特表 2024-522278 超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-13

(54)【発明の名称】超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法

(51)【国際特許分類】

   C21C 7/10 20060101AFI20240606BHJP

   C22C 30/06 20060101ALI20240606BHJP

   C22B 9/16 20060101ALI20240606BHJP

   C22C 33/04 20060101ALI20240606BHJP

   C22B 9/04 20060101ALI20240606BHJP

   C22B 9/10 20060101ALI20240606BHJP

   C21C 7/00 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

C21C7/10 Z

C22C30/06

C22B9/16

C22C33/04 M

C22C33/04 H

C22B9/04

C22B9/10 101

C21C7/00 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572990

(86)(22)【出願日】2022-05-25

(85)【翻訳文提出日】2023-11-24

(86)【国際出願番号】 CN2022095043

(87)【国際公開番号】W WO2022218444

(87)【国際公開日】2022-10-20

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522275980

【氏名又は名称】大冶特殊鋼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＹＥ ＳＰＥＣＩＡＬ ＳＴＥＥＬ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．３１６ Ｈｕａｎｇｓｈｉ Ａｖｅｎｕｅ Ｈｕａｎｇｓｈｉ， Ｈｕｂｅｉ ４３５００１， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楊 暁利

(72)【発明者】

【氏名】王 立

(72)【発明者】

【氏名】雷 応華

(72)【発明者】

【氏名】張 志成

(72)【発明者】

【氏名】李 林森

(72)【発明者】

【氏名】曹 政

(72)【発明者】

【氏名】高 首磊

(72)【発明者】

【氏名】張 暁磊

【テーマコード（参考）】

4K001

4K013

【Ｆターム（参考）】

4K001AA02

4K001AA07

4K001AA08

4K001AA09

4K001AA16

4K001AA17

4K001AA18

4K001AA19

4K001AA23

4K001AA27

4K001AA29

4K001BA23

4K001FA14

4K013AA01

4K013AA02

4K013BA18

4K013CB00

4K013CD04

4K013CE06

4K013DA12

4K013EA18

4K013EA19

4K013EA20

4K013EA29

4K013EA32

4K013EA39

4K013FA02

(57)【要約】

【課題】本発明は、超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法及び超高Ｎ含有量高温合金を開示し、前記ＶＩＭ炉製錬方法は、前記ＶＩＭ炉で行う溶錬ステップと、注湯ステップとを含み、前記溶錬の後期に、前記ＶＩＭ炉に窒素含有物質を添加してＮ含有量を調整する。本発明は、原材料や溶錬プロセスなどの総合的な改善を通じて、ＶＩＭ炉溶錬過程におけるＮ元素の収率を高め、この高温合金のＮ元素含有量の正確な制御を実現したため、窒素元素の目標含有量を保証し、理想的な製品を得ることができる。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法であって、
前記ＶＩＭ炉で行う溶錬ステップと、注湯ステップとを含み、
前記溶錬の後期に、前記ＶＩＭ炉に窒素含有物質を添加してＮ含有量を調整する、
ことを特徴とする超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項2】

前記超高Ｎ含有量高温合金におけるＮ質量含有量は、１５００～３０００ｐｐｍ、好ましくは２０００～３０００ｐｐｍ、より好ましくは２７００～３０００ｐｐｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項3】

前記窒素含有物質は、窒素含有質量％が３％以上の窒素含有合金であり、さらに好ましくは、窒化クロム鉄、窒化マンガン、窒化アルミニウムのうちの少なくとも１種であり、好ましくは、前記窒素含有物質は、ベーキング処理後の窒素含有物質であり、より好ましくは、前記ベーキングの温度が７５０～１１００℃、時間が６時間以上であり、より好ましくは、前記ベーキングを行う装置は、ＶＩＭ炉と同じ作業場に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項4】

前記溶錬の後期に、前記窒素含有物質を添加する前に、前記ＶＩＭ炉に不活性ガスを充填し、好ましくは、前記不活性ガスはアルゴンガスであり、前記ＶＩＭ炉内のアルゴンガスの圧力が１００００ｐａ以上であり、好ましくは、前記不活性ガスの充填は、前記注湯が終了するまで続く、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項5】

前記溶錬は、溶融期と精練期とを含み、前記溶錬の後期は精練後期を指す、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項6】

前記窒素含有物質の添加から注湯開始までの時間は１５分以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項7】

