ
ルト−1又はニッケル−基合金を製造することができる
ように改良した、これら基合金の製造方法を提供するこ
とである。 この目的を達成するために、この発明は、15〜75重
量%のMgO及び15〜85重量%のCaOを含む塩基
性耐火物から成るか、又は前記耐火物で裏付けされた、
坩堝、坩堝炉、溶融炉、精錬炉(VOD、、AOD)、
コンバータ又はレードルからなる群から選ばれた何れか
1つの容器内で、実質上Fe、 Co、及びNiから成
る群から選ばれた少なくとも1種の主成分から成る合金
を溶融する工程と、前記溶融合金に対し、アルゴンガス
、窒素ガス又はヘリウムガスのような非酸化性雰囲気又
は真空の下で、アルミニウム又はアルミニウム合金から
選ばれた第1の添加剤と、チタニウム、ジルコニウム、
ニオビウム及び希土類元素より成る群から選ばれた第2
の添加剤と、必要に応じて、ホウ素、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属より選ばれた第3の添加剤と、フラック
スとを添加して、脱酸、脱硫及び脱窒を行なう工程と、
このようにして脱酸、脱硫、及び脱窒された前記溶融合
金を造塊する工程とから成る酸素、硫黄、及び窒素の各
含有量が極めて低い鉄−、コバルト−1又はニッケル−
基合金の製造方法を提供することにある。 上述の添加剤に加えるフラックスは、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭化物、及
び炭酸塩、並びにアルミニウムの酸化物から成る群から
選ばれた少なくとも1種の成分を含むものより選択する
ものとする。 好ましい実施態様において、前記容器は、坩堝、坩堝炉
、精錬炉、VOD (バキュムオキシジエンデガスサー
)、AOD(エアオキシジエンデガスサー)、コンバー
ター又はレードル(取鍋)である。 同じ(、前記非酸化性雰囲気は、アルゴンガス、窒素ガ
ス、又はヘリウムガスの雰囲気である。 同じ(、前記塩基性耐火物は、15〜75重量%、好ま
しくは20〜60重量%のMgO及び15〜85重量%
のCab、好ましくは40〜70重量%のCaOを含有
する。 上記の添加剤はAI!−Caクラッドワイヤ、AA−8
iクラツドワイヤ等のA1系の複合添加剤(但し添加剤
を粉末でアルミニウム又は鉄製のシース中に装入しワイ
ヤー状に加圧線引したクラツド材)を使用すると、更に
脱硫効率が助長される。 上記の添加剤には必要に応じてフラックスを併用添加す
ることができる。このフラッフ成分としては、アルカリ
、アルカリ土類金属酸化物、珪化物、炭酸塩及び同ハロ
ゲン化物からなるグループから選ばれる少なくとも1種
或いはこれにアルミニウムの酸化物とから成るフラック
スを使用できる。 同じく、製造された前記鉄−、コバルト−1及びニッケ
ル−基合金は、残留硫黄0.002重量%以下、残留酸
素0.002重量%以下、及び残留窒素0、003重量
%以下を含有する。 同じく前記鉄−、コバルト−1及びニッケル基合金は、
合金溶湯の脱酸、脱硫、脱窒を行った後の最終溶湯中に
0.005〜7重量%の残留AI、0.0001〜0.
005重量%の残留Mg及び0.0001〜0、005
重量%の残留Caを含有することが必要である。 同じく、前記鉄−、コバルト−1及びニッケル−基合金
は、更に、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)
、ニオビウム(Nb)及び稀土類元素及びホウ素(B)
、アルカリ金属、並びにMg及びCaを除くアルカリ土
類金属から成る群から選ばれた少なくとも1種を1種又
は合計して0.001〜lO重量%含有する。 上記の特開昭52(1979)−58010号公報には
、CaOを少なくとも60重量%含有する塩基性耐火物
で裏付けされた溶融炉又は取鍋において、鋼を溶融する
工程と、この溶融鋼にAl2をアルゴンガス雰囲気又は
真空の下で添加して、前記裏付は耐火物中のCaOを還
元してCaを生成させ、このCaによって、溶鋼を脱酸
、脱硫、及び脱窒させるとともに、溶鋼中にAl7を0
.005〜0.06重量%、Caを0.001〜0.0
3重量%残留させ、かつ含有酸素を0.003重量%以
下、含有硫黄を0.010重量%以下、含有窒素を0.
010重量%以下に減少させる工程とから成る、酸素、
硫黄、及び窒素の各含有量が低い、清浄な鋼の製造方法
が記載されている。 ところが、上記方法について本発明者らか更に実験し、
検討を重ねたところ、MgOとCaOとが共存する坩堝
又はレードルの炉壁においては、AI又はA1合金を添
加すると、溶鋼中にCaの他にMgも生ずるようになり
、−層強力な脱酸、脱硫が行われることが見い出された
。本発明は、この知見に基づいている。 本発明の一つの実施態様において、15〜75重量%の
MgO及び15〜85重量%のCaOを含む塩基性耐火
物で製作された坩堝、坩堝炉、又はコンバータ、レード
ルのような容器を使用し、この容器内で鉄基合金、コバ
ルト基合金又はニッケル基合金を溶融する。この容器内
の前記溶融合金に対して、アルゴンガス、窒素ガス、又
はヘリウムガスのような非酸化性雰囲気又は真空の下で
、AI及びA1合金の少なくとも一つを添加する。 他の態様としては、予め通常使用される炉で、前記合金
を溶融し、この溶融合金を前記容器内に装入する。この
容器内の溶融合金に対し、同様にアルミニウム又はアル
ミニウム合金を添加する。 別の態様としては、前記容器に代え、前記耐火物で裏付
けされた、坩堝炉、コンバータ又はレードルのような容
器を使用する。 上記の各態様において、容器内の溶融合金に添加された
添加剤中のアルミニウム(A7)は、真空又は非酸化性
雰囲気下で、その一部が直接に溶融合金中の酸素と結合
してA12osを生成し、脱酸を行なうが、Alの他の
部分は真空又は非酸化性雰囲気下において耐火物表面の
MgO,CaOと反応して 3 Ca O+ 2 A 1=3 Ca +Al2O3
−−−(1)3MgO+2,12→3 M g +Al
2O3・・・・・・・・・(2)となり、Mg、Caと
Al2O3が生じる。 特に(2)の反応は真空又は非酸化性雰囲気下でCaO
が適量(15〜85%)存在することで、右側に進行し
やすくなる。この反応は以下のような複合反応と考えら
れる。 3 Mg O+Ca O+2 A f→3 Mg O+
CaAl20< −・−(3)このCaO・Al2O3
を主体とするカルシウムアルミネートは脱硫能が高くこ
れによって溶融合金の脱硫が進行する。又Ti、Ce等
の存在によっても下記反応が起る CaO含有率−+Ca+TiO・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(4)MgO+Ti→Mg+TiO・・
・・・・・・・・・・・・・・・・(5)3CaO+2
Ce→3Ca+CezOa  =(6)3 MgO+2
 Ce−”3 Mg十Ce 203−=・(7)以上の
反応の他に溶湯中の酸素、硫黄、窒素は添加したAl7
.Ti、Zr、NbXCe等によって先ず 2Al+30→A120a・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(8)AI十N−AIN   ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(9)T i +O−*T 
i O・・・・・・・・・・・・・・・・・・00)T
 i 十N−+T i N   ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(11)Ti+S−+TiS    
・・・・・・・・・・・・・・・((2)2 Ce +
 30→Ce 203−・−−・・(13)2 Ce 
+38−4−Ce zs 3−−−・”−(14)Ce
+N−+CeN    ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(19Z r + 20−+Z r O2・・
・・・・・・・・・・・・・・・・(16)Zr+2S
−*Zr5z・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
17)Zr+N→ZrN    ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(1秒2 N b + 50=N b
 206 ・・・・・・・・・・・・(19)Nb+N
−+NbN  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・■2 N b + 5 S +N b 2 S 
s ・・・・・・・・・・・・・・・(21)尚、溶湯
中に残留する硫黄、酸素、窒素成分は上述の如く溶融合
金中に還元析出したMg、Caによりそれぞれ下式の如
く除去され極めて清浄な溶湯が得られる。 Ca+S−+CaS・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(22)Ca+0→CaO・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(23)3 Ca + 2
 N=Ca !N 2 ・−・・・・”・(24)Mg
十S→MgS  ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・(25)Mg+0−MgO・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(26)3Mg+2N→M g a N 
2・・・・・・・・・・・・(27)このように、Al
2により溶融金属の脱酸が行なわれるとともに、AIの
還元作用により生じた活性なMg及びCaとカルシウム
アルミネート(3CaO・Al203)により脱酸、脱
硫が更に行われる。 これらの反応は、極めて急速に進行するので、添加によ
り、17を溶湯中に存在せしめた後、数分程度で脱硫、
脱酸がほぼ終了する。 また、時間の経過と共に、次第に溶湯中のN量が減少し
てくる。これはCa、Mg等の蒸発(沸騰)等に伴って
Nも溶湯から離脱するためである。 この脱窒速度は、非酸化性ガス(例えばアルゴンガス雰
囲気)又は真空下では、脱酸、脱硫の進行に従って著し
く高まる。 本発明において、コンバータ、熔解炉又は坩堝又はレー
ドル等の容器をMg015〜75重量%、CaO15〜
85重量%を含む組成の耐火物で構成し又は裏付した理
由について説明する。 第1図及び第2図には、CaO−MgO系耐火材中のM
gO含有率が種々異なった、坩堝をそれぞれ使用し溶融
鉄に対し、溶融金属に対し0.5%のAlを添加して実
験した場合における脱硫特性が示されている。 第2図中の10g [S] t / 〔S] oは脱硫
能であり、[S)tはt分後の残留硫黄量を示し、(S
)oは初期硫黄量を示す。図示のことく、MgOが15
〜70%とりわけ20〜60%含まれる場合には、極め
て強力な脱硫反応が行われることが明瞭に認められる。 尚、第2図には残留AIの分析値(A47重量%)も併
せて示したが、添加後の時間経過に伴うAl量の低下が
見られ、これにより前述のMgOとAIとの反応の進行
が確認される。 MgO以外の残部の組成としては、CaOが必須である
。CaOは、それ自体1によって還元され、Caを生じ
させると共に、MgOと共存することによってMgOの
還元反応を促進する。 CaOの好ましい含有率は、耐火物全体の少なくとも1
5%以上、とりわけ40〜80重量%である。 CaO含有率が40%より低い場合には、耐火物中のC
aOは他の酸化物と強固に結合しているため、CaOの
活性が少なく、Al2により還元され難い。これに対し
、少なくとも40%のCaOを有する耐火物中のCaO
は活性が大でAfによってよく還元される。 また、CaOを少なくとも40%含む耐火物は、Al2
O3や5iOz等の酸化物と反応し易く、従って、溶湯
中の酸化物を吸収し、酸化物介在物量を大幅に減少させ
る。またこのような耐火物はC,Ti。 Zr等に対する安定性が高いので、合金の高温溶解が可
能となる。 なお、添加剤としてのアルミニウムに金属カルシウム又
はカルシウム合金及び、アルカリ金属、アルカリ土類金
属からなる群から選ばれる少なくとも1種を加えると、
耐火物中のCaOが40重量%より少なくとも耐火物中
のCaOの活性が大となり(Aj7+Ca)又は(AA
+ (Na、K。 Li))よりなる添加剤の添加により脱酸、脱硫速度が
増大される。 本発明の実施においては、溶湯中に、第1の添加剤であ
るアルミニウム、アルミニウム合金と共にTi、Zr、
Nb及び希土類元素(ce等)よりなる第2の添加剤と
