JPH0352522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属を精製する方法に関する。電気ス
ラグ再融解は二次的な融解方法あるいは精製方法
である。消耗電極として知られる一次的に製造し
たインゴツトを再融解し、一次の融解中に得るこ
とのできるよりももつと正確に制御した条件下で
再び固化させてインゴツトの粒構造を改善ししか
も介在物および介在物を形成する不純物を除去す
る。再融解は消耗電極と第２電極との間に電流を
流して抵抗加熱により行う。消耗電極はスラグ層
に部分的に浸せきし、スラグ層で融解用のジユー
ル熱を発生させる。融解した金属の溜まりがスラ
グの下側に形成される。スラグによつて電流の通
路が与えられる。それにはまた融解物から介在物
および介在物を形成する不純物を除去する。

通常電流は消耗電極とインゴツトとの間をスラ
グを通して流れる。そのようなやり方は形成され
るインゴツトが融解される電極の断面と実質的に
同じかそれより大きい断面を持つ場合には非常に
うまくいく。しかしそのような方法は形成される
インゴツトの断面が融解される電極の断面より小
さい場合、例えば形成されるインゴツトがバー
（bar）である場合には望ましくない。インゴツ
トの方の断面が小さい場合は頻繁に電流を遮断す
る必要がある。電流を遮断するということは電流
の通路を間欠的に断つことであり、インゴツトに
対してすり接点（sliding contacts）を用いて電
流を切る必要がある。すり接点は形成されるイン
ゴツトの表面から滑らかでないか清浄でないとい
う場合が多くて問題がある。

形成されるインゴツトが融解させる電極よりも
小さい場合にはインゴツトを含む電流の通路はも
う一つの問題を生じ易い。消耗電極を融解するの
に必要な大きな電流によつてインゴツトが抵抗加
熱されて固化が遅くなる。

代りの電流の通路を設けたいという要求があつ
た。スラグを通して消耗電極とるつぼとの間に電
流を流す実験を行つた。これは炉の操業が不安定
でありるつぼに損傷をきたすという結果になつ
た。るつぼの壁に接してスラグの層が凝固ししか
もこのスラグ層がスラグ層を通してのアーク放電
を促進するということを仮定していた。るつぼは
水冷した。

本発明は、消耗電極と不可欠な部分として冷却
手段を有する第２電極との間に電流を流す際に起
こるアーク放電を発生させないようにする電流の
通路を提供する。本発明はまた、スラグを通して
二つの非消耗電極、少なくともその一つは不可欠
な部分として冷却手段を有する非消耗電極の間に
電流を通す際に、例えば融解金属をスラグを通し
て注入するような場合に、発生するアーク放電を
起こさないようにする電流の通路を提供する。ス
ラグと冷却した電極との間に入れた少なくとも一
つの電気伝導性の部材を通して電流を流すことに
よつて、スラグを通じ電極間に電流を流すことに
より起こるアーク放電を発生させない。電気伝導
性部材はスラグの温度より高い融点を持つ。この
応用にとつてスラグの温度とはるつぼの壁から離
れた場所での温度であつて、スラグ層には温度勾
配があるという事実である。

電気スラグ再融解プロセスは米国特許第
4108235号明細書および第4145563号明細書を含め
て多くの引例において開示されている。特許第
4108235号および第4145563号の各明細書には本発
明の電流の通路は開示されていない。特許第
4108235号明細書の電流の通路は消耗電極とるつ
ぼ、および空洞インゴツトを鋳造するのに使うマ
ンドレルとの間にある。特許第4145563号明細書
の電流の通路にはるつぼライナーが含まれる。し
かしながらるつぼライナーはるつぼとは電気的に
絶縁されている。

既に溶解している金属を精製する方法は多くの
引例に開示されている。これらの引例に含まれる
ものに西独国特許第1483646号明細書がある。前
の節で記載した引例と同様に特許第1483646号明
細書には本発明の電流の通路は開示されていな
い。特許第1483646号明細書にはスラグがるつぼ
から電気的に絶縁する固化したスラグの殻１３が
記載されている。本発明の電気伝導部材はそのよ
うな絶縁を必要としない。

従つて、改良した電流の通路を用いることを特
徴とする精製方法を提供することが本発明の目的
である。

本発明の前記のおよびその他の目的は次の記
載、すなわち本明細書の図面による引例から最も
良く理解される。

図面は電流の通路を形成する構成要素の模式図
である。

本発明は融解スラグの層を入れたるつぼ内で金
属を精製する方法を提供するものであり、融解し
た金属がスラグを通して下方に移動し下部でイン
ゴツトとして再び固化する方法である。スラグ層
を通して第１電極と第２電極との間に電流を流す
ことによりスラグを溶解状態に保つ。第２電極は
その不可欠な部分として液体のあるいは気体の冷
却手段を有する。それは通常銅あるいは銅合金か
ら作られる。電流は、スラグと第２電極との間に
入れた少なくとも一つの電気伝導性の部材を通し
て、第１電極と第２電極との間に流す。第１電極
はそれが徐々に溶解し、金属の滴が融解したスラ
グから下方に動くように融解スラグ内に部分的に
浸せきした消耗電極であつてもよい。第２電極は
通常るつぼであるが、融解スラグの層に部分的に
浸せきした非消耗電極であつてもよい。電流源は
直流でも交流でもよいが、交流が好ましい。

