JPS5931426B2 - エレクトロスラグホツトトツプ法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、押湯内情鋼面の上に溶融スラグを供給すると
ともに、そのスラグ組成を最適に保持するエレクトロス
ラグホットトップ法に関するものである。

ギルド銅鋼塊については、凝固収縮に伴なう欠陥を防上
するために鋼塊頭部に押湯を付げる事が一般に行なわれ
、押湯の保温法には各種の工夫がなされている。

押湯内情鋼面の上に溶融スラグな乗せ、そのスラグ内に
電極を浸漬し、電極と鋼塊の間、或いは複数電極間に電
流を流し、スラグの抵抗発熱を利用して押湯内溶鋼を加
熱する方法がエレクトロスラグホラｌ−）ツブ法（ＥＳ
ＨＴ法、ＥＳＴ法とも云う）である。

この方法はオースト！Ｊ−ＶＥＷ社カブフエンベルク工
場の実例が報告されている。

（特公昭４７−３９８１７およびＥｌｅｃｔｒｉｃ
Ｆｕｒｎａｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｖｏｌ ３
３゜Ｄｅｃ、１９７５ ｐｌ、８５／１８９）その他
イタリーの特殊鋼工場であるチル二社でも実施している
といわれている。

カプフエンベルク工場ではこの方法をＢＥＳＴ法と称し
、その概要は第１図に示すとおりである。

即ち１は定盤、２は鋳型、３は押湯鋳型、４は電源、５
は電極、６はスラグ、７は凝固しつ＼ある鋼塊である。

エレクトロスラグホットトップ法（以下ＥＳＴ法と略記
する）を実施するには押湯内情鋼面の上に溶融スラグ層
がなければならない。

この溶融スラグをつくるために、粉状或いは固形の造滓
剤を押湯的溶鋼面上に投入し、アークによって溶解して
溶融スラグに変える方法（コールドスタート法）も可能
であるが、固体スラグを溶融する期間は、本来のＥＳＴ
法実施時間とは認められず、結果としてＥＳＴ処理効果
を減殺する。

したがって、造塊終了後の鋼塊の押湯内情鋼面上に溶融
スラグを移注し、押湯加熱通電を行なう方法（ホットス
タート法）が望ましいが、そのスラグな別のスラグ溶解
炉で溶解し準備するとなるとそのための設備が必要とな
り、又スラグ溶解作業のための要員も必要となる。

本発明は以上の点に鑑み鋭意研究の結果なされたもので
その要旨は造塊作業終了後の鍋内に残留する溶融電炉還
元期スラグを適宜手段を用いて押湯枠内の溶鋼上に移注
したのち、造滓剤の無添加若しくは適宜量の造滓剤を添
加してスラグ組成をＣａＯ／ＳｉＯ２重量比で１．５〜
５．０、（ＣａＯ十ＭｇＯ）／ （Ｓ ｉｏ２＋ＡＩ２
０ｓ ）重量比で１．０〜３．０、ＣａＦ２＜２０重量
％、且つ（Ｔ、Ｆｅ十Ｔ、 Ｍｎ ）＜ ２重量％以下
に保持することを特徴とするエレクトロスラグホットト
ップ法にある。

但し、 （Ｔ、Ｆｅ）ニスラグに含まれる鉄（Ｆｅ）の全量即ち
金属鉄、酸化鉄（ＦｅＯ１Ｆｅ３０４、Ｆｅ２Ｏ３を含
む）の中のＦｅの全量 （Ｔ、 Ｍｎ ） ニスラグに含まれるＭｎおよびＭｎ
化合物中のＭｎの全量 そして本発明を適用することにより溶融スラグを別途準
備するための特別の作業及び設備が不要となると共にス
ラグ組成を調整することにより、エレクトロスラグホッ
トトップ法において期待される脱硫効果及び介在物清浄
度の向上が実現でき、同時に鋼塊中の水素含有量の増加
を防止可能となる。