前記溶錬ステップにおいて、溶錬前にＶＩＭ炉に原料を添加する際、金属クロムの添加量は、金属クロム原料の全質量の８０～８５％であり、残りの１５～２０％の前記金属クロムは、必要量に応じて溶錬後期に前記不活性ガスを充填する前に添加されて成分を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項8】

前記超高Ｎ含有量高温合金は、鉄、ニッケルを基にして、６００℃以上の高温で持続的に働くことができる金属材料の一種であり、好ましくは、応力作用下で長期的に働く金属材料の一種である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項9】

質量％で、前記超高Ｎ含有量高温合金の成分組成は、Ｃ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：２３．００～２７．００％、Ｎｉ：３５．００～３９．００％、Ｗ：≦０．５０％、Ｍｏ：≦１．００％、Ｐ：≦０．０４％、Ｓ：≦０．０３％、Ｍｎ：≦１．５０％、Ｓｉ：≦１．００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．４０～０．９０％、Ｃｏ：≦３．００％、Ｎ：０．１５～０．３０％、Ａｌ：≦０．４０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｆｅ：残り、である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項10】

超高Ｎ含有量高温合金であって、
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のＶＩＭ炉製錬方法を用いて製造されることを特徴とする超高Ｎ含有量高温合金。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冶金業界の高温合金の真空溶錬分野に属し、具体的には超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超高Ｎ含有量高温合金は、発電所でよく使われる材料であり、鍛造品、リング部品など多くの製品を製造するために用いられる。使用環境及び合金の清浄度に対する特別な要求の影響を受けるため、当該合金の製錬はＶＩＭ炉を用いて生産しなければならない。ＶＩＭ炉で超高Ｎ含有量高温合金を製錬する過程で、高真空状態では、窒素元素は真空システムから揮発しやすく、理想的な目標値を得ることができない。ＶＩＭの高真空環境では、通常、超高含有量Ｎ元素の制御を効果的に実現することができず、伝統的な溶錬プロセスで得られる良品率が低い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来技術に存在する不足及び欠陥に対して、本発明の目的の１つは、超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法（超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉溶錬過程におけるＮ含有量の精密制御方法とも言える）を提供することである。このプロセス方法を採用することで、窒素元素の目標含有量を保証し、製品の良品率を大幅に高めることができる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の技術的課題を解決するために採用する技術案は以下の通りである。

【0005】

超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法は、ＶＩＭ炉で行う溶錬ステップと、注湯ステップとを含み、前記溶錬の後期に、ＶＩＭ炉に窒素含有物質を添加してＮ含有量を調整する。ここで、前記ＶＩＭ炉は真空誘導溶錬炉である。

【0006】

上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、前記超高Ｎ含有量高温合金におけるＮ質量％は、１５００～３０００ｐｐｍ、好ましくは２０００～３０００ｐｐｍ、より好ましくは２７００～３０００ｐｐｍである。すなわち、前記注湯ステップの後、得られた超高Ｎ含有量超高温合金におけるＮ含有量は１５００～３０００ｐｐｍ、好ましくは２０００～３０００ｐｐｍ、より好ましくは２７００～３０００ｐｐｍである。

【0007】

上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、前記窒素含有物質は、窒素含有質量％が３％以上の窒素含有合金であり、さらに好ましくは、窒化クロム鉄、窒化マンガン、窒化アルミニウムのうちの少なくとも１種であり、好ましくは、前記窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）は、ベーキング処理後の窒素含有物質であり、より好ましくは、前記ベーキングの温度が７５０～１１００℃、時間が６時間以上である。通常、窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）に対してベーキングを行わないことに対して、本発明は革新的に窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）に対してベーキングを行って窒素含有物質中のガスを除去し（ここでは主にＨを除去し）、窒素含有物質と鋼液との温度差を縮小させ、反応によるＮの収量に激しい影響を与えることを避ける。より好ましくは、前記ベーキングを行う装置は、ＶＩＭ炉と同じ作業場に位置する。このうち、温度が７５０℃未満であると、Ｈ除去に効果がなく、温度が１１００℃を超えると、窒化クロム鉄に溶解されたＮの一部が分解される。最終的には、Ｎの収率に影響するとともに、ベーキング時間は、Ｈを除去する効果を奏するために、６時間以上とすることが好ましい。

