JP2009078273A - Method for producing ingot by electroslag melting process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法に関し、特に、エレクトロスラグ溶解法おけるガスシール方法を改善し、安価な製造コストのもとに、高品質の鋼塊を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an ingot by an electroslag melting method, and more particularly, to a method for producing a high-quality steel ingot at an inexpensive production cost by improving a gas sealing method in the electroslag melting method.
エレクトロスラグ溶解法（以下、「ＥＳＲ法」とも記す）は、再溶解凝固法の一種であり、大気中または不活性ガス雰囲気下で、溶融スラグの抵抗発熱（ジュール発熱）により、再溶解用の金属により構成された消耗電極を溶解し、水冷鋳型内に連続的に滴下させて積層凝固させる方法である。この溶解方法によれば、表面肌が平滑で成分偏析などの少ない高品質の鋳塊を得ることができる。 The electroslag melting method (hereinafter also referred to as “ESR method”) is a kind of remelting and solidification method, and is used for remelting due to resistance heat generation (joule heat generation) of molten slag in the atmosphere or under an inert gas atmosphere. In this method, a consumable electrode made of metal is melted and continuously dropped into a water-cooled mold to be laminated and solidified. According to this melting method, it is possible to obtain a high quality ingot having a smooth surface skin and less component segregation.
このＥＳＲ法においては、溶融金属による大気中湿分の吸収や酸素の混入による介在物の生成の防止が重要であり、そのためには、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）の混入を抑制できるガスシール対策を講じることが不可欠である。 In this ESR method, it is important to prevent the formation of inclusions due to the absorption of moisture in the atmosphere by molten metal and the inclusion of oxygen. For this purpose, a gas that can suppress the mixing of hydrogen (H) and oxygen (O) It is essential to take measures against sealing.
例えば、特許文献１には、溶解原材料の溶解時にモールド内に不活性ガスであるＡｒガスを注入してスラグ表面を大気から遮蔽するに際して、Ａｒガスを溶解原材料の周りを旋回させながら上昇させるエレクトロスラグ溶解方法が開示されている。そして、同文献では、この方法により、モールド内への大気の侵入が阻止され、スラグの表面が大気から良好に遮断された結果、鋼塊の水素吸収量を大幅に低減することができたとしている。 For example, in Patent Document 1, when melting the molten raw material, an Ar gas that is an inert gas is injected into the mold to shield the slag surface from the atmosphere. A slag melting method is disclosed. And in the same literature, this method prevented the intrusion of the atmosphere into the mold and the surface of the slag was well shielded from the atmosphere. As a result, the amount of hydrogen absorbed in the steel ingot could be greatly reduced. Yes.
しかしながら、上記の特許文献１に開示された方法をはじめとして、従来技術の多くは、シールガスとしてＡｒガスのような高価な不活性ガスを使用しており、これが製造コストを上昇させる大きな要因となっていた。上述したように、エレクトロスラグ溶解法により、安価な製造コストのもとに、高品質の鋳塊を製造するためには、なお解決されねばならないガスシール上の問題が残されていた。 However, many of the prior arts including the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 use an expensive inert gas such as Ar gas as a sealing gas, which is a major factor that increases the manufacturing cost. It was. As described above, in order to produce a high-quality ingot by the electroslag melting method at a low production cost, there still remains a problem on the gas seal that must be solved.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、高価な不活性ガスを使用することなく、鋳塊への水素および酸素の侵入を防止し、安価な製造コストのもとに、高品質の鋳塊を得ることのできるエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its problem is to prevent the intrusion of hydrogen and oxygen into the ingot without using an expensive inert gas, and to reduce the production cost. In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing an ingot by an electroslag melting method capable of obtaining a high-quality ingot.
本発明者は、高価な不活性ガスを使用することなく、鋳塊への水素および酸素の侵入を防止し、高品質の鋳塊を安価に製造することのできるエレクトロスラグ溶解法について検討を重ね、下記の（ａ）および（ｂ）の知見を得て本発明を完成させた。 The present inventor has repeatedly studied an electroslag melting method that can prevent the entry of hydrogen and oxygen into an ingot without using an expensive inert gas and can produce a high-quality ingot at low cost. The present invention was completed by obtaining the following findings (a) and (b).
