(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超耐熱合金の消耗電極式再溶解法において、予めNbとTiの１種または２種を含有する超耐熱合金でなる消耗電極を均熱処理した後に再溶解することを特徴とする超耐熱合金の消耗電極式再溶解法。
【請求項２】
消耗電極式再溶解法が、真空アーク再溶解、エレクトロスラグ再溶解、プラズマアーク再溶解のいずれかである請求項１に記載の超耐熱合金の消耗電極式再溶解法。
【請求項３】
超耐熱合金が、NbとTiの１種または２種を含有する合金であり、かつNbとTiの含有量の和が2.0mass%以上である請求項１または請求項２に記載の超耐熱合金の消耗電極式再溶解法。
【請求項４】
超耐熱合金が、NbとTiの１種または２種を含有し、かつNiを15mass%以上含有する合金である請求項１または請求項２に記載の超耐熱合金の消耗電極式再溶解法。
【請求項５】
消耗電極の均熱温度が、1100℃以上かつ融点以下である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超耐熱合金の消耗電極式再溶解法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超耐熱合金の製造に使用される消耗電極式再溶解法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
消耗電極式再溶解法は、積層凝固することにより偏析や内部欠陥などが少なく、均一な組織の健全な鋳塊を得ることができ、またそれぞれの溶解原理上にしたがって、非金属介在物やＳなどの不純物の除去、あるいは脱ガスなどができるなどの品質改善効果を有する。
例えば、真空アーク再溶解法（以下、ＶＡＲと記す）の場合は、徹底した真空精錬と積層凝固を、エレクトロスラグ再溶解法（以下、ＥＳＲと記す）の場合は、スラグ精錬と積層凝固を特徴としており、いずれも鋳塊の品質と信頼性を高める為の優れたプロセスであり、航空機用部品材料、原子力プラント用材料などをはじめとして、過酷な条件下で使用される高品質で、十分な信頼性が要求される材料の製造に広く供されている。
【０００３】
また、プラズマを熱源として、上記と同様の消耗電極を使用するプラズマアーク再溶解法も知られている。
これらの消耗電極式再溶解法に共通して言えることは、上記のような特徴を十分に発揮させる為には、消耗電極を製造する一次溶解の選定が重要となるだけでなく、二次溶解である再溶解法の選定と、再溶解が安定した最適条件で行なわれることが重要である。
一方、再溶解中に溶解の変動が発生すると、得られた鋳塊には種々の欠陥が生じる。例えば、溶解電圧・電流、溶解の速度などの変動に起因して、凝固形態の不連続や偏析が発生することがある。ＶＡＲやＥＳＲ鋳塊のフレックル偏析、中心偏析、リングパターンやＶＡＲ鋳塊のホワイトスポットなどがよく知られている。
【０００４】
再溶解の際の溶解の変動の原因には種々の要因があるが、そのほとんどは消耗電極に関る欠陥もしくは消耗電極自体の内質に起因している。例えば、再溶解中の消耗電極の割れや欠落、消耗電極中に存在するひけ巣やパイプ、消耗電極の径の不均一や消耗電極中に存在する巨大な非金属介在物（スラグ噛み込み）などが挙げられる。
この他、再溶解で発生する欠陥には、材料の化学成分に大きく依存する傾向があり、特に超耐熱合金のような高合金鋼においては、溶解中の消耗電極の割れの発生が著しく多い。ＶＡＲ，ＥＳＲを例にとると、前述のごとくその特徴を十分に発揮させる為には、再溶解中の消耗電極先端の位置を精密に制御して、溶解電圧・電流、溶解速度を安定させることが必要である。ここで、溶解中に消耗電極の割れが発生すると、割れ部が落下しない場合であっても、割れが電気や熱の抵抗となる他、消耗電極の高精度な位置制御が不可能となり、溶解電圧・電流、溶解速度が変動する結果として、欠陥を内在した鋳塊が出来上がる。
【０００５】
例えば、文献１（Ｋ．Ｏ．Ｙｕら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｊａｎ．（１９８６）ｐ．４０−５０）にも開示されているように、ＶＡＲで製造された鋳塊には、時に前述のホワイトスポットと呼ばれる異常組織が見られる。この現象は、特にＮｂを含有するＮｉ系の超耐熱合金のＶＡＲ鋳塊で多く散見される。この欠陥部はＮｂが欠乏している為に、塩化第２鉄水溶液のようなＮｂに敏感な腐食液を用いたマクロ組織出現試験法で観察すると、白色系の光沢を伴った斑点状欠陥として認められる為にこの名称で呼ばれている。この欠陥はマトリックスに比べ強度が低いため、信頼性が要求される再溶解品に存在することは品質上問題となる。
