JP2000345232A - 冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造方法 - Google Patents
冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造方法Info
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- JP2000345232A JP2000345232A JP11164205A JP16420599A JP2000345232A JP 2000345232 A JP2000345232 A JP 2000345232A JP 11164205 A JP11164205 A JP 11164205A JP 16420599 A JP16420599 A JP 16420599A JP 2000345232 A JP2000345232 A JP 2000345232A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた伸線性が要求される極細鋼線や優れた
疲労特性が要求される薄鋼板等に適用される高清浄鋼を
製造するに当たり、鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3を低減して
鋼の高清浄化を図ることによって冷間加工性および疲労
特性を良好なものとすることができる高清浄鋼の製造方
法を提供する。 【解決手段】 真空アーク再溶解法で鋼塊を１回または
２回以上溶解することによって、最終鋼塊成分をＣ：
０．３〜１．０％，Ｓｉ：０．１〜２．５％，Ｍｎ：
０．１〜１．５％とする共に、Ａｌの含有量を、二次イ
オン質量分析法による測定値で２．３〜６ｐｐｍになる
様に制御する。
疲労特性が要求される薄鋼板等に適用される高清浄鋼を
製造するに当たり、鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3を低減して
鋼の高清浄化を図ることによって冷間加工性および疲労
特性を良好なものとすることができる高清浄鋼の製造方
法を提供する。 【解決手段】 真空アーク再溶解法で鋼塊を１回または
２回以上溶解することによって、最終鋼塊成分をＣ：
０．３〜１．０％，Ｓｉ：０．１〜２．５％，Ｍｎ：
０．１〜１．５％とする共に、Ａｌの含有量を、二次イ
オン質量分析法による測定値で２．３〜６ｐｐｍになる
様に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた伸線性（冷
間加工性）が要求される極細鋼線や、優れた疲労特性が
要求される薄鋼板等に適用される高清浄鋼を製造する方
法に関し、殊に鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3を低減して鋼の
高清浄化を図ることによって、冷間加工性や疲労特性を
より良好なものとすることができる高清浄鋼の製造方法
に関するものである。
間加工性）が要求される極細鋼線や、優れた疲労特性が
要求される薄鋼板等に適用される高清浄鋼を製造する方
法に関し、殊に鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3を低減して鋼の
高清浄化を図ることによって、冷間加工性や疲労特性を
より良好なものとすることができる高清浄鋼の製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最終製品線径が１０〜５０μｍ程度の極
細鋼線は、例えば半導体基板用Ｓｉ単結晶切断用のワイ
ヤーソーやプラズマディスプレイ発光体印刷用スクリー
ンメッシュ、更にはＩＣ検査用のコンタクトプローブと
呼ばれているマイクロばね等、様々な用途で使用されて
いる。
細鋼線は、例えば半導体基板用Ｓｉ単結晶切断用のワイ
ヤーソーやプラズマディスプレイ発光体印刷用スクリー
ンメッシュ、更にはＩＣ検査用のコンタクトプローブと
呼ばれているマイクロばね等、様々な用途で使用されて
いる。
【０００３】一方、従来のスチールコード用鋼線におい
ては、鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3系の介在物が伸線時にお
ける断線の原因となるので、この介在物を低減する為の
方策が様々提案されている。例えば特公平６−１０４８
４４号、同７−１０３４１６号、および特開平６−２１
２２３７号等には、Ａｌ添加量を或る一定量以下に規制
することによって、鋼中のＡｌ2Ｏ3系介在物を低減する
技術が開示されている。
ては、鋼中に存在するＡｌ2Ｏ3系の介在物が伸線時にお
ける断線の原因となるので、この介在物を低減する為の
方策が様々提案されている。例えば特公平６−１０４８
４４号、同７−１０３４１６号、および特開平６−２１
２２３７号等には、Ａｌ添加量を或る一定量以下に規制
することによって、鋼中のＡｌ2Ｏ3系介在物を低減する
技術が開示されている。
【０００４】しかしながら、上記スチールコード用鋼線
は、その最終線径が０．１〜０．５ｍｍ（１００〜５０
