JPS6039729B2 - 融体を気体により精錬することにより改善された金属鋳造物を製造する為の方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は、一般に、金属鋳造物の製造に関するものであ
り、特には鋳造に先立って融体を気体処理によって精錬
することにより鋳造物の品質を改善する為の方法に関す
るものである。

金属物品は一般に、その製造方法に依存して、加工物品
と鋳造物品という２つの種類に分類される。

加工物品は型内に溶融金属を先ず注ぎそして後中間生成
物を圧延、引抜、押出或いは鍛造により機械的に加工乃
至変形することにより作製される。逆に、鋳造物品は第
２段階無く、即ち凝固生成物の機械的変形を伴うことな
く作製される。鋳造物品は一般に熱処理されそして鋳造
に続いて機械的に浄化され、機械加工されうるが、これ
らは塑性変形を受けることはない。加工物品と鋳造物品
との間のこの差異、即ち機械的変形の存在或いは不存在
は、それが凝固中生じたかもしれない様々の欠陥を矯正
若しくは排除する為の機会の有無と関与するからきわめ
て重要である。

例えば、リムド鋼の凝固ィンゴットは非常に良好な表面
特性を持っているが、これらが表面内部に多数の小さい
ブローホールを含んでいることが良く知られている。同
じく、大半の連続鋳造鋼貝武形物において、収縮孔を含
む中央領域が存在する。にもかかわらず、これらブロー
ホールや収縮孔領域は続いての圧延中ほとんど完全に排
除され、そして最終加工物品は最初の空洞の跡を実質上
含まない。 ３同じく、イ
ンゴツト、スラブ及びビレツトにおける表面欠陥は、こ
れらは中間製品であり従って最終製品となる前にかなり
の機械的再加工及び塑性変形を受けるから、加工物製造
業者にとって問題ではない。更に、表面欠陥が存在する
時、これ４らは爾後の機械加工前に研削或し・は溶削に
よって容易に除去されうる。これとは対照的に、鋳造物
の表面品質は鋳造物が最終製品であり従っていかなる欠
陥も費用のかかるそして時間を喰う手作業による研削、
ガウジング或いはチッピングによって除去されねばなら
ないから非常に重要である。この場合、こうして生じた
空洞は溶接により或いは金属を肉盛することにより埋め
られねばならない。加えて、表面の補修は鋳造物の寸法
精度及び機械的性質をそこなう恐れがある。従って、ィ
ンゴット、スラブ及びビレットは中間生成物であるから
或る種の表面欠陥及び内部欠陥は許容されるが、他方鋳
造物がそれらの最終形０状に直接鋳込まれるからこのよ
うな欠陥は許容されないことが明らかである。

金属鋳造業界は長年、不満足な鋳造物によって生ずる多
数の困難な問題に悩まされてきた。

これらの問題は表面欠陥及び内部欠陥双方に由るもので
ある。多くの表面欠陥は上述した費用のかかる仕上げ作
業により補修されうるが、内部欠陥を含む鋳物はいよい
よ廃棄され、再溶解されそして鋳込み直されねばならな
い。鋳物における一般的表面欠陥の幾つかは、ピンホー
ルから大きなブローホールまでの寸法範囲の熱間亀裂、
表面クラック、組表面及び孔を含んでいる。一般に、こ
れら欠陥の究極的な原因はよく理解されていない。その
結果、満足すべき鋳造物を生成する為の溶解及び鋳造実
施方法は多くの経験と実験的評価の頭重ねを必要とした
。内部欠陥は主に孔と介在物に由るものであり、これら
は鋳造物の機械的性質、即ちその強度、延性、轍性及び
耐衝撃性に悪影響を与える。上記欠陥並びに腕化、時効
硬化及びフィシュアィ即ち白点の存在のような他の欠陥
は、高虫体中に制御されない量の酸素、窒素、水素、燐
及び硫黄の存在と関係するものと考えられる。その結果
、これら５つの元素の水準を低く抑制した健全な鋳物を
生成することが鋳物業界の長い間の目的であった。耐食
性が最大の重要性を持つステンレス鋳物においては、低
炭素水準を持つ健全な鋳物を製造することがしばしば追
加的目的とされた。鋳物欠陥は所謂仕上作業中便宜に修
復される。これらの作業のほとんどは非常に人手を喰い
、その結果費用がかかった。加えて、仕上作業の多くは
健康に有害な粉塵を発生するグラインデイングにより為
された。しかし、幾つかの鋳物は、部品の用途の厳密性
がそれを許さないから修復しえなかった。このような場
合、欠陥のある鋳物は廃棄せざるを得ない。その為、鋳
物業界は鋳物の表面品質及び物理的性質に関して鋳物を
改善するような方法を長い間求めていた。様々な技術が
生成鋳物の品質を改善するべく鋳造前に落陽を精錬する
為鋳物業界で使用されてきた。