この異常組織はＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌのｗｈｉｔｅ  ｓｐｏｔ分科会により次の３種類に分類され、それぞれの生成する原因を図１に基づいて以下のように説明されている（文献２：Ｌ．Ａ．Ｊａｃｋｍａｎ，Ｇ．Ｅ．Ｍａｕｒｅｒ，Ｓ．Ｗｉｄｇｅ；Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＆  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ｎｏ．５（１９９３），ｐ．１８）。
【０００６】
（１）ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｗｈｉｔｅ  ｓｐｏｔ
ＶＡＲ鋳塊の溶鋼プール４の直上にあるモールド壁２に沿って形成されたクラウン領域６、溶鋼プール４表面周辺に形成されたシェルフ領域７または消耗電極１先端周囲に氷柱状に形成されたトーラス９の小片が溶鋼プール４に落下しマッシー・ゾーン５に達して完全に溶解しないまま鋳塊中に残留したもの。
（２）ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ  ｗｈｉｔｅ  ｓｐｏｔ
消耗電極１中のデンドライド８の一部が未溶解のままＶＡＲ鋳塊頭部に形成された溶鋼プールに落下し、完全に溶解しないうちに鋳塊中に残留したもの。
（３）ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｗｈｉｔｅ  ｓｐｏｔ
凝固速度の局部的な現象によりマッシー・ゾーン５内でデンドライトの粗大化が起こり、樹間溶液が掃き出されることによると考えられているもの。
上記３種類のホワイト・スポットのうち（１）のディトクリート・ホワイトスポットのシェルフに起因するものは、大型の非金属介在物を伴うことが多く、最も有害であると考えられている。
【０００７】
これに対し、本発明者の内の一人は特開平７−３３５０号において、消耗電極の横断面積Ａｅとモールド内部の横断面積Ａｉの比Ａｅ／Ａｉを０．７５以上にすることによって、アークによる熱供給が溶鋼プール周辺に行き渡るようになる結果、シェルフの発達が抑制され、この型のホワイト・スポットを防止する上で多大な効果が得られることを提案している。
しかしながら、この方法は安定な溶解を前提としているのであって、消耗電極が溶解中に割れることにより溶解電圧・電流、溶解速度が変動するような極めて不安定な状況にあっては、入熱不足により、シェルフが局部的に成長し、上述の方法をもってしてもホワイトスポットが認められることがある。
【０００８】
以上はＶＡＲにおいて消耗電極の割れにより溶解電圧・電流、溶解速度が変動しホワイトスポットが誘発されることによる不具合について示したものだが、消耗電極が割れることによりその破片が鋳塊中に直接混入することもある。ＥＳＲではＶＡＲに比べてスラグの存在により同一溶解速度下での溶鋼プールが深く熱容量も大きいが、この場合の破片は大型であり、ＥＳＲであっても完全に溶解しないまま鋳塊中に残留することが多く、時にはスラグを巻き込んだ状態となることがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、再溶解プロセス中に、消耗電極の割れに起因する不安定溶解による異常組織や消耗電極小片そのものが、未溶解のまま鋳塊中に残留した異常組織を安価で、効率の良い方法で防止する必要があった。
これらの欠陥は、割れ、巨大非金属介在物、ポロシティなどの欠陥を伴う場合には、鋳塊の鍛造または圧延後の超音波探傷試験において検出し得るか、さもなくば、鍛造または圧延後の横断試験片のマクロ組織出現試験法において稀に検出される程度であり、品質管理上、非常に大きな問題点を宿しているだけでなく、仮に検出された場合であっても、その部分は廃却される為に製造歩留を悪化させ、生産コストの大幅なコストアップを招くものである。また著しい場合には、鍛造等の熱間加工時の割れ、疵により製品の製造そのものが不可能になることさえある。
したがって、本発明は上記従来技術の問題点を克服して、異常組織の無い鋳塊を安定して製造し得る超耐熱合金の消耗電極式再溶解法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの観察によれば、ＶＡＲやＥＳＲの操業においては、時に操業途中で消耗電極の先端が割れる事態が生じることがある。この現象は、その際に生じる破裂音によっても確認されるが、例えば、図２に示すような操業中の溶解電圧をモニターしたチャート上にも局所的かつ剪断的な電圧低下として現れ、このような兆候が発生した操業で出来た鋳塊には、ＶＡＲ鋳塊の場合はホワイトスポットやフレックル等の偏析、ＥＳＲ鋳塊の場合はフレックル等の偏析またはスラグの巻込みを伴った未溶解電極の混入が認められる。
