CN1185813A - 无聚集的铝镇静钢的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明,作为脱氧剂向钢水中添加从Ca、Mg和REM中选择的2种以上元素和Al的合金,通过将所生成的夹杂物中的Al2O3调整在30～85重量%的范围内,得到无氧化铝聚集的铝镇静钢。

Description

无聚集的铝镇静钢的制造方法
技术领域
本发明是关于不生成氧化铝聚集地进行钢水脱氧，用于得到缺陷少的纯静钢制品的铝镇静钢的制造方法。
背景技术
通常，在制造铝镇静钢时，用转炉将生铁脱碳精炼后，出钢到盛钢桶中，用铝进行脱氧，钢水中的氧作为氧化物被除去，进而调整成分后，进行连续铸造，得到铸坯。
而且，在上述中用铝进行脱氧时，采取使用气体搅拌和RH脱气装置，使氧化物聚集形成聚集体，促进该氧化物上浮的办法，但是在铸坯中不可避免地残留氧化物，即氧化铝。
这种氧化铝容易形成聚集，特别在这种聚集被捕集在铸坯时，损害要求美观的汽车用钢板等薄板制品的表面性状。因此，在这种钢板中，防止发生氧化铝聚集是极重要的。
迄今，作为用于防止发生氧化铝聚集的钢的脱氧手段，例如，在特开昭51-5224(高纯净钢的制造方法)中，已揭示以由Ca：10～30％、Al：2～20％、Mg：1～15％、Si：10～60％、Ba：10～30％和其余为Fe组成的合金剂将钢水(高碳钢)进行复合脱氧处理的方法。
但是，因为该合金剂含有Ba，所以在作为脱氧剂添加到钢水中时，在该作业环境维持方面有问题。另外，含有10～60％的Si，因而Si残留在钢水中。因此在要求严格的加工性的汽车钢板中不能使用。进而，在使用这种合金剂时，应该比较多量地添加蒸汽压高的Ca和Mg，因此在钢水中添加时的合格率达不到一定。因而氧化铝聚集的复合夹杂物的生成、夹杂物的形态控制性变得不稳定，防止生成氧化铝聚集的效果不恒定。
另外，在特开昭54-116312(钢水用脱氧合金)中，公开了相对于Al含有2～10％(mol)的IIIa族元素(Y、Ce、La等)的1种以上的钢水用脱氧合金。
但是，使用该钢水用脱氧合金进行脱氧对在防止生成树枝状的氧化物系夹杂物是有效的，虽然看到有防止巨大的聚集的效果，但是汽车用钢板中成为问题的直径100μm程度的聚集的减低是不充分的，并且有已生成的氧化物系夹杂物的上浮·分离性变差的问题。
发明内容
本发明的目的在于，有利地解决上述问题，提出无氧化铝聚集、而且缺陷少的纯静的铝镇静钢的制造方法。
本发明人为了解决上述已有技术的问题，进行反复试验、研究的结果，完成了本发明，有利地完成本发明的本发明的要点如下。
1.在制造含有酸溶Al：0.005重量％以上的铝镇静钢时，以在钢水中，投入从Ca、Mg和REM(稀土金属)中选择的2种以上元素和铝组成的合金进行脱氧，将所生成的夹杂物中的Al2O3调整在30～85重量％的范围为特征的无聚集的铝镇静钢的制造方法(第1发明)。
2.在第1发明中，以合金的组成满足下述式(1)地含有式中所述的元素为特征的无聚集的铝镇静钢的制造方法(第2发明)。
〔Ca(重量％)+Mg(重量％)+REM(重量％)〕/Al(重量％)≤0.5······(1)
3.在第1发明中，以合金的组成满足下述式(2)和(3)地含有式中所述的元素为特征的无聚集的铝镇静钢的制造方法(第3发明)。
〔Ca(重量％)+Mg(重量％)〕/Al(重量％)≤0.3······(2)
REM(重量％)/Al(重量％)≤0.1······(2)
4.在第1、第2或第3发明中，使钢水中的游离氧不多于200ppm(重量)对钢水进行预脱氧的无聚集的铝镇静钢的制造方法(第4发明)。
下面，本发明的作用效果。
首先，在本发明中，之所以限定于酸溶Al为0.005重量％以上的铝镇静钢，是因为酸溶Al在0.005重量％以下，Al与包含在钢水中的Si和Mn等合金成分形成复合组成的夹杂物，难以生成氧化铝聚集，尤其，没有必要应用本发明。
接着，叙述在本发明中使用的合金脱氧剂。
