JPS6233731A

JPS6233731A - ベリリウム−銅母合金の製造方法

Info

Publication number: JPS6233731A
Application number: JP17160485A
Authority: JP
Inventors: Senji Fujita; 藤田　宣治; Kiyohide Hayashi; 林　清英; Masanori Ikeda; 池田　雅宣
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1987-02-13

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】し発明の目的」（産業上の利用分野）この発明は、ベリリウム銅合金の母材として使用される
ベリリウム−銅母合金の製造に利用される、ベリリウム
−銅母合金の製造方法に関するものである。

（従来の技術）ベリリウム銅合金は、含有するベリリウム量によって特
性が異なり、一般に、高力型と高伝導型とに大別するこ
とができる。これらのうち、高力型の中で実用化されて
いるのは主として２５合金（ＣＡ１７２）と１６５６５
合金Ａ１７０）の２種類であり、また、高伝導型の中で
実用化されているのは主として１０合金（ＣＡ　１７５
）と５０合金（ＣＡ　１７６）の２種類である。そして
、これらに加えて切削性を改良した合金も開発され、各
種板ばねおよびコイルばね、ギヤ、ねじ、コネクタ接触
片、ダイヤフラムベローズ、電極、金型、−機械部品、
工具、美術工芸品等々の素材として使用されている。

このようなベリリウム銅合金の母材となるベリリウム−
銅母合金は、ベリリウムを約４％、残部銅よりなる合金
であり、ＪＩＳ　　Ｈ２ＳＯ４にベリリウム−銅地金の
成分規格（Ｂｅ含有量が３．２〜３．８重量％のものと
、３．８〜４．３重量％のもの）が定められている。こ
のベリリウム−銅母合金は、酸化ベリリウムと炭素を混
合し、電気アーク炉中で溶融した銅と共に加熱すること
によって製造される。この際の反応は吸熱反応であり、
１６００℃付近から始まり、高温になるほど反応速度は
早くなる。そして、実際の製造では、１９００〜２００
０°Ｃの付近で最も効果的に還元されている。

このベリリウム−銅母合金の製造の際における還元反応
の機構は、次のようなものと考えられる。

この場合、■の反応は主として溶融鋼中のベリリウム含
有量が低い初期に起り、ベリリウム含有量の増大と共に
■の反応が進む、そして、炉中には多量の酸化ベリリウ
ムと炭素の混合物が存在するため、混合物中では■の反
応が進み、ここで生成した炭化ベリリウムが溶融鋼中に
溶は込んで、■の反応が進むと考えられる。このように
して反応が終了した母合金は１８００〜２０００℃で出
湯され、溶は込んでいる一酸化炭素、炭化ベリリウム、
スラグ等を浮上・分離させたあと、約１０００〜１２５
０℃で鋳込まれてインゴットになる。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように、ベリリウム−銅母合金は、酸化ベリリ
ウム、炭素および銅を溶解原料として電気アーク炉中で
溶製されるが、ここで使用される酸化ベリリウムは非常
に毒性が強く、ベリリウム単体と共に［特定化学物質第
１類］に指定されていて、製造や取扱いに法的規制が加
えられている。そのため、ベリリウム−銅母合金の溶製
においてはこれら有毒成分の集塵を徹底的に行わねばな
らない。

ところで、ベリリウム−銅母合金の溶解原料のうち、酸
化ベリリウムおよび炭素は一般的に粉末状であり、この
状態で電気アーク炉へ装入する場合には有毒な酸化ベリ
リウムを含む粉塵が多量に発生するので、作業環境上に
おいて支障のないようにする必要があった。そして、例
えば、上記の粉塵の発生を軽減すべく酸化ベリリウムお
よび炭素をペレット状にする場合には、多大な工数が必
要になってコストが著しく上昇するという問題点があっ
た。

この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、ベリリウム−銅母合金の溶解原料として
必ずしもペレット状の酸化ベリリウムおよび炭素を使用
しなくとも、有害な酸化ベリリウムを含む粉塵の発生を
著しく低減し、大気中のベリリウム濃度を規制値以下に
することが可能であり、溶製コストの低減と、環境汚染
の防止とを同時に実現することが可能であるベリリウム
−銅母合金の製造方法を提供することを目的としている
。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、ベリリウム−銅母合金を溶製するに際し、
溶解原料として酸化ベリリウム、炭素および銅を使用す
るとともに、中空電極を備えた電気アーク炉を使用し、
前記溶解原料のうち少なくとも酸化ベリリウムおよび炭
素は粉粒状のものを使用して前記中空電極の中空部より
供給して溶製するようにしたことを特徴としている。

