JPH11293359A - Melting of metallic vanadium or/and metallic vanadium alloy, and its casting method - Google Patents
Melting of metallic vanadium or/and metallic vanadium alloy, and its casting methodInfo
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- JPH11293359A JPH11293359A JP10104659A JP10465998A JPH11293359A JP H11293359 A JPH11293359 A JP H11293359A JP 10104659 A JP10104659 A JP 10104659A JP 10465998 A JP10465998 A JP 10465998A JP H11293359 A JPH11293359 A JP H11293359A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低酸素濃度の金属
バナジウム又は/及び金属バナジウム合金を溶解する溶
解方法並びに低酸素濃度の金属バナジウム又は/及び金
属バナジウム合金の鋳塊を得る鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for melting metal vanadium and / or metal vanadium alloy having a low oxygen concentration, and a casting method for obtaining an ingot of metal vanadium and / or metal vanadium alloy having a low oxygen concentration.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、金属バナジウム(以下、バナジウ
ムをVと称す)はその特徴を活かして、電池用電極など
への需要が見込まれている。しかし、金属V自身が19
10℃と非常に高融点であるため、従来の耐火物るつぼ
を用いた溶解法では、るつぼ材から不純物の混入がある
ので溶解が困難である。そのため、従来は以下に記す方
法で製造されてきた。 V酸化物+Al203 →テルミット反応→金属V(1) →EB
溶解→高純度金属V(2)2. Description of the Related Art In recent years, demand for metal electrodes and the like is expected for metal vanadium (hereinafter, vanadium is referred to as V) by utilizing its features. However, metal V itself is 19
Since it has a very high melting point of 10 ° C., it is difficult to dissolve in a conventional melting method using a refractory crucible because impurities are mixed in from the crucible material. Therefore, conventionally, it has been manufactured by the method described below. V oxide + Al203 → Thermite reaction → Metal V (1) → EB
Melting → high purity metal V (2)
【0003】上記(1) の金属Vは不純物が非常に多く、
また、酸素濃度も高いためこのままでは使用が困難であ
る。従って、これをEB(電子ビームの略)により溶解
し高純度化するのであるが、EB溶解では、表面のみの
加熱しかできず溶湯プールが浅いため、合金化ができな
い、偏析などにより均一な品質のものができないという
問題点が存在する。The metal V of the above (1) has a very large amount of impurities,
Further, since the oxygen concentration is high, it is difficult to use it as it is. Therefore, this is melted by EB (abbreviation of electron beam) and purified to a high degree. However, in EB melting, only the surface can be heated and the molten metal pool is shallow, so that alloying cannot be performed and uniform quality due to segregation and the like can be obtained. There is a problem that things cannot be done.
【0004】しかし、この他の溶解方法では前述のよう
に、V原料中の不純物を除去するどころか無汚染溶解が
不可能であるのが現状である。これら不純物のうち、例
えば二次電池用に使用される場合を考えると、原料中に
存在する不純物の中で最も重要視されるのは、酸素であ
る。V中の酸素含有量を減らすための脱酸方法について
はこれまでに下記の方法が提案されている。[0004] However, as described above, at present, it is impossible to dissolve non-contaminant by using other dissolving methods instead of removing impurities in the V raw material. Of these impurities, oxygen is the most important of the impurities present in the raw material when considering, for example, the case of being used for a secondary battery. As a deoxidation method for reducing the oxygen content in V, the following method has been proposed so far.
【0005】即ち、特開平 6− 28128号公報により開示
されてなる方法は、金属カルシウムと高融点金属の酸化
物を混合して溶解する脱酸方法である。この手法につい
ては有効なように考えられるが、溶解方法が通常の耐火
物るつぼを用いた溶解であるため、前述したようにるつ
ぼ材からの汚染がある。従って、この方法で得られるの
は非常に不純物の多い金属(すなわち上記金属V(1) )
レベルが限界であり、本出願人等が目標とする酸素濃度
1000ppm以下の金属V又は/及び金属V合金を得
ることはできない。That is, the method disclosed in JP-A-6-28128 is a deoxidation method in which calcium metal and an oxide of a high melting point metal are mixed and dissolved. Although this method is considered to be effective, since the melting method is melting using a normal refractory crucible, there is contamination from the crucible material as described above. Therefore, this method provides a very impurity-rich metal (ie, the metal V (1)).
The level is at a limit, and it is impossible to obtain a metal V and / or metal V alloy having an oxygen concentration of 1000 ppm or less, which is the target of the present applicant.
