(57)【要約】【課題】６０ｔ規模の大量生産設備を用いＮｉ基合金の中でも鉄含有量に制限がある合金を連続鋳造で生産する。【解決手段】Ｎｉ基合金を溶製し酸素吹精して精錬する工程において、酸素吹精炉に石灰石を投入し酸素吹精して鉄及びＣｒの含有量の合計を３ｍａｓｓ％以下まで低下させ、酸素吹精炉を傾動し鉄及びＣｒを含むスラグを除滓し、Ａｌ及び／またはＳｉを用いて脱酸及び脱硫する精錬方法。また、精錬された溶融Ｎｉ基合金を連続鋳造機にてスラブとする際、連続鋳造されたスラブをトーチによって切断し、そのトーチは、プロパンと酸素を吹き込むノズルと、燃焼助剤である鉄粉及びＡｌ粉を吹き込むノズル２〜４本と、両粉末を格納する粉末タンクと、エゼクターとを備え、Ａｌ粉量は全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状は粉末タンクに対し鉛直下向きとし、トーチによってプロパンと酸素を吹き込んでＮｉ基合金スラブを切断する連続鋳造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉にて原料を溶解し、ニッケル基合金を溶製した後、傾動可能な酸素吹精炉にて精錬する工程において、上記酸素吹精炉に石灰石を投入し酸素を吹精して鉄およびＣｒの含有量の合計を３ｍａｓｓ％以下まで低下させ、上記酸素吹精炉を傾動して鉄およびクロムを含むスラグを除滓し、さらにＡｌおよびＳｉの少なくとも一種を用いて脱酸および脱硫することを特徴とするニッケル基合金の精錬方法。
【請求項２】
前記酸素吹精炉にて酸素吹精を行う前に、Ｃ、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種を０．１〜１ｍａｓｓ％添加することを特徴とする請求項１に記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項３】
酸素を吹精して脱鉄する際のスラグは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯから構成され、さらに、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項４】
前記スラグのスラグ塩基度（ｍａｓｓ％ＣａＯ／ｍａｓｓ％ＳｉＯ２)が２〜５、ＮｉＯ含有量が５〜２０ｍａｓｓ％、ＦｅＯ含有量が５〜４０ｍａｓｓ％、Ｃｒ２Ｏ３含有量が３０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項３に記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項５】
前記脱酸および脱硫時は、ＡｌあるいはＳｉの少なくとも一種を合計で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とし、石灰石、蛍石の少なくとも一種を投入し、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｆから構成され、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の含有量の合計が３ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項６】
前記ニッケル基合金は、ニッケルを６０ｍａｓｓ％以上含有し、残部がＣｕ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏの少なくとも一種から成る合金であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項７】
前記ニッケル基合金は、Ｃが０．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎが３ｍａｓｓ％以下、Ｆｅが３ｍａｓｓ％以下、Ｃｕが２６〜３６ｍａｓｓ％、残部がニッケルおよび不可避的不純物から成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のニッケル基合金の精錬方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のニッケル基合金の精錬方法において、精錬された溶融ニッケル基合金を連続鋳造機にてスラブとする際に、連続鋳造により製造されたスラブをト−チによって切断し、そのトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、上記鉄粉およびアルミニウム粉を格納するための粉末タンクと、エゼクターとを備え、上記アルミニウム粉末の量は全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、上記エゼクター形状は上記粉末タンクに対して鉛直下向きとして、上記トーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込んで上記ニッケル基合金スラブを切断することを特徴とするニッケル基合金の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ニッケル基合金の精錬方法および連続鋳造方法に係り、特に、ニッケル基合金の中でも、Ｆｅ含有量を低く制限する必要がある合金の脱鉄技術とその後の脱酸、脱硫技術に関する。さらに、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）等の酸素吹精炉を用いて精錬し、連続鋳造機にてその溶融合金のスラブを製造することで大量生産を可能にする技術を提案する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｉ−Ｃｕ系などのニッケル基合金は、耐食性に優れており、海洋用途やメガネフレームなど、多岐に亘る用途がある。その製造方法は、通常高周波誘導炉にて、目標組成となるように原料を溶解し、普通造塊により鋼塊を得て、さらに鍛造してスラブとし熱間圧延して合金板を製造している。
【０００３】
しかしながら、高周波誘導炉では、１チャージ当たりの溶解量は最大１０トン程度であり、バッチ処理であるため、得られるニッケル基合金はコスト高となるばかりでなく、時間もかかる。そのため、例えば６０トン規模の溶融合金を精錬し、さらに連続鋳造機でスラブを得て、熱間圧延して合金板を得るという大量生産を可能とする技術の開発が切望されていた。
【０００４】