（ａ）電極の溶解中に鋳型内を大気雰囲気から遮断するシールガスとして、ドライエアを使用するとともに、エアによる溶融金属の酸化を防止するために、鋳型内のスラグへＡｌを脱酸剤として連続的に添加することにより、金属鋳塊内への水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）の侵入を抑制することができる。ここで、「ドライエア」とは、露点温度を−１０℃以下に低下させた乾燥空気を意味する。 (A) Continuously using Al as a deoxidizer to the slag in the mold in order to use dry air as a seal gas that shuts off the mold from the atmospheric atmosphere during dissolution of the electrode, and to prevent oxidation of the molten metal by the air Addition of hydrogen can suppress the penetration of hydrogen (H) and oxygen (O) into the metal ingot. Here, “dry air” means dry air with a dew point temperature lowered to −10 ° C. or lower.
（ｂ）前記（ａ）のドライエアとしては、露点温度が−４０℃以下の空気を使用し、これを１０〜７０Ｎｍ3／ｈの流量で供給することが好ましい。また、溶融金属によるＡｌピックアップ量を許容範囲内とするためには、前記の添加Ａｌの供給速度を２００ｇ／ｈ以上かつ（０．３７５×ＭＲ＋５１２．５）ｇ／ｈ以下の範囲とすることが好ましい。ここで、ＭＲは溶解速度（ｋｇ／ｈ）を意味する。 (B) As the dry air of the above (a), it is preferable to use air having a dew point temperature of −40 ° C. or less and supply it at a flow rate of 10 to 70 Nm 3 / h. Further, in order to keep the Al pickup amount by the molten metal within an allowable range, the supply rate of the added Al should be in the range of 200 g / h or more and (0.375 × MR + 512.5) g / h or less. preferable. Here, MR means dissolution rate (kg / h).
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）〜（３）に示すエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法にある。 The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the present invention is an ingot manufacturing method using an electroslag melting method shown in the following (1) to (3).
（１）溶解用素材により構成された電極の溶解中に鋳型内を大気雰囲気から遮断するシールガスとしてドライエアを使用するとともに、電極の溶解開始から溶解終了までの間、鋳型内のスラグへＡｌを連続的に添加することを特徴とするエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法。 (1) Dry air is used as a sealing gas to shut off the mold from the atmospheric atmosphere during melting of the electrode composed of the melting material, and Al is added to the slag in the mold from the start of the dissolution of the electrode to the end of the melting. A method for producing an ingot by an electroslag melting method, wherein the ingot is continuously added.
（２）前記のドライエアとして、露点温度を−４０℃以下とした空気を１０〜７０Ｎｍ3／ｈの流量で供給するとともに、溶解速度をＭＲ（ｋｇ／ｈ）とし、前記のＡｌの添加速度をＷ（ｇ／ｈ）としたとき、Ａｌの添加速度が下記（１）式で表される関係を満足するように、Ａｌを添加することを特徴とする前記（１）に記載のエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法。 (2) As the dry air, air with a dew point temperature of −40 ° C. or lower is supplied at a flow rate of 10 to 70 Nm 3 / h, the dissolution rate is MR (kg / h), and the Al addition rate is The electroslag dissolution described in (1) above, wherein Al is added so that the addition rate of Al satisfies the relationship represented by the following formula (1) when W (g / h) Ingot manufacturing method.
２００≦Ｗ≦０．３７５×ＭＲ＋５１２．５ ・・・（１）
（３）直径が２０００ｍｍ以下であり、質量が１００トン（ｔ）以下の鋳塊を製造することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法。
200 ≦ W ≦ 0.375 × MR + 512.5 (1)
(3) An ingot manufacturing method according to (1) or (2), wherein the ingot has a diameter of 2000 mm or less and a mass of 100 tons (t) or less. .
本発明のエレクトロスラグ溶解法を用いた鋳塊の製造方法によれば、鋳型内を大気雰囲気から遮蔽するシールガスとしてドライエアを使用し、かつ、鋳型内の溶融スラグへＡｌを脱酸剤として添加するので、高価な不活性ガスを使用することなく、鋳塊中への水素および酸素の侵入を防止し、安価な製造コストのもとに、高品質の鋳塊を製造することができる。 According to the ingot manufacturing method using the electroslag melting method of the present invention, dry air is used as a sealing gas for shielding the inside of the mold from the atmospheric atmosphere, and Al is added to the molten slag in the mold as a deoxidizer. Therefore, without using an expensive inert gas, hydrogen and oxygen can be prevented from entering the ingot, and a high-quality ingot can be produced at a low production cost.
