JPH0339425A - エレクトロスラグ再溶解操業における反応性元素の酸化を低減させる方法および手段 - Google Patents

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】 （１）産業上の利用分野 本発明は、電気炉、特に、エレクトロスラグ再溶解炉（
Ｅ　Ｓ　Ｒ）の操業、及びこのような炉内の雰囲気を、
最終金属製品の改善された化学的組成の調節及び改善さ
れた清浄性をもたらすように、連続的に調節する方法及
び装置に関する。

エレクトロスラグ再溶解されたある種のインゴットは酸
化され易い反応性元素を含有するので、金属の化学的組
成の調節及び清浄性の両方について重大な問題がある。

エレクトロスラグ炉の中のスラグ浴の上の雰囲気は、イ
ンゴットの再溶解された金属の化学的性質及び清浄性の
両方に劇的な影響をもつ。空気中に含まれている酸素及
び炉の中で正常に存在する空気の含水量は、両方とも有
意な要素である。酸素は、酸化物を形成するために、反
応性元素と結び付く。酸化物は、スラグ浴の中で保持さ
れ、それによって、特定の元素の金属を減する。この機
構によって排除された元素ば、しばしば、これらの元素
に関して所望の規格値以下に下げる原因となる。その上
、酸化の工程は、最終的に製造されたインゴットの全体
にわたって均一ではない。特に、反応性元素は、溶融工
程の初期の部分でより急檄に減じられている。酸化の割
合は、金属中の反応性元素の含有量がスラグ中の酸化物
の種と平衡して完全に減少するまで、溶融が進むにつれ
て、次第に減じられる。結果として、多くの場合、重大
な元素を規格値に保持することも、結果として生ずるイ
ンゴットの頂部から底部までそれを維持するも実行でき
ない。加えて、溶融物の頂部と底の間の組成勾配は、特
定の機械的特性を引き出すだめの熱処理時間及び温度を
決定するのが困難となる。

スラグ浴の上の炉雰囲気の調節について考慮すべき基本
的な事柄は、雰囲気から酸素が入ってくるのを防ぐ方法
及び手段を開発する要求である。

この目的を達成するために創案されたいくらかの技術の
有効性を決定するために、スラグ浴の上の酸素含有量を
測定する、効果的な方法及び手段を見いだすことは必要
である。分析装置は、酸素レベルを正確に決定するのに
利用できる。しかしながら、一つの問題が、スラグ浴の
上の雰囲気の試料を採取の際に存在する。

酸素分析器は、スラグから発生した固体粒子を含む炉雰
囲気からガス試料を吸い込み、そして、急速に実験の管
を塞ぐ。結果として、過去に、雰囲気の試料は、−溶解
の初期の部分でのみ得られた。

（２）従来の技術 上で言及された問題は、エレクトロスラグ再溶解の技術
分野における当業者にとってよく知られており、いくつ
かの解決手段が示唆され、ある場合には、その課題を解
決することが試みられた。−解決手段の一つは、雰囲気
と全く導通せずに、ラム又は電極に対する電流供給部材
が、金属浴に向かって電極を送ることを可能とする密封
の滑り封止装置をもち、好ましくは金属の部材から組み
立てられた、水冷構造物の中に、予め形成された再溶解
電極を閉じ込めることである。

この炉のタイプは、二通りの方法で操業されることが可
能である。その炉は、真空システムによって可能にされ
た低い圧力にまで排気され、この圧力で溶解することが
可能であり、又、上記炉は、不活性ガスを用いてより高
い圧力まで戻って満たされ、より高い圧力で溶解するこ
とが可能である。

両方の実例の中で、低温開始スラグ（ｃｏｌｄ　５ｔｓ
ｒｔｓｌＢ）のやり方がよく用いられた。低温開始スラ
グのやり方は、電極の底をるつぼ又は金属の開始物質の
底板に接触させることにより簡潔に説明されうる。スラ
グ又はフラックス材料の予め決定された量が、型と電極
の間の環状の領域に、それから、注がれた。炉は、その
後、密封され、所望の圧力レベルまで下げられる。詳細
に記載された溶解の実例によると、圧力は、真空ポンプ
の容量によって限定されたものか、又は、不活性ガスの
導入によって達成されたより高い圧力のどちらかである
。溶解は、電極の底と始動装入物又はるつぼの底の間の
短い電流回路状態を生ずる電源に電圧を印加することに
よって開始される。この場所で、電極は、後ろに引かれ
、上記電極と底の間に形成された電気アークを生ずる。

このアークによって発生された熱は、電極を取り囲んで
いるスラグ材料を溶解する結果を引き起こす。スラグの
溶解が完了された、若しくは、完了に近い時に、電極の
終端から新しく形成された溶融スラグを通って底までの
間に、接続が作られる。従って、工程は、アーク加熱工
程から熱抵抗工程に変化する。