このような問題に対し、アーク炉におけるニッケル基合金の精錬方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、確かに脱鉄されて、成分は満足しうるものの、電気炉で脱鉄、脱酸、仕上げを行うものであり、電気炉に与える負担は非常に大きく、炉修間隔を短縮せざるを得ない。また、その溶解量も２０トンであり、大量生産とは言い難い。また、連続鋳造によりスラブを製造しておらず、効率的な生産方法ではない。
【０００５】
鋳造後の合金のスラブを切断するには、トーチを用い、燃料ガスと酸素ガスを吹き込んで燃焼させるとともに鉄粉等の燃焼助剤を吹き込むことによってスラブの所定の箇所を燃焼させて溶断を行う技術（以下、単にトーチカットまたはパウダー切断と略称する場合がある）が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００６】
しかしながら、このパウダー切断をニッケル基合金に適用した場合、合金中のニッケル含有量の増加に伴って切断が困難になる。この場合、燃焼助剤として熱量の大きいアルミニウム粉を鉄粉と併用しても、後述する実施例において説明するように、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）と比較して５〜１０倍もの時間を要する。現状の設備では、鋳造されたスラブが連続的に供給されてくるために切断が間に合わず、一旦１チャージ分を鋳造し切って、鋳造機の停止後に切断せざるを得ないなど、鋳造中の切断が困難であった。特に、縦型鋳造機の場合、この問題が発生する。
【０００７】
トーチによる切断が速やかに行えない原因は、切断中にトーチからの熱気流によってスラブの一部が溶解して発生したスラグ・溶融金属の混合物（以下、単に切断ノロと略称する場合がある）を吹き飛ばす能力が低いと、この切断ノロが切断面に残り切断を妨害する点にある。また、スラブのニッケル含有率が高くなる程、切断ノロの粘性が増大し、これを除くことがより困難であった。
【０００８】
そのため、鋳造の進行と同時に切断を行わず、鋳造機内で全スラブが納まるように溶鋼重量に制限を設けて一定量を鋳造し、鋳造完了後に４０〜５０分かけて慎重に切断するか、場合によっては数人がかりでランスにて切断していた。ランス切断は重筋作業であり、安全性に問題を有していた。また、スラブ切断面は平滑性に劣り、再切断工程が必要になるという問題点もあった。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２３８３３０号公報
【特許文献２】特開昭５９−１９９１７０号公報
【特許文献３】実開昭５７−３６３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、ニッケル基合金の中でも特に鉄の含有量に制限がある合金を、６０トン規模（特に限定はしないが４５〜８０トン規模を指し、好ましくは、５０〜８０トンを指す）の大量生産型設備を用い、しかも連続鋳造にて生産することが目的である。すなわち、ステンレス鋼やＦｅ−Ｎｉ合金を生産する製鉄所にて、平行してＮｉ基合金を製造すればよいが、そのときに最も問題となるのが鉄やＣｒによる汚染である。電気炉にてＮｉやＣｕなどの主原料を溶解し、その後、ＡＯＤ等の酸素吹精炉において効率的に酸素吹精して脱鉄、脱クロムして、これらの元素を酸化除去する。その後、鉄とＣｒの酸化物を含むスラグを除滓することで、系外に排出する。その後、酸化状態になった溶鋼を、ＡｌやＳｉで脱酸して成分調整することを目的とするものである。
【００１１】
また、上述のようにＮｉ基合金はトーチカットによっても切断が非常に困難であり、鋳造中の連続的な切断が実現されない限り、４０トン程度までしか鋳造できず、６０トン規模以上の連続鋳造が不可能であった。本発明は、Ｎｉ基合金スラブの速やかな切断を実現することにより連続鋳造を可能にすることをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
即ち、本願発明のニッケル基合金の精錬方法は、上記実情に鑑みて鋭意検討を重ねた結果なされたものであり、電気炉にて原料を溶解し、ニッケル基合金を溶製した後、傾動可能な酸素吹精炉にて精錬する工程において、酸素吹精炉に石灰石を投入し酸素を吹精して鉄およびクロムの含有量の合計を３ｍａｓｓ％以下まで低下させ、酸素吹精炉を傾動して鉄およびクロムを含むスラグを除滓し、さらにアルミニウムおよびケイ素の少なくとも一種を用いて脱酸および脱硫することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のニッケル基合金の連続鋳造方法は、本発明のニッケル基合金の精錬方法において、精錬された溶融ニッケル基合金を連続鋳造機にてスラブとする際に、連続鋳造により製造されたスラブをト−チによって切断し、そのトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、鉄粉およびアルミニウム粉を格納するための粉末タンクと、エゼクターとを備え、アルミニウム粉末の量は全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状は粉末タンクに対して鉛直下向きとして、トーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込んでニッケル基合金スラブを切断することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
従来、Ｎｉ基合金やＮｉ−Ｃｕ系合金は、高周波誘導炉にて数トン規模で溶解、あるいは、アーク炉にて１０〜２０トン規模での造塊により製造していたが、本発明によれば、脱鉄および脱クロムの能力が従来よりも向上しているので、例えばステンレス鋼等の他の合金の鋳造に用いて成分が残留した電気炉を転用することができ、６０トン規模での溶解、鋳造が可能となる。したがって、大幅なコストダウンが実現できる。さらに、予め電気炉から鉄およびクロムを除去しておく必要がなく、ステンレス鋼を製造しながら平行しての溶解精錬が可能となるため、大幅に納期が短縮される。
【００１５】
また、本発明のトーチカットによれば、トーチによるパウダー切断の際に発生する切断ノロをスラブの反対側へ吹き飛ばす能力が向上しているので、切断ノロを切断面に残存させずに、合金の連続鋳造を行いつつ速やかに切断を行うことができる。さらに、従来のパウダー切断では困難であったニッケル含有率が３５ｍａｓｓ％以上の合金であっても、これを連続鋳造中に切断することができるという効果を奏し、これによりジェットランスなどのスラブ切断作業も不要となるために、安全性向上にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本願発明の好ましい実施形態について図面を用いて以下に説明する。