溶解作業の最終段階中、鋳物のミクロ組織及び清浄性に
影響を及ぼすことを意図する或る種の精製或いは精錬処
理が為された。このような処理は通常、炉或いは移送取
鍋に気体を吹込んだり或いは或る種の試剤を添加するこ
とを含んだ。これら処理は、脱炭、脱燐、脱酸、脱硫、
脱ガス等を含みうる。本発明以前には、鋳物用熔鋼の脱
炭は一般に、炉の開□を通して挿入される消耗性ランス
を通して溶鋼中に酸素を吹込むことにより達成された。

この脱炭技術は、先ず第一に、作業者にとって危険であ
った。何故なら、作業者は高温金属や火の粉を浴びまた
ランスを手作業で通常保持しており、これが非常に危険
性きわまりないものであったからである。第二に、この
脱炭技術はすべての酸素が必ずしも格と反応しないため
不正確であることが多かった。従って、最初不充分な炭
素しか除去されなかった為溶鋼を再吹さすることがいま
いま必要である。更に、このような先行技術脱炭方法は
大量の煙霧を発生する傾向があり、これは健康上害悪で
ありまた周囲環境に悪影響を与えた。酸素の存在は鋳物
の性質に有害であることが知られているから、鋳物業界
は一般に溶融金属をその鏡込前に脱酸している。

加えて、脱酸は凝固中フローホールの形成を防止するの
にも一般に必要とされる。これは、珪素或いはアルミニ
ウムのよううな周知の脱酸剤の添加により或いは“カル
シバー（Ｃａｌｃｉ舷ｒ）’’ 及びハイパーカル（Ｈ
ｙｐｅｒｃａｌ）”のような特殊脱酸剤の添加により達
成されるのが一般であった。鏡込前によく脱酸された融
体を得ることが健全な鋤性に富む鋳物の為にどうしても
必要である。本発明以前には、鋳物用溶鋼の脱硫処理は
炉内で塩基性スラグ即ち高比率の石灰対シリカ或いは石
灰対ァルミナを含むスラグの形成によりそして、続いて
スラグと良く脱酸された金属とを混合することにより達
成されていた。

スラグと金属との間の平衡は、金属からスラグへ硫黄を
移行せしめる。この工程は非常に時間のかかるものであ
り、いまいま数時間を要した。特に非常に低い（即ち０
．００５％以下）の硫黄水準が所望される時には然りで
ある。実際上、スラグを新しいものに取替えることがい
まいま必要である。時として、この段階は所望の低硫黄
黄水準を達成する為に反覆的に数時間を要さねばならな
かった。この方法は非常に骨折りの多いそして時間を喰
うものでありそして必然的に炉作業者を溶融金属及び健
康に悪い煙霧に曝した。また別の、そしてこれよりもっ
と費用のかかる脱硫技術は注出直前の炉に或いは移送取
鍋にカルシウム、マグネシウム或いは希士類元素のよう
な高価な硫黄脱除用元素を加えることである。公知の脱
ガス処理は、真空溶解、真空脱ガス並びにアルゴンのよ
うな掃除用ガスを融体を通して発泡することによる脱ガ
スを含んでいる。

鏡込前に取鍋内でのアルゴンの脱ガスは融体の水素及び
酸素含量を下げることにより鋳物の品質を改善しうるが
、、利用しうる制限時間内ではすべての不純物を除去し
えないしまた低水素水準を達成しえない。脱ガスに利用
しうる時間は脱ガス用容器からの熱損失によって厳しく
制限されるから、溶存ガス量を多くの用途の為に充分低
めることが不可能であることが見出されていた。更に、
脱ガス操作自体は硫黄を除去せずそして鋳造の為に充分
の流動性を得る為には融体を再加熱することを必要とし
よう。従って、本発明以前には、欠陥を含まない鋳物を
生成せんとする努力において鋳物業界は上記技術を利用
していた。

しかし、きれら先行技術は、費用がかかり、正確でない
即ち再現性のないことが多く、時間を喰い、作業の健康
に有害であり、そして全般的に斯界の要求を満すに不充
分であった。その結果、鋳物の凝固後の広範な補修がま
だ尚必要とされている。事実、例えば原子力用途用の鋳
物においては、検査及び補修の費用が鋳物自体の材料費
を上回ることが多い。ここ２５年の間、鋼加工物品の製
造業者は、ＢＯＦ，ＡＯＤ，ＯＢＭ或いはＱ−Ｂｏｐ及
びＬＷＳ法のような現在では周知の精錬技術のいづれか
の採用を通して溶融金属の処理技術を向上するのに大き
な成果を為してきた。

