JPH03236434A - Nickel-base alloy in which each content of sulfur, oxygen and nitrogen extremely low - Google Patents

Nickel-base alloy in which each content of sulfur, oxygen and nitrogen extremely low

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JPH03236434A
JPH03236434A JP16647090A JP16647090A JPH03236434A JP H03236434 A JPH03236434 A JP H03236434A JP 16647090 A JP16647090 A JP 16647090A JP 16647090 A JP16647090 A JP 16647090A JP H03236434 A JPH03236434 A JP H03236434A
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JP
Japan
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alloy
weight
cao
crucible
sulfur
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Application number
JP16647090A
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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 JPH03236434A publication Critical patent/JPH03236434A/en
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a high purity Ni-base alloy in which the content of impurities such as O, N and S is extremely low by adding Al and flux to an Ni-base alloy including impurities in a vessel made of CaO-MgO series basic refractories in a nonoxidizing atmosphere or in vacuum and executing refining. CONSTITUTION:An Ni-base alloy essentially consisting of Ni and contg. Fe, Co, etc., is charged to a crucible, a melting furnace or the like made of basic refractories having a compsn. constituted of, by weight, 15 to 75% Mg and 15 to 85% CaO and is melted in vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as Ar, He and N. This molten Ni-base alloy is mixed with Al and flux such as the oxides, halides and carbonates of alkali metals and alkaline earth metals and is subjected to deoxidizing, desulfurizing and denitriding treatment. The Ni-base alloy contg., by weight, 0.005 to 7.0% Al, 0.005 to 7.0% Si, 0.0001 to 0.005% Mg, 0.0001 to 0.005% Ca, 0.0001 to 0.002% O, 0.0001 to 0.002% S and 0.0005 to 0.003% N and in which the content of impurities such as O, N and S is low can be manufactured.

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、高純度のニッケル基合金より詳しくは、ニ
ンケル(Ni)を主成分として含有するとともに、硫黄
、酸素、及び窒素の各含有量が酸素0.002〜0.0
001重量%、硫黄0.002〜0.0001重量%、
窒素0.003〜0.0005重量%と極めて低いニッ
ケル基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、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
中の溶湯にアルくニウム又はアルミニウム合金を添加す
ると、AN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(1985) −25486号のそれぞれに、Ca
○含有率が40%以上の高い塩基性耐火物で裏付けされ
た溶解炉、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Al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、Afの添加により裏付は耐大物中の
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溶解炉又は坩
堝を繰り返して使用したとき、溶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142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溶解
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ニッケル基合
金を製造することができるように改良し、高純度のニッ
ケル基合金を提供することである。 本発明はアルミニウム0.005〜7.0%、ケイ素0
.005〜7.0%、マグネシウム0.0001〜0.
005%、カルシウム0.0001−0.005%、酸
素0.0001〜0.002%、硫黄0.0001〜0
.002%、窒素o、ooos〜0.003%より戒る
ニッケル基合金を特徴とする。 この発明のニッケル基合金の製造法について述べると、
この発明のニッケル基合金は、15〜75重量%のMg
O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、石灰坩堝、
石灰坩堝炉、溶融炉、精錬炉(VOD、AOD) 、コ
ンバーター又はし−ドルのような容器内で、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
種の主成分から戒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製造法によ
り酸素、硫黄、及び窒素の各含有量が極めて低いニッケ
ル基合金が得られる。 また、本発明のニッケル基合金は、15〜75重量%の
MgO及び15〜85重量%のCaOを含む塩基性耐火
物から戒る坩堝か、又は前記耐火物(ドロマイト)で裏
付けされた、坩堝、坩堝炉、溶融炉、精錬炉(VOD、
AOD)又はコンバータ或はレードルのような容器内で
、ニッケルから戒る群から選ばれた少なくとも1種の主
成分から戒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
雰囲気又は真空の下で、第1及び第2の添加剤を添加し
て、脱酸、脱硫、及び脱窒を行なう工程(前記第1の添
加剤は、アルミニウム又はアルごニウム合金であり、第
2の添加剤は、ホウ素、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)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
から成る製造法により酸素、硫黄、及び窒素の各含有量
が極めて低いニッケル基合金が得られる。 本発明のニッケル基合金の他の製造法としては、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坩堝か、又は前記耐火物(ド
ロマイト)で裏付けされた坩堝、坩堝炉、溶融炉、精錬
炉(VOD、AOD)又はコンバータ或はレードルのよ
うな容器内で、Niを主成分とした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、
Affi又はA42合金及び前記溶融合金の重量の5%
以下のフラックスを添加して、脱酸、脱硫、及び脱窒を
行なう工程(前記フラックスは、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(とも1種の成分を含む。)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
工程とから戒る製造法により酸素、硫黄、及び窒素の各
含有量が極めて低いニッケル基合金が得られる。 また、本発明のニッケル基合金は、15〜75重量%の
MgO及び15〜85重量%のCaOを含む塩基性耐火
