JPH05285632A - Method for electrically melting slag - Google Patents

Method for electrically melting slag

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JPH05285632A
JPH05285632A JP11852392A JP11852392A JPH05285632A JP H05285632 A JPH05285632 A JP H05285632A JP 11852392 A JP11852392 A JP 11852392A JP 11852392 A JP11852392 A JP 11852392A JP H05285632 A JPH05285632 A JP H05285632A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
consumable electrode
mold
ingot
electrode
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP11852392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Taketsuru
隆昭 竹鶴
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05285632A publication Critical patent/JPH05285632A/en
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a large diameter ingot having no segregation in its center part by specifying the ratio of the cross-sectional area of a consumable electrode to the cross-sectional area of a water-cooled mold and positioning the consumable electrode adjacent to the mold. CONSTITUTION:Since a specific voltage is applied between the consumable electrode 3 and a starting plate 9, the consumable electrode 3 is melted by an electric resistance of a molten slag 9 melted in the water-cooled mold 1 to form a molten metal pool 10. The bottom face of the molten metal pool 10 is cooled to be solidified and the ingot is formed in the water-cooled mold 1. In this case, since the consumable electrode 3 is equal or less than 25% in its cross-sectional area to the water-cooled mold 1, the thermal efficiency of electrode melting is lowered and the skin of the ingot 11 is excellent under high power. Since contact area to the slag is small, the melting rate is low and the solidifying time is shortened. Consequently, the segregation is hardly caused.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大きな直径を有するイ
ンゴットを製造するためのエレクトロスラグ溶解法に関
する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electroslag melting process for making large diameter ingots.

【0002】[0002]

【従来の技術】エレクトロスラグ溶解(以下、ESRと
いう。)では、水冷モールド内の溶融スラグ中に消耗電
極を浸漬して通電し、溶融スラグ内で発生するジュール
熱により消耗電極を溶解し、生じた溶滴が、溶融スラグ
中を精錬作用を受けながら落下して水冷モールド内に順
次鋳込まれる。このESR法によれば、スラグの精錬作
用により脱硫、脱酸及び非金属介在物の減少・微細化等
の効果を示し、偏析が少なく、肌のきれいな高品質のイ
ンゴットを得ることができるという利点を有しているた
め、最近逐次利用されるようになっている。
2. Description of the Related Art In electroslag melting (hereinafter referred to as ESR), a consumable electrode is immersed in molten slag in a water-cooled mold to conduct electricity, and the consumable electrode is melted by the Joule heat generated in the molten slag to generate it. The droplets drop in the molten slag while undergoing the refining action and are sequentially cast into the water-cooled mold. According to this ESR method, the effects of desulfurization, deoxidation, reduction and miniaturization of non-metallic inclusions are shown by the refining action of slag, and there is little segregation, and it is possible to obtain a high-quality ingot with a clean skin. Because of this, it has come to be used successively in recent years.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】最近、ESR法によっ
て大きな直径のインゴットを製造することが望まれてい
る。従来のESR法においては、消耗電極として、通常
フィルレシオ(モールドと電極の直径比)0.5〜0.
9の範囲のものが使用されているが、大きな直径の消耗
電極を使用して大きな直径のインゴットを得る場合に
は、凝固速度が遅くなるために生成するインゴットの中
心部に偏析が生じるという問題があった。ところで、E
SR法においては、モールドの直径が大きくなると凝固
速度が遅くなること、すなわち凝固時間が長くなること
が知られており、また、凝固時間を短くするためには、
電極の溶解速度(melt rate)を小さくすれば
よいことが知られている。偏析を防止するためには、凝
固時間を短くすればよいが、モールドの直径が大きい場
合には、溶解速度を小さくしても、凝固時間はある程度
以上には短くならない。しかも、凝固時間を短くするた
めに溶解速度を小さくすると、スラグ温度が低下して、
肌の汚いインゴットが形成されるという問題がある。す
なわち、従来の技術において、モールドの直径が大きな
場合に、肌のきれいなしかも偏析のないインゴットを作
製するためには、溶解速度を小さくして凝固時間を短く
すると共に、スラグ温度を高める必要があるが、これら
は両立させることができない。すなわち、溶解速度を小
さくすることと、スラグ温度を高めることとは、互いに
相反する関係にある。したがって、偏析が生じやすい材
料の場合には、ESR法によって、肌が良好でしかも中
心部に偏析のない大きな直径のインゴットを製造するこ
とは極めて困難であった。
Recently, it has been desired to manufacture large diameter ingots by the ESR method. In the conventional ESR method, as a consumable electrode, a normal fill ratio (a diameter ratio of the mold and the electrode) of 0.5 to 0.
The range of 9 is used, but when a large diameter ingot is obtained using a large diameter consumable electrode, the segregation occurs at the center of the ingot generated due to the slow solidification rate. was there. By the way, E
In the SR method, it is known that the solidification rate becomes slower as the mold diameter increases, that is, the solidification time becomes longer, and in order to shorten the solidification time,
It is known that the melting rate of the electrode may be reduced. In order to prevent the segregation, the solidification time may be shortened, but when the mold diameter is large, the solidification time does not become shorter than a certain degree even if the melting rate is reduced. Moreover, if the dissolution rate is reduced to shorten the solidification time, the slag temperature decreases,
There is a problem that a dirty ingot is formed on the skin. That is, in the conventional technique, in the case where the diameter of the mold is large, in order to produce an ingot with a clean skin and no segregation, it is necessary to reduce the melting rate to shorten the solidification time and increase the slag temperature. However, these cannot be compatible. That is, decreasing the melting rate and increasing the slag temperature are in a mutually contradictory relationship. Therefore, in the case of a material in which segregation is likely to occur, it was extremely difficult to produce an ingot having a large diameter and good skin by the ESR method without segregation at the center.

