(57)【要約】【課題】高ニッケル合金等の合金の連続鋳造において、鋳造装置の稼動を中断することなく速やかに実施することのできる合金の切断方法を提供する。【解決手段】連続鋳造した合金をトーチによって切断する合金の切断方法であって、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／またはアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、粉末を格納する粉末タンクと、粉末を吹き込むためのエゼクターとを備え、アルミニウム粉の含有量は、燃焼助剤としての全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状を、粉末タンクに対して鉛直下向きとし、トーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込むとともに燃焼助剤を吹き込んで合金を切断することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造した合金をトーチによって切断する合金の切断方法であって、
上記トーチは、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／またはアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、上記粉末を格納する粉末タンクと、上記粉末を吹き込むためのエゼクターとを備え、
上記アルミニウム粉の含有量は、燃焼助剤としての全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、
上記エゼクター形状を、上記粉末タンクに対して鉛直下向きとし、
上記トーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込むとともに燃焼助剤を吹き込んで合金を切断することを特徴とする合金の切断方法。
【請求項２】
切断の対象となる上記合金は、ニッケルを３５ｍａｓｓ％以上含有する合金であることを特徴とする請求項１に記載の合金の切断方法。
【請求項３】
切断の対象となる合金は、ニッケルを５０ｍａｓｓ％以上含有する合金であることを特徴とする請求項１に記載の合金の切断方法。
【請求項４】
前記アルミニウム粉の含有量は、燃焼助剤としての全粉末量の２５〜５０ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１に記載の合金の切断方法。
【請求項５】
上記プロパンガス圧力を０．０３〜０．０６ＭＰａとし、予熱酸素圧力を０．０４〜０．１４ＭＰａとし、切断酸素圧力を０．６〜０．９ＭＰａとして行うことを特徴とする請求項１に記載の合金の切断方法。
【請求項６】
上記プロパンガス圧力を０．０５ＭＰａとし、予熱酸素圧力を０．１１〜０．１４ＭＰａとし、切断酸素圧力を０．８５ＭＰａとして行うことを特徴とする請求項１に記載の合金の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、合金の切断方法に係り、特に、合金の連続鋳造におけるトーチによるパウダー切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高いニッケル含有量を有する高ニッケル合金は、強度や耐熱性、耐食性等に優れており、様々な分野にて使用されている。高ニッケル合金を初めとする種々のステンレス鋼合金は、製造コストや納期面の有利性から、連続鋳造機にて造塊し、切断することが一般に行われている。
【０００３】
連続鋳造されたステンレス鋼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１、２参照）。
【０００４】
しかしながら、このパウダー切断を高ニッケル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、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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１９９１７０号公報
【特許文献２】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】
【０００８】
このように、高ニッケル合金のスラブ切断技術は、生産性、安全性の両側面から早期開発が望まれていた。本願発明は、高ニッケル合金等の合金の連続鋳造において、鋳造装置の稼動を中断することなく速やかに実施することのできる合金の切断方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本願発明は、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、連続鋳造した合金をトーチによって切断する合金の切断方法であって、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／またはアルミニウム粉を吹き込むためのノズル２〜４本と、粉末を格納する粉末タンクと、粉末を吹き込むためのエゼクターとを備え、アルミニウム粉の含有量は、燃焼助剤としての全粉末量の２０〜５０ｍａｓｓ％であり、エゼクター形状を、粉末タンクに対して鉛直下向きとし、トーチによってプロパンガスと酸素ガスを吹き込むとともに燃焼助剤を吹き込んで合金を切断することを特徴としている。
【００１０】
本願発明においては、切断の対象となる合金がニッケルを３５％以上含有する合金であることを好ましい形態としており、特に、ニッケルを５０％以上含有する合金であることをさらに好ましい形態としている。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によれば、上記の構成を備えていることにより、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する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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．製鋼工程
本願発明における製鋼工程のうちＣＣＭ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ、連続鋳造機）の模式図を図１に示す。図１に示す鋳造機は、原料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。
【００１３】
まず、図示しない３０ｔもしくは６０ｔＥＦ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ、電子炉）で、スクラップ、鉄−クロム合金、鉄−ニッケル合金等の原料を溶解する。その後、精錬工程として、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ−ｏｘｙｇｅｎ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ、アルゴン酸素脱炭）、もしくはＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ ｏｘｙｇｅｎ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ、真空酸素脱炭）で脱炭、脱酸、脱硫を行い、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ  ｆｕｒｎａｃｅ、取鍋精錬）にて温度調整を行う。
【００１４】
最終的に、図１に示す１ＣＣＭもしくは２ＣＣＭで溶鋼を鋳造し、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。
【００１５】
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。
【００１６】
Ｂ．スラブ切断のメカニズム
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２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２においては、これらのうち片方を模式的に説明する。図２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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
Ｃ．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。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
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。
【００２３】
（ｉ）外観観察結果
図３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。
【００２４】
（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４および図５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４および５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。
【００２５】
（ｉｉｉ）ミクロ組織観察および（ｉｖ）ＥＤＳによる測定結果
図６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６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。
【００２６】
一方、図７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。
【００２７】
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。
【００２８】
Ｄ．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）・・・（１）
（１）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）・・・（２）
（２）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（３）式を用いた。
ｅ００（ｉｎ ｌｉｑ． Ｎｉ）＝０・・・（３）
【００２９】
（１）〜（３）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８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。
【００３０】
Ｅ．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。
【００３１】
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。
【００３２】
以上の問題点をまとめて解決するためには、現状の設備では能力不足であった。
次に、現状の設備で対応できない問題点を挙げた。また、解決しなくてならない具体的な設備とその改善および改造内容の検討を行い、現状のトーチカットの問題点と改善項目を表２にまとめて示した。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
以上の項目を解決するために、吹管、火口、ディスペンサーを改造した。さらに、設備導入後は切断圧力、切断パウダー中の含有Ａｌ量の適正化を行い、結果を後述の実施例に示した。
【００３５】
（ｉ）吹管の改良
新規に導入した吹管の模式図を図９に示す。図９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。
【００３６】
吹管３０の後方には、パイプ類３５が接続されており、図９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。
【００３７】
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。
【００３８】
（ｉｉ）火口の改良
本願発明および従来のトーチの火口をそれぞれ図１０に示す。本願発明においては、ガス流量とパウダーの燃焼熱量不足を解消するべく、プロパンと予熱酸素の混合性が優れガス流量が大きい構造の火口に変更し、番手の最適化も行った。ここで、番手とは、火口のガス配管径のサイズを表す設備的用語であり、数値が大きいほど径が大きいことを表す。
【００３９】
火口は、従来は３番手を用いていたが、ガス流量とのバランスを種々変化させてテストした結果から、５番手へ変更した。
【００４０】
（ｉｉｉ）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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【実施例】
【００４３】
Ａ．切断ガス圧力の検討
上述の構成を備えた本願発明のトーチを用い、切断ガス圧力の比率を変化させてスラブのトーチカットを行い、切断性を評価した実験結果を表３に示す。なお、プロパン圧力は０．０５ＭＰａで一定とし、表中の記号は、○＜△＜×の順に切断に要した時間が短いことを意味する。
【００４４】
【表３】
2008207228.tif 000005
【００４５】
その結果、切断酸素圧力０．８５ＭＰａ、予熱酸素圧力０．１２ＭＰａの組み合わせが最良であることが判明した。ただし、上記組み合わせが最良なのはプロパン圧力が０．０５ＭＰａの条件下に限るものであり、プロパン圧力によっては切断酸素圧力と予熱酸素圧力最良の組み合わせは変動しうる。
【００４６】
このことを示す実験として、プロパンガス圧力を０．０４ＭＰａで一定とした以外は上記と同様にして、切断性を評価した。その結果、予熱酸素圧力が０．０６ＭＰａ、切断酸素圧力が０．８ＭＰａの組み合わせが最良であることが判明した。このように、プロパン圧力によって、最適な予熱酸素圧力と切断酸素圧力の組み合わせは変化することが分かった。
【００４７】
Ｂ．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４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４および図１２のグラフに示す。
【００４８】
【表４】
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【００４９】
これら測定結果から、Ａｌ含有量が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２５％と設定した。
【００５０】
Ｃ．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５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約半分と大幅に短縮した。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５にも例示した評価Ｎｏ．２、３、４、５、６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。
【００５１】
高ニッケル合金の具体的な例としては、ＮＷ２２０１（９９ｍａｓｓ％Ｎｉ）、ＮＣＦ８２５（Ｆｅ−４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−２１．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏ−２ｍａｓｓ％Ｃｕ−１ｍａｓｓ％Ｔｉ）、ＮＣＦ６２５（Ｎｉ−２１．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−９ｍａｓｓ％Ｍｏ−３．５ｍａｓｓ％Ｆｅ−３．６ｍａｓｓ％（Ｎｂ＋Ｔａ））、ＮＣＦ６９０（Ｎｉ−３０．０ｍａｓｓ％Ｃｒ−９．５ｍａｓｓ％Ｆｅ）、ＮＷ６０２２（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ−２２：Ｎｉ−２１．３ｍａｓｓ％Ｃｒ−１３．５ｍａｓｓ％Ｍｏ−４ｍａｓｓ％Ｆｅ−３ｍａｓｓ％Ｗ）、ＮＷ０２７６（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ−２７６：Ｎｉ−１５．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−１６ｍａｓｓ％Ｍｏ−５．５ｍａｓｓ％Ｆｅ−３．８ｍａｓｓ％Ｗ）、ＮＷ４４００（Ｍｏｎｅｌ４００：Ｎｉ−３１．５ ｍａｓｓ％Ｃｕ）、ＮＣＦ６０１（ＩＮＣＯＮＥＬ ６０１： Ｎｉ−２３ｍａｓｓ％Ｃｒ−１４．４ｍａｓｓ％Ｆｅ−１．４ ｍａｓｓ％Ａｌ）、ＮＣＦ６００（ＩＮＣＯＮＥＬ ６００：Ｎｉ−１５．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−７ｍａｓｓ％Ｆｅ）、ＮＣＦ７１８（Ｎｉ−１８．０ｍａｓｓ％Ｃｒ−３．０ｍａｓｓ％Ｍｏ−１８．５ｍａｓｓ％Ｆｅ−０．９ｍａｓｓ％Ｔｉ−０．５ｍａｓｓ％Ａｌ−５．１ｍａｓｓ％（Ｎｂ＋Ｔａ））、ＮＣＦ７５０（Ｎｉ−１５．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−７ｍａｓｓ％Ｆｅ−２．５ｍａｓｓ％Ｔｉ−０．９ｍａｓｓ％Ａｌ−１．０ｍａｓｓ％（Ｎｂ＋Ｔａ））、ＮＣＦ８００（３０〜３５ｍａｓｓ％Ｎｉ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ｆｅ）、ＮＣＦ８００Ｈ（３０〜３５ｍａｓｓ％Ｎｉ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ｆｅ）、ＮＣＦ８０Ａ（Ｎｉ−１９．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−２．４ｍａｓｓ％Ｔｉ−１．５ｍａｓｓ％Ａｌ）、ＮＷ６００２（Ｎｉ−２１．５ｍａｓｓ％Ｃｒ−９ｍａｓｓ％Ｍｏ−１８．５ｍａｓｓ％Ｆｅ−１．２ｍａｓｓ％Ｃｏ）、ＮＷ５５００（ＭｏｎｅｌＫ５００：Ｎｉ−２９．５ｍａｓｓ％Ｃｕ−３ｍａｓｓ％Ａｌ−０．５ｍａｓｓ％Ｔｉ）、Ｆｅ−３６％Ｎｉ、Ｆｅ−４２％Ｎｉ、ＰＢ（パーマロイＢ）、ＰＣ（パーマロイＣ）、Ｆｅ−５０．５％Ｎｉ、Ｆｅ−４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ、Ｆｅ−４７％Ｎｉ−６％Ｃｒ等を挙げることができる。
【００５２】
【表５】
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【００５３】
次に、従来のスラブ切断面および本願発明の実施後のスラブ切断面の写真を図１４（ａ）および（ｂ）に示す。従来の切断面はノロを被っており、凹凸が大きく平滑性に劣ることが分かる。そのため、トーチカットもしくはランス切断後に、スラブを水平にした状態で再切断する必要があった。しかし、改善後の切断面は凹凸が少なく、再切断工程を省略できるようになった。
【００５４】
従来、高ニッケル合金のトーチカットが困難であったため、本願発明では、その原因解明から始まり、設備改造に至る一連の改善を行った。以下にその結果をまとめる。
（１）ＮＷ２２０１の切断ノロを調査した結果、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼と比べ、流動性が悪い傾向が見られた。
（２）ＮＷ２２０１の切断ノロ中には、多量のＮｉＯが混在していた。
（３）以上の観察結果より、切断を速やかに行うためには、吹管自体の変更、すなわち設備改造が必要と判断した。
（４）吹管変更に際し、火口改造、パウダーノズルのツイン化、ディスペンサー改造を行った。
（５）設備改造とともに、パウダー中Ａｌ含有量を適正化した。
（６）これらの改善活動により、切断が困難であった高ニッケル合金スラブを、鋳造中に切断可能となった。切断時間は、従来に比べ約半分に短縮された。
（７）切断のために設けられていた高ニッケル合金の重量制限が解除できたことにより、今後の高ニッケル合金の量産化ならびに生産性向上が実現した。
（８）危険かつ重筋作業であったランス切断が不要となり、安全性も向上した。
（９）従来必要であった再切断工程の省略が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
高ニッケル合金製造における安全性の向上および低コスト化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本願発明における合金の連続鋳造機を示す模式図である。
【図２】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３】切断ノロの外観を示す写真である。
【図４】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５】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６】ＳＵＳ３０４の切断ノロの断面写真である。
【図７】ＮＷ２２０１の切断ノロの断面写真である。
【図８】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９】本願発明におけるトーチ用吹管を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は従来の火口、（ｂ）は本願発明の火口を示す写真である。
【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。
【図１４】（ａ）は従来のスラブ切断面、（ｂ）は本願発明のスラブ切断面を示す写真である。
【符号の説明】
【００５７】
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】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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