【0006】一方、脱酸方法に関する先行技術として特
開平 6−184658号公報に開示されてなる公知技術が挙げ
られる。これは、高融点金属であるTi又はTi合金を
コールドクルーシブル溶解炉で溶解しつつ、希土類元素
を用いて脱酸する方法に関するものである。しかしなが
ら、この先行技術は、金属V又は金属V合金についての
脱酸には全く記載が無く、かつ、これを示唆する内容も
窺われない別異の脱酸方法を開示するに過ぎないもので
ある。On the other hand, as a prior art relating to the deoxidation method, there is a known technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-184658. This relates to a method of deoxidizing using a rare earth element while melting a high melting point metal such as Ti or a Ti alloy in a cold crucible melting furnace. However, this prior art does not describe deoxidation of metal V or metal V alloy at all, and merely discloses another deoxidation method that does not suggest any content suggesting this. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように現状では酸
素濃度が1000ppm以下の金属V又は/及び金属V
合金が容易に得られない事実に鑑みて本発明は成された
ものであって、従って、本発明の目的は、容易にかつよ
り安価に低酸素濃度である金属V又は/及び金属V合金
を得ることが可能な溶解方法並びに鋳造方法を提供する
ことにある。As described above, at present, metal V and / or metal V having an oxygen concentration of 1000 ppm or less are present.
The present invention has been made in view of the fact that alloys are not easily obtained, and it is therefore an object of the present invention to easily and inexpensively provide a metal V or / and metal V alloy having a low oxygen concentration. An object of the present invention is to provide a melting method and a casting method that can be obtained.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。すな
わち、本発明に係る請求項1の発明は、不純物として少
なくとも酸素を含む金属バナジウム又は/及び金属バナ
ジウムが主成分である合金を、分割型水冷銅鋳型が用い
られる真空誘導溶解炉内においてY,La,Ce等の希
土類元素(IIIb)の中から選択される1種以上の金
属を脱酸剤として添加して、同時に溶解することを特徴
とする金属バナジウム又は/及び金属バナジウム合金の
溶解方法である。The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, the invention of claim 1 according to the present invention relates to a method in which metal vanadium containing at least oxygen as an impurity and / or an alloy containing metal vanadium as a main component is mixed with Y, Y in a vacuum induction melting furnace using a split type water-cooled copper mold. A method for dissolving a metal vanadium or / and a metal vanadium alloy, wherein one or more metals selected from rare earth elements (IIIb) such as La and Ce are added as a deoxidizing agent and are simultaneously dissolved. is there.
【0009】また、本発明に係る請求項2の発明は、前
記請求項1の発明に関して、前記真空誘導溶解炉の炉内
を、133.322×10-3〜10-4Paの真空雰囲気
と、いったん前記圧力の真空にした後Arなどの不活性
ガスに置換した雰囲気との何れか一方に保持させて溶解
することを特徴とする金属バナジウム又は/及び金属バ
ナジウム合金の溶解方法である。Further, according to a second aspect of the present invention, in accordance with the first aspect, the inside of the vacuum induction melting furnace is set to a vacuum atmosphere of 133.322 × 10 -3 to 10 -4 Pa. A method of melting a metal vanadium and / or a metal vanadium alloy, wherein the metal vanadium and / or the metal vanadium alloy is melted while being kept in one of an atmosphere in which the pressure is once reduced to a vacuum and replaced with an inert gas such as Ar.
【0010】また、本発明に係る請求項3の発明は、前
記請求項1又は2の発明に関して、被溶解原料として1
000ppm以上の酸素を含む金属バナジウムを用いて
これを溶解する一方、前記脱酸剤として溶解全量に対す
る酸素濃度の2倍以上の濃度に対応する量を前記真空誘
導溶解炉内に添加して同時に溶解することを特徴とする
金属バナジウム又は/及び金属バナジウム合金の溶解方
法である。Further, the invention of claim 3 according to the present invention relates to the invention of claim 1 or 2 wherein the raw material to be dissolved is
While dissolving it using metal vanadium containing 2,000 ppm or more of oxygen, an amount corresponding to a concentration of twice or more of the oxygen concentration with respect to the total amount of the dissolution as the deoxidizing agent is added into the vacuum induction melting furnace and simultaneously dissolved. And melting the metal vanadium and / or metal vanadium alloy.
【0011】また、本発明に係る請求項4の発明は、前
記請求項1又は2の発明に関して、被溶解原料として1
000ppm以上の酸素を含む金属バナジウムを用いて
これを溶解する一方、前記脱酸剤として溶解全量に対す
る酸素濃度〔%O〕との関係において下記式を満足する量
〔 Ce etc.〕を前記真空誘導溶解炉内に添加して同時に
溶解することを特徴とする金属バナジウム又は/及び金
属バナジウム合金の溶解方法である。 記 ln〔%O〕>4.98+ln〔 Ce etc.〕Further, the invention of claim 4 according to the present invention relates to the invention of claim 1 or 2, wherein 1
While dissolving this using metal vanadium containing 000 ppm or more of oxygen, an amount (Ce etc.) satisfying the following equation in relation to the oxygen concentration [% O] with respect to the total amount of the dissolution as the deoxidizing agent is obtained by the vacuum induction. A method for melting metal vanadium and / or a metal vanadium alloy, wherein the metal vanadium and / or the metal vanadium alloy are simultaneously added and melted in a melting furnace. Note: ln [% O]> 4.98 + ln [Ce etc.]