、B、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群か
ら選ばれる第3の添加剤を少なくとも1種を加えてもよ
い。 アルカリ金属としてはNa、に、Liが挙げられる。溶
湯に添加された、例えばCa 、B 、N a *に、
Liは、Ca O,B2O3,Na2O,k20 、 
 Lt20となり、耐火物壁において、これら酸化物は
Al2O3−Ca 0−B203 A1203  Ca OB2O3Na20A1203 
 Ca OB2O3k20等の低融点組成物を形成し、
脱酸、脱硫速度を増大させ炉壁耐大物の汚染を防止でき
る。 即ち、Ca、  B、 Na、 K、  Li等の酸化
物は、既に炉壁表面に形成されたCaO・MgO等のカ
ルシウムアルミネート組成物と結合して、低融点組成物
を生成する。この組成物中に、溶融合金中の化合物、原
子又はこれらのイオン(例えばB2−など)が容易に拡
散するので、脱酸及び脱硫反応が加速される。 またCaO,B2O3及びアルカリ金属の酸化物、とり
わけB20.及びアルカリ金属酸化物は、スラグに取り
込まれたときに該スラグの融点をも低下させ、かつその
粘度を低下させる。これにより、溶融合金中の82−等
のイオンやその他の原子、化合物の該スラグに対する拡
散係数を大きくする。このため、脱硫速度が高まって、
脱酸能が大幅に向上される。 本発明の実施において、製造されたFe−Co−、又は
Ni−基合金中に、 残留アルミニウム    o、 oos〜7重量%残留
マグネシウム    o、oooi〜0.005重量%
残留カルシウム     0.0001〜0.005重
量%がそれぞれ残留するように、これら金属を添加する
ことが必要である。 合金中のAI残留量を0.005〜7重量%の範囲とす
るのが好ましい理由は、AI残留量が0.005%より
少ないときは、十分な脱酸は行なわれないのみならず、
Caの生成も殆ど行なわれない。従ってCaによる脱硫
、脱酸及び脱窒も殆ど行なわれない結果をもたらし、か
つCaによる十分な脱硫、脱酸及び脱窒が遂行された根
拠となるべき、仕上合金中の残留カルシウム量が少なく
とも0.0001%にならないからである。一方上限と
しては、アルミニウムが7%を超える合金は実用性に乏
しいからである。 B残留量は0.001%より低いと少なすぎてBによる
効果が少なく、また10%より多いと製造された合金が
脆くなる。特に好ましいB残留量は0、005〜3%で
ある。 アルミニウム(An)及びチタニウム、ジルコニウム、
ニオビウム及び希土類元素の他にホウ素(B)、アルカ
リ金属及びアルカリ土類金属を溶湯中に添加する場合に
は、これらを合金形態で添加しても、単体金属で添加し
ても良く、その添加の形態に特に制限はない。アルミニ
ウム(Af)、Ti、Zr、Nb、希土類元素及びホウ
素(B)を添加する場合については、これらを単1体金
属で添加することも可能であるが、アルカリ金属、アル
カリ土類金属は反応性が高く取り扱い性に問題を有する
ことから、合金の形態で添加かるのが好ましい。Anと
共に添加する単体金属、合金いずれの添加の場合におい
ても、線状体、棒状体、ブロック又は粉体或はクラッド
線材の様々な形で添加可能である。−例をあげるとAl
−Caクラッド線材又はAl−Ca芯材にフラックスを
加えたAf−Caクラッド線材を使用することができる
。 本発明の方法により製造される合金のMg及びCa残留
量は、M g 300〜l ppm  (0,03〜0
.0001重量%)、好ましくは30〜5 ppm  
(0,003〜0.0005重量%) 、Ca200〜
1 ppm (0,02〜0.0001重量%)、好ま
しくは100〜5 ppm  (0,01〜0.000
5重量%)とするのが適当である。Mg残留量及びCa
残留量が少な過ぎると脱酸、脱硫、及び脱窒効果が低く
、多過ぎると合金が脆くなるなどの欠点を生じる。 なお、本発明においては、溶湯に、更に稀土類元素を、
最終製品の合金に200 ppm以下の範囲で残留する
ように添加しても良い。 本発明の好ましい実施において、アルカリ金属及びアル
カリ土類金属の酸化物、同炭酸塩、同ノ10ゲン化物、
同炭化物及びアルミナ等を少な(とも1種を含むフラッ
クスを5%以下添加することを繰返し、連続精錬する場
合に効果がある。即ち、この効果は、容器を繰返し使用
するとこの壁面に酸硫化物が表面に付着して蓄積汚染が
、生ずるがこれを防止するためフラックスを使用すると
汚染物を除去できる。 本発明を以下の具体例によって、更に詳しく説明する。 比較例1 第1表に示す組成から成るCaO坩堝内に第2表に示す
組成から成る電解鉄に0.03%程度の硫黄成分になる
ように予めFeSを添加したもの500gを出発材とし
て装入し、この坩堝を50KHz高周波熔解炉内に収容
して前記材料を溶融した。 溶融後、炉内にアルゴンガスを導入しながらA1合金を
0.4%(重量)で溶融材に添加した。 添加後、所定時間ごとに溶融材からその試料を吸引採取
して、その酸素、硫黄、及び窒素の各含有量を測定した
。これによる脱酸能log [0] o /〔0] t
  ([0〕tはt分後の残留酸素量、
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing a high purity iron-, cobalt-1 or nickel-based alloy, more particularly comprising iron (Fe), cobalt (cO) and nickel (Ni). The present invention relates to a method for producing an alloy containing at least one main component selected from the group consisting of at least one main component selected from the group, and having extremely low sulfur, oxygen, and nitrogen contents. (Prior art) As is already known, iron-based alloys, cobalt-based alloys,
Many nickel-based alloys have excellent mechanical properties, heat resistance, and corrosion resistance. However, if the residual oxygen and residual sulfur are large, the processability will deteriorate, so it is important to sufficiently reduce the residual oxygen and residual sulfur. It is generally known that CaO-based refractories are stable even at high temperatures and are used for melting various highly reactive alloys. It is also known that when aluminum or aluminum alloy is added to the molten metal in a container lined with this CaO-based refractory, CaO is reduced by A1 to produce Ca, and deoxidation and desulfurization reactions proceed. . That is, Tokuko Sho 54 (1979)-849, Tokuko Sho 54 (1979)-24688, and Tokko Tokko Sho 60 (1979)
985)-25486, a melting furnace supported by a highly basic refractory with a CaO content of 40% or more,
A method for deoxidizing and desulfurizing molten steel is described in which a lime crucible or a lime-lined ladle is used to add AI or its alloy to molten steel in a vacuum or an argon gas atmosphere. The gist of this method is to reduce CaO in the refractory by adding AI, and remove sulfur and oxygen in the molten steel using Ca, which is a reduction product. Furthermore, U.S. Pat. No. 4,484,946 discloses that when the basic refractory-backed melting furnace or crucible is repeatedly used in the method, calcium oxysulfide is deposited on the wall of the melting furnace or crucible. accumulates and reduces the rate of deoxidation and desulfurization, therefore flux is added to the molten steel together with additives such as AI, thereby preventing the accumulation of said compounds on the walls of the lime crucible melting furnace or lime crucible. It is stated that (Problems to be Solved by the Invention) According to the above-mentioned conventional method, the sulfur content of molten steel is reduced to approximately 0.00%.
4% by weight, oxygen can be reduced to 0.002% by weight. However, in the field of alloy refining, there is a desire for a refining technology with higher desulfurization and deoxidizing abilities. (Means for Solving the Problems) The object of the present invention is to solve the problems by:
It is an object of the present invention to provide an improved method for producing iron-, cobalt-1 or nickel-based alloys which have lower sulfur, oxygen and nitrogen contents. To achieve this objective, the present invention comprises a basic refractory comprising 15-75% by weight of MgO and 15-85% by weight of CaO, or supported by said refractory.
Crucible, crucible furnace, melting furnace, refining furnace (VOD, , AOD),
melting an alloy substantially consisting of at least one main component selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni in any one container selected from the group consisting of a converter or a ladle; A first additive selected from aluminum or an aluminum alloy and titanium, zirconium,