物から戒るか、又は前記耐火物で裏付けされた容器内で
、Niを主成分とする合金を溶融する工程と、前記溶融
合金に対し非酸化性雰囲気又は真空の下で、第1及び第
2の少なくとも1種の添加剤、並びに前記溶融合金の重
量の5%以下のフラックスを添加して、脱硫、脱酸、及
び脱窒を行なう工程(前記第1の添加剤は、Af又はA
f金合金あり、第2の添加剤は、B、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属から選ばれ、前記フラックスは、アル
カリ金属及びアルカリ土類金属又は稀土類金属の酸化物
、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。)と、このようにして脱硫、脱酸、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製造法
により硫黄、酸素、及び窒素の各含有量が極めて低いニ
ッケル基合金が得られる。 また、本発明のニッケル基合金は、別の方法として、1
5〜75重量%のMgO及び15〜85重量%のCaO
を含む塩基性耐火物から戒る容器、又は前記耐火物で裏
付けされた容器内に、Niを主成分とする合金を溶融し
これに注入する工程と、前記溶融合金に対し非酸化性雰
囲気又は真空の下で、/l又はA1合金を添加して、脱
硫、脱酸、及び脱窒を行なう工程と、このようにして脱
硫、脱酸、及び脱窒された前記溶融合金を造塊する工程
とから成る製造法により硫黄、酸素、及び窒素の各含有
量が極めて低い及びニッケル基合金が得られる。 以上のほか、本発明のニッケル基合金は、15〜75重
量%のMgO及び15〜85重量%のCaOを含む塩基
性耐火物から成る容器又は前記耐火物で裏付けされた容
器内に、N1を主成分とする溶融合金を装入する工程と
、前記溶融合金に対し非酸化性雰囲気又は真空の下で、
第1及び第2の少なくとも1種の添加剤を添加して、脱
硫、脱酸、及び脱窒を行なう工程(前記第1の添加剤は
、Af又はA1合金であり、第2の添加剤は、B、アル
カリ金属、及びアルカリ土類金属から選ばれる。)と、
このようにして脱硫、脱酸、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製造法により硫黄、酸素、
及び窒素の各含有量が極めて低いニッケル基合金が得ら
れる。 本発明のニッケル基合金を製造するに、好ましい実施態
様において、前記容器は、坩堝、坩堝炉、溶融炉精錬炉
、(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)、コンバーター又はし−ド
ル(取鍋)である。 同しく、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。 同しく、前記塩基性耐火物は、20〜60重量%のMg
O及び少なくとも40重量%のCaOを含有する。 上記の添加剤はAf−Caクラッドワイヤ、ΔN−3i
クラッドワイヤ等の、11系の複合添加剤(但し合金で
ないクラツド材)も使用できる。 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。このフランク収骨としては、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戒るフラック
スを使用できる。 上述の方法で製造された本発明のニッケルー基合金は、
0.0015重量%以下の残留硫黄、0.002重量%
以下の残留酸素、及び0.003重量%以下の残留窒素
を含有する。 同じく前記ニッケルー基合金は、合金溶湯の脱酸、脱硫
、脱窒を行った後の最終熔湯中に0.005〜7重量%
の残留Affi、0.0005〜0.005重量%の残
留Mg及び0.0001〜0.005重量%の残留Ca
を含有する。 同しく、前記ニッケルー基合金は、更に、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種又は2種以上合計して0.001
〜10重量%含有する。 (作 用) 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An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Calこよって、溶鋼を脱酸
、脱硫、及び脱窒させるとともに、溶鋼中にA1を0.
005〜0.06重量%、Caを0.001〜0.03
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0.0
10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が更に実験し、
検討を重ねたところ、MgOとCaOとが共存する坩堝
又はし−ドルの炉壁においては、AE又はAf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。 本発明のニッケル基合金を製造する方法の一つの実施態
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A/2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Af又はA1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、コンバータ又はし−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
添加剤のA2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Aholを生成
し、脱酸を行なうが、A/2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 3Ca○+2 A 1→3 Ca +Ab(h ”’ 
・・’ ・・’(1)3Mg○+2 A E −3M 
g +AlzO:+ −−−(2)となり、Mg、Ca
とAIZ(hが生しる。 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 M g○+Ca O+ 2 A I!、−3M g
 O+CaAlzO4・・・(3)このCaO・A1□
03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、C
e等の存在によっても下記反応が起る Ca○+Ti−+Ca+Ti○ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(4)MgO+T i−+Mg+T 
i O・・・・・・・・−・・・・・・・・・(5)3
Ca○十2 Ce →3 Ca +CezOi  ・+
 −・・(6)3MgO+2Ce→3Mg+cezOz
  +・++−c7)以上の反応の他に溶湯中の酸素、
硫黄、窒素は添加したA11Ti、Ce等によって先ず 2Af+30→Ah(h・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(8)Af+N−+AfN   ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(9)Ti+O−+TiO・
・・・・・・・・・・・・・・・・・00)Ti+N→
TiN   ・・・・・・・・・・・・・・・(11)
Ti+S−+TiS    ・・・・・・・・・・・・
(12)2Ce+30→CezO:+・・・・・・・・
・・・・・・・(13)2 Ce + 3 S −+C
ezS:+ ++     (14)Ce+N→CeN
   ・・・・・・・・・・・・・・・(15)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・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(16)Ca+○→CaO・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(17)3 Ca +2 
N−+CaJz・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(1日)Mg+S−+MgS  ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(19)Mg+O−)MgO・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(20)3Mg+2N→
Mg3Nz  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(21)このように、Afにより脱酸が行なわれるとと
もに、A1の還元作用により生じた活性なMg及びCa
とカルシウムアル旦ネート(3CaO・A1203)に
より脱酸、脱硫が行われる。 これらの反応は、極めて急速に進行するので、添加によ
りAI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、溶解炉又は坩堝又はレー
ドル等の容器をMg015〜75重量%、Ca015〜
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、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j2og (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1
5〜70%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/lの分析値(Af重量%)も併
