JPH03197624A - 成分制御真空esr方法 - Google Patents
成分制御真空esr方法Info
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- JPH03197624A JPH03197624A JP33612989A JP33612989A JPH03197624A JP H03197624 A JPH03197624 A JP H03197624A JP 33612989 A JP33612989 A JP 33612989A JP 33612989 A JP33612989 A JP 33612989A JP H03197624 A JPH03197624 A JP H03197624A
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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。
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)
この発明は、成分制御真空ESR方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、高品質で、成分制御
性に優れた新しいESR方法に関するものである。
る。さらに詳しくは、この発明は、高品質で、成分制御
性に優れた新しいESR方法に関するものである。
(従来の技術とその課題)
従来より、溶解および造塊した鋼材を再溶解して組織均
一性の良好な高品質鋼材を製造するための方法として、
VAR(真空アーク溶解)法とともにESR(エレクト
ロスラグ再溶解)方法が知られている。
一性の良好な高品質鋼材を製造するための方法として、
VAR(真空アーク溶解)法とともにESR(エレクト
ロスラグ再溶解)方法が知られている。
VAR(真空アーク溶解)法が真空下に鋼材をアーク溶
解するのに対し、このESRはスラグ中に鋼材を浸漬し
て溶解することを特徴としており、VARに比べて製品
歩留り、凝固組織の品質、さらには表面品質が良好であ
るという長所を有し、高級鋼材の再溶解のために活用さ
れてきている。
解するのに対し、このESRはスラグ中に鋼材を浸漬し
て溶解することを特徴としており、VARに比べて製品
歩留り、凝固組織の品質、さらには表面品質が良好であ
るという長所を有し、高級鋼材の再溶解のために活用さ
れてきている。
このBSR方法は、たとえば第1図に示したように、水
冷銅るつぼ(1)内に素材としての鋼材を電極(2)と
して挿入し、スラグ(3)にこれを浸漬して電気溶解し
、溶解とともにこのrjh極(2)を下降させつつ再溶
解鋼塊(4)を得る方法である。また、このESR法で
は、スラグ(3)の直下に溶解域(5)が形成され、こ
の溶解域(5)の大きさや状態は、溶解速度等によって
規定されている。
冷銅るつぼ(1)内に素材としての鋼材を電極(2)と
して挿入し、スラグ(3)にこれを浸漬して電気溶解し
、溶解とともにこのrjh極(2)を下降させつつ再溶
解鋼塊(4)を得る方法である。また、このESR法で
は、スラグ(3)の直下に溶解域(5)が形成され、こ
の溶解域(5)の大きさや状態は、溶解速度等によって
規定されている。
このESRは、前述の通り、高品質鋼塊の製造のための
方法として極めて有用であるが、Al、Si等の軽元素
やS、P等の元素の成分含有量を制御するのが龍しいと
いう欠点があった。これはスラグメタル反応に帰因する
ものと、大気中での溶解であることによる電気化学的反
応によって気化散逸してしまうことに帰因するものとに
区別される。
方法として極めて有用であるが、Al、Si等の軽元素
やS、P等の元素の成分含有量を制御するのが龍しいと
いう欠点があった。これはスラグメタル反応に帰因する
ものと、大気中での溶解であることによる電気化学的反
応によって気化散逸してしまうことに帰因するものとに
区別される。
スラグメタル反応についてはスラグ組成の制御により成
分制御の改善が可能であるものの、元素の種類によって
は必ずしもこの改善効果は充分でなく、また、S元素に
ついては依然として成分制御が難しいのが実情であった
。
分制御の改善が可能であるものの、元素の種類によって
は必ずしもこの改善効果は充分でなく、また、S元素に
ついては依然として成分制御が難しいのが実情であった
。
このような欠点は、エンジニアリングプラスチックの成
形金型として注目されている高S含有の鋼材の再溶解に