【0004】本発明は、従来の技術における上記のよう
な実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、偏
析のない大きな直径のインゴットを作製するESR法を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above situation in the prior art, and an object thereof is to provide an ESR method for producing an ingot having a large diameter without segregation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、エレクトロス
ラグ溶解法によって消耗電極からインゴットを作製する
に際して、消耗電極の断面積が、水冷モールドの断面積
に対して25%以下であり、該消耗電極をモールド近傍
に位置するようにしてエレクトロスラグ溶解を行うこと
を特徴とする。本発明において、消耗電極は、その断面
積が水冷モールドの断面積に対して25%以下であるこ
とが必要であり、好ましくは8%〜20%の範囲である
(以下、面積率という)。消耗電極の面積率が25%よ
りも大きくなると、直径の大きなインゴットの場合に、
その中心部に偏析が生じるようになる。
According to the present invention, when an ingot is produced from a consumable electrode by an electroslag melting method, the consumable electrode has a cross-sectional area of 25% or less with respect to that of a water-cooled mold. It is characterized in that electroslag melting is performed so that the electrodes are located near the mold. In the present invention, the consumable electrode needs to have a cross-sectional area of 25% or less with respect to the cross-sectional area of the water-cooled mold, and preferably in the range of 8% to 20% (hereinafter referred to as area ratio). When the area ratio of the consumable electrode becomes larger than 25%, in the case of an ingot with a large diameter,
Segregation will occur in the central part.

【0006】また、本発明の一実施態様において、消耗
電極は、小断面積の複数の電極より構成されていてもよ
い。その場合、各電極は、それら電極の断面積の合計が
上記の面積率の範囲内にある限り、その断面形状には特
に限定はなく、円形、正方形等、如何なる形状を有して
いてもよい。また、これらの電極は、モールド近傍に位
置するように配設される。図1(a)は、その一例を示
すものであって、消耗電極が小断面積を有する6個の電
極より構成されている場合を示す。図中1はモールドで
あり、モールドの近傍に、電極31〜36が配置されて
いる。本発明の他の実施態様において、消耗電極は断面
がリング状の中空電極であってもよい。図1(b)は、
その一例を示すものであり、モールド1の近傍に、中空
電極37が配置されている。本発明のさらに他の実施態
様において、消耗電極は、単一の電極よりなり、それが
モールド内を回動するように構成されていてもよい。図
1(c)はその場合を示すものであり、電極38がモー
ルド内で円運動をするようになっている。本発明におい
ては、上記いずれの実施態様の場合においても、消耗電
極は、モールド近傍に位置させてエレクトロスラグ溶解
が行われる。もしも、消耗電極がモールド中心に位置す
ると、消耗電極の断面積が小さいために、溶融スラグの
中心部分が極度に加熱され、したがって溶融金属プール
がフラットな底部を有する形状にならず、中心部のみが
深くなり、インゴット中心部に偏析が生じるようにな
る。
Further, in one embodiment of the present invention, the consumable electrode may be composed of a plurality of electrodes each having a small cross-sectional area. In that case, each electrode is not particularly limited in its cross-sectional shape as long as the total of the cross-sectional areas of the electrodes is within the range of the above area ratio, and may have any shape such as a circle or a square. .. Further, these electrodes are arranged so as to be located near the mold. FIG. 1A shows an example thereof, and shows a case where the consumable electrode is composed of six electrodes having a small cross-sectional area. In the figure, reference numeral 1 denotes a mold, and electrodes 31 to 36 are arranged near the mold. In another embodiment of the present invention, the consumable electrode may be a hollow electrode having a ring-shaped cross section. Figure 1 (b) shows
This is an example, and a hollow electrode 37 is arranged near the mold 1. In yet another embodiment of the invention, the consumable electrode may consist of a single electrode, which is configured to rotate within the mold. FIG. 1C shows such a case, and the electrode 38 is adapted to make a circular motion in the mold. In the present invention, in any of the above-described embodiments, the consumable electrode is located near the mold and electroslag melting is performed. If the consumable electrode is located in the center of the mold, the central part of the molten slag is heated excessively due to the small cross-sectional area of the consumable electrode, and therefore the molten metal pool does not have a flat bottom shape, but only the central part. Becomes deeper and segregation occurs at the center of the ingot.