せて示したが、添加後の時間経過に伴うAl1量の低下
が見られ、これにより前述のMgOとA1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Aj2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Mg
O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1,11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/l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、Ah(
hや5i02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。 本発明の実施においては、溶湯中に、A1と共に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、NaK、Liは、C
aO,B20i、 NazO,kzOLtzOとなり、
耐火物壁において、これら酸化物はAl2O:1−Ca
O−B203 Al2O3−CaO−B2O2NazOAl、03−C
aO−B203  kzO等の低融点組成物を形威し、
脱酸、脱硫速度を増大させる。 即ち、Ca、B、Na、に、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S2−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C a O,Bz(h及びアルカリ金属の酸化物、
とりわけB、O,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3z
−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。 上述の方法で製造されたニッケル基合金中に、残留アル
ミニウム  0.005〜7重量%残留マグネシウム 
 0.0005〜0.005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のことが必要である。 合金中のAf残留量を0.005〜7重量%の範囲とす
るのが好ましい理由は、A/2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、アル旦ニウムが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
跪くなる。特に好ましいB残留量は0.005〜3%で
ある。 Al及びチタニウム(Ti)、 ジルコニウム(Zr)
、ニオビウム(Nb)、及び希土類(Li、Cf等)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。Afと共にTi、Zr、Nb及びB
を添加する場合については、これらを単体金属で添加す
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。/l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Af−Caクラ
、ンド線材又はAl−Ca芯材にフラックスを加えたA
f−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 g300〜ippm  (0,03〜Q、0
(101重量%)、好ましくは30〜5 ppm  (
0,003〜0.0005重量%)、Ca200〜1p
pm(0,02〜0.0001重量%)、好ましくは1
00〜5 ppm  (0,01〜0.0005重量%
)とするのが適当であるゆ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しる。 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200ppm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、同ハロゲン化物、同
炭化物及びアルミナ等を少なくとも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Ca○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高周波溶解炉内に収容
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Af金合金
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fog(0)o/
(Industrial Application Field) More specifically, the present invention is directed to a high-purity nickel-based alloy that contains nickel (Ni) as a main component, and that the content of each of sulfur, oxygen, and nitrogen is 0.002 to 0. .0
001% by weight, sulfur 0.002-0.0001% by weight,
The present invention relates to a method for producing a nickel-based alloy with extremely low nitrogen content of 0.003 to 0.0005% by weight. (Prior Art) As is already known, 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 aluminium or aluminum alloy is added to the molten metal in a container lined with this CaO-based refractory, the CaO is reduced by AN to produce Ca, and deoxidation and desulfurization reactions progress. ing. That is, in each of Tokuko Sho 54 (1979) No. 849, Tokoku No. 54 (1979) -24688, and Tokko No. 60 (1985) -25486, Ca
○ Molten steel in which Al or its alloy is added to molten steel in a vacuum or argon gas atmosphere using a melting furnace backed by a highly basic refractory with a content of 40% or more, a lime crucible, or a lime-lined ladle. Deoxidization and desulfurization methods are described. The gist of this method is to reduce CaO in the bulk material by adding Af, 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 melting furnace or crucible backed with the basic refractory is repeatedly used in the method, calcium oxysulfide is formed 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 142, 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 a highly pure nickel-based alloy by improving the ability to produce a nickel-based alloy with lower contents of sulfur, oxygen, and nitrogen. The present invention has aluminum 0.005 to 7.0% and silicon 0.
.. 005-7.0%, magnesium 0.0001-0.
005%, calcium 0.0001-0.005%, oxygen 0.0001-0.002%, sulfur 0.0001-0
.. It is characterized by a nickel-based alloy containing less than 0.002%, nitrogen o, and 0.003%. Describing the method for producing the nickel-based alloy of this invention,
The nickel-based alloy of this invention contains 15 to 75% by weight of Mg.
a lime crucible consisting of or backed by a basic refractory containing O and 15 to 85% by weight of CaO;
Substantially Fe
, Co, and Ni.
