KR920004700B1 - 레이들 정련법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레이들 정련법 및 장치

제 1 도 - 제 3 도는 본원 발명의 레이들 정련법장치의 일실시예를 나타낸 단면도.

제 4 도는 본원 발명의 레이들 정련법의 일실시예에서 사용한 것으로서, 용량온도 또는 진공도와 정련과정과의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이들 2 : 레이들 덮개

4 : 흑연제 비소모전극 6 : 보조전극

8 : 용탕 9 : 슬래그

10 : 상부통 11 : 하부통

12 : 패킹

본원 발명은 레이들(ladle)내에서 금속용탕을 정련하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 알루미늄이나 티탄처럼 산화하기 쉬운 금속을 포함하는 초합금(超合金)의 용탕을 처리하는데 적합한 레이들 정련법 및 레이들 정련장치에 관한 것이다.

금속, 예를들면 강(鋼)을 제조하는 방법으로서, 용해로에서 레이들에 출탕(出湯)한 용탕(溶湯)을 레이들 내에서 환원정련하고, 다시 레이들내에서 진공탈가스를 하고나서 주형에 주탕하는 방법이 있다. 일본국 특개소 56-146815호 공보에는 레이들내 용강(溶鋼)상의 슬래그에 가열 전극의 선단부를 담그어 용강을 가열하고, 다시 용강중에 아르곤 가스를 불어 넣어 용강을 교반한 다음, 용강상의 슬래그를 제거하여 진공탈가스를 하는 방법이 기재되어 있다.

레이들내에서 환원정련하는 방법은 통상 용탕 표면을 슬래그로 덮고, 비소모전극에 의해 용탕을 가열하여, 레이들 저부에서 용탕중에 불활성가스를 불어 넣음으로써 행해지고 있다. 일본국 특개소 55-110742호 공보에는 이러한 환원정련법에 있어서 비소모전극으로서 흑연전극을 사용하는 방법이 개시되어 있다.

레이들내에서 진공탈가스하는 방법은 일반적으로 용탕중에 불활성가스를 불어 넣어 용탕을 교반하면서 레이들내를 진공배기함으로써 행해지고 있다. 이 경우, 용탕 표면은 슬래그로 덮지 않는다. 일본국 실공소 44-19866호 공보에는 진공탈가스중에 용탕의 온도가 하강하는 것을 방지하기 위해 레이들의 측벽에 유도코일을 매입하는 것이 기재되어 있다.

본원 발명의 목적은 용탕의 환원정련과 동시에 탈가스 할 수 있으며, 또한 환원정련에 의한 산소제거효과를 높일수 있는 레이들 정련법 및 정련장치를 제공하는데 있다.

본원 발명은 레이들내를 감압분위기로 유지하고, 그 상태에서 환원제를 포함하는 슬래그에 의해 표면이 덮인 용탕을 비소모전극에 의해 가열하고, 또한 용탕을 불활성가스를 불어넣으므로써 교반하는 것이다.

감압한 분위기중에서 표면이 슬래그로 덮인 용탕을 가열하면, 슬래그와 용탕중의 산화물이 활발하게 반응하게 되며, 또한 반응속도가 빨라져서 용탕중의 산소의 제거효과를 높일 수 있다.

용탕중의 산소는 각종 산화물, 예를들면 산화제1철(FeO), 2산화규소(SiO₂), 3산화크롬(Cr₂O₃) 등의 형태로 포함되어 있다. 환원정련에서는 이들 산화물에서 산소를 제거하고, 다시 유황 등을 제거한다. 유황은 예를들면 황화철(FeS)로서 포함되어 있다.

레이들내의 용탕의 환원정련은 다음과 같이 한다. 먼저 용탕을 넣은 레이들내에 플럭스(flux) 및 환원제를 투입하여 용탕 표면을 덮는다. 플럭스로 염기성 플럭스인 산화칼슘-불화칼슘계(CaO-CaF계)의 플럭스를 사용하며, 환원제로 코크스분(粉)을 사용한다고 하면, 다음에 나타내는 것과 같은 반응이 대략 동시에 진행된다.