０μｍ）程度であり、前述したワイヤーソーやスクリー
ンメッシュ等に使用される極細鋼線よりも遥かに太いも
のであり、従来のスチールコード製造技術をこの極細鋼
線に適用しても伸線加工に堪え得るだけの製品は望めな
いのが実状である。即ち、ワイヤーソーやスクリーンメ
ッシュ等に使用される極細鋼線の様に、最終線径が１０
〜５０μｍの極細鋼線を断線させずに伸線加工する為に
は、１０μｍ以上の硬質なＡｌ2Ｏ3系介在物を消滅させ
る必要がある。また、こうした硬質なＡｌ2Ｏ3系介在物
は、薄鋼板の疲労特性に対しても悪影響を与えるものと
なる。
は、その最終線径が０．１〜０．５ｍｍ（１００〜５０
０μｍ）程度であり、前述したワイヤーソーやスクリー
ンメッシュ等に使用される極細鋼線よりも遥かに太いも
のであり、従来のスチールコード製造技術をこの極細鋼
線に適用しても伸線加工に堪え得るだけの製品は望めな
いのが実状である。即ち、ワイヤーソーやスクリーンメ
ッシュ等に使用される極細鋼線の様に、最終線径が１０
〜５０μｍの極細鋼線を断線させずに伸線加工する為に
は、１０μｍ以上の硬質なＡｌ2Ｏ3系介在物を消滅させ
る必要がある。また、こうした硬質なＡｌ2Ｏ3系介在物
は、薄鋼板の疲労特性に対しても悪影響を与えるものと
なる。
【０００５】上記各種の用途に使用される鋼材を製造す
るに当たっては、通常、転炉精錬を行った後、取鍋精錬
（ＬＦ）処理でスラグ精錬を実施した後、連続鋳造工程
に溶鋼を供給し鋳造するのが一般的である。そして、上
記スチールコード用鋼の場合には、良好な冷間加工性と
疲労特性を確保する為に、Ａｌ2Ｏ3系介在物を可及的に
抑制する必要がある。その対策として、溶鋼中にＡｌを
添加せず、脱酸をＳｉおよびＭｎで行ない、ＬＦ処理に
おいて高塩基度スラグを用い、Ａｌ2Ｏ3系介在物を吸収
する様な操業を行なっている。即ち、操業上はＡｌの混
入を極力防止しているのであるが、主に添加合金から溶
鋼中に不可避的に混入するので、Ａｌ含有量は０．１〜
１ｐｐｍ程度となる。
るに当たっては、通常、転炉精錬を行った後、取鍋精錬
（ＬＦ）処理でスラグ精錬を実施した後、連続鋳造工程
に溶鋼を供給し鋳造するのが一般的である。そして、上
記スチールコード用鋼の場合には、良好な冷間加工性と
疲労特性を確保する為に、Ａｌ2Ｏ3系介在物を可及的に
抑制する必要がある。その対策として、溶鋼中にＡｌを
添加せず、脱酸をＳｉおよびＭｎで行ない、ＬＦ処理に
おいて高塩基度スラグを用い、Ａｌ2Ｏ3系介在物を吸収
する様な操業を行なっている。即ち、操業上はＡｌの混
入を極力防止しているのであるが、主に添加合金から溶
鋼中に不可避的に混入するので、Ａｌ含有量は０．１〜
１ｐｐｍ程度となる。
【０００６】また、従来の知見によると、Ｓｉ−Ｍｎ脱
酸鋼を大気中にて鋳造した場合では、鋼の凝固時に、温
度：１５５０℃、Ｍｎ含有量［Ｍｎ］とＳｉ含有量［Ｓ
ｉ］の和（［Ｍｎ］＋［Ｓｉ］）が１％で且つ比（［Ｍ
ｎ］／［Ｓｉ］）が１〜２の条件下で、鋼中のＡｌ含有
量（以下、［Ａｌ］と略記することがある）が２ｐｐｍ
以上になるとＡｌ2Ｏ3系介在物が析出することが知られ
ている［例えば、「鉄と鋼」、藤澤、板尾等、63(197
7),1494(Fig6)］。こうした知見は、実際のスチールコ
ード用鋼製造時の鋼中［Ａｌ］と対応しており、Ａｌ2
Ｏ3系介在物をある程度抑制できていると考えられる。
酸鋼を大気中にて鋳造した場合では、鋼の凝固時に、温
度：１５５０℃、Ｍｎ含有量［Ｍｎ］とＳｉ含有量［Ｓ
ｉ］の和（［Ｍｎ］＋［Ｓｉ］）が１％で且つ比（［Ｍ
ｎ］／［Ｓｉ］）が１〜２の条件下で、鋼中のＡｌ含有
量（以下、［Ａｌ］と略記することがある）が２ｐｐｍ
以上になるとＡｌ2Ｏ3系介在物が析出することが知られ
ている［例えば、「鉄と鋼」、藤澤、板尾等、63(197
7),1494(Fig6)］。こうした知見は、実際のスチールコ
ード用鋼製造時の鋼中［Ａｌ］と対応しており、Ａｌ2
Ｏ3系介在物をある程度抑制できていると考えられる。
【０００７】しかしながら、上記各技術では、ワイヤー
ソーやスクリーンメッシュ材の素材として堪え得る様な
清浄度を備えた鋼材の製造に適用するには、介在物を低
減できる限界を超えているので、新たな介在物除去技術
が望まれているのが実状である。
ソーやスクリーンメッシュ材の素材として堪え得る様な
清浄度を備えた鋼材の製造に適用するには、介在物を低
減できる限界を超えているので、新たな介在物除去技術
が望まれているのが実状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
着目してなされたものであって、優れた伸線性が要求さ
れる極細鋼線や優れた疲労特性が要求される薄鋼板等に
適用される高清浄鋼を製造するに当たり、鋼中に存在す
るＡｌ2Ｏ3を低減して鋼の高清浄化を図ることによっ
て、冷間加工性や疲労特性をより良好なものとすること
ができる高清浄鋼の製造方法を提供することにある。
着目してなされたものであって、優れた伸線性が要求さ
れる極細鋼線や優れた疲労特性が要求される薄鋼板等に
適用される高清浄鋼を製造するに当たり、鋼中に存在す
るＡｌ2Ｏ3を低減して鋼の高清浄化を図ることによっ
