JPS5887234A - 真空溶解精錬法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空溶解精錬法に関する。

近時、童ＳＯ高度化に伴い、各種鉄鋼材料に対する品質
ｖ４Ｉ性向上の要求が強ｔｎ、鳥級鋼、高置金鋼１超合
金等の溶製の為、種ｋＯ！ｌ＃殊溶解・精錬技術が開発
されるようになった・これらの技術のうち溶鋼の％殊１
１％精錬方法は一次溶解法と再溶解法、特殊法等Ｋｎさ
れ、さらに、−火源解法は■真空ｌｌ導溶甥法（ＶＩＭ
）　、■グツズｉアーク溶％　＃　（ＰＡＭ）　、■プ
ラズマ誘導溶解法（ＰＩＭ）　、■七の＊−エレクトμ
ンビーム溶解法（ＥＢＭ）、Ｔｈｅｒｍｏ　−Ｉ−Ｖａ
ｃ法、エレクトロンビーム溢流精錬法（ＥＲＣＲ）Ｋ”
分ｔｓされる。

■の真空誘導溶解法（ｖｒＭ）の特徴は１０−”〜ｌＯ
■Ｈｇの真空の誘導炉内で金属の溶解及び攪拌を行ない
つつ真空精錬によ〕、ｏｓｉｒ＊Ｎ等の脱ガス及び脱炭
を促進するととＫあゐ。

しかし、該方法にはｐ、ｓ等の不純物元素を除去し得な
いこと及び素材原料の純度にょ夛溶鋼純度が決定される
という問題がある・■のプラズマアーク溶解法ＣＰＡＭ
）の特徴は。

プラズマアークを熱源として素材原料を一次溶解する方
法であ）、アルゴンプラズマアーク熱で溶解することに
より、非汚染算囲気で溶解でき、真空溶解品と同等レベ
ルの品質を得ることができる。しかし、こ０場合％Ｐｅ
Ｂ等の不純物元素は除去出来ない等の問題点がある。

■のプラズマ誘導溶解法（ＰＩＭ）は、能ｐＡＭに誘導
炉を組み合わせ几ものでる）、溶鋼の誘導攪拌機能を備
えているものであるが、上記■、■と同様にｐ、ｓ等の
不純物元素は除去出来ない。

■その他の一次溶解法であるＥＢＭは１Ｏ−１〜１０　
　籠Ｈｇの高真空下での溶解と脱ガス精錬法であシ、又
Ｔｈ・ｒｍｏ−Ｉ−ＶａＣは真空誘導溶解炉にホットメ
タルを装入して精錬を行う−のであ〕、さらにＫＩＩＣ
Ｒは真空誘導溶解炉にエレクトロンビームを組み合わせ
たものである。

以上のように高級鋼を製造する為に現在知られている一
次溶解法は・真空中又はコントロールされた雰囲気中に
て酸化を防止しつつ溶解後、Ｈ＊ＮａＯ等のガス成分の
脱ガスを目的として真空中又は該雰囲気中にて溶銅攪拌
を行ない脱ガスの促進を図るものである。しかし、該−
火源解法によ）超合金や超合金をＳ擬する場合、スラグ
精錬し軽いと除去出来１ｋｖ％不純物（特に８ｔＰ等）
の濃度を厳重に管理しなければ成分規格外れとなる場合
があり、そのため真空誘導溶解法等では溶解原料の成分
調整が問題となる。従って％に真空誘導溶解法において
はこれを改善する方法として、予めアーク炉で溶解及び
予備精錬を行なって不純物（＃にｐ、ｓ等）を所定濃度
まで除去した後との溶湯を誘導炉に装入する漕鋼装入（
ホットチャージ）式真空認導濤解法が知られている。し
かしアー、り炉設備が新しく必ＩＥＫなる等の問題が発
生し、又囲体原料を溶解し真空精錬造塊を行なう検討装
入（：ｆｆ−ルドチャージ）式真空誘導溶解法に比べ前
記ホットチャージ式の方法は合金ロスが非常に多いため
生産コストが割高になつ大）、−書な成分調整が出来表
いという欠点があゐ。

本発明は以上のような次点を解消するためＫなされたも
ので、従来の真空誘導Ｓ房炉を用いて行なう金属の加熱
、溶解、精錬、出鋼及び鋳造の一連のニーに挺にスラグ
精錬を加えることＫより精錬精度の高い真空溶解精錬法
を実現し友ものである・ 即ち、従来真空溶解精錬においては、次のような理由に
よシスラグ精錬社行なわれていなかった。