【0007】[0007]

【作用】本発明において、消耗電極は、断面積が従来の
ものよりも小さいため、電極溶解の熱効率を下げること
ができる。したがって、高いパワーをかけることができ
るため、スラグ温度が高くなり、インゴットの肌は良好
になる。また、スラグと接触する面積が小さいため、溶
解速度が小さくなり、凝固時間も短くなる。したがっ
て、偏析を生じることもない。さらにまた、消耗電極が
モールド近傍に配置されるため、モールド内に形成され
る溶融金属プールも、中心部が浅い平たい形状のものに
なる。したがって、凝固に際して形成されるデンドライ
トの間に濃化層がトラップされ難くなり、偏析も生じに
くい。
In the present invention, since the consumable electrode has a smaller cross-sectional area than that of the conventional one, it is possible to reduce the thermal efficiency of electrode melting. Therefore, since high power can be applied, the slag temperature becomes high and the skin of the ingot becomes good. Further, since the area in contact with the slag is small, the dissolution rate is low and the solidification time is short. Therefore, segregation does not occur. Furthermore, since the consumable electrode is arranged in the vicinity of the mold, the molten metal pool formed in the mold also has a flat shape with a shallow central portion. Therefore, the concentrated layer is less likely to be trapped between dendrites formed during solidification, and segregation is less likely to occur.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明を図面を参酌して詳細に説明す
る。図2は、本発明を実施するためのESR装置の概略
の構成図である。1は水冷モールドであり、冷却水外套
2に導入される冷却水によって冷却されるように構成さ
れている。3は複数本の消耗電極であり、それぞれ電極
支持用マスト5に昇降可能に設けられたクランプ4によ
って上下方向に移動可能に把持されている。また、もう
1本の電極支持用マスト5′により準側に電極交換が可
能になっている。各消耗電極3には電源6によって電圧
が印加されるようになっており、スターティングプレー
ト7との間で電流が流れるようになっている。スターテ
ィングプレート7は、駆動装置8の作動によって下方に
移動可能になっている。9は溶融スラグより構成される
スラグプール、10は溶融金属プール、11はインゴッ
トである。上記のESR装置において、消耗電極3とス
ターティングプレート9との間に所定の電圧が印加され
ているため、水冷モールド1内で溶融スラグの電気抵抗
により消耗電極3が溶解して溶融金属プール10を形成
する。溶融金属プールの下面は冷却により凝固して、水
冷モールド内でインゴットが形成される。このインゴッ
トは、駆動装置10の作動により連続的に下方に引き抜
かれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ESR device for carrying out the present invention. Reference numeral 1 denotes a water-cooled mold, which is configured to be cooled by cooling water introduced into the cooling water jacket 2. Reference numeral 3 denotes a plurality of consumable electrodes, each of which is held by a clamp 4 provided on an electrode supporting mast 5 so as to be movable up and down so as to be movable in the vertical direction. Further, the electrode can be exchanged to the quasi side by another electrode supporting mast 5 '. A voltage is applied to each of the consumable electrodes 3 by a power source 6, and a current flows between the consumable electrodes 3 and the starting plate 7. The starting plate 7 is movable downward by the operation of the drive device 8. 9 is a slag pool composed of molten slag, 10 is a molten metal pool, and 11 is an ingot. In the above ESR device, since a predetermined voltage is applied between the consumable electrode 3 and the starting plate 9, the consumable electrode 3 is melted by the electric resistance of the molten slag in the water-cooled mold 1 to melt the molten metal pool 10 To form. The lower surface of the molten metal pool solidifies by cooling, forming an ingot in the water-cooled mold. The ingot is continuously pulled downward by the operation of the drive device 10.