a step of melting an alloy from the main components of seeds, and adding aluminum or an aluminum alloy to the molten alloy under a non-oxidizing atmosphere such as argon gas, nitrogen gas or helium gas or under vacuum, The content of oxygen, sulfur, and nitrogen can be reduced by a manufacturing method consisting of a step of deoxidizing, desulfurizing, and denitrifying, and a step of forming an ingot from the deoxidized, desulfurized, and denitrified molten alloy. A nickel-based alloy with extremely low Further, the nickel-based alloy of the present invention can be used in a crucible made from a basic refractory containing 15 to 75% by weight of MgO and 15 to 85% by weight of CaO, or in a crucible supported by the above-mentioned refractory (dolomite). , crucible furnace, melting furnace, smelting furnace (VOD,
a step of melting an alloy made of at least one main component selected from the group consisting of nickel in a container such as AOD) or a converter or a ladle, and supplying argon gas, nitrogen gas to the molten alloy; or a step of adding first and second additives in an atmosphere such as helium gas or under vacuum to perform deoxidation, desulfurization, and denitrification (the first additive is aluminum or and the second additive is selected from the group consisting of boron, alkali metals, and alkaline earth metals) and the thus deoxidized, desulfurized, and denitrified molten alloy is agglomerated. A nickel-based alloy with extremely low contents of oxygen, sulfur, and nitrogen can be obtained by the manufacturing method comprising the steps of: Other methods for producing the nickel-based alloy of the present invention include
Crucibles, crucible furnaces, melting furnaces, smelting furnaces (VOD, AOD) consisting of basic refractories containing 75% by weight MgO and 15-85% by weight CaO or backed by said refractories (dolomite) ) or in a container such as a converter or ladle, and the molten alloy is exposed to a non-oxidizing atmosphere such as argon gas, nitrogen gas or helium gas, or in a vacuum. Below,
5% of the weight of Affi or A42 alloy and said molten alloy
A process of deoxidizing, desulfurizing, and denitrifying by adding the following fluxes (the fluxes are made from oxides, halides, carbides, and carbonates of alkali metals and alkaline earth metals, and oxides of aluminum). Oxygen, A nickel-based alloy with extremely low sulfur and nitrogen contents can be obtained.The nickel-based alloy of the present invention can be obtained from a basic refractory containing 15 to 75% by weight of MgO and 15 to 85% by weight of CaO. melting the Ni-based alloy in the refractory or refractory-backed container; and subjecting the molten alloy to first and second Adding at least one additive and a flux of 5% or less of the weight of the molten alloy to perform desulfurization, deoxidation, and denitrification (the first additive is Af or A
f gold alloy, the second additive is selected from B, alkali metals and alkaline earth metals, and the flux is an alkali metal and alkaline earth metal or rare earth metal oxide, halide, carbide, and It contains at least one component selected from the group consisting of carbonates and aluminum oxides. ) and the step of ingot-forming the molten alloy thus desulfurized, deoxidized, and denitrified, a nickel-based alloy with extremely low sulfur, oxygen, and nitrogen contents can be obtained. . In addition, the nickel-based alloy of the present invention can be prepared by using 1
5-75% by weight MgO and 15-85% by weight CaO
A step of melting and injecting an alloy containing Ni as a main component into a container that is protected from basic refractories containing a basic refractory or a container that is backed by the refractory, and a step of injecting the molten alloy into a non-oxidizing atmosphere or A step of adding /l or A1 alloy under vacuum to perform desulfurization, deoxidation, and denitrification, and a step of forming the molten alloy thus desulfurized, deoxidized, and denitrified into an ingot. A manufacturing method comprising the following steps results in a nickel-based alloy having extremely low sulfur, oxygen, and nitrogen contents. In addition to the above, the nickel-based alloy of the present invention can contain N1 in a container made of a basic refractory containing 15 to 75% by weight of MgO and 15 to 85% by weight of CaO or in a container supported by the refractory. A step of charging a molten alloy as a main component, and under a non-oxidizing atmosphere or vacuum to the molten alloy,
Adding at least one kind of first and second additives to perform desulfurization, deoxidation, and denitrification (the first additive is Af or A1 alloy, and the second additive is , B, alkali metals, and alkaline earth metals);
By the manufacturing method comprising the steps of desulfurizing, deoxidizing, and ingot-forming the denitrified molten alloy, sulfur, oxygen,
A nickel-based alloy with extremely low contents of nickel and nitrogen can be obtained. In a preferred embodiment for producing the nickel-based alloy of the present invention, the container includes a crucible, a crucible furnace, a melting furnace, a refining furnace (VOD vacuum oxydiene degasser, an AOD air oxydiene degasser), a converter, etc. Or a ladle. Similarly, the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere of argon gas, nitrogen gas, or helium gas. Similarly, the basic refractory contains 20 to 60% by weight of Mg.
O and at least 40% by weight of CaO. The above additives are Af-Ca clad wire, ΔN-3i
Composite additives of the 11 series (but not alloyed cladding materials) such as cladding wire can also be used. Flux can be added to the above additives in combination, if necessary. For this flank ashes collection, it is possible to use at least one flux selected from the group consisting of alkalis, alkaline earth metal oxides, silicides, carbonates, and halides thereof, or a flux containing aluminum oxide. The nickel-based alloy of the present invention produced by the above method is
Residual sulfur not more than 0.0015% by weight, 0.002% by weight
It contains residual oxygen of no more than 0.003% by weight and residual nitrogen of no more than 0.003% by weight. Similarly, the nickel-based alloy is added in an amount of 0.005 to 7% by weight in the final molten metal after deoxidizing, desulfurizing, and denitrifying the molten alloy.
residual Affi, 0.0005-0.005 wt% residual Mg and 0.0001-0.005 wt% residual Ca
Contains. Similarly, the nickel-based alloy further includes at least one or two or more selected from the group consisting of B, alkali metals, and alkaline earth metals excluding Mg and Ca.
Contains ~10% by weight. (Function) The above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 1979-58010 discloses a step of melting steel in a melting furnace or ladle supported by a basic refractory containing at least 60% by weight of CaO; By adding An to this molten steel under an argon gas atmosphere or vacuum, the above-mentioned backing reduces CaO in the refractory to generate Ca, and this Cal deoxidizes, desulfurizes, and deoxidizes the molten steel. At the same time as nitrification, 0.0% of A1 is added to the molten steel.
005-0.06% by weight, Ca 0.001-0.03
% by weight, and the oxygen content is 0.003% by weight or less, the sulfur content is 0.010% by weight or less, and the nitrogen content is 0.0% by weight.