a second selected from the group consisting of niobium and rare earth elements;
a step of deoxidizing, desulfurizing and denitrifying by adding a third additive selected from boron, alkali metals and alkaline earth metals and flux as necessary;
and forming an agglomerate from the molten alloy that has been deoxidized, desulfurized, and denitrified in this way.
An object of the present invention is to provide a method for producing a base alloy. The flux added to the above-mentioned additives may contain at least one component selected from the group consisting of oxides, halides, carbides, and carbonates of alkali metals and alkaline earth metals, and oxides of aluminum. shall be selected. In a preferred embodiment, the vessel is a crucible, crucible furnace, refining furnace, VOD (vacuum oxydiene degasser), AOD (air oxydiene degasser), converter or ladle. The same (the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere of argon gas, nitrogen gas, or helium gas). 15-85% by weight
of CaO, preferably 40 to 70% by weight. The above additives are AI! -Ca clad wire, AA-8
The desulfurization efficiency is further promoted by using an A1-based composite additive such as i-clad wire (a clad material in which the additive is charged as a powder into an aluminum or iron sheath and then pressure-drawn into a wire). Flux can be added to the above additives in combination, if necessary. As this fluff component, a flux consisting of at least one member selected from the group consisting of alkali, alkaline earth metal oxides, silicides, carbonates, and halides, or a combination of this and aluminum oxide can be used. Similarly, the iron-, cobalt-1 and nickel-based alloys produced contain less than 0.002% by weight of residual sulfur, less than 0.002% by weight of residual oxygen, and less than 0.003% by weight of residual nitrogen. Similarly, the iron-, cobalt-1 and nickel-based alloys are
After deoxidizing, desulfurizing, and denitrifying the molten alloy, the final molten metal contains 0.005 to 7% by weight of residual AI, 0.0001 to 0.00% by weight.
005% by weight of residual Mg and 0.0001 to 0.005
It is necessary to contain % by weight of residual Ca. Similarly, the iron-, cobalt-1 and nickel-based alloys further include titanium (Ti), zirconium (Zr).
, niobium (Nb) and rare earth elements and boron (B)
, alkali metals, and alkaline earth metals excluding Mg and Ca. The above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 1979-58010 describes a process of melting steel in a melting furnace or ladle supported by a basic refractory containing at least 60% by weight of CaO, and a process for melting the molten steel. By adding Al2 under an argon gas atmosphere or vacuum, the backing reduces CaO in the refractory to generate Ca, which deoxidizes, desulfurizes, and denitrates the molten steel, and also deoxidizes the molten steel. 0 Al7 inside
.. 005-0.06% by weight, Ca 0.001-0.0
3% by weight, oxygen content is 0.003% by weight or less, sulfur content is 0.010% by weight or less, and nitrogen content is 0.003% by weight or less.
0.010% by weight or less, oxygen;
A method for producing clean steel with low sulfur and nitrogen contents is described. However, the inventors further experimented with the above method and found that
After repeated studies, we found that in the furnace wall of a crucible or ladle where MgO and CaO coexist, when AI or A1 alloy is added, Mg is also produced in addition to Ca in the molten steel, resulting in a strong deoxidation layer. It has been found that desulfurization occurs. The present invention is based on this finding. In one embodiment of the invention, a vessel such as a crucible, crucible furnace, or converter, ladle made of a basic refractory containing 15-75% by weight MgO and 15-85% by weight CaO is used. , an iron-based alloy, a cobalt-based alloy, or a nickel-based alloy is melted in this container. At least one of AI and A1 alloy is added to the molten alloy in the vessel under a non-oxidizing atmosphere such as argon, nitrogen, or helium gas or under vacuum. In another embodiment, the alloy is previously melted in a commonly used furnace and the molten alloy is charged into the vessel. Aluminum or aluminum alloy is similarly added to the molten alloy in this container. In another embodiment, the vessel is replaced by a vessel, such as a crucible furnace, converter or ladle, backed by the refractory. In each of the above embodiments, aluminum (A7) in the additive added to the molten alloy in the container is partially combined with oxygen in the molten alloy under vacuum or a non-oxidizing atmosphere to form A12os. is generated and deoxidized, but the other part of Al reacts with MgO and CaO on the surface of the refractory in a vacuum or non-oxidizing atmosphere to form 3 Ca O+ 2 A 1=3 Ca + Al2O3
---(1)3MgO+2,12→3Mg+Al
2O3...(2), and Mg, Ca and Al2O3 are generated. In particular, the reaction (2) is carried out in vacuum or in a non-oxidizing atmosphere with CaO
The presence of an appropriate amount (15-85%) facilitates progression to the right side. This reaction is considered to be a complex reaction as shown below. 3 Mg O+Ca O+2 A f→3 Mg O+
CaAl20< −・−(3) This CaO・Al2O3
Calcium aluminate, which is mainly composed of , has a high desulfurization ability and desulfurization of the molten alloy progresses. Also, the following reaction occurs due to the presence of Ti, Ce, etc.CaO content -+Ca+TiO...