これら方法の代表例は米国特許第２８００６３１：３２
５２７９０：３７０６５４９；３９３０８４３及び３８
４４７６８号にそれぞれ例示されている。制御された水
準の炭素、燐、硫黄、酸素、窒素及び水素を含む加工鋼
の製造は、上記方法のいずれか或いは幾つかを組合せる
ことによる巧みな選択を通して容易に且つ経済的に達成
可能である。しかし、鋳物業界においては、匹敵する進
歩は得られなかった。鋳物業界では、前述した６つの元
素のうちの一つ或いはせいぜい二つについて低い則ち制
御された水準を持つ製品を何度かは製造してきたが、六
つの元素すべてについて低い即ち制御された水準の鋳物
の製造はこれまで可能でなかった。その結果、六つの元
素すべてを制御しうるとの有意義乳まこれまで実際上知
られてし、なかった。一般にＡＯＤ法と呼ばれる融体中
へのアルゴン及び酸素の同時吹込みによる加工品生成用
の溶融ステンレス鋼の気体処理は、加工物製造用のステ
ンレス鋼製造工場で大きな工業的受入れを得てきた。基
本的なＡＯＤ精錬方法は米国特許第３７５２７９０号に
開示されている。気体のプログラム下での吹込に関連し
ての改善が米国特許第３０４６１０７号に開示されてい
る。所定の窒素含量を実現する為のアルゴン及び酸素と
粗合せての窒素の使用が米国特許第３７５４８９４号に
開示されている。ＡＯＤ法の改良はまた米国特許第３８
６７１３５号にも示され、これは溶融金属を精錬するの
に酸素と組合せて蒸気或いはアンモニアを利用するもの
である。上記気体による溶傷精製処理はいづれも本発明
以前には鋳物製造の為の鋳物業界により使用されたこと
がなかったことは銘記さるべきことである。

本発明の目的は、鋳物の表面品質、内部品質及物理的性
質を改善することである。

本発明の別の目的は、鍵込に先って溶湯を気体処理によ
る精錬によって鋳物を製造する方法を改善することであ
る。

本発明の更に別の目的は、許容しうる鋳物の収量を増大
することである。

銭込に先立って別個の容器において溶湯を気体により精
錬することにより、これまで得られたよりも秀れた品質
の鋳物が製造されうろことが見出された。

この鋳物は予想外に秀れた表面品質及び内部品質を備え
ている。本発明は‘ａ｝炉内で選択された装入物質を溶
解し、ｔｂ’融体を精錬し、【ｃ隔虫体を型内に注入し
、‘ｄ｝融体を型内で凝固せしめ、そして｛ｅ｝鋳造物
を型から取出す段階を包含する改善された表面品質及び
内部品質を具備する最終製品としての金属鋳造物を製造
する方法において、‘１｝融体を溶解炉から少く共一つ
の液面下羽口を備える精錬用容器内に移すこと、及び（
２）‘ａｌ前記羽□を通して融体中に１０〜９０％の希
釈ガスを含む酸素含有ガス混合物を注入し、｛ｂーその
後、該羽口を通して融体中に散布用ガスを注入すること
により融体を精錬することを特０微とする方法を提供す
る。

好ましくは、酸素含有ガスス流は保護流体の環状流れに
より取巻かれる。

ここで使用する「精錬」という用語は、脱炭、脱燐、脱
硫、脱ガス、脱酸、ガス合金化、不純物５酸化、不純物
輝化、スラグの還元及び浮遊化及び非金属不純物の均質
化等の効果の一つ乃至それ以上を含むことを意図するも
のである。

本発明は、鉄、コバルト或いはニッケル基等の合金の精
錬に応用しうるものであり、従って「金属」という用語
もこの意味で使用するものである。「希釈ガス」という
用語は、融体の脱炭中形成される気泡における一酸化炭
素の分圧を下げる目的乃至作用の為そして（或いは）総
注入ガス流量を実質上変えることな〈融体中への酸素の
供給速度を変える目的で、酸素流れに加えられる一種乃
至それ以上の気体を意味するものである。