て、冷間加工性や疲労特性をより良好なものとすること
ができる高清浄鋼の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の製造方法とは、真空アーク再溶解法で鋼塊を１回ま
たは２回以上溶解することによって、最終鋼塊成分を
Ｃ：０．３〜１．０％（質量％の意味、以下同じ），Ｓ
ｉ：０．１〜２．５％，Ｍｎ：０．１〜１．５％とする
共に、Ａｌの含有量を、二次イオン質量分析法による測
定値で２．３〜６ｐｐｍになる様に制御する点に要旨を
有するものである。
明の製造方法とは、真空アーク再溶解法で鋼塊を１回ま
たは２回以上溶解することによって、最終鋼塊成分を
Ｃ：０．３〜１．０％（質量％の意味、以下同じ），Ｓ
ｉ：０．１〜２．５％，Ｍｎ：０．１〜１．５％とする
共に、Ａｌの含有量を、二次イオン質量分析法による測
定値で２．３〜６ｐｐｍになる様に制御する点に要旨を
有するものである。
【００１０】上記製造方法においては、最終鋼塊成分と
して、Ｃｏ：０．０５〜１．０％やＣｕ：０．０５〜
１．０％を含有する鋼を用いることも有効である。
して、Ｃｏ：０．０５〜１．０％やＣｕ：０．０５〜
１．０％を含有する鋼を用いることも有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
るという観点から、様々な角度から検討した。その結
果、従来の一般的な方法で得られた鋼塊に対して、真空
アーク再溶解法（以下、「ＶＡＲ法」と略記することが
ある）を適用して１回または２回以上溶解して、その最
終鋼塊中の［Ａｌ］を２．３〜６ｐｐｍになる様に制御
すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本
発明を完成した。
るという観点から、様々な角度から検討した。その結
果、従来の一般的な方法で得られた鋼塊に対して、真空
アーク再溶解法（以下、「ＶＡＲ法」と略記することが
ある）を適用して１回または２回以上溶解して、その最
終鋼塊中の［Ａｌ］を２．３〜６ｐｐｍになる様に制御
すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本
発明を完成した。
【００１２】本発明は上記の如くＶＡＲ法を適用するも
のであるが、このＶＡＲ法は従来ではステンレス鋼等の
高合金鋼やチタン等の製造に適用され、それらの清浄化
の為にダブルメルトやトリプルメルト等の溶解方式が採
用されている。
のであるが、このＶＡＲ法は従来ではステンレス鋼等の
高合金鋼やチタン等の製造に適用され、それらの清浄化
の為にダブルメルトやトリプルメルト等の溶解方式が採
用されている。
【００１３】しかしながら、このＶＡＲ法は上記の様な
特殊な金属材に限定的に適用されており、本発明で対象
とする鋼材（これを説明の便宜上「普通鋼」と呼ぶこと
がある）に対しては適用されていなかった。そして、こ
れまでのＶＡＲ適用鋼種では、最終鋼中Ａｌ濃度を可及
的に低くすれば、Ａｌ2Ｏ3系介在物が低減すると考えら
れていた。ステンレス鋼をＶＡＲダブルメルトしたとき
の鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物
個数との関係を図１に示す。
特殊な金属材に限定的に適用されており、本発明で対象
とする鋼材（これを説明の便宜上「普通鋼」と呼ぶこと
がある）に対しては適用されていなかった。そして、こ
れまでのＶＡＲ適用鋼種では、最終鋼中Ａｌ濃度を可及
的に低くすれば、Ａｌ2Ｏ3系介在物が低減すると考えら
れていた。ステンレス鋼をＶＡＲダブルメルトしたとき
の鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物
個数との関係を図１に示す。
【００１４】また、従来の大気中精錬および鋳造では、
鋼中［Ａｌ］を可能な限り低減し、Ａｌの再酸化を抑制
する方策が採用されている。こうした従来方法の一例と
して、Ｃ：０．８％、Ｓｉ：０．４％、Ｍｎ：０．５％
の成分で、転炉−取鍋精錬（ＬＦ）−ブルーム連鋳工程
で鋳造した鋼の、鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡ
ｌ2Ｏ3系介在物個数との関係を図２に示すが、この場合
にも図１と同様に上記鋼中［Ａｌ］の低下に伴いＡｌ2
Ｏ3系介在物個数が低減されていることがわかる。
鋼中［Ａｌ］を可能な限り低減し、Ａｌの再酸化を抑制
する方策が採用されている。こうした従来方法の一例と
して、Ｃ：０．８％、Ｓｉ：０．４％、Ｍｎ：０．５％
の成分で、転炉−取鍋精錬（ＬＦ）−ブルーム連鋳工程
で鋳造した鋼の、鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡ
ｌ2Ｏ3系介在物個数との関係を図２に示すが、この場合
にも図１と同様に上記鋼中［Ａｌ］の低下に伴いＡｌ2
Ｏ3系介在物個数が低減されていることがわかる。
【００１５】そして本発明者らは、上記の様なＶＡＲ法
について、本発明者らが普通鋼に対する適用可能性につ
いて検討したところ、線径が１０〜５０μｍ程度の極細