・・・・・・・・・(4) MgO+Ti→Mg+TiO・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)3CaO+2
Ce→3Ca+CezOa = (6)3 MgO+2
Ce-”3 Mg×Ce 203-=・(7) In addition to the above reaction, oxygen, sulfur, and nitrogen in the molten metal are added Al7
.. First, 2Al+30→A120a・・・・・・・・・・・・・・・・Ti, Zr, NbXCe etc.
・・・・・・(8) AIten-AIN ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(9)T i +O−*T
i O・・・・・・・・・・・・・・・・・・00)T
i 1N-+T i N ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(11) Ti+S−+TiS
・・・・・・・・・・・・・・・((2)2 Ce +
30→Ce 203-・--・(13)2 Ce
+38-4-Ce zs 3---・”-(14)Ce
+N-+CeN・・・・・・・・・・・・・・・
...(19Z r + 20-+Z r O2...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(16) Zr+2S
-*Zr5z・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
17) Zr+N→ZrN ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(1 second 2 N b + 50=N b
206 ・・・・・・・・・・・・(19) Nb+N
-+NbN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...■2 N b + 5 S + N b 2 S
s ・・・・・・・・・・・・・・・(21) In addition, the sulfur, oxygen, and nitrogen components remaining in the molten metal are determined by the following formulas, respectively, due to Mg and Ca reduced and precipitated in the molten metal as described above. An extremely clean molten metal is obtained. Ca+S-+CaS・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(22)Ca+0→CaO・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(23)3 Ca + 2
N=Ca! N 2 ・−・・・”・(24) Mg
10S→MgS・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・(25) Mg+0-MgO・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(26) 3Mg+2N→M g a N
2・・・・・・・・・・・・(27) In this way, Al
2 deoxidizes the molten metal, and further deoxidizes and desulfurizes the active Mg and Ca produced by the reducing action of AI and calcium aluminate (3CaO.Al203). These reactions proceed extremely rapidly, so after adding 17 to the molten metal, desulfurization and
Deoxidation is almost completed. Further, as time passes, the amount of N in the molten metal gradually decreases. This is because N also leaves the molten metal as Ca, Mg, etc. evaporate (boil). This denitrification rate increases significantly as deoxidation and desulfurization progress under non-oxidizing gas (for example, argon gas atmosphere) or vacuum. In the present invention, a container such as a converter, a melting furnace, a crucible, or a ladle has Mg015-75% by weight and CaO15-15% by weight.
The reason why the refractory is composed of or supported by a composition containing 85% by weight will be explained. Figures 1 and 2 show M in CaO-MgO refractory materials.
The desulfurization characteristics are shown in experiments in which crucibles with various gO contents were used and 0.5% Al was added to the molten metal to the molten iron. 10g [S]t / [S]o in Fig. 2 is the desulfurization capacity, [S)t is the amount of residual sulfur after t minutes, and (S)
) o indicates the initial sulfur amount. As shown in the figure, MgO is 15
It is clearly seen that when the content is between 70% and 20% and 60%, a very strong desulfurization reaction takes place. Fig. 2 also shows the analytical value of residual AI (A47% by weight), and it was observed that the amount of Al decreased with the passage of time after addition, and this caused the aforementioned reaction between MgO and AI. Progress is confirmed. CaO is essential as the remaining component other than MgO. CaO is itself reduced by 1 to produce Ca, and also promotes the reduction reaction of MgO by coexisting with MgO. A preferable content of CaO is at least 1% of the entire refractory.
5% or more, especially 40 to 80% by weight. When the CaO content is lower than 40%, C in the refractory
Since aO is strongly bonded to other oxides, CaO has little activity and is difficult to be reduced by Al2. In contrast, CaO in refractories with at least 40% CaO
has high activity and is easily reduced by Af. In addition, refractories containing at least 40% CaO are Al2
It easily reacts with oxides such as O3 and 5iOz, and therefore absorbs oxides in the molten metal, greatly reducing the amount of oxide inclusions. Moreover, such refractories include C and Ti. Since it has high stability against Zr and the like, it is possible to melt the alloy at high temperatures. In addition, when adding at least one member selected from the group consisting of metallic calcium or calcium alloy, alkali metals, and alkaline earth metals to aluminum as an additive,
When CaO in the refractory is 40% by weight, at least the activity of CaO in the refractory becomes large (Aj7+Ca) or (AA
+ (Na, K. Li)), the deoxidation and desulfurization rates are increased. In carrying out the present invention, Ti, Zr,
A second additive consisting of Nb and a rare earth element (such as CE) and at least one third additive selected from the group consisting of B, an alkali metal, and an alkaline earth metal may be added. Examples of the alkali metal include Na, and Li. For example, Ca, B, Na* added to the molten metal,
Li is CaO, B2O3, Na2O, k20,
Lt20, and in the refractory wall, these oxides are Al2O3-Ca 0-B203 A1203 Ca OB2O3Na20A1203
Forming a low melting point composition such as Ca OB2O3k20,
It can increase deoxidation and desulfurization rates and prevent contamination of large objects on the furnace wall. That is, oxides such as Ca, B, Na, K, and Li combine with the calcium aluminate composition such as CaO.MgO already formed on the furnace wall surface to produce a low melting point composition. In this composition, the compounds, atoms or ions thereof (eg B2-, etc.) in the molten alloy readily diffuse, thus accelerating the deoxidation and desulfurization reactions. Also oxides of CaO, B2O3 and alkali metals, especially B20. and alkali metal oxides, when incorporated into the slag, also lower the melting point of the slag and lower its viscosity. This increases the diffusion coefficient of ions such as 82-, other atoms, and compounds in the molten alloy to the slag. Therefore, the desulfurization rate increases,
The deoxidizing ability is greatly improved. In the practice of the present invention, residual aluminum o, oos ~ 7% by weight residual magnesium o, oooi ~ 0.005% by weight in the produced Fe-Co- or Ni-based alloy.
It is necessary to add these metals in such a way that in each case 0.0001 to 0.005% by weight of residual calcium remains. The reason why the residual amount of AI in the alloy is preferably in the range of 0.005 to 7% by weight is that when the residual amount of AI is less than 0.005%, not only is sufficient deoxidation not performed;
Almost no Ca is generated. Therefore, almost no desulfurization, deoxidation, and denitrification by Ca is achieved, and the amount of residual calcium in the finished alloy is at least 0, which is the basis for sufficient desulfurization, deoxidation, and denitrification by Ca. This is because it does not reach .0001%. On the other hand, the upper limit is because alloys containing more than 7% aluminum are impractical. If the B residual amount is less than 0.001%, it is too small and the effect of B is small, and if it is more than 10%, the manufactured alloy becomes brittle. A particularly preferable residual amount of B is 0.005 to 3%. Aluminum (An) and titanium, zirconium,
When boron (B), alkali metals, and alkaline earth metals are added to the molten metal in addition to niobium and rare earth elements, they may be added in the form of alloys or as single metals; There are no particular restrictions on the form. When adding aluminum (Af), Ti, Zr, Nb, rare earth elements, and boron (B), it is possible to add these as single metals, but alkali metals and alkaline earth metals do not react. It is preferable to add it in the form of an alloy because it has high properties and has problems in handling. Regardless of whether it is added as a single metal or an alloy together with An, it can be added in various forms such as a linear body, a rod-shaped body, a block, a powder, or a clad wire. -For example, Al
-Ca clad wire or an Af-Ca clad wire obtained by adding flux to an Al-Ca core material can be used. The residual amounts of Mg and Ca in the alloy produced by the method of the present invention are M g 300~l ppm (0,03~0
.. 0001% by weight), preferably 30-5 ppm
(0,003~0.0005% by weight), Ca200~
1 ppm (0.02-0.0001% by weight), preferably 100-5 ppm (0.01-0.000
5% by weight) is appropriate. Mg residual amount and Ca
If the residual amount is too small, the deoxidizing, desulfurizing, and denitrifying effects will be low, and if the residual amount is too large, the alloy will become brittle. In addition, in the present invention, rare earth elements are further added to the molten metal.
