JP2565447B2

JP2565447B2 - Ｎｉ基超耐熱合金鋳塊の製造方法

Info

Publication number: JP2565447B2
Application number: JP4094873A
Authority: JP
Inventors: 朋夫竹之内; 義昭一宮; 順一平
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPH05271814A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特定組成のスラグを
用いてインコネル７１８合金（商標名）に相当するＣ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ含有Ｎi基超耐熱合
金鋳塊をエレクトロスラグ再溶解により溶製する製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｎi−Ｆe基超耐熱合金の一例であるイン
コネル（商標）７１８合金の鋳塊を得る場合には、内部
性状を改善するためにエレクトロスラグ再溶解（以下、
ＥＳＲという）により溶製される場合があり、特に大型
の鋳塊では偏析の発生を防止するためにＥＳＲが有効に
利用されている。このＥＳＲにおいても、通常の溶解精
錬法と同様に溶融スラグが使用されている。ＥＳＲ
は、溶融スラグの電気抵抗熱を熱源として電極を溶解し
て精錬を行うものであり、スラグにもこの方法に適した
ものが選択されている。ＥＳＲ用のスラグとして要求さ
れる性質としては、電気抵抗が大きく、かつ温度による
抵抗変化が小さく、さらに、粘性・表面張力が適当で、
良好な精錬性などを有していることである。このような
観点から、従来、Ｎi−Ｆe基超耐熱合金をＥＳＲで溶製
する際には、ＣaＦ₂を主成分として、Ａl₂Ｏ₃、ＣaＯ、
ＴiＯ₂、ＭgＯを適当に配合したスラグが使用されてお
り、具体的には、重量％で、ＣaＦ₂：５０％、ＣaＯ：
１９％、Ａl₂Ｏ₃：２０％、ＴiＯ₂：１０％、ＭgＯ：１
％程度のものが現に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｎi−Ｆe基超耐熱合金
の中でもインコネル７１８合金のＥＳＲ鋳塊は、表面肌
が悪く鍛造割れを発生しやすい。そのため、鋳塊外表面
を機削りして平滑にした後、鍛造を行っている。しか
し、この方法では、鋳塊表層の緻密層が除去されるた
め、次のような問題が生じている。 (1)外皮の除去により熱間加工性が劣化する。 (2)高品質部分が活用できない。 (3)鋳塊歩留りが低下する。また、インコネル７１８合金には活性元素であるＴi 、
Ａl 、Ｍg などを含有するが、ＥＳＲ操業中にこれらの
元素が酸化して減少し、歩留りが低下するとともに、歩
留りそのものが非常に不安定になり、組成のばらつきが
大きくなるという問題もある。この発明は、上記事情を
背景としてなされたものであり、ＥＳＲ鋳塊の表面肌を
改善するとともに、活性元素の高く安定した歩留りの確
保をすることができるＮi−Ｆe基超耐熱合金鋳塊の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明は、インコネル７１８合金（商標名）に相
当する、重量％でＮｉ：５０〜５５％、Ｃｒ：１７〜２
１％、Ｍｏ：２．８〜３．３％を含有し、残部が主とし
てＦｅよりなるＮｉ基超耐熱合金鋳塊をエレクトロスラ
グ再溶解により溶製する際に、重量％で、ＣａＦ₂：３
８〜５０％、ＣａＯ：２１〜２７％、Ａｌ₂Ｏ₃：２１〜
２７％未満、ＴｉＯ₂：４〜７％からなる組成のスラグ
を使用することを特徴とする。また、上記スラグには、
重量％でＭｇＯ：２〜５％を含有させることも可能であ
る。

【０００５】

【作用】すなわち、本願発明によれば、スラグは、適度
な電気伝導度と流動性を有しており、また、溶融点も適
度な温度に設定されているので、ＥＳＲ中の鋳塊の表面
肌が悪化することがなく、良好な表面肌を有するＥＳＲ
鋳塊が得られる。そして、適当量のＴiＯ₂、ＭgＯをス
ラグに含有させることにより、ＥＳＲ鋳塊中に残存する
活性元素の歩留りが向上しかつ安定する。次に、スラグ
の組成限定理由を述べる。ＣaＦ₂：３８〜５０％ＣaＦ₂の含有量が３８％未満であると、スラグの流動性
が低下し、スラグスキンの生成により鋳塊肌が悪化す
る。また、５０％を超えて含有させると、電気伝導度が
大きくなるためスラグの発熱量が不足して鋳塊肌が悪化
する。したがって、ＣaＦ₂含有量を上記範囲に限定し
た。