A method for producing clean steel with low oxygen, sulfur and nitrogen contents is described, comprising reducing the content to below 10% by weight. 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 furnace where MgO and CaO coexist, when AE or Af alloy is added, Mg is also produced in addition to Ca in the molten steel, resulting in a strong layer. It has been found that deoxidation and desulfurization are carried out. The present invention is based on this finding. In one embodiment of the method of making the nickel-based alloy of the present invention, 15-75% by weight MgO and 15-85% by weight MgO
a crucible made of a basic refractory containing % by weight of CaO;
A container such as a crucible furnace, converter, or ladle is used in which the iron-based alloy, cobalt-based alloy, or nickel-based alloy is melted. The molten alloy in this vessel is exposed to AI! under a non-oxidizing atmosphere such as argon, nitrogen, or helium gas or under vacuum. , and A/2 alloy. In another embodiment, the alloy is previously melted in a commonly used furnace and the molten alloy is charged into the vessel. Similarly, Af or A1 alloy is added to the molten alloy in this container. In another embodiment, the container is replaced by a container backed by the refractory, such as a crucible furnace, converter, or melting pot. In each of the above embodiments, the additive A2 added to the molten alloy in the container directly combines with oxygen in the molten alloy in vacuum or a non-oxidizing atmosphere to generate Ahol, Deoxidation is performed, but the other part of A/2 reacts with MgO and CaO on the surface of the refractory in a vacuum or non-oxidizing atmosphere to form 3Ca○+2 A 1→3 Ca +Ab(h ”'
・・・'・・'(1) 3Mg○+2 A E -3M
g +AlzO:+---(2), Mg, Ca
and AIZ(h) are produced. In particular, the reaction (2) is performed 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 M g○+Ca O+ 2 A I! , -3M g
O+CaAlzO4...(3) This CaO・A1□
Calcium aluminate containing 03 as a main component has a high desulfurization ability, and desulfurization of the molten alloy progresses due to this. Also Ti, C
The following reaction also occurs due to the presence of e etc.Ca○+Ti-+Ca+Ti○ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(4) MgO+T i-+Mg+T
i O・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)3
Ca○12 Ce →3 Ca +CezOi ・+
-...(6) 3MgO+2Ce→3Mg+cezOz
+・++−c7) In addition to the above reactions, oxygen in the molten metal,
Sulfur and nitrogen are first changed to 2Af+30→Ah(h...
・・・・・・(8) Af+N-+AfN ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(9) Ti+O−+TiO・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・00) Ti+N→
TiN・・・・・・・・・・・・・・・(11)
Ti+S-+TiS ・・・・・・・・・・・・
(12) 2Ce+30→CezO:+・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(13) 2 Ce + 3 S −+C
ezS:+ ++ (14)Ce+N→CeN
・・・・・・・・・・・・・・・(15) In addition, the sulfur, oxygen, and nitrogen components remaining in the molten metal are caused by the Mg and Ca reduced and precipitated in the molten metal as described above, respectively, as shown in the following formula. As a result, extremely clean molten metal can be obtained. Ca+S->CaS・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(16) Ca+○→CaO・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(17)3 Ca +2
N-+CaJz・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(1 day) Mg+S-+MgS ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(19)Mg+O−)MgO・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(20) 3Mg+2N→
Mg3Nz ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(21) In this way, deoxidation is carried out by Af, and active Mg and Ca are generated by the reducing action of A1.
Deoxidation and desulfurization are performed using calcium aldanate (3CaO・A1203). Since these reactions proceed extremely rapidly, desulfurization and deoxidation are almost completed within a few minutes after AI is added to the molten metal. 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 contains Mg015-75% by weight and Ca015-75% 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 properties are shown in experiments in which 0.5% Al was added to molten iron using crucibles with various gO contents. In Fig. 2, j2og (S) t / (s) o 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 1
It is clearly seen that when the content is 5 to 70%, particularly 20 to 60%, an extremely strong desulfurization reaction takes place. In addition, Fig. 2 also shows the analytical value of residual/l (Af weight %), and it is seen that the amount of Al1 decreases with the passage of time after addition, which indicates that the aforementioned reaction between MgO and Al progress is confirmed. CaO is essential as the remaining component other than MgO. CaO itself is reduced by Aj2 to produce Ca, and coexists with MgO to produce Mg.
Promotes O reduction reaction. 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, the activity of CaO is low and it is difficult to be reduced by 1,11. In contrast, CaO in refractories with at least 40% CaO
has high activity and is well reduced by /l. Moreover, refractories containing at least 40% of CaO are made of Ah(
It easily reacts with oxides such as h and 5i02, and therefore absorbs oxides in the molten metal, greatly reducing the amount of oxide inclusions. Furthermore, since such refractories have high stability against C, Ti, Zr, etc., it is possible to melt alloys at high temperatures. In carrying out the present invention, at least one member selected from the group consisting of B, alkali metals, and alkaline earth metals may be added together with A1 to the molten metal. Examples of the alkali metal include Na, and Li. For example, Ca, B, NaK, and Li added to the molten metal are C
aO, B20i, NazO, kzOLtzO,
In refractory walls, these oxides are Al2O:1-Ca
O-B203 Al2O3-CaO-B2O2NazOAl, 03-C
Forming a low melting point composition such as aO-B203 kzO,
Increases deoxidation and desulfurization rate. That is, oxides such as Ca, B, Na, and Li combine with calcium aluminate compositions such as CaO and MgO already formed on the furnace wall surface to produce a low melting point composition. Because compounds, atoms or their ions (such as S2-) in the molten alloy easily diffuse into this composition,
Deoxidation and desulfurization reactions are accelerated. Also, C a O, Bz (h and alkali metal oxides,
In particular, B, O, and alkali metal oxides, when incorporated into the slag, also lower the melting point of the slag and lower its viscosity. As a result, 3z in the molten alloy
- to increase the diffusion coefficient of ions, other atoms, and compounds to the slag. Therefore, the desulfurization rate increases and the deoxidizing ability is greatly improved. In the nickel-based alloy produced by the above method, residual aluminum and 0.005 to 7% by weight of residual magnesium
0.0005-0.005% by weight residual calcium
It is necessary to add these metals so that 0.0001 to 0.005% by weight of each remains. The reason why the residual amount of Af in the alloy is preferably in the range of 0.005 to 7% by weight is that when the residual amount of A/2 is less than 0.005%, not only is sufficient deoxidation not performed. , Ca is hardly produced. Therefore, the result is that desulfurization, deoxidation, and denitrification by Ca are hardly performed.