■従来の真空誘導溶解炉においては、その誘導攪拌ｆＬ
Ｉ／ｉ第１図に示すようにその炉内で上下２つの流路に
分割されるため、溶融金属（１）と７ラツクス（２）間
の攪拌が十分に行なわれなかつなり、フラックス（２）
の温度が低いとその流動性が低くなり、訪導攪拌流が７
ラツクス（２）を十分巻き込まなかったり等し効果的な
スラグ精錬ができない拳 ■第１図に示すような誘導攪拌流路で社、フラックス（
２）は炉壁（３）側に押しやられ、るつぼ（３）の耐火
物に吸収浸透しあるいはこれと反応することにより炉壁
（３）を著しく浸食あるいは溶損し、炉寿命の低下をき
たしたり溶融金属（１）を汚染したシし、さらには耐火
物Ｏ溶損・混入によるフラックス（２）組成の変化によ
）十分なスラグ精錬の効果を上げることができない場合
がある。

■スラグ精錬終了後の炉内スラグの処理技術が確立して
いない・ 本発明はこのような技術的な課題を解決することによ）
真空溶解精錬法におけるスラグ精錬の実施を実現し、上
記したように精錬精度の高い精錬法を確立したものであ
る・そのため、本発明は溶融金属を加熱し又はその温度
を一定に保つと同時に、誘導攪拌流の流路を変更してフ
ラックスと真空誘導溶解炉の炉壁との接触を避けなから
フラックスと溶融金属との接触・混合を促進させること
によプ溶融金属のスラグ精錬を行なう工程を含むことを
その基本的特徴とする。

以下本発明方法を詳細に説明する。

まず、真空誘導溶解炉内て金属を加熱・溶解した後、真
空精錬を行なうことＫより該溶融金属中の０．Ｈ，Ｎ等
のガス成分の脱ガスと・成分中の脱炭を促進させ、次に
咳溶融金属内に脱燐・脱硫用勢のための不純物除去用７
ラツクス及び又は介在物吸着用７ツツクスを投入し該浴
融金輌のスラグ精錬を行なり、成分中の脱燐・脱硫を促
進させ、溶融金属の成分の最終調整及び出鋼温度を調整
し次後、真空中にて取鍋へ出鋼し、真空鋳造、大気鋳造
。

連続鋳造等の鋳造を行なう。

とのスラグ精錬の際、真空誘導溶解炉により溶融金属を
加熱し又はその温度を一定に保つと同時に、その誘導攪
拌流を、第１図に示すものから、第２図に示すように炉
ｍ　（３）側全領竣にわたって上昇し、炉中央部で下降
するもＯＫ変更する。

前者の加熱又は温度調整により攪拌中の溶融金属の温度
を均−ＫＬ、該溶融金輌と７ラツクスの流動性を高め両
者の反応を促進してスラグ精錬時間を短縮する。

又徒者のように炉壁（３）側全域に上昇＋５！を、炉中
央部に下降Ｒ１−生せしめると、溶融金属は炉内で十分
攪拌されると共に、第２図に示すように該溶融金属（１
）上表面中央部にはくほみ（４ンが出来てここに比重の
軽いフラックス（２）が次まる・そのため、第１図に示
す上・下ふ念つＫ１５！路が分割される場合に比べ溶融
金属（１）とフラックス（２）との接触・温合が促進さ
れて効果的なスラグ精錬ができ、さらに、フラックス（
２）は炉壁（３）の耐火物と接触しないため、より清浄
な溶融金属が得られると共に炉るっは（３）の寿命も延
長される。

第２図に示すような溶融金属の誘導攪拌流を得るためｌ
’ｌま、炉Ｉ＆　（３）側面を囲んで設置されるコイル
（５）を上下方向く複数に分割し各コイルに流れる電流
の位相差を調整することにより、炉壁（３）側全領域に
わたって上昇流を生ぜしめる推力を溶融金属（１）に与
えれば良い（例えば４分割のコイルでは９０ずつ位相を
遅らせる）。

第３図に、第２図に示す流動パターンによる溶融金属の
攪拌とその加熱を同時に行なつ皮場合と、第１図に示す
パターンにより攪拌を行った場合の溶融金属中のＳｌｌ
＆の減少挙動を示す。また第４図にＰ濃度の減少挙動を
示す。第３図及び第４図から本発明による攪拌パターン
が脱Ｓ、脱Ｐ効果に優れていることがわかる。

以上のような方法によう、成分中Ｐ　ｒ　Ｓ　、０の極
めて低い超清浄鋼を得ることが出来、従来の真空溶解精
錬法により精錬精度が飛躍的に向上する。

次に第２発明においては、前記し九スラグ精錬終了後、
フラックスを除去し再び同一炉内で真空仕上げ精錬をし
て溶融金属の脱ガスを行なわしめる工程を加え、そのあ
とに前記（またように成分調整、＠度調整をして真空出
鋼し、鋳造を行なう・ とのスラグ精錬終了後行なわれるフラックス除去の方法
には以下のようなものが必る・■吸い取り口を炉内フラ
ックスに浸漬して真空ポンプによ）該フラックスを炉外
へ吸い出し除去すゐ方法（以下真空吸い取り方法という
）。

