JPS61195934A - Flux for electro-slag remelting - Google Patents

Flux for electro-slag remelting

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JPS61195934A
JPS61195934A JP60035843A JP3584385A JPS61195934A JP S61195934 A JPS61195934 A JP S61195934A JP 60035843 A JP60035843 A JP 60035843A JP 3584385 A JP3584385 A JP 3584385A JP S61195934 A JPS61195934 A JP S61195934A
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JP
Japan
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flux
cas
cao
esr
weight
Prior art date
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JP60035843A
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Japanese (ja)
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Toshio Onoe
尾上 俊雄
Tatsuhiko Sodo
龍彦 草道
Takehisa Makino
牧野 武久
Teruo Ishii
石井 照朗
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

PURPOSE:To attain a high yield of S in the electro-slag remelting of an alloy contg. S by specifying the amount of CaO, Al2O3 and CaS as the essential components of a flux. CONSTITUTION:A flux consisting essential of 20-55wt% CaO, 35-60wt% Al2O3 and 2-30wt% CaS is used in the electro-slag remelting of an alloy contg. S such as a free-cutting steel. The flux may further contain <=10wt% MgO substituted for part of the CaO. By the composition of the flux, a high yield of S can be attained in the electro-slag remelting of the alloy contg. S, and the quality of the free-cutting steel can be improved as desired.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、硫黄を含有する合金例えば快削鋼等における
該硫黄の高歩留りを達成することのできるエレクトロス
ラグ再溶解用フラックスに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a flux for remelting electroslag that can achieve a high yield of sulfur in alloys containing sulfur, such as free-cutting steel. .

[従来の技術] 硫黄濃度0.0!重景%以下の鋼或は合金について、そ
の材質を向上させるべく脱硫等をその目的の1つに含め
てエレクトロスラグ再溶解(以下ESRという場合もあ
る)することがある、この様な場合におけるESRでは
、CaF2− A 1203系、CaF2− CaO−
A 1zO:+系、 Ca0−Al2O2系のESRフ
ラックスを用いるのが一般的である。
[Conventional technology] Sulfur concentration 0.0! For steels or alloys of less than 100%, electroslag remelting (hereinafter sometimes referred to as ESR) may be performed to improve the quality of the material, including desulfurization, etc. In such cases, In ESR, CaF2- A 1203 series, CaF2- CaO-
It is common to use ESR fluxes of A1zO:+ system and Ca0-Al2O2 system.

ところで近年における工場の機械化や自動化の進展に伴
ない、切削作業における工具寿命の延長、仕上面精度の
向上、切屑処理性の改善等への要求が一段と高まりつつ
ある中で、快削鋼例えば硫黄濃度0.01重量%以上の
硫黄快削鋼の重要性が益々高まりつつある。
However, with the progress of mechanization and automation in factories in recent years, there has been an increasing demand for longer tool life, improved surface finish accuracy, and improved chip disposal in cutting operations. Free-cutting steel with a sulfur concentration of 0.01% by weight or more is becoming increasingly important.

しかるに該硫黄快削鋼の材質を改善する目的で使用され
るESR再溶解用フラックスとしては、従前から前記C
aF2− A 120s系フラツクス等が汎用されてお
り、前記フラックスによる脱硫作用が発揮されて硫黄濃
度が低下してしまうということが知られている。即ちE
SHの所期の目的を必ずしも満足に達成できているとは
言えず、GaF2−^■203系フラックス等に代替す
ることのできる新規なESR用フラフラックスく望まれ
ている。尚これまでに特開昭49−82311や57−
85941等の提案があり、硫黄含有鋼用のエレクトロ
スラグ再溶解用フラックスが開示されているが、これら
はいずれも前述したフラックスの基本的組成の域を出な
いものと考えられる。
However, the above-mentioned C
AF2-A 120s type flux and the like are widely used, and it is known that the desulfurization effect of the flux is exerted and the sulfur concentration decreases. That is, E
It cannot be said that the intended purpose of SH has always been satisfactorily achieved, and there is a need for a new flux for ESR that can replace GaF2-^203-based flux and the like. In addition, so far, JP-A-49-82311 and 57-
No. 85941 and the like have been proposed, and electroslag remelting fluxes for sulfur-containing steel have been disclosed, but all of these are considered to be beyond the basic composition of the fluxes described above.