適当な希釈ガス例としては、アルゴン、ヘリウム、水素
、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、蒸気並びにメタン、
ェタン、プロパン及び天然ガスのような炭化水素ガスが
挙げられる。アルゴンがもっとも好ましい希釈ガスであ
る。「保護流体」という言葉は、酸素含有ガスを取巻き
そして羽口及び周囲耐火内張りを過度の摩損から保護す
る一種乃至それ以上の流体を含むものである。

滴当な保護流体としては、アルゴン、ヘリウム、窒素、
水素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素流体（気体乃
至液体）及び蒸気が挙げられる。メタン、ェタン、プロ
パン或いは天然ガスが適当な炭化水素ガスである。Ｎｏ
２ディーーゼル油が適当な炭化水素液体である。アルゴ
ンがもっとも好ましい保護流体である。「散布用ガス」
という用語は、融体から不純物を薄化或いは捕捉乃至反
応によるスラグへの移行により除去する作用を為す一種
乃至それ以上のカースを意図するものである。

適当な散布用ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素
及び蒸気が挙げられる。アルゴンがやはり好ましい。改
善された即ち従来より秀れた表面品質を持つ鋳物は、先
行技術に較べて浄化作業の減少、研削のチッピング、溶
接或いは他の補修がほとんど必要とされない最終製品鋳
物として定義される。

このような改善された表面品質は、染料浸透試験或いは
磁気深傷検査中測定される欠陥水準の減少により証明さ
れうる。改善された内部品質を有する鋳物は、先行技術
に較べる時次の犠牲の一つ乃至それ以上を示す最終製品
鋳物として定義される：介在物水準の減少、鋳造したま
まの結晶粒の細いこと、内部孔の減少、機械加工中の水
素フレーキング傾向の減少、Ｘ線技術による検査に際し
ての欠陥の形跡の減少、或いは鞠性のような物理的性質
の向上。

鋳物用の鋼融体の処理の為の気体による精錬の利用は加
工鋼物品の製造の為の漆鋼を精錬することにより得られ
た化学的利益の大半を生みだるものと予想された。特に
、融体の一層の脱酸により、脱酸生成物の一層の分離に
よりそして一層低い硫黄水準及び水素舎量の達成により
、改善された内部品質が得られるであろうと予想された
。しかし、予想外に、本発明に従う気体による精錬は、
鋳物の表面品質を予想以上に改善し、大中に改善された
強度、延性及び靭性を持つ鋳物を生成し、そして低合金
鋼及び炭素鋼から従来可能であったより一段と秀れた品
質の鋳物の製造を可能ならしめることが発見された。本
発明の結果として、鋳物業者は、今や申し分のない鋳物
を得ること並びに一層高品質の鋳物を得ることについて
の大きな保証の下で鋳造作業を行うことができる。

即ち、得られる鋳物の表面品質はクラックをほとんど含
まずまた熱間亀裂の減少したものである。加えて、本発
明の使用は融体と砂型の相互作用の減少からもたらされ
ると考えられる一層滑らかな鋳物表面を生みだすことが
見出された。鋳物の物理的性質が予想外に改善されたこ
ともまた見出された。この改善は、本発明に従う鋳物に
おいて見出される低水準の介在物、低い水素フレーキン
グ並びに低水準の孔の存在と関連するものと考えられる
。本発明に従って処理された溶鋼は、本発明に従って処
理されない金属より同温度において一層高い流動性を持
っており、この為金属が未処理洛陽よりもっと小さなそ
してもっと複雑な空洞内に流入するから、一段と秀れた
鋳物をもたらす。別の見方をすれば、もっと低い銭込温
度において同一の流動性が得られる。これもやはり改善
された鋳物表面品質に寄与する。本発明のの気体精錬処
理は任意の型式の鉄或いは鋼融体において更には金属鋳
物の製造に一般に使用されるコバルト及びニッケル合金
において好適に使用されうる。しかし、フェライト及び
オーステナィト型ステンレス鋼、低合金鋼及び炭素鋼の
処理に特に有益であることが見出された。水素フレーキ
ング並びに熱間亀裂に敏感なＷＣ６及びＨＹ８０のよう
な銅から作られる鋳物において特別な利益が得られる。
一般に鋳造時欠陥を補修する為に広範なチツピング、グ
ラィンディング及び熔接を必要とするＨＹ１３０のよう
な高強度鋼は、本発明により著しく改善され、かなりの
仕上作業コストの節減をもたらす。本発明以前には割れ
や毛割れを生じることなく鋳込むことの困難であったＣ
Ｎ７Ｍ，ＣＨ２０，ＣＫ２０，３１０Ｌ及び３４７Ｌの
ようなオーステナィトステンレス等級のものも今や本発
明に従って割れを伴う恐れなく容易に鋳造されうる。本
発明の有益さは、小さい簡単な鋳物並びに複雑な或いは
大きな鋳物に適用しうるが、特に例えば航空機造及び原
子力産業において使用されるポンプ及びタービンに対し
て必要とされるような高品質の鋳物の製造に当って重意
義である。