FeS +CaO → FeO+CaS

FeO+C → Fe+CO

Cr₂O₃+3C → 2Cr+3CO

SiO+2C → 2Si+2CO

용탕중의 황화철은 플럭스중의 산화칼슘과 반응하여 산화제1철 및 황화칼슘을 생성한다. 생성된 산화제1철은 다시 코크스와 반응하여 환원되어서 용탕중의 성분으로 되며, 1산화탄소는 가스로 되어 분위기 중에 방출된다. 황화칼슘은 슬래그성분으로 되어 용탕표면을 덮는다. 용탕표면을 덮는 성분을 이하 슬래그라고 총칭한다. 슬래그의 성분은 주로 플럭스성분과 환원성분으로 이루어지지만, 그들과 용탕성분과의 반응에 의한 생성물이 가해지거나 하므로, 성분조성은 정련의 진행에 따라서 변동한다.

용탕중의 각종 산화물은 슬래그와의 계면에서 코크스와 반응하여 환원되어서 용탕의 성분으로 된다. 생성된 1산화탄소는 분위기중에 방출된다.

슬래그에 의한 환원정련을 활발하게 하기 위해, 용탕중에 아르곤가스 등의 불활성가스를 불어 넣어 용탕을 교반하고, 또한 용탕을 흑연제전극과 같은 비소모전극에 의해 가열한다.

본원 발명자들은 슬래그에 의한 환원정련을 대기중에서 하면 대기중의 질소, 수소 등이 용탕중에 혼입해 버릴 염려가 있는 것을 알고, 그 대책으로서 감압분위기로하여 실시해 보았다. 그 결과, 분위기중에서 수소, 질소 등이 혼입되지 않을뿐만 아니라 용탕중에서 이들 성분을 분위기중에 방추랄 수 있는 것이 밝혀졌다. 또한, 슬래그와 용탕중의 산화물, 황화물 등과의 반응속도가 빨라지므로, 용탕중의 산소제거효과를 높일 수 있었다.

본원 발명은 레이들중에서 환원정련과 진공탈가스를 함께 할 수 있는 신규의 정련법이다. 따라서, 다음에서는 환원정련과 탈가스를 포함하여 넓은 의미로 정련이라고 부르기도 한다. 슬래그에 의한 환원정련만을 말할 경우에는 환원정련이라고 기재한다.

대기중에서의 환원정련에 비해, 진공중에서의 환원정련쪽이 산소제거 효과가 높고, 또한 반응속도가 빨라지는 것은 다음의 이유에 의한다.

대기중에서 환원정련하면, 슬래그중의 환원제는 용탕중의 산화물뿐만 아니라, 대기중의 산소와도 반응한다. 이 때문에 용탕중의 산화물과의 반응에 사용되는 환원제의 양이 부족하다. 진공중에서 환원정련하면, 분위기의 영향에 의한 환원제의 소모를 방지할 수 있고, 투입한 환원제의 전량을 용탕과의 반응에 유용하게 사용할 수 있게 된다.

대기중에서는 용탕중에 불활성가스를 불어 넣어 산화물, 황화물의 부상(浮上)속도를 빠르게 하고 있음에도 불구하고, 부상속도가 매우 느리다. 감압분위기로 하면 용탕중의 산화물, 황화물의 부상속도가 매우 빨라져, 용탕중의 성분과 환원제와의 반응이 활발하고, 빨리 행해지게 된다.

또한, 감압한 분위기중에서 환원정련함으로써, 분위기의 수소분압 및 질소분압이 낮아지므로, 용탕중의 수소, 질소 등도 환원정련과 동시에 제거되게 된다.

감압분위기로 하지 않고 환원정련을 한 경우에는 설사 불활성가스분위기중으로 하더라도 감압분위기중에 있어서와 같은 활발한 반응은 생기지 않는다. 이 경우, 용탕중이 산화물, 황화물의 부상속도는 대기중에서 환원정련한 것과 같으며, 산소제거효과가 뒤진다. 환원정련과 동시에 탈가스할 수도 없다.

진공배기하여 감압분위기로 한 내에서 슬래그로 덮인 용탕을 비소모전극에 의해 가열하고, 또한 용탕중에 불활성가스를 불어 넣음으로써, 대기중 또는 불활성가스중에서 환원정련하는 방법에 비해 다음의 효과가 더 얻어진다. (가) 정련에 요하는 소요시간을 짧게 할 수 있다. (나) 진공탈가스에 필요한 시간을 길게할 수 있다. (다) 용탕가열을 위한 경비를 절감할 수있다.

