JPS6050129A

JPS6050129A - テルミット法による金属合金の製造方法

Info

Publication number: JPS6050129A
Application number: JP15760983A
Authority: JP
Inventors: Kozo Tabata; 田畠　公三; Toru Sawada; 沢田　徹; Masafumi Tada; 多田　雅文
Original assignee: Nippon Denko Co Ltd
Current assignee: Nippon Denko Co Ltd
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1983-08-29
Publication date: 1985-03-19

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】この発明は、テルミット法による金属合金の製造方法に
関し、特に成分偏析が軽微であり酸素含有量及び音素含
有量が低い人品を筒生差性で製造することができる製造
方法を提案するものである。

テルミット法により、金属クロム（Ｃｒ）又はアルミニ
ウム（Ａｔルバナジウム（Ｖ）合金等の金属合金を製造
する場合に、従来は、反応終了後反応炉内に溶融メタル
及びスラグを静置して両者を比重分離し、そのまま反応
炉内で凝固させていた。そして、頭部にスラグが固化し
ている鋳塊を反応炉から取り出し、このスラグを金属合
金部分から分離し、更に鋳塊表面に伺着しているスラグ
及びライニング材を除去した後、サイ゛ジングして製品
を得ていた。

然るに、ｎ＠後の溶湯を反応炉内で冷却して凝固させる
ため、冷却速度が極めて遅いので成分偏析が生じ、金属
合金製品の成分均一性及び清浄度が低いという難点があ
る。−１：１ヒ、反応炉は一般的にマグネシアクリンカ
−でライニングしであるが、鋳塊を取り出す際に、ライ
ニングが破壊されてし貰うので、−バッチ毎にライニン
グを施す必要があり、生産性が極めて低い。

更に、ライニング材費及び施行処理費が生産コストを上
昇させる侠因となっている。

なお、反応終了後、溶湯を反応炉から取り出して、鋳型
に鋳造することにより、冷却速肚を高めることができる
。しかし、反応炉から鋳型に注入することにより、苗偕
が大気中のば素及び窒素ガスと接触する機会を与えるこ
とになり、従って、鋳塊の酸素含有量及び窒素含有量が
著しく高くなるという問題点がある。これらの理由から
、酸素及び窒素の含有量が低く成分偏析が軽微である金
）ｆｆ４ｃｒ又はＡｔ　−Ｖ合金等の金属合金製品は得
られていない。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
成分偏析が軽微であり酸素含有量及び鯖素含突量か低い
製品を高生産性で製造することができるテルミット法に
よる金属合金の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係るテルミット法による金属合金の製造方法
は、酸化物及び還元剤を含む原料を反応炉に装入してテ
ルミット反工６により精錬し、精錬後の金り合金の浴湯
を不活性ガ゛ス雰囲気下で鋳造容器に鋳造することを！
＋！ｆ徴とする。

以下、この発明の実施例について、その実施状態を示す
図面を参照して具体的に説明する。

テルミット反応炉ｌは耐火物製の炉壁の内面に、ＭｇＯ
（マグネシア）がライニングされている〇反応炉ｌの側
壁には、高さ位置を異にする２個のタップ口２及び３が
設けられている。下方のタップ口２及び上方のタップ口
３は夫々溶融金属合金及び溶融スラグを注出するための
ものであジ、いずれも通常は閉塞されている。タップ口
２の配設位置には、反応炉ｌの外側に耐火物製のｉｆｉ
Ｍ４が設置され−Ｃいる。樋４にはタップ口２を介して
浴融金属合金等の溶湯が供給され、この溶湯は樋４を通
流して樋４の下方に設置された鋳型６に注入される。鋳
型６の上端開口には蓋７が装着されている。蓋７には溶
湯注入用の開ロアａが穿設されている。樋４の前方には
溶湯の飛散を防止するための耐火物製の規制板５が蓋ｚ
上に両足されて配設されている。蓋７には、適宜のＡｒ
ガス供給源に連結されたＡｒガスの供給パイプ８が数句
けられており、Ａｒガスが鋳型６の内部に供給されるよ
うになっている。

鋳造容器としての鋳型６は、通常の金型インゴットケー
ス、水冷の銅製容器又は内面を耐火物でライニングされ
た容器等が使用可能であシ、溶湯に対し耐久性があり汚
染させないものであれは鋳造容器として使用できる。而
して、タップ口２の近傍の反応炉ｌ側面と、開ロアａ近
傍の蓋７ヒ面との間には、１Ｉａｉ４を覆うようにして
ハウジング９が設けられている。ハウジング９は樋４の
前方の側面に、作業及び注入視認用の窓１０を弔−する
。窓ｉｏを閉じた状態では、ハウジング９により価４及
び鋳型６の内部が外界〃）ら遮断される。このハウジン
グ９は、内偵」空間を５〜ｌＯ市水柱程度の圧力の正圧
に保持できる構造とずれはよい。

このようなＭ迫の装置により、本発明方法を実施する場
合は、先ず、例えはＣｒ酸化物又は■酸化物等の酸化物
に、還元剤としてＡｔを所足量配合して混合した原料を
反応炉ｌに装入する。

