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JPH0639636B2 - A▲l▼及びSi含有の鋼又は合金のエレクトロスラグ再溶解用フラツクス - Google Patents
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JPH0639636B2 - A▲l▼及びSi含有の鋼又は合金のエレクトロスラグ再溶解用フラツクス - Google Patents

A▲l▼及びSi含有の鋼又は合金のエレクトロスラグ再溶解用フラツクス

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JPH0639636B2
JPH0639636B2 JP61042362A JP4236286A JPH0639636B2 JP H0639636 B2 JPH0639636 B2 JP H0639636B2 JP 61042362 A JP61042362 A JP 61042362A JP 4236286 A JP4236286 A JP 4236286A JP H0639636 B2 JPH0639636 B2 JP H0639636B2
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龍彦 草道
俊雄 尾上
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエレクトロスラグ再溶解法に係り、より詳細に
は、所定の範囲内のAl及びSiを含有する消耗電極材
を用いてエレクトロスラグ再溶解する際に用いるフラッ
クスであって、製造される鋳塊の高さ方向におけるAl
及びSiの成分変動を惹き起こすことなく、メタル中の
脱酸、脱硫が可能なエレクトロスラグ再溶解用フラック
スに関する。
(従来の技術及び解決しようとする問題点) エレクトロスラグ再溶解用のフラックスに関しては、通
常のSiO0.5%、Al0.04%程度を含有する
鋼、合金などのエレクトロスラグ再溶解法においては、
CaF−Al系、CaF−CaO−Al
系或いはCaO−Al系など、Alを主
成分とするフラックスが用いられており、Al、Si等
の成分変動は問題となっていない。
一方、先に本出願人が提案したように(特願昭60−8
1926号)、低Al材(Al≦0.01%、Si:
0.3〜1.0%)或いは高Si材(Si:1.0〜
4.0%、Al:0.02〜0.05%)などのエレク
トロスラグ再溶解法においては、CaF−CaO−S
iO系フラックスの如く、SiOを主成分として、
Al含有量を低く抑えたフラックスを用いること
により、Al、Siなどの成分変動を防止することがで
きる。
ところが、Al、Si含有量に関して、上記成分の中間
領域をなす鋼及び合金のエレクトロスラグ再溶解におい
ては、いずれの系統のフラックスを用いても、鋳塊高さ
方向に成分変動が生じる。例えば、Alを主成分
とするフラックス系を用いた場合は、メタル中のSiに
よってAlが還元され、鋳塊底部において、著し
いSiの減少、Alピックアップを招くことになる。ま
た逆に、SiOを主成分とするフラックス系を用いた
場合には、SiOがメタル中のAlによって還元さ
れ、Alの低下、Siピックアップの現象が生じること
となる。したがって、このようなAl、Siの成分変動
を防止するには、メタル中のAl、Si含有量に応じ
て、適切な組成のAl、SiOを含有するフラ
ックスを選定する必要がある。しかしながら、従来、そ
のような組成のエレクトロスラグ再溶解用フラックスの
開発をみるに至っていないのが現状である。
本発明は、かゝる要請に応えるべくなされたものであっ
て、Al、Si含有量に関して上記中間領域に属する成
分の鋼或いはFe基、Ni基、Co基及びNi−Cu基
等の合金をエレクトロスラグ再溶解するに際し、鋳塊高
さ方向のAl、Siの成分変動を惹き起こすことのない
ようなフラックスを提供することを目的とするものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、上記鋼又は合金
のエレクトロスラグ再溶解に際して容易にAl、Siの
成分変動を避けつつ、脱酸及び脱硫が可能なフラックス
組成を見い出すべく鋭意努めたところ、エレクトロスラ
グ再溶解プロセスにおいては、一般に、メタル中の[A
l]、[Si]とフラックス中の(Al)、(S
iO)との間には次式(1)の平衡関係が成り立つも
のであるが、 4[Al]+3[SiO]→ 3[Si]+2(Al)……(1) この反応式に基づいて、上記目的に合致した適切な成分
系で、かつ組成範囲のフラックスを選定可能な規範を発
見できるならば、高歩留りで高品質の鋳塊を容易に製造
できることに着目し、更に実験研究を重ねた結果、ここ
に、メタル中の[Al]、[Si]比と平衡するフラッ
クス中の(Al)、(SiO)比との間の定量
的な関係を把握するに至り、この関係を利用するなら
ば、メタル中のAl、Siの成分変動を惹き起こさない