Ａ．製造工程
図１は、本願発明におけるＮｉ基合金の製造工程を示す模式図である。符号Ａは電気炉（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ，ＥＦ）であり、溶解工程として、スクラップ、ニッケル合金、銅合金等の原料を溶解する。
【００１７】
続いて、溶解した原料は、精錬工程として、電気炉Ａから酸素吹精炉Ｂに移される。本発明の酸素吹精炉Ｂとしては特に限定されず、酸素の吹精機能およびスラグを排滓するための傾動機能を備えた炉であれば良く、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ−ｏｘｙｇｅｎ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）が最適であるが、転炉であっても良い。
【００１８】
ＡＯＤ等の酸素吹精炉においては、石灰石を投入するとともに酸素を吹精し、溶融合金中の鉄およびＣｒを酸化するとともにこれらをスラグに移行させる。続いて、酸素吹精炉を傾動させてスラグを排滓し、Ａｌおよび／またはＳｉを投入して溶融合金から脱酸、脱硫を行う。
【００１９】
溶融合金の脱酸および脱硫が完了したら、溶融合金をスラグとともに鋳造機の注入鍋に投入して鋳造を行う。図１の符号Ｃは、連続鋳造機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ、ＣＣＭ）の模式図である。図１に示す鋳造機は、溶融合金が上方から供給されてスラブが下方へ送出される垂直型の鋳造機である。高合金では多くの元素が添加されるため、冷却されて固まるときに大きく曲がると割れが入りやすい傾向があるが、垂直型の装置では偏った無理な力が加わりにくく、高合金に適した装置として利用される。ただし、連続鋳造機は垂直型が好ましいが、それに限定されるものではない。
【００２０】
最終的に、図１に示すＣＣＭで溶融合金を鋳造し、スラブを製造する。図１において符号１０は注入鍋であり、注入鍋１０に、上記溶解工程と精錬工程を経た溶鋼２０を出鋼する。続いて溶鋼２０は、注入鍋１０の下流側に設けられたタンディッシュ１１を経て、モールド１２に供給されて型入れされる。型に注湯された溶鋼２０は、下流側に設けられたスプレー冷却帯１３を通過することによって凝固させられつつ、ピンチロール１４によって引き抜かれて所定の厚さを有するスラブ２１が得られる。スラブ２１は、所定の位置にてトーチ１５によって本願発明のパウダー切断が行われる。
【００２１】
垂直型のＣＣＭにおいては、機内に納まるスラブの長さに制限が発生し、結果としてスラブ切断に要する時間に制限が出来てしまう。また、切断方向が地軸に対し、垂直になってしまうため、切断中に発生する切断ノロを吹き飛ばす能力が低いと、切断ノロが切断面に残り切断を妨害するという、湾曲型ＣＣＭと比べて不利な点を抱えている。
【００２２】
Ｂ．脱鉄、脱Ｃｒの検討
本発明者らは、Ｎｉ基合金の精錬ではポイントとなる脱鉄、脱Ｃｒ技術に対して、実験室にて鋭意研究を重ねたところ、以下のことが明らかとなった。
【００２３】
ＭｇＯ坩堝をセットした高周波誘導炉に、Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｃｕ合金を１０ｋｇ溶解し、鉄を約４ｍａｓｓ%添加した。その後、ＣａＯ−ＳｉＯ２系スラグ（Ｃ／Ｓ＝３）を１ｋｇ添加し、充分溶融したのを確認後、酸素ガスを吹き込み、脱鉄実験を開始した。実験は合計で３０回ほど、酸素吹精量を変化させて行った。その結果を図２に示す。図からわかるとおり、スラグ中のＮｉＯ濃度が高くなるにしたがい、スラグメタル間のＦｅ分配比が高くなり、鉄が除去される結果となった。
【００２４】
この脱鉄反応を理論的に考察すると、以下の通りとなる。
スラグ中ＮｉＯと溶融Ｎｉ合金中のＦｅの間に起こる酸化還元反応は、下記の（１）式で表される。
（ＮｉＯ）＋Ｆｅ＝（ＦｅＯ）＋Ｎｉ（ｌ）  ・・・（１）
【００２５】
すなわち、いかにスラグ中にＮｉＯを形成するかがポイントとなる。実際、ＮｉはＦｅ、Ｃｒと比べると貴金属であるため、もともと酸化しにくい。（１）式の平衡定数は下記の（２）式で表すことができる。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
ここで、注目すべき点は、合金中Ｎｉ濃度が鋼種で規定され一定なので、活量係数を考えた場合のＦｅ分配比（ａＦｅＯ／ａＦｅ）が、下記のように、スラグ中ＮｉＯ活量のみの関数となることである。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
単純に、スラグ中ＦｅＯ、ＮｉＯ、ならびに、溶湯中のＦｅもそれほど高い濃度ではなく、活量がヘンリーの法則に従うものと仮定できる。このような仮定のもと、濃度でプロットした場合に、図２のごとく直線近似できたという事実は、脱鉄反応が（１）式にしたがっていることを証明するものである。
【００３０】
同様に脱Ｃｒに関しても実験を行ったが、同様の解析結果を得た。すなわち、鉄とＣｒの除去については、いかにスラグ中にＮｉＯを形成させるかにある。その後、このスラグを除去して、溶融Ｎｉ−Ｃｕ合金をサンプリングして酸素濃度を測定すると、１０００〜７０００ｐｐｍほど溶存していることがわかった。この酸素を除去するために、ＡｌまたはＳｉのいずれかまたは両方を投入すると、効果的に酸素を低下させることができることも、実験により確認した。以上の実験結果から、基本的な精錬条件を設定することが可能となった。
【００３１】
Ｃ．トーチカットによるＮｉ基合金スラブ切断の検討
さらに、Ｎｉ基合金は連続鋳造機でのトーチカット切断では、非常に難切断性を示すため、オフラインの切断実験から、設備やトーチカット条件も適正化した。具体的には、連続鋳造機内にて鋳造が完了する溶融合金量を連続鋳造により鋳造し、Ｎｉ含有量を変化させて製造された各種Ｎｉ基合金のスラブをトーチによって切断し実験に供した。また、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズルについての検討、全粉末量に対するアルミニウム粉量の検討、エゼクター形状の検討を行った。
【００３２】