上述した本発明の予想外の結果に加えて、本発明の使用
からもたらされる他の利点としては、溶融金属の最小限
の酸化に由る原材料の節減及び低等級装入材料の使用の
可能性が挙げられる。

製造量の増大も、所望の目的とする融体組成を達成する
に当っての正確この増大及び鋳物品質の改善による不甲
格品の減少からもたらされる。本発明を実施するに当っ
て、装入物質の溶解は斯界で周知の任意の手段により達
成されうる。

もっとも一般的な鋳物溶解炉は、炉床型或いはるつぼ型
の燃料焚き炉並びに抵抗、アーク或いは誘導型の電気炉
を含む。最後の２つが好ましい。装入物質の溶解に続い
て、溶湯は取鍋により移送されるか或いは第１図に示さ
れる気体処理用コンバータ内に注入される。第１図は本
発明を実施するのに使用するの好ましい精錬容器１の断
面図である。

容器１は外側鋼製外皮２から成り、これはトラニオン式
リング３に取外し自在に付勢される。トラニオンリング
、その結果として容器は、装入、試料採取、スラグ除去
及び柱出を促進する為に駆動手段（図示なし）によって
懐勤自在である。外皮２は塩基性耐火れんが４でもつて
内張される。中断のない作業を維持する為には幾つかの
容器が必要であるから、容器を取外し自在に構成するこ
とが好ましい。一つの容器が使用されている間、余備の
ものは再内張りされる。流体注入の為水平に配置される
同０管式羽口５が容器の側壁にその底部近くに位置づけ
られる。所望なら、羽口は側壁に設ける代りに或いはそ
れに加えて容器底に位置づけられうる。しかし、好まし
くは、少く共２つの羽口が使用されそして容器の側壁に
底近くに位置づけられそして非対称であるような態様で
水平に配置される。つまり、２つの羽口は、それらの軸
線従って噴出される流体流れが直径方向に互いに対向す
るように位置づけられるべきではない。羽□の非対称位
置づけは、噴出ガスによる融体の混合を改善する。羽□
５は内側６と同Ｄの外側管７から成る。酸素は、それの
みで或いは希釈ガスと混合状態で内側管６を通して頃入
されそして保護ガスが羽口の外側管７を通して噴出され
る。後者は酸素流れの周囲に保護環状遮壁を形成し、こ
れは耐火内張りが急速に劣化するのを防止する。流体の
圧力は融体中に貫入するに充分大きくなければならない
。好ましくは、中央通路及び環状通路双方の羽□入口に
おける流体の絶対圧力は出口における流体絶対圧より少
く共２倍大きい。本発明を実施する為の適当な容器及び
羽□の詳細は米国特許第３７０３２７ｙ敦こ示されてい
る。

散布用ガスは、酸素流用に使用したのと同じ羽口を通し
て或いは別個の羽口を適していずれかで融体中に贋入さ
れうる。前者が好ましい。好ましくは、酸素吹きが完了
した後、溶融金属が羽口内に逆流してそこで凝固するの
を防止する為に散布用ガスが羽□の中央通路を通して並
びに環状通路を通して注入される。一般に、本方法の溶
融金属精錬段階は、酸素及び希釈ガス並びに保護流体（
後者２つは共にアルゴンとなしうる）を潜液下の羽口を
通して融体中に頃入することにより実施される。

脱炭、即ち贋入酸素と融体中の炭素との反応は、裕成分
の制御下での酸化並びに俗温を維持する熱を与える。融
体は最初高比率の酸素対希釈及び保護ガスでもつて吹か
れる。精錬されている鋼の成分に依存して、融体の炭素
舎量が減ずるにつれ、吹錬中全体を通して好ましい熱力
学的条件を維持するよう酸素対希釈ガス保護流体の比率
は一般に幾つかの段階にわたって下げられうる。酸素及
び他のガスは裕面以下で高速度で導入されるから、融体
中で良好な混合が起りそして堅密なガスー金属及びスラ
グ−金属接触が起る。

