JPH1112677A - 極低マンガン合金の製造方法 - Google Patents
極低マンガン合金の製造方法Info
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Abstract
(SUS316L)を安価に製造する。 【解決手段】マンガン含有量[Mn]が0.06〜0.3
0重量%の消耗電極を用い、得るべき鋳塊の直径をD
(mm)、溶解中の真空度をP(Pa)としたとき、下記
式または式を満たす溶解速度V(kg/min )で真空ア
ーク再溶解する。 0.06≦[Mn]≦0.15の場合 0.2 ≦V≦{0.0002・D/P・([Mn]-0.05)}+2.7 ・・・・ 0.15<[Mn]≦0.30の場合 0.2 ≦V≦{(0.013・D/P)+16.7}(0.3-[Mn])+0.2 ・・・・
Description
よびステンレス鋼に代表されるFe基合金やNi基合金
などの合金であり、合金中のマンガン含有量が0.05
重量%以下であることが要求される極低マンガン合金の
製造方法に関する。
年、高集積化がより一層進んでおり、例えば超LSIと
称されるデバイスの製造では、サブミクロン単位の微細
パターンの加工が必要とされている。しかし、上記のよ
うな超LSIの製造プロセスでは、微少な塵や微量の不
純物ガスが配線パターンに付着すると回路が短絡し、不
良品になる。
で、しかもガス中に存在する微粒子(パーティクル)が
少ないものであることが要求される。このため、反応ガ
スの供給管路を構成する管材およびその付属部材には、
その内表面から放出されるパーティクルの発生が極力少
ないものであることが要求される。
アルゴンなどの不活性ガス以外に、塩化水素や臭化水素
などの極めて腐食性の強いガスも数多く使用される。こ
のため、上記の管材やその付属部材用の材料には、耐食
性が良好で、腐食生成物である金属化合物などのパーテ
ィクルが材料表面から発生しないものであることが要求
される。
ト系ステンレス鋼が使用され、なかでも不純物元素の含
有量を規制することによって非金属介在物量を低減し、
材料表面から放出されるパーティクルの発生を減少させ
るようにしたSUS316Lが主に使用されている。
は、蒸気圧が高いために管路製作に際しての溶接時に蒸
発し、溶接部の下流側管路内に堆積したり、パーティク
ルとして下流側に流れて汚染源となりやすい。
低減できると、下記の点で極めて優れた性能を有するこ
とになる。
生が減少するために、パーティクルの発生量が少なくな
る。 (b) 管内面に対するマンガンヒュームの付着量が少なく
なるために、耐食性が向上する。 (c) 美麗な溶接ビードが得られる。 (d) 材料自体の耐食性が向上する。
材となるSUS316Lに代表される合金は、従来か
ら、主として真空再溶解プロセスにより製造されてい
る。
後、消耗電極式の真空アーク再溶解法や電子ビーム溶解
法による二次溶解を行って製造されている(例えば、特
開平7−90472号公報参照)。
てマンガン含有量が0.05重量%以下の合金を製造し
ようとする場合には、二次溶解の素材である消耗電極に
低マンガン材料、具体的にはマンガン含有量が少なくと
も0.06重量%未満のものを用いる必要があった。
鋳塊を製造するために、得るべき鋳塊のマンガン含有量
に併せてマンガン含有量が可級的に低い消耗電極を用い
るのであるが、この場合、通常の真空アーク再溶解では
マンガンがほとんど減少しないためである。
ン含有量が少なくとも0.06重量%未満の低マンガン
材料を製造する必要があり、そのためには一次溶解に供
する原材料としてマンガン含有量の低い高品位な高価な
ものを用いる必要がある。また、高品位な原材料を用い
ない場合には、一次溶解時にコストのかかる特別な脱マ
ンガン処理を施す必要がある。このため、製品の製造コ
ストが著しく高くなるという問題があった。
含有量の制御方法としては、溶解中の溶融合金からのマ
ンガン蒸発量を変化させるべく、真空度を制御する方法