この発明の一実施態様においては、前記電気アーク炉と
して、製鋼用電気アーク炉と同様に、電源として整流装
置が不要である三相交流アーク炉を使用することが可能
であるが、必要に応じて、フリッカ−値が低いこと、電
極消費が少ないこと、騒音が小さいこと、などの特長を
有する直流アーク炉を使用することも可能であり、この
場合、中空電極の本数も適宜選定する。

第１図はこの発明の実施態様において使用する電気アー
ク炉の構造例を示す断面説明図であって、この電気アー
ク炉１は、容器本体２、炉蓋３、中空電極４から主とし
て構成され、直流アーク炉の例を示すものであることか
ら、容器本体２が電源の陽極側に接続され、中空電極４
が電源の陰極側に接続される。

この発明の実施態様においては、前記中空電極４は単純
に中空部４ａを有する形状のものが使用されるほか、第
２図に示すように、中空電極４の内部にガスカーテン形
成用のガス流路４ｂを備えたものも使用されうる。この
場合、中空電極４を接続する際に、一方の中空電極４に
設けたガス流路４ｂと、他方の中空電極４に設けたガス
流路４ｂとが支障なく連通されるように、中空電極４の
端部に、前記ガス流路４ｂの一端が開口する環状ガス流
路４ｃを設けておくことも望ましい。

さらに、この発明の実施態様においては、前記中空型ａ
ｉ４が貫通する炉蓋３の部分に、シールドガスを流出す
るガス流出管５を設置し、中空電極４と炉蓋３との隙間
部分から有害な酸化ベリリウムを含む血煙が外部に漏れ
出ないようにしておくことも望ましい。

さらにまた、この発明の実施態様においては、中空電極
４を昇降可能に設置し、溶製時に前記中空型８ｉ４をベ
リリウム−銅母合金溶湯浴６中に入れて撹拌するように
なすことも望ましい６さらにまた、この発明の実施態様
においては、炉蓋３に集塵口３ａを設けて集塵管７を接
続することにより、有害な酸化ベリリウムを含む血煙を
集中的に強制排出するが、場合によっては、前記酸化ベ
リリウムを含む血煙を中空電極４の中空部４ａ内に流し
て循環させるようにすることも可能である。

そのは、か、溶解原料は、通常の場合酸化ベリリウムお
よび炭素が粉末状であり、銅は板状、線状、塊状等から
なっていて、銅は電気アーク炉の装入口から供給される
が、酸化ベリリウムおよび／または炭素が粒状のもので
あってもよく、また、銅も粉粒状のものであってもよい
、そして、銅が粉粒状である場合には、前記酸化ベリリ
ウムおよび炭素とともに中空電極４の中空部４ａから供
給するようにしてもよい。

このようにして、少なくとも酸化ベリリウムおよび炭素
を中空電極４の中空部４ａから供給すれ１ｆ、温度が最
も高いアーク発生部分に溶解原料が供給されることとな
るので、酸化ベリリウムの還元反応が著しく促進される
。そして、この間、中空電極４の下端よりガスを噴出さ
せてアークのまわりでガスカーテンを形成させると共に
スカム８を排除するようにしておけば、酸化ベリリウム
を含む粉塵が外部に流出するのを効果的に抑制すること
が可能となる。

さらには、中空電極４は、その中空部４ａより酸化ベリ
リウムおよび炭素を供給しているため、酸化ベリリウム
および炭素を供給するための貫通孔を独立して炉蓋３に
形成する必要もない、そして、中空電極４が貫通する炉
蓋３の部分にガス流出管５よりシールドガスを流すこと
によって、アーク炉内の血煙が外部に流出するのを効果
的に抑制することができる。

