JPS6169933A - 酸素、硫黄含有量の少ない合金の製造方法 - Google Patents

酸素、硫黄含有量の少ない合金の製造方法

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JPS6169933A
JPS6169933A JP19085684A JP19085684A JPS6169933A JP S6169933 A JPS6169933 A JP S6169933A JP 19085684 A JP19085684 A JP 19085684A JP 19085684 A JP19085684 A JP 19085684A JP S6169933 A JPS6169933 A JP S6169933A
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JP
Japan
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alloy
cao
base
refractory
al2o3
Prior art date
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JP19085684A
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English (en)
Inventor
Toru Degawa
出川 通
Tohei Otoya
音谷 登平
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METAL RES CORP KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
METAL RES CORP KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は酸素、硫興含有峻の少ない合金の製造方法に係
り、特に酸素、硫員含有量の少ないFe基、Co基又は
NI基合金の製造方法に関する。
[従来の技術] Fe基、Co基、Ni基合金は、a械的性質。
耐熱性ならびに耐食性等優れた性質を有するものが多い
、ところが残留酸素及び硫黄が多いと加工性が低下する
ので、残留酸素及び硫黄を十分に少なくすることが重要
である。
真空又はアルゴンガス雰囲気下での、精錬中の脱醜、脱
硫について、特開昭50−126511号、特開昭50
−126516及び特開昭52−58010号に、それ
ぞれCaO(M他力ルシウウム)含有率の高い塩基性耐
火物で裏付けされた溶解炉又は取鍋を用い、真空又はア
ルゴンガス雰囲気中で溶湯中にアルミニウム(AIL)
またはその合金を添加することを特徴とする脱酸、脱硫
方法が提案されている。この原理は、Allの添加によ
り耐火物中のCa0tl−5元し、還元生成物であるカ
ルシウム(Ca)により溶湯中のtM(S)、酸素(0
)を除去するものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上記従来の方法では、一応の脱酸、脱硫が可能であるが
、より十分な脱酸、脱硫がof能となる合金の製造方法
が期待されている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は(a040%以上含有するI!!基性耐性耐火
物って裏付けした溶解炉又は取鍋内にて、真空又は、A
r中で、酸素を70ppm以上含有するFe基、Co&
又はNiの合金を溶解し1次いでAn及び/又はA1合
金を添加することにより耐火物表面に3CaO・A12
01の表層を形成する第1の工程と、この溶解炉又は取
鍋から合金溶湯を排出する第2の工程と、該第2の工程
で得られた溶解炉又は取鍋に、Fe基、Co基又は。
Nr基の合金溶湯を注湯した後、4文及び/又はA1合
金を添加して脱酸、脱流する第3の工程と、を有する酸
素、硫黄の含有酸の少ない合金の製造方法を要旨とする
ものである。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の′:jS1の工程において、CaO含有率の高
い塩基性耐火物で裏付けされた溶解炉又は取鍋に、真空
又はアルゴン雰囲気中で、酸素を70PPm以」二含む
Fe基、Co基又はNi)、(合金を溶解した後、4文
及び/又はA1合金を添加することにより、耐火物表面
に3 Ca O’ A l 20 v(以下CiAとい
うことがある。)が形成される。
即ち溶湯中に添加された4文の一部は、直接に、溶湯中
のm素と結合して脱酸を行なうが、AMの他の部分は耐
火物表面のCaOと反応して2 A l + 3 Ca
 O−+ A l 20 z + 3 Caとなり、C
aとAJL203が生じる。このCaは脱酸、脱硫反応
し、CaO1CaSとなる。
一方、A愛203は、 A n 20 a + 3 Ca O43C& O・A
 l 20 ]なる反応によりC3Aが耐火物表面に生
じる。
なお酸素が70ppm未満であると、このCJAはほと
んど生じなく、12cao・7Al2oコ (以下Ca
A)ということがある、)を主体とした組成物が生じる
ことが認められた。この原因については、溶湯中のm素
濃度が小さいと、添加されたAlが炉壁のCaOと反応
しやすくなり、そのため耐火物表面のA l 203ポ
テンシヤルが高くなり、Ca0−A交2o3反応系がA
 l 203 リッチな方向にシフトするためであると
推察される。
このように生じたC3Aは、周知の如く、C17A7に
比較して脱硫能が著しく高い(例えば「鉄と鋼) 68
巻(1982)、6号、68頁参照)、そのため溶湯の
脱硫が強力かつ十分に行なわれるようになる。また生じ
た活性なCaによって脱酸と脱硫が行われる。
本発明の第2の工程において、上記第1の工程における
脱酸、脱硫反応が十分進行した溶湯を排出する。排出さ
れた溶湯は、脱酸、脱硫が十分行なわれた酸素、T&員
含有率の低い溶湯であるので1次の工程例えば鋳造工程
に送られる。
本発明の第3の工程においては、まずこの第2の工程で
得られる空もしくはほぼ空の溶解炉又は取鍋内にて、新
しいFe基、Co基又は、Ni基の合金を溶解する。
そして次にAM及び/又は人文合金を添加する。
そうするとこのA9.及び/又はA見合金により、溶湯
の脱醜、脱硫が行なわれる。即ち八交及び/又はA文合
金の一部は溶湯中の酸素と反応して脱酸を行なう、また
An及び/又はA1合金の他の部分は、CaOと反応し
て、ヒ述の如く。
CaとCzAを生じさせる。このCaにより脱酸、脱硫
が行なわれ、C3Aにより、脱硫が行なわれる。所定時
間が経過して十分な脱酸、脱硫反応が行なわれた後、溶
湯を溶解炉又は取鍋から排出し次の工程に送る。
この第3の工程が終了した後の溶解炉又は取鍋内には、
引き続きFe基、Co基又はNi基合金の溶解を行い脱
酸、脱硫を行なうことができる。
即ち第3の工程と同じく、合金の溶解、A文及ひ/又は
A立合金の添加、所定11!?間経ll1th後排出と