トーチ１５によるトーチカットによるスラブの溶断の模式図を図３に示す。図１に示すようにトーチ１５は２機設けられており、これらは対称的に動作するため、図３においては、これらのうち片方を模式的に説明する。図３において、紙面表面から裏面へ向かう方向がスラブの供給方向である。すなわち、連続鋳造装置の上流側から下流側を見た際のトーチカット部分におけるスラブの断面図である。向かって右側から左側へトーチが移動しつつスラブを切断しており、符号２２は既切断部、符号２３は燃焼部、符号２４は溶融部（切断ノロ）、符号２５は未切断部である。
【００３３】
このトーチカットでは、微細な鉄粉またはアルミニウム含有鉄粉を、連続的に酸素ガスに混入し供給している。微細な鉄粉またはアルミニウム含有鉄粉の燃焼により生じた酸化熱により、被切断材（以後、母材と記述する）は発火温度まで加熱され、そこに高純度の酸素を高速で供給すると母材自身の燃焼が起こる。この燃焼部２３における粉末および母材の燃焼により発生した反応熱は、金属および酸化物を溶融させる。そして、酸素の気流によりこれら溶融部（切断ノロ）２４がスラブの反対側へ吹き飛ばされ、切断溝（既切断部２２）が形成される。このような現象が連続的に生じることで母材が切断される。すなわち、パウダー切断に望まれる特性は以下の５項目となる。
【００３４】
１）連続的に母材の燃焼反応を進行させるために、母材の燃焼温度がその融点よりも低いこと。
２）酸化物あるいはスラグが母材より低融点であること。
３）酸化物あるいはスラグの流動性がよく、かつ母材からの剥離性が良いこと。
４）母材成分中に不燃焼物および反応による不純物の生成量が少ないこと。
５）切断酸素の気流が速く、切断反応部における溶融物を十分に排除できること。
【００３５】
エリンガム図からも明らかな通り、ニッケルは鉄と比べると貴金属であり、もともと燃焼しにくいことが知られている。そのため、上記１）の母材自身の燃焼に関しては、もともと不利である。さらに、２）〜５）に関しても、その特性を把握すべきと考えて、切断ノロについても調査・研究した。
【００３６】
Ｃ−１．切断ノロの観察
高ニッケル合金としてＮＷ２２０１を使用し、また、比較材としてステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用し、トーチカット時に発生する、切断ノロの調査を行った。各母材の化学成分は、下記表１の通りである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
切断時に使用した燃焼助剤（パウダー）は、ＳＵＳ３０４では鉄粉のみを使用した。一方、ＮＷ２２０１では切断が困難なため、より発熱量の大きいアルミニウム含有鉄粉を使用し、４５分程度かけて切断した際に採取したものである。これら試料について、（ｉ）外観観察、（ｉｉ）酸化物部分のX線回折、（ｉｉｉ）光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるミクロ組織観察、および（ｉｖ）ＥＤＳによる酸化物の分析を実施した。
【００３９】
（ｉ）外観観察結果
図４に示すように、ＳＵＳ３０４のノロは細く流れているのに対し、ＮＷ２２０１のノロは厚くボテボテした様子であることから、流動性が悪かったことが推測される。また、ＳＵＳ３０４のノロは光沢が全く無いのに対し、ＮＷ２２０１はほぼ全体に光沢が見られた。
【００４０】
（ｉｉ）Ｘ線回折結果
これらの試料のノロを振動ミル（４０秒間）で粉砕したところ、ＳＵＳ３０４のノロは極少量が粉化した以外は、ほとんどが金属質であった。一方、ＮＷ２２０１のノロは重量比で約５０%も粉化した。粉化した試料にＸ線回折を行った結果を図５および図６に示す。粉化した部分は双方共に酸化物主体であったが、その組成は異なっていることが分かった。すなわち、図５および６から明らかなように、ＳＵＳ３０４はＦｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３およびＮｉＯの酸化物であったのに対し、ＮＷ２２０１はＮｉＯのみからなる酸化物であった。
【００４１】
（ｉｉｉ）ミクロ組織観察および（ｉｖ）ＥＤＳによる測定結果
図７に、ＳＵＳ３０４の切断ノロの断面ミクロ組織を示す。ＳＵＳ３０４の切断ノロには気泡が多数見られ、構成する物質のほとんどが金属であった。図７のシミのように見える部分にはＣｒ２Ｏ３の高融点（２２７５℃）酸化物が見られるが、極少量である。また、前述のＸ線回折で同定されたＦｅ３Ｏ４やＮｉＯの酸化物はノロの内部には見られないことから、切断ノロの表面に生成した酸化スケールであったと考えられる。
【００４２】
一方、図８に示すＮＷ２２０１のノロに気泡は比較的少なく、金属光沢のある溶融物であったと考えられるものが幾重にも折り重なって見え、その隙間にＮｉＯの酸化物を噛み込んでいる。このＮｉＯは母材の燃焼時に発生した酸化物と思われる。さらに、金属光沢のある部分をより詳細に観察すると、ＮｉＯの高融点（１９５０℃）酸化物がデンドライト状に多量に分布していることがわかった。これは、酸素が飽和した溶融Ｎｉから凝固時に過飽和となり、初晶として晶出したものと考えられる。
【００４３】
以上の結果から、ＮＷ２２０１の場合に切断性が劣る理由を、以下のように推察することができる。もともとＮｉは燃焼しにくいことに加え、切断ノロ中に、母材の融点（約１４５０℃）と比較して非常に高融点なＮｉＯが、多量に懸濁した状態となる。さらに、温度が低下するにしたがって、この混合溶融物の見掛けの粘度が高くなる。その結果、この混合物が酸素気流で充分に吹き飛ばされずに切断面を覆ってしまう。このように混合物が母材表面を覆うことによって、最終的に、酸素が母材を燃焼させる反応を妨げ、切断を阻害してしまう。また、この混合溶融物が充分に排除されないために、切断溝に残存して再結合されてしまう可能性も考えられる。
【００４４】
Ｃ−２．固体ＮｉＯと平衡する溶融Ｎｉ中の酸素濃度
上述のとおり、ＮＷ２２０１の切断ノロ中に多量に散在しているデンドライト状のＮｉＯは、酸素によって母材が燃焼し、その場で生成した酸化物というより、酸素が飽和状態に達した溶融Ｎｉから、凝固時に晶出したものと考えた。そこで、溶融純Ｎｉ中の酸素溶解度について熱力学的な検討を行った。計算には、以下の熱力学データを使用した。
２Ｎｉ（ｌ）＋Ｏ２（ｇ）＝２ＮｉＯ（ｓ）
ΔＧ０＝−４９９０３０＋１８５．７５Ｔ（Ｊ）    ・・・（４）
（４）式は、溶融Niが燃焼するときの標準自由エネルギー変化である。
１／２Ｏ２（ｇ）＝Ｏ（ｉｎ ｌｉｑ． Ｎｉ）
ΔＧ０＝−７９７００＋７．１５Ｔ（Ｊ）    ・・・（５）
（５）式は溶融Ｎｉ中に、酸素が溶解する反応の自由エネルギー変化である。溶融Ｎｉ中の酸素の活量は、ｍａｓｓ％を単位とした無限希薄溶液を基準に取っており、ＮｉＯの活量は純固体を基準に取っている。また、酸素の活量係数に必要となる溶融Ｎｉ中における酸素間の相互作用助係数は（６）式を用いた。