スラグ上で１トル程度の真空を使用することにより溶解
が不安定となり、ひいてはインゴットの表面及び内部イ
ンゴットの性質の劣化につながることが判明した。他方
、これとは対照的に大気圧に近い不活性ガス圧力及び大
気圧で溶解することによりインゴットの表面及び内部状
況が改善されるうえ、反応性元素も保護することかでさ
る。但し、この方法は、行ないにくい上、生産性の低下
、内部表面をコーティングしている腐食スラグヒユーム
によって起こる装置維持上の問題、封止装置から引きこ
まれる際にラムが動かなくなること及び真空系にヒユー
ムが持ちこまれること等、種々の問題の原因となる。

エレクトロスラグ再溶融における反応性元素の損失を防
ぐ為に用いられる別の方法としては、考慮される反応性
元素とスラグ中の酸化物の種との間の熱力学平衡を測定
する方法が挙げられる。理論的には、平衡濃度の反応性
酸化物の種をエレクトロスラグフラックスに加えること
によって反応が酸化物の種を生成する方向に向かうこと
を妨げることができるはずである。しかし、この解決手
段にはいくつかの問題がある。

まず第１に槽上に供給される酸素はすべての実用的目的
に該当するよう本質的に大気であり、無尽蔵の酸素を供
給し、これにより非平衡状態を保つ推進力を与え、より
多くの酸化物が生成されている。第２に、出発原料であ
るスラグに加える為の問題の酸化物の種は入手しに＜＜
、費用面で問題がある。

例えば、Ｍ　Ｏ、Ｍ　ｚ　Ｏｓ　、　Ｍ　ｓ　Ｏ’４に
ついては異なる平衡が存在する。尚、この場合のＭとは
ＡＭ、Ｔｉ。

Ｃｕ、Ｍａなどの元素を表わす一般的な文字とする。

第３に成る特定の酸化物の種を過度に加えると初期スラ
グの物性が変わってしまう。又、元素が金属に戻ること
もある。エレクトロスラグフラックスは、液相線および
固相線の温度、蒸気圧及び導電率などの要因に関し、但
し、これらののみに限られるものではないが、特定の制
約内で用いられるよう作られている。これらの要因はす
べて組成によって決定される。

反応性元素の酸化を阻止又は遅らせるもう１つの方法と
して、通常のＥＳＲ炉である上述の真空アーク炉の構造
に類似した炉を使用する方法がある。但し、これらの炉
のラム封止装止装置は、従来の真空アーク再溶融炉で使
用されている密接した公差の封止装置ではなく、ラムと
炉構造との間のギャップを許容する封止装置である。こ
のギャップによりスラグヒユームの凝縮物でラムがコー
ティングされて動かなくなるという問題は避けられるが
、一方、完全な密封状態が形成されない為、高価な不活
性ガスを多量に必要とする。こうして状況下での多量の
不活性ガスは空気を炉内へ吸入させ、安全上の問題を伴
うこととなる。

最後に、元素を一次溶融体に更に加え、元素を所望のレ
ベルにまで減少させることによって反応性元素の損失を
許容する決定が成される。この方法の離点は、通常より
高価につく元素を更に加えるが、この加えられた量が失
われ、結果的に製造費がより高くなってしまうことにあ
る。更に、この方法では、最終インゴットにおける頂部
から底部への“元素の組成勾配”という問題も解決する
ことができない。更に反応性元素の損失も一定のレベル
で起こらないことがわかった。

（３）発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は反応性元素の損失を減らし、かつ鉄、ニ
ッケル、コバルト合金等の合金をエレクトロスラグ再溶
融する際にインゴットの頂部から底部に至る全体につい
てよりすぐれた均一性が得られるようにする為の手段、
方法及び材料とを提供することである。説明の便宜上、
上述の元素にはシリコン、アルミニウム、チタニウム、
ジルコニウム、セリウム及びランタンが含まれるものと
するが、これに限られるものではない。更に、より望ま
しい具体例として、 望ましくは本発明の方法、手段と従来のエレクトロスラ
グ方法との間の互換性に対する柔軟性、対応性を提供す
ることも本発明のもう１つの目的である。この目的は、
スラグ槽上の大気圧の成る要因を単独で又は平衡スラグ
を考慮した上で測定するなど、大気の特定要因をコント
ロールすることによって達成さるるものである。更に詳
しくは、本発明は溶融中るつぼ方向に可動するラムを備
えたエレクトロスラグ再溶融炉の以下より成る操業方法
を提供するものである；ラムが動いている間に大気が逃
げることを本質的に防ぐ様、るつぼ内の溶融スラグの上
に大気を封入する。この第一段階では、炉内大気の酸素
レベルを監視し、監視の機能として酸素を望ましいレベ
ルに保つ為炉内大気に不活性ガスを導入する。