本発明者等は、再溶解中のこれらの破裂音や異常な電圧低下の原因について調査した。
【００１１】
すなわち、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，Ａ２８６およびＶ５７（これらはいずれも商品名である）といった超耐熱合金のＶＡＲ操業中における前述の消耗電極が割れるという兆候が現れた時に、操業を中断して、消耗電極先端から鋳塊長手方向に平行に試験片を切り出し、マクロ組織出現法により調査したところ、結晶粒界に沿って多くの割れが観察された。さらにこの割れ部を研磨して光学顕微鏡で観察した結果、結晶粒界に金属間化合物が見られ、この析出物に沿って割れが進行していることが確認された。この金属間化合物をＥＰＭＡ（Ｘ線微小分析装置）で分析したところ、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８の場合、Ｎｉ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃなどが観察されたが、さらに金属間化合物を電解研磨後、Ｘ線回折試験を行った結果、これらはＬａｖｅｓ相［（Ｆｅ，Ｍｏ）２Ｎｂ］，ＭＣ型炭化物［ＮｂＣ］，Ｍ７Ｃ３型炭化物［（Ｃｒ，Ｆｅ）７Ｃ３］などであり、ＴｉやＳｉはこれらに固溶していることがわかったが、中でもＬａｖｅｓ相が最も優勢であった。
【００１２】
一方、Ａ２８６やＶ５７においても同様の観察を行ったところ、この場合には、粒界には、ＴｉＣやＬａｖｅｓ相［Ｆｅ２Ｔｉ］が認められた。これらのうち金属間化合物は非常に脆いものであり、特にＬａｖｅｓ相の析出は超耐熱合金の製造性を著しく害するものである。
以上により、ＶＡＲやＥＳＲの消耗電極が、これらの再溶解中に割れる機構は、消耗電極鋳造時に結晶粒界に析出、または晶出したＬａｖｅｓ相などの金属間化合物が、ＶＡＲ操業中の消耗電極先端の非常に大きな温度勾配下で過大な熱応力を受けた為に割れ、それが結晶粒界に伝播して大きな割れに至ったものと考えられる。また、ＥＳＲにおける同様の現象もＶＡＲと同様のメカニズムによって消耗電極の割れが発生した結果、欠陥が生じるものと考えられる。
【００１３】
したがって、消耗電極鋳造時に生じるこれらの金属間化合物を何らかの手段で解消、または無害化出来れば、ＶＡＲ、ＥＳＲあるいはプラズマアーク再溶解時の消耗電極の割れに起因する異常組織を防止出来ることは明らかである。
そこで、超耐熱合金の消耗電極を製造する時に晶出する金属間化合物の影響度と無害化条件について検討した。その結果、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８合金に認められるＮｂを含有するＬａｖｅｓ相はＴｉを含有することが多く、極めて脆化し易いものであること、特にＮｂとＴｉの含有量の和が２．０ｍａｓｓ％以上になるとその悪影響が強くなることがわかった。しかし、この合金を約１１５０℃以上に加熱すると、Ｌａｖｅｓ相は基地に固溶し、ほとんど脆化現象が解消された。
同様にＡ２８６やＶ５７合金では、Ｌａｖｅｓ相（Ｆｅ２Ｔｉ）は約１１２０℃以上で基地に固溶し脆化現象が解消された。
本発明はこの結果を消耗電極に適用したものである。
【００１４】
すなわち、本発明の第１発明は、超耐熱合金の消耗電極式再溶解法において、予めNbとTiの１種または２種を含有する超耐熱合金でなる消耗電極を均熱処理を行なった後に再溶解することを特徴とする超耐熱合金の消耗電極式再溶解法である。また、上記第１発明の消耗電極を予め均熱処理すると有効な溶解法は、真空アーク再溶解、エレクトロスラグ再溶解、プラズマアーク再溶解のいずれかである。
NbやTiを含有する超耐熱合金は前述のように脆いLaves相を晶出する。本発明により消耗電極を予め均熱処理することによりLaves相を大幅に現象または解消することは、超耐熱合金が、NbとTiの１種または２種を含有する合金であり、かつNbとTiの含有量の和が2.0mass%以上である合金が望ましく、さらに望ましくは、NbとTiの１種または２種を含有し、かつNiを15mass%以上含有する合金である。上記の超耐熱合金では、消耗電極の均熱温度は、1100℃以上かつ融点以下で実施するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における均熱処理の作用と数値の限定理由を以下に述べる。