線超清浄鋼を製造する場合には、鋼中［Ａｌ］の適正下
限値が存在することを明らかにしたのである。
について、本発明者らが普通鋼に対する適用可能性につ
いて検討したところ、線径が１０〜５０μｍ程度の極細
線超清浄鋼を製造する場合には、鋼中［Ａｌ］の適正下
限値が存在することを明らかにしたのである。
【００１６】本発明が完成された経緯に沿って、本発明
の作用効果について説明する。本発明者らは、Ｃ：０．
７〜０．８％、Ｓｉ：０．１５〜０．２％、Ｍｎ：０．
４〜０．５％を主成分とする母材電極の［Ａｌ］を０．
２〜３０ｐｐｍと変化させ、夫々についてＶＡＲ溶解を
実施した。その後、最終鋳塊における［Ａｌ］を二次イ
オン質量分析法（以下、「ＳＩＭＳ」と略称することが
ある）で分析し、酸溶解−Ｘ線マイクロアナライザー
（ＥＰＭＡ）によって、長径１０μｍ以上のＡｌ 2Ｏ3系
介在物個数を測定した。その結果を、下記表１および図
３に示す。尚、このときの介在物個数は、酸溶解法によ
る抽出残渣中、長径が１０μｍ以上のＡｌ 2Ｏ3系介在物
の、鋼１ｋｇ中に相当する個数を意味する。
の作用効果について説明する。本発明者らは、Ｃ：０．
７〜０．８％、Ｓｉ：０．１５〜０．２％、Ｍｎ：０．
４〜０．５％を主成分とする母材電極の［Ａｌ］を０．
２〜３０ｐｐｍと変化させ、夫々についてＶＡＲ溶解を
実施した。その後、最終鋳塊における［Ａｌ］を二次イ
オン質量分析法（以下、「ＳＩＭＳ」と略称することが
ある）で分析し、酸溶解−Ｘ線マイクロアナライザー
（ＥＰＭＡ）によって、長径１０μｍ以上のＡｌ 2Ｏ3系
介在物個数を測定した。その結果を、下記表１および図
３に示す。尚、このときの介在物個数は、酸溶解法によ
る抽出残渣中、長径が１０μｍ以上のＡｌ 2Ｏ3系介在物
の、鋼１ｋｇ中に相当する個数を意味する。
【００１７】
【表1】
【００１８】これらの結果から、最終鋼塊中の［Ａｌ］
が２．３〜６ｐｐｍの範囲で殆ど消滅し、それ以外の範
囲では逆にＡｌ2Ｏ3系介在物個数が多くなる傾向がある
ことが分かる。即ち、ＶＡＲ溶解によってＡｌ2Ｏ3系介
在物を還元分解する為には、最終鋼塊中の［Ａｌ］を
２．３〜６ｐｐｍに抑制する必要があることが分かる。
が２．３〜６ｐｐｍの範囲で殆ど消滅し、それ以外の範
囲では逆にＡｌ2Ｏ3系介在物個数が多くなる傾向がある
ことが分かる。即ち、ＶＡＲ溶解によってＡｌ2Ｏ3系介
在物を還元分解する為には、最終鋼塊中の［Ａｌ］を
２．３〜６ｐｐｍに抑制する必要があることが分かる。
【００１９】本発明によって上記の効果が得られた理由
については、次の様に考えることができる。上記ＶＡＲ
法が実施される炉内は、１０Ｐａという高真空雰囲気で
あるので、介在物中の酸化物成分は還元分解され、Ａｌ
2Ｏ3系介在物個数が減少することになる。例えば、高炭
素鋼をＶＡＲ溶解に供したときには、Ａｌ2Ｏ3系介在物
と平衡する［Ａｌ］は約６ｐｐｍであり、これ以下であ
ればＡｌ2Ｏ3系介在物は還元分解されることになる。
については、次の様に考えることができる。上記ＶＡＲ
法が実施される炉内は、１０Ｐａという高真空雰囲気で
あるので、介在物中の酸化物成分は還元分解され、Ａｌ
2Ｏ3系介在物個数が減少することになる。例えば、高炭
素鋼をＶＡＲ溶解に供したときには、Ａｌ2Ｏ3系介在物
と平衡する［Ａｌ］は約６ｐｐｍであり、これ以下であ
ればＡｌ2Ｏ3系介在物は還元分解されることになる。
【００２０】一方、鋼中［Ａｌ］が更に低くなると、Ａ
ｌ2Ｏ3の還元反応速度は溶鋼中の［Ａｌ］と酸素濃度の
拡散律速となり、Ａｌ2Ｏ3系介在物の還元反応が不十分
となる。こうしたことから、［Ａｌ］の制御下限値が必
要となり、それが図３に示した様に２．３ｐｐｍとな
る。
ｌ2Ｏ3の還元反応速度は溶鋼中の［Ａｌ］と酸素濃度の
拡散律速となり、Ａｌ2Ｏ3系介在物の還元反応が不十分
となる。こうしたことから、［Ａｌ］の制御下限値が必
要となり、それが図３に示した様に２．３ｐｐｍとな
る。
【００２１】即ち、ＶＡＲ溶解を１回または２回以上適
用する際に、最終鋼塊における鋼中［Ａｌ］が２．３〜
６ｐｐｍとなる様に制御すれば、Ａｌ2Ｏ3系介在物が十
分に還元分解され、有害な介在物の少ない高清浄鋼が得
られるのである。換言すると、鋼中［Ａｌ］が６ｐｐｍ
を超えると、鋼中［Ａｌ］の酸化反応によってＡｌ2Ｏ3
系介在物が析出し、２．３ｐｐｍ未満になると介在物の
還元分解効果が十分でなく、いずれも期待される高清浄
化は達成されない。
用する際に、最終鋼塊における鋼中［Ａｌ］が２．３〜
６ｐｐｍとなる様に制御すれば、Ａｌ2Ｏ3系介在物が十
分に還元分解され、有害な介在物の少ない高清浄鋼が得
られるのである。換言すると、鋼中［Ａｌ］が６ｐｐｍ
を超えると、鋼中［Ａｌ］の酸化反応によってＡｌ2Ｏ3
系介在物が析出し、２．３ｐｐｍ未満になると介在物の
還元分解効果が十分でなく、いずれも期待される高清浄
化は達成されない。
【００２２】ところで、上記した鋼中［Ａｌ］は、ＳＩ
ＭＳによる分析値である。即ち、従来の酸溶解−ＩＣＰ
法（誘導結合高周波プラズマ分光分析法）では溶解時に
硫酸と硝酸の混酸を用いるので、介在物中の成分も同時
に溶液中に抽出してしまい、鋼中成分の正確な定量がで