本発明によると不活性ガスを僅かに正圧に維持すること
により漏洩によって酸素（空気）が流入することを防止
又は最小限とすることが可能になる。

（４）問題点を解決するだめの手段 本発明は、エレクトロスラグ再溶融炉のような炉内にお
ける槽上の大気を測定及び制御することにまつわる上述
の問題点を経済的に解決する方法を提供するものであり
、この方法には、以下に挙げる３点の重要な改良点が含
まれる： １）スラグヒユームからの固体粒子による詰まりを防止
するように設計されたガス導入ポート及び試料採取ポー
トの設置、構造及び位置、２）効果的であるが、設置の
容易な炉外殼、３）外殼、導電装置及び電極支持体との
間の部分全体をカバーし外殼に固定された当業者の間で
ラムとして知られている可動封止部、以下、上記各特徴
部分をより詳しく説明する。

本発明による炉内槽上の大気制御はガス導入ポート及び
試料ポートの設置、構造及び位置とを特徴とするもので
ある。ガス導入ポート及び試料採取ポートの寸法及び位
置については第１図を参照されＩ；い。ここには、鉄、
ニッケル及びコバルト合金のインゴットを製造する為に
使われるタイプの通常のエレクトロスラグ再溶融炉１０
が示されている。炉にはるつぼ底板１２、るつぼの銅製
鋳型１６を含み空孔１８を戊すステンレス製ジャケット
１４及び上端にラム２２を有し、電極２０を受ける様装
置されている鋳型の開口部１９が含まれ、電極は鋳型の
頂部から負荷される。又、周知のとおり、ベース１２及
び鋳型１６によって空気／酸素の種部への流入を最小限
とする機械的な密封状態が得られる。

上述のとおり本発明によるとこれは鋳型１６に於いて与
えられ、それぞれ酸素制御システム及び測定システムで
あるところの水平に置かれＩ；ポート２４．２６内に至
るようになっている。図面上は各システムにつき１つず
つポートが示されているだけであるが実際には数個のポ
ートが戦略的に配置されていると理解して良い。又、こ
れらのポートには、不活性ガス源３１及び酸素分析器３
２とにそれぞれ接続されたライン又は管２８．２９と各
ポートとの間を仕切る為に、鋳型の内部に形成された縦
通路を通してポートを接続するカップリング２７が設（
すらている。尚、このカップリングとしては、第１図で
距離又は高さＨとしてあらかじめ指定された場所におい
て内部鋳型表面３４を介し鋳型１６の内部領域と連絡す
るように配置されるハンセン　クイック　ディスコネク
ト　ｌ／４インチＮＰＴのような公知のタイプのものを
使用することができる。又、Ｈは第１図でＬとして表わ
された最大の長さに達した時、再溶融インゴットのスラ
グキャップによってカバーされない鋳型内の最深部から
鋳型の最頂部までの最短距離を表わすものとする。例と
して提示したケースでは鋳型１６の最頂部からの距離で
あるＨは約１０〜１８インチ（２５，４〜４５．７ｃａ
＋）である。酸素分析器３２もいくつかのタイプの中か
ら選ぶことができるがその１つとしてテレダインカンパ
ニーのモデル３２６ＲＢによる酸素分析器があげられる
。

又経験上、通路２４及び２６は約５／１６インチ（７゜
９４０）となることが知られている。

上記の方法は、鋳型の頂部又は鋳型の上部から試料採取
し、ガスを導入する方法に比べ２つの点で明らかにすぐ
れている。その２点とはすなわち■限界制御変数及び酸
素レベルが正確に測定できる事、と■炉外殼又はラム封
止装置内の漏洩による空気の流入がもっとも起こりにく
い場所に不活性ガスを導入する事である。更にここでは
、通路２４．２６が鋳型壁の内部に位置することにより
、電極と鋳型壁の間の環にチューブやその他の導管をあ
らたに設置することなくガスを注入したり、ガスの試料
を採ったりすることが可能である点に注目されたい。チ
ューブや導管はこれが金属の様な電導材でできている場
合、電極と鋳型との間に短絡を起こし、結果的に鋳型に
損傷を与えてしまう。一方、耐火物のような絶縁物質で
できている場合には、熱衝撃や機械的衝撃を受けること
になる。以上のようにチューブや導管が損傷を受けると
スラグ槽の中にチューブや導管の一部がこぼれおち、溶
融にかかわる問題をひきおこすこととなる。

前記したとおり、ガス試料採取ポートはスラグ槽及び通
常のガス大気から発生する固体粒子を吸入しがちである
こが知られている。ポートに吸入されてしばらくすると
粒子は試料ラインに詰まってしまう為、炉内大気の酸素
分圧の測定ができなくなってしまう。尚、酸素分圧とは
試料中（本発明では炉内大気中）の大気の測定率を表わ
す科学用語である。従って、酸素分圧の測定は重要な制
御パラメーターである為、本発明は上記の問題点を克服
する第２図に示された手段及び方法とを提供するもので
ある。第２図及び以下の図面では、類似の部品・特徴は
同じ参照記号によって示されるものとする。