【0012】また、本発明に係る請求項5の発明は、前
記請求項1、2又は4の発明の溶解方法による溶解工程
と、この溶解工程の直後において鋳型鋳造又は連続鋳造
により行う鋳造工程とによって、1000ppm以下の
酸素濃度の金属バナジウム又は/及び金属バナジウム合
金の鋳塊を得ることを特徴とする鋳造方法である。A fifth aspect of the present invention is directed to a melting step by the melting method according to the first, second, or fourth aspect, and a casting step performed by mold casting or continuous casting immediately after the melting step. And obtaining an ingot of metal vanadium or / and metal vanadium alloy having an oxygen concentration of 1000 ppm or less.
【0013】また、本発明に係る請求項6の発明は、前
記請求項3の発明の溶解方法による溶解工程と、この溶
解工程の直後において鋳型鋳造又は連続鋳造により行う
鋳造工程とによって、500ppm以下の酸素濃度の金
属バナジウム又は/及び金属バナジウム合金の鋳塊を得
ることを特徴とする鋳造方法である。[0013] The invention of claim 6 according to the present invention is characterized in that the melting step by the melting method of the invention of claim 3 and the casting step performed by mold casting or continuous casting immediately after this melting step are 500 ppm or less. A casting method characterized by obtaining an ingot of metal vanadium or / and metal vanadium alloy having an oxygen concentration of:
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図1に
は、本発明の実施の形態に係る溶解・鋳造工程の要部構
造が概念示される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 conceptually shows a main structure of a melting and casting process according to an embodiment of the present invention.
【0015】本発明の溶解方法は、分割型の水冷銅るつ
ぼ4が用いられた(以下、コールドクルーシブルと言
う)真空誘導溶解炉2で溶解させるのであるが、この溶
解の際に、脱酸剤として、ランタンLa,イットリウ
ムY,セリウムCe等の希土類金属(III)を、原料
に含まれる酸素濃度の2倍以上の量添加して同時に溶解
することで、溶湯内の酸素をYOやCeOなどの酸化物
と成して、蒸発あるいは溶湯表面に浮上させ、或いは蒸
発させ分離する方法であること、脱酸剤として、L
a,Y,Ce等の希土類金属(III)の量〔 Ce et
c.〕を、原料に含まれる酸素濃度〔%O〕との関係におい
て、ln〔%O〕>4.98+ln〔 Ce etc.〕の式が満
足されるような値で添加して溶解することで、溶湯内の
酸素をYOやCeOなどの酸化物と成して蒸発あるいは
溶湯表面に浮上させ、或いは蒸発させ分離する方法であ
ること、に発明の要旨を有する。In the melting method of the present invention, the melting is performed in a vacuum induction melting furnace 2 using a split type water-cooled copper crucible 4 (hereinafter referred to as cold crucible). By adding a rare earth metal (III) such as lanthanum La, yttrium Y, cerium Ce and the like in an amount twice or more the oxygen concentration contained in the raw material and simultaneously dissolving the same, oxygen in the molten metal such as YO or CeO is added. It is a method of forming an oxide and evaporating or floating on the surface of the molten metal, or evaporating and separating.
amount of rare earth metal (III) such as a, Y, Ce [Ce et
c.] with respect to the oxygen concentration [% O] contained in the raw material at a value that satisfies the following formula: In [% O]> 4.98 + ln [Ce etc.]. The gist of the present invention lies in a method in which oxygen in the molten metal is converted into an oxide such as YO or CeO to evaporate, float on the surface of the molten metal, or evaporate and separate.
【0016】この方法により得られた金属V溶湯は、酸
素濃度を1000ppm乃至100ppmの範囲内に制
御可能であり、このまま、るつぼ傾動等による鋳型鋳造
や引き抜き式等の連続鋳造によって、鋳塊を得ることで
所期の目的を達成することが可能となる。なお、このと
きの真空誘導溶解炉2内部の雰囲気としては、133.
322×10-3〜10-4Paの真空か或いはAr等不活
性ガスの雰囲気が望ましい。In the molten metal V obtained by this method, the oxygen concentration can be controlled within the range of 1000 ppm to 100 ppm, and an ingot is obtained as it is by continuous casting such as casting by a crucible tilting or drawing. As a result, the intended purpose can be achieved. The atmosphere inside the vacuum induction melting furnace 2 at this time is 133.