きない。そこで、本発明では鋼中の［Ａｌ］の定量法と
して、ＳＩＭＳを採用したのである。
ＭＳによる分析値である。即ち、従来の酸溶解−ＩＣＰ
法（誘導結合高周波プラズマ分光分析法）では溶解時に
硫酸と硝酸の混酸を用いるので、介在物中の成分も同時
に溶液中に抽出してしまい、鋼中成分の正確な定量がで
きない。そこで、本発明では鋼中の［Ａｌ］の定量法と
して、ＳＩＭＳを採用したのである。
【００２３】このＳＩＭＳは、試料に一次イオン
（Ｏ2 +）ビームを照射したときに飛散する当該原子の二
次イオンを質量分析することを測定原理とするものであ
る。そして、この分析に際しては、介在物として濃化し
ている成分の影響を回避でき、ｐｐｍ乃至ｐｐｂオーダ
ーの精確な分析が可能である。
（Ｏ2 +）ビームを照射したときに飛散する当該原子の二
次イオンを質量分析することを測定原理とするものであ
る。そして、この分析に際しては、介在物として濃化し
ている成分の影響を回避でき、ｐｐｍ乃至ｐｐｂオーダ
ーの精確な分析が可能である。
【００２４】更に、本発明者らは、Ａｌ2Ｏ3系介在物と
鋼中［Ａｌ］の関係について、熱力学的に検討した。本
発明で適用するＶＡＲ法においては、Ｃ含有量が最終鋳
塊で０．３〜１．０％程度の高炭素を約１０Ｐａの高真
空で処理するものであるので、溶存酸素活量は下記
（２）式ではなく、下記（１）式で規定されることにな
る。そして、この（１）式で規定される溶存酸素活量ａ
O によって、下記（２）式の平衡式に基づき下記（３）
式［Ｋ（２）は、（２）式における平衡定数］および
（４）式から、平衡時の鋼中［Ａｌ］の活量（ａ Al ）が
計算される。
鋼中［Ａｌ］の関係について、熱力学的に検討した。本
発明で適用するＶＡＲ法においては、Ｃ含有量が最終鋳
塊で０．３〜１．０％程度の高炭素を約１０Ｐａの高真
空で処理するものであるので、溶存酸素活量は下記
（２）式ではなく、下記（１）式で規定されることにな
る。そして、この（１）式で規定される溶存酸素活量ａ
O によって、下記（２）式の平衡式に基づき下記（３）
式［Ｋ（２）は、（２）式における平衡定数］および
（４）式から、平衡時の鋼中［Ａｌ］の活量（ａ Al ）が
計算される。
【００２５】ここで、溶存酸素活量ａ O の実績値が約５
ｐｐｍであることから計算すると、このときのＡｌの活
量（ａ Al ）は、質量基準で０．０００４３％となる。 Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ｇ） ……（１） ２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ2Ｏ3（ｓ) ……（２） Ｋ（２）＝（ａAl2O3(S)）／（ａ Al 2・α O 3) ……（３） ａ Al ＝（ａAl2O3(S)／Ｋ（２））1/2・（ａ O ）-3/2 ……（４）
ｐｐｍであることから計算すると、このときのＡｌの活
量（ａ Al ）は、質量基準で０．０００４３％となる。 Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ｇ） ……（１） ２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ2Ｏ3（ｓ) ……（２） Ｋ（２）＝（ａAl2O3(S)）／（ａ Al 2・α O 3) ……（３） ａ Al ＝（ａAl2O3(S)／Ｋ（２））1/2・（ａ O ）-3/2 ……（４）
【００２６】また、ＶＡＲで更に再溶解を重ねた場合に
は、完全な平衡状態に近づいて溶存酸素量が低下するこ
とを考慮すると、Ａｌ2Ｏ3系介在物の還元分解促進を達
成する為には、Ａｌの活量係数を１としたとき、［Ａ
ｌ］の上限は６ｐｐｍが適切であると考えられた。
は、完全な平衡状態に近づいて溶存酸素量が低下するこ
とを考慮すると、Ａｌ2Ｏ3系介在物の還元分解促進を達
成する為には、Ａｌの活量係数を１としたとき、［Ａ
ｌ］の上限は６ｐｐｍが適切であると考えられた。
【００２７】本発明で対象とする高清浄鋼は、Ａｌ含有
量［Ａｌ］以外にも、最終鋼塊中の化学成分組成を、
Ｃ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．１〜２．５％および
Ｍｎ：０．０５〜０．５％と規定するものであるが、こ
れらは本発明で対象とする鋼材が、前述した極細鋼線や
薄鋼板を想定したものであり、これらに最小限要求され
る強度を考慮したものである。これらの元素の夫々の限
定理由は、下記の通りである。
量［Ａｌ］以外にも、最終鋼塊中の化学成分組成を、
Ｃ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．１〜２．５％および
Ｍｎ：０．０５〜０．５％と規定するものであるが、こ
れらは本発明で対象とする鋼材が、前述した極細鋼線や
薄鋼板を想定したものであり、これらに最小限要求され
る強度を考慮したものである。これらの元素の夫々の限
定理由は、下記の通りである。
【００２８】Ｃ：０．３〜１．０％ Ｃは、線材では撚り線時の断線防止に、ばね鋼では疲労
強度の向上に有効な元素である。また、特に本発明でＶ