대기중 또는 불활성가스중에서 환원정련하는 방법에 있어서는 이미 기술한 바와같이 그 다음에 반드시 진공탈가스를 필요로 한다. 진공탈가스시에는 용탕의 온도가 상당히 강하되므로, 그 강하분을 고려하여 환원정련시에 용탕을 주탕온도 보다도 꽤 높은 온도로 가열할 필요가 있다. 이 방법은 환원정련시간에 대해서는 용탕을 가열하고 있으므로 임의로 설정할 수 있으며 예를들어 수 시간이라고 하는 긴시간을 설정할 수 있다. 그러나, 진공탈가스시간에 대하여는 용탕의 온도강하를 고려하여 설정하지 않으면 안되므로, 너무 장시간으로 할 수 없다. 통상은 겨우 십수분-수십분 정도이다.

이와 같이 대기중 또는 불활성가스중에서 환원정련하는 방법은 용탕을 주탕온도보다도 높은 온도로 가열하지 않으면 안되며, 더욱 이 그 후의 진공탈가스시간을 길게 취할 수 없다.

이것에 반해서, 진공배기하여 감압분위기로 한 상태에서 정련하면, 슬래그에 의한 환원정련과 탈가스가 함께 행해지므로, 정련의 전소요시간을 짧게 할 수 있고, 또한 진공탈가스의 시간을 길게 취할 수 있다. 또한, 용탕을 주탕온도보다도 높은 온도로 가열할 필요도 없어진다. 이상의 것으로부터 용탕의 가열에 필요한 전기료 등의 경비절감을 도모할 수 있다.

진공탈가스에 있어서 제거되는 수소, 질소 등의 양은 진공도가 결정되면 평형론적으로 결정되며, 용탕중에 어느 정도의 양이 잔류하는지 계산에 의해 구할 수 있다. 그러나, 종래의 방법에 있어서는 진공탈가스시간이 십수분 또는 수십분이라고 하는 짧은 시간이므로, 실제로 용탕중에 잔류하는 양은 계산에 의해 구해지는 양에 비해 꽤 많은 것이 사실이다.

본원 발명에 의하면 환원정련시간=진공탈산가스시간으로 되므로, 용탕중의 수소, 질소 등의, 잔류량이 계산에 의해 구해지는 양에 매우 가까운 값으로 된다. 그리고, 이와 같은 효과가 있으므로, 진공탈가스와 환원정련을 별개로 행하는 종래의 방법에 비해 저진공으로 할 수도 있다.

본원 발명에 의하면, 초합금을 제조할 수 있다. 초합금에는 철기초합금, 니켈기초합금, 코발트기초합금 등이 있으며, 모두가 알루미늄이나 티탄, 니오브 등의 매우 산화되기 쉬운 성분을 포함하고 있다. 이들 초합금을 전기로에서 용해하면, 할루미늄이나 티탄이 산화하여 소실되어버리므로, 종래는 진공밀폐된 용기내에서 유도용해한 다음, 그 용기내에 설치된 주형에 주탕해 왔다. 이 방법은 진공용기를 필요로 하며, 또한 그 용기내를 진공 배기하는데 큰 배기장치를 필요로 한다. 이 때문에 구조적으로 대규모로 되어 넓은 공간을 필요로 한다. 그럼에도 불구하고 1회에 수 톤밖에 용해할 수 없다. 더욱이, 진공유도용해에 의한 방법은 탈탄(脫炭)을 하는 것이 매우 어렵고, 원료로 탄소함유량이 적은 고급재료를 사용하지 않으면 안된다.

본원 발명에 의하면, 전기로에서 용해하여 레이들로 정련하는 강의 제조에 사용되고 있는 일반적인 방법에 의해 초합금을 제조할 수 있다. 대기중에서 용해할 수 있기 때문에, 1회에 30톤 또는 50톤의 다량의 주괴를 제조할 수 있다. 탈탄작업이 용이하고, 탄소함유량이 많은 저급원료를 사용할 수 있다. 진공유도용해는 통상 10^-2-10^-3mmHg의 고진공에서 행해지고 있지만, 본원 발명에서는 10^-1mmHg 정도의 저진공에서도 초합금을 제조할 수 있다. 단, 본원 발명에 있어서는 알루미늄이나 티탄 등의 산화하기 쉬운 원료를 레이들 정련시에 첨가하는 것이 필요하다.