[発明が解決しようとする問題点1 本発明は以上の様な事情を考慮してなされたものであっ
て、硫黄を含有する合金例えば快削鋼等における該硫黄
の高歩留りを達成することのできるESR用フラフラッ
クス供しようとするものである。
[Problem to be Solved by the Invention 1] The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is a method for achieving a high yield of sulfur in alloys containing sulfur, such as free-cutting steel. The aim is to provide a flux for ESR that can be used.

[問題点を解決するための手段] しかして本発明に係るESR用フラフラックス、I&黄
を含有する合金をエレクトロスラグ再溶解するときに用
いられ、(1)Cab:20〜55重量%(以下単に%
と略す) 、(2) A1203  :35〜60%、
(3)CaS :2〜30%を夫々溝たす組成を有する
点に要旨が存在するものである。
[Means for Solving the Problems] The flux for ESR according to the present invention is used when electroslag remelting the alloy containing I & yellow, and (1) Cab: 20 to 55% by weight (hereinafter simply%
), (2) A1203: 35-60%,
(3) CaS: The gist lies in having a composition in which each content is 2 to 30%.

そして上記(3)ノ条件を(3a)Ca S Os  
:CaS換算で2〜30%に!!き換えたESR用フラ
フラックスび(3b)同時にCa、Mg、AL。
Then, the condition (3) above is changed to (3a) Ca S Os
:2 to 30% in CaS conversion! ! Replaced ESR flux (3b) with Ca, Mg, and AL at the same time.

St等の被酸化性金属或はそれらの合金;CaSO4を
CaSに還元するのに必要な量を加えたESR用7ラツ
クスも、上記(1)〜(3)を満足する組成のESR用
フラ7クスと同一の目的を達成する。
Oxidizable metals such as St or alloys thereof; ESR 7lux containing the necessary amount to reduce CaSO4 to CaS can also be used as ESR flax 7 with a composition that satisfies the above (1) to (3). Achieve the same purpose as Kusu.

C作用] 本発明の木質的特徴は、硫黄を含有する合金例えば快削
鋼等をエレクトロスラグ再溶解するに当たって用いられ
るESR用フラフラックスてCaO−A1203− C
aS系フラックスを選定し、これらCJLO,A120
3  、CaSの各含有率を実証的に規定した点にある
から、この点を中心に以下説明する。
C action] The woody characteristics of the present invention are CaO-A1203-C, which is a flux for ESR used in electroslag remelting of sulfur-containing alloys such as free-cutting steel.
Select aS-based fluxes and use these CJLO, A120
3. Since each content rate of CaS has been empirically defined, this point will be mainly explained below.

(轟) CaO−Al2O2−−Ca’J系フラックス
、特にCaSを用いた理由について: 通常のフラックス例えばCaFzを主成分とするESR
用フラフラックスいると、下記(り式で示す気化脱硫反
応が進行してフラックス中の硫黄成分が雰囲気酸素によ
って酸化される。
(Todoroki) Regarding the reason for using CaO-Al2O2--Ca'J-based flux, especially CaS: Ordinary fluxes such as ESR whose main component is CaFz
When a commercial flux is used, the evaporative desulfurization reaction shown in the following formula proceeds, and the sulfur component in the flux is oxidized by atmospheric oxygen.

(32−) +3/202→S02 + (02つ・・
・(1)但しく )はフラックス中の意であり、O2及
び302はガス状である。
(32-) +3/202→S02 + (02...
-(1) However, ) means flux, and O2 and 302 are gaseous.

また更に下記(2)式で示される平衡がスラグ−メタル
間で成立し、これによって、メタル中[51が脱硫され
て減少する。
Furthermore, the equilibrium represented by the following equation (2) is established between the slag and the metal, and as a result, [51] in the metal is desulfurized and reduced.

[5] + COt )” [01−1−(S2−) 
 ・・・(2)そこでフラックス中に予めCaSを配合
しておき、S成分の補給に努めるという発想を得た。一
方ESR実施中におけるスラグ中の硫黄形態を検討する
為に、該スラグ中の硫黄を分別定量した結果第1表の様
なデータを得た。
[5] + COt)” [01-1-(S2-)
(2) Therefore, we came up with the idea of adding CaS to the flux in advance to replenish the S component. On the other hand, in order to examine the form of sulfur in the slag during ESR, the sulfur in the slag was fractionated and quantified, and the data shown in Table 1 was obtained.

第   1   表 第1表から明らかな様にフラックス中における、硫黄は
ほぼCaSの形態で存在していることが分かる。これは
エレクトロスラグ再溶解時におけるスラグの酸素ポテン
シャルが低いからであると考えられる。従ってESR用
フラフラックス成分て予めCaSを加えておけばスラグ
中に十分量存在し、上記(1)、(2)に基づく様な硫
黄の低減化傾向が回避されるであろうとの期待がもたれ
た。
Table 1 As is clear from Table 1, sulfur in the flux is present almost in the form of CaS. This is thought to be due to the low oxygen potential of the slag during electroslag remelting. Therefore, it is expected that if CaS is added in advance as a flux component for ESR, a sufficient amount will be present in the slag, and the tendency to reduce sulfur as described in (1) and (2) above will be avoided. Ta.

(B)CaO:20〜55%、Al2O3:35〜60
%、CaS:2〜30%とした根拠についてニ 一般にCaOやAl2O3はいずれも極めて高融点であ
り、ESR用フラフラックス点に著しい影響を与える。
(B) CaO: 20-55%, Al2O3: 35-60
%, CaS: 2 to 30% In general, both CaO and Al2O3 have extremely high melting points and have a significant effect on the flux point for ESR.

そこでこの点を考慮して検討した結果ESR用フラフラ
ックスて好適な融点に調整する為にはCaO:55%以
下、Al2O3:60%と定める必要があった。尚Ca
O及びAl2O3について上記の様な下限を定めたのは
Ca0−Al2O3系フラックスとしての基本的作用を
発揮させる為である。
Therefore, as a result of studies taking this point into consideration, it was found that in order to adjust the melting point of the ESR flux to a suitable value, it was necessary to set CaO: 55% or less and Al2O3: 60%. Nao Ca
The reason for setting the above lower limits for O and Al2O3 is to enable the Ca0-Al2O3-based flux to exhibit its basic action.

次にCaSに関しその下限を2%と設定したのは、これ
以下ではGas添加の効果即ち溶融合金への硫黄の高歩
留り効果を達成することができないからであり、上限に
ついては逆に溶融合金における硫黄の含有率を上げ過ぎ
るからである。
Next, regarding CaS, the lower limit was set at 2% because below this, the effect of gas addition, that is, the high yield effect of sulfur in the molten alloy, cannot be achieved. This is because the sulfur content is increased too much.

以上Ca0−Al2O3−CaS系フラッ・クスについ
て説明してきたが、フラックス中に加えられる硫黄はC
aSに限られる訳ではな(Canonの形態であっても
良い、むしろコスト面及び実用面から判断するとCaS
O4の方が好ましいとも考えられる。この場合CaSO
4・2H20やCaSO4 ・1/2H20等の含水型
を用いると、ESR後の鋳塊中における[H]濃度が著
しく高くなり、この結果鋳塊底部にブローホールが発生
する為望ましくなく、従って無水のCaSO4 を用い
る必要がある。この様なCaSO4の使用については以
下の様な注意を要する。
The Ca0-Al2O3-CaS flux has been explained above, but the sulfur added to the flux is
It is not limited to aS (Canon format is also acceptable, but rather from a cost and practical standpoint, it is CaS).
It is also believed that O4 is preferable. In this case CaSO
If a hydrous type such as 4.2H20 or CaSO4.1/2H20 is used, the [H] concentration in the ingot after ESR will be extremely high, which will result in blowholes at the bottom of the ingot, which is undesirable. of CaSO4 must be used. The following precautions must be taken when using CaSO4 in this manner.

CaSO4は若干の酸化力を持っており、下記式 %式%) の反応に従って鋼中の活性元素を酸化し、自身は還元さ
れてCaSとなる。この為第1図に示す様に活性元素の
減少を伴うから、これら活性元素の成分規格が厳しい場
合には少なくともESR初期にCaSO4をCaSまで
還元しておく必要がある。この目的の為には、金gCa
、Mg、AI。
CaSO4 has some oxidizing power and oxidizes the active elements in the steel according to the following reaction (% formula %), and itself is reduced to become CaS. For this reason, as shown in FIG. 1, active elements are reduced, so if the composition specifications for these active elements are strict, it is necessary to reduce CaSO4 to CaS at least in the initial stage of ESR. For this purpose, gold gCa
, Mg, AI.

Si等の被酸化性金属或はそれらの合金をあらかじめE
SR用フラフラックスえておくか又はESR初期に添加
するかすればよい、使用されるCa、Mg、Mn、AI
 、Si等の量は、得られる鋳塊の要求品質によっても
異なるが目安とする  ゛ところは溶解初期の(Can
on)のモル数nに対してAlで2・2/3nモル、 
Ca 、 Mg 、 Mnテ4 nモル、Siで2nモ
ルである。これら目安以上に被酸化性金属を添加すると
被酸化性金属の成分規格がはずれる恐れもあるので特に
注意する必要がある。
Oxidizable metals such as Si or their alloys are treated with E in advance.
Ca, Mg, Mn, AI used can be prepared as SR flux or added at the beginning of ESR.
The amount of Si, etc. varies depending on the required quality of the obtained ingot, but is used as a guideline.
2.2/3 nmol of Al for the number n of moles of
The amount is 4 nmol for Ca, Mg, and Mn, and 2 nmol for Si. If the oxidizable metal is added in an amount exceeding these guidelines, there is a risk that the component specifications for the oxidizable metal may be exceeded, so special care must be taken.

CaSO4に対して以上の様な観点から研究検討した結
果、(1)Cab:20〜55%、(2)A1203 
 :35〜60%、(3a)Ca S Os  :Ca
S換算で2〜30%を夫々満たす様なESR用フラフラ
ックス(1)CaO:20〜55%。
As a result of research and examination of CaSO4 from the above points of view, (1) Cab: 20-55%, (2) A1203
:35-60%, (3a) CaSOs :Ca
Fluaflux for ESR that satisfies 2 to 30% in terms of S (1) CaO: 20 to 55%.

(2) A 1203  : 35〜60%、 (3a
)Ca S Os:CaS換算で2〜30%、(3b)
被酸化性金属或はそれらの合金:CaSO4をCaSに
還元するのに必要な量を少なくともフラックス溶解初期
において夫々溝足する様なESR用フラフラックスいれ
ば、硫黄の高歩留りを達成できることが分かった。
(2) A 1203: 35-60%, (3a
) Ca S Os: 2 to 30% in terms of CaS, (3b)
Oxidizable metals or their alloys: It has been found that a high sulfur yield can be achieved by using a flux for ESR that is sufficient to reduce CaSO4 to CaS at least in the initial stage of flux melting. .

尚以上説明した夫々のフラックスを調整するに当たって
はC3LF2又はM g F 2あるいはCaF2−M
gF2 ’Jの媒溶剤が用いられる場合もあるが、この
際の至適量はESR用フラフラックスし20%以下とす
るのが好ましい。
In addition, in adjusting each flux explained above, C3LF2 or M g F 2 or CaF2-M
A solvent of gF2'J may be used in some cases, but the optimum amount in this case is preferably 20% or less of the ESR flaflux.

又Fe及びMnの酸化物等の不純物については、経験上
Fe及びMn換算で2%以下とするのが至当である。
Furthermore, as for impurities such as oxides of Fe and Mn, it is appropriate to limit them to 2% or less in terms of Fe and Mn based on experience.

以と説明した夫々のESR用フラフラックスCaO,A
lz 03  、CaS (又はCaSO4゜更には被
酸化性金属)を成分とするものであるが、これらのうち
CaOについてはこれの一部をMgOに置き換えること
ができる。すなわちMgOが10%以内であれば他に何
等悪影響を与えることなくESRを実施することができ
たが、MgOが10%を超えるとMgO−Al2O3ス
ピネルが形成され易いばかりか該スラックスの融点が著
しく高くなる上に得られる鋳塊肌が悪くなるといった様
に安定なESR操業が困難となる。
Each of the ESR fluxes CaO and A explained below
It contains lz 03 , CaS (or CaSO 4 , or an oxidizable metal) as a component, but among these, a part of CaO can be replaced with MgO. That is, if the MgO content was within 10%, ESR could be carried out without any adverse effects on others, but if the MgO content exceeded 10%, not only would MgO-Al2O3 spinel be easily formed, but the melting point of the slack would be significantly lowered. It becomes difficult to perform stable ESR operation as the cost becomes high and the obtained ingot surface deteriorates.

以下実施例につき説明する。Examples will be explained below.

[実施例] 80csφのESR炉において第2表に示す電極材と第
3表に示す組成のESR用フラフラックスい、Arガス
雰囲気下でESRを行なった。第3表には硫仇の歩留り
も同時に示したが、上述の如!ESR用フラックスを用
いて得られた鋳塊の歩留りはいずれも良好であった。
[Example] ESR was performed in an 80 csφ ESR furnace in an Ar gas atmosphere using the electrode materials shown in Table 2 and the ESR fluff flux having the composition shown in Table 3. Table 3 also shows the yield of sulfur, but as mentioned above! The yields of ingots obtained using ESR flux were all good.

又上述の如き結果を比較例と共に総覧的にまとめて第4
表に示す。
In addition, the above results are comprehensively summarized together with comparative examples in the fourth section.
Shown in the table.

[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているので、硫黄を含有す
る合金例えば快削鋼等における該硫黄の高歩留りを達成
することのできるエレクトロスラグ再溶解用フラックス
を提供することができる。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it is an object of the present invention to provide a flux for remelting electroslag that can achieve a high yield of sulfur in alloys containing sulfur, such as free-cutting steel. I can do it.

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

第1図は、エレクトロスラグ再溶解用フラックスの硫黄
源としてCaSO4を用いた場合のインゴット底部にお
ける活性元素の酸化減少を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the oxidation reduction of active elements at the bottom of the ingot when CaSO4 is used as the sulfur source in the electroslag remelting flux.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)硫黄を含有する合金をエレクトロスラグ再溶解す
るときに用いるフラックスであって、該フラックスは、 [1]CaO:20〜55重量% [2]Al_2O_3:35〜60重量% [3]CaS:2〜30重量% を夫々満足するものであることを特徴とするエレクトロ
スラグ再溶解用フラックス。
(1) A flux used when electroslag remelting a sulfur-containing alloy, the flux having the following properties: [1] CaO: 20 to 55% by weight [2] Al_2O_3: 35 to 60% by weight [3] CaS : 2 to 30% by weight, respectively.
(2)前記CaOの一部を10重量%以内の範囲でMg
Oに置き換えたものである特許請求の範囲第1項記載の
エレクトロスラグ再溶解用フラックス。
(2) Part of the CaO contains Mg within 10% by weight.
The electroslag remelting flux according to claim 1, wherein O is replaced with O.
(3)硫黄を含有する合金をエレクトロスラグ再溶解す
るときに用いるフラックスであって、該フラックスは、 [a]CaO:20〜55重量% [b]Al_2O_3:35〜60重量% [c]CaSO_4:CaS換算で2〜30重量%を夫
々満足するものであることを特徴とするエレクトロスラ
グ再溶解用フラックス。
(3) A flux used when electroslag remelting a sulfur-containing alloy, the flux comprising: [a] CaO: 20 to 55% by weight [b] Al_2O_3: 35 to 60% by weight [c] CaSO_4 : A flux for remelting electroslag, characterized in that it satisfies 2 to 30% by weight in terms of CaS.
(4)前記CaOの一部を10重量%以内の範囲でMg
Oに置き換えたものである特許請求の範囲第3項記載の
エレクトロスラグ再溶解用フラックス。
(4) Part of the CaO contains Mg within 10% by weight.
The electroslag remelting flux according to claim 3, wherein O is replaced with O.
(5)硫黄を含有する合金をエレクトロスラグ再溶解す
るときに用いるフラックスであって、該フラックスは、 (イ)CaO:20〜55重量% (ロ)Al_2O_3:35〜60重量% (ハ)CaSO_4:CaS換算で2〜30重量%(ニ
)被酸化性金属或はそれらの合金: CaSO_4をCaSに還元す るのに必要な量 を夫々満足するものであることを特徴とするエレクトロ
スラグ再溶解用フラックス。
(5) A flux used when electroslag remelting a sulfur-containing alloy, which flux includes: (a) CaO: 20 to 55% by weight (b) Al_2O_3: 35 to 60% by weight (c) CaSO_4 : 2 to 30% by weight in terms of CaS (d) Oxidizable metal or alloy thereof: For electroslag remelting, characterized in that the amount thereof satisfies the amount necessary to reduce CaSO_4 to CaS. flux.
(6)前記CaOの一部を10重量%以内の範囲でMg
Oに置き換えたものである特許請求の範囲第5項記載の
エレクトロスラグ再溶解用フラックス。
(6) Part of the CaO contains Mg within 10% by weight.
The electroslag remelting flux according to claim 5, wherein O is replaced with O.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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