＠スラグ精錬終了後、一旦つ鍋へ出湯し、取鍋に設けら
れ几スライディングノズル又はロータリーノズルを通し
て予め測足しり醪融金属量よりノロ切りをし、直接この
溶融金属を前記真空誘導溶解炉へ無酸化雰囲気にてホッ
ト装入するか、あるいはノ戸切ルをした後、該溶融金属
を別の取鍋ヘリレードルし、その取鍋から溶融金属を同
一真空誘導溶解炉内に無酸化雰囲気にてホット装入する
ことにより、炉内へ７ラツクスが流入することを防止す
る除去方法。

以上のような第２発明により、さらに脱ガスの進行した
成分中ｐ、ｓ、ｏの極めて低い超清浄鋼を得ることが出
来る。

以上の本発明のプロセスを第５図に示す。

次に本発明の具体的実施例について説明するＯ 実施例　ｌ。

第５図に示す基本パターンに準じてインコロイ１２５合
金を、１５０−真空誘導溶解炉にて溶製した。該真空誘
導溶解炉は第１図に示した通常流動のほかに第２図に示
し念流動パターンを得るように改造した実験設備であり
、溶鋼攪拌と同時に加熱も同時にできるようにしたもの
である。所定時間真空精錬を実施した後、溶湯流動パタ
ーンを第１図よυ＠２図のように切り替えた後、脱硫用
プリメルトフラックスを添加してスラグ精錬を実施した
。そのうち、該スラグ精鐘前と該精錬後に得られた結果
を表１に示す・ 表−１で明らかなようにスラグ精錬により著しい脱硫効
果が得られた。スラグ精錬終了後、真空中にて取鍋へ出
湯し、無酸化雰囲気にて溶湯ｔ−該１ｊ！！鍋から前記
溶解炉に装入してその装入の最後にノロ切〕を行なう。

次に真空仕上げ精錬、成分調整、温度調整して真空鋳造
し、表−１で示す組成を有する１　５０１ｆ鋳塊を溶製
した。

実施例　２゜ 第５図に示す基本パターンに準じて８Ｕ８３０４Ｌステ
ンレス鋼を１！！ＯＫｆ真空誘導溶解炉にて溶製した・
骸溶解炉は実施例１と同じ本のを使用した。所定時間真
空精錬を実施した後、溶湯流動パターンを第１ｗＪより
第２図のように切り替え九饅、脱硫用プリメルトフラッ
クスを所定量添加してスラグ精錬を実施した。

その結果を表２に示す。

表−２ 表−２で明らかなようにスラグ精錬により著しい脱硫効
果が得られ皮。スラグ精錬終了後、成分及び温度を調整
し几後、大気鋳造して表−２で示す組成を有する１５０
Ｖ４ステンレス鋼塊を溶製しｆｔ＋１ 実１例　３゜ １Ｎ５図に示す基本パターンに準じてクロムモリブディ
ー鋼−２−１／４　Ｃｒ　　Ｉ　Ｍｏを１５０　Ｋ９真
空鍔導＃Ｉ解炉にて溶製した０該溶解炉は実施ｆｌｌ　
ｌと同じものを使用した。所定時間真空精錬を実施した
後、溶湯流動パターンを第１図より第２図のように切り
替えた後、脱硫用プリメルトフラックスを添加して、ス
ラグ精錬を実施した。その結果を表−３に示す。

表−３ 表−３で明ら力・なようにスラグ精錬により著しい脱硫
効果が得られた・スラグ精錬終了後、成分調整及び温度
調整後真空鋳造し、表−３で示す組成を有する１　５０
Ｋｑ鋼塊を得た。

実施例　４ 第５図に示す基本パターンに準じて低炭素鋼を１５０麺
真空銹導溶解炉にて溶製し友。

該溶解炉は実施例１と同じものを使用し次。

所定時間真空精錬を実施し友後、溶銅流動パターンを第
１図より第２図のように切夛替えた後、脱燐用プリメル
トフシックスを添加してスラグ精錬を実施し念・その結
果を表−４に示す。

表−４で明らかなようにスラグ精錬によｐ著しい脱燐効
果が得られた。スラグ精錬終了後、真空吸い取り方法に
より炉内７ラツクスを除去し、成分調整、温度調整後、
大気中にて鋳造し、表−４に示す組成を有するｘｓｏＫ
ｆ鋼塊を得た。

