JP2007260736A - Method of adding rare earth metal to steel ingot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼塊へ希土類金属を添加する方法に関するものであり、特に、鋼塊内の長手方向における希土類金属の分布の均一性を確保することで、高い製品歩留を達成することが可能な鋼塊への希土類金属の添加方法に関する。 The present invention relates to a method of adding a rare earth metal to a steel ingot, and in particular, it is possible to achieve a high product yield by ensuring the uniformity of the distribution of the rare earth metal in the longitudinal direction in the steel ingot. The present invention relates to a method for adding a rare earth metal to a steel ingot.
近年、鋳型による鋼塊の造塊においては、造塊される鋼塊の機械的性質を向上させるため、鋳型内の溶鋼に希土類金属の添加が行われている。
従来の鋳型内の溶鋼に希土類金属を添加する方法として、例えば図2に示す下注鋳型内溶鋼に希土類金属を添加する方法が知られている(特許文献1参照)。
図2に示す下注鋳型内溶鋼に希土類金属を添加する方法は、希土類金属20を、下注鋳型21全高の20〜90%に充填した0.5〜2.0mm厚金属製パイプ22を単数個又は複数個、上記それぞれの鋳型21内で垂直に固定し、これら鋳型21内を不活性雰囲気とすると共に、あらかじめ硫黄分を0.010%以下に調整した溶鋼23を下注用注入管24より注入し、鋳型21内湯面の上昇につれてパイプ22を順次溶解せしめる構成を採用している。
In recent years, ingots of steel ingots using molds have been added rare earth metals to molten steel in the molds in order to improve the mechanical properties of the steel ingots to be ingoted.
As a conventional method of adding a rare earth metal to molten steel in a mold, for example, a method of adding a rare earth metal to a molten steel in a casting mold shown in FIG. 2 is known (see Patent Document 1).
In the method of adding rare earth metal to the molten steel in the lower casting mold shown in FIG. 2, a
そして、特許文献1に係る下注鋳型内溶鋼に希土類金属を添加する方法によれば、鋳型21内の湯面の上昇につれて順次パイプ22が溶解することにより、溶鋼中における希土類金属20の均一性及び歩留を向上することを可能としている。
ここで、一般的に、希土類金属の比重は溶鋼の比重に対して重いため、希土類金属を溶鋼に添加した場合、希土類金属は溶鋼中の下方に沈み込むこととなる。
したがって、特許文献1に係る下注鋳型内溶鋼に希土類金属を添加する方法においては、鋳型内湯面の上昇によりパイプの溶解が開始すると、パイプ内の希土類金属は溶鋼の下方に沈み込むこととなり、製造された鋼材中において希土類金属が下方に偏在してしまい、製品歩留が悪くなるという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼塊中において、その長手方向において希土類金属の分布の均一性を確保することで、高い製品歩留を達成することが可能な鋼塊への希土類金属の添加方法を提供することにある。
Here, since the specific gravity of the rare earth metal is generally higher than the specific gravity of the molten steel, when the rare earth metal is added to the molten steel, the rare earth metal sinks downward in the molten steel.
Therefore, in the method of adding a rare earth metal to the molten steel in the casting mold according to Patent Document 1, when the melting of the pipe starts due to the rise of the molten metal surface in the mold, the rare earth metal in the pipe sinks below the molten steel, There is a problem in that rare earth metals are unevenly distributed downward in the manufactured steel material, resulting in poor product yield.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to ensure a uniform distribution of the rare earth metal in the longitudinal direction in the steel ingot, thereby achieving a high product yield. An object of the present invention is to provide a method for adding a rare earth metal to a steel ingot capable of achieving distillation.
本発明のうち請求項1に係る鋼塊への希土類金属の添加方法は、鋳型内において溶鋼と希土類金属とを前記溶鋼の凝固後まで隔離可能な隔離管を形成する工程と、
前記希土類金属を充填した前記隔離管を、前記鋳型内において、前記鋳型により造塊される鋼塊の長手方向と前記隔離管の長手方向とを一致させて配置する工程とを備えることを特徴とする。
The method of adding a rare earth metal to a steel ingot according to claim 1 of the present invention includes a step of forming an isolation tube capable of isolating molten steel and rare earth metal in a mold until after the molten steel is solidified;
Disposing the isolation tube filled with the rare earth metal in the mold so that the longitudinal direction of the steel ingot formed by the mold coincides with the longitudinal direction of the isolation tube. To do.