【0008】

上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、前記溶錬の後期に、前記窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）を添加する前に、前記ＶＩＭ炉に不活性ガスを充填し、好ましくは、前記不活性ガスはアルゴンガスであり、前記ＶＩＭ炉内のアルゴンガスの圧力が１００００ｐａ以上であり、アルゴンガスの圧力は、機器が許容できる力の範囲内で大きいほど好ましいように設定される。アルゴンガスの圧力が小さすぎると、生成物合金のＮ含有量が要求に達しなくなり、窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）が添加された後のＮ収率が低くなる。真空誘導炉の真空システムは動的平衡のプロセスであり、一部のＮは真空システムから炉外に排出するので、窒素含有物質（窒化クロム鉄など）をより多く補充する必要があり、コストが上昇したり、最終成分が不合格になったりするため、廃棄に判定されることは原因である。一方、高圧力のアルゴンガスを充填することは、鋼液面に対して圧縮応力の作用があり、窒素含有物質（窒化クロム鉄など）によって鋼液に持ち込まれたＮが液面から排出する抵抗を増加させるとともに、増大した炉内圧力も炉内システムの動的平衡の進行を遅らせることができる。好ましくは、前記不活性ガスの充填は、前記注湯が終了するまで続く。

【0009】

好ましくは、前記溶錬は、溶融期と精練期とを含み、前記溶錬の後期は精練後期を指す。

【0010】

上記超高Ｎ含有高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、前記窒素含有物質（例えば窒化クロム鉄）の添加から注湯開始までの時間は１５分以下である。窒素含有物質（窒化クロム鉄など）の添加から注湯開始までの時間が長すぎると、合金中のＮの収率が低下する。

【0011】

上記超高Ｎ含有高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、前記溶錬ステップにおいて、溶錬前にＶＩＭ炉に原料を添加する際、金属クロムの添加量は、金属クロム原料の全質量の８０～８５％であり、残りの１５～２０％の前記金属クロムは、必要量に応じて溶錬後期に不活性ガスを充填する前に添加されて成分を調整する。

【0012】

上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、本発明の前記超高Ｎ含有量高温合金は、鉄、ニッケルを基にして、６００℃以上の高温で持続的に働くことができる金属材料の一種であり、好ましくは、応力作用下で長期的に働く金属材料の一種である。

【0013】

上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法において、好ましい実施形態として、質量％で、前記超高Ｎ含有量高温合金の成分組成は、Ｃ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：２３．００～２７．００％、Ｎｉ：３５．００～３９．００％、Ｗ：≦０．５０％、Ｍｏ：≦１．００％、Ｐ：≦０．０４％、Ｓ：≦０．０３％、Ｍｎ：≦１．５０％、Ｓｉ：≦１．００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．４０～０．９０％、Ｃｏ：≦３．００％、Ｎ：０．１５～０．３０％、Ａｌ：≦０．４０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｆｅ：残り、である。

【0014】

超高Ｎ含有量高温合金であって、前記超高Ｎ含有量高温合金は、上記超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法を用いて製造されたものである。

【0015】

本発明はＶＩＭ溶錬により高真空状態で理想的な目標のＮ含有量を得る技術原理は、窒化クロム鉄の固定的な窒素含有量が他の合金原料よりはるかに大きいため、窒化クロム鉄をこの高温合金のＮ元素の持ち込み媒体とする。しかし、ＶＩＭが高真空状態で製錬されてＮ元素が自由状態の形で真空システムから炉外に排出されるため、有効で正確な窒素含有量の制御は非常に困難である。したがって、本発明は窒化クロム鉄の添加タイミングを制御する（精練後期に添加する）ことによって、添加条件を制御し（窒化クロム鉄を添加する前に高圧不活性ガスを充填し、Ｎ元素の収率を向上させる）、窒化クロム鉄の添加から注湯までの時間を制御する。Ｎ元素の収率を保証する場合、インゴットに鋳造し、理想的な目標値の高温合金製品を得る。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、従来技術に比べて以下のような積極的な効果を有する。

【0017】

（１）本発明の方法は簡単で、実行容易で、有効であり、専用装備及びプロセス装備を追加する必要はない。

【0018】

（２）本発明（高温合金、合金の割合は鉄鋼よりはるかに高い）は、原材料や溶錬プロセスなどの総合的な改善を通じて、ＶＩＭ炉溶錬過程におけるＮ元素の収率を高め、この高温合金のＮ元素含有量の正確な制御を実現したため、窒素元素の目標含有量を保証し、理想的な製品を得ることができる。