この原料装入後、又は原料装入作業と四時に、供給パイ
プ８を介してＡｒガスを餉呈６内に供給する。なお、Ａ
ｒガスの替りに他の不活性ガスを使用してもよい。ハウ
ジング９及び鋳型６の内部空間がＡｒガスで置換され、
この内部空間の残存酸素濃度が、例えは、３容量饅以下
に低下した場合に、原料に着火させてテルミット反応を
開始させる。以後、ハウジング９及び鋳型６内を５乃至
１（Ｊａｎ水柱程度の圧力の正圧に保持できる蓋のＡ１
−ガスを継続してハウジング９及び鋳型６内に供給する
。

反応が開始されると、Ａｔの酸化熱で原料が溶融し、反
応終了後１乃至２分間静置して溶融物を沈静化すると、
溶融金属合金の溶ｉｌｌと、溶融スラグＩ２とに分離す
る。仄いで、浴湯ｔｒと＃融スラグ１２との境界の若干
上刃に位置するタップ口３を開口させて、溶融スラグ１
２を流出させる。精錬により生成した沓−スラグ１２の
約８０％が流出した後、クツゾロ２を開口させて溶湯１
１を鋳造する。タップ口２の開口作業は、例えは、窓１
０を開けて棒材をハウジング９内に挿入し、この棒材の
先端でクツゾロ２を突き破れはよい。この開口作業後、
直ちに窓１０を閉塞させてハウジング９内への大気の流
入を防止することは勿論である０慨４を介して鋳型６に
注入された溶湯１１は鋳型６内で冷却され又凝固する。

そして、潤製６内の鋳塊の温度が所定の温度ｌで低下し
た後、＠型６内へのＡｒガスの供給を停止する。このＡ
ｒガスの供給を停止する温度は、鋳塊表面が大気中の酸
系ガ゛ス又は窒素ガスによって酸イし又は窒化を実質的
に受けなくなる温度でｈり、例えば会合は約５００℃で
ある。その後Ｎ　’ｉｔ塊を鋳型６から取り出す。

ところで、この実施例では、溶湯１１のψＪ造に先立ち
溶融スラグ１２を排出するか、反応炉１内の浴湯１１（
７）表面か大気との接触により汚染されることを防ぐた
め、浴湯１１上に若干の溶融スラグ層を残しておく必要
かある。そして、反応炉Ｉを繰り返し使用するためにＱ
ユ、鋳造後反応炉ｌ内を空にする必要があるので、残留
スラグもｆｒ湯ｔｉと共に鋳激６内に注入せざるを得な
い。従って製品処理の段階で冷却後の鋳塊の頭部（（固
化しているスラグを除去する必要かわる。

このような問題点は、炉底にスライディングノズル全設
置した反応炉を使用することにより解消することができ
る。つまり、反応終了後１乃至２分間溶融スラグＺ２及
び浴湯ＩＩを沈静化させ、次いでスライディングノズル
を開けてＡｒガス雰囲気下に保持された鋳型内に浴湯１
１を注入する。そして、溶湯Ｉｔの注入後、一旦スライ
ディングノズルを閉じ、直ちに反応炉をスラグタラｆ場
に移動させ、再度スライディングノズルを開けて溶融ス
ラグ１２を反応炉からり［出する。これによジ、溶融ス
ラグＩ２が鋳型６内に注入されてし貰うことがなく、ス
ラグ除去のための鋳塊の後処理作業を省くことができる
。

なお、スライディングノズルを介して浴湯１１を注入し
ている間は、スライディングノズルの上ノズル又は下ノ
ズルにＡｒガスを吹き込んでＡｒガスを溶湯中に吹き込
むようにすることが、溶湯の汚染防止及びノズル詰りの
防止上好ましい。

次に、この発明方法の実施例により得られた鋳塊品質を
、従来方法の比較例により得られた鋳塊品質と比較して
説明する。

実施例１及び２並びに比較例１においては、原料として
Ｃｒ２０５ｆ　１００　ｋｇ、Ａｔ′＃Ｌを３８．９　
ｋｌｉｌ　、塩素酸ソーダを８．６に９、生石灰を２　
ｋｇ配合して金属Ｃｒを製造した。実施例１においては
、反応終了後１分間溶融物を沈静化させ、図面に示すよ
うな装置にて、スラグタップ口３よジ、約８０係の溶融
スラグ１２を排出した後、クツゾロ２を開けて浴湯１１
を出湯した。ｔ７ｊ型６は内面をＭｇＯクリンカーで円
の９が３０　ｔ７ｎＸ　３０　ｃｎｒ　Ｘ４０ｃｒｎＫ
なるようにライニングしたものを使用し、溶湯１１の鋳
造はＡｒガ゛ス雰囲気下で行った。