本願請求項1に係る鋼塊への希土類金属の添加方法によれば、鋳型内において溶鋼と希土類金属とを前記溶鋼の凝固後まで隔離可能な隔離管を形成する工程と、前記希土類金属を充填した前記隔離管を、前記鋳型内において、前記鋳型により造塊される鋼塊の長手方向と前記隔離管の長手方向とを一致させて配置する工程とを備える構成により、鋼塊内の長手方向における希土類金属の分布の均一性を確保することができ、高い製品歩留を達成することが可能となる。 According to the method for adding a rare earth metal to a steel ingot according to claim 1 of the present application, a step of forming an isolation tube capable of isolating molten steel and rare earth metal in a mold until after the molten steel is solidified, and filling the rare earth metal The longitudinal direction in the steel ingot is configured to include the step of arranging the isolation tube in the mold such that the longitudinal direction of the steel ingot formed by the mold coincides with the longitudinal direction of the isolation tube. It is possible to ensure the uniformity of the distribution of the rare earth metal in and to achieve a high product yield.
以下、本発明の実施形態に係る鋼塊への希土類金属の添加方法を図面を参照して説明する。
本発明に係る鋼塊への希土類金属の添加方法は、ビレット、線材等へと圧延される鋼塊の造塊において用いられるものであり、本実施形態においては、本発明に係る鋼塊への希土類金属の添加方法を溶接ワイヤの製造に適用する場合を例にして説明する。
Hereinafter, a method for adding a rare earth metal to a steel ingot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The method for adding a rare earth metal to a steel ingot according to the present invention is used in the ingot making of a steel ingot that is rolled into a billet, a wire, etc. In this embodiment, The case where the rare earth metal addition method is applied to the production of a welding wire will be described as an example.
ここで、溶接ワイヤは溶接時において再度溶解させるものであるため、溶接ワイヤ中においては、その長手方向における希土類金属の分布の均一性が確保されていればよく、必ずしも溶接ワイヤ中の全体における希土類金属の分布の均一性を確保する必要はないため、本発明に係る鋼塊への希土類金属の添加方法の適用に特に適している。
図1は溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置の断面図である。
溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1は、溶鋼Sが注湯される造塊鋳型2を備えてなり、造塊鋳型2は、図1に示すように、型部3と、型部3の下方に備えられ、型部3内に連通する注湯路4と、注湯路4の端部に形成された注湯口5とを有している。
Here, since the welding wire is melted again at the time of welding, it is sufficient that the distribution of the rare earth metal in the longitudinal direction is ensured in the welding wire, and the rare earth in the entire welding wire is not necessarily required. Since it is not necessary to ensure the uniformity of the metal distribution, it is particularly suitable for application of the method for adding a rare earth metal to a steel ingot according to the present invention.
FIG. 1 is a sectional view of a steel ingot casting apparatus for welding wire.
The welding wire steel ingot casting apparatus 1 includes an
次に、溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1を用いた、溶接用ワイヤの製造方法について説明する。
溶接ワイヤの製造においては、まず、溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1を用いて、溶接ワイヤ用鋼塊を造塊する。
かかる溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1を用いた溶接ワイヤ用鋼塊の造塊においては、まず、造塊鋳型2の型部3の内部に配置される隔離管7を形成する。
隔離管7は、希土類金属Mを充填する有底パイプ状に形成されたパイプ部材8と、パイプ部材8の上端に固定される蓋部9とを備えて形成される。なお、パイプ部材8及び蓋部9は鋼製であれば問題ないが、中でも高融点のものにより形成することが好ましい。
Next, the manufacturing method of the welding wire using the steel ingot casting apparatus 1 for welding wires is demonstrated.
In the production of the welding wire, first, the steel ingot for welding wire is formed using the steel ingot casting apparatus 1 for welding wire.
In ingot making of a steel ingot for welding wire using such a steel ingot casting apparatus for welding wire 1, first, an isolation tube 7 disposed inside the
The isolation tube 7 includes a
そして、隔離管7は、型部3内において溶鋼Sと希土類金属Mとを溶鋼Sの凝固後まで隔離可能となるように形成され、隔離管7の内径Diは以下の通り決定される。
まず、鋳型底面11の面積S1と、溶鋼Sの湯面12の面積S2とから、型部3の水平方向断面の平均面積Sを下記式(1)により算出する。
S=(S1+S2)/2 ・・・(1)
ここで、目標とする鋼塊中における希土類金属の含有率を、目標希土類金属含有率X(質量分率)とすると、下記式(2)が成立する。
X=(ρREM・Di 2・π/4)/(ρFe・S) ・・・(2)
ただし、希土類金属の密度をρREM(g/cm3)、希土類金属の密度をρFe(g/cm3)とする。
そして、目標希土類金属含有率Xを予め実験的に求め、隔離管7の内径Diを下記式(3)により算出する。
The isolating tube 7, in the
First, from the area S1 of the
S = (S1 + S2) / 2 (1)
Here, when the rare earth metal content in the target steel ingot is the target rare earth metal content X (mass fraction), the following formula (2) is established.