초합금에 첨가되는 성분중에서 산화되기 쉬운 것으로서는 알루미늄, 티탄, 니오브 외에 크롬, 보론, 바나듐, 란탈, 마그네슘, 지르코늄 등이 있다. 이들 성분도 레이들 정련시에 첨가하는 것이 바람직하다.

본원 발명에 있어서, 정련시의 진공도는 100mmHg 이하로 하는 것이 좋으며, 특히 30mmHg 이하로 하는 것이 바람직하다. 분위기는 고진공이 가장 바람직하지만 진공유도융해보다도 고진공으로 할 필요는 없다. 구체적으로는 100mmHg-10^-3mmHg의 범위로 하는 것이 바람직하다. 고진공으로 할수록 용탕중의 산화물, 황화물 등의 부상속도가 빨라지며, 또한 분위기중의 산소에 의한 영향이 적어져서, 용탕중의 성분과 슬래그와의 반응이 활발해진다. 10^-3mmHg 이하의 고진공으로 하더라도 정련효과는 그 이전의 근방의 진공도 때와 큰 차이가 없다.

초합금의 제조에 있어서는 레이들내의 용탕을 먼저 10-100mmHg 정도의 분위기중에서 정련하고, 그 후 진공도를 1mmHg 이하로하여 알루미늄이나 티탄 등의 산하하기 쉬운 성분을 첨가하여 그대로 고진공에서 정련을 종료하는 것이 바람직하다.

플럭스로는 염기성의 플럭스를 사용하는 것이 바람직하다. 초합금의 제조에 있어서는 염기성 플럭스로서 산화칼슘-불화칼슘계 플럭스를 사용하는 것이 바람직하다. 산화칼슘과 불화칼슘과 비율은 중량비로 산화칼슘 15 : 불화칼슘1-2가 바람직하다. 산화칼슘 뿐이면 슬래그의 유동성이 거의 없다. 불화칼슘을 첨가함으로써 슬래그의 유동성이 좋아진다.

환원제로는 용탕의 재질에 따라서 코크스분, 실리콘분, 페로실리콘분, 칼슘-실리콘합금분, 알루미늄분 등을 사용할 수 있다. 용탕의 재질에 따라서 구분해서 사용하는 것이 바람직하다. 예를들면 초합금 용탕의 정련에서는 알루미늄분 및/또는 실리콘분을 사용하는 것이 바람직하다.

용탕은 비소모전극에 의해 가열하지만, 가열의 방법은 임의라도 좋다. 아크 가열로도 좋고, 슬래그의 저항열을 이용한 저항가열이라도 좋다. 아크 가열은 통상 비소모전극을 슬래그면의 윗쪽에 수십 mm 통상은 20-30mm의 간격을 두고 배치하여 아크를 발생시킨다. 아크가 발생하고 플럭스가 용융되면, 다음은 용융슬래그중에 비소모전극의 선단을 삽입하여 가열하는 것이 바람직하다. 용융슬래그면의 윗쪽에 수십 mm의 간격을 둔 채의 상태에서 아크 가열을 계속하면 복사열 또는 용융슬래그면의 윗쪽에 수십 mm의 간격을 둔 채의 상태에서 아크 가열을 계속하면 복사열 또는 용융슬래그의 비산물의 부착에 의해 레이들내벽이 손상되기 쉽다. 용융슬래그중에 비소모전극의 선단을 삽입하여 아크 가열하면, 아크가 조용히 발생하므로 레이들내벽을 손상시킬 염려는 거의 없다.

저항가열에 의할 경우, 미리 용융시켜 둔 슬래그를 레이들내에 삽입할 수도 있다.

본원 발명의 실시예에서는 3상교류에 의한 아크 가열을 했다. 즉, 정련개시시에 먼저 용탕 표면에 살포한 플럭스 및 환원제 윗쪽에 비소모전극을 설치하여 아크를 발생시키고, 플럭스가 용융후, 용융슬래그중에서 아크 가열하도록 했다. 그리고, 이러한 방법에 있어서는 용융슬래그중에서 아크 가열과 동시에 저항가열도 생기고 있는 것으로 생각된다.