It may be added so that it remains in the final product alloy in a range of 200 ppm or less. In a preferred embodiment of the present invention, oxides, carbonates, decogenides of alkali metals and alkaline earth metals,
This effect is effective when continuously refining by repeatedly adding 5% or less of flux containing a small amount of carbides and alumina, etc. To prevent this, the contaminants can be removed by using a flux.The present invention will be explained in more detail with reference to the following specific examples.Comparative Example 1 Composition shown in Table 1 500 g of electrolytic iron having the composition shown in Table 2 to which FeS had been added in advance to give a sulfur content of about 0.03% was charged as a starting material into a CaO crucible, and the crucible was subjected to high frequency melting at 50 KHz. The material was placed in a furnace and melted. After melting, 0.4% (weight) of A1 alloy was added to the molten material while introducing argon gas into the furnace. After the addition, the molten material was added at predetermined intervals. The sample was collected by suction and its oxygen, sulfur, and nitrogen contents were measured.The deoxidizing ability log [0] o / [0] t
([0]t is the amount of residual oxygen after t minutes,

〔0〕oは初期
酸素量を示す。)脱硫能fog[s)/[S]o、及び
窒素含有量の経時変化を第3図に示す。 尚、使用に供したCaO坩堝は、−級試薬のCaOを原
料とし、これを20メツシユに粉砕後、坩堝型中へ入れ
てよまつき固め、固められた坩堝を約900℃、24時
間電気抵抗炉中で仮焼することにより作製した。 第1表 坩堝組成 を 第2表 電解鉄組成 実施例1 一級試薬のMgO及びCaOを原料とし、第3表に示す
組成のMgO−CaO坩堝を作製し、これを用いて行な
ったこと以外は比較例1と同様の手順により実験を行な
った。その結果を第3図に併せて示す。 第3表 坩堝付組成 第3図より明らかなように、本発明の方法によれば、酸
素、硫黄及び窒素含有量の少ない溶湯が速やかに得られ
、特にその脱硫効果が大きいことが認められる。 上記の試験に使用したCaO−MgO坩堝は不純物が少
ない純粋な材料を使用して造ったが、通常のS i02
2.4%を含むドロマイトレンガにCaOを富化して造
ったCaO富化ドロマイトレンガを使用した所、脱硫効
果が著しく減少した。 この原因は不純物として含有されるSingがCab、
MgOと結合して安定化し、溶鋼にAjl’を添加した
ときにCaとMgとが発生しなかったためと考えられる
。 実施例2 AI添加量を溶融金属の0.5重量%とじ、坩堝材のM
gO含有量を10%から70%まで種々変更したこと以
外は、比較例1と同様にして実験を行った。 異なる組成の坩堝の使用による試料についての脱硫特性
及びA1残留量の測定結果を第1図及び第2図に示す。 尚、第2図には比較例1 (caO100%の坩堝使用
)における測定結果も併せて示す。 この第1図及び第2図より、前述のように、MgO15
〜70%及びCaO15〜85%の範囲で著しい脱硫効
果が得られることが認められる。 このように、本発明の方法により製造される合金は、硫
黄が初期含有量の50分の1以下(15ppm以下、特
に10ppm以下)、酸素が50分の1以下(7ppm
以下)窒素が30ppm以下、特に20ppm以下の極
めて清浄な合金であることが判る。 以上の通り、本発明によれば、Fe基、Co基及びNi
基合金の製造において極めて強力な脱酸、脱硫、及び脱
窒を行なうことができ、これによってO,S、 Nが極
めて少く、かつクリープ強度、耐熱性、靭性、溶接性及
び鍛造性等の緒特性に著しく優れた合金を製造すること
ができる。また本発明の方法によると酸化物介在物も殆
ど無いものが得られる。 本発明の詳細な説明において、“非酸化性ガス”とは、
開放炉又は密閉炉中の溶湯にアルゴンガス、窒素ガス、
又はヘリウムガス等の非酸化性ガスを吹込むことにより
溶湯を処理するか、もしくは密閉炉中の溶湯表面がこの
ようなガスで覆われるように、溶湯表面上にこのガス雰
囲気を形成して、溶湯を処理する場合における雰囲気を
意味する。 本発明方法の対象とする合金は、上述のようにFe基、
Co基及びNi基の合金である。 Fe基の合金としては、普通元素のC,Si。 Mn、P、Sを含有し、Cを2%以下含育する炭素鋼と
、特殊な性質を与えるため上記普通元素の他にNi、C
r、Co、W、Mo、Af、Ti等の特殊元素はもとよ
り、更に普通元素に属するものでも、普通元素の含有量
範囲を超え、特殊な性質の付加を目的として加えられて
いる合金鋼が代表的である。低合金鋼としては、高力低
合金鋼、高温高圧低合金鋼、石油工業用低合金鋼があり
、申合金鋼にはクロム鋼、ニッケル鋼等があり、高合金
鋼には高クロムステンレス鋼、高クロム−ニッケルステ
ンレス鋼等がある。 ニッケル基合金としては、ニッケルを主な構成成分とし
て含有してしるもので、主として耐熱耐食性合金や磁性
合金等が挙げられる。これに属する合金としては、Ni
−Cu合金(モネルメタル)Ni−Cr−Fe系合金(
インコネル)、NiMo系合金(ハステロイA、 B)
 、Ni −Mo −Cr−W系合金(ハステロイC)
、Ni−8i系合金(ハステロイD)、Ni−Ta系合
金等がある。 Co基合金としては、COを主な構成成分として含有し
ているもので耐熱合金、耐食性合金、超高合金、磁性合
金等である。これに属する合金には、Co−Cr−W−
C系合金(ステライト)、Co−Fe系合金(duct
ile cobalto金)、c。 −Cr−Ni−Mo系合金(Etigi Iy)、Co
−Cr−N1−W系合金(Hayness)、Vica
lloy。 Renendur、 Permendur等の磁性材料
用Co合金、或はNi、Tiの析出を利用したCo基超
超合金が挙げられる。 実施例3〜8 第4表に示す組成からなるCaO坩堝(実施例3)及び
CaO−MgO坩堝(実施例4〜実施例8)内に、第4
表に示す組成からなる電解鉄に300ppm (0,0
3%)の硫黄分になるように、予めFeSを添加したも
の500gを出発材として装入し、この坩堝を50 K
Hzの高周波熔解炉内に収容し、前記材料を溶解した。 溶解後、炉内にアルゴンガスを導入しなからA1合金を
0.5重量%で溶融合金中に添加した。 添加後、所定時間ごとに溶融合金から試料を吸引採取し
て、その酸素、硫黄及び窒素の各音を量を測定した。こ
れによる脱酸能log (Ol t /
[0]o indicates the initial oxygen amount. ) Figure 3 shows the changes over time in the desulfurization capacity fog[s)/[S]o and the nitrogen content. The CaO crucible used was made from CaO, a -grade reagent, which was crushed into 20 meshes, put into a crucible mold, and solidified. It was produced by calcining in a resistance furnace. Table 1 Crucible composition Table 2 Electrolytic iron composition Example 1 A MgO-CaO crucible with the composition shown in Table 3 was prepared using first-class reagents MgO and CaO as raw materials, and comparison was made using this. The experiment was conducted according to the same procedure as in Example 1. The results are also shown in FIG. Composition with crucible in Table 3 As is clear from FIG. 3, according to the method of the present invention, a molten metal with low oxygen, sulfur and nitrogen contents can be quickly obtained, and it is recognized that the desulfurization effect is particularly large. The CaO-MgO crucible used in the above test was made using pure materials with few impurities, but
When a CaO-enriched dolomite brick made by enriching a dolomite brick containing 2.4% CaO was used, the desulfurization effect was significantly reduced. The reason for this is that Sing contained as an impurity is Cab,
This is thought to be because Ca and Mg were not generated when Ajl' was added to molten steel because it was stabilized by combining with MgO. Example 2 The amount of AI added was 0.5% by weight of the molten metal, and the M of the crucible material was
An experiment was conducted in the same manner as Comparative Example 1, except that the gO content was variously changed from 10% to 70%. Figures 1 and 2 show the results of measuring desulfurization properties and A1 residual amounts for samples using crucibles of different compositions. Incidentally, FIG. 2 also shows the measurement results in Comparative Example 1 (using a crucible containing 100% caO). From these figures 1 and 2, as mentioned above, MgO15
70% and CaO of 15 to 85%, it is recognized that a remarkable desulfurization effect can be obtained. As described above, the alloy produced by the method of the present invention has a sulfur content of 1/50 or less (15 ppm or less, particularly 10 ppm or less) and an oxygen content of 1/50 or less (7 ppm or less) of the initial content.