１．発明の基本構成
本発明は、電極の溶解中に鋳型内を大気雰囲気から遮蔽するシールガスとしてドライエアを使用し、かつ、鋳型内のスラグへＡｌを連続的に添加するエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法である。なお、以下の説明では、対象金属として主として鋼を用いた場合を例にとり記述する。
1. Basic structure of the invention The present invention uses an ingot by an electroslag melting method in which dry air is used as a sealing gas for shielding the inside of the mold from the atmospheric atmosphere during melting of the electrode, and Al is continuously added to the slag in the mold. It is a manufacturing method. In the following description, the case where steel is mainly used as the target metal will be described as an example.
図１は、本発明のエレクトロスラグ溶解法による鋳塊の製造方法を実施するために用いる移動鋳型タイプの装置構成の一例を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a moving mold type apparatus configuration used for carrying out the method for producing an ingot by the electroslag melting method of the present invention.
溶解用素材である所定の種類の金属により構成された消耗電極１をスタブ２の下部に設置し、冷却水５により冷却された水冷定盤６とスタブ２との間に、電源装置１３から電気配線を通して通電する。水冷鋳型４内の溶融スラグ３の抵抗発熱（ジュール発熱）により消耗電極１が溶解し、溶解した金属の液滴は、溶融スラグ３内を降下する過程で非金属介在物などが分離除去されて精錬され、水冷鋳型４内の下部において、清浄な溶融金属からなるメタルプール７を形成する。このようにして形成されたメタルプール７は、順次下部から、積層的に凝固して品質の改善された金属鋳塊８となる。このとき、金属鋳塊８の形成の進行に応じて水冷鋳型４を上部に移動させながら、上記の消耗電極１を連続的に再溶解し、積層凝固させることにより、金属鋳塊の形成量を増加させてゆく。
A consumable electrode 1 made of a predetermined type of metal, which is a melting material, is installed below the
上記の溶解用素材金属の溶解中は、水冷鋳型４内を大気雰囲気から遮断するため、水冷鋳型４の上部をシールカバー１２により遮蔽するとともに、シールガス配管１０を通して、水冷鋳型４内にシールガス１０としてドライエアを供給する。また、消耗電極１の溶解開始から溶解終了までにわたり、水冷鋳型４内の溶融スラグ３へ、Ａｌ添加孔１１よりＡｌを連続的に添加する。
During melting of the above-described melting raw material metal, the water-cooled
２．ガスシール方法の改善
エレクトロスラグ溶解法（ＥＳＲ法）では、水分を含有しない精錬環境において溶解凝固させることが好ましい。その理由は、水分を含有する精錬環境で溶解が行われると、得られた鋳塊の酸化や、水分に由来する水素の鋳塊中への侵入などが起こり、その結果、不純物含有量の増加や、水素に起因する欠陥が発生し、清浄で欠陥のない金属鋳塊を製造することが難しくなるからである。このため、ＥＳＲ法は不活性ガス雰囲気下で行われることが多い。
2. Improvement of gas sealing method In the electroslag melting method (ESR method), it is preferable to melt and solidify in a refining environment not containing moisture. The reason for this is that when melting is performed in a refining environment that contains moisture, oxidation of the resulting ingot or penetration of hydrogen derived from moisture into the ingot occurs, resulting in an increase in impurity content. This is because defects due to hydrogen occur and it is difficult to produce a clean and defect-free metal ingot. For this reason, the ESR method is often performed in an inert gas atmosphere.
しかし、不活性ガス雰囲気とするために使用されるアルゴンガス（Ａｒガス）は、空気中における含有量が少ない上に、液体空気を分留後、水素との反応により酸素を除去して精製することにより製造されることから、ガスの価格が非常に高い。そこで、Ａｒガスの使用を必要としないＥＳＲ法におけるガスシール方法を検討した。 However, the argon gas (Ar gas) used to make the inert gas atmosphere has a small content in the air, and after purifying liquid air, it is purified by removing oxygen by reaction with hydrogen. The price of the gas is very high. Therefore, a gas sealing method in the ESR method that does not require the use of Ar gas was examined.