This is because the amount of residual calcium in the finished alloy is at least 0.0001%, which is the basis for sufficient desulfurization, deoxidation, and denitrification by Ca. 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 will be inferior. A particularly preferable residual amount of B is 0.005 to 3%. Al and titanium (Ti), zirconium (Zr)
, niobium (Nb), and rare earths (Li, Cf, etc.), when boron (B), alkali metals, and alkaline earth metals are added to the molten metal, even if they are added in alloy form, It may be added as a single metal, and there are no particular restrictions on the form of its addition. Ti, Zr, Nb and B along with Af
When adding metals, it is possible to add them as single metals, but alkali metals and alkaline earth metals are highly reactive and have problems in handling.
Preferably, it is added in the form of an alloy. In the case of adding a single metal or an alloy together with /l, 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, Af-Ca core material, bonded wire rod, or A with flux added to Al-Ca core material.
An f-Ca clad wire can be used. The Mg and Ca residual amounts of the alloy produced by the method of the present invention are M g300~ippm (0,03~Q,0
(101% by weight), preferably 30-5 ppm (
0,003-0.0005% by weight), Ca200-1p
pm (0.02-0.0001% by weight), preferably 1
00-5 ppm (0.01-0.0005% by weight
) If the residual amount of Mg and Ca is too small, the deoxidation, desulfurization, and denitrification effects will be low, and if it 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, continuous refining is carried out by repeatedly adding 5% or less of a flux containing at least one of alkali metal and alkaline earth metal oxides, carbonates, halides, carbides, alumina, etc. It is effective if In other words, this effect is due to the fact that when the container is used repeatedly, oxysulfides adhere to the surface of the wall, causing accumulated contamination.
To prevent this, flux can be used to remove contaminants. The present invention will be explained in more detail with reference to the following specific examples. Comparative Example 1 As a starting material, 500 g of electrolytic iron having the composition shown in Table 2 to which FeS had been added in advance to a sulfur content of approximately 0.03% was placed in a Ca○ crucible having the composition shown in Table 1. The crucible was placed in a 50 KHz high frequency melting furnace to melt the material. After melting, 0.4% (by weight) of Af gold alloy was added to the molten material while introducing argon gas into the furnace. After the addition, samples were taken from the molten material by suction at predetermined time intervals, and the contents of oxygen, sulfur, and nitrogen were measured. This deoxidizing ability fog(0)o/

〔0〕t (〔○
〕tはt分後の残留酸素量、〔O〕oは初期酸素量を示
す。)脱硫能fog[s〕t/〔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
てままつき固め、固められた坩堝を約900°C124
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 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Mg0−CaO坩堝を作製し、これを用いて行な
ったこと以外は例Iと同様の手順により実験を行なった
。その結果を第3図に併せ第2表 電解ニンケル組成 (重量%) 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Cab、MgOの坩堝は不純物が
少ない純粋な材料を使用して造ったが、通常のSiO2
2,4% を含むドロマイトレンガにCaOを富化して
造ったCaO冨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SiO2がCab、
MgOと結合して安定化し、溶鋼にAj2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 Al添加量を0.5%とし、坩堝材のMgO含有量を1
0%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AI2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 (Ca0100%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、Mg015
〜70%及びCa015〜85%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、上述の方法により製造された本発明合金は
、硫黄が初期の含有量の50分の1(15ppn+以下
、特に10ppm以下)、酸素が50分の1以下(7p
pm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、上述の方法によれば、本発明の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○、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。 本発明合金の上述の製造方法の説明において、′“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。 本発明の対象とするニッケル基合金としては、ニンケル
を主な構$、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)、N
i−Cr−Fe系合金(インコネル)、Ni−Mo系合
金(ハステロイA  B)、Ni−Mo−Cr−W系合
金(ハステロイC)、Ni−3i系合金(ハステロイD
)、Ni−Ta系合金等がある。 実施例3〜8 第4表に示す組成からなるCaO坩堝(例3)及びCa
O−MgO坩堝(例4〜例8)内に、第4表に示す組成
からなる電解Niに300 ppm (0,03%)の
硫黄分になるように、予めNiSを添加したちの500
gを出発材として装入し、この坩堝を50にHzの高周
波溶解炉内に収容し、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A42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、硫黄及び窒素の各含有量を測定した。こ
れによる脱酸能log (0) t /(0)o(但し
[0]t ([○
]t represents the residual oxygen amount after t minutes, and [O]o represents the initial oxygen amount. ) The desulfurization capacity fog[s]t/[S)o and the changes in nitrogen content over time are shown in FIG. The CaO crucible used was made from - grade reagent CaO, which was crushed into 20 meshes, put into a crucible mold and hardened, and the solidified crucible was heated at about 900°C124.