ＡＲを適用する場合には、前記（１）式の反応によって
溶鋼中の溶存酸素を低減する為に、或る程度の濃度が必
要である。こうした効果を発揮させるためには、Ｃ含有
量は０．３％以上とする必要があるが、過剰になって
１．０％を超えると、鋼の脆化を招くことになる。ま
た、Ｃ含有量が０．３％未満となると、溶鋼中の溶存酸
素が低減できず、介在物の還元分解効果が小さくなる。
強度の向上に有効な元素である。また、特に本発明でＶ
ＡＲを適用する場合には、前記（１）式の反応によって
溶鋼中の溶存酸素を低減する為に、或る程度の濃度が必
要である。こうした効果を発揮させるためには、Ｃ含有
量は０．３％以上とする必要があるが、過剰になって
１．０％を超えると、鋼の脆化を招くことになる。ま
た、Ｃ含有量が０．３％未満となると、溶鋼中の溶存酸
素が低減できず、介在物の還元分解効果が小さくなる。
【００２９】Ｓｉ：０．１〜２．５％，Ｍｎ：０．１〜
１．５％ ＳｉとＭｎは、いずれも脱酸および介在物形態制御に必
要な元素であり、その効果を発揮させるためには、いず
れも０．１％以上含有させる必要があるが、過剰になっ
てＳｉで２．５％、Ｍｎで１．５％を超えると鋼が脆化
することになる。
１．５％ ＳｉとＭｎは、いずれも脱酸および介在物形態制御に必
要な元素であり、その効果を発揮させるためには、いず
れも０．１％以上含有させる必要があるが、過剰になっ
てＳｉで２．５％、Ｍｎで１．５％を超えると鋼が脆化
することになる。
【００３０】また、残部は基本的にＦｅおよび不可避不
純物からなるものであるが、本発明で対象とする鋼材に
は最終鋼塊の化学成分として、上記基本成分以外にもＣ
ｏやＣｕ等を含有させることも有効である。これらの元
素による作用効果は下記の通りである。
純物からなるものであるが、本発明で対象とする鋼材に
は最終鋼塊の化学成分として、上記基本成分以外にもＣ
ｏやＣｕ等を含有させることも有効である。これらの元
素による作用効果は下記の通りである。
【００３１】Ｃｏ：０．０５〜１．０％ Ｃｏは、鋼の延性を向上させるのに有効であり、こうし
た効果を発揮させるためには、０．０５％以上含有させ
る必要があるが、１．０％を超えて過剰に含有させても
その効果は飽和する。
た効果を発揮させるためには、０．０５％以上含有させ
る必要があるが、１．０％を超えて過剰に含有させても
その効果は飽和する。
【００３２】Ｃｕ：０．０５〜１．０％ Ｃｕは、鋼の耐食性を向上させるのに有効であり、こう
した効果を発揮させるためには、０．０５％以上含有さ
せる必要があるが、１．０％を超えて過剰に含有させて
も脆性が悪化することになる。
した効果を発揮させるためには、０．０５％以上含有さ
せる必要があるが、１．０％を超えて過剰に含有させて
も脆性が悪化することになる。
【００３３】本発明で対象とする高清浄鋼は、その線径
が１０〜５０μｍ程度の極細鋼線に適用した場合に特に
有用であるが、前述の如く本発明で対象とする高清浄鋼
はこうした用途に限らず、例えば薄板ばねの様に優れた
疲労強度を要求される鋼材にも適用できるものである。
が１０〜５０μｍ程度の極細鋼線に適用した場合に特に
有用であるが、前述の如く本発明で対象とする高清浄鋼
はこうした用途に限らず、例えば薄板ばねの様に優れた
疲労強度を要求される鋼材にも適用できるものである。
【００３４】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３５】
【実施例】２４０トン転炉−取鍋精錬（ＬＦ）−ブルー
ム連鋳の工程で製造したＳｉ−Ｍｎ脱酸鋼を、母材電極
として用い、ＶＡＲ法によってダブルメルトを実施し
た。各ステージ［母材段階、ＶＡＲで一回溶解（ＶＡ
Ｒ）、およびＶＡＲで２回溶解（ＶＡＲ−ＶＡＲ）］に
おける代表成分を、下表２〜５に示す。
ム連鋳の工程で製造したＳｉ−Ｍｎ脱酸鋼を、母材電極
として用い、ＶＡＲ法によってダブルメルトを実施し
た。各ステージ［母材段階、ＶＡＲで一回溶解（ＶＡ
Ｒ）、およびＶＡＲで２回溶解（ＶＡＲ−ＶＡＲ）］に
おける代表成分を、下表２〜５に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】また、サンプル表面上の介在物を、走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定し、エネルギー分散型Ｘ線
分析装置（ＥＤＸ）で分析した組成を、図４に示す。こ
のとき、組成はすべてＡｌ2Ｏ3（ｉｎ）＝１０％とし、
残り９０％をＳｉＯ2−ＣａＯ（＋ＭｇＯ）−ＭｎＯ系
に比例配分した。この結果から、介在物組成は、ＶＡＲ
溶解を実施する毎に、介在物中ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2
Ｏ3が還元分解され、最も安定なＣａＯリッチな組成へ
と変化していく様子が見られる。ここでは、下記（５）
〜（７）式に従って還元反応が進行していると考えられ
る。 Ａｌ2Ｏ3（ｉｎ．）→２Ａｌ＋３Ｏ ……（５） ＳｉＯ2（ｉｎ．）→Ｓｉ＋２Ｏ ……（６） ＭｎＯ（ｉｎ．）→Ｍｎ＋Ｏ ……（７）