その結果、裕内で生じるすべての化学的過程の反応機構
が大中に改善される。これは、１び分以内の吹銭期間に
おいてそしてカルシウム、マグネシウム或いは希士類元
素のような高価な脱硫剤の添加なくとも全体的に常に低
い水準（０．００５％以下）までの脱硫を可能ならしめ
る。約１％以下のクロムを含有する合金の脱燐は少く共
７５％の酸素を含有するガス混合物を使用することによ
り０．１％炭素以下にまで格を脱炭することによって容
易こ実現されうる。こうして形成される燐含有スラグは
散布ガスによる吹鍵に先立って或いは還元剤、脱酸剤或
いは脱硫剤を加える前に炉を傾けることによって流出せ
しめる等して除去されねばならない。本発明の他の主な
る利益は、最終目標炭素値及び酸素、窒素及び水素の非
常に低い残留値の非常に厳密な管理を為しうろことであ
る。本発明によって得られるこれら３つの元素に対する
代表的な残留値を表１に示す。表１ ステンレス鋼 低合金鋼 酸 素 ４０一如ｐｐｍ２０−５０ｐｐｍ水 素
２− ４ｐｐｍ ｌ− ３ｐｐｍ窒 素
１５０−２００ｐｐｍ２０−即ｐＰｍ加えて、融体中
の会合及び亜鉛も冶金学的に無害な水準まで減じられる
。

本発明により得られる相互作用的結果、即ち低硫黄とあ
いまっての低下純気体含量（酸素、窒素及び水素）及び
融体の流動性の増大が組合さって、今まで見られなかっ
た表面品質、内部清浄度及び改善された機械的性質を持
つ鋳物を生成する。

以下の表山よ、一つは従来方式によりそしてもう一つは
本発明により製造されたステンレス鋼等級ＣＡ州Ｍの２
つの鋳物の化学的及び物理的性質を比較するものである
。ＡＳＴＭ仕様Ａ２９６も併せて示す。表日 表０から、本発明に従って作製された鋳物があらゆる点
において、特に耐衝撃性において秀れていることがわか
る。

この特定の鋳造物において硫黄水準が気体精錬を使用し
て得ることのできる、０．０１％以下の通例的値ではな
くて０．０２２％であることを認識する時、靭性におけ
る差異は一層印象的である。この場合、特別な脱硫用処
理は使用されなかった。ＨＹ−１３０のような高強度合
金を使用して、本発明に従う鋳物を真空脱ガス処理され
た金属からの同じ合金製錬物と比較する時衝撃強さにお
いて８５％の改善が得られた。

このような高い衝撃強さは、この合金から作られた鋳物
において従来得られた衝撃強さをはるかに越えるもので
ある。例１雷弧炉に６２９０１ｂのＨＹ−８０スクラッ
プ、５８８ｂの軟鋼スクラップ及び３００１ｂの石灰を
装入した。

電力が電極に適用されそして装入物は約１時間で溶解し
た。溶解後、以下に示す炉出湯組成及び３１０００Ｆの
温度を持つように従来方式に従って組成調整を行った。
上記融体をアーク炉から移送取鍋内に注出しそして後精
錬用容器内に菱入した。５００１ｂの石灰、１００１ｂ
のＭｇ○及び６０１ｂのアルミニウムを装入物に加えて
。

気体処理精錬期間の開始時において、融体の温度は２９
０００Ｆであった。融体を第１図に示したような耐火材
内張り精錬容器の側壁下方に非対称に配置された２本の
潜浴下の水平同０管羽口を通して吹銭した。酸素と希釈
用アルゴンとから成る吹銭用ガスを羽口の中央管を通し
て注入した。

保護流体としてアルゴンを使用し、羽口の環状通路を通
して注入した。酸素流量対組合せアルゴン流れの流量の
比率は３対１であった。総計２１５批ｔ３の酸素が贋入
された。頃入ガスの総ガス流量は約６００庇ＣＦＨであ
った。流れを開始して約９分して、１１１ｂのチャージ
クロムと１９ｂの標準マンガンとを融体に加えた。吹錬
の終了時融体の温度は３０８００Ｆでありそして炭素舎
量は０．１０％であった。５０％ＦｅＳｉｌｏｏｌ戊添
加に続いて、融体を、両方の羽口の両通路を通して４分
間約４００庇ＣＦＥの流量でアルゴンを注入することに
より散気しそして蝿拝した。

この時点での融体温度は３００００Ｆであった。その後
、融体を従来態様で脱酸しそしてもう２分アルゴンで散
気し、その後型内への鋳込みの為底注ぎ型取鍋内に注入
した。炉出湯組成及び精錬ずみ融体の注出時最終組成を
以下に表として示す。例 ２（比較例） 比較目的の為、従来方式で処理されたＨＹ−８０（低合
金鋼）の溶解分を次の通り調製した。