以下本発明の詳細な説明する。

電炉還元期スラグは溶鋼の出鋼につれて鍋内へ排出され
る。

この鍋内スラグはＥＳＴスラグとして適切であることが
本発明者らの検討の結果明らかとなった。

ＥＳＴスラグの所要特性としては（１）溶融状態におけ
る適当な電気抵抗、（２）適当な融点、（３）適当な流
動性、（４）化学組成の安定性、（５）脱硫能、（６）
脱酸能、（７）溶鋼中に懸濁している非金属介在物の吸
収能、（８）水素溶解度の低いこと、などが挙げられる
。

これ等の要求の対応策は相互に矛盾を来たすものもある
。

ＥＳＴスラグの組成、特に塩基度の調整は重要な因子で
ある。

エレクトロスラグ再溶融法（ＥＳＲ法）の経験からスラ
グ中のＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の含有率を高めると溶融ス
ラグの電気抵抗は大きくなるが、スラグの融点が高（な
り流動性が損われる。

又スラク沖のＣａＯ含有率を高くすれば、脱硫効果は太
き（なるが、鋼塊への水素の吸収増加の危険性が高まる
。

ＣａＦ２の配合はスラグの融点を下げ流動性を高める効
果があるが、過度に配合すると流動性がよくなりすぎ、
ＥＳＴ処理中に鋼塊と鋳型の間の空隙へ流入し、鋼塊割
れを誘発せしめる。

又押湯枠をレンガ内張りした場合はその内張りレンガを
烈しく溶損しＥＳＴ作業の継続を困難ならしめる。

一方ＣａＦ２は他の造滓剤よりも高価であり、その配合
量は少ない方が経済的である。

次にＥＳＴスラグの所要特性について再考してみると、
脱硫効果を期待するためには重量比でＣａｂ／Ｓ ｉ０
２＞１．５、（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／（５ｉ０２＋Ａｌ２
０３）＞１．０が必要である。

反面スラグの水素吸収、引いてはＥＳＴ鋼塊の水素含有
量のピックアップを防止するためには、ＥＳＴＳラスラ
グ中ａＯ含有量は高すぎてはならない。

又ＥＳＴスラグの融点が高すぎないこと、流動性が適当
によいこと、という条件から重量比でＣａｂ／ Ｓ ｉ
０２ ＜ ５．０、（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／（ＳｉＯ３＋
Ａ’２０３）＜３．０ でなければならない。

このようなスラグ組成の場合ＣａＦ２はスラグの流動性
を補助的に高める程度で充分でありその配合量は２０％
以下でよい。

このような組成のＥＳＴスラグは組成的に安定しており
、脱硫能と共に脱酸能を有し、同時に溶鋼中に懸濁して
いる非金属介在物を捕捉吸収し得る。

Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒなとの酸化物は溶鋼が充分脱酸されて
いない場合に非金属介在物の中に見出されるものであり
、キルド鋼溶鋼と接触すれば脱酸合金元素であるＳｉ、
ＡＩなどと反応する。

ＥＳＴスラグにおいてもこれ等の組成は好ましいもので
はない。

従ってＦｅｌＭｎ酸化物はＥＳＴスラグ内では少な（な
ければならず、Ｔ、 Ｆｅ ＋Ｔ、 Ｍｎの形の分析値
でく２重量％（以下全て重量％は単に％と称する）が望
ましい。

以上の検討の結果１．５ ＜ Ｃａｂ／ Ｓ ｉ ０２
＜ ５．０．１、０ ＜ （ＣａＯ十ＭｇＯ） ／
（Ｓ １０２ ＋ ＡＩ ２０３ ）＜３．０、ＣａＦ
２＜２０％（Ｔ、 Ｆｅ 十Ｔ、 Ｍｎ ）く２％とい
うＥＳＴスラグの最適範囲があることを知見し得た。

このスラグ組成は電気炉還元期スラグ乃至電炉出鋼後の
鍋中スラグの組成範囲でもある。

即ち電炉出鋼された鍋中スラグをそのまＬＥＳＴスラグ
に使用することが可能であることが分った。

鍋中スラグをＥＳＴスラグに使うことは、ＥＳＴのため
にスラグ溶解炉など特別の設備を併設することなく、又
造滓剤を別途消費することなく、更にスラグ予備溶解の
ために要員を配置する必要もなく、ＥＳＴをホラＩ・ス
タートさせることが出来て、極めて経済的である。