（実施例）第１図に示した構造（ただし、中空電極４は第２図に示
したようにガス流路４ｂを有するもの）の直流アーク炉
１を使用し、溶解原料のうち銅はスクラップを使用して
アーク炉の装入口より供給し、酸化ベリリウムおよび炭
素は粉末を用いて中空型８ｉ４の中空部４ａより供給し
た。

そして、アーク炉１内で前述の反応■〜■を進行させる
間に、中空電極４のガス流路４ｂよりガスカーテン形成
用のアルゴンガスを噴出させると同時に、ガス流出管５
よりシールドガス形成用のアルゴンガスを流出させた。

このようにして溶製されたベリリウム−銅母合金を出湯
したあと、溶は込んでいる一酸化炭素。

炭化ベリリウムおよびスラグ等を浮上・分離させ、約１
０００℃で鋳造してインゴットとした。

そして、このインゴットの成分を測定したところ、Ｂｅ
：３．９８重量％、Ｓｉ：０．０９重量％、Ｆｅ：０．
１Ｏｉ量％、Ａｌｌ：０．０７重量％、Ｃｕ＋Ｂｅ：９
９．７重量％であった。また、溶製時における作業場の
ベリリウム気中濃度は２ｇｇ／ｍ３以下であり、規制基
準を十分に満足するものであった。

［発明の効果］以上説明してきたように、この発明によれば、ベリリウ
ム−銅母合金を溶製するに際し、溶解原料として酸化ベ
リリウム、炭素および銅を使用するとともに、中空電極
を備えた電気アーク炉を使用し、前記溶解原料のうち少
なくとも酸化ベリリウムおよび炭素は粉粒状のものを使
用して前記中空電極の中空部より供給して溶製するよう
にしたから、ベリリウム−銅母合金の溶解原料として必
ずしもペレット状の酸化ベリリウムおよび炭素を使用し
なくとも、有害な酸化ベリリウムを含む粉塵の発生を著
しく低減し、大気中のベリリウム濃度を規制値以下にす
ることが可能であるという非常に優れた効果を有し、酸
化ベリリウムおよび炭素は温度が最も高いアーク中もし
くはその至近部分に供給されるため、還元反応が著しく
促進されるという非常に優れた効果を有し、ベリリウム
−銅母合金の溶製コストの低減と、環境汚染の防止とを
同時に実現することが可能であるという著大なる効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施態様において使用される電気ア
ーク炉の概略断面説明図、第２図は中空電極の他の構造
例を示す部分断面説明図である。１・・・電気アーク炉、２・・・容器本体、３・・・炉蓋、４・・・中空電極、４ａ・・・中空部、４ｂ・・・ガス流路。５・・・ガス流出管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ベリリウム−銅母合金を溶製するに際し、溶解原
料として酸化ベリリウム、炭素および銅を使用するとと
もに、中空電極を備えた電気アーク炉を使用し、前記溶
解原料のうち少なくとも酸化ベリリウムおよび炭素は粉
粒状のものを使用して前記中空電極の中空部より供給し
て溶製することを特徴とするベリリウム−銅母合金の製
造方法。
（２）中空電極を備えた電気アーク炉が三相交流アーク
炉である特許請求の範囲第（１）項記載のベリリウム−
銅母合金の製造方法。
（３）中空電極を備えた電気アーク炉が直流アーク炉で
ある特許請求の範囲第（１）項記載のベリリウム−銅母
合金の製造方法。
（４）中空電極は、その内部にガスカーテン形成用のガ
ス流路を備えたものである特許請求の範囲第（１）項な
いし第（３）項のいずれかに記載のベリリウム−銅母合
金の製造方法。
（５）電気アーク炉は、中空電極が貫通する部分の周囲
にシールドガスを流出するガス流出管を備えたものであ
る特許請求の範囲第（１）項ないし第（４）項のいずれ
かに記載のベリリウム−銅母合金の製造方法。
（６）中空電極は昇降可能であり、溶製時に前記中空電
極を浴中に入れて攪拌するようにした特許請求の範囲第
（１）項ないし第（５）項のいずれかに記載のベリリウ
ム−銅母合金の製造方法。
（７）電気アーク炉は集塵口を備えたものであり、前記
集塵口より排出された塵煙を中空電極の中空部に流して
循環させるようにした特許請求の範囲第（１）項ないし
第（６）項のいずれかに記載のベリリウム−銅母合金の
製造方法。