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定し、エネルギー分散型Ｘ線
分析装置（ＥＤＸ）で分析した組成を、図４に示す。こ
のとき、組成はすべてＡｌ2Ｏ3（ｉｎ）＝１０％とし、
残り９０％をＳｉＯ2−ＣａＯ（＋ＭｇＯ）−ＭｎＯ系
に比例配分した。この結果から、介在物組成は、ＶＡＲ
溶解を実施する毎に、介在物中ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2
Ｏ3が還元分解され、最も安定なＣａＯリッチな組成へ
と変化していく様子が見られる。ここでは、下記（５）
〜（７）式に従って還元反応が進行していると考えられ
る。 Ａｌ2Ｏ3（ｉｎ．）→２Ａｌ＋３Ｏ ……（５） ＳｉＯ2（ｉｎ．）→Ｓｉ＋２Ｏ ……（６） ＭｎＯ（ｉｎ．）→Ｍｎ＋Ｏ ……（７）
【００４１】図５は、各ステージ毎におけるトータル酸
素量の推移を示したグラフであるが、トータル酸素量は
ＶＡＲ溶解の回数を重ねる毎に減少していることが分か
る。また、この図５には、前記図４で得られた脱酸系介
在物とスラグ系介在物の個数に基づいて、夫々に相当す
る量を比例配分して同時に示したが、脱酸系介在物はＳ
ｉＯ2−ＭｎＯ−Ａｌ2Ｏ3系であり、ＣａＯを含有する
スラグ系と比較して分解され易いことがわかる。こうし
たことから、スラグ系に比べて脱酸系介在物の方が、Ｖ
ＡＲ溶解によるＶＡＲ溶解による減少比率が大きいこと
が分かる。
素量の推移を示したグラフであるが、トータル酸素量は
ＶＡＲ溶解の回数を重ねる毎に減少していることが分か
る。また、この図５には、前記図４で得られた脱酸系介
在物とスラグ系介在物の個数に基づいて、夫々に相当す
る量を比例配分して同時に示したが、脱酸系介在物はＳ
ｉＯ2−ＭｎＯ−Ａｌ2Ｏ3系であり、ＣａＯを含有する
スラグ系と比較して分解され易いことがわかる。こうし
たことから、スラグ系に比べて脱酸系介在物の方が、Ｖ
ＡＲ溶解によるＶＡＲ溶解による減少比率が大きいこと
が分かる。
【００４２】ＳＩＭＳ分析による鋼中［Ａｌ］の推移を
図６に示すが、ＶＡＲ溶解毎に濃度が上昇していること
から、介在物中のＡｌ2Ｏ3が還元された結果、Ａｌが鋼
中に溶解したことを示している。
図６に示すが、ＶＡＲ溶解毎に濃度が上昇していること
から、介在物中のＡｌ2Ｏ3が還元された結果、Ａｌが鋼
中に溶解したことを示している。
【００４３】また、酸溶解−ＥＰＭＡ法による、ＶＳＲ
溶解毎における長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物個
数の推移変化を図７に示すが、ＶＡＲの特徴であるＣＯ
気泡での介在物分離効果に加えて、上記の還元分解反応
によって介在物個数を低減させることが可能であること
が分かる。
溶解毎における長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物個
数の推移変化を図７に示すが、ＶＡＲの特徴であるＣＯ
気泡での介在物分離効果に加えて、上記の還元分解反応
によって介在物個数を低減させることが可能であること
が分かる。
【００４４】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、優
れた伸線性が要求される極細鋼線や、優れた疲労特性が
要求される薄鋼板等に適用される鋼材として有用な高清
浄鋼を製造する為の有用な方法が実現できた。
れた伸線性が要求される極細鋼線や、優れた疲労特性が
要求される薄鋼板等に適用される鋼材として有用な高清
浄鋼を製造する為の有用な方法が実現できた。
【図１】ステンレス鋼をＶＡＲダブルメルトしたときの
鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物個
数との関係を示すグラフである。
鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系介在物個
数との関係を示すグラフである。
【図２】従来の転炉−取鍋精錬（ＬＦ）−ブルーム連鋳
工程で鋳造した鋼の鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上の
Ａｌ2Ｏ3系介在物個数との関係を示すグラフである。
工程で鋳造した鋼の鋼中［Ａｌ］と長径１０μｍ以上の
Ａｌ2Ｏ3系介在物個数との関係を示すグラフである。
【図３】ＶＡＲ溶解後のＳＩＭＳによる［Ａｌ］と、酸
溶解−ＥＰＭＡ法による長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系
介在物の個数との関係を示すグラフである。
溶解−ＥＰＭＡ法による長径１０μｍ以上のＡｌ2Ｏ3系
介在物の個数との関係を示すグラフである。
【図４】ＶＡＲ溶解毎のサンプル表面介在物組成の推移
を示す三元系状態図である。
を示す三元系状態図である。
【図５】ＶＡＲ溶解毎のトータル酸素量の推移を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】ＶＡＲ溶解毎のＳＩＭＳ分析による［Ａｌ］の
推移を示すグラフである。
推移を示すグラフである。