鍋中スラグは押湯自溶鋼面に移注されればよい。

直接鍋返ししてもよく、移注樋を通してもよい。

本発明において鍋中スラグを移注後ＥＳＴスラク゛とし
て利用するが、その際必要に応じ比較的少量のＣａＯ１
その他の造滓剤添加によってスラグ組成の調整を行なう
事は、作業的に側管問題とならない。

本発明の主要点である鍋中スラグの押湯自溶鋼面への移
注およびスラグ組成に関する限定は押湯枠が水冷金型で
ある場合（カプフエンベルグ工場〕についても又耐人物
内張り押湯（チル−工場）の場合でも共に実施可能であ
る。

ＥＳＴ法は押湯内情鋼面上に溶融スラグを置き長時間高
温に保つ。

そのため、前述のカプフエンベルク工場では水冷金型押
湯枠を使用している。

耐火物内張り押湯を使用する際には耐火物の材質につい
ての検討が必要である。

クロマイトを含有する耐火物からはＣｒが還元され溶鋼
中に溶出する欠点があり、Ａｌ２Ｏ３系耐火物は高耐ス
ラグ性のものは高価である。

ＥＳＴ押湯ライニング用としては試用試験の結果、マグ
−ドロ質のものが最適である事が分った。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 溶鋼成分 ０．２９％Ｃ１０，３２％Ｓｉ、０．６９％
Ｍｎ、０．００９％Ｐ、 ０．００６％Ｓ、 鋼塊重量 ５０ ｔｏｎ 使用電極 １４ ″＄黒黒鉛電極３ 押押湯 マグ−ドロ煉瓦ライニング スラグ組成 ＣａＦ２９．１％、Ｃａ０３８．７％、５
ｉ０２１９．８％、Ａ１２０３１５．２％、ＭｇＯ１３
，４％、Ｔ、Ｆｅ＜１％、 ８０．１２％ ＥＳＴ通電時間 ２２時間 ＥＳＴ電力原単位 ２３０ Ｋｗｈ ／ ＴＥＳＴ処理
鋼塊の縦断面のザルファープリント（第２図） ＥＳＴ処理鋼塊の鋼塊軸芯上の介在物清浄度（第３図） 第２図から押湯部及び鋼塊軸芯上の頭部がサルファープ
リントで白くなっており、ＥＳＴＯ間に脱流されたこと
が実証される。

また第３図に示すとおり鋼塊ボトムの酸化物系介在物が
多く集まる沈澱高部においても清浄度が著しく向上して
いると共に全体的に介在物清浄度が高い。

これらは本発明の方法の有効性を裏付けるものである。

本発明のホットトップ法による鋼塊は特にその用途は特
定されないが、次にタービンローター向は鋼塊への適用
例を第２の実施例として示す。

実施例 ２ 溶鋼成分 ０．２９％Ｃ１０，２５％Ｓｉ、０．７３％
Ｍｎ、 ０．００５％Ｓ、 ■、０９％Ｃｒ、１．０１％Ｍｏ。

０．２２％■ 鋼塊重量 ６０．５１−ン 使用電極 １４″ｆ黒鉛電極３本 押 湯 マグ−ドロ煉瓦ライニング スラグ組成 ＣａＦ２１２．０％、Ｃａ０３８．５％５
ｉ０２１７．７％、Ａ１２０３１４．．７％、Ｍｇ０１
５．４％、Ｔ、ＦｅＯ，７％、 Ｔ、 Ｍｎ ０．０％ ＥＳＴ処理時間 ２２時間 ＥＳＴ電力原単位 ２２６ Ｋｗｈ／Ｔ ＥＳＴ処理鋼塊の縦断面サルファープリント（第４図） ＥＳＴ処理鋼塊の鋼塊軸芯上の介在物清浄度及びＣ並び
にＳの偏析の従来法鋼塊との比較（第５図）該実施例２
は、高圧蒸汽タービンローター向は鋼塊に本発明ＥＳＴ
法を適用したものである。