測定はマルチポジション弁３６を、不活性ガス源３１、
酸素分析器３２とにそれぞれつながれたガス注入ライン
２８と試料採取ライン２９とに設置することによって行
なわれる。約６０〜８００ＦＨの範囲のガスの流れを生
皮するにはライン内の圧力を６０ｐｓｉとすることが可
能である。この弁３６の機能とは、スラグ槽上の酸素分
圧の試料が必要な場合を除きライン２８から常に不活性
ガスを供給させること、及び試料ライン２９上の吸引を
止める事である。但し試料採取中以外、常にアルゴンを
流す方がより望ましい手順である。又、チッ素ガスのよ
うなその他の不活性ガスも用いることができる。更に、
弁３６により、ラインを清潔に保つ手段としてライン２
８．２９にアルゴンガスを導入させることも可能である
。酸素の試料が必要な場合には、不活性ガスの流れが中
断され、酸素分析器に接続された試料ポンプによってチ
ューブが排気される様、弁の設置位置を変える入口内の
残存不活性ガスが除かれるまで充分時間を置いたのちに
酸素の値を読みとり、記録する。より簡素な構造ではシ
ステムを手動弁制御とハンドログデータによって操作す
ることができるが、必要によっては弁の制御を電子メカ
ニカルコントロニル又はコンピューターコントロールに
よって行なうことが可能である。同様に図２についてで
あるが弁３６は公知の構造のものでよく、ライン２８゜
２９に配置された手動４方向パージタイプか、又はンレ
ノイドタイマー制御の４方向パージタイプを用いること
ができる。

デジタル表示器を含む酸素分析器３２については、排出
ポンプ４２がメーターと４方向タイプの弁３６との間に
配置されている。又、ここに示すものではないが、酸素
分析器３２は負圧にて操作できるようポンプ４２の上流
に配置することも可能である。弁３６と炉１０の間のラ
イン２９の反対側にはフィルター４４が設けられている
。更に、ライン２８のガス源３１と弁３６の間にはフロ
ーメーター４５が設けられており、同様のメーター４５
はライン２９にも設けられている。尚、この機素は斯業
において公知のものでかまわない。酸素分析器３２には
通常どおり排出口及びガス抜き付きのポンプラインが設
置されている。

次に第２．３．４図については、スラグヒユームが原因
で起こる高熱及び腐蝕環境に耐え得る材料から作られた
機械的バリアーの働きをする外殼４６が炉１０に設置さ
れている。尚、外殼はほぼ均等の寸法で縦に２つに分割
された２つの部分から構成されている物の方が望ましい
。更に、炉への取り付は及び取り外しが迅速に行なわれ
るよう、外殼は軽量であれば尚、望ましい。このような
２部分から成る外殼は８００”Ｆ（４２７℃）程度の温
度に耐え得るアルミのような低誘導発熱（非磁気）材か
ら作ることができる。又、場合によっては低温を維持す
る為に外殼を空冷することもある。

アルミ又はアルミ合金のシートは構造安定性を維持する
のに充分な約３７１６インチ（４，７６ｍｍ）という厚
みを有することが可能である。

外殼を形成する設計又は材料や、特定のポート・試料採
取用のアクセス部品・空冷フィン、その他の付属部品等
は外殼の取り付け・取り外しの容易さを妨げない様配慮
して選択したり、設置することとする。

２部分から成る外殼はスタップ溶接が完了し、スラグを
装填したあとで取り付けられる。尚、特定の炉に必要と
される外殼のサイズや形状によっては、一部材のみから
成る外殼では炉に装填をするのが困難な場合がある。

以上のとおり、本発明は意図する目的に合致し、かつ固
定一体構造のものに比べ経済的にまさる効果的なバリア
ーを提供するものである。

第１図及び酸素と結びついて場合（Ｅ　Ｓ　Ｒ炉の特徴
）の反応性元素の急速な初期酸化についてであるが、本
発明平衡スラグ状態に対し炉内の大気を制御するシステ
ムを提供するものである。この点について、本発明は、
スラグが平衡状態に達するまで反応性元素の酸化を抑え
る為に初期再溶融中に不活性ガスを導入し、それにより
望まれる元素の配分の均一性を改良するものである。

又、公知のスラグとともに不活性ガスシュラウドを使用
すると、本発明の長所はより一層促進される。すなわち
、以前使用されたスラグは水酸化物の含有量が少なく、
従って、酸素の含有量も少ないからである。更にこのス
ラグは、再溶融される電極と会合している酸化動程とに
一層密接に整合された酸化物を有するからである。