鋳型６内で凝固した鋳塊表面の温度が約８００℃に低下
した後、この鋳塊を鋳型６から取り出した。この金Ｆ４
Ｃｒｆａ塊の組成は第１表に示すとおりであり、葦だ、
鋳塊中のＡＪａの偏析は第２表に示すとおりである。Ａ
ｔ偏析は極めて軽微であり、第　１　表第　２　表鋳塊中の酸素及び窒素含有量も低い。一方、実施例２に
おいては、スライディングノズルを装着した反応炉を使
用し、実施例１と同様の鋳型を使用した。この場合の鋳
塊の組成は第３衣に示すとおりであり、酸素及び窒素含
有量は低い。

第　３　表また、鋳塊中のＡｔの偏析も極めて軽微であった。

これらの各実施例に対し、比較例１においては、反応後
、浴湯を反応炉内で凝固させ、＠造を行わなかりた。こ
の鋳塊の組成は第４表に示すとおりであり、また、鋳塊
中のＡｔの偏析は第５表に示すとおりである。実施例１
．２に比して、比較例１は酸素及び窒素含有量が尚い。

１だ、鋳塊下部のＡｔの＠夏が高く、Ａｔの偏析が著し
いことがわかる。

第４表第　５　表実施例３及び比較例２においては、原料としてＶ２Ｏ５
を５０ｋｇ、Ａｔ粒を５２．５ｋｇ、生石灰を８ｋｇ配
合してＡｔ−Ｖ母合金を製造した。スライディングノズ
ルを装着した反応炉でテルミット反応を起こさせ、反応
終了後２分間溶融物を沈静化させ、Ａｒガス雰囲気下で
溶湯を金型のインゴットケースに鋳造した後、反応炉を
移動して溶融スラグを排出した。鋳塊赤面が約５００℃
以下に低下した後、鋳塊を取ジ出した。このＡｔ−■母
合金鋳塊の組成は第６表に示すとおりであり、なた、鋳
塊中のＡｔの偏析は第７表に示すとおりである。

第　６　弄単位、重量楚第　７　表単位、重量係Ａｔ偏析は極めて軽微であり、鋳塊中の酸素及び窒素含
有量も低い。また鋳塊弐面の酸化皮膜の生成も極めて僅
かであり、均−性及び清浄度が優れた高品質の鋳塊が得
られた。これに対し、比較例２においては、実施例３と
同〒配合量の原料を反応させた後、反応ＩＦ内で冷却し
て凝固させた。この場合の、鋳塊組成及びＡｔ偏析は夫
夫第８表及び第９表に示すとおりでるる。

第　８　表単位、重量饅第　９　表単位、重量％比較例２においては、実施例３に比して、鋳塊の酸素及
び窒素含有量は尚く、またＡｔ含有蓋のばらつきも大き
く偏析が太きい。

一方、実施例４においては、フェロバナジウム合金を製
造した。ｖ２０５ヲ２００ｋ１７、Ａｔ粒を１１０ｋｌ
ｉＪ、小鉄板を８５ｋｇ、生石灰を５ｋｇ配合した原料
を実施例３と同様にして精錬し、金型インゴットケース
に鋳造した。このフェロバナジウム合金鋳塊の組成及び
ＡＡ偏析は夫々第１０表及び第１１表に示すとおりであ
る。

第　１０　表単位、重量ヴ第１１表表から明らかな如く、Ａｔの偏析は極めて軽微である。

以上、詳細に説明した如く、この九明によれは、テルミ
ット反応による精錬後の溶融金厩舎金を、不活性ガス雰
囲気下で鋳造容器に鋳造することにより、鋳塊をイむる
から、冷却速度が迷いので偏析が軽微である均質の鋳塊
を得ることができる。しかも、大気による汚染の影響は
受けず、鋳塊の酸素含有値及び蟹累含有紫は従来と同水
準にあるか、又は従来よりも低値となっている。そして
、反応終了後は反応炉内が空になっているので、炉体を
解体する必戟はなく、必要に応じて炉体のライニングの
一部を補修するだけで反応炉を次項の精錬に繰り返し使
用することができるから、反応炉の構築及び鋳塊表面の
伺涜ライニング除去等の作業が不要となり、生産性を著
しく高めることができる。このように、この発明はテル
ミット法による金属合金の製造に極めて優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例の実施状態を説明する模式図
である。ｌ・・・反応炉、２，３・・・タップ口、４・・・樋、
６・・・鋳型、８・・・供給・そイブ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化物及び還元剤を含む原料を反応炉に装入して
テルミット反応により精錬し、精錬後の金椙合金の溶湯
を不活性ガ゛ス雰囲気下で鋳造容器に鋳造することを特
徴とするテルミット法による金属合金の製造方法。
（２）反応炉に設けた溶湯注出口から、樋を通流させて
鋳造容器に溶湯を送給し、溶湯注出口から樋を経て鋳造
容器に至る溶湯の通過域をハウジングで覆い、このハウ
ジング内に不活性ガスを供給することを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のテルミット法による金属合金
の製造方法。
（３）反応炉に設けたスライディングノズルから鋳造容
器に溶湯を注入し、スライディングノズルから鋳造容器
に至る溶湯の通過域をハウジングで覆い、このハウジン
グ内に不活性ガスを供給することを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載のテルミット法による金属合金の製
造方法。