It was prepared by calcining in an electric resistance furnace for hours. Table 1 Crucible Composition Example 1 Using first-class reagents MgO and CaO as raw materials, a Mg0-CaO crucible with the composition shown in Table 3 was prepared, and the experiment was conducted in the same manner as in Example I except that the crucible was used. I did this. The results are shown in Figure 3 and Table 2. Electrolytic Nikel composition (wt%) As is clear from Figure 3, according to the method of the present invention, a molten metal with low oxygen, sulfur, and nitrogen contents can be quickly obtained. It is recognized that the desulfurization effect is particularly large. The Cab and MgO crucibles used in the above tests were made using pure materials with few impurities, but ordinary SiO2
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 SiO2 contained as an impurity is Cab,
This is thought to be because Ca and Mg were not generated when Aj2 was added to molten steel because it was stabilized by combining with MgO. Example 2 The amount of Al added was 0.5%, and the MgO content of the crucible material was 1
Comparative example 1 except for various changes from 0% to 70%
An experiment was conducted in the same manner. The results of measuring the desulfurization properties and residual amount of AI2 for samples using crucibles with different compositions are shown in FIGS. 1 and 2. Incidentally, FIG. 2 also shows the measurement results in Comparative Example 1 (using a crucible containing 100% Ca). From these figures 1 and 2, as mentioned above, Mg015
It is recognized that a remarkable desulfurization effect can be obtained in the range of ~70% and Ca015~85%. Thus, the alloy of the present invention produced by the above-mentioned method has a sulfur content of 1/50th (15ppn+ or less, especially 10ppm or less) and an oxygen content of 1/50th or less (7ppm or less) of the initial content.
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 above-mentioned method, extremely strong deoxidation, desulfurization, and denitrification can be performed in the production of the Ni-based alloy of the present invention. It is possible to produce alloys with outstanding properties such as strength, heat resistance, toughness, weldability, and forgeability. Furthermore, according to the method of the present invention, a product with almost no oxide inclusions can be obtained. In the above description of the method for producing the alloy of the present invention, the term "non-oxidizing gas" refers to blowing a non-oxidizing gas such as argon gas, nitrogen gas, or helium gas into the molten metal in an open or closed furnace. This refers to the atmosphere in which the molten metal is treated by, or by forming this gas atmosphere on the surface of the molten metal in a closed furnace so that the surface of the molten metal is covered with such gas. Nickel-based alloys targeted by the present invention contain nickel as a main structure or component, and include mainly heat-resistant and corrosion-resistant alloys, magnetic alloys, and the like. Alloys belonging to this category include Ni-Cu alloy (monel metal), N
i-Cr-Fe alloy (Inconel), Ni-Mo alloy (Hastelloy A B), Ni-Mo-Cr-W alloy (Hastelloy C), Ni-3i alloy (Hastelloy D)
), Ni-Ta alloys, etc. Examples 3 to 8 CaO crucible (Example 3) having the composition shown in Table 4 and Ca
In an O-MgO crucible (Examples 4 to 8), NiS was added in advance to electrolytic Ni having the composition shown in Table 4 so that the sulfur content was 300 ppm (0.03%).
g was charged as a starting material, and the crucible was placed in a high frequency melting furnace at 50 Hz to melt the material. After melting, 0.5% by weight of A42 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 contents of oxygen, sulfur, and nitrogen were measured. The deoxidizing capacity log (0) t / (0) o (however,

〔0〕tはL分後の残留酸素量、〔○〕0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Al  0.5%添加、〔SO〕は初期硫黄
量300 ppmでCaO坩堝に10%Mg○、30%
MgO150%MgO160%MgO170%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
CaO、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
900°C124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Aj2添加量を0.5%とし、石灰坩堝材中の
MgO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Afo、5%添加したきのCa
O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Niに300 p
pmの硫黄分を加硫したものに、CaO坩堝に15%M
g○、50%MgO170%MgOを添加したCa0−
Mg○坩堝を使用し、A420.3重量%、Ca0.2
重量%よりなるAf−Caクラッド線材を0.5重量%
添加し、脱硫速度定数と、A1Ca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 So・・・初期硫黄量 S、・・・平行となった硫黄量 t、・・・平衡となるまでの時間 である。 第5図は組成AlO,3%、Ca0.2%のAfCaク
ラッド材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@
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%加えたものを使用し、添加剤としてAn−C
aクラッド線材を使用した場合は到達硫黄量が1 pp
m (0,0001%)まで低下する極低硫黄のコバル
ト基合金が得られることが確認された。 実施例13〜15 溶融金属はCr22%、Co2%、Fe18%、Mo9
%、W O,S%、Ni残よりなるハステロイXを熔解
し、CaO−50%MgOの坩堝材を使用し、添加元素
としてA420.2重量%を添加し、実施例13.実施
例14はCaO−Ca F2− Al2O2の比は6:
3:1のフラックス100gを添加し、2Kgを溶解し
、CaO−50%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は坩堝材のくり返し
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(CaO)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8表 混合に使用した 高純度MgO組成 第9表は使用した電解ニッケル組成(重量%)を示す。 註;−溶解後の、11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 −300ppm (F e S添加によりS量を調
整)○・・・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
ansitiontempera ture)測定を行
った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るつぼでの溶解
骨で組成はO:8ppm、S:5ppm、Mg<lpp
m、Ca#10ppmである。実施例Bは組成○ニアp
pm、S:lppmXMg”i27ppm、、Ca#1
0ppm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:− AIS1316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表12に示した。 表13には550″C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:6m
mφ、標点間距離:30mmで、応力値35kg/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] t is the amount of residual oxygen after L minutes, [○] 0 is the initial amount of oxygen), desulfurization capacity log (S:] t / (S)
Figure 4 shows the temporal changes in o and nitrogen content. Fourth
In the figure, 0.5% Al is added, [SO] is 10% Mg○, 30% in a CaO crucible with an initial sulfur content of 300 ppm.