雷弧炉に、１５０００１ｂのＨＹ−８０スクラップ、５
５１ｂのチャージクロム、１４０８２１ｂの軟鋼スクラ
ップ及び６００１ｂの石灰を装入した。電力を電極に適
用しそして装入物を約７５分で２７９００Ｆまで加熱し
た。約４００雌ＣＦの酸素を手づかみ式消耗ランスによ
って裕中に注入した。これにより形成されたスラグを掬
い出しそして格温を測定すると２８５００Ｆであった。
次の添加物を融体に加えた： ２００１ｂ炭素、５００１ｂ５０％ＦｅＳｉ、５００１
ｂ石灰、２２０１ｂチヤ−ジクロム、２８５１ｂＮｉ及
び６６１ｂＭｏ０３．電力を再度電極に適用しそして４
粉ご間格温を３０２００Ｆまで高めた。

この時点で、予備試料を孫＊り、これは以下に示す分析
値を持った。この後、５００１ｂの石灰、２００１ｂの
チャージクロム、１３９ｂのＮｉ及び２乳ｂのＥｅＭｏ
を添加を行い、そして手づかみ式消耗ランスによって裕
中に６７０鷹ＣＦの酸素を注入することにより更に脱炭
を行った。約２０分の吹鍵後、炭素測定値は０．０７％
であった。２７８ｂのＳｉＭｎ１３１１ｂの７５％Ｆｅ
Ｓｉを加えそして溶湯を出湯しそして試料採取した。

最終出湯組成をも以下に示す。以下の表ｍは、上記例１
及び２において調製された溶湯から製造された鋳物の物
理的性質を比較するものである。

共に、従来技術に従って実質上同態様で熱処理した。表
０１（ＨＹ−８０）表ｍから、本発明によって作られ
た鋳物の衝撃強さが大中に改善されたことを除いて、両
鏡物性質のすべてが実質上同等であることがわかる。

両鏡物の化学的組成及び熱処理が実質上同じであるから
同じような性質が得られたのであろう。しかし、改善さ
れた衝撃強さは本発明に従って製造された融体の内部清
浄さの改善を反映するものと考えられる。鞠性における
この増大自体鋳物の性質におけるかなりの改善であるが
、鋳物の清浄化及び仕上作業において大きな重要性を持
つ追加的な改善が観察された。例１の葛虫体から作られ
た鋳物は例２の融体から作られた先行技術鋳物に較べて
清浄化、グラィンティング、溶着及び他の補修程度がか
なり少くて済んだ。この改善は予想外のものでありそし
て過去の経験から予知しえぬものであり、関与する労力
の節減が鋳物の費用の相当部とから鋳物業界にとって非
常に重要性を表す。上述した予期せぬ改善に加えて、本
発明に従って製造されたＨＹ−８協奏物についての他の
改善も幾つか見出された。例えば、本発明により作られ
た鋳物試作品を補修するのに要した溶着部箇所数は僅か
５箇所であり、これとは対照的に従来法による同じ鋳物
においては９５箇所の補修を必要とした。更に、本発明
により作られた鋳物は１３″断面においてさえ水素フレ
ーキングを示さなかった。例 ３（実施例）亀弧炉に８
９４７１ｂの１８−８ステンレス鋼スクラップ、４０１
ｂの炭素及び５００１ｂの石灰を装入した。

電極に通電しそして装入物を溶かした。熔解に続いて、
以下に示す炉出湯組成及び約３１０００Ｆの温度を持つ
よう組成を従来様式で調整した。上記融体をア−ク炉か
ら移送取鍋内に注出しそして後精錬容器に装入した。

５００１ｂの石灰を装入物に加えた。

気体による精錬期間の開始時において、融体の温度は２
９１００Ｆであった。融体を、第１図に示したような精
錬容器の側壁下方に非対称に配置された２本の潜浴下の
水平同Ｄ管羽口を通して吹錬した。吹鏡ガスは中央管を
通して曙入されたアルゴンで希釈された酸素から成るも
のであった。羽口の環状通路を通してアルゴンを保護流
体として注入した。酸素対合算アルゴン流量の比率は３
：１であった。合計１８０ｍｔ３の酸素を注入した。注
入ガスの合算流量（酸素＋アルゴン）は約７００雌ＣＦ
Ｈであった。３：１比率での２１分の吹錬後、融体温度
は３１２００Ｆでありそして炭素含量は０．１５％であ
った。