シール用に使用するガスの種類としては、空気を使用するのが最も安価である。しかし、この空気を使用するにあたっては、下記の３つの問題が存在する。 As the kind of gas used for sealing, it is the cheapest to use air. However, the use of this air has the following three problems.
第一の問題は、水素（Ｈ）に起因する欠陥を発生する可能性が高いことである。すなわち、空気は水分を含有しており、この水分に由来する水素が鋳塊中に侵入し、水素に起因するヘアクラックなどの欠陥を発生させる可能性がある。第二の問題は、非金属介在物の分離機能を損なう可能性のあることである。すなわち、空気中の主成分である酸素（Ｏ）が、鋼などの溶融金属中の活性元素であるＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒなどと反応して、酸化物を生成し、鋳塊中に残留すると、これが非金属介在物となるため、ＥＳＲ法が本来有する非金属介在物の分離機能を損なう可能性がある。そして、第三の問題は、空気中の主成分である窒素（Ｎ）が鋼中に侵入することである。 The first problem is that there is a high possibility of generating defects due to hydrogen (H). That is, air contains moisture, and hydrogen derived from this moisture may enter the ingot and cause defects such as hair cracks caused by hydrogen. The second problem is that the separation function of nonmetallic inclusions may be impaired. That is, oxygen (O), which is the main component in the air, reacts with active elements in molten metals such as steel such as Al, Si, Mn, Cr, etc. to produce oxides and remain in the ingot. Then, since this becomes a nonmetallic inclusion, there is a possibility that the separation function of the nonmetallic inclusion inherent in the ESR method may be impaired. The third problem is that nitrogen (N), which is the main component in the air, penetrates into the steel.
ここで、第一の問題については、前記のとおり、シールガスとしてドライエアを使用し、鋳塊中への水素の侵入を防止することにより解決を図った。本発明において、ドライエアとはその露点温度を−１０℃以下に低下させた乾燥空気をいう。このドライエアを用いることにより、ＥＳＲにおける雰囲気ガス中の水素分圧を低減し、溶解過程にある溶融金属の水素吸収を防止することができた。 Here, as described above, the first problem was solved by using dry air as the seal gas and preventing hydrogen from entering the ingot. In the present invention, dry air refers to dry air whose dew point temperature is lowered to -10 ° C or lower. By using this dry air, it was possible to reduce the hydrogen partial pressure in the atmospheric gas in ESR, and to prevent hydrogen absorption of the molten metal in the melting process.
３．スラグへのＡｌの添加など
第二の問題である酸素の侵入については、鋳塊および溶融メタルプールを被覆しているＥＳＲスラグ中にＡｌを連続的に添加することにより解決を図った。すなわち、エアからスラグ中に侵入した酸素と添加Ａｌとをスラグ内において反応させ、Ａｌ2Ｏ3を生成させて、これをスラグ中に捕捉させることにより、溶鋼などの溶融金属中への酸素の侵入を防止することができた。ここで、上記スラグ自身が、ドライエアと溶鋼との接触を抑制するシール効果を有する可能性もあるが、酸素は鋼中の合金元素との酸化物を生成し、鋼中欠陥の原因となることが明らかであることから、スラグ中へのＡｌの連続的な添加による脱酸処理は不可欠である。
3. Addition of Al to the slag, etc. The second problem of oxygen intrusion was solved by continuously adding Al into the ESR slag covering the ingot and the molten metal pool. That is, oxygen that has penetrated into the slag from the air and the added Al react in the slag to generate Al 2 O 3 and trap this in the slag, so that the oxygen in the molten metal such as molten steel Intrusion could be prevented. Here, the slag itself may have a sealing effect that suppresses contact between dry air and molten steel, but oxygen generates oxides with alloy elements in the steel and causes defects in the steel. Therefore, deoxidation treatment by continuous addition of Al into slag is indispensable.
