JPS63312922A

JPS63312922A - 合金用クロム添加剤及びその製造法

Info

Publication number: JPS63312922A
Application number: JP14915387A
Authority: JP
Inventors: Masao Imamura; 今村　政雄; Yasunobu Yoshida; 吉田　康宣; Shinya Ando; 信也安藤; Hiroshi Miyake; 寛三宅
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1987-06-17
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1988-12-21

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）本発明はクロム合金を製造する際に用いられるクロム添
加剤に関するものであり、更に詳しくは実質的にクロム
、炭素および酸素からなる合金用クロム添加剤に関する
ものである。

合金成分としてクロム分を用いた場合、合金の耐熱性、
耐蝕性および耐摩耗性の向上の付与に著しい効果がある
ので様々な金属材料にクロム分が添加されている。

更に近年では金属材料に要求される性質は高度化しつつ
あり、それに伴いクロム分の添加量は増加する傾向にあ
る。

（従来の技術）従来、合金用クロム添加剤（以下、適宜添加剤と省略す
る）としては専らフェロクロムが用いられており、また
、クロム−アル之ニウム合金の様に合金成分として鉄分
を必要としない添加剤としては、テルミット法金属クロ
ムが用いられている。

しかし、多くの鉄分を含有するフェロクロムのクロム分
は６０重ｉ１％程度であり、かつその製造過程において
還元剤として炭素が用いられているので、炭素含有量も
多い。

一方、テルミット法金属クロムはクロム分の含有量の点
では満足できるもののバッチ反応により得られるため、
品位にバラツキが多く、また製造過程において還元剤と
して金属アルミニウムが用いられているので、アルミニ
ウムの含有量が多い。

一般に、ジェットエンジン用タービンブレードあるいは
深層油田用油井管等の材料となるクロム分を主成分とす
る超合金を製造する場合、添加剤の添加量は非常圧多く
なる。

従って、フェロクロムやテルミット法金属クロムを超合
金用の添加剤として用いた場合、得られる超合金中に炭
素やアルミニウムが不純物とし【多く混入してしまい、
超合金の性質に悪影響を及ぼしてしまうという問題点が
ある。

更に、この様な超合金用の添加剤として、不純物の含有
量が少ない電解金属クロムを用いることも考えられるが
、電解金属クロムの製造には多数の工程が必要であり、
また合金製造の際には溶湯に溶けにくく扱いＫくいとい
う問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は得られる合金中にクロム分以外の成分が混入す
ることがな（、超合金を含むあらゆるクロム合金の製造
に適した合金用クロム添加剤およびその簡便な製造法を
提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は上記問題点を解決するために鋭意検討を行
った結果、実質的にクロム、酸素および炭素からなる合
金用クロム添加剤を見出し、本発明を完成するに至った
。

即ち本発明は、一般式Ｃ！　ｒ　ｚ　Ｃ！　、ｔｔ　Ｏ
□（２が１のとき、α０４≦Ｖ≦［１Ｌ５５．［１Ｌ０
．０３≦ｚ≦０．３０）で示され、かつＸ線回折に於い
て６−ｓｓ２１　（２θ−２＆８°　）Ｋ特徴的なピー
クが存在することを特徴とする合金用クロム添加剤及び
その製造法である。

本発明の添加剤は酸化クロムと炭素とを混合造粒し、加
熱還元して得ることができる。

このとき原料の炭素としてはカーボンブラック。

人造黒鉛またはオイルコークス等を挙げることができ、
この炭素の量は用いる酸化クロムの２０〜２５重量％で
あることが好ましく、この量を調整することにより得ら
れる添加剤に含まれる酸素と炭素の割合を調整すること
ができる。

また、混合造粒は例えば粉末状の酸化クロムと炭素を混
合し、該混合粉末に粘結剤を加え、再び混合した後にこ
れを加圧成形することＫより行うことができ、更に通常
の乾燥炉、ヒーター等を用いて得られた造粒物の乾燥を
行うととくより、加熱還元中に造粒物が崩壊することを
防ぐことができる。

次いで、造粒物の加熱還元を行うが、このとき造粒物と
酸素との接触がある場合、得られる添加剤中に含まれる
酸素の量が増大してしまうおそれがあるので、酸素との
接触がない方法で加熱還元を行うことが好ましい。