(Below) It can be seen that this is an extremely clean alloy with a nitrogen content of 30 ppm or less, especially 20 ppm or less. As described above, according to the present invention, Fe group, Co group and Ni
Extremely strong deoxidation, desulfurization, and denitrification can be performed in the production of base alloys, resulting in extremely low O, S, and N content, and excellent properties such as creep strength, heat resistance, toughness, weldability, and forgeability. It is possible to produce alloys with significantly superior properties. Furthermore, according to the method of the present invention, a product with almost no oxide inclusions can be obtained. In the detailed description of the present invention, "non-oxidizing gas" means
Argon gas, nitrogen gas,
or by treating the molten metal by blowing in a non-oxidizing gas such as helium gas, or by forming an atmosphere of this gas on the surface of the molten metal so that the surface of the molten metal in a closed furnace is covered with such gas, This refers to the atmosphere in which molten metal is processed. As mentioned above, the alloy targeted by the method of the present invention is Fe-based,
It is a Co-based and Ni-based alloy. Common elements C and Si are used as Fe-based alloys. Carbon steel containing Mn, P, and S and 2% or less of C, and Ni and C in addition to the above ordinary elements to give special properties.
In addition to special elements such as r, Co, W, Mo, Af, and Ti, there are alloy steels that exceed the content range of ordinary elements and are added for the purpose of adding special properties, even if they belong to ordinary elements. Representative. Low-alloy steels include high-strength low-alloy steel, high-temperature, high-pressure low-alloy steel, and low-alloy steel for the petroleum industry. High-alloy steels include chromium steel and nickel steel, and high-alloy steels include high-chromium stainless steel. , high chromium-nickel stainless steel, etc. Nickel-based alloys contain nickel as a main component, and include heat-resistant and corrosion-resistant alloys, magnetic alloys, and the like. Alloys belonging to this include Ni
-Cu alloy (Monel metal) Ni-Cr-Fe alloy (
Inconel), NiMo alloys (Hastelloy A, B)
, Ni-Mo-Cr-W alloy (Hastelloy C)
, Ni-8i alloy (Hastelloy D), Ni-Ta alloy, etc. Examples of Co-based alloys include those containing CO as a main constituent, such as heat-resistant alloys, corrosion-resistant alloys, ultra-high alloys, and magnetic alloys. Alloys belonging to this category include Co-Cr-W-
C-based alloy (stellite), Co-Fe-based alloy (duct
ile cobalto gold), c. -Cr-Ni-Mo alloy (Etigi Iy), Co
-Cr-N1-W alloy (Hayness), Vica
lloy. Examples include Co alloys for magnetic materials such as Renendur and Permendur, and Co-based super superalloys that utilize precipitation of Ni and Ti. Examples 3 to 8 A fourth
300 ppm (0,0
500g of FeS was added in advance to give a sulfur content of 3%) as a starting material, and this crucible was heated to 50K.
The material was melted in a high frequency melting furnace at Hz. After melting, 0.5% by weight of A1 alloy was added to the molten alloy without introducing argon gas into the furnace. After the addition, samples were taken from the molten alloy by suction at predetermined intervals, and the amounts of oxygen, sulfur, and nitrogen were measured. The deoxidizing capacity log (Olt/

〔0〕o(但し
〔O〕tはt分後の残留酸素量、〔0)oは初期酸素量
を示す)、脱硫能log (S) t / [S] o
 %及び窒素含有量の経時変化を第4図に示す。第4図
においてAI  0.5%添加、〔SO3は初期硫黄量
300 ppmでCaO坩堝に10%Mg0,30%M
g0,50%MgO160%Mg0,70%MgOを添
加したCaO−MgO坩堝を使用した例を示す。 なお、使用に供したCaO−MgO坩堝は、般試薬のC
aO,MgOを原料とし、これを20メツシユに粉砕後
、坩堝中に入れてよくつき固め、固められた坩堝を約9
00℃、24時間電気抵抗炉中で仮焼することにより作
製した。 第4表にAI添加量を0.5%とし、石灰坩堝材中のM
gO含有量を10%から70%まで種々変更し、脱硫処
理したときの脱硫速度定数及び残留元素量を示す。坩堝
材を30%、50%としたときが脱硫速度定数が大きい
ことを示す。第5図はA10.5%添加したきのCaO
坩堝中のMgO混合量と脱硫到達値、残留Mg量、脱硫
速度定数との関係を示す。 第5表に示すように、溶解金属は電解鉄に300ppm
の硫黄分を加硫したものに、CaO坩堝に15%Mg0
,50%MgO,70%MgOを添加したCaO−Mg
O坩堝を使用し、AI  0.3重量%、Ca  0.
2重量%よりなるAI7−Caクラッド線材を0.5重
量%添加し、脱硫速度定数と、Af−Caクラツド材を
添加し10分後の各元素の分析値(ppm)とを示す。 ここで において S。・・・初期硫黄量 S、・・・平行となった硫黄量 tl・・・平衡となるまでの時間 である。 第5図は組成AI  0.3%、Ca  O,2%のA
l−Caクラツド材を溶融金属に対し0.5%添加した
場合のCaO中のMg混合量と脱硫到達値、脱硫速度定
数、残留Mg量、残留Ca量との関係を示す。 第5図より明らかなようにCaO坩堝にMgOを15〜
75重量%を加えたものを使用し、溶加剤としてAf−
Caクラッド線材を使用した場合は到達硫黄量がI p
pm (0,ooo1%)まで低下する極めて良好な成
績を示した。 実施例13〜15 溶融金属はC「22%、Co  2%、Fe  18%
、Mo9%、WO05%よりなるハステロイXを溶解し
、CaO−50%MgOの坩堝材を使用し、添加元素と
してA1.2重量%を添加し、例14.例15はCa 
O−CaF2− Al2O3の比は6:3:1のフラッ
クスioo gを添加し、2Kgを溶解し、CaO−5
0%MgOの坩堝材をくり返し使用した時のフラックス
添加効果を第6表に示す。 実施例13は坩堝材のくり返し使用回数第1回目にフラ
ックスを添加した場合、実施例14は坩堝材の(り返し
使用回数第5回目にフラックスを添加したことを示し、
実施例15は第5回目まで坩堝をくり返し使用しフラッ
クスを無添加の場合である。 第7表は使用した高純度カルシア(cab)坩堝の組成
を示し、第8表はこのカルシア坩堝の混合に使用した高
純度MgOの組成を示す。 第9表は使用した電解鉄組成(重量%)を示す。 註ビ溶解後のAl添加前の分析値 S・・・300 ppm・・・FeS添加により調整0
・・・300 ppm N・・・40 ppm 溶解後のAl添加前の分析値は下記の通りである。 S ・=300 ppm (F e S添加によりS量
を調整)0・・・300 ppm N・・・40 ppm 実施例16 下記の表に示した実施例、比較例を用いて実際にD B
 T T (Ductile −brittle tr
ansitiontemperature)測定を行っ
た結果第1θ表に示し、この結果について述べる。 用いた原料は電解鉄で比較例AはCaO坩堝での溶解分
で組成は0: 8ppm、S : 5pI)m。 Mg< lppm、Ca1l Oppmである。実施例
Bは組成0: 7ppm、S : lppm。 Mg=27ppm、ca=10ppmである。 DBTTの測定はシャルピータイプの試験片を用いて衝
撃吸収エネルギー値の変化温度を測定した。 以上の測定結果から本溶鋼(試料B)では、特許請求の
範囲の組成では非常に強靭性及び展延性に対して効果が
大きいことが判明した。 実施例17 A I S 1316鋼を用いてクリープ破断寿命試験
を行った。実施例と比較例の化学組成を第12表に示し
た。 表13には550℃におけるクリープ破断寿命の比較を
行った結果を示す。この時の試験片は平行部径:6mm
φ、標点間距離:30mmで、応力値35 kg/mm
2である。 この結果からも、本発明組成の請求範囲では大きな効果
が認められた。
[0]o (where [O]t indicates the amount of residual oxygen after t minutes, [0)o indicates the initial amount of oxygen), desulfurization capacity log (S) t / [S] o
% and nitrogen content over time are shown in Figure 4. In Figure 4, 0.5% AI was added, [SO3 was 10% Mg0, 30% Mg in a CaO crucible with an initial sulfur content of 300 ppm.