A vacuum of 322 × 10 −3 to 10 −4 Pa or an atmosphere of an inert gas such as Ar is desirable.
【0017】本発明の実施形態に係る溶解・鋳造方法は
図1に示される溶解・鋳造手段により行われる。被溶解
原料mである金属V又は/及び金属V合金は原料室1内
の供給バケット10に収納され、所定量が直下に配設さ
れた真空誘導溶解炉2内の水冷銅るつぼ4に供給され
る。The melting and casting method according to the embodiment of the present invention is performed by the melting and casting means shown in FIG. The metal V and / or the metal V alloy as the raw material to be melted m is stored in a supply bucket 10 in the raw material chamber 1 and a predetermined amount is supplied to a water-cooled copper crucible 4 in a vacuum induction melting furnace 2 disposed immediately below. You.
【0018】真空誘導溶解炉2内には、複数個の水冷銅
セグメントを縦円筒状に組付けて分割型水冷銅鋳型に形
成してなる水冷銅るつぼ4と、このるつぼ4の外周に囲
ませて設けられる誘導コイル5と、水冷銅るつぼ4の底
部に連結されたボトム出湯ノズル7とが収設されてお
り、また、真空誘導溶解炉2の真空チャンバーには、真
空排気手段6が接続されている。In the vacuum induction melting furnace 2, a water-cooled copper crucible 4 formed by assembling a plurality of water-cooled copper segments into a vertical cylindrical shape to form a split-type water-cooled copper mold is surrounded by the outer periphery of the crucible 4. And a bottom tapping nozzle 7 connected to the bottom of the water-cooled copper crucible 4, and a vacuum exhaust means 6 is connected to a vacuum chamber of the vacuum induction melting furnace 2. ing.
【0019】水冷銅るつぼ4に供給された被溶解原料m
は、真空排気手段6による真空チャンバー内の減圧及び
誘導コイル5による加熱によって溶解され、その際、水
冷銅るつぼ4内は、前述する通り又はの脱酸剤付加
と、133.322×10-3〜10-4Paの真空又はA
r等不活性ガスの雰囲気との条件が維持される。Material to be melted m supplied to water-cooled copper crucible 4
Is melted by reducing the pressure in the vacuum chamber by the vacuum evacuation means 6 and heating by the induction coil 5. At this time, the inside of the water-cooled copper crucible 4 is added with a deoxidizing agent as described above or at 133.322 × 10 −3. Vacuum of 10 -4 Pa or A
The condition with the atmosphere of the inert gas such as r is maintained.
【0020】水冷銅るつぼ4内で溶解された被溶解原料
mである金属V又は/及び金属V合金は、ボトム出湯ノ
ズル7から取り出され、その直下に設けられた鋳造室内
の例えば鋳型3に供給されて鋳造された後、インゴット
9として鋳型3から取り出される。The metal V and / or the metal V alloy, which is the raw material m to be melted in the water-cooled copper crucible 4, is taken out from the bottom tapping nozzle 7 and supplied to, for example, the mold 3 in a casting chamber provided immediately below. After casting and casting, it is taken out of the mold 3 as an ingot 9.
【0021】ところで、Vは高融点金属の中でも191
0℃と融点が非常に高く、通常の耐火物るつぼを使用す
る溶解方法では、るつぼ材から溶湯中に不純物が混入す
るため不純物濃度を下げるのは実質的に不可能に近い。V is 191 of the high melting point metals.
The melting point is very high at 0 ° C., and it is almost impossible to lower the impurity concentration by the melting method using a normal refractory crucible because impurities are mixed into the molten metal from the crucible material.
【0022】そこで、本発明者等によって種々検討を行
ったところ、コールドクルーシブル真空誘導溶解炉を適
用して溶解した実験結果に基づいて、溶解材料自体によ
るスカル8の中で溶解する方法が、不純物の濃度が低い
金属V又は/及び金属V合金を得るための唯一の方法で
あることを見出したのである。即ち、分割型水冷銅をる
つぼとしているので、溶融金属が水冷銅と接触する所で
凝固して、その凝固殻(スカル:溶融金属と同じ材料)
がるつぼの内壁の代わりになるからであり、また、非常
に高い高周波の電源を用いて誘導加熱を行うため、溶解
された金属は常時強攪拌されることになって、偏析のな
い均一の鋳塊が得易くなるのである。かくして、コール
ドクルーシブル真空誘導溶解炉による溶解方法を採用す
ることによって、無汚染溶解が可能であり、更に偏析等
もなく均一な組織を持つ鋳塊を得ることが可能となった
ものである。The inventors of the present invention have conducted various studies, and found that the method of melting in the skull 8 using the melting material itself based on the experimental results of melting using a cold crucible vacuum induction melting furnace, Has been found to be the only method for obtaining metal V and / or metal V alloys with a low concentration of. That is, since the split type water-cooled copper is used as a crucible, the molten metal solidifies at the place where it comes into contact with the water-cooled copper, and its solidified shell (skull: the same material as the molten metal)
This is because it substitutes for the inner wall of the crucible, and because induction heating is performed using a very high-frequency power supply, the molten metal is constantly stirred vigorously, and uniform casting without segregation is performed. Lumps are easier to get. Thus, by adopting a melting method using a cold-crucible vacuum induction melting furnace, it is possible to obtain an ingot having a uniform structure without dissolving and further having no segregation.