次に、鋳型１６の内部領域と大気の間にガス密封を提供
するという本発明第二の新規な特徴についてであるが、
これは図２．３に示すとおりシュラウド又はブーツ配置
を施すことにより達成されるものである。

シュラウド４８は、約８００”Ｆ（４２７℃）の温度に
耐える商品名“シルテンプ”のような市販の高温絶縁布
から作ることができる。シュラウドは“シルテンプ”糸
で縫い付ける際に型紙から切り離し、本質的に円錐形と
なるようにする。この際円錐形の最頂部と、ウィングナ
ツトクランプ５２を含むクランプアレンジメント５１に
よりパワーラム２２のラムスタップ５０にすき間が形成
されることのない様固着させる。一方、円錐の底部は商
品名“ライエルテックス“等の高温耐熱非磁性材５４と
固着されるようにする。固着部５４は望まれる固着状態
が得られるように、ボルト５６で外殼４６の頂部にしっ
かりと留める。

又、同じ外殼４６を使った上述の直接接続タイプの代わ
りに、シュラウド４８ではなくスライディングシール装
置５８を用いることができる。尚、この配置については
図４に示すとおりである。シール５８はパワーラム２２
のスタップ５０と炉外殼４６との間に設けられており、
商品名“カーボランダムとして販売されているセラミッ
ク繊維シールの形をとることの可能な商品名“ファイバ
−７ラツクス”として販売されている柔軟な耐熱・非電
導材から構成されている。この配置によるとスタップ５
０は、柔軟な耐熱材のリングによってスタップと接触す
るように形成され、かつ一連のファスナー又はウィング
ボルト６０によって外殼４６の頂部に固着されたスライ
ディングシール５８を通る。尚、ラムと材料との接触に
よってアーク放電による電気破壊を招く為、この材料は
電気絶縁のものでなければならない。又、このシール配
置を採用する際には、ラムと外殼の間にシールを形成す
る為に必要な圧力が、溶融中電極への荷重を連続的に検
出する為に用いられるロードセル装置の妨げとなること
がないようにすることが重要なポイントとなる。

実施例１ ＥＳＲの操業における溶解０５１２９３−１に対して上
記本発明の実施を簡単に記載すれば、まず８ｘ３４イン
チ（２０，３ｘ８６．３Ｃ耐の電極をＥＳＲ炉に装填し
た。溶解は、通常のようにＣ「１５重量％、Ｎｉ２６重
量％、Ｍｓｌ、２５重量％、Ｔｉ２．１重量％、Ａｌｌ
０．２５重量％、残部を鉄とするＡ２８６合金に対して
行なわれた。可動シール４８は第３図に示すとおり電動
ラム２２に取り付けられた。又、炉外殼４６はるつぼ１
０の頂部に置き、ボルトで固着した。その後可動シール
４８をボルト５６により炉外殼４６に接続させ、アルゴ
ンガスをるつぼに導入した。るつぼ内の酸素レベルが予
め設定したレベルに達した時点で（この場合、約２％）
、溶融操作を開始した。

溶融はコールドスタート法として知られる方法を用いて
開始された。その後の溶融は、スラグ槽上の大気が２０
％ではなく約２％の酸素を含む点を除き、従来のＥＳＲ
精練方法に従って行なわれた。又、酸素レベルの試料採
取は、例えば約３０分毎の様に予め時間の間隔を設定し
て行なわれた。

酸素レベルが上昇し始めたらアルゴンの流量も増加させ
た。尚、溶融後も２０分間はアルゴンを流し続けた。こ
こでは炉内１０の大気酸素を２−％以下として炉を操業
する方が、より望ましい。但し、酸素レベル５％までで
あれば良い結果が得られることが判った。５％より高く
最高１２％までのレベルについては普通程度の結果の改
善が観察された。

結果的に得られたＥＳＲインゴットの頂部及び底部から
採ったチタニウムを測定したところインゴットの頂部で
は２．３０％、底部では１．９８％であることが判った
。尚、出発時の電極チタニウム分析では、２．３３％で
あった。インゴット頂部における０、０３％の損失はシ
ュラウドで覆われたインゴットに於ける通常０．２％の
損失に比べ、めざましい改善を示しており、この０．０
３％の損失はチタニウムの分析精度範囲内に入るものと
考えられる。予想どおり底部のチタニウム損失はシュラ
ウドで覆われたインゴットで観察された底部の損失と同
じであった。これは２つの要因によるものである。つま
り、初期スラグには燃焼による除去（ｂ＊に！ｏｕｔ）
ができず、かつ炉内の大気から独立しているチタニウム
を酸化することの可能な少量の水分が含まれており、又
溶融の第一段階において平衡の為にふされしいチタニウ
ム酸化物の種が溶融によって生皮されなかったからであ
る。