実施例　五 第５図に示す基本パターンに準じて、５ＵＳ３０４Ｌス
テンレス鋼１１Ｈ！！ｔｏｎ真空霞導溶解炉にて溶製し
た。該溶解炉は、第１図に示す流動パターンの他に第２
図に示す流動パターンが得られる様に改造し次実験設備
であり、溶湯攪拌と同時に加熱することも出来るように
し次ものである・所定時間真空精錬を実施しｆｃ後、溶
湯流、動パターンを第１図から第２図のように切や替え
た俵、脱硫用ブリメルトフラックスを所定量添加してス
ラグ精錬を実施した・その結果を第５図に示す。

表−５ 表−５で明らかなように、スラグ精錬により著しい脱硫
効果か得らｔ′した・スラグ精錬終了後、成分調整及び
温ｆｌｌ＃整し、取鍋へ出鋼した。当骸溶鋼は実七用ス
ラブ連鋳機で鋳造し、表−５で示す組成を有する良好な
鋳片を得た・ 次に本発明により真空誘導溶解炉においてスラグ精錬を
実施し、脱硫して所定成分の鋳塊を得次場合と合金鉄中
の硫黄濃度が低い溶解原料を使用する従来法により所定
成分の釣塊を得た場合のコスト比較を表−６に指数で示
した。

表−６ 表−６で明ら）％なようＫ、本発明方法による場合の方
が従来法に比べ生産コストの面においてもすぐれている
ことがわかる。

以上詳述したように、本発明は真空誘導溶解炉を使用し
て金属の加熱、溶解、精錬、出鋼及び鋳造を行なう一連
の工程に加えて、皺溶解炉内でのスラグ精錬を実現させ
るととくより、ｐ、ｓ等の不純物元素を低減する極めて
精錬精度の高い真空溶解精錬が出来るというすぐれた効
果を有している・又第２発明によれば、スラグ精錬終了
後、フランクス除去の新たな方法を実施し次後、前記真
空誘導溶解炉にて真空仕上げ精錬をする工程を加えるこ
とができ、Ｐ、Ｓ等の不純物元素の低減のほかＨ，Ｎ等
の元素の低減も促進され、より一層稽錬稽度の向上を図
ることが出来るという優れた効果を有している。加えて
、これらの発明によれば、溶解原料の成分に特に厳しい
限定かなく、その念めアーク炉等の特別な設備が必要で
なくなり、又合金ロスが非常に少なくしかも厳密な成分
調！Ｉが出来るため、生産設備の低減及び生産コストの
低減を図夛ながらも高品質の超清浄鋼を得ることが出来
る等積々のすぐれた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空誘導溶解炉内の溶融金属の従来の攪拌パタ
ーンの説明図、第２図は本発明方法による溶融金属の攪
拌パターンの説明図、第３図、第４図は真空誘導溶解炉
でスラグ精錬をした場合における従来法と本発明方法と
における脱硫効果及び脱燐効果の比較結果を示したもの
、第５図は本発明方法のプロセスを示した説明図である
。 図中（１）は溶融全域、（２）はフラックス、（３ンは
炉壁、（４）はくほみ、（５）はコイルを各示す。 特許出願人　　日本鋼管株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、　真空誘導溶解炉を用ｉて金属の加熱。 溶解、精錬、出鋼及び鋳造を行なう一連の工程からなる
   真空溶解精錬法において、溶融金属を加熱しっつ又紘そ
   ｏ＊ｒｔを一定に保ちつつ、溶融金属にフラックスを投
   入し、腋７ラツクスと前記真空誘導溶解デの炉壁との接
   触を避け１ｋがら皺溶融金属を攪拌し、前記７ラツクス
   と溶融金属との接触、混合を促進させるととｋより溶融
   金属のスラグ精錬を行１５工寝を含む仁とを４Ｉ徴とす
   る真空溶解精錬法・１　真空誘導溶解炉を用ｉて金属０
   加熱。 溶解、精錬、出鋼及び鋳造を行１５一連の工程からなる
   真空溶解精錬法ＫＴｈ％ｆ％て。 溶融金属を加熱しつつ又はその温度を一定に保ちつつ、
   溶融金属に７ツツクスを投入し、骸フラックスと前記真
   空誘導溶解炉の炉壁との接触を避けなからｌ＊溶融金属
   を攪拌し、前記７ラツクスと溶融金属と０＠触、混合を
   促進させることＫよ゛ヤ溶融金属Ｏスラグ精錬を行なう
   工程と。 スラグ精錬後スラグを除去した上再び真空誘導溶解炉内
   で溶融金属の真空仕上げ精錬を行なう工程とを含むこと
   ｔ−特徴とすゐ真空Ｓ屏精錬法。