【0023】更に、このときの溶解雰囲気を検討した結
果、133.322×10-3〜10 -4Paの真空下で溶
解するか、Ar雰囲気に置換することが最良であること
も見出し、本発明に到達した。但し、この手法において
は、高純度の、特に酸素濃度が低い金属V合金を製造す
ることは困難である。Further, the dissolution atmosphere at this time was examined.
Fruit, 133.322 × 10-3-10 -FourMelted under vacuum of Pa
It is best to understand or replace with Ar atmosphere
And found the present invention. However, in this method
Produces high purity metal V alloys, especially low oxygen concentrations.
It is difficult to do.
【0024】次に脱酸方法として、前提条件は真空チャ
ンバー内での作業が無理なことから、脱酸方法による生
成物は容易に除去できることが必要である。更に、使用
する脱酸剤はV中に残留することがあっても問題がない
元素であることも必要である。このような条件を満た
し、かつ高温での反応及び生成物の分離が容易であるよ
うな物質について検討を行った結果、通常用いられる脱
酸剤、Alやアルカリ土類金属、Cなどでは、良好な効
果が得られなかった。そこで諸種検討の結果、希土類元
素による脱酸及び脱酸生成物の除去が可能であることを
見出して、本発明に到達した。Next, as a prerequisite for the deoxidation method, it is necessary to be able to easily remove the product by the deoxidation method because work in a vacuum chamber is impossible. Furthermore, the deoxidizing agent used must be an element that does not cause any problem even if it remains in V. As a result of examining a material that satisfies such conditions and facilitates the reaction and separation of the product at a high temperature, a deoxidizing agent usually used, Al or alkaline earth metal, Effect was not obtained. Therefore, as a result of various studies, the present inventors have found that deoxidation by a rare earth element and removal of a deoxidized product are possible, and arrived at the present invention.
【0025】これは、希土類元素が金属Vの溶解温度に
おいて生成する酸化物を気体とし若しくは蒸発させるこ
とが確認されたからである。従って雰囲気が略真空状態
であることから、生成する酸化物の殆どは炉外へ出るこ
とで、溶湯を汚染することが非常に少ない。しかし、一
部溶湯表面に残留する酸化物は溶湯を炉底部から出湯す
る或いは底引き連続鋳造することにより酸化物を表面に
残したまま分離することが可能である。This is because it has been confirmed that the rare earth element turns the oxide generated at the melting temperature of the metal V into a gas or evaporates. Therefore, since the atmosphere is in a substantially vacuum state, most of the generated oxides go out of the furnace, so that there is very little contamination of the molten metal. However, oxides that partially remain on the surface of the molten metal can be separated while leaving the oxides on the surface by pouring the molten metal from the bottom of the furnace or continuously casting the bottom.
【0026】このときに必要な脱酸剤の重量は、原料に
含有される酸素濃度と脱酸反応により生成する化合物で
決まる。例えば、原料中に10000ppmの酸素が含
まれている場合、1000ppmまで除去するために必
要なMg量は以下のようになる。原子量は、O:Ce=
16:140,生成する化合物CeO2 より、0.9×
140/16×2=3.9(mass%)が必要な添加Mg
量である。Laでは、O:La=16:139,生成す
る化合物CeO2 より、0.9×139/16×2=
3.9(mass%)となる。The weight of the deoxidizing agent required at this time is determined by the concentration of oxygen contained in the raw material and the compound generated by the deoxidizing reaction. For example, if the raw material contains 10000 ppm of oxygen, the amount of Mg required to remove up to 1000 ppm is as follows. The atomic weight is O: Ce =
16: 140, 0.9 × from the resulting compound CeO 2
140/16 × 2 = added Mg requiring 3.9 (mass%)
Quantity. In La, O: La = 16: 139, more product compound CeO 2, 0.9 × 139/16 × 2 =
3.9 (mass%).