An example using a CaO-MgO crucible to which g0,50% MgO160% Mg0,70% MgO is added is shown. The CaO-MgO crucible used was a general reagent C.
Using aO, MgO as raw materials, crush this into 20 meshes, put it in a crucible and compact it well, and put the solidified crucible into about 9 meshes.
It was produced by calcining in an electric resistance furnace at 00°C for 24 hours. Table 4 shows that the amount of AI added is 0.5%, and the amount of M in the lime crucible material is
The desulfurization rate constant and residual element amount are shown when the gO content is variously changed from 10% to 70% and desulfurization treatment is performed. It is shown that the desulfurization rate constant is large when the crucible material is 30% and 50%. Figure 5 shows CaO with A10.5% added.
The relationship between the amount of MgO mixed in the crucible, the achieved desulfurization value, the amount of residual Mg, and the desulfurization rate constant is shown. As shown in Table 5, the dissolved metal is 300 ppm in electrolytic iron.
15% Mg0 in a CaO crucible.
, 50% MgO, 70% MgO added CaO-Mg
Using an O crucible, 0.3% by weight of AI and 0.3% by weight of Ca.
0.5% by weight of AI7-Ca clad wire consisting of 2% by weight is added, and the desulfurization rate constant and the analysis value (ppm) of each element 10 minutes after adding the Af-Ca clad wire are shown. Here S. ... Initial sulfur amount S, ... Parallel sulfur amount tl ... Time until equilibrium is reached. Figure 5 shows the composition AI 0.3%, CaO, 2% A
The relationship between the amount of Mg mixed in CaO, the achieved desulfurization value, the desulfurization rate constant, the amount of residual Mg, and the amount of residual Ca when 0.5% of l-Ca clad material is added to molten metal is shown. As is clear from Figure 5, MgO was added to the CaO crucible for 15~
75% by weight was used, and Af-
When using Ca-clad wire, the amount of sulfur reached is I p
pm (0, ooo 1%), showing extremely good results. Examples 13-15 The molten metal was C22%, Co2%, Fe18%
Example 14. Hastelloy Example 15 is Ca
The ratio of O-CaF2-Al2O3 is 6:3:1. Add ioog of flux, dissolve 2Kg, and dissolve CaO-5
Table 6 shows the effect of adding flux when 0% MgO crucible material was used repeatedly. Example 13 shows that flux was added the first time the crucible material was used repeatedly, and Example 14 showed that flux was added the fifth time the crucible material was used repeatedly.
Example 15 is a case where the crucible was used repeatedly up to the fifth time and no flux was added. Table 7 shows the composition of the high purity calcia (cab) crucible used, and Table 8 shows the composition of the high purity MgO used for mixing in this calcia crucible. Table 9 shows the electrolytic iron composition (% by weight) used. Note: Analytical value S after melting and before addition of Al: 300 ppm: Adjusted by adding FeS 0
...300 ppm N...40 ppm The analytical values after dissolution and before addition of Al are as follows. S = 300 ppm (adjust S amount by adding Fe S) 0...300 ppm N...40 ppm Example 16 D B was actually tested using the examples and comparative examples shown in the table below.
T T (Ductile - brittle tr
The results of the measurements are shown in Table 1θ, and the results will be described below. The raw material used was electrolytic iron, and in Comparative Example A, the composition was dissolved in a CaO crucible: 0:8 ppm, S: 5 pI)m. Mg<lppm, Ca1lOppm. Example B has a composition of 0: 7 ppm, S: 1 ppm. Mg=27ppm, ca=10ppm. DBTT was measured by measuring the temperature at which the impact absorption energy value changes using a Charpy type test piece. From the above measurement results, it was found that in the present molten steel (sample B), the composition as claimed in the claims has a very large effect on toughness and malleability. Example 17 A creep rupture life test was conducted using AI S 1316 steel. The chemical compositions of Examples and Comparative Examples are shown in Table 12. Table 13 shows the results of a comparison of creep rupture life at 550°C. The test piece at this time had a parallel part diameter of 6 mm.
φ, distance between gauges: 30 mm, stress value 35 kg/mm
It is 2. From this result as well, great effects were recognized within the claimed scope of the composition of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、Alを0.5%添加した場合における容器の
塩基性耐火物のMgO含有量と脱硫速度定数(K)、到
達硫黄量、及び残留Mg量との関係を示すグラフである
。 第2図は、それぞれMgOの含有量が異なる塩基性耐火
物から成る坩堝をそれぞれ使用した場合において、AI
  0.5%添加した後の、残留AI量及び脱硫能の経
時変化を示すグラフである。 第3図は、例I及び例2による溶融合金における、脱酸
能、脱硫能、及び窒素含有量の経時変化を示すグラフで
ある。 第4図はCaO坩堝(比較例)とCaOMgO坩堝のM
gO量を変えた種々の坩堝でそれぞれAL  0.5%
添加した時の脱硫能の経時変化を示す特性図である。 第5図はCaO−MgO坩堝中のMgO量を変えてAf
−Caクラツド材を0.5%添加した時の到達硫黄量、
脱硫速度定数、残留Mg量、残留Ca量との関係を示す
特性図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the MgO content of the basic refractory of the container, the desulfurization rate constant (K), the amount of sulfur reached, and the amount of residual Mg when 0.5% of Al is added. Figure 2 shows the AI
It is a graph showing changes over time in residual AI amount and desulfurization ability after addition of 0.5%. FIG. 3 is a graph showing changes in deoxidizing ability, desulfurizing ability, and nitrogen content over time in the molten alloys according to Example I and Example 2. Figure 4 shows the M of CaO crucible (comparative example) and CaOMgO crucible.
AL 0.5% in various crucibles with different amounts of gO.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes over time in desulfurization ability when added. Figure 5 shows Af by changing the amount of MgO in the CaO-MgO crucible.