第三の問題である窒素の侵入については、ドライエアの供給量を好ましい上限値以下に制限することにより、鋼質に殆ど影響を与えない程度の侵入量に抑制することができた。すなわち、ドライエアの供給量を７０Ｎｍ3／ｈ以下に制限すれば、鋼中における窒素含有率の上昇量は３０ｐｐｍ程度以内に抑制され、鋼質に殆ど影響を与えなくなるので、好ましい。これは、ＥＳＲ法による溶解自体が溶融スラグ中で行なわれるため、溶融スラグが溶融金属とドライエアとの接触を抑制するシール材としての効果を発揮していることによる。 The third problem, nitrogen intrusion, can be suppressed to an amount that hardly affects the steel quality by limiting the supply amount of dry air to a preferable upper limit value or less. That is, it is preferable to limit the supply amount of dry air to 70 Nm 3 / h or less because the increase in the nitrogen content in the steel is suppressed within about 30 ppm and hardly affects the steel quality. This is because melting by the ESR method itself is performed in the molten slag, so that the molten slag exhibits an effect as a sealing material that suppresses contact between the molten metal and dry air.
４．構成要件の規定理由および好ましい範囲
本発明において、シールガスとしてドライエアを使用し、スラグ中へＡｌを連続的に添加する理由については、すでに述べたとおりである。以下では、ドライエアの使用条件およびスラグへのＡｌの添加条件についてさらに説明する。
4). Reasons for defining the structural requirements and preferred ranges In the present invention, the reason why dry air is used as the sealing gas and Al is continuously added to the slag is as described above. Hereinafter, conditions for using dry air and conditions for adding Al to the slag will be further described.
４−１．ドライエアの露点温度およびその供給量
鋳型内を大気雰囲気からシールするために供給するドライエアとしては、露点温度を−４０℃以下に低下させた乾燥空気を使用するのが好ましい。露点温度が−４０℃を超えて高いと、ドライエア中に含有される湿分量が多くなり、ＥＳＲ法におけるシールガスとして使用した場合に、鋳型内雰囲気ガス中の水素分圧が高くなって、溶解過程にある溶融金属の水素吸収を抑制することが難しくなるからである。
4-1. Dew point temperature of dry air and its supply amount As the dry air supplied to seal the inside of the mold from the atmospheric atmosphere, it is preferable to use dry air whose dew point temperature is lowered to -40 ° C or lower. If the dew point temperature is higher than -40 ° C, the amount of moisture contained in the dry air increases, and when used as a seal gas in the ESR method, the hydrogen partial pressure in the atmosphere gas in the mold increases and dissolves. This is because it becomes difficult to suppress hydrogen absorption of molten metal in the process.
ドライエアの供給量は、１０〜７０Ｎｍ3／ｈの範囲とすることが好ましい。その供給量が１０Ｎｍ3／ｈ未満では、ＥＳＲ法におけるガスシールの効果が得られにくく、一方、７０Ｎｍ3／ｈを超えて多くなると、鋼中への窒素の侵入量が増加し、鋼中の窒素ピップアップ量が３０ｐｐｍを超えて多くなるからである。 The supply amount of dry air is preferably in the range of 10 to 70 Nm 3 / h. If the supply amount is less than 10 Nm 3 / h, it is difficult to obtain the effect of gas sealing in the ESR method. On the other hand, if it exceeds 70 Nm 3 / h, the amount of nitrogen entering the steel increases, This is because the nitrogen pip-up amount exceeds 30 ppm.
４−２．スラグへのＡｌの添加速度および鋳塊のサイズ
ドライエアによる溶融金属の酸化を防止するために鋳型内のスラグに脱酸剤として添加するＡｌの添加速度は、素材金属の溶解速度により影響される可能性がある。そこで、Ａｌの好ましい添加速度について調査試験を行った。
4-2. Addition rate of Al to slag and ingot size The addition rate of Al added as a deoxidizer to slag in the mold to prevent oxidation of molten metal by dry air can be affected by the dissolution rate of the raw metal There is sex. Therefore, an investigation test was conducted on a preferable addition rate of Al.