【0027】実際には、歩留り等を考慮して10〜20
%程度多めに添加することが好ましい手段である。ま
た、更に検討を進めた結果、金属V中の酸素と希土類元
素のうち、主にCeを用いた場合には、下記の式で示さ
れる関係があることを知見するに至った。よって、Ce
を主として添加する際には、この関係を満足する量を添
加することで、所望の酸素濃度の金属Vを得ることが可
能である。 ln〔%O〕>4.98+ln〔 Ce 〕Actually, 10 to 20 in consideration of the yield and the like.
It is a preferable means to add a large amount by about%. Further, as a result of further study, it has been found that, when Ce is mainly used among oxygen and rare earth elements in the metal V, there is a relationship represented by the following formula. Therefore, Ce
Is mainly added, a metal V having a desired oxygen concentration can be obtained by adding an amount satisfying this relationship. ln [% O]> 4.98 + ln [Ce]
【0028】更に、コールドクルーシブル真空誘導溶解
炉にて溶解する際に、原料中に不純物としてAl等が含
まれている場合には、希土類元素の添加が必要ではある
が、脱酸剤の補助として使用することが可能である。ま
た、残留した添加元素については、脱酸工程の後に再度
真空引きを行うことにより蒸発させて、除去することも
好ましい手段として採用できる。Further, when Al or the like is contained as an impurity in the raw material when melting in a cold crucible vacuum induction melting furnace, it is necessary to add a rare earth element. It is possible to use. In addition, it is also preferable to remove the remaining additive element by evaporating it by performing vacuum evacuation again after the deoxidizing step and removing it.
【0029】本発明では、不純物として酸素を含んだ溶
湯中から、脱酸剤として希土類元素を1種あるいはそれ
以上を同時にあるいは溶け落ち後に添加し、酸素を分離
・除去することによって脱酸することで、高純度の金属
Vの製造が達成できる。ここで鋳造方法は特に限定され
ない。例えば、「傾動による鋳型への鋳造」または「連
続鋳造」の何れも可能である。しかし、若干量残存する
酸化物について考慮するとき、連続鋳造の方が好ましい
と言える。In the present invention, deoxidation is carried out by adding one or more rare earth elements as a deoxidizing agent simultaneously or after meltdown from a molten metal containing oxygen as an impurity, and separating and removing oxygen. Thus, production of high-purity metal V can be achieved. Here, the casting method is not particularly limited. For example, any of "casting to mold by tilting" or "continuous casting" is possible. However, when considering the oxide remaining in a small amount, it can be said that continuous casting is preferable.
【0030】本発明の実施の形態に関して、V溶湯中の
酸素濃度の経時変化は図2に示される通りであって、M
m(ミッシュメタル:希土類を多く含む金属)の添加に
よってV溶湯中の酸素濃度は時間の経過と共に減少し、
80分で略0になる。一方、脱酸剤としてCeを主に使
用した場合のV溶湯中の酸素とCeとの関係は、図3に
示されるように、Ceを0.01%添加して酸素濃度が
10000ppmであったV溶湯に対して、Ceを1%
添加することにより酸素濃度を100ppmに低減する
ことが可能である。With respect to the embodiment of the present invention, the change over time of the oxygen concentration in the V melt is as shown in FIG.
With the addition of m (Misch metal: metal containing a large amount of rare earth), the oxygen concentration in the molten V decreases with time,
It becomes almost 0 in 80 minutes. On the other hand, the relationship between oxygen and Ce in the V melt when Ce was mainly used as a deoxidizing agent, as shown in FIG. 3, was that 0.01% of Ce was added and the oxygen concentration was 10,000 ppm. 1% Ce for V melt
The addition can reduce the oxygen concentration to 100 ppm.
【0031】[0031]
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。本発明は、下記実施例によって限
定されるものではなく、前・後記の発明の趣旨を逸脱し
ない範囲において種々の変型例が可能であることは勿論
であって、それらもまた本発明の範囲に包含されるもの
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by the following examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention described above and below. Included.
【0032】 〔実施例1〕 溶解原料 :金属V+Mmを原料の6mass%、同時溶解 原料V組成: V:96.0,Mo:0.003,Al:0.64,Si: 0.02,FeO:0.015,C:0.007,O:2.7 何れもmass% 溶解炉 :φ200コールドクルーシブル真空誘導溶解炉 溶解条件 :雰囲気 真空(〜133.322×10-4Pa) 出力 :350〜380kw 分析方法 :酸素濃度をICP発光分光により分析、溶解した金属Vを原料と 比較した。 その結果は、下記「表1」に示すように、金属Vにおけ
る酸素濃度は300ppmと低い濃度のものが得られ
た。[Example 1] Melting raw material: 6 mass% of metal V + Mm, simultaneous melting Raw material V composition: V: 96.0, Mo: 0.003, Al: 0.64, Si: 0.02, FeO : 0.015, C: 0.007, O: 2.7 All mass% Melting furnace: φ200 cold crucible vacuum induction melting furnace Melting condition: Atmosphere Vacuum (~ 133.322 × 10 -4 Pa) Output: 350 ~ 380 kw Analysis method: The oxygen concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy, and the dissolved metal V was compared with the raw material. As a result, as shown in Table 1 below, the oxygen concentration in metal V was as low as 300 ppm.