【0019】

（３）本発明は、高真空状態におけるＮ元素の収率の問題を効果的に解決し、リング部品などの製品の良品率を高め、製造企業の生産コストを低減する。

【0020】

（４）本発明は、窒化クロム鉄に対して合理的なベーキングを行うことによって、窒素元素の収率を保証するとともに、窒化クロム鉄の水分が鋼液にＨを持ち込むことを低減することができる。

【0021】

（５）本発明は、１００００Ｐａ以上のＡｒガスを充填することにより、従来の高真空状態から高圧力状態に変化し、鋼液面を密集した圧力応力にさせ、鋼液のＮに対する溶解度を増強し、ひいては収量を高めることができる。

【0022】

（６）本発明は、アルゴン充填後、窒化クロム鉄の添加から注湯までの時間を制御し、Ｎの収量を保証し、窒化クロム鉄の未完全溶融による異金属介在欠陥の発生を防止する。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の目的、技術案及び利点を突出的に表現するために、以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明し、例は本発明を限定するものではなく、本発明への説明によって表現されるものである。本発明の技術案は、以下に列挙される具体的な実施形態に限定されるものではなく、各具体的な実施形態間の任意の組み合わせも含む。

【0024】

本発明の窒化クロム鉄は、窒素含有量が３ｗｔ％以上の任意の番号の窒化クロム鉄であってもよく、以下の実施例ではＦｅＮＣｒ３－Ａの番号の窒化クロム鉄を例に説明する。

【0025】

＜実施例１＞
本発明の実施例１は、公称容量６トンのＶＩＭ炉を用いてこの超高窒素含有量高温合金を製錬し、以下のステップを含む。

【0026】

ステップ１：窒化クロム鉄ベーキング：工場内の高温焼鈍炉で窒化クロム鉄をベーキングする。

【0027】

ここで、前記窒化クロム鉄のベーキングのパラメータは、Ｎ含有量（窒化クロム鉄に占めるＮの質量割合）が５．１％、ベーキング（加熱）温度が９３０℃、ベーキング時間が８．５時間である。

【0028】

ステップ２：溶錬前の仕込み：Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｒなどの原材料を次々とＶＩＭ炉に入れる。窒化クロム鉄残留物は１００％、添加しない。金属クロム残留物は２０％、添加しない。

【0029】

ステップ３：溶錬過程：原料を溶錬し（溶融期と精錬期とを含み、溶融期完成の指標は、完全溶融温度１５３０℃、精錬期の温度１５１０℃、時間１３０分を監視するものである）、精錬後期に金属クロムの必要な量を添加して成分を調節し、その後、精錬後期に炉内にアルゴンガスを充填して炉内の圧力を１００００ｐａとし、続いて窒化クロム鉄を添加し、Ｎ含有量を調整する。

【0030】

ステップ４：注湯過程：溶錬過程で得られた鋼液を注湯し、窒化クロム鉄の添加から注湯開始（出鋼）までの時間は１４分である。

【0031】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６１％、Ｃｒ：２５．４０％、Ｎｉ：３７．０３％、Ｐ：０．００６％、Ｓ：０．００２％、Ｍｎ：０．７４％、Ｓｉ：０．４７０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６３％、Ｎ：０．２８５７％、Ａｌ：０．２３０％、Ｔｉ：０．０５％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１％である。

【0032】

窒素収率（すなわち窒素収量率：得られた生成物における窒素含有量と使用原料における持ち込まれた窒素含有量の比）と良品率はそれぞれ７６．９２％と１００％である。

【0033】

＜実施例２＞
本発明の実施例２は、公称容量６トンのＶＩＭ炉を用いてこの超高窒素含有量高温合金を製錬し、以下のステップを含む。

【0034】

ステップ１：窒化クロム鉄ベーキング：工場内の高温焼鈍炉で窒化クロム鉄をベーキングする。

【0035】

ここで、前記窒化クロム鉄のベーキングのパラメータは、Ｎ含有量が５．１％、ベーキング（加熱）温度が９３０℃、前記ベーキング時間が８．５時間である。

【0036】

ステップ２：溶錬前の仕込み：Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｒなどの原材料を次々とＶＩＭ炉に入れる。窒化クロム鉄残留物は１００％、添加しない。金属クロム残留物は２０％、添加しない。