감압분위기중에서 아크 가열하므로 비소모전극으로서 흑연을 사용한 경우는 흑연이 용탕중의 산소의 환원제로서 작용하게 되어, 주괴이 청정도가 증대된다고 하는 효과가 얻어진다.

또한, 대기중의 슬래그 정련에 있어서는 환원제인 알루미늄이나 실리콘이 산화물로 되어 슬래그성분으로 되며, 슬래그의 염기도를 저하시켜 탈황, 탈산의 반응의 진행을 지연시키지만, 감압분위기중의 슬래그 정련에 있어서는 이와 같은 일이 없다고 하는 효과도 있다. 즉, 감압중의 슬래그정련에 있어서는 알루미늄이나 실리콘의 산화물의 대부분은 환원되어 알루미늄 및 실리콘으로 되어서, 재차 용탕중의 산소의 환원제로서 작용한다. 슬래그의 염기도도 내려가지 않으므로 탈황반응의 진행이 약해지는 일도 없다.

비소모전극으로서는 예를들면 흑연제전극을 사용할 수 있다.

불활성가스는 레이들 저면 근방의 용탕중에 불어 넣는 것이 바람직하다. 불활성가스로서는 예를들면 아르곤가스를 사용할 수 있다.

본원 발명의 레이들 정련장치는 용탕주출구 및 불활성가스취입구(吹入口)를 갖는 레이들과, 레이들의 윗쪽 개구부를 덮는 레이들 덮개와, 레이들 덮개를 관통하여 승강하는 흑연제 비소모전극과, 레이들 덮개에 배관을 거쳐 설치된 진공배기수단과, 흑연제 비소모전극 상단에 접속된 용해 제조된 도전성금속으로 이루어진 수냉식보조전극과, 레이들 덮개의 윗쪽에 돌출하는 흑연제 비소모전극의 주위를 덮는 시일기구를 갖는다.

본원 발명의 장치의 일예를 제 1 도-제 3 도에 나타낸다. 제 1 도는 비소모전극을 슬래그중에서 끌어올린 상태를 나타내며, 제 3 도는 비소모전극을 슬래그중에 침적한 상태를 나타내고 있다. 제 2 도는 제 1 도의 레이들 덮개 윗부분의 확대도이다.

레이들(1)은 저부에 불활성가스의 취입구(1a) 및 용탕주출구(1b)를 가지고 있다. 불활성가스취입구는 레이들 측벽에 설치해도 좋지만, 용탕의 교반효과를 높이는 데는 역시 레이들 저부에 설치하는 편이 좋다. 레이들 및 레이들 덮개는 예를들면 내화물로 만들어진다. 레이드과는 별도로 불활성가스취입수단을 설치하고, 레이들 덮개를 관통해서 용탕내에 불활성가스를 공급하는 것도 생각할 수 있지만, 레이들 기밀구조로 하는 것이 어려워지므로 바람직하지 않다. (5)는 불활성가스를 공급하는 배관이다.

레이들 덮개(2)에는 진공배기수단에 접속되는 배관(3)이 부착되어 있다. 또한 흑연제 비소모전극(4)이 통과하는 구멍(2a)이 형성되어 있다. 흑연제 비소모전극은 통상 흑연분을 소결하여 만들며, 따라서 다공질이다. 흑연제 비소모전극은 비소모라고는 하지만 장기간의 사용중에 다소는 소모되며, 파손되는 일도 있다. 이와 같은 것들을 고려하여, 본원 발명의 실시예에서는 흑연제전극을 이을 수 있도록 되어 있다.

흑연제 비소모전극(4)은 상술한 바와 같이 다공질이다. 또한, 비소모전극과 레이들 덮개에 설치한 비소모전극을 통하게 하는 구멍과의 사이에는 간극이 있다. 따라서, 이 장치를 진공배기해도 전극의 구멍 또는 전극과 레이들 덮개와의 사이의 간극으로부터 공기가 혼입되어 버린다.