いう一連の手順から成る第4の工程を行なうと。
第3の工程と同様な溶湯の十分な脱酸、脱硫が行なわれ
る。
更に第5、第6・・・・・・の工程を同様にして取り行
なうことができ、十分な脱酸、脱硫を行なうことができ
る。
しかして、本発明者の研究結果によれば、tJSlの工
程、第3の工程、第4の工程・・・・・・(以下第1の
工程を第1パッチ目、第3の工程を第2バッチ目、第4
の工程を第3パツチ目・・・・・・ということがある、
)という脱酸、脱硫工程は、これを繰り返すことにより
脱硫効率が次第に向上し、この傾向は第5から:tS8
バッチ目程度まで継続することが認められた。
第1図はこの脱硫効果の継続を説明する図であって、横
軸には1回の処理における反応経過時間が、また縦軸に
は硫黄濃度がとられている。
図示の如くAl、A文合金を添加すると反応時間の経過
と共に平衡する硫黄濃度が下がり、やがて一定(ダ1と
なる。
そして2パッチ口、3バツチロ・・・・・・と硫黄濃度
の下がる勾配が急となり、かつ最終的な平衡硫黄濃度も
低くなる。
この減少は、17へツ千目、2パッチ目・・・・・・と
処理を重ねると、それに伴って耐火物炉壁の活性なCI
Aの呈が増加するためであると推察される。
なお、脱硫効果の向ヒは溶湯中の初期Wi、黄量と耐火
材の気孔度にも依存するが本実験の様に初期硫黄濃度0
.01%程度の溶湯では、5から8バツチ目位で終ると
いうのは、形成されるc、 A凝が頭打ちと成り、脱硫
反応で使用されるCxA消費速度(すなわちCaSの吸
収速度)が新たなCIA生成速度に勝るようになるため
であると考えられる。そしてこの耐火物表面に形成され
るC3Aの大半が脱硫反応に使用し尽されたときに、こ
の溶解炉又は取鍋の耐火物の貼り変え又は表面層の削除
を行ない、同様にしてlバッチ目、2バツチ目・・・・
・・の処理を行なう。
第2図は酸素含有量が70ppmよりも少ない合金溶湯
にA見及び/又はA9.合金を添加する場合の56度の
経時変化を示すグラフである。この場合には、2バツチ
目、3バツチ目・・・・・・と処理を繰り返すと、次第
に脱硫効率と脱殉逮度が低下する。これは炉壁の表面が
低融点であるが反応性の低いCoAtで覆われ、このた
めに活性なCa0−A見2o3系の生成量ないしは生成
速度が小さくなり、硫黄分の吸収能が相対的に少なくな
るためであると推察される。
なお本発明においては、2バツチ目以降に注湯される合
金溶湯は、酸素含有量が70ppmよりも少ないもので
あっても良い、これは、■パッチ目の処理でCaO酎大
耐表面にC3Aが形成されるからである。ただしこの場
合には2パツチ目以降の脱硫の程度は、第2図の場合と
同様に、処理バッチ数が多くなるに従って、次第に低下
するようになる。
本発明方法の対象とする合金は、Fe基、C。
基又はNi基の合金である。
Fe基の合金としては、普通元ic、si、Mn、P、
Sを含有し、特殊な性質を!LえるためE記普通元素の
他にNi、Cr、Go、W、Mo、A見等の特殊元素は
もとより、昔通元素に属するものでも、O通元素として
加えられている合金鋼が代表的である。低合金鋼として
は、高力低合金鋼、高温高圧低合金鋼1石浦工業用低合
金鋼があり、申合金鋼にはクロム鋼、ニッケル鋼等があ
り、高合金鋼には高クロムステンレス鋼、高クロム−ニ
ッケルステンレス鋼等がある。
ニッケル基合金としては、;メタルを主な構成成分とし
て含有している主として耐熱耐食性合金や磁性合金等が
挙げられ、これに属する合金としては、Ni−Cu合金
(モネルメタル)、Ni−Cr−Fe系合金(インコネ
ル)、Ni−Mo系合金(ハステロイA、B)、Ni−
Mo−Cr−W系合金(ハステロイC)、Ni−3i系
合金(ハステロイD)、Ni−Ta系合金等がある。
Co基合金としては、Goを主な構成成分として含有し
ている耐熱合金、#食性合金、超品合金、磁性合金等で
あり、これに属する合金には、Co−Cr−W−C系合
金(ステライト)。
Co−Fe系合金(ductile  c  o  b
 ait)、Co−Cr−Ni−Mo(Eligilo
y合金)、Co−Cr−N1−W(Hayness)、
Vicalloy、Renendur。
Permendur等のm性材料用CO合金、或はNi
ミコTi析出を利用したco基超超合金がヤげられる。
本発明方法において使用する裏付は耐火物は、カルシア
耐火物(Cab)、  ラルナイト耐火物(安定化2C
aO@5iO2)、メルウィナイ ト 耐火物 (3C
aO−MgO参 2Si0 2 )。
7ノルサイト耐火物(CaO”A120t’2SiO2
)ならびにCaOを富化したドロマイト耐火物等があり
、いずれもCaOを40%以上含有する塩基性耐火物で
ある。
本発明方法において、裏付は耐火物のCaO含有率を4
0%以上に限定する理由は、40%未満のCaOを含有
する塩基性耐火物にあっては、その中のCaOは他の酸
化物と強固に結合しているため、CaOの活性が少なく
、アルミニラL、により還元されず、40%以上のCa
Oを有する塩基性耐火物中のCaOは活性が大でアルミ
ニウムによってよく一元することができるからである。
[作用] AM及び/又はA9.合金により、並にCaO四大物表
面に生じたC1Aにより、脱酸、脱硫が十分に行なわれ
る。
[実施例] 以下実施例について説明する。
実施例 第1表に示す組成のC&0#大物をもって害伺けされた
溶解槽中に、アルゴン雰囲気下で、第2表に示す電解鉄
を原料とする溶湯を注湯した。
第1表(#大物組成)(wt%) 第2表(溶湯組成)(wL%) この溶湯の温度を1600℃に維持しながら、金属アル
ミニウム0.2Kg7100Kg−溶湯の割合で添加し
、溶湯中の硫黄含有量の経時変化を測定した。また最終
的な酸素含有量を測定した。
その結果を第3表に示す。
10分経過後、溶湯を排出し、第2表の組成の溶湯を再
度この溶解槽に注湯した後、上記と同様の金属アルミニ
ウムを添加し、第2バツチ目の処理を行なった。溶湯中
の酸素含有量及び硫黄含有量の測定結果を83表に示す
以下同様にしてfiS3バッチ目、第4バツチ目・・・
・・・の処理を行なった。結果を第3表に示す。
又、特に脱酸、脱硫効果が苫しかった第5ノ<ツチ目に
ついて第3図にへ交添加後の経時変化を示した。
第3表 第3図及び第3表より、本発明によれば、処理バッチ数
の増す毎に硫黄含有量が減少し、かつ脱硫速度も次第に
速くなることが認められる。この傾向は第6バツチ目ま
で継続し、その後次第に脱硫速度が〃くなり、また最終
的な硫黄、酸素含有量も多くなる。
[効果] 以上の通り、本発明によれば、極めて強力な脱酸、税硫
を行なうことができ、酸素及び硫黄が極めて少なく、加
工性に著しく優れた合金を製造することができる。
また製造装置も特殊な改良等を要せず、添加する金属材
も安価なA見、A1合金であるので、製造コストも廉価
なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図はそれぞれA見及び/又はA
文合金を添加した場合の合金溶湯中の硫黄濃度の経時変
化を示すグラフである。 代 理 人  弁理士  近 野  剛第1図 時間t