-The amount of sulfur achieved when adding 0.5% of Ca cladding material,
It is a characteristic diagram showing the relationship between the desulfurization rate constant, the amount of residual Mg, and the amount of residual Ca.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(a)15〜75重量%のMgO及び15〜85重
量%のCaOを含む塩基性耐火物から成る坩堝、坩堝炉
、前記耐火物で裏付けされた坩堝、坩堝炉、熔解炉(V
OD、AOD)コンバータ及びレードルから成る群から
選ばれた1つの容器内で実質上、Fe、Co及びNiか
ら成る群から選ばれた少なくとも1種の主成分から成る
溶融合金を装入する工程と、 (b)非酸化性雰囲気及び真空から成る群から選ばれた
1つの雰囲気の下で、アルミニウム(Al)、アルミニ
ウム合金、の何れかよりなる第1の添加剤と、チタニウ
ム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ニオビウム(Nb
)、及び稀土類元素よりなる群から選ばれた第2の添加
剤を添加する工程と、 (c)前記溶融合金を、非酸化性雰囲気又は真空から成
る群から選ばれた何れかの雰囲気の下で、脱酸、脱硫、
脱窒し、残留アルミニウム0.005〜7.0%、残留
カルシウム0.0001〜0.005%、残留マグネシ
ウム0.0001〜0.03%よりなる溶融合金を得る
工程と、 (d)得られた前記溶融合金を造塊する工程とから成る
酸素0.003%以下、硫黄0.010%以下、窒素0
.03%以下の各含有量が極めて低い鉄−、ニッケル−
、及びコバルト−基合金の製造方法。 2、(a)15〜75重量%のMgO及び15〜85重
量%のCaOを含む塩基性耐火物から成る坩堝、坩堝炉
、前記耐火物で裏付けされた坩堝、坩堝炉、熔解炉(V
OD、AOD)コンバータ及びレードルから成る群から
選ばれた1つの容器内で実質上、鉄基−、ニッケル基−
、コバルト基−から選ばれた少なくとも1種の主成分か
ら成る溶融合金を装入する工程と、 (b)前記溶融合金に対し、非酸化性雰囲気及び真空か
ら成る群から選ばれた1つの雰囲気の下で、アルミニウ
ム、アルミニウム合金の何れかよりなる第1の添加剤と
、チタニウム、ジルコニウム、ニオビウム及び稀土類元
素よりなる群から選ばれた第2の添加剤及びアルカリ金
属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、ケイ酸
塩、炭酸塩及びアルミニウムの酸化物よりなる群から選
ばれた少くとも何れか1つを含むフラックスを前記溶融
合金に対し5%以下を添加する工程と、 (c)前記溶融合金を、非酸化性雰囲気又は真空から成
る群から選ばれた何れかの雰囲気下で、脱酸、脱硫、脱
窒し、残留アルミニウム0.005〜7.0%、残留カ
ルシウム0.0001〜0.005%、残留マグネシウ
ム0.0001〜0.03%よりなる溶融合金を得る工
程と、 (d)得られた前記溶融合金を造塊する工程とから成る
酸素0.003%以下、 硫黄0.010%以下、窒素0.03%以下の各含有量
が極めて低い鉄−、ニッケル−、又はコバルト−基合金
の製造方法。 (a)15〜75重量%のMgO及び15〜85重量%
のCaOを含む塩基性耐火物から成る坩堝、坩堝炉、前
記耐火物で裏付けされた坩堝、坩堝炉、熔解炉(VOD
、AOD)コンバータ及びレードルから成る群から選ば
れた1つの容器内に実質上、鉄−、コバルト−及びニッ
ケル−から選ばれた少なくとも1種の主成分から成る合
金を溶融する工程と、(b)前記溶融合金に対し非酸化
性雰囲気及び真空から成る群から選ばれた1つの雰囲気
の下で、アルミニウム及びアルミニウム合金から成る群
から選ばれた第1の添加剤と、チタニウム、ジルコニウ
ム、ニオビウム及び希土類元素より成る群から選ばれた
第2の添加剤と、ホウ素、アルカリ金属及びアルカリ土
類金属から選ばれた第3の添加剤と、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、ケイ酸塩、
炭化物、及び炭酸塩、並びにアルミニウムの酸化物から
成る群から選ばれたフラックスを溶融金属の5%以下を
添加して脱硫、脱酸、及び脱窒を行う工程と、 (c)このようにして脱酸、脱硫、及び脱窒された前記
溶融合金を造塊する工程とから成り酸素0.003%以
下、硫黄0.010%以下、窒素0.010%以下の各
含有量が極めて低い鉄−、ニッケル−、及びコバルト−
基合金の製造方法。 4、前記非酸化性雰囲気はアルゴンガス雰囲気である特
許請求の範囲第1〜3項の何れかに記載された方法。 5、前記フラックスはアルカリ金属、アルカリ土類金属
の酸化物、ハロゲン化物、ケイ酸塩、炭酸塩、弗化物、
炭化物及びアルミニウムの酸化物よりなる群から選ばれ
た少なくとも何れか1つを含むものよりなる特許請求の
範囲第2〜3項の何れかに記載された方法。6、前記フ
ラックスは酸化カルシウム及び弗化カルシウムよりなる
特許請求の範囲第2〜3項の何れかに記載された方法。
[Claims] 1. (a) A crucible and a crucible furnace made of a basic refractory containing 15 to 75% by weight of MgO and 15 to 85% by weight of CaO, a crucible supported by the refractory, and a crucible furnace , melting furnace (V
charging a molten alloy substantially consisting of at least one main component selected from the group consisting of Fe, Co and Ni in one vessel selected from the group consisting of (OD, AOD) converter and ladle; , (b) under one atmosphere selected from the group consisting of a non-oxidizing atmosphere and a vacuum, a first additive made of either aluminum (Al) or an aluminum alloy, and titanium (Ti) or zirconium. (Zr), niobium (Nb
) and a second additive selected from the group consisting of rare earth elements; (c) placing the molten alloy in an atmosphere selected from the group consisting of a non-oxidizing atmosphere or a vacuum; Below, deoxidation, desulfurization,
(d) obtaining a molten alloy consisting of 0.005 to 7.0% residual aluminum, 0.0001 to 0.005% residual calcium, and 0.0001 to 0.03% residual magnesium; The step of agglomerating the molten alloy with oxygen of 0.003% or less, sulfur of 0.010% or less, nitrogen 0
.. Iron and nickel with extremely low content of 0.3% or less
, and a method for producing a cobalt-based alloy. 2. (a) A crucible, a crucible furnace, a crucible, a crucible furnace, a melting furnace (V
iron-based, nickel-based
(b) charging the molten alloy with at least one main component selected from the group consisting of cobalt groups; a first additive made of aluminum or an aluminum alloy; a second additive selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, and rare earth elements; and an alkali metal or alkaline earth metal. a step of adding 5% or less of a flux containing at least one selected from the group consisting of oxides, halides, silicates, carbonates, and aluminum oxides to the molten alloy; (c ) The molten alloy is deoxidized, desulfurized, and denitrified in an atmosphere selected from the group consisting of a non-oxidizing atmosphere or a vacuum, and the residual aluminum is 0.005 to 7.0% and the residual calcium is 0.00%. 0001 to 0.005%, residual magnesium 0.0001 to 0.03%, and (d) forming an ingot of the obtained molten alloy. A method for producing iron-, nickel-, or cobalt-based alloys having extremely low sulfur contents of 0.010% or less and nitrogen contents of 0.03% or less. (a) 15-75% by weight MgO and 15-85% by weight
A crucible, a crucible furnace, a crucible, a crucible furnace, a melting furnace (VOD
, AOD) converter and ladle, melting an alloy substantially consisting of at least one main component selected from iron, cobalt and nickel; ) a first additive selected from the group consisting of aluminum and aluminum alloys, and titanium, zirconium, niobium and a second additive selected from the group consisting of rare earth elements, a third additive selected from boron, alkali metals and alkaline earth metals, oxides and halides of alkali metals and alkaline earth metals, silicate,
(c) desulfurization, deoxidation, and denitrification by adding not more than 5% of the molten metal to a flux selected from the group consisting of carbides and carbonates, and oxides of aluminum; The process of deoxidizing, desulfurizing, and agglomerating the denitrified molten alloy is an extremely low iron content of 0.003% or less of oxygen, 0.010% or less of sulfur, and 0.010% or less of nitrogen. , nickel, and cobalt
Method for manufacturing base alloys. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-oxidizing atmosphere is an argon gas atmosphere. 5. The flux is an alkali metal, alkaline earth metal oxide, halide, silicate, carbonate, fluoride,
4. The method according to claim 2, which comprises at least one selected from the group consisting of carbides and aluminum oxides. 6. The method according to any one of claims 2 to 3, wherein the flux comprises calcium oxide and calcium fluoride.
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