図２は、鋳塊のＡｌピックアップ量に及ぼす溶解速度とＡｌ添加速度との関係を示す図である。この試験は、直径が６００ｍｍのＳ４５Ｃ鋼からなる鋳塊を電極として溶解し、直径が８５０ｍｍの水冷鋳型を用いて再凝固させて、１５ｔの鋳塊としたものである。その際、シールガスとして露点温度が−４０℃以下のドライエアを４０Ｎｍ3／ｈの流量で流した。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the dissolution rate and the Al addition rate affecting the amount of Al pickup in the ingot. In this test, an ingot made of S45C steel having a diameter of 600 mm was melted as an electrode, and re-solidified using a water-cooled mold having a diameter of 850 mm to form an ingot of 15 t. At that time, dry air having a dew point temperature of −40 ° C. or lower was passed as a seal gas at a flow rate of 40 Nm 3 / h.
同図の結果から、下記のことが判明した。すなわち、鋳塊のＡｌピックアップ量が正の値、つまり、少なくともＡｌによる脱酸効果を得るためには、溶解速度によらず、Ａｌ添加速度を２００ｋｇ／ｈ以上とすることが好ましい。 From the results shown in the figure, the following was found. That is, in order to obtain a positive value of the amount of Al pick-up of the ingot, that is, at least a deoxidation effect by Al, it is preferable to set the Al addition rate to 200 kg / h or more regardless of the dissolution rate.
一方、鋳塊のＡｌピックアップ量が０．０５質量％を超えて高くならないようにするには、Ａｌ添加速度：Ｗ（ｇ／ｈ）は、溶解速度：ＭＲ（ｋｇ／ｈ）に応じて変化させるのが好ましく、下記（１Ａ）式で表される関係を満足する範囲とすることが望ましい。 On the other hand, in order to prevent the Al pickup amount of the ingot from becoming higher than 0.05 mass%, the Al addition rate: W (g / h) varies depending on the dissolution rate: MR (kg / h). It is preferable to make the range satisfy the relationship represented by the following formula (1A).
Ｗ≦０．３７５×ＭＲ＋５１２．５ ・・・（１Ａ）
したがって、上記の結果から、Ａｌの添加速度は、前記（１）式により表される範囲内に調整することが好ましいことが明らかとなった。
W ≦ 0.375 × MR + 512.5 (1A)
Therefore, from the above results, it has been clarified that the addition rate of Al is preferably adjusted within the range represented by the formula (1).
製造する鋳塊のサイズは、直径が２０００ｍｍ以下とし、かつ鋳塊の質量が１００ｔ以下とすることが好ましい。鋳塊の直径が２０００ｍｍを超えて大きくなると、シール構造が複雑となり、外気の侵入を抑制するのが難しくなるので好ましくないからである。また、鋳塊の質量が１００ｔを超えて増大すると、鋳塊の表面積が増加することに起因してスケールが生成し、持ち込まれる酸素量のバラツキが増大することから、Ａｌの添加速度を適正に制御することが難しくなり好ましくない。 As for the size of the ingot to be manufactured, the diameter is preferably 2000 mm or less, and the mass of the ingot is preferably 100 t or less. This is because if the diameter of the ingot is larger than 2000 mm, the seal structure becomes complicated and it becomes difficult to suppress the intrusion of outside air. In addition, if the mass of the ingot increases beyond 100t, the scale is generated due to the increase in the surface area of the ingot, and the variation in the amount of oxygen brought in increases. It becomes difficult to control, which is not preferable.
１．試験方法
本発明のＥＳＲ法による鋳塊の製造方法の効果を確認するため、以下に示す試験を行い、その結果を評価した。
1. Test method
In order to confirm the effect of the ingot manufacturing method according to the ESR method of the present invention, the following tests were conducted and the results were evaluated.
前記の図１に示されたＥＳＲ装置を用いて、直径が５００ｍｍで鋼成分組成が表１に示されるＳ４５Ｃの鋳塊を電極として溶解し、直径が７００ｍｍのＥＳＲ鋳型を使用して再凝固させて、８ｔの鋳塊を製造した。 Using the ESR apparatus shown in FIG. 1, the ingot of S45C having a diameter of 500 mm and the steel component composition shown in Table 1 is melted as an electrode, and re-solidified using an ESR mold having a diameter of 700 mm. Thus, an 8t ingot was produced.