X = (ρ REM · D i 2 · π / 4) / (ρ Fe · S) (2)
However, the density of the rare earth metal is ρ REM (g / cm 3 ), and the density of the rare earth metal is ρ Fe (g / cm 3 ).
The previously obtained experimentally the target rare earth metal content X, the inner diameter D i of the isolating tube 7 is calculated by the following equation (3).
また、隔離管7の外径は、溶鋼Sの凝固時間と、溶鋼Sの隔離管7への熱伝達とを考慮して、溶鋼Sが凝固する前に隔離管7が溶解しきらない程度の厚さとなるように設定される。
さらに、隔離管7の長手方向(図1における上下方向)長さは、隔離管7の型部3内への配置時において、隔離管7の上端が溶鋼Sの湯面12の上部に突き出さないように、隔離管7の上端が湯面12と同一の高さ、好ましくは隔離管7の上端が湯面12よりも若干低くなる高さとなるように決定される。
In addition, the outer diameter of the separator tube 7 is such that the separator tube 7 cannot be completely melted before the molten steel S solidifies in consideration of the solidification time of the molten steel S and the heat transfer of the molten steel S to the separator tube 7. It is set to be a thickness.
Further, the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) of the isolation tube 7 is such that the upper end of the isolation tube 7 protrudes from the upper surface of the molten
次に、上記方法により形成された隔離管7について、パイプ部材8に希土類金属Mを充填し、パイプ部材8の上端に蓋部9を固定する。ここで、蓋部9を固定するのは、希土類金属Mは空気中で高温にさらされると容易に酸化してしまうため、空気を遮断するためである。なお、希土類金属Mとしては、通常、ミッシュメタル(Ce:La:Nd=5:3:2(質量比))を使用する。
Next, with respect to the isolation tube 7 formed by the above method, the
そして、希土類金属Mが充填された隔離管7を型部3内に配置する。この場合、隔離管7は、型部3内において、型部3により造塊される鋼塊の長手方向と隔離管7の長手方向とが一致するように、隔離管7を立てた状態で鋳型底面11に配置される。ここで、鋳型底面11上における隔離管7の配置は任意に決定することが可能であるが、隔離管7の溶解を防止するために、型部3の側壁側に寄せて配置するのが好ましい。
Then, the isolation tube 7 filled with the rare earth metal M is disposed in the
次に、隔離管7を型部3内に配置後、注湯口5より溶鋼Sの注湯を開始し、溶鋼Sを注湯路4を介して型部3内に注湯していく。
そして、型部3内へ溶鋼Sが注湯されていくにしたがい、隔離管7の外面が溶鋼Sの熱により除々に溶解していくこととなる。この場合において、隔離管7は型部3内に注湯された溶鋼Sが凝固する前に溶解しきらない程度の厚さに形成されているため、溶鋼Sが凝固して溶接ワイヤ用鋼塊が形成された後においても、隔離管7は、溶接ワイヤ用鋼塊中において、希土類金属Mが充填されたままの状態において残存することとなる。これにより、溶接ワイヤ用鋼塊中の長手方向における希土類金属Mの分布の均一性を確保することができ、高い製品歩留を達成することが可能となる。
Next, after placing the isolation pipe 7 in the
As the molten steel S is poured into the
さらに、溶接用ワイヤ(図示せず)は、溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1により造塊された溶接ワイヤ用鋼塊を圧延することにより形成される。この場合において、溶接ワイヤ用鋼塊を圧延して形成された溶接ワイヤ中においても、希土類金属Mが長手方向において均一に残存しているため、溶接ワイヤとしても高い製品歩留を達成することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態においては、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本発明の実施形態においては、溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1の造塊鋳型2は下注鋳型に構成されているが、上注鋳型に構成しても構わない。
Further, the welding wire (not shown) is formed by rolling the welding wire ingot formed by the welding wire ingot casting apparatus 1. In this case, even in the welding wire formed by rolling the steel ingot for welding wire, since the rare earth metal M remains uniformly in the longitudinal direction, a high product yield can be achieved as a welding wire. It becomes possible.
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made in the embodiments of the present invention.
For example, in the embodiment of the present invention, the
次に、本発明例に係る溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1により鋼塊を造塊し、かかる鋼塊を用いて溶接用ワイヤを製造した場合と、鋳型内において、溶鋼Sが凝固する前に溶解する希土類金属Mを充填した袋を吊り下げる方法を適用した比較例に係る溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置により鋼塊を造塊し、かかる鋼塊を用いて溶接用ワイヤを製造した場合とを比較してその効果を説明する。 Next, when a steel ingot is made by the steel wire ingot casting apparatus 1 according to the present invention and a welding wire is manufactured using the steel ingot, and before the molten steel S is solidified in the mold. A case where a steel ingot is formed by a steel ingot casting apparatus for a welding wire according to a comparative example to which a method of suspending a bag filled with a melting rare earth metal M is applied, and a welding wire is manufactured using the steel ingot. The effect will be described by comparison.