高温度勾配下における粒界割れの再現を行なう為に、一例として表１に示す組成の各種超耐熱合金を小型真空誘導炉にて溶製し、消耗電極をシュミレートした直径４０ｍｍ×１００ｍｍ長の鋳造試験片を各々２本づつ作成した。各２本の鋳造試験片のうち、１本は本発明に規定する均熱温度である１１５０℃で２０時間の均熱処理を施した。上記の消耗電極をシミュレートして得た各試験片に対して、再溶解を想定した熱応力を与える目的で、Ｃ含有量が２．５ｍａｓｓ％であるような炭素鋼を溶解して、溶鋼温度を約１４００℃に保持した高周波誘導炉中に全ての試験片を片端のみ浸漬させて１０秒間保持した後、炉外に引き出して空冷した。この試験片を中心線に沿って縦断して、縦断面のマクロ組織出現試験を行なって、浸漬側先端の割れの有無の確認を行った。その結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
均熱処理を施した場合には、いずれの試験片も割れの発生は認められないのに対して、均熱処理を施さない場合には、割れの発生が認められるものがある。表１にはＮｂおよびＴｉの含有量の和も併記しているが、均熱処理を施さない場合、ＮｂとＴｉの和が大きいほど割れが発生し易く、さらに詳しくはＮｂとＴｉの和が２．０ｍａｓｓ％以上で割れが発生している。
以上の結果より、本発明はＮｂとＴｉの含有量の和が２．０ｍａｓｓ％以上の合金に対して特に有効であることがわかる。しかしながら、上記を外れる範囲の化学組成をもつ合金に対しても、大型の消耗電極で結晶粒が大きく発達したものなどに適用出来る。
【００１８】
本発明の対象とする材料は、ＮｂとＴｉの１種または２種を含有するものであれば特に限定しないが、これらの元素は一般に１５ｍａｓｓ％以上のＮｉを含有する超耐熱合金に添加されている場合が多く、この種の超耐熱合金に消耗電極式再溶解法を実施して鋳塊を製造する際に、威力を発揮する。このような超耐熱鋼の一例として、ｍａｓｓ％でＣ  ０．０８％以下、Ｓｉ  １．０％以下、Ｍｎ  １．０％以下、Ｎｉ  ３０〜６５％、Ｃｒ  １３〜２５％、Ａｌ  ０．８〜３．０％、ＴｉとＮｂの１種または２種の合計が２．０〜５．５％を含み、残部がＦｅまたは上記組成にＭｏ  ３％以下とＷ  ３％以下の１種または２種を含有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ基超耐熱合金などがある。
一方、上記実験では、均熱処理の条件を１１５０℃×２０時間としたが、予備実験の結果、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，Ａ２８６の鋳造ままの試験片を、温度を変えて長時間の均熱処理を施し、内部組織の観察を行ったところ、Ｌａｖｅｓ相、β相のいずれも１１００℃以上で消失するので、下限を１１００℃とした。温度の上限については、材料の融点以下であれば良いが、金属間化合物の組成によっては、あまりに高過ぎる均熱処理温度のもとでは金属間化合物自体が溶融し、粒界に空孔が形成される為に、逆効果となるばかりでなく、省エネルギー的見地からも好ましくない。
また、均熱処理時間については、金属間化合物の組成、大きさ等により完全なる効果の得られる時間がそれぞれ異なるが、金属間化合物が固溶体化するのに十分な時間であればよい。
なお、上記説明において、便宜上ＶＡＲ，ＥＳＲのみについて説明を行なったが、消耗電極先端に高熱応力のかかる再溶解法、例えばプラズマアーク再溶解等にも適用できることは以上の議論から明らかである。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて説明する。なお、表２に実施例１〜実施例７を纏めて示す。
実施例１は表２に示す化学成分から成るＩｎｃｏｎｅｌ７１８を真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１７０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＶＡＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＶＡＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた（図３〜図４参照）。次にこのようにして作成した鋳塊を横断して、それぞれ複数のスライス試験片を切り出し、塩化第２鉄水溶液で腐食した結果、均熱処理を施した消耗電極を用いたＶＡＲ鋳塊から得られたスライス試験片のマクロ組織はいずれも健全であるのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＶＡＲ鋳塊から得られたスライス試験片にはホワイトスポットが一部に認められた。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