【0037】

ステップ３：溶錬過程：原料を溶錬し（溶融期と精錬期とを含み、溶融期完成の指標は、完全溶融温度１５３０℃、精錬期の温度１５１０℃、時間１３０分を監視したものである）、溶錬過程に金属クロムの必要な量を添加して成分を調節し、その後、精錬後期にアルゴンガスを充填して圧力を１００００ｐａとし、続いて窒化クロム鉄を添加し、Ｎ含有量を調整する。

【0038】

ステップ４：注湯過程：溶錬過程で得られた鋼液を注湯し、窒化クロム鉄を添加してから注湯開始（出鋼）までの時間は１５分である。

【0039】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６０％、Ｃｒ：２５．６０％、Ｎｉ：３７．００％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７６％、Ｓｉ：０．４４０％、Ｎｂ：０．６３％、Ｎ：０．２８９３％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０４％、Ｃｕ：０．０１％。Ｈ：０．０００１％である。

【0040】

窒素収率と良品率はそれぞれ７６．９０％と１００％である。

【0041】

＜実施例３＞
窒化クロム鉄のベーキング温度を８００℃とした以外は実施例１と同様である。

【0042】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６１％、Ｃｒ：２５．３０％、Ｎｉ：３７．０５％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００２％、Ｍｎ：０．７５％、Ｓｉ：０．５００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６５％、Ｎ：０．２９３７％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０５％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１５％である。

【0043】

窒素収率と良品率はそれぞれ７６．７０％と１００％である。

【0044】

＜実施例４＞
窒化クロム鉄のベーキング温度を１０５０℃とした以外は実施例１と同様である。

【0045】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０５９％、Ｃｒ：２５．３３％、Ｎｉ：３７．００％、Ｐ：０．００４％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７０％、Ｓｉ：０．４８０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６２％、Ｎ：０．２９００％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０４％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１５％である。

【0046】

窒素収率と良品率はそれぞれ７６．８０％と１００％である。

【0047】

＜比較例１＞
窒化クロム鉄のベーキング温度を６５０℃とした以外は実施例１と同様である。

【0048】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６１％、Ｃｒ：２５．３５％、Ｎｉ：３７．０１％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７２％、Ｓｉ：０．５００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６５％、Ｎ：０．２９５５％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０５％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００３５％である（合金の使用中にＨ含有量が低いほど好ましく、Ｈが高すぎるとユーザーの使用中の耐久性及び疲労寿命に影響を与える）。

【0049】

窒素収率は７６．８０％である。

【0050】

＜比較例２＞
窒化クロム鉄のベーキング温度を１２００℃とした以外は実施例１と同様である。

【0051】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６０％、Ｃｒ：２５．３０％、Ｎｉ：３７．０５％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７２％、Ｓｉ：０．４６０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６０％、Ｎ：０．２８９０％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０５％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．００００９％である。

【0052】

窒素収率は６３．３４％である。

【0053】

＜比較例３＞
アルゴンガスを充填して炉内の圧力を９０００Ｐａとした以外は実施例１と同様である。

【0054】

ステップ５：検証：標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０５９％、Ｃｒ：２５．３３％、Ｎｉ：３７．１０％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７０％、Ｓｉ：０．５１０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６６％、Ｎ：０．２９１０％、Ａｌ：０．２６０％、Ｔｉ：０．０６％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１％である。

【0055】

窒素収率と良品率はそれぞれ７４．３８％と１００％である。

【0056】

＜比較例４＞
窒化クロム鉄の添加から出鋼までの時間は１７分であること以外は実施例１と同様である。

【0057】

標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０６２％、Ｃｒ：２５．２８％、Ｎｉ：３７．１５％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．６０％、Ｓｉ：０．５００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６７％、Ｎ：０．２９１３％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０６％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１％である。

【0058】

窒素収率と良品率はそれぞれ７５．８０％と１００％である。

【0059】

＜比較例５＞
本比較例は、実施例１のステップ１、すなわち窒化クロム鉄ベーキングのステップを省略し、その他のステップは実施例１と同様である。

【0060】

標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０５９％、Ｃｒ：２５．３０％、Ｎｉ：３７．２０％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．６８％、Ｓｉ：０．５２０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６８％、Ｎ：０．２９１０％、Ａｌ：０．２５０％、Ｔｉ：０．０６％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００５％である。