【0009】本発明の消耗電極は、水冷モールドの断面
積に対して面積率25%以下のものであって、この実施
例の場合、6本の小径の電極が前記図1(a)のような
構成で配置されている。
The consumable electrode of the present invention has an area ratio of 25% or less with respect to the cross-sectional area of the water-cooled mold. In this embodiment, six small-diameter electrodes are as shown in FIG. 1 (a). It is arranged in various configurations.

【0010】次に、さらに具体的な例を示す。消耗電極
として、0.03C−0.25Si−0.2Mn−42
Ni−16Cr−2.7Nb−0.4Al−2.0Ti
の組成を有するNi基合金よりなる直径100mmの電
極6本を、直径850mmのモールド内で、図2(a)
に示すように配置し、10KAの電流を流し、34kg
/hrの溶解速度でESR溶解を行った。この場合の消
耗電極の面積率は8.3%であり、その結果、良好な肌
のインゴットが得られ、中心部に偏析の発生は認められ
なかった。 比較例 消耗電極として、直径590mmのものを用いた以外
は、上記と同様の条件でESR溶解を行った。その結
果、形成されたインゴットの中心部には、偏析が生じた
ことが認められた。
Next, a more specific example will be shown. As a consumable electrode, 0.03C-0.25Si-0.2Mn-42
Ni-16Cr-2.7Nb-0.4Al-2.0Ti
2 electrodes (100 mm in diameter) made of a Ni-based alloy having the composition of FIG.
Arranged as shown in, current of 10KA is applied, and 34kg
ESR dissolution was performed at a dissolution rate of / hr. The area ratio of the consumable electrode in this case was 8.3%, and as a result, a good skin ingot was obtained, and no segregation was observed in the center. Comparative Example ESR melting was performed under the same conditions as above, except that a consumable electrode having a diameter of 590 mm was used. As a result, it was confirmed that segregation occurred in the center of the formed ingot.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明は、上記のように面積率25%以
下の消耗電極をモールドの近傍に設けてESR溶解を行
うから、偏析が生じやすい材料を用いた場合でも、中心
部に偏析のない大きな直径のインゴットを製造すること
ができる。
According to the present invention, as described above, the consumable electrode having an area ratio of 25% or less is provided in the vicinity of the mold to perform the ESR melting. Not large diameter ingots can be manufactured.

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

【図1】本発明に使用する消耗電極の形態および設置状
態を説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a form and an installation state of a consumable electrode used in the present invention.

【図2】本発明を実施するためのESR装置の概略の構
成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ESR device for carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…水冷モールド、2…冷却水外套、3…消耗電極、4
…クランプ、5,5′…電極支持用マスト、6…電源、
7…スターティングプレート、8…駆動装置、9…溶融
スラグ、10…溶融金属プール、11…インゴット、3
1〜36…電極、37…中空電極、38…電極。
1 ... Water cooling mold, 2 ... Cooling water jacket, 3 ... Consumable electrode, 4
... Clamps, 5, 5 '... Electrode supporting masts, 6 ... Power supplies,
7 ... Starting plate, 8 ... Drive device, 9 ... Molten slag, 10 ... Molten metal pool, 11 ... Ingot, 3
1-36 ... Electrode, 37 ... Hollow electrode, 38 ... Electrode.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エレクトロスラグ溶解法によって消耗電
極からインゴットを作製するに際して、消耗電極の断面
積が、水冷モールドの断面積に対して25%以下であ
り、該消耗電極をモールド近傍に位置するようにしてエ
レクトロスラグ溶解を行うことを特徴とするエレクトロ
スラグ溶解法。
1. When producing an ingot from a consumable electrode by the electroslag melting method, the consumable electrode has a cross-sectional area of 25% or less of the cross-sectional area of a water-cooled mold, and the consumable electrode is positioned near the mold. An electroslag melting method, characterized in that the electroslag melting is performed.
【請求項2】 消耗電極が複数の電極よりなることを特
徴とする請求項1記載のエレクトロスラグ溶解法。
2. The electroslag melting method according to claim 1, wherein the consumable electrode comprises a plurality of electrodes.
【請求項3】 消耗電極が断面リング状の中空電極より
なることを特徴とする請求項1記載のエレクトロスラグ
溶解法。
3. The electroslag melting method according to claim 1, wherein the consumable electrode is a hollow electrode having a ring-shaped cross section.
【請求項4】 消耗電極をモールド内で回動させること
を特徴とする請求項1記載のエレクトロスラグ溶解法。
4. The electroslag melting method according to claim 1, wherein the consumable electrode is rotated in the mold.
JP11852392A 1992-04-13 1992-04-13 Method for electrically melting slag Pending JPH05285632A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05345934A (en) * 1992-06-11 1993-12-27 Japan Steel Works Ltd:The Electrode for remelting electroslag and production of alloy using the electrode
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