実施例２は表２に示す化学成分から成るＩｎｃｏｌｏｙ９０１（商品名）を真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１７０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＶＡＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＶＡＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた。次に、これらの鋳塊を鍛造後、全長にわたって超音波探傷試験を実施した結果、均熱処理を施した消耗電極を用いたＶＡＲ鋳塊はインジケーション（欠陥部に相当）が認められなかったのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＶＡＲ鋳塊はインジケーションが認められた。消耗電極に均熱処理を
施さなかった鋳塊から製造されたビレットの超音波探傷インジケーション部を割り出し、マクロ組織出現試験を行った結果、非金属介在物を伴うホワイトスポットが認められた。すなわち、均熱処理を施さなかった消耗電極は鋳塊の鍛造後にホワイトスポットを起点とする割れを伴い、超音波探傷試験の欠陥部としてインジケーションが認められたものである。
【００２２】
実施例３は表２に示す化学成分から成るＩｎｃｏｎｅｌ７１８を真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１７０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＥＳＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＥＳＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた（図５〜図６参照）。次にこのようにして作成した鋳塊を横断して、それぞれ複数のスライス試験片を切り出し、塩化第２鉄水溶液で腐食した結果、均熱処理を施した消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊から得られたスライス試験片のマクロ組織はいずれも健全であるのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊から得られたスライス試験片にはフレックルが一部に認められた。
【００２３】
実施例４は表２に示す化学成分から成る合金Ａを真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１８０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＥＳＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＥＳＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた（図７〜図８参照）。
次に、これらの鋳塊を鍛造後、全長にわたって超音波探傷試験を実施した結果、均熱処理を施した消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊はインジケーションが認められなかったのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鋳造時に割れが発生した。割れが発生した部分の内部を切り出して、マクロ組織試験を行なった結果、消耗電極と同一組成の破片がＥＳＲスラグを伴って未溶解のまま検出された。
【００２４】
実施例５は表２に示す化学成分から成る合金Ｂを真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１８０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＥＳＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＥＳＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた（図７，８参照）。次に、これらの鋳塊を鍛造した際、均熱処理を施した消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に異常はなく、全長にわたる超音波探傷試験を実施した結果、インジケーションが認められなかったのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に疵が多発した。疵が発生した部分の内部を切り出して、マクロ組織試験を行なった結果、一部に消耗電極と同一組成の破片が未溶解のまま検出され、フレックル偏析も認められた。