레이들내에 대기가 혼입하는 것을 막기 위해, 흑연제전극의 상부에 용해 제조에 의해 만든 도전성금속으로 이루어진 보조전극(6)을 나사삽입식 등에 의해 접속한다. 보조전극의 재료로서는 동, 알루미늄, 그들을 주성분으로 하는 합금 또는 강(鋼)이 바람직하다. 보조전극은 수백도의 온도로 가열되므로 수냉구조로 한다. 부호(7)은 보조전극을 냉각하는 물의 급수관을 나타내며, (15)는 배수관을 나타내고 있다. 부호(8)은 용탕을 나타내며, (9)는 슬래그를 나타내고 있다.

레이들 덮개위에 돌출한 흑연제 비소모전극의 주위를 덮는 시일기구는 보조전극(6)과 레이들 덮개(2)와의 사이에 설치된다. 시일기구는 보조전극에 고정된 상부통(10)과 레이들 덮개에 고정된 하부통(11)을 갖는다. 상부통(10)은 비소모전극의 승강에 수반해서 이동하도로 구성되어 있다.

상부통(10)과 하부통(11)이 서로 겹치는 부분 사이에는 그곳으로부터 대기가 혼입되지 않도록 하기 위해 패킹(12)을 설치해 놓았다. 패킹은 보조전극(6)과 상부통(10)과의 고착부분에도 설치하는 것이 바람직하다.

제 2 도에 있어서, 부호(13)으로 나타낸 것이 그 패킹이다. 패킹(13)에는 내열성고무의 튜브를 갖는 튜브식패킹을 사용하는 것이 바람직하다.

(13a)는 튜브에의 공기공급관이다. 하부통(11)도 수 백도의 매우 높은 온도로 가열되므로 수냉각구조로 하는 것이 바람직하다. (11a)가 급수관, (11b)가 배수관이다. 부호(14)는 전극홀더이다.

흑연제 비소모전극(4)은 승강할 때에 항상 똑바로 상승하거나 하강하지는 않고, 다소는 전후좌우로 기운다. 기운 채로 하강하거나 또는 상승하면, 상부통(10)과 하부통(11)과의 사이의 슬라이드가 나빠지며, 양자의 통 사이에 간극이 생겨 대기가 혼입되거나 또는 흑연제 비소모전극이 손상되거나 할 염려가 있다. 이와 같은 것을 방지하기 위해, 상부통(10)의 일부에 제 2 도에 나타낸 것처럼 밸로우즈(16)를 설치하는 것이 바람직하다. 벨로우즈의 재료로는 예를들어 스테인레스강을 사용한다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

표 1에 나타낸 성분조성을 갖는 용탕을 레이들내에 넣고, 본원 발명의 방법, 장치에 의해 정련을 했다.

[표 1]

용탕의 성분조성(중량%)

레이들내에 넣었을 때의 용탕의 온도는 1575℃이다. 플럭스로는 산화칼슘과 불화칼슘의 혼합물을 사용하며, 15kg/톤을 첨가했다. 플럭스의 조성은 중량비로 산화칼슘 15대 불화칼슘 2이다. 환원제로는 실리콘분 및 알루미늄분을 사용하여, 1.5kg/톤을 첨가했다.

플럭스 및 환원제를 첨가한 후, 흑연제 비소모전극을 슬래그중에 담그어 아크 가열하는 동시에 진공배기를 개시했다. 또한, 레이들 저면 부분에서 아르곤 가스를 20-100ℓ/min의 유량으로 불어 넣었다. 정련 개시후, 즉시 탈가스에 의한 용탕의 비등현상이 발생했다. 레이들내의 진공도는 항상 약 50mmHg으로 유지되도록 조정했다. 15-20분의 정련에 의해 용탕은 진정화했다. 이어서, 진공도를 점차 낮추어 10^-1mmHg로 했다. 정련개시부터 약 30분 경과한 시점에서의 용탕중의 산소, 질소의 양은 산소가 68ppm, 질소가 103ppm이었다. 레이들내의 진공도가 10^-1mmHg로 된 시점에서, 용탕에 알루미늄 및 티탄을 투입했다. 그리고, 그대로 한동안 가열을 계속하고 정련을 종료했다.

정련 종료후의 용탕의 성분조성은 표 2에 나타낸 바와 같다.

[표 2]

정련후의 용탕의 성분조성(중량%)

산소, 유황, 질소의 양을 줄일 수 있었다.