【0061】

未ベーキングの窒化クロムであれば、主に大量のＨ元素が窒化クロムから合金中に持ち込まれることになり、Ｈ元素の含有量が高すぎて廃棄物になる。

【0062】

窒素収率と良品率はそれぞれ７６．１５％と０．０％である。

【0063】

＜比較例６＞
本比較例は、実施例１の溶錬過程における炉内にアルゴンガスを充填するステップを省略し、すなわち精練後期にアルゴンガスを充填しなく、その他のステップは実施例１と同様である。

【0064】

標準要求に従って鋳物成分含有量（ｗｔ％）を検証すると、Ｃ：０．０５９％、Ｃｒ：２５．３４％、Ｎｉ：３７．１５％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００１％、Ｍｎ：０．７１％、Ｓｉ：０．５２０％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．６５％、Ｎ：０．１０１０％、Ａｌ：０．２７０％、Ｔｉ：０．０６％、Ｃｕ：０．０１％、Ｈ：０．０００１％である。

【0065】

アルゴンガスを充填しない場合、炉に投入された窒化クロム鉄が溶融分解された後、窒素元素の一部が遊離状態のＮ２として高真空状態で真空システムから炉外に排出される。これによって、窒素元素の収率が低くなり、合金における窒素元素が標準要求を満たすことができず、最終的に廃棄物となる。

【0066】

窒素収率と良品率はそれぞれ３３．３４％と０．０％である。

【手続補正書】

【提出日】2023-11-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法であって、
前記ＶＩＭ炉で行う溶錬ステップと、注湯ステップとを含み、
前記溶錬は、溶融期と精練期とを含み、前記溶錬の後期は精練後期を指し、前記溶錬の後期に、前記ＶＩＭ炉に窒素含有物質を添加してＮ含有量を調整し、
前記窒素含有物質は、ベーキング処理後の窒素含有物質であり、前記ベーキングの温度が７５０～１１００℃、時間が６時間以上であり、
前記溶錬の後期に、前記窒素含有物質を添加する前に、前記ＶＩＭ炉に不活性ガスを充填し、前記窒素含有物質の添加から注湯開始までの時間は１４～１５分であり、前記不活性ガスはアルゴンガスであり、前記ＶＩＭ炉内のアルゴンガスの圧力が１００００ｐａ以上であり、
前記溶錬ステップにおいて、溶錬前にＶＩＭ炉に原料を添加する際、金属クロムの添加量は、金属クロム原料の全質量の８０～８５％であり、残りの１５～２０％の前記金属クロムは、必要量に応じて溶錬後期に前記不活性ガスを充填する前に添加されて成分を調整し、
質量％で、前記超高Ｎ含有量高温合金の成分組成は、Ｃ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：２３．００～２７．００％、Ｎｉ：３５．００～３９．００％、Ｗ：≦０．５０％、Ｍｏ：≦１．００％、Ｐ：≦０．０４％、Ｓ：≦０．０３％、Ｍｎ：≦１．５０％、Ｓｉ：≦１．００％、Ｂ：≦０．０１％、Ｎｂ：０．４０～０．９０％、Ｃｏ：≦３．００％、Ｎ：０．１５～０．３０％、Ａｌ：≦０．４０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｆｅ：残り、である、
ことを特徴とする超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項2】

前記超高Ｎ含有量高温合金におけるＮ質量含有量は、２０００～３０００ｐｐｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項3】

前記超高Ｎ含有量高温合金におけるＮ質量含有量は、２７００～３０００ｐｐｍである、
ことを特徴とする請求項２に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項4】

前記窒素含有物質は、窒素含有質量％が３％以上の窒素含有合金である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項5】

前記窒素含有物質は、窒化クロム鉄、窒化マンガン、窒化アルミニウムのうちの少なくとも１種である、
ことを特徴とする請求項４に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項6】

前記ベーキングを行う装置は、ＶＩＭ炉と同じ作業場に位置する、
ことを特徴とする請求項５に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項7】

前記不活性ガスの充填は、前記注湯が終了するまで続く、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項8】

前記超高Ｎ含有量高温合金は、鉄、ニッケルを基にして、６００℃以上の高温で持続的に働くことができる金属材料の一種である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項9】

前記超高Ｎ含有量高温合金は、応力作用下で長期的に働く金属材料の一種である、
ことを特徴とする請求項８に記載の超高Ｎ含有量高温合金のＶＩＭ炉製錬方法。

【請求項10】

超高Ｎ含有量高温合金であって、
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のＶＩＭ炉製錬方法を用いて製造されることを特徴とする超高Ｎ含有量高温合金。

【国際調査報告】