ｅ００（ｉｎ ｌｉｑ． Ｎｉ）＝０    ・・・（６）
【００４５】
（４）〜（６）式を組み合わせることにより、純固体ＮｉＯと平衡する酸素濃度を計算することができる。計算結果を図９に示す。純Ｎｉの１５５０〜１６５０℃における酸素濃度は４０００〜８０００ｐｐｍであった。これはＦｅ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ溶鋼が同じ温度範囲で純固体Ｃｒ３Ｏ４と平衡する酸素濃度、３００〜４００ｐｐｍに対し、約１０〜２０倍の値を示している。さらにＮｉ−Ｏ系状態図から、より高温の２０００℃においては約２０%もの酸素溶解度があることがわかる。以上の結果は、高温で多量に酸素を溶解した溶融Ｎｉから、凝固時に、過飽和となった酸素が、初晶であるＮｉＯとして多量に晶出してくることを裏付けている。
【００４６】
Ｃ−３．設備改善
ＮＷ２２０１のスラブ切断に時間を要する原因について調査した結果を、以下にまとめる。
１）Ｎｉ自体が燃焼しにくいことに加えて、溶融Ｎｉは高温で多量に酸素を溶解可能なため、切断ノロの凝固時に多量のＮｉＯが晶出する。
２）ＮｉＯの融点は１９５０℃と、ＮＷ２２０１の母材の融点１４５０℃と比較して、非常に高融点である。したがって、このＮｉＯを多量に懸濁した溶融金属は流動性が悪い。
３）母材の燃焼によって生じた酸化物もＮｉＯであり、これが溶融金属に混入することにより、溶融状態にもかかわらず、切断ノロの流動性がさらに悪化する。
【００４７】
上記１）〜３）と、上述のパウダー切断のメカニズムを照らし合わせ、高ニッケル合金のトーチカットに多大な時間を要してしまう理由を、以下の通り考えた。
Ｉ．  ２）、３）の理由で極端に流動性の悪化したノロを排除するには現状の切断酸素気流が十分でない。
ＩＩ．  Ｉの理由により高融点酸化物（ＮｉＯ）を多量に含むノロが排除できずに、切断表面を覆ってしまい、酸素と母材との反応を妨げ、切断が阻害される。
ＩＩＩ．  切断酸素気流によって飛散・排除できず切断溝に残存した溶融切断ノロにより、再接合されてしまう。
【００４８】
以上の問題点を解決するために、トーチの吹管、ディスペンサーを改造した。さらに、設備導入後は切断パウダー中の含有Ａｌ量の適正化を行った。
【００４９】
（ｉ）吹管の改良
新規に導入した吹管の模式図を図１０に示す。図１０において、符号３０は、吹管本体であり、吹管３０の先端には、酸素ガスおよび燃料ガスをスラブに吹き込む火口３１が接続されており、さらに、吹管３０には、吹管ホルダー３２およびノズルホルダー３３を介してパウダーノズル３４が接続されている。パウダーノズル３４は、鉄粉やアルミニウム粉を吹き込むためのノズルである。パウダーノズル３４は、後述するディスペンサーに接続されている。
【００５０】
吹管３０の後方には、パイプ類３５が接続されており、図１０に併記したその断面図に示すとおり、例えば、中央のパイプ３６には切断酸素を通し、パイプ３７および３８に冷却水（出）および冷却水（入）を通して循環させ、パイプ３９には予熱酸素を、パイプ４０には予熱ガスを通すなどすることができる。
【００５１】
本願発明では、切断酸素量と切断パウダー量を増やすことで切断熱量を増加させ、切断ノロが切断表面を被覆する前に切断するため、パウダーノズル３４のツイン化（以後、ツインノズルと記述する）を行った。また、この変更に伴い、シングルよりもツインノズルはガス流速が高まり、切断ノロの排除性も向上した。
【００５２】
（ｉｉ）ディスペンサーの改良
本願発明および従来のディスペンサーをそれぞれ図１１に示す。図１１（ａ）の従来のディスペンサーは、パウダーを保持したタンク５０にエゼクター５４が接続され、タンク５０内には抵抗板５５が設けられており、さらに、図示しないトーチへ接続されたホース５２が接続されている。また、エゼクター５１の向きは、横向き（タンク内の加圧方向に対して直角）であった。従来のディスペンサーは、加圧ガス５３と移送ガス５４によって加圧され、これらの圧差制御によってパウダー供給量を調整していた。
【００５３】
一方、図１１（ｂ）の従来のディスペンサーは、タンク５０、エゼクター５１およびホース５２が下向きに、すなわち一直線に配列するように接続され、さらに、タンク５０とエゼクター５１との間にローター回転用モーター５６とパウダー供給量調整部５７が設けられている。
【００５４】
従来のディスペンサーでは、切断パウダーと切断酸素量のバランスが悪く、不完全燃焼する点を解消するため、本願発明のディスペンサーでは、パウダー供給方式を加圧と移送ガスの圧力差制御から、ローター制御に変更した。これにより、切断パウダー量の微調整が可能となった。さらに、エゼクターの形状を従来の横向きから下向きに変更したことで、各種ガス圧の最適化と切断パウダーの詰まり防止を図ることができる。さらに、先述したツインノズル化に伴い、切断パウダーを安定して供給するため、ディスペンサーを従来の２基から４基に増設した。
【００５５】
Ｃ−４．切断パウダー中の含有Ａｌ量
切断パウダー中の含有Ａｌ量が不適切のために、燃焼が不充分になっていた可能性も考えられた。そのため、切断パウダー中（Ａｌ粉とＦｅ粉の総量）に対するＡｌ含有量の割合が切断時間に及ぼす影響を測定する実験を別途行った。この実験は、所定の寸法の高ニッケル合金スラブを作製し、Ａｌ含有量を下記表２のごとく変化させてトーチカットを行った。結果を、下記表２および図１２のグラフに示す。
【００５６】
【表２】
2008274347.tif 000006
【００５７】
これら測定結果から、Ａｌ含有量が約２５%までは、切断時間が短縮されるが、それ以上ではほぼ一定となる傾向が分かる。この実験結果より、Ａｌ含有量を２０〜５０%と設定した。
【００５８】
Ｃ−５．切断時間の改善効果
一連の改善の効果を、切断時間で評価した結果として表３および図１３に示す。合金中のＮｉ含有量が高くなるにしたがい、改善効果が大きく表れていることが明確である。特に、５０％以上Ｎｉを含有する合金では、従来に比べてスラブ切断時間が大幅に短縮でき、さらに、６０％以上Ｎｉを含有する合金になるとほぼ半分に短縮できる。その結果、高ニッケル合金であっても、鋳造中にトーチカットが可能となり、それまで設けていた１回あたりの鋳造の重量制限を解除することができた。すなわち、鋳造機を停止させることなく溶鋼を連続的に供給して鋳造し続けることが可能になった。ここで言う高ニッケル合金とは、表３にも例示した評価Ｎｏ．２、３、４、５、６、７の合金を言い、Ｎｉ以外の残部は、主元素としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの一種または二種以上、場合によっては、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｏの一種または二種以上を適宜含有しても構わない。