がある(特公平7−081171号公報参照)。しか
し、その公報中には、マンガン含有量が0.05重量%
以下という極低マンガン合金を低コストで製造するため
の具体的方法については、一切示されていない。
点を解決するためになされたもので、その課題は、一次
溶解においてマンガン含有量の低い高品位な原材料を用
いる必要がなく、しかもコストのかかる特別な脱マンガ
ン処理を施さずとも容易に製造することが可能なマンガ
ン含有量の比較的高い電極を用いて、マンガン含有量が
0.05重量%以下の鋳塊を製造することができる極低
マンガン合金の製造方法を提供することにある。
低マンガン合金の製造方法にある。
含有量が0.05重量%以下の極低マンガン合金を製造
する方法であって、前記の消耗電極にマンガン含有量
[Mn]が0.06〜0.30重量%のものを用いるとと
もに、溶解炉の真空度を10Pa未満に設定したうえ
で、得るべき鋳塊の直径をD(mm)、溶解中の真空度
をP(Pa)としたとき、下記式または式を満たす
溶解速度V(kg/min)で再溶解することを特徴と
する極低マンガン合金の製造方法。
05重量%以下の極低マンガン合金を安価に製造する方
法として、一次真空溶解においては安価な原材料を使用
して得られる比較的高いマンガン含有量[Mn]の消耗電
極を用い、二次溶解においてマンガンの蒸発をより積極
的に行わせる方法に着目した。
マンガン含有量[Mn]および得るべき鋳塊の直径Dに応
じて消耗電極の溶解速度Vを調整することによって、二
次真空溶解中の溶融合金中からのマンガン蒸発を促進さ
せてマンガン含有量が0.05重量%以下の極低マンガ
ン合金を得ることを特徴とする。
について説明すると、その合金はマンガン含有量が0.
05重量%以下の普通鋼、特殊鋼およびステンレス鋼に
代表されるFe基合金やNi基合金であり、マンガン以
外の成分含有量については特に規制されない。
において安価な原材料を使用して得られたマンガン含有
量[Mn]の比較的高い消耗電極を二次真空再溶解する
際、溶解中の真空度P(Pa)、得るべき鋳塊の直径D
(mm)および消耗電極のマンガン含有量[Mn](重量
%)に応じて消耗電極の溶解速度V(kg/min)を
調整することにより、溶融合金中からのマンガンの蒸発
を促進させて0.05重量%以下のマンガン含有量を有
する鋳塊を得ることにある。
設定する一方、消耗電極にはマンガン含有量[Mn]が
0.06〜0.30重量%のものを用いる必要がある。
また、消耗電極の溶解速度V(kg/min)は、その
マンガン含有量[Mn]に応じて上記の式または式を
満たす速度に設定する必要がある。
設定しておく必要があるのは、次の理由による。
であり、真空下において蒸発しやすい。そして、その蒸
発速度は、炉内の真空度とマンガン蒸気圧の差によって
異なり、その差が小さいほど、換言すれば炉の真空度が
低いほど遅くなり、真空度が10Pa以上ではその蒸発
速度が遅くなりすぎて溶解に長時間かかり、工業的でな
くなる。また、10Pa以上の真空度では、グロー放電
が生じる危険性があり、再溶解自体が困難になる。この
ため、本発明では、溶解炉の真空度を10Pa未満に設
定することとした。
が0.06〜0.30重量%のものを用いる必要があ
り、その溶解速度Vは上記の式または式を満たす値
に設定する必要がある。これらは、以下に示す基礎実験
の結果による。
て、マンガン含有量[Mn](重量%)が種々異なるSU
S316L製の消耗電極を素材とし、直径Dが500m
mと800mmの鋳塊を得るに当たり、炉内の真空度P
を0.3Paと1.0Paに設定したうえで、消耗電極
の溶解速度V(kg/min)を種々変えて二次真空ア
ーク溶解を行い、得られた鋳塊のマンガン含有量を調査
した。
中の炉内真空度P、得るべき鋳塊の直径D、並びに消耗
電極のマンガン含有量[Mn]と溶解速度Vとが得られた
鋳塊のマンガン含有量に及ぼす影響を示す図である。そ
して、図中には、得られた鋳塊のマンガン含有量が0.