An example using a CaO-MgO crucible to which MgO is added is 150% MgO 160% MgO 170%. The CaO-MgO crucible used was made from general reagents CaO and MgO, which were crushed into 20 meshes, placed in the crucible and compacted well, and the solidified crucible was heated at approximately 900°C for 124 hours. It was produced by calcination in an electric resistance furnace. Table 4 shows the desulfurization rate constant and residual element amount when the desulfurization treatment was performed with the amount of Aj2 added at 0.5% and the MgO content in the lime crucible material varied from 10% to 70%. It is shown that the desulfurization rate constant is large when the crucible material is 30% and 50%. Figure 5 shows Afo, 5% added Ca.
The relationship between the amount of MgO mixed in the O crucible, the achieved desulfurization value, the amount of residual Mg, and the desulfurization rate constant is shown. As shown in Table 5, the molten metal was added to the electrolytic Ni at 300 p
15%M in a CaO crucible to the vulcanized product with sulfur content of pm
g○, 50% MgO170% MgO added Ca0-
Using Mg○ crucible, A420.3% by weight, Ca0.2
0.5% by weight of Af-Ca clad wire consisting of 0.5% by weight
The desulfurization rate constant and the analysis value (ppm) of each element 10 minutes after adding the A1Ca clad material are shown. Here, So... initial sulfur amount S,... parallel sulfur amount t,... time until equilibrium is reached. Figure 5 shows the amount of Mg mixed in CaO, the reached desulfurization value, the desulfurization rate constant, the amount of residual Mg, and the residual Ca@ when 0.5% of AfCa clad material with composition AlO, 3% and Ca 0.2% is added.
Indicates the relationship between As is clear from Figure 5, MgO was added to the CaO crucible for 15~
75% by weight was used, and An-C was added as an additive.
When using a-clad wire, the amount of sulfur reached is 1 pp.
It was confirmed that a cobalt-based alloy with an extremely low sulfur content down to m (0,0001%) could be obtained. Examples 13-15 Molten metal was 22% Cr, 2% Co, 18% Fe, Mo9
Example 13. Hastelloy In Example 14, the ratio of CaO-CaF2-Al2O2 was 6:
Table 6 shows the effect of adding flux when 100 g of 3:1 flux was added, 2 kg was dissolved, and a CaO-50% 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 in which the product was used repeatedly up to the fifth time and no flux was added. Table 7 shows the composition of the high purity calcia (CaO) crucible used, and Table 8 shows the composition of the high purity MgO used for mixing in this calcia crucible. Table 8 Composition of high purity MgO used in mixing Table 9 shows the composition of electrolytic nickel used (% by weight). Note: - Analytical value S after dissolution and before addition of 11...300 ppm...adjusted by FeS addition 0
...300 ppm N...40 ppm The analytical values after dissolution and before addition of Al are as follows. S -300ppm (Adjust S amount by adding FeS) ○...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 will be described below. The raw material used was electrolytic iron, and Comparative Example A was dissolved bone in a CaO crucible, with a composition of O: 8 ppm, S: 5 ppm, Mg<lpp.
m, Ca #10 ppm. Example B has a composition ○ near p
pm, S:lppmXMg”i27ppm,,Ca#1
It is 0 ppm. 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 AIS1316 steel. The chemical compositions of Examples and Comparative Examples are shown in Table 12. Table 13 shows the results of comparing the creep rupture life at 550″C.
mφ, distance between gauges: 30mm, stress value 35kg/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、Af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
物から戒る坩堝をそれぞれ使用した場合において、AE
o、5%添加した後の、残留Aff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1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CaO−MgO坩堝の
MgO量を変えた種々の坩堝でそれぞれAlO,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Al
−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% Af is added. Figure 2 shows the AE
3 is a graph showing changes in residual Aff amount and desulfurization ability over time after addition of 5%. FIG. 3 is a graph showing changes over time in deoxidizing ability, desulfurizing ability, and nitrogen content in the molten alloys according to Examples 1 and 2. FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes over time in desulfurization ability when 5% AlO was added in various crucibles with different amounts of MgO in a CaO crucible (comparative example) and a CaO-MgO crucible. Figure 5 shows Al 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】[Claims] 1、アルミニウム0.005〜7.0%、ケイ素0.0
05〜7.0%、マグネシウム0.0001〜0.00
5%、カルシウム0.0001〜0.005%、酸素0
.0001〜0.002%、硫黄0.0001〜0.0
02%、窒素0.0005〜0.003%より成るニッ
ケル基合金。
1. Aluminum 0.005-7.0%, Silicon 0.0
05-7.0%, magnesium 0.0001-0.00
5%, calcium 0.0001-0.005%, oxygen 0
.. 0001-0.002%, sulfur 0.0001-0.0
0.02%, nitrogen 0.0005-0.003%.
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