【０００６】ＣaＯ：２１〜２７％ＣaＯの含有量が２１％未満であるとＡl₂Ｏ₃含有量との
バランスがくずれ、溶融点が上昇して鋳塊肌が悪化する
とともに、脱硫率が著しく低下する。また、２７％を超
えると同様に溶融点が上昇し、鋳塊肌が悪化する。した
がって、ＣaＯ含有量を上記範囲に限定した。Ａl ₂ Ｏ ₃ ：２１〜２７％未満Ａl₂Ｏ₃の含有量が２１％未満であると、電気伝導度が
大きくなりスラグの発熱不足が生じるとともに、ＣaＯ
含有量とのバランスがくずれて溶融点が上昇し、鋳塊肌
が悪化する。また、２７％以上では溶融点が上昇して鋳
塊肌が上昇するので上記範囲に限定した。

【０００７】ＴiＯ ₂ ：４〜７％ＴiＯ₂の含有量が４％未満では、活性元素の酸化を有効
に阻止することができない。一方、７％を超えるとＴi
Ｏ₂の還元により鋳塊中のＴi 量が著しく増加し、成分
コントロールが困難になるため上記範囲に限定した。ＭｇＯ：２〜５％ＭｇＯは、選択的にスラグに含有させる。この含有量が
２％未満であるとＭｇの歩留りが良好でなく、一方、５
％を越えると、スラグの溶融点上昇と流動性の低下によ
り、スラグスキンが厚くなり鋳塊肌が悪化するため上記
範囲とした。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。表１に
示すインコネル７１８相当の組成を有し、微量のＭｇを
含有する合金を溶解して、径８０ｍｍＥＳＲ用の電極を
溶製した。この電極を用いて、表２に示す組成を有する
実施例のスラグを用いてＥＳＲを行った。また、比較の
ために、従来用いられていたスラグと、発明の範囲外の
スラグを用いて同様にＥＳＲを行った。得られたＥＳＲ
鋳塊について表面肌を目視で観察して、良好なものを
○、やや良のものを△、不良なものを×として表２に示
した。また、ＥＳＲ鋳塊中のＡl、Ｔi 、Ｍg の含有量
を、ＥＳＲ電極中の含有量を基準とする歩留りとして表
２に示した。

【０００９】この結果、従来のスラグを用いてＥＳＲ鋳
塊を製造すると、表面肌は「やや良好」にとどまってお
り、Ａl 、Ｍg の歩留りも良好ではなかった。さらに、
他の比較例についても、いずれも表面肌は良好ではな
く、また、Ａl 、Ｔi 、Ｍg の歩留りも不十分であっ
た。これに対し、実施例のスラグを用いた場合には、表
面肌は、良好でＡl 、Ｔi、Ｍg の歩留りのいずれも良
好であった。なお、実施例の１つのスラグを、実機の４
５０ｍｍ径ＥＳＲ操業に採用したところ、上記試験と同
様に表面肌が良好で、活性元素の歩留りも良好なＥＳＲ
鋳塊が得られた。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明のＮｉ基
超耐熱合金鋳塊の製造方法によれば、重量％でＮｉ：５
０〜５５％、Ｃｒ：１７〜２１％、Ｍｏ：２．８〜３．
３％を含有し、残部が主としてＦｅよりなるＮｉ基超耐
熱合金鋳塊をエレクトロスラグ再溶解により溶製する際
に、重量％で、ＣａＦ₂：３８〜５０％、ＣａＯ：２１
〜２７％、Ａｌ₂Ｏ₃：２１〜２７％未満、ＴｉＯ₂：４
〜７％からなる組成のスラグを使用するので、ＥＳＲ操
業中にスラグが良好な作用を果たし、得られたＥＳＲ鋳
塊の表面肌が改善されるとともに、活性元素の歩留りが
向上し、かつ安定する効果がある。また、スラグ中にさ
らに、重量％でＭｇＯ：２〜５％を含ませることによ
り、ＥＳＲ鋳塊中のＭｇの歩留りが向上する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＮｉ：５０〜５５％、Ｃｒ：１
７〜２１％、Ｍｏ：２．８〜３．３％を含有し、残部が
主としてＦｅよりなるＮｉ基超耐熱合金鋳塊をエレクト
ロスラグ再溶解により溶製する際に、重量％で、ＣａＦ
₂：３８〜５０％、ＣａＯ：２１〜２７％、Ａｌ₂Ｏ₃：
２１〜２７％未満、ＴｉＯ₂：４〜７％からなる組成の
スラグを使用することを特徴とするＮｉ基超耐熱合金鋳
塊の製造方法
【請求項２】スラグ中にさらに、重量％でＭgＯ：２
〜５％を含むことを特徴とする請求項１記載のＮi−Ｆe
基超耐熱合金鋳塊の製造方法