JP2866147B2 - 微細酸化物を分散させた鋼の製造方法 - Google Patents
微細酸化物を分散させた鋼の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋼中に微細な酸化物を分散させることによ
り、微細組織をもつ特性の優れた鋼を製造する方法に関
するものである。
り、微細組織をもつ特性の優れた鋼を製造する方法に関
するものである。
（従来の技術） 従来、鋼の製造において、脱酸生成物等の介在物が鋼
材質に悪影響を及ぼすことから、これら介在物数を極力
少なくするか、その性質を無害化する方法が採られてい
る。すなわち、溶鋼を攪拌して脱酸生成物を浮上、分離
したり、連鋳でのロングノズル使用による２次酸化の防
止をすること、また介在物組織をコントロールして変形
しやすい無害ものにすることが前記の採られうる方策で
あるが、厳格な品質要求に合わせ、極端に介在物数を低
減することは、コストが指数函数的に増大し、方法によ
っては逆に汚染源となるおそれが生じる。また、全ての
介在物組織をコントロールして無害化することは困難で
あり、比較的大型サイズの介在物がコントロールされな
いまま残ることがある。
材質に悪影響を及ぼすことから、これら介在物数を極力
少なくするか、その性質を無害化する方法が採られてい
る。すなわち、溶鋼を攪拌して脱酸生成物を浮上、分離
したり、連鋳でのロングノズル使用による２次酸化の防
止をすること、また介在物組織をコントロールして変形
しやすい無害ものにすることが前記の採られうる方策で
あるが、厳格な品質要求に合わせ、極端に介在物数を低
減することは、コストが指数函数的に増大し、方法によ
っては逆に汚染源となるおそれが生じる。また、全ての
介在物組織をコントロールして無害化することは困難で
あり、比較的大型サイズの介在物がコントロールされな
いまま残ることがある。
このような大型サイズの介在物は有害であるが、逆に
微細な酸化物を分散させることによって、鋼材の靱性の
向上を計ることが例えば、特開昭61−238940号公報に開
示されている。すなわち少量のTiを脱酸元素として添加
し、２次脱酸生成物を微細分散させることにより、これ
が変態核となってオーステナイト粒内から微細なフェラ
イトが生成して組織を微細化し、特に溶接熱影響部の靱
性が向上することが記述されている。
微細な酸化物を分散させることによって、鋼材の靱性の
向上を計ることが例えば、特開昭61−238940号公報に開
示されている。すなわち少量のTiを脱酸元素として添加
し、２次脱酸生成物を微細分散させることにより、これ
が変態核となってオーステナイト粒内から微細なフェラ
イトが生成して組織を微細化し、特に溶接熱影響部の靱
性が向上することが記述されている。
本発明者らは、上記変態核の他の一つにMnSがあり、
多数の微細MnSを鋼中に分散析出させることで組織を微
細化できることを特開平１−228643号公報（特願昭63−
53458号）に開示している。すなわち、溶鋼中にZr,Ti,C
e,YおよびHfなどの脱酸元素を投入固溶させ、一定速度
で冷却凝固させることにより生成した脱酸生成物（Zr
O2，TiO2，Ce2O3など）を核として、上記機能を有するM
nSが均一かつ微細に析出することを提案した。
多数の微細MnSを鋼中に分散析出させることで組織を微
細化できることを特開平１−228643号公報（特願昭63−
53458号）に開示している。すなわち、溶鋼中にZr,Ti,C
e,YおよびHfなどの脱酸元素を投入固溶させ、一定速度
で冷却凝固させることにより生成した脱酸生成物（Zr
O2，TiO2，Ce2O3など）を核として、上記機能を有するM
nSが均一かつ微細に析出することを提案した。
（発明が解決すべき課題） 本発明は、鋼の組織の微細化、それに伴う品質の向上