は大きな問題となっていた。この高S含有鋼材にはMn
、Cuなとの金属が含まれており、これらの金属成分は
、VAR(真空アーク溶解)によっては蒸発してしまう
ために適用するのが龍しく、ESRはこの点でVARの
欠点を解消するしのではあるが、S元素については逆に
これを散逸させてしまうという欠点があった。
形金型として注目されている高S含有の鋼材の再溶解に
は大きな問題となっていた。この高S含有鋼材にはMn
、Cuなとの金属が含まれており、これらの金属成分は
、VAR(真空アーク溶解)によっては蒸発してしまう
ために適用するのが龍しく、ESRはこの点でVARの
欠点を解消するしのではあるが、S元素については逆に
これを散逸させてしまうという欠点があった。
このため、VARに比べて高品質な組織性と表面性を得
ることができ、さらには高い歩留りという特長を有する
ESR方法ではあっても、S成分の含有量を所定の範囲
とすることのできる成分制御性には限界があった。
ることができ、さらには高い歩留りという特長を有する
ESR方法ではあっても、S成分の含有量を所定の範囲
とすることのできる成分制御性には限界があった。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、ESHの特長を生かしつつ、その欠点を解消し、
S元素をはじめとする成分の制御性に優れた高品質鋼塊
の溶製を可能とする新しいESR方法を提供することを
目的としている。
あり、ESHの特長を生かしつつ、その欠点を解消し、
S元素をはじめとする成分の制御性に優れた高品質鋼塊
の溶製を可能とする新しいESR方法を提供することを
目的としている。
(課題を解決するための手段)
この発明は、上記の課題を解決するものとして、真空下
に直流極性可変とした電極をスラグ中に浸漬して直流電
気溶解することを特徴とする成分制御真空ESR方法を
提供する。
に直流極性可変とした電極をスラグ中に浸漬して直流電
気溶解することを特徴とする成分制御真空ESR方法を
提供する。
また、この発明は、上記の極性を利用して、S([黄)
、P(燐)、0(酸素)、AJ (アルミニウム)等の
成分を制御し、また、真空下のESRによって低水素材
を溶製することを特徴としてもいる。
、P(燐)、0(酸素)、AJ (アルミニウム)等の
成分を制御し、また、真空下のESRによって低水素材
を溶製することを特徴としてもいる。
添付した図面の第2図は、この発明の成分制御真空ES
R方法に用いることのできる装置の一例を示したもので
ある。
R方法に用いることのできる装置の一例を示したもので
ある。
従来のESR装置と同様に、水冷銅るつぼ(1)内に鋼
材の電極(2)を挿入し、その下端部をスラグ(3)中
に浸漬して溶解する。溶製鋼塊(4)は溶解域(5)の
凝固組織として形成される。この従来装置の構成に加え
、この発明の方法のために、溶解炉全体を真空状態とし
、上部はダイナミックシール(6)によって封止してい
る。
材の電極(2)を挿入し、その下端部をスラグ(3)中
に浸漬して溶解する。溶製鋼塊(4)は溶解域(5)の
凝固組織として形成される。この従来装置の構成に加え
、この発明の方法のために、溶解炉全体を真空状態とし
、上部はダイナミックシール(6)によって封止してい
る。
また、この装置には、スラグシュータ−(7)を備え、
スラグ(3)の組成と量を所定の範囲となるように制御
する。このスラグ組成の制御と、電流、電圧、さらには
従来のESRと同様に電極(2)のスラグ(3)への浸
漬深さの制御とを関連つけることによって、介在物の混
入を抑え、所定の元素成分の組織が均一に形成された鋼
塊(4)を得ることを可能とする。
スラグ(3)の組成と量を所定の範囲となるように制御
する。このスラグ組成の制御と、電流、電圧、さらには
従来のESRと同様に電極(2)のスラグ(3)への浸
漬深さの制御とを関連つけることによって、介在物の混
入を抑え、所定の元素成分の組織が均一に形成された鋼
塊(4)を得ることを可能とする。
さらに、この装置では、切替器(8)によって、電極(
2)と鋼塊(4)および溶解域(5)との極性を切替自
在としている。極性の切替によって、S、P、O,A、
ll等の成分の鋼塊への含有状態を制御することを可能
としている。
2)と鋼塊(4)および溶解域(5)との極性を切替自
在としている。極性の切替によって、S、P、O,A、
ll等の成分の鋼塊への含有状態を制御することを可能
としている。
たとえばこの第2図の装置を用いて再溶解するにあたっ