フラックスが選定できることを見い出したものである。
すなわち、本発明に係るエレクトロスラグ再溶解用フラ
ックスは、鋳塊中のAl及びSi含有量が次の式 5.0≦log[Si]3/[Al]4≦10.0 を満足する範囲内の[Al]及び[Si]を含有する鋼
又はFe基、Ni基、Co基及びNi−Cu基の合金の
エレクトロスラグ再溶解法に用いるフラックスであっ
て、(CaO−Al−SiO)+(CaF
MgF)系を基本成分とする組成のものにおいて、下
記下記〜の条件を満足する成分範囲内で、かつ、得
られる鋳塊中のAl及びSi含有量に応じて下記を満
足する成分範囲内の組成を有することを特徴とするエレ
クトロスラグ再溶解用フラックス、を要旨とするもので
ある。
記 0.5≦(CaO)/((Al23)+(SiO2))≦
3.0 (CaF)+(MgF)≦70重量% フラックス中に不純物として含有され得るFe及び
Mnはそれぞれ1重量%以内であること ここで、 [Si]、[Al]:メタル中のSi、Alの重量%濃
度 (CaO)、(Al)、(SiO)、(CaF
)、(MgF):フラックス中のCaO、Al
、SiO、CaF、MgFの重量%濃度 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
上記の如く、換言するならば、本発明の特徴は、Al、
Siを含有する鋼、Fe基合金、Ni基合金、Co基合
金、Ni−Cu基合金のエレクトロスラグ再溶解を行う
場合、メタル中のAl、Si量と平衡するフラックス中
の(Al)、(SiO)量を選定して、ESR
(エレクトロスラグ再溶解)用フラックスとしてこの組
成を用いることにより、Al、Siなどの鋳塊高さ方向
の成分変動を惹き起こすことなく、良好な脱酸、脱硫効
果の得られるフラックス組成範囲(第1図参照)を明ら
かにした点にある。以下にこの詳細を説明する。
メタル中Al、Siとフラックス中(Al)、
(SiO)との間には、前記(1)式の平衡関係があ
り、この平衡定数をKとおくと、(2)式の関係で表わ
される。
ここで、 のヘンリー基準の活量 のラウル基準の活量 の活量係数 の活量係数 (2)式の両辺対数をとり、 log(SiO2)3/(Al23)2 について整理すると(3)式が導かれる。
そこで、これまでに実施した多数の実験データから、l
og(SiO/(Al2とlog[S
i]3/[Al]4との関係をプロットすると、第2図に
示すとおりであり、鋼種及び合金の種類によらず、良好
な直線関係のあることがわかった。
第2図において、log([Si]3/[Al]4)<
5.0の領域では、例えば、[Si]=0.3、[A
l]=0.03%程度の炭素鋼(log[Si]3
[Al]4=4.5)などをESRする場合、フラック
スは従来から用いられているCaF−Al系、
CaF−CaO−Al系、CaO−Al
系で十分であり、特にAl、Siの鋳塊高さ方向の成分
変動が問題となることはない。
一方、log([Si]3/[Al]4)>10.0の領
域では、低Al含有材或いは高Si含有材などに相当
し、これらを対象にしてESRを実施する場合は、先に
本出願人が提案したところのCaF−CaO−SiO
系フラックスを用いることにより、成分変動の問題は
回避できる。
ところが、5.0≦log[Si]3/[Al]4≦1
0.0の範囲内の[Al]、[Si]含有量を有する金
属材料のESRを実施する場合には、適切な(Al
)、(SiO)含有量を有するフラックスを用いな
いとESR鋳塊高さ方向の成分変動が発生し、著しい場
合は、Al、Siなどが成分規格外れとなることがあ
る。例えば、適正な量以上の(Al)を含有する
フラックスを用いると、メタル中[Si]により、Al
が還元されるため、Alのピックアップ、Siの
減少を招く。一方、逆に(SiO)を適正量以上に含
有するフラックスを用いる場合は、メタル中Alによ
り、SiOが還元され、Alの減少、Siのピックア
ップを招く。したがって、このようなAl、Siの成分
変動の発生を防止するためには、メタル中[Al]、
[Si]量と対応するフラックス中(Al)、
(SiO)量を選定することが肝要である。
第2図はこれまでに実施した多数の実験データよりlo
g[Si]3/[Al]4とlog(SiO3/(A
2との関係を示したものであり、これらの関
係は、本発明範囲内の金属種類に依存せず、実験式とし
て、(4)式により表わされる。
そして、メタル中[Si]3/[Al]4比と対応するフ
ラックス中(SiO3/(Al2比は±2σ
の精度で表わすことができ、第2図に示す範囲内を式化
した次の(5)式を満たすフラックスを用いるならば、
(1)式の反応に基づくAl、Siの成分変動を極めて
小さくすることができる。
次に、本発明において、 0.5≦(CaO)/((Al23)+(SiO2)) としたのは、これ以下ではフラックスの脱硫能力が著し
く低下するためであり、一方、 (CaO)/((Al23)+(SiO2)≦3.0 としたのは、これ以上ではフラックスの融点が高くなり
すぎて、安定なESR操業が困難なためである。
本フラックスでは、(CaF)、(MgF)等は融
点、粘性を低下させ、ESRに適した電導度を得るため
に添加するものであるが、(CaF)+(MgF
が70重量%を超えるとフラックスの電導度が著しく増
加し、ESR操業に大電流が必要となるため、実用的と
は言えない。そいため、(CaF)+(MgF)≦
70重量%とした。
フラックス中のFe、Mn等の酸化物は不安定なため、
溶解初期に消耗電極中のAl、Siなどの活性元素を酸
化し、Al、Siの減少、Mnのピックアップなどの原
因となるが、これらのFe、Mn含有量がそれぞれ1重
量%以内であれば、大きな問題とはならないことが経験
的にわかっているので、Fe、Mn含有量はそれぞれ1
重量%以内とした。
なお、フラックス中の(CaO)の一部を(MgO)に
置換してもAl、Siの成分変動には何ら影響を及ぼさ
ない。但し、MgOが10%を超えると、フラックスの
融点が著しく高くなる場合があり、ESR用フラックス
としては不適当である。勿論、(CaO)/((Al
)+(SiO))比が上記条件を満たす必要があ
ることは云うまでもない。
(実施例) 80φESR炉を用い、種々の鋼種の消耗電極材と、フ
ラックスを用いてエレクトロスラグ再溶解を実施した結
果の鋼塊及びフラックス組成を第1表に示す。
また第3図は、第1表中のNo.5のESR鋼塊高さ方向
の[Al]、[Si]、[Mn]の成分変動状況を示し
たものである。但し、溶解前のフラックス組成はCaF
70%、CaO15%、Al9%、SiO
%、T.Fe<1.0%であった。同図より、本発明範
囲内のフラックスを用いると成分変動が小さいことは明
らかである。
(比較例) 80φESR炉を使用し、第2表に示す組成の電極材と
第3表に示す組成のフラックスを用いてエレクトロスラ
グ再溶解を実施した。得られた鋳塊の高さ方向のAl、
Siの成分変動状況を調べたところ、第4図に示すとう
りの結果を得た。なお、Mnについても併記した。
第4図より、log(SiO3/(Al2
が適正範囲外である場合には、図示の如くAl、Siの
成分変動が起こることは明らかである。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、Al、Siを特
定量含有する鋼又はFe基、Ni基、Co基及びCu−
Ni基の各合金のエレクトロスラグ再溶解を行う場合、
上記Al、Siの含有量と関係する特定成分組成範囲の
フラックスを使用するので、鋳塊中Al、Siの成分変
動を効果的に防止でき、したがって、成分規格外れが少
ない高品質の鋳塊を歩留りよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るエレクトロスラグ再溶解用フラッ
クスの成分組成範囲を示す図、 第2図は種々の成分系におけるlog(SiO3
(Al2とlog([Si]3/[Al]4)と
の関係を示す図、 第3図は本発明に係る適正な組成のエレクトロスラグ再
溶解用フラックスを用いた場合のESR鋳塊高さ方向の
〔Al〕、〔Si〕、〔Mn〕の成分変動を示す図、 第4図は比較例のフラックスを使用した場合の鋳塊中
[Al]、[Si]、[Mn]含有量の変動状況を示す
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳塊中のAl及びSi含有量が次の式 5.0≦log[Si]3/[Al]4≦10.0 を満足する範囲内の[Al]及び[Si]を含有する鋼
    又はFe基、Ni基、Co基及びNi−Cu基の合金の
    エレクトロスラグ再溶解法に用いるフラックスであっ
    て、(CaO−Al−SiO)+(CaF
    MgF)系を基本成分とする組成のものにおいて、下
    記〜の条件を満足する成分範囲内で、かつ、得られ
    る鋳塊中のAl及びSi含有量に応じて下記を満足す
    る成分範囲内の組成を有することを特徴とするエレクト
    ロスラグ再溶解用フラックス。 記 0.5≦(CaO)/((Al23)+(SiO2)) ≦3.0 (CaF2)+(MgF2)≦70重量% フラックス中に不純物として含有され得るFe及び
    Mnはそれぞれ1重量%以内であること ここで、 [Si]、[Al]:メタル中のSi、Alの重量%濃
    度 (CaO)、(Al)、(SiO)、(CaF
    )、(MgF):フラックス中のCaO、Al
    、SiO、CaF、MgFの重量%濃度
  2. 【請求項2】前記フラックス中の(CaO)の一部を次
    の式 0.5≦(CaO)+(MgO)/((Al23)+(Si
    2))≦3.0 ここで、(MgO):フラックス中のMgOの重量%濃
    度 を満足する範囲内で、(MgO)に10重量%以内で置
    換した特許請求の範囲第(1)項記載のエレクトロスラ
    グ再溶解用フラックス。
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