加熱還元は例えば真空炉を用いて真空下にて行う方法や
ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを充填するかまたは
流通した雰囲気熱処理炉、キルン炉内にて行う方法等を
挙げることができるが、特に操作の簡便さ、大量生産性
からキルン炉を用いることが好ましい。

また、加熱還元の際に１十分な還元が行なわれない場合
、得られる添加剤に含まれる酸素および炭素の量が多く
なり、これを用いて製造した合金中にも多くの酸素およ
び炭素が残存してしまうおそれがある。しかし、加熱温
度が１５００℃を越える場合、クロムの蒸発損失を招く
おそれがあり、また還元時間が３時間を越える場合、得
られる添加剤に含まれる酸素および炭素の量にはあまり
変化がみられなくなるので、これより長い還元時間は大
量生産性を損ねる原因ともなる。

従っ【、加熱還元の条件は反応の進み具合、原料の使用
量によっても異なるが、加熱温度１２００〜１５００℃
、還元時間１〜３時間とすることが好ましい。

以上の方法によって得られた本発明の添加剤は酸素と炭
素をバランス良く含むものであり、この添加剤を用いて
合金製造を行った場合、その製造過程における高温精錬
の際に添加剤中の炭素は精錬温度を維持する熱源となり
、ここで過剰となった炭素は添加剤中の酸素と共にすみ
やかに一酸化炭素となって除去されるので、添加剤から
合金中へクロム分以外の成分が混入することがなくなる
。

従って、添加剤中には実質的に不純物は存在せず、合金
製造においてスラグの発生も少なくなりそれに伴いクロ
ム分がスラグ中に取り込まれる量も必然的に少なくなる
ので、クロム歩留りは良好となる。

更に本発明の添加剤は、第１図に示すよｊＫＸ線回折に
於いてｄ＝３．３２ム（２θ−２４８°）特徴的なピー
クを有するものであるが、このことは本発明の添加剤が
混合物ではないことを示すものである。従って、本発明
の添加剤はクロム、酸素および炭素からなる混合物、例
えば酸化クロム。

炭化クロムおよび金属クロムの混合物とは異なるもので
あり、合金製造の際にクロム成分を合金中に均一に取り
込ませることができるものである。

また、本発明の添加剤は様々な方法で用いることができ
、例えばペレット状のまま直接溶湯中へ投入する方法で
用いたり、添加剤を粉状とし、インジェクション法によ
り溶湯中へ添加する方法で用いることもできる。なお、
インジェクション法の場合、添加剤に含まれる炭素を熱
源として利用することができるので、他に特別な熱源を
必要としない。

（発明の効果）以上述べたとおり、本発明の合金用クロム添加本発明の
添加剤はクロム分を主成分とする超合金を含めあらゆる
クロム合金の製造に用いることができ、またクロム歩留
りも良好なので合金設計においても非常に有利なもので
ある。

更に１本発明の添加剤は混合物ではないので、合金中へ
均一にクロム分を取り込ませることができる。

また、本発明の製造法により、本発明の添加剤を簡便に
連続的に製造することができる。

（実施例）以下に本発明を実施例により更に詳ｌ１１８に説明する
が、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

実施例１次の方法で合金用クロム添加剤の製造を行った。

原料として表１に示す品位の酸化クロムとグラファイト
を用い、酸化クロム１ａｏｏｐ当りグラフアイ）２４０
９の重量比で５０分間混合した。

その後、粘結剤として１０重量係のポリビニルアルコー
ルを酸化クロム１Ｊｇ当り２００ｇの割合で加え、再び
２０分間混合した後にこの混合物をベレッターにより直
径３％、長さ５％程度に造粒しペレットを得、該ペレッ
トを乾燥炉にて８時間乾燥し脱水した。

次いで、得られたペレットを耐火材及び電極がカーボン
製の連続キルン炉中で加熱還元した。このとき、キルン
は内部を不活性ガス雰囲気とすることができる密閉構造
とし、加熱還元は炉内忙微量の不活性ガスを流通し、数
１０　Ｔｏｒｒの炉内圧を保ち、ペレットと酸素の接触
を断って行った。

また、加熱温度は１４００℃とし、上記のペレットを５
Ｊ９／時間で炉内に供給し、キルンの回転数。

傾斜を調整することによりペレットの炉内滞溜時間を１
時間とした。

その結果、内部が金属色で表２に示す分析値の合金用ク
ロム添加剤が炉の出口より連続的に得られた。

また、得られた合金用クロム添加剤のＸ線回折図を第１
図に示すが、第１図よりｃｌ−４５２Å（２θ＝２４８
”）ｆｉ特徴的なピークが存在していることがわかる。

　　　− 表１（重量％）実施例２〜７酸化クロムとグラファイトの混合比およびキルンの炉内
温度を表３に示す条件に変化させた以外は実施例１と同
様の方法で合金用クロム添加剤を得た。