ては、従来のESHの条件を目安として操業条件を設定
することができる。なお、真空度は、たとえば5〜10
0TOrr程度とし、真空排気の後にアルゴン導入して
アルゴンシールした状態としてもよい、真空下の操作で
あるため、ESHに比べて水蒸気分圧が低下し、水素原
子を低減することができる。この点は、タービン用素材
等の低水素化材の溶製に有効となる。
ては、従来のESHの条件を目安として操業条件を設定
することができる。なお、真空度は、たとえば5〜10
0TOrr程度とし、真空排気の後にアルゴン導入して
アルゴンシールした状態としてもよい、真空下の操作で
あるため、ESHに比べて水蒸気分圧が低下し、水素原
子を低減することができる。この点は、タービン用素材
等の低水素化材の溶製に有効となる。
また、成分制御のための極性は、電気化学反応によって
元素ごとに相違するが、たとえばS([黄)元素につい
てみると、電極(2)が負極(−)の場合には、電極(
2)の先端からスラグ(3)中へ (S)+2e−→ (S2−) の反応で溶融し、さらに (Sト)→(S)+2e の反応によってS元素が溶解域(5)へ移動し、鋼塊(
4)中に含有されるものと考えられる。
元素ごとに相違するが、たとえばS([黄)元素につい
てみると、電極(2)が負極(−)の場合には、電極(
2)の先端からスラグ(3)中へ (S)+2e−→ (S2−) の反応で溶融し、さらに (Sト)→(S)+2e の反応によってS元素が溶解域(5)へ移動し、鋼塊(
4)中に含有されるものと考えられる。
逆に電極(2)が正4i+(+)の場合には(S’−)
+3/202→So2+ (0’−)として気相へ除去
される割合が大きくなるものと考えられる。
+3/202→So2+ (0’−)として気相へ除去
される割合が大きくなるものと考えられる。
このなめ、成分制御のためには、この極性を利用するこ
とが極めて有効となる。このS元素の場合、高S含有鋼
塊の溶製のためには、S元素をスラグ(3)中に添加し
、かつ電極(2)を負極とすることにより効果的に操業
することができる。
とが極めて有効となる。このS元素の場合、高S含有鋼
塊の溶製のためには、S元素をスラグ(3)中に添加し
、かつ電極(2)を負極とすることにより効果的に操業
することができる。
Al含有量を高める場合にも、電極(2)を負極とし、
Pの含有量を高める場合には、逆に電極(2)を正極と
する。
Pの含有量を高める場合には、逆に電極(2)を正極と
する。
このように、各々の元素の電気化学的反応性によって極
性を選択すればよい。
性を選択すればよい。
次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の成分制御真
空ESR方法について説明する。
空ESR方法について説明する。
(実施例)
第2図に示した装置を用い、次に組成の鋼材を再溶解し
た。
た。
Mn 1.55
Cu 1.0O
Ni 3.20
Mo 0.30
An 1.00
St O,30
CO,12
SO115
残部Fe
再溶解は次の条件により行った。
気後アルゴンガスを導入した。
鋼塊モールド径(D>
電極ボール径(d)
d/D
サイドギャップ
スラグ量
スラグ組成 Ca F 2
Al□0゜
なお、
457I111
327 園
0.72
65m+
60w(z
64.8
27.7
5.5
真空排
Al 2
電流 13KA
電圧 35V
極性 電極を負極(−)
真空度 9.5Torrこの再溶解
の結果、S元素の歩留りは95%と極めて良好となった
。気化脱Sが抑制され、かつ、電極−鋼塊歩留が良かっ
た。
の結果、S元素の歩留りは95%と極めて良好となった
。気化脱Sが抑制され、かつ、電極−鋼塊歩留が良かっ
た。
また、主要元素のMn、Cu、Alの含有量も安定して
いた0通常のVARの場合は、Mn、Cuが蒸発し、そ
の特性の低下は避けられなかった。たとえば、第3図に
示した鋼塊の表層部の化学分析からも、従来のVARに
見られる表層部でのMn、Cuの濃化現象はこの発明の
方法による場合には全く認められない。
いた0通常のVARの場合は、Mn、Cuが蒸発し、そ
の特性の低下は避けられなかった。たとえば、第3図に
示した鋼塊の表層部の化学分析からも、従来のVARに
見られる表層部でのMn、Cuの濃化現象はこの発明の
方法による場合には全く認められない。
第4図は、VARとの比較として、引張り強さを示した
ものである。鋼塊のMn含有量はMARの場合1.45
%に低下しているのに比べこの発明による場合には1.