実施例２ Ａ２８６合金を更に１７回、実施例１の方法に従って溶
解し、従来のシュラウドで覆われた方法によって作られ
た５８のヒートと比較した。シュラウドで覆われた方の
原料電極チタニウム分析の平均値は２．３４％であり、
−古本発明のシュラウド方法によるその値は２．２１％
であった。再溶融させた材料の分析値は、各インゴット
を冷間圧延したあとエツジ処理済みの材料から５０フイ
ートずつコイルを採取することによって得た。うイルの
内側の末端はＥＳＲインゴットの頂部にあたり、外側の
末端はインゴットの底部にあたる。

シュラウドで覆われｔ；方法の場合、頂部の平均分析値
は２．０１％（チタニウムの損失分０．３３％）、底部
の平均分析値は１．９６％（チタニウムの損失分０．３
８％）であった。一方、本発明によるシュラウドした方
法の場合には頂部の平均分析値は２゜１２％（チタニウ
ムの損失分０．０９％）、及び底部の平均分析値は１．
９８％（チタニウムの損失分０．２３％）であった。出
発時の電極分析値は異なるが底部のチタニウム分析値は
シュラウドした方法でもシュラウドで覆われた方法でも
ほぼ同じであった。このようにチタニウムの損失分が少
ないということは、マスターヒートに加えるチタニウム
等の反応性元素添加物におおわる費用が減少することを
意味しており、製造コストの削減につながるものである
。シュラウドした方法による場合と比ベシュラウドで覆
われた方法による場合の方が差は小さいものの、それで
もインゴットの頂部と底部のチタニウムには差がある。

又、同様に改善された均質性は得られたがこのような頂
部と底部との差は実施例１で述べＩ；理由と同じ理由に
よって表われるものである。更に上記のとおり全体にわ
たるインゴットの組成の均質性と改善するには同じ合金
に使用したスラグを再び使用することであり、先立つ使
用の間に問題の反応性元素は本質的な平衡を達成した。

以上のとおり本願の目的は溶融槽上に存在する酸素の原
因となる反応性元素の損失を最少限又は防止することで
あり、かつ結果的に得えられるインゴットにおける底部
から頂部までの反応性元素のバラつきを最少限とする望
ましい具体例に関するものである。