作为脱氧剂使用的合金，Ca、Mg和REM(Ce、La等)中的2种以上与铝制成复合物，将它们预先熔融，形成均匀化的合金。
之所以Ca、Mg和REM中的2种以上和铝合金作为脱氧剂，是因为Ca、Mg或REM的1种和Al的合金形成复合组成的夹杂物，并且其形态控制变得不稳定，防止氧化铝聚集形成的效果不充分，不能达到薄钢板的表面性状充分改善的效果。
在图1中示出在1600℃温度时的金属元素(Ce、Ca、Mg、Al、Si)的浓度和氧活度(a0)的关系曲线。
在图1中，例如，在形成作为目标的氧化铝聚集的低熔点的复合组成的夹杂物中，若Al2O3的活度达到0.5，CaO的活度达到0.2，Ce2O3的活度达到0.2，钢水中的Al达到150ppm(重量)，则等效的Ca和Ce分别为6ppm(重量)和3ppm(重量)。用少量的Mg-REM-Al合金进行脱氧就得到这样的钢水组成和复合夹杂物的组成。
另外，若作为目标的复合夹杂物中的Al2O3的活度达到0.5，MgO的活度达到0.2，Ce2O3的活度达到0.2，钢水中的Al达到150ppm(重量)，则等效的Mg和Ce分别为12ppm(重量)和3ppm(重量)，用少量的Mg-REM-Al合金进行脱氧就得到这样的钢水组成和复合夹杂物的组成。
作为该脱氧剂的合金的组成，以重量％表示的(Ca+Mg+REM)/Al的值可以达到0.5以下。
该值若超过0.5就得不到所期望的夹杂物组成。若形成含有多量CaO和MgO的夹杂物组成，它们出现在制品板表面时，则有产生生锈的问题。另外，若含有多量的REM氧化物，则所生成的夹杂物的形状成为有棱角的聚集化的抑制程度不充分。
于是，(Ca+Mg)/Al的值是0.3以下和REM/Al的值是0.1以下的组成的合金是更好的，以1次添加就能比较容易地得到所期望的夹杂物组成。若(Ca+Mg)/Al的值超过0.3，则不仅造成上述的生锈性增加，而且合金剂的价格也高。另外，若REM/Al的值超过0.1，由于REM的强烈的脱氧·脱硫能力，容易生成单独的REM硫·氧化物。因为这种REM硫·氧化物的比重大，所以从钢水中分离、除去是困难的。
进而，在本发明中，重要的是，将所生成的复合夹杂物中的Al2O3浓度调整到30～85重量％的范围。更希望Al2O3浓度最好达到30～70重量％。
这是因为在Al2O3浓度不到30重量％场合、超过85重量％场合都得不到本发明所期望的效果，在上述任何场合生成的复合夹杂物(氧化物系夹杂物)的熔点变高，不能改善薄钢板的表面性状。
除此之外，若复合夹杂物中的Al2O3浓度少于30重量％，则相对的CaO和MgO变多，这样组成的复合夹杂物存在于钢中，就成为在薄钢板上生锈的原因，若Al2O3浓度大于85重量％，则有铸制造时水口堵塞和不能防止发生薄钢板的分层缺陷等问题。
如果Al2O3浓度在70重量％以下，那么防止聚集的效果更稳定，改善表面性状的效果显著。因此，最好Al2O3浓度是70重量％以下。
进而，更令人满意的复合夹杂物的组成是，Al2O3浓度在30～85％重量％的范围内，而且按重量比(CaO+MgO)/Al2O3的值是0.5～0.8的范围。
顺便说一下，在本发明中作为脱氧剂使用的合金与Al相比是高价的，因此希望在复合夹杂物组成的调整可能的范围内减少添加量。为此，进行预脱氧，以使合金添加前的钢水中的游离氧浓度达到200ppm(重量)以下，从经济观点看，是极有利的。这种预脱氧可以在真空下的搅拌钢水、利用C的脱氧、利用Al的脱氧、利用Si和FeSi的脱氧等进行，对本发明的效果不会有任何改变。
附图概述
图1是1600℃温度的金属元素的浓度和氧活量的关系曲线图。
图2是表示夹杂物形态的金属组织照片，(a)利用合金脱氧的金属组织照片，(b)是利用Al脱氧的金属组织照片。
本发明的最佳实施方式
实施例1
使用容量30Kg的高频熔炼炉，熔炼成C：0.01重量％、Si：痕量、Mn：0.2重量％、P：0.010重量％和S：0.010重量％的钢水后，边在1600℃温度保持，边添加碳粒进行预脱氧，制成游离氧为130ppm(重量)的钢水。
