JPS6167729A

JPS6167729A - ニツケル基超合金の製造方法

Info

Publication number: JPS6167729A
Application number: JP19038984A
Authority: JP
Inventors: Toru Degawa; 出川　通; Tohei Otoya; 音谷　登平
Original assignee: METAL RES CORP KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: METAL RES CORP KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1986-04-07
Also published as: JPH0127135B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はニッケル（Ｎｉ）超超合金の製造方法に係り、
特にニッケル基超合金の戻り材を含む溶ンｎの精錬方法
に改良を加えることにより、酸素、窒素ならびに植菌含
有量を極めて少なくするＮｉ基超超合金製造方法に関す
るものである。

［従来の技術］Ｎ　ｉ　２ｔ；超合金は、機械的性質、ｍｌ熱性ならび
に耐食性等に優れた性質を有し、超耐熱合金として広範
な用途を有する。このＮｉ基超超合金おいても、通常の
合金と同様に残留酸素、窒素及び破竹が多いと加重性が
低下するので、残留酸素、窒素及び硫黄を十分に少なく
することが重要である。

真空またはアルゴンガス雰囲気下での、精錬中の脱酸、
脱硫について、特開昭５０−１２６５１１号、特開昭５
０−１２６５１６及び特開昭５２−５８０１０号に、そ
れぞれＣａｂ（酸化カルシウム）含有率の高い塩基性耐
火物で裏付けされた溶解炉又は取鍋を用い、真空又はア
ルゴンガス雰囲気中で溶湯中にアルミニウム（ＡｆＬ）
またはその合金を添加することを特徴とする脱酸、脱硫
方法が提案されている。この原理は、Ａｎの酷加により
耐火物中のＣａＯを還元し、還元生成物であるカルシウ
ム（Ｃａ）により溶湯中の硫黄（Ｓ）酸素（０）を除去
するものである。

この方法によれば、Ｎｉ基超超金戻り材を含むＮｉ基超
超金溶溶湯、一応の脱酸、脱硫が可能であるが、より十
分な脱酸、脱硫が可能となる製造方法が期待されている
。

また合金溶湯の脱酸、脱硫法として金属カルシウム（Ｃ
ａ）を添加することも従来性なわれている。（例えば、
特開昭５０−１２８６３３、特公昭５６−３９３６４等
）ところが、ＣａＯ含有率の少ない耐火物で裏付けされ
て溶解槽中でＣａを添加した場合には、ＣａＯの添加効
率が低いと共に酸化物介在量が多くなってしまうという
問題がある。

即ち、Ｎｉ基超超金戻り材を含む合金溶湯を、ＣａＯ含
有量が低い耐火物で裏付けされた溶解槽中にて該溶湯の
精錬を行なう場合、 ■　溶湯中の酸化物介在物が生じる、（特にＨｆ　Ｏ２系が多い。）（リ　Ｎ２含有柾が増加する。

（高温溶解すれば除去できるるか、溶解温度を高くする
と耐火物から混入してくる酸化物介在けが増加する傾向
にある。） ■　Ａ立、Ｔｉ、Ｚｒ等を含むので、Ｎ２トラツプ早が
多い。また耐火物との反応性が大きい、という傾向があ
り、酸化物介在量が多くなると共に、Ｎ２含有融も高く
なる。

［発明が解決しようとする問題点１１−述の如く、従来の方法では、Ｎｉ：ｌ［合金戻り材
を含む溶湯中の０、Ｎ、Ｓ、とりわけＮを十分に減少さ
せることができない。また耐火物に帰因する酸化物介在
物が増加する場合もある。

［問題点を解決するための手段１本発明は、Ｃａ０４０％以−ｈを含有する塩基性１ｌｉ１１大物を
もって裏伺けした溶解炉又は取鍋内の、ニッケル基超合
金の戻り材を含む溶湯に、真空又はアルゴン雰囲気でＣ
ａ及び／又はＣａ合金をＣａとして０．０１〜５ｗｔ％
添加することにより、０、Ｎ：その少なくとも一方が３
０ｐｐｍ以下で、０とＮとの合量が１１００ｐｐ以下、Ｓ：５０ｐｐｍ以下、とすることを特徴とする酸素、硫黄及び窒素含右部の少
ないニッケル基超合金の製造方法、を要旨とするもので
ある。

以下本発明の構成について詳細に説明する。

Ｎｉ基超超合金は極めて多くの種類のものがある。−例
を第１表に示す。なお第１表以外にもＴＲＷＶ　Ｉ　Ａ
、ＴＷＲ−１９００、ＭＡＲ−Ｍ４１２、Ｎｏ、６４Ｂ
Ｃ等が挙げられる。