を安定して得るために、上述したMnSの核となる酸化物
（脱酸生成物）をさらに一層微細分散させる鋼の製造方
法を提供することを目的とするものである。
を安定して得るために、上述したMnSの核となる酸化物
（脱酸生成物）をさらに一層微細分散させる鋼の製造方
法を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の要旨とするところ
は、重量％としてMn:0.3〜2.0％、Si:0.05〜0.5％、Al:
0.01％以下、さらにTi:0.002〜0.05％およびZr:0.002〜
0.05％を含有する炭素鋼を製造するに際し、溶鋼中にあ
らかじめMnとSiを添加して予備脱酸した後に、脱酸元素
としてTi次いでZrを添加し、該溶鋼をその後凝固するこ
とを特徴とする微細酸化物を分散させた鋼の製造方法に
ある。
は、重量％としてMn:0.3〜2.0％、Si:0.05〜0.5％、Al:
0.01％以下、さらにTi:0.002〜0.05％およびZr:0.002〜
0.05％を含有する炭素鋼を製造するに際し、溶鋼中にあ
らかじめMnとSiを添加して予備脱酸した後に、脱酸元素
としてTi次いでZrを添加し、該溶鋼をその後凝固するこ
とを特徴とする微細酸化物を分散させた鋼の製造方法に
ある。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明が製造対象とする炭素鋼は、Mn乃至Zrを上記し
た範囲に含有するほか、軟鋼、高張力鋼等一般に使用す
る鋼材（板）に含有する成分を添加（あるいは含有）す
ることを妨げるものでない。
た範囲に含有するほか、軟鋼、高張力鋼等一般に使用す
る鋼材（板）に含有する成分を添加（あるいは含有）す
ることを妨げるものでない。
前述したように、鋼中に析出する微細なMnSは、変態
核となって鋼組織を微細にする。本発明は、MnSの析出
核となる酸化物（脱酸生成物）をさらに一層の微細化す
るものである。すなわち、酸化物が微細分散すれば、そ
の上に析出するMnSも多くなり、これがより一層の組織
の微細化につながる。
核となって鋼組織を微細にする。本発明は、MnSの析出
核となる酸化物（脱酸生成物）をさらに一層の微細化す
るものである。すなわち、酸化物が微細分散すれば、そ
の上に析出するMnSも多くなり、これがより一層の組織
の微細化につながる。
本発明は、溶鋼にまずMn,Siを添加して予備脱酸を行
う。Mn,Siは弱脱酸元素であるが溶鋼中溶存酸素と反応
して１次脱酸し、脱酸生成物MnO,SiO2となって一部は浮
上除去されるが、一部は鋼中に残留する。鋼中に残留し
たMnO,SiO2は両者の複合酸化物（Mn−シリケート）とな
り、この複合酸化物がMnSの析出サイトとなる。このMn
−シリケートは比較的大型サイズの混合物であり、これ
を微細化し、かつMnSの析出量（個数）を増大させるた
めにZrおよびTiを添加する。本発明は、この両元素添加
にあたって、Tiを先にし、その後にZrを添加する２段添
加法を採用したことに最大の特徴がある。
う。Mn,Siは弱脱酸元素であるが溶鋼中溶存酸素と反応
して１次脱酸し、脱酸生成物MnO,SiO2となって一部は浮
上除去されるが、一部は鋼中に残留する。鋼中に残留し
たMnO,SiO2は両者の複合酸化物（Mn−シリケート）とな
り、この複合酸化物がMnSの析出サイトとなる。このMn
−シリケートは比較的大型サイズの混合物であり、これ
を微細化し、かつMnSの析出量（個数）を増大させるた
めにZrおよびTiを添加する。本発明は、この両元素添加
にあたって、Tiを先にし、その後にZrを添加する２段添
加法を採用したことに最大の特徴がある。
Tiを先に添加し、Zrを後にするのは、TiはZrに比べて