【表1】 *添加方法を変えた場合も同様の結果が得られた。[Table 1] * Similar results were obtained when the addition method was changed.
【0033】 〔実施例2〕 溶解原料 :金属V100%配合+Mmを原料の3mass%、同時溶解 溶解炉 :φ200コールドクルーシブル真空誘導溶解炉 溶解条件 :雰囲気 真空(〜133.322×10-4Pa) 出力 :350〜380kw 分析方法 :酸素濃度をICP発光分光により分析、溶解した金属Vを原料と 比較した。 その結果は、下記「表2」に示すように、金属Vにおけ
る酸素濃度は900ppmと低い濃度のものが得られ
た。[Example 2] Melting raw material: 100 mass% of metal V + 3 mass% of Mm as raw material, simultaneous melting Melting furnace: φ200 cold crucible vacuum induction melting furnace Melting condition: atmosphere Vacuum (~ 133.322 × 10 -4 Pa) Output: 350-380 kw Analysis method: The oxygen concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy, and the dissolved metal V was compared with the raw material. As a result, as shown in Table 2 below, the oxygen concentration in metal V was as low as 900 ppm.
【表2】 [Table 2]
【0034】 〔実施例3〕 溶解原料 :金属V100%配合+Mmを原料の4mass%、同時溶解 溶解炉 :φ200コールドクルーシブル真空誘導溶解炉 溶解条件 :雰囲気 真空(〜133.322×10-3Pa) 出力 :350kw 分析方法 :酸素濃度をICP発光分光により分析、溶解した金属Vを原料と 比較した。 その結果は、下記「表2」及び図2に示すように、金属
Vにおける酸素濃度は300ppmと低い濃度のものが
得られた。[Example 3] Melting raw material: 4% by mass of metal V + 100% + Mm, simultaneous melting Melting furnace: φ200 cold crucible vacuum induction melting furnace Melting condition: Atmosphere vacuum (~ 133.322 × 10 -3 Pa) Output: 350 kW Analysis method: The oxygen concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy, and the dissolved metal V was compared with the raw material. As a result, as shown in Table 2 below and FIG. 2, the oxygen concentration in the metal V was as low as 300 ppm.
【表3】 [Table 3]
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、低純度の金属バナジウムを高純度、特
に酸素濃度1000ppm以下にさせて精製することが
可能である。また、溶湯汚染を生じさせないで酸素除去
を可能とすることができる。さらに、高純度金属バナジ
ウムの製造が可能である。The present invention is embodied in the form described above and has the following effects. That is,
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to refine | purify low-purity metal vanadium by making high purity, especially oxygen concentration 1000 ppm or less. In addition, oxygen can be removed without causing contamination of the molten metal. Further, the production of high-purity metal vanadium is possible.
【図1】本発明の実施の形態に係る溶解・鋳造工程の概
念構造図である。FIG. 1 is a conceptual structural diagram of a melting and casting process according to an embodiment of the present invention.
【図2】V溶湯中の酸素濃度の経時変化図である。FIG. 2 is a graph showing the change over time in the oxygen concentration in a V melt.
【図3】V溶湯中の酸素とCeとの関係線図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between oxygen and Ce in a V melt.
1…原料室 2…真空誘導溶解炉 3…鋳
型 4…水冷銅るつぼ 5…誘導コイル 6…真
空排気手段 7…ボトム出湯ノズル 8…スカル 9…イ
ンゴット 10…供給バケット m…被溶解原料DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Material room 2 ... Vacuum induction melting furnace 3 ... Mold 4 ... Water-cooled copper crucible 5 ... Induction coil 6 ... Vacuum exhaust means 7 ... Bottom tapping nozzle 8 ... Skull 9 ... Ingot 10 ... Supply bucket m ... Material to be melted
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 斉 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hitoshi Ishida 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute
Claims (6)
バナジウム又は/及び金属バナジウムが主成分である合
金を、分割型水冷銅鋳型が用いられる真空誘導溶解炉内
においてY,La,Ce等の希土類元素(IIIb)の
中から選択される1種以上の金属を脱酸剤として添加し
て、同時に溶解することを特徴とする金属バナジウム又
は/及び金属バナジウム合金の溶解方法。A metal vanadium containing at least oxygen as an impurity and / or an alloy containing metal vanadium as a main component is mixed with a rare earth element such as Y, La, or Ce in a vacuum induction melting furnace using a split water-cooled copper mold. A method for dissolving a metal vanadium or / and a metal vanadium alloy, wherein one or more metals selected from IIIb) are added as a deoxidizing agent and simultaneously dissolved.