【００２５】
実施例６は表２に示す化学成分から成る合金Ｃを真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１８０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＥＳＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＥＳＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた。次に、これらの鋳塊を鍛造した際、均熱処理を施した消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に異常はなく、全長にわたる超音波探傷試験を実施した結果、インジケーションが認められなかったのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に疵が多発した。疵が発生した部分の内部を切り出して、マクロ組織試験を行なった結果、一部に消耗電極と同一組成の破片が未溶解のまま検出され、フレックル偏析も認められた。
【００２６】
実施例７は表２に示す化学成分から成る合金Ｄを真空誘導炉で溶製し、消耗電極２本を鋳造して作成した。１本は１１８０℃で３０時間の均熱処理を施し、他の１本は均熱処理を施さないでＥＳＲに供した。均熱処理を施した消耗電極はＥＳＲ操業中に破裂音の発生、溶解電圧の変動は起こらなかったのに対して、均熱処理を施さなかった消耗電極は、破裂音が発生し、溶解電圧の異常変動が認められた。次に、これらの鋳塊を鍛造した際、均熱処理を施した消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に異常はなく、全長にわたる超音波探傷試験を実施した結果、インジケーションが認められなかったのに対し、均熱処理を施さなかった消耗電極を用いたＥＳＲ鋳塊は鍛造時に疵が多発した。疵が発生した部分の内部を切り出して、マクロ組織試験を行なった結果、一部に消耗電極と同一組成の破片が未溶解のまま検出され、フレックル偏析も認められた。
これらの結果は、消耗電極を使用する再溶解に広く適用できるものであり、プラズマを熱源とするプラズマアーク再溶解にも本発明は有効である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明はNbとTiの１種または２種を含有する合金、たとえばNbとTiの含有量の和が2.0mass%以上を含有する合金の消耗電極を、均熱処理を施すという簡単な処理によって、消耗電極内に生じるLaves相等の金属間化合物を固溶体化し、それによって消耗電極の再溶解時に発生する電極先端の割れを防止し、得られた鋳塊の品質が大幅に向上するとともに、従来は不良部を廃却することによって生じていた歩留の低下や鋳塊の熱間加工時の割れ、疵が減少することにより、製造コストも飛躍的に低減するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホワイトスポット発生要因を示すＶＡＲプロセス模式図である。
【図２】消耗電極の割れにともなう溶解電圧の時間経過を示す図である。
【図３】Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８のＶＡＲ時の正常チャートを示す図である。
【図４】Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８のＶＡＲ時の異常チャートを示す図である。
【図５】Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８のＥＳＲ時の正常チャートを示す図である。
【図６】Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８のＥＳＲ時の異常チャートを示す図である。
【図７】合金ＡのＥＳＲ時の正常チャートを示す図である。
【図８】合金ＡのＥＳＲ時の異常チャートを示す図である。
【符号の説明】
１  消耗電極、２  モールド、３  鋼塊、４  溶鋼プール、５  マッシー・ゾーン、６  クラウン、７  シェルフ、８  デンドライト、９  トーラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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