【００５９】
【表３】
2008274347.tif 000007
【００６０】
以上のように、本発明のトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、粉末を格納するための粉末タンクとエゼクターを備え、アルミニウム粉末の量は全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状は粉末タンクに対して鉛直下向きとして、このトーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込む構造にすると、従来の５０％の時間で切断が完了することが判明した。
【００６１】
Ｄ．まとめ
本発明は、まさに、上記のごとく、精錬条件から、スラブの切断に至るまでを実験室的に鋭意検討した結果実現したものであり、以下の通りまとめることができる。
【００６２】
すなわち、本発明は、電気炉にて原料を溶解し、ニッケル基合金を溶製した後、傾動可能な酸素吹精炉にて精錬する工程において、酸素吹精炉に石灰石を投入し酸素を吹精して鉄およびＣｒの含有量の合計を３ｍａｓｓ％以下まで低下させ、酸素吹精炉を傾動して鉄およびクロムを含むスラグを除滓し、さらにＡｌおよびＳｉの少なくとも一種を用いて脱酸および脱硫することを特徴とするニッケル基合金の精錬方法である。
【００６３】
さらに、酸素吹精炉にて酸素吹精を行う前に、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌの少なくとも一種を０．１〜１ｍａｓｓ％添加すると効果的である。また、酸素を吹精して脱鉄する際のスラグは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯから構成され、さらに、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の少なくとも１種を含んでおり、スラグ塩基度(ｍａｓｓ％ＣａＯ／ｍａｓｓ％ＳｉＯ２)が２〜５、ＮｉＯ：５〜２０％、ＦｅＯ：５〜４０％、Ｃｒ２Ｏ３：３０％以下である。
【００６４】
また、脱酸および脱硫時は、ＡｌあるいはＳｉのいずれかまたは両方を合計で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とし、石灰石、蛍石のいずれかまたは両方を投入し、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｆから構成され、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の合計が３ｍａｓｓ％以下であるとより効果が高い。
【００６５】
さらに、Ｎｉ基合金はＮｉを６０ｍａｓｓ％以上含有し、残部、Ｃｕ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏの一種または二種以上から成る合金に対して効果があり、さらには、Ｃ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：３ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：２６〜３６ｍａｓｓ％、残部がＮｉおよび不可避的不純物から成る合金に適用できる。
【００６６】
また、本発明では上記の方法によって精錬された溶融Ｎｉ基合金を、連続鋳造機にてスラブとする際に、連続鋳造により製造されたスラブをト−チによって切断し、そのトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、粉末を格納するための粉末タンクとエゼクターを備え、アルミニウム粉末の量は全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状は粉末タンクに対して鉛直下向きとして、このトーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込んでＮｉ基合金スラブを切断する連続鋳造方法を提案する。
【００６７】
Ｅ．投入元素および操作
以上の発明内容をより明確にするために、投入元素や数値、操作方法を限定した理由について述べる。
まず、電気炉にて原料を溶解し、Ｎｉ基合金を溶製した後、酸素吹精炉にて精錬する工程において、石灰石を投入し酸素を吹精して鉄およびＣｒの合計を３ｍａｓｓ％以下まで低下させる。この際、鉄およびＣｒが３ｍａｓｓ％を超えて高いと、製品の要求特性、特に耐食性や機械的性質を満足しないから、このように限定した。好ましくは２．５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは２．０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは１．５ｍａｓｓ％以下である。
【００６８】
酸素吹精炉にて酸素吹精を行う前に、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌの少なくとも一種を添加するのは、酸素吹精による酸化熱により、溶融Ｎｉ基合金が１６００℃まで昇温されないと、その後の脱酸等の処理が進捗しないからである。
【００６９】
酸素を吹精して形成するスラグは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯから構成され、さらに、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の１種または２種以上を含んでおり、スラグ塩基度（ｍａｓｓ％ＣａＯ／ｍａｓｓ％ＳｉＯ２）が２〜５、ＮｉＯ：５〜２０％の時に、充分な脱鉄、脱Ｃｒ反応が進行する。ＮｉＯ濃度のより好ましい範囲は６〜１８％であり、さらに好ましくは、７〜１５ｍａｓｓ％である。ここで、ＣａＯは石灰石として添加する。ＳｉＯ２はＳｉの酸化により得られる。または、珪砂により添加しても良い。ＭｇＯは酸素吹精炉の耐火物から溶損という形により添加される。
【００７０】
なお、この酸素吹精後のスラグには、ＦｅとＣｒが酸化されるために、ＦｅＯ：５〜４０％、Ｃｒ２Ｏ３：３０％以下が含まれる。
【００７１】
次に、酸素吹精炉を傾動してスラグを除滓するのは、鉄とＣｒが酸化物としてスラグ中に移行しており、それらを系外に排出するためである。
【００７２】