05重量%以下であった場合を「○」印、0.05重量
%超であった場合を「▲」印で示してある。
場合も、マンガン含有量[Mn]が0.30重量%以下の
消耗電極を用い、その溶解速度Vを自身のマンガン含有
量[Mn]に応じて定まる所定の値以下にして再溶解する
と、マンガン含有量が0.05重量%以下の鋳塊が得ら
れることがわかる。
果をまとめて溶解中の炉内真空度Pおよび得るべき鋳塊
の直径Dをも考慮し、マンガン含有量が0.05重量%
以下の鋳塊を得ることが可能な消耗電極の溶解速度Vの
上限値を式で表すと、その上限値は、消耗電極のマンガ
ン含有量[Mn]が0.06〜0.15重量%の場合、下
記式で表される値になる。また、消耗電極のマンガン
含有量[Mn]が0.15重量%超0.30重量%以下の
場合、その溶解速度Vの上限値は下記式で表される値
になる。
ば、消耗電極のマンガン含有量[Mn]が0.06重量%
の場合、真空度Pの値が小さくなるにつれて、溶解速度
Vの上限は無限大に近づくが、実際には、偏析などの鋳
塊品質を考慮すると、20kg/minを超える溶解速
度Vでの溶解は避けるべきである。
溶解速度Vであることが望ましい。しかし、例えば、一
般的に工業的と見なされる500kg以上の鋳塊を製造
するためには、溶解速度Vを0.2kg/min未満に
したのでは42時間以上かかり、実用的でない。
極のマンガン含有量[Mn]が0.30重量%の場合に、
マンガン含有量が0.05重量%以下の鋳塊を得ること
が可能な消耗電極の溶解速度Vの上限値は0.2kg/
minに漸近することがわかる。
0.05重量%以下の場合については、再溶解時のマン
ガンピックアップがないことから、その他の条件の如何
に係わらず鋳塊のマンガン含有量は0.05重量%以下
になる。
有量[Mn]が0.06〜0.30重量%の消耗電極を用
いるとともに、その溶解速度Vを上記の式または式
を満たす範囲内に定めることとした。
マンガン含有量[Mn]が種々異なる外径が130〜69
0mmのSUS316L製からなる21種類の消耗電極
を素材とし、溶解中の真空度Pと消耗電極の溶解速度V
とを種々変えて種々異なる外径Dの鋳塊を製造した。
D/4位置から試験片を採取してマンガン含有量を調べ
た。その結果を、用いた消耗電極のマンガン含有量[M
n]、溶解中の真空度Pおよび消耗電極の溶解速度Vと
併せて表1に示した。
製造して得られた本発明例の鋳塊(No. 1〜14)は、
いずれもマンガン含有量が0.05重量%以下であっ
た。
明で規定する範囲外の条件で製造して得られた比較例の
鋳塊(No. 15〜21)は、いずれもマンガン含有量が
0.06重量%以上であった。
05重量%以下の極低マンガン合金を安定して製造する
ことができる。また、素材である消耗電極にマンガン含
有量の比較的高いものを用いることができ、製造コスト
の低減が図れる。
00mmの場合における消耗電極の溶解速度とマンガン
含有量とが鋳塊のマンガン含有量に及ぼす影響を示す図
である。
mmの場合における消耗電極の溶解速度とマンガン含有
量とが鋳塊のマンガン含有量に及ぼす影響を示す図であ
る。
mmの場合における消耗電極の溶解速度とマンガン含有
量とが鋳塊のマンガン含有量に及ぼす影響を示す図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】消耗電極式真空溶解法を用いて、マンガン
含有量が0.05重量%以下の極低マンガン合金を製造
する方法であって、前記の消耗電極にマンガン含有量
[Mn]が0.06〜0.30重量%のものを用いるとと
もに、溶解炉の真空度を10Pa未満に設定したうえ
で、得るべき鋳塊の直径をD(mm)、溶解中の真空度
をP(Pa)としたとき、下記式または式を満たす
溶解速度V(kg/min)で再溶解することを特徴と
する極低マンガン合金の製造方法。 0.06≦[Mn]≦0.15の場合 【数1】 0.15<[Mn]≦0.30の場合 【数2】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16645897A JP4000628B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 極低マンガン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16645897A JP4000628B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 極低マンガン合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112677A true JPH1112677A (ja) | 1999-01-19 |
| JP4000628B2 JP4000628B2 (ja) | 2007-10-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16645897A Expired - Fee Related JP4000628B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 極低マンガン合金の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4000628B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008272790A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 真空アーク溶解法による鋳塊の製造方法 |
| CN112342455A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-09 | 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 | 一种工业纯铁的冶炼方法 |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP16645897A patent/JP4000628B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP4000628B2 (ja) | 2007-10-31 |
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