尚、望ましい具体例と代わりとなる具体例とをここｌこ
示したが、本発明の範囲から逸脱することなく変更を加
えてそれ以外の例も実施可能であることは斯業に通常の
技術を有する者にとっては明白であろう。更にここでは
エレクトロスラグ再溶融炉（ＥＳＲ）に限ってふれたが
本発明はそれ以外のタイプの電気炉にも応用され得るも
のと理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、特に、本願発明のガス入口及び酸素の試料の
採取用ポートを示すエレクトロスラグ再溶解炉の一部の
概略的な断面正面図であり、第２図は、本願発明による
雰囲気調節及び鋳型清浄システムの概略図であり、 第３図は、第２図示されたシュラウドと封止装置の拡大
された正面図であり、そして、第４図は、シュラウドと
封止装置の他の実施態様である。 これらの図面中の各記号は下記のものを表す。 １０、エレクトロスラグ再溶解炉、 １２、るつぼの底、１４．ジャケット、１６、鋳型、１
８．空孔、１９．鋳型の開口部、２０、電極、２２．ラ
ム、 ２４．２６．ポート及び狭い通路、 ２７、カップリング、 ２８．２９、導管及び管路、 ３１、不活性ガス源、３２．酸素分析器、３６、バルブ
、４２．ポンプ、４４．フィルター４５、流量計、４６
．外殼、 ４８、シュラウド、５０．スタブ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解操業の間、るつぼと関連して作動可能なラムを
   もつ電気炉の操業方法であつて、前記ラムの前記作動の
   間、前記雰囲気の漏れを実質的に妨げるように、前記る
   つぼの中の溶解したスラグの上部の雰囲気を閉じ込め、 前記閉じ込める工程の間、前記雰囲気の中の酸素レベル
   を監視し、かつ、 前記監視工程の機能として、所望のレベルに酸素を保持
   するために、不活性ガスを前記雰囲気の中に導入する、
   ことからなる方法。 ２、前記炉がエレクトロスラグ再溶解炉である、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記監視工程が、溶解したスラグの固体粒子が監視
   工程を妨害する機会を減ずるために、前記るつぼの中の
   最長のインゴットの充分に上部の位置で雰囲気中の酸素
   のレベルの試料を採取することを含む、特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４、前記導入工程が、溶解したスラグの固体粒子が前記
   不活性ガスの導入を妨害する機会を減ずるために、前記
   るつぼの中の最大のインゴットの長さの充分に上部の位
   置に不活性ガスを導入することを含む、特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ５、前記不活性ガスがアルゴンガスを含む、特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ６、１２％より低いレベルで酸素を保持する工程が付加
   される、特許請求の範囲第２項記載の方法 ７、前記雰囲気の中で、約２％の酸素レベルより低い状
   態で酸素を保持する工程が付加される、特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ８、溶解の完了の後一定時間、不活性ガスの流れを保持
   する工程が付加される、特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ９、前記雰囲気の中の酸素レベルを所望のレベルで保持
   するために、前記雰囲気中の増大した酸素の総量の測定
   結果の機能として、不活性ガスの総量を増大する工程が
   付加される、特許請求の範囲第２項記載の方法。 １０、スラグ中の反応性元素が平衡になるまで、所望の
   酸素レベルを保持するために、前記不活性ガスの導入が
   調節される、特許請求の範囲第２項記載の方法。 １１、溶解操業の間、るつぼと関連して作動可能なラム
   をもつ電気炉であつて、 前記ラムの前記作動の間、前記雰囲気の漏れを実質的に
   妨げるように、前記るつぼの中の溶解したスラグの上部
   の雰囲気を閉じ込める手段、前記雰囲気中の酸素レベル
   を監視する手段、及び、 酸素レベルを所望のレベルに保持するために、不活性ガ
   スを前記雰囲気の中に導入する手段、の各手段からなる
   炉。 １２、前記炉がエレクトロスラグ再溶解炉である、特許
   請求の範囲第１１項記載の電気炉。 １３、前記監視手段が、厳密な監視のためにスラグの頂
   部に充分に近接しているが、前記雰囲気中の固体粒子が
   前記監視手段の操作を妨害する機会を減ずるために、前
   記るつぼ中の最大インゴット長さの充分に上部の位置で
   、酸素レベルの試料を採取する手段を含む、特許請求の
   範囲第１２項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 １４、空気とのいかなる接触をも最少にするためにスラ
   グの頂部に充分に近接しているが、前記雰囲気中の固体
   粒子が前記不活性ガスの導入のための前記手段を妨害す
   る機会を減ずるために、前記るつぼの中の最大インゴッ
   トの長さの充分に上部の位置で、不活性ガスを導入する
   手段を含む、特許請求の範囲第１２項記載のエレクトロ
   スラグ再溶解炉。 １５、前記試料採取の位置及び前記導入手段の位置が、
   るつぼの頂部からほぼ１０−１８インチの範囲内にある
   、特許請求の範囲第１３項または第１４項記載のエレク
   トロスラグ再溶解炉。 １６、前記不活性ガスがアルゴンガスである、特許請求
   の範囲第１２項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 １７、パージ・バルブ、 前記るつぼと前記バルブに前記導入手段を連結する第１
   の導管システム、及び、 前記るつぼと前記バルブに前記導入手段を連結する第２
   の導管システム、及び、 前記バルブが、前記第１の導管システムの中の不活性ガ
   スの流れを中断し、かつ、監視することに付随して前記
   第２の導管システムを排気する手段を含む、特許請求の
   範囲第１２項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 １８、前記第１及び第２の導管システムがるつぼの内側