322×10-3〜10-4Paの真空雰囲気と、いったん
前記圧力の真空にした後Arなどの不活性ガスに置換し
た雰囲気との何れか一方に保持させて溶解することを特
徴とする請求項1記載の金属バナジウム又は/及び金属
バナジウム合金の溶解方法。2. The furnace of the vacuum induction melting furnace, wherein 133.
Dissolving by holding in a vacuum atmosphere of 322 × 10 −3 to 10 −4 Pa or in an atmosphere in which the pressure is once reduced to the above-mentioned pressure and then replaced with an inert gas such as Ar. Item 4. The method for dissolving metal vanadium or / and metal vanadium alloy according to item 1.
酸素を含む金属バナジウムを用いてこれを溶解する一
方、前記脱酸剤として溶解全量に対する酸素濃度の2倍
以上の濃度に対応する量を前記真空誘導溶解炉内に添加
して同時に溶解することを特徴とする請求項1又は2に
記載の金属バナジウム又は/及び金属バナジウム合金の
溶解方法。3. A metal vanadium containing oxygen of 1000 ppm or more is dissolved as a raw material to be dissolved, and the amount corresponding to a concentration of at least twice the oxygen concentration with respect to the total amount of the dissolved metal is used as the deoxidizing agent. The method for melting a metal vanadium and / or a metal vanadium alloy according to claim 1, wherein the metal vanadium and / or the metal vanadium alloy are added in a melting furnace and melted at the same time.
酸素を含む金属バナジウムを用いてこれを溶解する一
方、前記脱酸剤として溶解全量に対する酸素濃度〔%O〕
との関係において下記式を満足する量〔 Ce etc.〕を前
記真空誘導溶解炉内に添加して同時に溶解することを特
徴とする請求項1又は2に記載の金属バナジウム又は/
及び金属バナジウム合金の溶解方法。 記 ln〔%O〕>4.98+ln〔 Ce etc.〕4. While dissolving metal vanadium containing oxygen of 1000 ppm or more as a raw material to be dissolved, an oxygen concentration [% O] with respect to the total amount of the dissolved metal is used as the deoxidizing agent.
3. A metal vanadium or / and / or metal alloy according to claim 1 or 2, wherein an amount satisfying the following equation [Ce etc.] is added into the vacuum induction melting furnace and melted simultaneously.
And a method of melting a metal vanadium alloy. Note: ln [% O]> 4.98 + ln [Ce etc.]
ウム又は/及び金属バナジウム合金の溶解方法による溶
解工程と、この溶解工程の直後において鋳型鋳造又は連
続鋳造により行う鋳造工程とによって、1000ppm
以下の酸素濃度の金属バナジウム又は/及び金属バナジ
ウム合金の鋳塊を得ることを特徴とする金属バナジウム
又は/及び金属バナジウム合金の鋳造方法。5. A melting step of the metal vanadium and / or the metal vanadium alloy according to claim 1, 2 or 4, and a casting step performed by a mold casting or a continuous casting immediately after the melting step, so that 1000 ppm is obtained.
A method for casting a metal vanadium or / and / or a metal vanadium alloy, comprising obtaining an ingot of a metal vanadium or / and a metal vanadium alloy having the following oxygen concentration.
び金属バナジウム合金の溶解方法による溶解工程と、こ
の溶解工程の直後において鋳型鋳造又は連続鋳造により
行う鋳造工程とによって、500ppm以下の酸素濃度
の金属バナジウム又は/及び金属バナジウム合金の鋳塊
を得ることを特徴とする金属バナジウム又は/及び金属
バナジウム合金の鋳造方法。6. A method for melting a metal vanadium or / and a metal vanadium alloy according to claim 3 and a casting step immediately after the melting step by a mold casting or a continuous casting, whereby an oxygen concentration of 500 ppm or less is obtained. A method for casting a metal vanadium or / and / or a metal vanadium alloy, comprising obtaining an ingot of a metal vanadium or / and a metal vanadium alloy.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003013153A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Taiyo Koko Co Ltd | Method for producing vanadium material |
JP2010242145A (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Japan Steel Works Ltd:The | Method of producing hydrogen storage alloy and cold crucible melting apparatus |
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KR101451777B1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-10-17 | 한국기계연구원 | Producing method of vanadium with high purity using magnesium vapor and the device thereof |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP10465998A patent/JP4209964B2/en not_active Expired - Lifetime
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WO2014115794A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | 株式会社石原産業 | Method for casting metal glass |
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