得られた合金用クロム添加剤の分析値を表３に示す。ま
た、得られた合金用クロム添加剤のＸ線回折図には実施
例１と同様のｄ＝３．３２Å（２θ＝２＆８＠）の特徴
的なピークが確認された。

表５比較例比較例として、酸化クロム（Ｏｒ、Ｏ，）粉末１５．９
８　ｇ、炭化クロム（ＣｒｙＯｌ　）粉末４五４４りお
よび金属クロム粉末４１５８ｇを混合し、混合粉末より
ペレットを得、このＸ線回折図を第２図に示した。

得られた混合粉末ベレットの化学分析値はＣｒ：９（Ｌ
４重量％、Ｃ：ａ、Ｓ重量饅、Ｏ：ＫＯ重量−であった
が、Ｘ線回折に於いてａ−ｘｓｚＸ（２θ−２＆８°）
Ｋピークは見られなかった。

実施例８本発明の合金用クロム添加剤を用いて、次の方法により
ニッケル基合金インコネル６００相尚品謂の真空高周波
誘導炉のスピネルルツボ内に装入した。

次いで、誘導炉のチャンバー内の排気を行い、チャンバ
ー内が１ｘｉｏ−″”　Ｔｏｒｒとなったところで周波
数２ＫＨｚ、電圧８０Ｖで約２０ＫＷの電力により５０
分間加熱を行い、更にその後電圧を２５０Ｖに上昇させ
、約６０Ｋｌｌｖの電力により加熱を行った。

電圧上昇から約３０分後、装入したニッケルおよび鉄が
すべて溶解し溶湯となったところでチャンバー内の圧力
がｊ　ＯＴｏｒｒとなるまでアルゴンガスを導入した。

その後、実施例１で得られた合金用クロム添加剤＆６に
９をマジックハンドを用いて溶湯中へ徐々に投入した。

このとき合金用クロム添加剤はすみやかに溶湯中へ溶は
込んだ。

投入から約１５分後、更にチャンバー内の圧力が２５０
　Ｔｏｒｒとなるまでアルゴンガスを導入し、引き続き
チャンバー内にて溶湯を鋼矢の水冷ルツボに注入し、イ
ンゴットを得た。その化学分析値を表４に示す。

表４より、得られたインゴットは非常に不純物の少ない
目標品位に合致した合金であることがわかる。

表４（重量慢）実施例９本発明の合金用クロム添加剤を用いて、２相ステンレス
、Ｊ工Ｅ＋　　５２９ＪＩ相当品の製造を試みた。

原料として、電解鉄３４ｋｇ、電解ニッケル３ｋｌおよ
びモリブデン１ｋｇまた、合金用クロム添加剤として実
施例３で得られた添加剤１１８Ｊ９を用いた以外は実施
例８と同様の方法でインゴットを得た。その化学分析値
を表５に示す。

表５より、得られたインゴットは非常に不純物の少ない
目標品位に合致した２相ステンレスであることがわかる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１において得られた本発明の合金用クロ
ム添加剤のＸ線回折図を示す。第２図は比較例において得られた酸化クロム、炭化クロ
ムおよび金属り！ムの混合粉末ペレットのＸ線回折図を
示す。

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式Ｃｒ＿ｘＣ＿ｙＯ＿ｚ（ｘが１のとき、０
．０４≦ｙ≦０．３５、０．０３≦ｘ≦０．３０）で示
され、かつＸ線回折に於いてｄ＝３．３２Å （２θ＝２６．８°）に特徴的なピークが存在すること
を特徴とする合金用クロム添加剤。（２）酸化クロムと炭素とを混合造粒し、加熱還元を行
うことを特徴とする一般式Ｃｒ＿ｘＣ＿ｙＯ＿ｚ（ｘが
１のとき、０．０４≦ｙ≦０．３５０．０３≦ｚ≦０．３０）で示され、かつＸ線回折に於
いてｄ＝３．３２Å（２θ＝２６．８°）に特徴的なピ
ークが存在する合金用クロム添加剤の製造法。