溶解速度を７００ｋｇ／ｈとし、シールガスとして、Ａｒガス、露点温度が１０℃の通常の空気、および露点温度が−４０℃のドライエアをそれぞれ用いた溶解試験を行い、シール性、製造された鋳塊の品質、ならびにシールおよびＡｌ添加の合計コストの比較を行った。 The dissolution rate was set to 700 kg / h, and a melting test was performed using Ar gas, normal air having a dew point temperature of 10 ° C., and dry air having a dew point temperature of −40 ° C. A comparison was made of the quality of the mass and the total cost of sealing and Al addition.
そして、試験結果の評価は、ＥＳＲ前後における鋳塊中の酸素、窒素およびＡｌの各成分のピックアップ量、ならびに鋳塊の超音波探傷試験（ＵＳＴ）により行った。 The evaluation of the test results was performed by the pick-up amounts of each component of oxygen, nitrogen, and Al in the ingot before and after ESR, and the ultrasonic flaw detection test (UST) of the ingot.
各成分のピックアップ量は、ＥＳＲ終了後における各成分の含有率からＥＳＲ開始前における各成分含有率を減じた値により求めた。また、ＵＳＴについては、ＥＳＲにより得られた鋳塊を直径３００ｍｍの鋼塊に鍛造した後、外削を行い、これを試料として、ＪＩＳ ５８７に規定された方法に準拠して、探傷試験を行い、その結果により評価した。 The pick-up amount of each component was determined by a value obtained by subtracting each component content before the start of ESR from the content of each component after the end of ESR. For UST, the ingot obtained by ESR is forged into a steel ingot with a diameter of 300 mm, and then subjected to external cutting. Using this as a sample, a flaw detection test was conducted in accordance with the method specified in JIS 587. The result was evaluated.
特に、水素については、ＥＳＲ前後における成分分析値による評価が難しいため、水素含有率が高い場合に発生する水素性欠陥（白点）をＵＳＴにより検出することにより評価した。また、酸素についても、溶鋼中に侵入して非金属介在物を形成した場合には、ＵＳＴにより評価できることから、ＵＳＴにより水素および酸素の侵入を同時に評価した。 In particular, since it is difficult to evaluate the component analysis values before and after ESR, hydrogen was evaluated by detecting hydrogen defects (white spots) generated when the hydrogen content is high by UST. Moreover, since oxygen can also be evaluated by UST when it penetrates into molten steel and forms non-metallic inclusions, the penetration of hydrogen and oxygen was simultaneously evaluated by UST.
２．鋳塊の製造試験効果
表２に、試験条件および試験結果を示した。
2. Ingot Manufacturing Test Effect Table 2 shows test conditions and test results.
同表において、ＥＳＲ前後の成分濃度差は、各成分についての、(ＥＳＲ終了後の濃度（ｐｐｍ）−ＥＳＲ開始前の濃度（ｐｐｍ）)を表す。また、コストは、試験番号１におけるコストを基準（１．０）として相対値により表した。 In the same table, the component concentration difference before and after ESR represents (concentration after completion of ESR (ppm) −concentration before start of ESR (ppm)) for each component. The cost was expressed as a relative value with the cost in test number 1 as the standard (1.0).
試験番号１〜４は、前記請求項１で規定する本発明の条件を満たさない比較例についての試験であり、試験番号５〜９は、本発明で規定する条件を満足する本発明についての試験である。
Test numbers 1 to 4 are tests for comparative examples that do not satisfy the conditions of the present invention defined in claim 1, and
試験番号１では、シールガスとしてＡｒガスを使用しているので、ＵＳＴ欠陥のない高品質の鋳塊が得られているが、シールガスとして使用するＡｒのコストが高いことから、コストは最も高くなっている。試験番号２は、シールガスとして通常のエアを用い、かつスラグにＡｌを添加しなかったので、ＵＳＴ欠陥として、水素（Ｈ）性欠陥である白点および酸素（Ｏ）性欠陥である非金属介在物が検出された。 In test number 1, since Ar gas is used as the seal gas, a high-quality ingot without UST defects is obtained. However, since the cost of Ar used as the seal gas is high, the cost is the highest. It has become. Test No. 2 uses normal air as the seal gas and does not add Al to the slag, so as a UST defect, a white spot that is a hydrogen (H) defect and a non-metal that is an oxygen (O) defect Inclusions were detected.