向钢水中以0.8Kg/t添加79重量％Al-16重量％Ca-5重量％REM的合金脱氧后，进行铸造，得到C：0.02重量％、Si：痕量、Mn：0.2重量％、P：0.010重量％和S：0.010重量％的钢锭。
将表示如此得到的钢锭中的夹杂物形态的金属组织照片与仅用通常的Al进行脱氧的夹杂物形态的金属组织照片进行比较，示于图2(a)和(b)中。
从图2可清楚地知道，利用上述的合金脱氧的(a)没有在利用Al脱氧的(b)所看到的氧化铝聚集，得到球形的复合组成的夹杂物。
实施例2
与实施例1相同，使用熔炼炉，熔炼成相同成分组成的钢水后，进行预脱氧，制成游离氧为180ppm(重量)的钢水。向钢水中以0.6Kg/t添加78重量％Al-15重量％Mg-7重量％REM的合金脱氧后，进行铸造，得到与实施例1大致相同成分组成的钢锭。
调查如此得到钢锭中的夹杂物的结果，夹杂物是球状，成为MgO-Al2O3-Ce2O3系的复合组成。
实施例3
用280t的顶吹·底吹转炉熔炼具有C：0.03重量％、Si：痕量、Mn：0.02重量％、P：0.015重量％和S：0.010重量％的钢水。
使用RH脱气装置将该钢水进行回流，在脱碳处理后，以0.7Kg/t使用金属Al脱氧。此时，处理前的钢水温度是1605℃，在5分钟的回流期间钢水中的游离氧从600ppm(重量)降低到180ppm(重量)。在处理后钢水中的总氧量是190ppm(重量)，C是18ppm(重量)。
此后，向钢水中以0.8Kg/t添加79重量％Al-10重量％Ca-6重量％Mg-5重量％REM的合金，进行10分钟回流处理。
该处理后的钢水的温度是1585℃，钢水的总氧量是18ppm(重量)。
通过中间包将如此得到的Al合金镇静钢注入220×1200mm的连续铸造铸型中，以2.0m/min的铸造速度进行铸造，得到铸坯。将该铸坯加热后，进行热轧冷轧，轧成厚度0.8mm的冷轧板，调查表面缺陷不良率。
其结果，相对于以往的单独Al镇静钢的表面缺陷不良率(重量比)是0.8％，由上述得到的冷轧钢板的表面缺陷不良率是0％，并且，冷轧钢板内的夹杂物Al2O3的浓度在30～70的范围内。
像这样，按照本发明制造的Al镇静冷轧钢板，未看到氧化铝聚集，表面性状是极优良的，都没有起因于夹杂物的表面缺陷。
工业实用性
本发明，在制造Al镇静钢时，使用从Ca、Mg和REM中选择的2种以上和Al的合金作为脱氧剂，将所生成的夹杂物中的Al2O3调整在30～85重量％的范围。
按照本发明，能够制造无氧化铝聚集的铝镇静钢，能够事先防止发生是铝镇静钢的缺点的、起因于氧化铝聚集的缺陷。另外，按照本发明制造的铝镇静钢，不限于汽车用薄钢板，也能有利地适用于轴承用钢和弹簧用钢等高碳钢、厚板和管用钢或者不锈钢等。

Claims (4)

1.无氧化铝聚集的铝镇静钢的制造方法，其特征在于，在制造含有酸溶Al：0.005重量％以上的铝镇静钢时，向钢水中投入从Ca、Mg和REM(稀土金属)中选择的2种以上元素和铝组成的合金进行脱氧，将所生成的夹杂物中的Al2O3调整在30～85重量％的范围内。
2.权利要求1所述的无氧化铝聚集的铝镇静钢的制造方法，其特征在于，合金的组成满足下述式(1)
〔Ca(重量％)+Mg(重量％)+REM(重量％)〕/Al(重量％)≤
             0.5······(1)
3.权利要求1所述的无氧化铝聚集的铝镇静钢的制造方法，其特征在于，合金的组成满足下述式(2)和(3)
〔Ca(重量％)+Mg(重量％)〕/Al(重量％)≤0.3······(2)
REM(重量％)/Al(重量％)≤0.1······(3)
4.权利要求1-3中任一项所述的无氧化铝聚集的铝镇静钢的制造方法，其特征在于，对钢水进行预脱氧以使该钢水中的游离氧不超过200ppm。
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