なお、本実施例における溶接用ワイヤの製造過程は、各溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置により鋼塊を30t造塊し、かかる鋼塊を均熱炉に入炉して鋼片とする。そして、均熱炉より出炉した鋼片について、ブレークダウン圧延を行い175角ビレットに圧延する。さらに、圧延された175角ビレットについて、線材圧延を行い線棒に圧延する工程により溶接ワイヤを製造した。 In addition, the manufacturing process of the welding wire in a present Example makes a steel ingot 30t ingot with each steel wire ingot casting apparatus, and puts this steel ingot into a soaking furnace, and makes it a steel piece. The steel slab discharged from the soaking furnace is subjected to breakdown rolling and rolled into a 175 square billet. Further, the rolled 175 square billet was subjected to wire rolling to produce a wire rod, and a welding wire was manufactured.
また、本実施例における溶接用ワイヤは、C:0.05mass%、Si:0.5mass%、REM(希土類元素):0.03±0.005mass%に設定されている。
その結果、比較例に係る溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置を用いて溶接ワイヤを製造した場合の製品歩留が最大70パーセントであるのに対し、溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置1を用いて溶接用ワイヤを製造した場合の製品歩留は95%以上を達成することが可能となった。
Further, the welding wire in this example is set to C: 0.05 mass%, Si: 0.5 mass%, and REM (rare earth element): 0.03 ± 0.005 mass%.
As a result, when the welding wire is manufactured using the welding wire ingot casting apparatus according to the comparative example, the product yield is 70% at maximum, whereas the welding wire ingot casting apparatus 1 is used for welding. The product yield in the case of manufacturing a wire can achieve 95% or more.
これは、比較例に係る溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置により鋼塊を造塊する場合、希土類金属の比重は溶鋼Sの比重に対して重いため、溶鋼Sが凝固する前に希土類金属Mが溶鋼S中の下方に沈み込むこととなり、造塊された鋼塊中の長手方向において希土類金属Mの濃度差が生じることとなる。そして、長手方向において濃度差がある鋼塊についてブレークアウト圧延又は線材圧延を行うと、鋼塊中の希土類金属Mの濃度の高い部分においてひび割れが生じることとなり、製品歩留が悪化することとなる。また、鋼塊中における長手方向の希土類金属Mの濃度差が大きい場合には、かかる鋼塊を圧延して製造される溶接用ワイヤの品質にばらつきが生じることとなり、結果として製品歩留が悪化することとなるためである。 This is because when the steel ingot is cast by the steel wire ingot casting apparatus according to the comparative example, the specific gravity of the rare earth metal is heavy relative to the specific gravity of the molten steel S, so the rare earth metal M is molten before the molten steel S solidifies. It will sink below in S, and the density | concentration difference of the rare earth metal M will arise in the longitudinal direction in the ingot steel ingot. Then, when breakout rolling or wire rolling is performed on a steel ingot having a concentration difference in the longitudinal direction, cracks are generated in a portion where the concentration of rare earth metal M in the steel ingot is high, and the product yield is deteriorated. . In addition, when the concentration difference of the rare earth metal M in the longitudinal direction in the steel ingot is large, the quality of the welding wire produced by rolling the steel ingot will vary, resulting in a deterioration in product yield. It is because it will do.
1 溶接ワイヤ用鋼塊鋳造装置
2 造塊鋳型
3 型部
4 注湯路
5 注湯口
7 隔離管
8 パイプ部材
9 蓋部
S 溶鋼
M 希土類金属
11 鋳型底面
12 湯面
20 希土類金属
21 下注鋳型
22 金属製パイプ
23 溶鋼
24 下注用注入管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel ingot casting apparatus for
Claims (1)
前記希土類金属を充填した前記隔離管を、前記鋳型内において、前記鋳型により造塊される鋼塊の長手方向と前記隔離管の長手方向とを一致させて配置する工程とを備えることを特徴とする鋼塊への希土類金属の添加方法。 Forming a separating pipe capable of isolating the molten steel and the rare earth metal in the mold until the molten steel is solidified;
Disposing the isolation tube filled with the rare earth metal in the mold so that the longitudinal direction of the steel ingot formed by the mold coincides with the longitudinal direction of the isolation tube. To add rare earth metal to the steel ingot.
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