65%と高く、引張り強さを高めであるにもかかわらず
、伸び、衝撃値は同等またはそれ以上の結果を得ている
。
ものである。鋼塊のMn含有量はMARの場合1.45
%に低下しているのに比べこの発明による場合には1.
65%と高く、引張り強さを高めであるにもかかわらず
、伸び、衝撃値は同等またはそれ以上の結果を得ている
。
第5図は、スラグ中に5%のSを添加した場合の鋼塊底
部からの距離とS含有量とを評価したものである。所要
の規格内に安定して含有されていることがわかる。
部からの距離とS含有量とを評価したものである。所要
の規格内に安定して含有されていることがわかる。
第6図は、AJの含有量を、電極を負極(−)にした場
合と、正極(+)にした場合について示したものである
。前者の場合、Alの損失が小さいことがわかる0組織
の均一性、表面性も良好である。
合と、正極(+)にした場合について示したものである
。前者の場合、Alの損失が小さいことがわかる0組織
の均一性、表面性も良好である。
(発明の効果)
この発明により、以上詳しく説明した通り、VAR法に
よっては蒸発してしまうMn、Cu等の元素の敗退を抑
え、しかも極性利用によるS、Al、Pなどの成分制御
が可能となる。
よっては蒸発してしまうMn、Cu等の元素の敗退を抑
え、しかも極性利用によるS、Al、Pなどの成分制御
が可能となる。
その組織の均一性は良好で、表面性も優れている0歩留
りも向上する。
りも向上する。
また、真空溶解であることから低水素原子溶製も可能と
なる。TR等の工程も省略可能となる。
なる。TR等の工程も省略可能となる。
第1図は、従来のESR装置について示した断面図であ
る。第2図は、この発明に用いることのできる装置を示
した断面図である。 第3図は、この発明の実施例について、鋼塊の表層部に
おけるMnとCuの含有状態を示した図である。第4図
は引張り強さを示した図である。 第5図および第6図は、SおよびAJの含有状態を示し
た図である。 1・・・水冷銅るつぼ 2・・・鋼材電極 3・・・ス ラ グ 4・・・鋼塊 5・・・溶 解 部 6・・・ダイナミックシール 7・・・スラグシュータ− 8・・・切 替 器
る。第2図は、この発明に用いることのできる装置を示
した断面図である。 第3図は、この発明の実施例について、鋼塊の表層部に
おけるMnとCuの含有状態を示した図である。第4図
は引張り強さを示した図である。 第5図および第6図は、SおよびAJの含有状態を示し
た図である。 1・・・水冷銅るつぼ 2・・・鋼材電極 3・・・ス ラ グ 4・・・鋼塊 5・・・溶 解 部 6・・・ダイナミックシール 7・・・スラグシュータ− 8・・・切 替 器
Claims (2)
- (1)真空下に直流極性可変とした電極をスラグ中に浸
漬して直流電気溶解することを特徴とする成分制御真空
ESR方法。 - (2)電極を負極として溶解する高sおよび/または高
Al含有材溶製のための請求項(1)記載の成分制御真
空ESR方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33612989A JPH03197624A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 成分制御真空esr方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33612989A JPH03197624A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 成分制御真空esr方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03197624A true JPH03197624A (ja) | 1991-08-29 |
Family
ID=18295998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33612989A Pending JPH03197624A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 成分制御真空esr方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03197624A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104846212A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | 一种真空自耗炉冶炼方法 |
CN104976888A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | 一种真空自耗冶炼炉 |
CN108866345A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 东北大学 | 一种真空电渣重熔炉熔炼高洁净度钢锭方法 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP33612989A patent/JPH03197624A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104846212A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | 一种真空自耗炉冶炼方法 |
CN104976888A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 重庆钢铁(集团)有限责任公司 | 一种真空自耗冶炼炉 |
CN108866345A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 东北大学 | 一种真空电渣重熔炉熔炼高洁净度钢锭方法 |
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