特開昭Ｇ１−６７７２９（３）本発明においては、合金溶湯中にはＮｉ基超超合金戻り
材（スクラップ）が含まれる。この反り材を含むＮｉ基
超超合金溶湯、前述の如く酸化物介在量を含み易い、Ｎ
２含有φが増加する、面１大物との反応に１が大きい等
の性質を有するのであるが、本発明によれば、後に述べ
る通り、これらの問題点が悉く解決される。

本発明においては、Ｃａ０４０％以１−を含む塩基性耐
火物で裏伺けされた溶解槽内のＮｉ基超超合金溶湯Ｃａ
及び／又はＣａ合金を添加する。

添加されたＣａは、溶湯中のＳ、０と反応し、脱硫、脱
酸が行なわれる。またＣａの一部は沸眠し、攪拌作用を
奏し、脱窒、脱硫が行なわれる。

通常、Ｎｉ基超超合金はＡＭやＴｉが含まれるので、Ｎ
が主としてＡＪｌｊＮ、ＴｉＮの形態として存在し、極
めて脱窒し難いのであるが、本発明では、強力な脱窒作
用を働＜Ｃａ及び／又はＣａ合金を添加することにより
十分な脱窒が行なわれる。

また炉材として高ＣａｄＩＴ）Ｉ大物を用いているが、
この耐火物はＣａに対して極めて安定であり、添加ｙれ
たＣａと実質的に反応しない。そのためＣａのＬ記脱酸
、脱窒、脱硫反応が十分に進行する。因みに、低ＣａＯ
耐火物、ＭｇＯ耐火物等では、炉材とＣａとが反応して
Ｃａの歩留りが低くなり、Ｃａｇｉ加効果が小さくなる
。

また一般に、Ｎｉ基超超合金溶湯中にはＡ文が含まれる
のであるが、このＡｆＬの一部は、直接に、溶湯中のＯ
と結合して脱酸を行なう。またＡ９の他の一部は耐火物
表面のＣａＯと反応して、２Ａｕ＋３ＣａＯ＋Ａｕ　２０３　＋３Ｃａとなり、Ｃ
ａとＡｕ　２０３が生じる。このＣａは脱酸、脱硫反応
し、Ｃａｂ、ＣａＳとなる。

一方、Ａ見２０３は、耐火物壁のＣａＯと反応して、Ａ　ｕ　２０３　＋　３　Ｃａ　Ｏ＋　３　Ｃａ　Ｏφ
Ａ　！：Ｌ２０３ｆｔ　ル反応ニよりＣ３Ａ系を主体と
するカルシウムアルミネ−１・が耐火物表面に生じる。

このようにして生じたＣ１Ａは、周知の如く、脱硫性が
著しく高い。そのため、溶湯の脱硫が強力かつ十分に行
なわれるようになる。また生じた活性なＣａによって脱
酸と脱硫が行なわれる。

なお一部のＮｉ基超超合金おいては、Ａ交合有量が−１
−記脱酸、脱硫反応を行なわしめるには不十分な量しか
含まない場合がある。このような場合には、溶湯にＡｎ
及び／又はＡ２合金を添加して１−記脱酸、脱硫反応を
行なわせる。

Ｃａ及び／又はＣａ合金を添加する際の雰囲気は、真空
又はアルゴンとする。

Ｃａ合金を添加する場合には、Ｃａ−Ｎｉ合金等が好適
であるが、これに限定されない。Ｃａ及び／又はＣａ合
金は、粉末状、粒状あるいはワイヤー状等の形態にて添
加されるが、添加直後の表面での蒸発が少ないことから
ワイヤー状とするのが好ましい。

本発明方法において、使用する裏＋Ｉけ耐大物は、カル
シア耐火物（Ｃａｂ）、ラルナイト耐火物（安定化２Ｃ
ａＯＩＩＳｉＯ２）、メルウィナイ１−１ｍ耐火物３Ｃ
ａＯ−ＭｇＯφ２Ｓｉ０２）ならびにＣａＯに富化した
ドロマイト耐火物等があり、いずれもＣａＯを４０％以
！−含有する塩基性−大物である。

本発明方法において、裏付は耐火物のＣａＯ含有率を４
０％以−１−に限定する理由は、４０％未満のＣａＯを
含有する塩基性耐火物にあっては、その中のＣａ’Ｏは
他の酸化物と強固に結合しているため、ＣａＯの活性が
少なく、アルミニウムと反応しにくく、４０％以−にＣ
ａ　Ｏを含有するＪｉ基性耐火物中のＣａＯは活性が大
でアルミニウムによってよく反応することができるから
である。