第４図に見られる如（、凝固に件な５Ｓの濃化が見られ
ず鋼塊内に■偏析並びにザク性欠陥は認められない。

又■偏析は鋼塊最頂部に僅かに認められるのみで、従来
鋼塊に比べて鋼塊内部性状は格段に改善されている。

また第５図に示す通り鋼塊ボトム部及び鋼塊本体上部の
介在物清浄度が向上し、又Ｃ偏析も正負偏析ともに従来
法鋼塊より好転している。

なお、従来法鋼塊は、電気炉溶製し、真空タンク造塊し
たものである。

この鋼塊の溶鋼成分組成（元素含有重量％）は次の通り この鋼塊は、単重６０ＴＯＮであり、例示したＥＳＴ鋼
塊と近似の溶鋼成分、ならびに鋼塊単重のものでありＥ
ＳＴ鋼塊と同様に切断調査した結果をＥＳＴ鋼塊と対比
のために示したものである。

されにＳが鋼塊押湯部にも濃化が認められないことは第
４図のサルファープリントからも認められるが、これは
ＥＳＴ処理効果の表われである。

なお、第２図の炭素鋼と第４図のＣｒ −Ｍｏ −■鋼
のサルファープリントにおける△偏析の出現状況に差が
あるのは、鋼塊の成分系の差であり、Ｃｒ −Ｍｏ −
Ｖ鋼塊は△偏析が炭素鋼よりも少なくなることは周知で
ある。

しかし従来法鋼塊材のＣｒ Ｍｏ ’Ｖ系のタービ
ンローターは△偏析に起因する成分欠陥が見出されてい
るが、本発明のＥＳＴ処理を行なったローターは鋼塊欠
陥に起因する成品欠陥が全（認められないことを実用ロ
ーターで確認している。

以上のように、本発明は工業的に極めて理想的な高級清
浄鋼塊を供給する方法であり、特に要求特性の厳しい蒸
気タービンローター、発電機用ローターシャフトなどの
製造に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢＥＳＴ法（Ｂ６ｈｌｅｒ Ｅｌｅｃｔｒ。 Ｓｌａｇ Ｔｏｐｐｉｇ法）の原理図。 第２図は、ＥＳＴ鋼塊縦断面のサルファープリントを示
す図。 第３図イ２口は、鋼塊軸芯上高さ方向の介在物清浄度を
示す図。 第４図は本発明により得られた鋼塊のサルファープリン
トを示す図。 第５図イ２口は、本発明による鋼塊と従来法による鋼塊
の品質性状比較図。 １・・・・・・定盤、２・・・・・・鋳型、計・・・・
・押湯鋳型、４・・・・・・電源、５・・・・・・電極
、６・・・・・・スラグ、７・・・・・・鋼塊、Ａ・・
・・・・比較鋼塊（従来法）、Ｂ・・・・・・ＥＳＴ鋼
塊（本発明）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 造塊作業終了後の鍋内に残留する溶融電炉還元期ス
   ラグを適宜手段を用いて押湯枠内の溶鋼上に移注したの
   ち、造滓剤の無添加若しくは適宜量の造滓剤を添加して
   スラグ組成をＣａｂ／ Ｓ ｉ ０２重量比で１．５〜
   ５．０、（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／（５ｉ０２＋Ａｌ２０３
   ）重量比で１０〜３０１ＣａＦ２＜２０重量％、且つ（
   Ｔ、 Ｆｅ ＋Ｔ、 Ｍｎ ）〈２重量％以下に保持す
   ることを特徴とするエレクトロスラグホットトップ法。 但し、 （Ｔ、Ｆｅ）ニスラグに含まれる鉄（Ｆｅ）の全量即ち
   、金属鉄、酸化鉄（Ｆｅｄ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３を
   含む）の中のＦｅの全量 （Ｔ、 Ｍｎ ） ニスラグに含まれるＭｎおよびＭｎ
   化合物中のＭｎの全量。