電気伝導性の部材はスラグの温度より高い融点
を持つ。部材の形状、厚みおよび伝導度はスラグ
と接触している部材の表面部分がスラグの凝固温
度より高い温度を持つようなものである。比較的
大きな熱伝導度を有する部材は一般に比較的小さ
い熱伝導度を有する同様な形状の部材よりも厚く
する必要がある。一般に部材は第２電極からスラ
グの中へ突き出させるが、電極へ埋め込んでもよ
い。タンタルのような高融点金属類が部材を構成
する物質として好ましい。部材には臨界の最小長
さはない。それらは通常少なくとも3/16インチ
（4.8×10^-3メートル）の長さである。ほとんどの
場合二つ以上の部材を設ける。それらは当業者に
公知のいかなる手段によつてもスラグと第２電極
との間に入れることができる。ろう付けが部材を
取り付ける一つの特別な手段である。

本発明に従つて電流の通路を形成する構成要素
を模式的に図面に示す。電流は消耗電極１とるつ
ぼ３との間でスラグ層５および電気伝導性部材７
を通して流す。インゴツト９および融解金属の溜
まり１１も示す。

次の例は本発明のいくつかの観点を例示するも
のである。

スラグ層を通して消耗電極とるつぼとの間に直
流電流を流そうと試みたが、るつぼを損傷する結
果となつた。この試みは研究用の電気スラグ再融
解炉で通常の電流（1900アンペア）と電圧の大き
さのもとに通常の条件下で行つた。消耗電極はニ
ツケル基合金であり直径3.5インチ（88.9×10^-3メ
ートル）であつた。インゴツトは直径１インチ
（25.4×10^-3メートル）のものが得られた。るつ
ぼ頂部の内側の直径は5.25インチ（133.4×10^-3メ
ートル）であつた。るつぼは試験の前に検査して
何らの欠陥も不具合もないことを確めた。試験の
後で検査してみると、るつぼにアークの傷跡とみ
られる食刻がひどく発生していることがわかつ
た。食刻の深さは典型的には1/64インチ（４×
10^-4メートル）〜1/16インチ（1.6×10^-3メート
ル）の範囲にあつた。試験はわずか10分間続け
た。もし食刻がるつぼの壁を貫通していたならば
水が融解スラグに吹き出して爆発を起こしていた
であろう。るつぼの損傷具合はこの電流でさらに
実験を行うには無理があるといえる程であつた。

本発明の電流の通路は前節に記載の試みと全く
同じ条件下で試験した。４個のタンタルの突起物
をるつぼにろう付けした。その寸法はすべて長さ
３／８インチ（9.5×10^-3メートル）、直径5/8インチ
（15.9×10^-3メートル）とした。試験は6.5分間で
あつた。電流は2000アンペア流した。るつぼを検
査しても何ら損傷は見当らなかつた。タンタル突
起物は少し腐食されていた。

同じタンタル突起物に関してさらに９回試験を
行つた。同じニツケル基合金を消耗電極として用
いた。タンタル突起物はるつぼを保護して試験中
に何ら損傷を与えなかつた。

ここに開示した本発明の新規な原理によつて、
それに関する特定の実施例と関連して、同じ発明
の種々の他の改変や応用が示唆されることは当業
者には明らかであろう。従つて、特許請求の範囲
の意図するところを理解すれば、ここに記載の本
発明の特定の実施例に本発明の原理を限定すべき
ではない。

【図面の簡単な説明】

図面は融解炉の電流の通路を形成する構成要素
の模式図を示す。 １……消耗電極、３……るつぼ、５……スラ
グ、７……タンタル電極、９……インゴツト、１
１……融解金属。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 融解スラグの層を含むるつぼ内で金属を精製
   する方法であつて、融解した金属が該スラグを通
   して下方に移動して下部でインゴツトとして再び
   固化し、しかも該スラグ層を通して第１の電極と
   第２の電極との間に電流を流すことにより該スラ
   グを融解状態に保ち、該第２の電極が一体的な部
   分として冷却手段を有する上記方法において、該
   第１の電極と該第２の電極との間で該スラグと該
   第２の電極との間に入れた少なくとも一つの電気
   伝導性部材を通して電流を流す工程を含み、該電
   気伝導性の部材が該スラグのバルク温度よりも高
   い融点を持ち、該スラグと接触している該電気伝
   導性部材の表面の一部分が該スラグの凝固点より
   高い温度を有することを特徴とする上記方法。 ２ 該電気伝導性部材が該スラグの中へ突き出て
   いる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 該電気伝導性部材が高融点金属である、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 該高融点金属がタンタルである、特許請求の
   範囲第３項に記載の方法。 ５ 少なくとも二つの電気伝導性部材がある、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 該電気伝導性部材が少なくとも3/16インチ
   （4.8×10^-3メートル）の長さである、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ７ 該第１の電極が消耗電極であつてそれが徐々
   に融解し、しかも金属の滴が該融解スラグ層から
   下方に移るように該融解スラグ層の中に部分的に
   該電極を浸せきする、特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ８ 該第２の電極が液体で冷却した電極である、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 該第２の電極がるつぼである、特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 １０ 該第２の電極が該融解スラグの層に部分的
   に浸せきした非消耗電極である、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 １１ インゴツトの断面が消耗電極の断面より小
   さい、特許請求の範囲第７項に記載の方法。 １２ 該第２の電極が銅あるいは銅合金である、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。