   に開いている前記るつぼの壁の中に水平に作られたポー
   トを含む、特許請求の範囲第１７項記載のエレクトロス
   ラグ再溶解炉。 １９、前記閉じ込める手段が、前記るつぼに保持するよ
   うに配置された外殼手段、 作動状態のラムと封止関係を生ずるように構成され、か
   つ配置された、前記外殼手段と前記ラムとの間に設けら
   れたシュラウド手段、及び、前記シュラウド手段を前記
   外殼手段に保持する手段、の各手段からなる、特許請求
   の範囲第１２項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 ２０、前記外殼手段がアルミニウムから製造され、かつ
   、前記シュラウドが耐高断熱布材料から製造される、特
   許請求の範囲第１９項記載のエレクトロスラグ再溶解炉
   。 ２１、前記外殼が垂直の外延部として働き、かつ、前記
   るつぼとほぼ同じ周辺をもち、そして、前記シュラウド
   は大径の端部が前記シェルに保持され、小径の端部が前
   記ラムに保持される一般的に円錐の形状をなす、特許請
   求の範囲第１９項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 ２２、前記保持手段によって保持されるときに、前記外
   殼と前記シュラウドの間に配置された封止手段を含み、
   前記封止手段は耐熱、非磁性材料から製造される、特許
   請求の範囲第１９項記載のエレクトロスラグ再溶解炉。 ２３、前記外殼及び前記シュラウドが、容易に取り付け
   られ、かつ炉から除去できるように相対的に軽い重量か
   ら構成される、特許請求の範囲第１９項記載のエレクト
   ロスラグ再溶解炉。 ２４、前記外殼が前記ラムのどちらか一方の側に配置さ
   れた２つの断面図からなる特許請求の範囲第１９項記載
   のエレクトロスラグ再溶解炉。 ２５、前記閉じ込める手段が前記るつぼに保持されるよ
   うに配置された外殼手段と、封止手段と作動状態の前記
   ラムの間に隙間のない封止状態が生ずるように、外殼手
   段のラムの側に配置され、かつ保持されたリング形状の
   封止手段を含む、特許請求の範囲第１２項記載のエレク
   トロスラグ再溶解炉。 ２６、前記封止手段がセラミック繊維材料から製造され
   る、特許請求の範囲第２４項記載のエレクトロスラグ再
   溶解炉。 ２７、溶解操業の間、るつぼと関連して作動可能なラム
   をもつエレクトロスラグ再溶解炉の操業方法であって、 前記ラムの前記作動の間、前記雰囲気の漏れを実質的に
   妨げるように、前記るつぼの中の溶解したスラグの上部
   の雰囲気を閉じ込め、 前記閉じ込める工程の間、前記雰囲気中の酸素レベルを
   、厳密に監視するためにスラグの頂部に充分に近接して
   いるが、溶解したスラグの上部の固体粒子が監視工程を
   妨害する機会を減ずるように、前記るつぼの中の最大イ
   ンゴット長さの充分に上部の位置で、前記雰囲気中の酸
   素レベルを試料採取することによって監視し、 前記監視工程の機能として、前記雰囲気の中にアルゴン
   ガスを導入し、 前記導入は、空気とのいかなる接触をも最少とするため
   にスラグの頂部に充分に近接しているが、溶解したスラ
   グからの固体粒子が前記アルゴンガスの導入を妨害する
   機会を減ずるために、前記るつぼの中の最大インゴット
   の長さの充分に上部の位置でなされ、 前記雰囲気中のレベルは、ほぼ２％酸素レベルより高い
   ことを示す前記酸素レベルの前記試料採取によって、前
   記雰囲気の中の酸素レベルを前記２％レベルの下の予め
   決められたレベルで保持するために前記雰囲気の中に導
   入されたアルゴンガスの総量を変え、かつ、溶解の完了
   の後、一定時間アルゴンガスの流れを保持する、ことか
   らなる方法。 ２８、下記の各手段からなる溶解操業の間るつぼと関連
   して作動可能なラムをもつエレクトロスラグ再溶解炉。 ・前記ラムの前記作動の間、前記雰囲気の漏れを実質的
   に妨げるように、前記るつぼの中の溶解したスラグの上
   部の雰囲気を閉じ込めるための手段、 ・前記るつぼに保持され、配置された外殼手段を含む、
   前記閉じ込める手段、 ・作動状態の前記ラムと封止関係を生ずるように構成さ
   れ、配置されている、前記外殼手段を前記ラム手段の間
   に設けられたシュラウド手段、・前記外殼手段及び前記
   ラムに前記シュラウド手段を保持する手段、 ・アルミニウムから製造される前記外殼手段、及び、高
   温断熱布材料から作られる前記シュラウド手段、 ・垂直な外延部として働き、かつ、前記るつぼとほぼ同
   じ周辺をもつ前記外殼、及び、大径の端部が前記ラムに
   保持され、かつ小径の端部が前記ラムに保持される一般
   的に円錐の形状をなす前記シュラウド、 ・前記保持手段によって保持されるとき、前記外殼と前
   記シュラウドの間、及び前記シュラウドと前記ラムの間
   に配置された封止手段であつて、耐熱、非磁性材料から
   製造される前記封止手段、前記外殼及び前記シュラウド
   は容易に取り付けられ、かつ炉から除去されるように相
   対的に軽い重量から構成されており、 ・前記雰囲気の中の酸素レベルを監視する手段、前記監
   視手段は、前記雰囲気中の固体粒子が前記監視手段の作
   動を妨害する機会を減ずるために、前記るつぼの中の最
   大インゴット長さの充分に上部の位置で前記雰囲気中の
   酸素レベルを試料採取する手段を含み、 ・前記雰囲気の中の酸素レベルを所望のレベルで保持す
   るためにアルゴンガスを前記雰囲気中に導入する手段 前記導入手段は、前記雰囲気中の固体粒子が前記アルゴ
   ンガスの導入操作を妨害する機会を減ずるように、前記
   るつぼの中の最大インゴットの長さの充分に上部の位置
   でのアルゴンガスを導入する手段を含み、 ・パージ・バルブ、 ・前記監視手段を前記るつぼ及び前記バルブに連結する
   第１の導管システム、 ・前記ガス導入手段を前記るつぼ及び前記バルブに連結
   する第２の導管システム、 前記バルブは、前記第１の導管システム中の前記アルゴ
   ンガスの流れを中断し、監視することに付随して前記第
   ２の導管システム中を排気する手段を含み、かつ、 前記第１及び第２の導管システムは、るつぼの内側に開
   口している前記るつぼの壁の中で水平に作られたポート
   を含むものである。