また、ＣａＯを４０％以−Ｌ含む耐火物は、Ａ　ｎ　２
０３やＨｆ、０２等の酸化物を反応吸着し易く、従って
、溶湯中の酸化物を吸収し、酸化物介在量を大幅に減少
させる。またＣａＯを４０％以上含む耐火物はＣ，Ｔｉ
、Ｚｒ等に対する安定性が高いので、高温溶解が可能と
なる。

本発明において、Ｃａ及び／又はＣａ合金を添加すると
きの溶湯温度は溶湯の組成にもよるのであるが、通常、
１２５０〜１５５０℃程度とされる。

本発明においては、Ｃａ及び／又はＣａ合金を添加し、
脱酸、脱窒、脱硫反応させた後、もしくは、これらの反
応が相当に進んだ段階で、溶湯温度を５０°Ｃ以１−高
くして、例えば１６００〜１７００℃程度にまで高めて
も良い。

このように溶湯温度を高くすると、Ｎ含有量を更に少な
くすることができると」（に、余剰のＣａを蒸発させて
除去することができる。なお、一般に、高温にすると耐
火物損耗量が増大し、合金中の酸化物介在槍が増加する
のであるが、本発明の如く高Ｃａ０Ｉｌｌ）ｌ太物は極
めて安定であり、酸化物介在量は殆ど増加しない。

本発明方が、によれば、最終的には、溶湯中の０、Ｎ、
Ｓ含有量を、０、Ｎ：その少なくとも一方が３０ｐｐｍ以下で、０と
Ｎとの合量が１１００ｐｐ以下、Ｓ：５０ｐｐｍ以下、とする。好ましくは、０、Ｎ、Ｓのいずれをも３０ｐｐ
ｍ以下とする。

０、Ｓは酸化物、硫化物となり、合金の溶接性、延性、
靭性、鍛造性に影響するが、上記範囲とすることにより
、これらの４￥性が優れたものになる。Ｎは窒化物やマ
イクロポロシティ等の欠陥の原因となり、合金の耐熱性
、高温強度、靭性、延性に影響するが、上記範囲とする
ことにより。

これらの特性が優れたものになる。

［作用］叙Ｉ−の如く、添加されたＣａ及び／又はＣａ合金によ
り、更には炉材表面反応等により、脱酸、脱窒、脱硫か
行なわれる。

［実施例］以下実施例について説明する。

実施例第２表に示す組成のＣａＯ耐火物をもって、裏伺けされ
た高周波誘導溶解炉中に、ｌＸｌ０−３ｔｏｒｒの真空
雰囲気下で、第３表に示す組成のＮｉ基超超金戻り材を
溶解した。

第２表（耐火物組成）（ｗｔ％）第３表（戻番］材組成）（ｗｔ％）この溶湯の温度を１５００℃に維持しながら、アルゴン
雰囲気下でカルシウムを０．５％相当の割合で添加し、
十分に反応させた後１６５０℃にて真空処理を行い金型
へ鋳造後、窒素含有針、硫黄含有量、酸素含有に等を測
定した。

その結果を第４表に示す。

比較例１．２一大物を第２表の比較例の欄のもの、比較例１マグネシ
ア質、比較例２アルミナ質を用いたこと以外は実施例と
同様の手順により実験を行なった。その結果を第４表に
示す。

第４表不純物成分とカルシウム含有に（ｐｐｍ）第４表より、
本発明方法によれば、０、Ｓ、　Ｎを十分に除去できる
ことが明らかである。

［効果］以上の通り、本発明によれば、戻り材を含むＮｉ基超超
合金極めて強力な脱酸、脱窒、脱硫を行なうことができ
、酸素、窒素、硫黄が極めて少なく、強度、耐熱性、靭
性、延性、溶接性、鍛造性等の諸性性に著しく優れた合
金を製造することができる。また、酸化物介在酸も極め
て少ない。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＣａＯ４０％以上を含有する塩基性耐火物をもっ
て裏付けした溶解炉又は取鍋内の、ニッケル基超合金の
戻り材を含む溶湯に、真空又はアルゴン雰囲気でＣａ及
び／又はＣａ合金をＣａとして０．０１〜５ｗｔ％添加
することにより、酸素、窒素：その少なくとも一方が３
０ｐｐｍ以下で、酸素と窒素との合量が１００ｐｐｍ以下、硫黄：５０ｐｐｍ以下、とすることを特徴とする酸素、硫黄及び窒素含有量の少
ないニッケル基超合金の製造方法。
（２）Ｃａ及び／又はＣａ合金を添加した後、その添加
時の温度よりも５０℃以上高い温度に保持して脱Ｃａ処
理し、Ｃａ含有率を１００ｐｐｍ以下とすることを特徴
とする特許請求範囲第１項記載の製造方法。