【図７】ＶＡＲ溶解毎の酸溶解−ＥＰＭＡ法によるＡｌ
2Ｏ3系介在物の個数の推移を示すグラフである。
2Ｏ3系介在物の個数の推移を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 33/04 Ｃ２２Ｃ 33/04 Ｚ 38/00 ３０１ 38/00 ３０１Ａ 38/06 38/06 38/16 38/16 Ｇ０１Ｎ 23/225 Ｇ０１Ｎ 23/225 27/62 27/62 Ｖ (72)発明者 石黒 進 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 舊谷 一己 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 AA05 AA10 BA05 BA06 CA01 CA05 CA10 EA03 GA01 KA01 NA06 NA17 NA20 NA21 RA02 4K001 AA10 BA23 EA02 FA10 GA16 4K013 AA07 BA01 CD02 CE08 DA17 FA04
Claims (3)
- 【請求項１】 真空アーク再溶解法で鋼塊を１回または
２回以上溶解することによって、最終鋼塊成分をＣ：
０．３〜１．０％（質量％の意味、以下同じ），Ｓｉ：
０．１〜２．５％，Ｍｎ：０．１〜１．５％とする共
に、Ａｌの含有量を、二次イオン質量分析法による測定
値で２．３〜６ｐｐｍになる様に制御することを特徴と
する冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造
方法。 - 【請求項２】 最終鋼塊成分として、Ｃｏ：０．０５〜
１．０％を含有する鋼を用いる請求項１に記載の製造方
法。 - 【請求項３】 最終鋼塊成分として、Ｃｕ：０．０５〜
１．０％を含有する鋼を用いる請求項１または２に記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164205A JP2000345232A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164205A JP2000345232A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000345232A true JP2000345232A (ja) | 2000-12-12 |
Family
ID=15788674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11164205A Withdrawn JP2000345232A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000345232A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146533A1 (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 疲労特性に優れた高清浄度ばね用鋼および高清浄度ばね |
| CN110243853A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-17 | 中国华能集团有限公司 | 一种合金中元素含量的筛选方法 |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP11164205A patent/JP2000345232A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146533A1 (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 疲労特性に優れた高清浄度ばね用鋼および高清浄度ばね |
| CN101675176B (zh) * | 2007-05-25 | 2011-05-11 | 株式会社神户制钢所 | 耐疲劳特性优异的高洁净度弹簧用钢和高洁净度弹簧 |
| US8187530B2 (en) | 2007-05-25 | 2012-05-29 | Kobe Steel, Ltd. | Steel for high-cleanliness spring with excellent fatigue characteristics and high-cleanliness spring |
| CN110243853A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-17 | 中国华能集团有限公司 | 一种合金中元素含量的筛选方法 |
| CN110243853B (zh) * | 2019-06-12 | 2022-02-01 | 中国华能集团有限公司 | 一种合金中元素含量的筛选方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040804 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |