JPH0347952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属の精錬方法に関する。

エレクトロスラグ再溶解法は、二次溶解または
精錬の方法である。消耗電極として知られている
一次製品インゴツトは、結晶組織を改善し介在物
と介在物を形成する種々の不純物を除去するため
に、一次溶解の過程よりは一層的確に制御された
条件下で再溶解されて再び凝固される。再溶解
は、電極が消耗電極と一つの第２の電極間を流れ
るようにして抵抗加熱によつて行なわれる。消耗
電極はスラグ層中に部分的に沈められ、その層中
で溶融熱が発生する。スラグ下部には溶融金属浴
が形成される。スラグは電流の通路を形成する。
スラグはさらに溶湯から介在物と介在物を形成す
る不純物を除去する。

従来、電流は消耗電極とインゴツトの間でスラ
グを通過して流れるようになつていた。このよう
な方法は、形成中のインゴツトが、溶解されてい
る消耗電極の断面と実質的に同一またはそれより
も大きい場合には、極めて工合よく作動する。形
成されるインゴツトの断面が溶解されている電極
の断面よりも小さい場合、例えば形成中のインゴ
ツトが棒材である場合には望ましい方法ではな
い。断面が小さいインゴツトでは頻繁に切断を行
なう必要があつた。切断では電流路を遮断するの
で、インゴツトに対し滑り接触片により電流を断
つ必要がある。滑り接触片では、形成中のインゴ
ツトが平滑でなくなつたり清浄でなくなつたりす
ることが多く面倒である。

形成中のインゴツトが溶解されている電極より
も小さい場合には、該インゴツトを含んだ電流路
にはさらに別の問題が生じ易い。消耗電極を溶解
するに必要な大電流はインゴツトを抵抗加熱する
ことになりその凝固を妨害する。

これに代る別の電流路を形成しようとする要望
があつた。電流を消耗電極とるつぼ間でスラグを
通過するようにしたいくつかの実験が試みられ
た。この結果、炉の操業の不安定とるつぼの損傷
とを招来した。るつぼ壁の近くでスラグの層が凝
固しこのスラグの層が該層を通してのアーキング
を引き起こすものと推定された。るつぼは水冷さ
れていた。

本発明は、電流が消耗電極と、冷却装置を一体
の部分として有する第２電極との間でスラグを通
つて流れる場合に起るアーキングを解消させる電
流路を提供する。本発明は又、例えば溶融金属が
スラグを通過して注入される場合のように、電流
が二つの非消耗電極間でスラグを通つて流れる際
に、少なくともその中の一つが一体に形成された
冷却装置を有する場合のアーク現象を解消する電
路を提供する。スラグを通過させ電極相互間に電
流を通すことに基づくアーク現象は、スラグと冷
却された電極との間に介在して配設された少なく
とも一つの導電部材に電流を通すことによつて解
消される。この導電体はスラグの溶融点よりは融
点が高くスラグ主体部の温度よりは低い融点を有
するものである。この出願に於て、スラグ主体部
の温度とは、スラグの一方から他方に温度勾配が
介在する事実を認めた上で、るつぼ壁から離れた
部分の温度のことである。

エレクトロスラグ再溶解法は米国特許4108235
と同特許4145563を含む多くの特許に開示されて
いる。米国特許4108235と4145563は本発明の電流
路については開示していない。

米国特許4108235の電流路は、消耗電極、るつ
ぼおよび中空インゴツトを鋳造するためのマンド
レルとの間である。特許4145563の電流路はるつ
ぼのライナーを含んでいる。しかし、このるつぼ
のライナーはるつぼから絶縁されている。

既に溶融されている金属の精錬は、多くの引例
に開示されている。これらの引例はは西独特許
1483646を含んでいる。前項に述べた引例につい
ては、特許1483646は本発明の電流路を開示して
いない。それは、スラグをるつぼから電気的に絶
縁する凝固したスラグの殻（Shell）13について
述べている。本発明の導電体はこのような絶縁を
排除するものである。

従つて、本発明の一目的は改良された電流路を
使用することを特徴とする金属精錬方法を提供す
ることである。

本発明の前述の目的ならびにその他の目的は、
添付の図面を参照した以下にのべる記載からよく
理解される筈である。図面は電流路を構成する諸
要素を示す模式図である。

本発明は、溶融されたスラグ層を収容している
るつぼ中で金属を精製する方法を提供するもの
で、本法において溶融金属はスラグを通過して下
方に流れスラグの下でインゴツトとして再び凝固
する。スラグ層を通し、また第１と第２の電極間
に電流を通すことにより、スラグいは溶融状態に
保たれる。第２の電極には、その一体部材として
の液体または気体冷却装置を有していて、これは
銅または銅合金で作られる。電流は第１の電極と
第２お電極間を、スラグと第２電極間に配設され
た少なくとも一つの導電部材を経て通電される。
第１の電極は溶融スラグ中に一部が沈められ、逐
次溶融して金属の溶融が下方に流れるようにされ
た消耗電極であつても交流でもよい。第２の電極
は、一般にはるつぼであるが、溶融スラグ層中に
一部が浸漬される非消耗電極である場合もあり、
電源としては、交流の方が望ましいが、直流でも
よい。導電部材はその溶融温度がスラグの融点よ
りは上であるがスラグ主体部の温度よりは低い。
第２の電極の冷却された表面が導電部材を溶解か
ら保護する。導電部材の形状、厚さ及び熱伝導度
は、スラグと接触する表面部（固体であろうと液
体であろと）がスラグの凝固温度より高くなるよ
うにされていることである。熱伝導度がより高い
部材は、類似の形状で熱伝導度がより低い部材よ
りも一般に厚くする必要がある。鋼やニツケル基
合金は、導電部材を形成する代表的な材料であ
る。通常この部材は環状である。それらの部材は
スラグと第２の電極との間に、当業者に衆知の任
意の手段によつて配設することができる。圧入は
この種の部材を配設するための一つのやり方であ
る。

本発明に従つて電流路を形成する各要素を模式
表示したのが第１図である。電流は消耗電極１と
るつぼ３の間を、スラグ層５と導電部材７とを通
過して流れる。一般的には、導電部材は１個だけ
用いられるが、図のように１個以上使用すること
もできる。図示のように、導電部材はるつぼの最
大内径部に嵌合するようにしてもよく、るるぼ内
の凹部に設けてもよい。図面にはインゴツト９と
溶融金属のプール１１が示されている。

下記に示す実施例は、本発明のいくつかの特徴
を示すものである。

電流を消耗電極とるつぼ間でスラグ層を通して
直接通電しようと試みたが、るつぼに損傷を生じ
た。実験室用エレクトロスラグ再溶解炉に対し、
通常の条件で通常の電流量（1900アンペア）と電
圧で試験した。ニツケル基合金の消耗電極は直径
が8.9mm（3.5インチ）であつた。生成したインゴ
ツトは直径が25.4mm（１インチ）だつた。るつぼ
頂部の内径は133.4mm（5.25インチ）だつた。試
験前にるつぼを検査したが欠陥は無く、僅かに数
ケ所の小さい疵があつただけであつた。試験終了
後の検査で、るつぼにはアークによる疵と思われ
激しい凹孔が認められた。凹孔は代表的に深さが
0.4mm（1/64）インチから1.6ミリ（1/16インチ）
の範囲であつた。試験は10分だけしか続けられな
かつた。もし一つの凹孔でもるつぼ壁を貫通する
ようになると、水が溶融したスラグに流入して爆
発を起すことになる。るつぼに損害が生じたこと
は、このような電流路によつてさらに実験を続け
るのを止めさせるのに十分な特徴のあることであ
つた。

前項で報告したのと全く同様な条件下で、本発
明の電流路の実験を行なつた。るつぼの最大内径
部に丁度嵌合するように鋼製のリングを機械加工
してるつぼにはめ込んだ。

実験の結果は極めて良好であつた。るつぼも鋼
リングもどちらも全く損害を受けなかつた。鋼リ
ングを使用し、ニツケル又はコバルト基合金を消
耗電極として41回の追加実験を行つた。これらの
実験でもるつぼは全く損傷しなかつた。鋼ライナ
ーは熱による止むを得ぬ変形により数回交換し
た。

るつぼの凹部に締りばめになるように機械加工
したニツケル基合金のリングを用いて追加実験を
行なつた。この実験は2200アンペアで31ボルトで
行なつた。

実験後るつぼを検査したが、損傷は全然認めら
れなかつた。アークによる傷や孔又はるつぼのエ
ロージヨンも一切認められなかつた。リングはそ
の最上部周辺に多生の溶損部が生じていたが機能
に影響するものではなく、引続き再使用が可能で
あつた。

ここに述べた本発明の新規な原理は、その特定
実施例と関連して、本発明の他の多くの変更や応
用が可能なことを示唆するものであることは当業
者には明白であろう。従つて本発明の特許請求の
範囲の広さを解釈する際にはここに述べた特定の
実施例に限定さるべきでないことを望むものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電流路を形成する諸要素の模式説
明図である。 １：消耗電極、３：るつぼ、５：スラグ層、
７：導電部材、９：インゴツト、１１：溶融金属
プール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融スラグの層を収容しているるつぼ中に於
   て金属を精錬する方法であつて、溶融金属が前記
   スラグ層を通過して流下して下方でインゴツトと
   して再び凝固し、前記スラグは電流を前記スラグ
   層を通して第１の電極と第２の電極間に通電する
   ことにより溶融状態に保たれ、前記第２の電極は
   その一部として形成された冷却装置を有する金属
   精錬方法において： 前記方法は前記第１の電極と第２の電極との間
   に於て前記スラグと前記第２の電極の間に配設さ
   れた少なくとも一つの導電部材を通して通電さ
   れ、前記導電部材は前記スラグの溶融温度よりは
   高くスラグの主体部の温度よりは低い溶融温度を
   有し、前記スラグと接触している前記導電部材の
   部分は前記スラグの凝固温度よりも高くなつてい
   ることを特徴とする金属の精錬方法。 ２ 前記導電部材が鋼であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の金属の精錬方法。 ３ 前記導電部材がニツケル基合金であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属の精
   錬方法。 ４ 前記第１の電極が、前記溶融スラグ層中に一
   部浸漬されて逐次溶融し金属の溶滴が下方に移動
   するようになつている消耗電極である特許請求の
   範囲第１項記載の金属の精錬方法。 ５ 前記第２の電極が液冷電極である特許請求の
   範囲第１項記載の金属の精錬方法。 ６ 前記第２の電極がるつぼである特許請求の範
   囲第１項記載の金属の精錬方法。 ７ 前記第２の電極は一部が前記溶融スラグの層
   中に浸漬された非消耗電極である特許請求の範囲
   第１項記載の金属の精錬方法。 ８ 前記インゴツトの断面が前記消耗電極の断面
   よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の金属の精錬方法。 ９ 前記導電部材がリング形であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の金属の精錬方
   法。 １０ 前記第２の電極がるつぼであり、前記リン
   グが前記るつぼの最大内径部に嵌合していること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の金属の
   精錬方法。 １１ 前記第２の電極がるつぼであり、前記リン
   グがるつぼの凹部に嵌合していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載の金属の精錬方
   法。 １２ 前記第２の電極が銅または銅合金であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金
   属の精錬方法。