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)CaO40%以上含有する塩基性耐火物をもって
    裏付けした溶解炉又は取鍋内にて、真空又は、アルゴン
    中で、酸素を70ppm以上含有するFe基、Co基又
    はNi基の合金を溶解し、次いでAl及び/又はAl合
    金を添加することにより耐火物表面に3CaO・Al_
    2O_3を主体とする表層を形成する第1の工程と、 この溶解炉又は取鍋から合金溶湯を排出する第2の工程
    と、 該第2の工程で得られた耐火物表層を有する溶解炉又は
    取鍋内に、Fe基、Co基又は、Ni基の合金を溶解し
    Al及び/又はAl合金を添加して脱酸、脱流する第3
    の工程と、 を有する酸素、硫黄の含有量の少ない合金の製造方法。
JP19085684A 1984-09-12 1984-09-12 酸素、硫黄含有量の少ない合金の製造方法 Pending JPS6169933A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2587367A1 (fr) * 1985-04-26 1987-03-20 Mitsui Shipbuilding Eng Procede pour la production d'un alliage a base de fer, de cobalt et de nickel, a faible teneur en soufre, en oxygene et en azote

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2587367A1 (fr) * 1985-04-26 1987-03-20 Mitsui Shipbuilding Eng Procede pour la production d'un alliage a base de fer, de cobalt et de nickel, a faible teneur en soufre, en oxygene et en azote

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