その後、酸素流量対合算アルゴン流量の比を１：１に変
えた。この比率で約１筋ご間注入を続け、、その間計１
００血３の酸素を注入した。その後、酸素対合算アルゴ
ン流量比を再度１：３に変えそして約４分間にわたって
ＩＯＮｔ３の＊酸素を注入したご４００１ｂのＦｅＣｒ
Ｓｉ，１００１ｂの石灰及び２１５１ｂの５０％ＦｅＳ
ｉを添加しそして両羽口の両通路を通してアルゴンのみ
で溶湯を１７分間燈拝しそして散気した。出湯温度は２
９２００Ｆであった。溶湯を続いての注型の為に底注ぎ
型取鍋に注出した。例 ４、参考例比較目的の為、１８
−８ステンレス鋼の従来処理溶解分を次のようにして調
製した。

電弧炉に１８７０２１ｂの１８−８ステンレススクラッ
プ、３７４１ｂのＦｅＮｉ，１５０１ｂの炭素及び２５
００１ｂの石灰を装入した。

電極に通電しそして装入物を溶解しそして約１１８分で
２８５００Ｆまで加熱した。この時点で探られた予備試
料は以下に示す組成を持っていた。その後約１２００庇
ＣＦの酸素を手づかみ式消耗ランスを経て裕内に吹き込
んだ。これにより形成されたスラグを掬い出した後２２
７８１ｂのＦｅＣｒＳｉ，３００１ｂの低ＣＦｅＣｒ，
８００１ｂの石灰及び８０１ｂのＮｉから成る添加剤を
加えた。再度通電しそして注型の為取鍋に裕湯を注出し
た。

予備サンプルと最終出湯サンプルの組成を以下に示す：
本発明及び従来技術をそれぞれ表す例３及び例４の溶湯
から作製された鋳物の機械的性質は実質上同じであった
。

しかし、６つの鋳物に基いてその清浄化及び補修に要し
た平均時間は先行技術により作られた７つの同様の鋳物
の清浄化及び補修に要した平均時間より約３０％少なか
った。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実施するのに使用される精錬容器即
ち変換炉の断面図である。 １：精錬容器、２：外皮、３：トラニオンリング、４：
耐火れんが、５：羽口、６：内側管、７：外側管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 秀れた内部品質及び表面品質により特徴づけられる
   合金鋼及び炭素鋼製最終製品鋳物を製造する為の方法で
   あつて、（１）溶解炉内で装入物質を溶解する段階と、
   （２）溶解炉からの溶湯を少くとも一つの液面下羽口を
   備える精錬容器に移す段階と、（３）該精錬容器内で溶
   湯を、 （ａ）前記羽口を通して溶湯中に酸素及び少くとも一種
   の希釈ガスの混合物を注入し、その際希釈ガス（i）溶
   湯の脱炭中に形成された気泡における一酸化炭素の分圧
   を減じる作用をなすか、（ii）総注入ガス流量を実質上
   変えることなく溶湯への酸素の供給速度を変更する作用
   をなすか或いは（iii）上記（i）及び（ii）両方の作用
   をなさしめ、そして後（ｂ）前記羽口を通して溶湯中に
   散布用ガスを注入し、その際該散布用ガスに脱ガス脱酸
   、揮化或いは不純物の浮揚と続いてのスラグによる捕集
   乃至スラグとの反応によつて溶湯から不純物を除去する
   作用をなさしめることにより精錬する段階と、 （４）溶湯を鋳物製品鋳型に注ぐ段階と、（５）溶湯を
   型内で凝固せしめる段階と、（６）鋳物を型から取出す
   段階とを包含する前記鋳物製造方法。 ２ 酸素含有ガス流が保護流体の環状流れにより取巻か
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 希釈ガスが、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、一
   酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気及び炭化水素ガスから成
   る群から選択される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 希釈ガスがアルゴンである特許請求の範囲第１項記
   載の方法。５ 散布用ガスがアルゴン、ヘリウム、窒素
   及び水蒸気から成る群から選択される特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ６ 散布用ガスがアルゴンである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ７ 保護流体が、、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、
   一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気及び炭化水素流体から
   成る群から選択される特許請求の範囲第２項記載の方法
   。 ８ 保護流体がアルゴンである特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ９ 精錬容器に少く共２つの潜液下の羽口が設けられる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 羽口が容器の側壁に底近くに、水平にそして羽口
   軸線が非対称であるように位置づけられる特許請求の範
   囲第９項記載の方法。 １１ 羽口入口における注入流体の絶対圧が羽口出口に
   おける流体の絶対圧の少く共２倍である特許請求の範囲
   第１項記載の方法。