脱酸剤は、ＡｌおよびＳｉのいずれかまたは両方が有効であり、品質を阻害しないためである。その量は、ＡｌあるいはＳｉのいずれかまたは両方を合計で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％がよい。０．０１ｍａｓｓ％未満では、脱酸が充分進行しない。０．５ｍａｓｓ％を超えて高くなると、スラグ中のＭｇＯが還元されて、Ｍｇが過剰に溶融合金に混入し、熱間加工性を低下させ熱延時の割れをもたらしてしまう。そのため、この範囲に規定した。好ましくは、０．０１５〜０．３ｍａｓｓ％である。
【００７３】
また、脱酸時のスラグには、ＣａＯ源として石灰石、フッ素源として蛍石のいずれかまたは両方を投入し、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｆから構成される融体とする。Ａｌ２Ｏ３はＡｌで脱酸する際に形成され、スラグ構成物質となる。ＳｉＯ２はＳｉで脱酸する際に形成され、スラグ構成物質となる。このスラグ中には、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の合計が３ｍａｓｓ％以下でないと、充分脱酸が進行しないため、このように規定した。好ましい範囲は、２ｍａｓｓ％以下であり、より好ましくは１ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．５ｍａｓｓ％である。その理由は、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３は容易に、Ｓｉ、Ａｌと反応し、脱酸効果を低下させてしまうからである。ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３の合計を効果的に低下させるためにも、ＡｌあるいはＳｉのいずれかまたは両方を合計で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％添加しておくことが望ましい。
【００７４】
続いて、対象とする合金系について説明する。
本発明が対象とするＮｉ基合金は、Ｎｉを６０ｍａｓｓ％以上含有し、残部、Ｃｕ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏの一種または二種以上から成る合金である。Ｎｉを６０ｍａｓｓ%以上含有しないと、（１）式が起きないからである。本発明が最も効果を発揮するＮｉ基合金は、Ｃ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：３ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：２６〜３６ｍａｓｓ％、残部がＮｉおよび不可避的不純物から成る合金、すなわち、ＮＷ４４００である。
【実施例】
【００７５】
以下に実機での実施例を示して本発明の効果を明らかにする。なお、スラグやメタルの化学成分の分析は蛍光X線分析装置により求めた。酸素濃度は、不活性ガスインパルス融解赤外線吸収法により分析した。
【００７６】
［発明例１］
本チャージの前にＦｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ合金の鋼種を溶解した電気炉を用い、Ｎｉおよび銅原料、Ｎｉ−Ｃｕ合金スクラップを溶解し、５７トンの容量を持つＮｉ−３３ｍａｓｓ％溶融合金とした。前回のチャージで残留していた金属成分の影響により、本チャージの溶融合金の初期のＦｅは４ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．２ｍａｓｓ%であった。その後、Ｃを０．１ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１ｍａｓｓ％投入して、酸素吹精した。酸素吹精後のスラグ組成を表４に示す。表４の合計が１００％にならないのは、分析誤差やその他ＴｉＯ２やＭｏ酸化物などの不可避的不純物による。なお、溶融合金中の酸素濃度は、５０００ｐｐｍであった。
【００７７】
【表４】
2008274347.tif 000008
【００７８】
酸素吹精後の溶融Ｎｉ−３３ｍａｓｓ％合金中の鉄は１ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．０２ｍａｓｓ％まで低下した。この後、表1のスラグを除滓して、新たに石灰石、蛍石を投入し、さらにＡｌおよびＳｉを用いて脱酸、脱硫した。このときのスラグ組成を表５に示す。
【００７９】
【表５】
2008274347.tif 000009
【００８０】
この後、垂直型の連続鋳造機（全長２７．５ｍ）にて鋳造しスラブを得た。スラブ切断を行うトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２本を配備した。また、粉末を格納するための粉末タンクとエゼクターを備え、アルミニウム粉末の量は全粉末量の２５ｍａｓｓ％とし、エゼクター形状は粉末タンクに対して鉛直下向きとした。その結果、鋳造中に連続的に切断することが出来た。最終的に製造したスラブの化学成分は、表６に示すとおりである。
【００８１】
【表６】
2008274347.tif 000010
【００８２】
［発明例２］
本チャージの前にＳＵＳ３０４ステンレス鋼の鋼種を溶解した電気炉を用い、Ｎｉおよび銅原料、Ｎｉ−Ｃｕ合金スクラップを溶解し、６０トンの容量を持つＮｉ−３１ｍａｓｓ％溶融合金とした。前回のチャージで残留していた金属成分の影響により、本チャージの溶融合金の初期のＦｅは４ｍａｓｓ％、Ｃｒは１ｍａｓｓ%であった。その後、Ｃを０．３ｍａｓｓ％、Ａｌを０．１ｍａｓｓ％投入して、酸素吹精した。酸素吹精後のスラグ組成を表７に示す。なお、溶融合金中の酸素濃度は、３０００ｐｐｍであった。
【００８３】
【表７】
2008274347.tif 000011
【００８４】
酸素吹精後の溶融Ｎｉ−３３ｍａｓｓ％合金中の鉄は１．３ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．０４ｍａｓｓ％まで低下した。この後、表７のスラグを除滓して、新たに石灰石、蛍石を投入し、さらにＡｌおよびＳｉを用いて脱酸、脱硫した。このときのスラグ組成を表８に示す。
【００８５】
【表８】
2008274347.tif 000012
【００８６】