また、試験番号３は、スラグにＡｌを添加したものの、シールガスとして通常のエアを用いたので、水素性欠陥である白点が検出された。そして、試験番号４では、シールガスとして、露点温度が−４０℃のドライエアを使用したものの、スラグにＡｌを添加しなかったことから、酸素性欠陥である非金属介在物が検出された。 In Test No. 3, although Al was added to the slag, normal air was used as the seal gas, so white spots that were hydrogen defects were detected. In Test No. 4, although dry air having a dew point temperature of −40 ° C. was used as the seal gas, Al was not added to the slag, so that nonmetallic inclusions that were oxygen defects were detected.
これらの比較例に対して、本発明例である試験番号５〜９では、いずれも、ＵＳＴ欠陥が検出されない高品質の鋳塊が得られ、しかも、そのコストは、シールガスとしてＡｒガスを使用した試験番号１の場合の１／１３〜１／１７であり、極めて経済性に優れていることが確認された。
In contrast to these comparative examples, in
本発明のＥＳＲ法を用いた鋳塊の製造方法によれば、鋳型内を大気雰囲気から遮蔽するシールガスとしてドライエアを使用するとともに、鋳型内の溶融スラグへ適正量のＡｌを脱酸剤として添加するので、高価な不活性ガスを使用することなく、鋳塊への水素および酸素の侵入を防止し、安価な製造コストのもとに、高品質の鋳塊を製造するこができる。したがって、本発明の方法は、高級で清浄な金属鋳塊を低コストで製造できる再溶解凝固法として、広範に活用できる実用的価値の高い鋳塊の製造方法である。 According to the ingot manufacturing method using the ESR method of the present invention, dry air is used as a sealing gas for shielding the inside of the mold from the atmosphere, and an appropriate amount of Al is added to the molten slag in the mold as a deoxidizer. Therefore, without using an expensive inert gas, hydrogen and oxygen can be prevented from entering the ingot, and a high-quality ingot can be produced at a low production cost. Therefore, the method of the present invention is a method for producing an ingot having a high practical value that can be widely used as a remelting and solidification method capable of producing a high-grade and clean metal ingot at a low cost.
１：消耗電極（溶解用素材金属）、 ２：スタブ、 ３：溶融スラグ、 ４：水冷鋳型、５：冷却水、 ６：水冷定盤、 ７：メタルプール、 ８：金属鋳塊（鋼塊）、
９：シールガス配管、 １０：シールガス、 １１：Ａｌ添加孔、 １２：シールカバー、１３：電源装置、 １４：電気配線
1: consumable electrode (melting material metal), 2: stub, 3: molten slag, 4: water-cooled mold, 5: cooling water, 6: water-cooled surface plate, 7: metal pool, 8: metal ingot (steel ingot) ,
9: Seal gas piping, 10: Seal gas, 11: Al addition hole, 12: Seal cover, 13: Power supply device, 14: Electrical wiring
Claims (3)
２００≦Ｗ≦０．３７５×ＭＲ＋５１２．５ ・・・（１） As the dry air, air having a dew point temperature of −40 ° C. or lower is supplied at a flow rate of 10 to 70 Nm 3 / h, the dissolution rate is MR (kg / h), and the Al addition rate is W (g / H), Al is added so that the addition rate of Al satisfies the relationship represented by the following formula (1): Ingot by electroslag melting method according to claim 1 Manufacturing method.
200 ≦ W ≦ 0.375 × MR + 512.5 (1)
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- 2007-09-25 JP JP2007247060A patent/JP2009078273A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2020082166A (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | 大同特殊鋼株式会社 | Remelting furnace and remelting method |
| JP7259292B2 (en) | 2018-11-29 | 2023-04-18 | 大同特殊鋼株式会社 | Remelting furnace and remelting method |
| CN109385537A (en) * | 2018-11-30 | 2019-02-26 | 大冶特殊钢股份有限公司 | Electroslag furnace under protective Ar gas furnace charge bar and collector ring deashing blow device and electroslag furnace |
| CN109385537B (en) * | 2018-11-30 | 2024-02-20 | 大冶特殊钢有限公司 | Protective atmosphere electroslag furnace burden rod and collecting ring ash cleaning and blowing device and electroslag furnace |
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