알루미늄의 수율은 95%, 티탄의 수율은 93%였다.

용탕온도 또는 진공도와 정련과정과의 관계를 제4도에 나타냈다.

[비교예]

표 1에 나타낸 성분조성의 용탕을 레이들에 주입하여 대기중에서 환원정련하고, 그 후 진공탈가스를 했다. 플럭스 및 환원제로는 본원 발명의 실시예와 같은 것을 사용했다. 그리고, 알루미늄과 티탄은 투입하지 않았다. 진공탈가스전의 용탕의 온도는 1650℃로 하고, 15분간 탈가스처리했다. 탈가스종료시의 용탕의 온도는 1580℃였다.

정련후의 용탕의 성분조성은 표 3에 나타낸 바와 같으며, 본원 발명에 비해 산소, 유황, 질소의 잔류량이 모두 많았다.

[표 3]

정련후의 용탕의 성분조성(중량%)

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 용탕의 슬래그에 의한 환원정련과 탈가스를 함께 할 수 있다. 더욱이, 용탕중의 산화물과 슬래그와의 반응을 활발히 할 수 있으므로, 용탕의 산소제거 효과를 높일 수 있다.

Claims (18)

1. 레이들내에 금속용탕을 주탕한 후, 이 용탕에 플럭스 및 환원제를 투입하고, 상기 용탕표면에 형성된 상기 환원제를 포함하는 슬레그층에 삽입된 흑연전극에 의한 아크 가열에 의해 상기 용탕을 가열하는 동시에 상기 용탕중에 상기 레이들 저부에서 아르곤가스를 불어넣어 용탕을 교반하고, 또한 상기 가열중에 상기 레이들 상부에 재치된 상기 레이들내에 기밀(氣密)로 유지하는 시일기구를 구비한 레이들 덮개에 연결한 배관을 통하여 상기 레이들내를 감압분위기내로 유지하고, 상기 용탕의 비등현상이 진정화된 후 상기 감압상태에서 다시 진공도를 높여 정련을 행하고, 상기 레이들 저부에서 주형에 주탕하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이들내의 압력을 100mmHg 이하로 하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이들내의 압력을 30mmHg∼10^-3mmHg로 하는 것을 특징으로하는 레이들 정련법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 흑연전극과 용탕표면과의 사이에 아크를 발생시켜 용탕을 가열하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 용탕이 초합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 슬래그가 염기성 슬래그로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 염기성 슬래그가 산화칼슘-불화칼슘계 플럭스 및 환원제에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 산화칼슘-불화칼슘계 플럭스에 있어서의 산화칼슘과 불화칼슘의 비율이 중량비로 산화칼슘 15 : 불화칼슘1-2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 흑연전극을 슬래그중에 침적하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 환원제가 실리콘분(粉) 및 알루미늄분의 최소한 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련법.
11. 저부에 용탕주출구 및 불활성가스 취입구(吹入口)를 가지는 레이들과, 상기 레이들의 상방 개구부를 덮고, 상기 레이들내를 기밀로 하는 시일구조를 가지는 레이들 덮개와, 이 덮개를 관통하여 승강하는 흑연제 전극과, 상기 덮개에 설치된 배관을 거쳐 설치된 진공배기수단과, 상기 흑연전극의 상단에 설치된 도전성 금속으로 이루어지는 수냉식 보조전극과, 상기 덮개의 상방에 돌출한 상기 흑연전극의 주위를 덮는 금속제 통체(筒體)로 이루어지며, 이 금속제 통체는 상기 보조전극과 상기 덮개와의 사이에서 상기 레이들내가 기밀로 되도록 시일기구를 가지는 동시에 상하로 슬라이드 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 시일기구는 상기 보조전극에 고정된 상부통과 상기 레이들 덮개에 고정된 하부통을 가지며, 상기 흑연전극의 하강에 의해 상기 상부통과 상기 하부통이 겹치는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 상부통과 하부통의 사이에 패킹을 갖는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 보조전극이 강(鋼)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 상부통의 일부에 밸로우즈를 갖는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 하부통이 수냉구조를 갖는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
17. 제 12 항에 있어서, 상기 보조전극과 상부통과의 고정부분에 패킹을 갖는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 패킹이 튜브식 패킹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이들 정련장치.

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