この後、垂直型の連続鋳造機（全長２７．５ｍ）にて鋳造しスラブを得た。スラブ切断を行うトーチは、プロパンガスと酸素ガスを吹き込むためのノズルと燃焼助剤としての鉄粉およびアルミニウム粉を吹き込むためのノズル４本を配備した。また、粉末を格納するための粉末タンクとエゼクターを備え、アルミニウム粉末の量は全粉末量の３０ｍａｓｓ％とし、エゼクター形状は粉末タンクに対して鉛直下向きとした。その結果、鋳造中に連続的に切断することが出来た。最終的に製造したスラブの化学成分は、表９に示すとおりである。
【００８７】
【表９】
2008274347.tif 000013
【００８８】
以下に従来例を示して、本発明の効果を明確にする。基本的に、従来はＡＯＤによる脱鉄、脱Ｃｒが不可能であったことと、連続鋳造機のトーチ能力が不足していたために、６０トン規模での製造は不可能であった。
【００８９】
［従来例１］
電気炉において、Ｎｉおよび銅原料、Ｎｉ−Ｃｕ合金スクラップを溶解し、４０トンの容量を持つＮｉ−３１ｍａｓｓ％溶融合金を得た。電気炉は炉修直後のタイミングであったため、初期のＦｅは１．４ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．１０ｍａｓｓ%であった。その後、ＶＯＤにおいて、ＡｌおよびＳｉを用いて、脱酸、脱硫処理した。最終的に、垂直型連続鋳造機（全長２７．５ｍ）にて鋳造した。鋳造後、５０分時間をかけてトーチ切断し、スラブを機外に排出した。最終的に製造したスラブの化学成分は、表１０に示すとおりである。
【００９０】
【表１０】
2008274347.tif 000014
【００９１】
［従来例２］
電気炉において、Ｎｉおよび銅原料、Ｎｉ−Ｃｕ合金スクラップを溶解し、２１トンの容量を持つＮｉ−３２ｍａｓｓ％溶融合金を得た。電気炉はＮＷ２２０１（９９．５%Ｎｉ合金）溶解後のタイミングであったため、初期のＦｅは０．５ｍａｓｓ％、Ｃｒは０．１４ｍａｓｓ%であった。その後、ＶＯＤにおいて、ＡｌおよびＳｉを用いて、脱酸、脱硫処理した。最終的に、普通造塊によって鋼塊を得た。最終的な化学成分は、表１１に示すとおりである。その後、鋳型から鋼塊を取り出し、表面を研削した。続けて、熱間鍛造し再度表面を研削した。
【００９２】
【表１１】
2008274347.tif 000015
上記２つの発明例、従来例から明らかな通り、化学成分は、Ｆｅ、Ｃｒを含めて、同等である。むしろ、発明例では酸素を吹精しているため、Ｃｒが低く、この観点からはより良いと言える。さらに、本発明例の場合、６０トン規模での造塊が可能であることと、なおかつ、造塊タイミングを選ばなくても良いために、納期対応が有利となった。ここで言う納期とは、オーダーインプット後、製品になり出荷されるまでの期間で定義している。
【００９３】
【表１２】
2008274347.tif 000016
【００９４】
表１２に、各造塊方式での納期に関して、受注量８０トンのケースにて比較した。表中の製品重量は、最終製品（１．６ｍｍ厚の薄板）での重量であり、冷延コイルの先後端の切断などで、製品とならなくなる部分が発生するため、溶解量に比べて少なくなる。明らかに、操業回数が少なくて済み、完納までの期間が短縮されることがわかる。特に、従来例２の場合は、連続鋳造ではないことから、鍛造せねばならず、極端に納期がかかることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
Ｎｉ基合金やＮｉ−Ｃｕ系合金の大量かつ連続的な生産を実現し、大幅なコストダウンに寄与する。また、ステンレス鋼の他の合金を製造しながら平行してＮｉ基合金やＮｉ−Ｃｕ系合金の溶解精錬が可能となるため大幅に納期が短縮される。さらに、ジェットランスなどのスラブ切断作業も不要となり、安全性向上にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本願発明におけるＮｉ基合金の製造工程を示す模式図である。
【図２】スラグ中ＮｉＯ濃度とスラグメタル間のＦｅ分配比の関係を示すグラフである。
【図３】本願発明におけるパウダー切断のメカニズムを示す模式図である。
【図４】切断ノロの外観を示す写真である。
【図５】ＮＷ２２０１の切断ノロの酸化物のX線回折結果を示すグラフである。
【図６】ＳＵＳ３０４の切断ノロの酸化物のX線回折結果を示すグラフである。
【図７】ＳＵＳ３０４の切断ノロの断面写真である。
【図８】ＮＷ２２０１の切断ノロの断面写真である。
【図９】固体ＮｉＯと平衡する溶融Ｎｉ中の酸素濃度と温度との関係を示すグラフである。
【図１０】本願発明におけるトーチ用吹管を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は従来のディスペンサー、（ｂ）は本願発明のディスペンサーを示す模式断面図である。
【図１２】切断時間とパウダー中のＡｌ含有量との関係を示すグラフである。
【図１３】切断時間とスラブ中のＮｉ含有量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
Ａ    電気炉
Ｂ    酸素吹精炉
Ｃ    連続鋳造機
１０    注入鍋
１１    タンディッシュ
１２    モールド
１３    スプレー冷却帯
１４    ピンチロール
１５    トーチ
２０    溶鋼
２１    スラブ
２２    既切断部
２３    燃焼部
２４    溶融部（切断ノロ）
２５    未切断部
３０    吹管
３１    火口
３２    吹管ホルダー
３３    ノズルホルダー
３４    パウダーノズル
３５〜４０  パイプ
５０    タンク
５１    エゼクター
５２    ホース
５３    加圧ガス
５４    移送ガス
５５    抵抗板
５６    ローター回転用モーター
５７    パウダー供給量調整部
【図１】
2008274347.tif 000017
【図２】
2008274347.tif 000018
【図３】
2008274347.tif 000019
【図４】
2008274347.tif 000020
【図５】
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【図６】
2008274347.tif 000022
【図７】
2008274347.tif 000023
【図８】
2008274347.tif 000024
【図９】
2008274347.tif 000025
【図１０】
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【図１１】
2008274347.tif 000027
【図１２】
2008274347.tif 000028
【図１３】
2008274347.tif 000029