脱酸力が弱く、添加後も次ぎの酸化物（ZrO2）を生成し
うるだけの溶存酸素が残る。また、TiはMn−シリケート
に作用し、この一部を還元して複合酸化物となってMnS
の析出サイトを形成し、MnSの析出個数を増加させる。
脱酸力が弱く、添加後も次ぎの酸化物（ZrO2）を生成し
うるだけの溶存酸素が残る。また、TiはMn−シリケート
に作用し、この一部を還元して複合酸化物となってMnS
の析出サイトを形成し、MnSの析出個数を増加させる。
Zrは、Ti添加後の溶存酸素と結合し、ZrO2を生成す
る。このZrO2は、溶鋼中でMn−シリケート複合酸化物と
衝突し、これを微細化すると共にZrがMn−シリケートと
反応し、これを還元して微細化に役立っている。すなわ
ちZr添加により前記複合酸化物は微細になり、結果的に
MnSの微細化に役立つ。
る。このZrO2は、溶鋼中でMn−シリケート複合酸化物と
衝突し、これを微細化すると共にZrがMn−シリケートと
反応し、これを還元して微細化に役立っている。すなわ
ちZr添加により前記複合酸化物は微細になり、結果的に
MnSの微細化に役立つ。
このように本発明においては、予備脱酸（Mn,Si）し
た後、TiとZrを前後して添加することにより、生成した
複合酸化物およびMnSの微細化に極めて効果的である。
た後、TiとZrを前後して添加することにより、生成した
複合酸化物およびMnSの微細化に極めて効果的である。
TiとZrを同時、またはZr→Tiの順で添加した場合は、
脱酸力の違いから、ZrO2が優先的に生成するため、Ti添
加の効果はTi→Zrの順に添加した場合に比べて極めて小
さい。
脱酸力の違いから、ZrO2が優先的に生成するため、Ti添
加の効果はTi→Zrの順に添加した場合に比べて極めて小
さい。
以下本発明における各元素の添加理由を説明する。
Mnは前記Siと同様脱酸材としての役割を果たし、Siと
共に脱酸生成物を形成し、MnSを形成する核となる。一
方Mnは、本発明の目的であるMnSを析出するために必要
であり0.3％以下ではMnSを十分析出させることはできな
い。しかし、2.0％を超えると加工が困難となるのでこ
の値を上限とした。
共に脱酸生成物を形成し、MnSを形成する核となる。一
方Mnは、本発明の目的であるMnSを析出するために必要
であり0.3％以下ではMnSを十分析出させることはできな
い。しかし、2.0％を超えると加工が困難となるのでこ
の値を上限とした。
Siは、脱酸材であり、Mnと共に脱酸生成物（SiO2,Mn
O）を生成する。これらの脱酸生成物は、複合化し、そ
の上にMnSを析出する核の役割を果たす。一方多量に含
有すると加工性が劣化するので0.5％を上限とした。
O）を生成する。これらの脱酸生成物は、複合化し、そ
の上にMnSを析出する核の役割を果たす。一方多量に含
有すると加工性が劣化するので0.5％を上限とした。
Alは、強脱酸元素であるため、少量のAlでもMnOやSiO
2を還元し、Al2O3を形成する。すなわち、他の酸化物個
数を十分な量とすることの妨げとなり、またAl2O3が多
量になるとクラスターを形成し、大型介在物となって、
微細効果を減殺する。従ってAl量は少ない程よく、許容
限界として0.01％とした。
2を還元し、Al2O3を形成する。すなわち、他の酸化物個
数を十分な量とすることの妨げとなり、またAl2O3が多
量になるとクラスターを形成し、大型介在物となって、
微細効果を減殺する。従ってAl量は少ない程よく、許容
限界として0.01％とした。
Ti,Zrは前記したように酸化物を微細化し、かつMnSを
微細分散させるためにそれぞれ0.002％以上が必要であ
り、また0.05％を超えて添加するとMn−シリケートの還
元量が大きく、酸化物の凝集化による微細化が阻害され
る傾向が大きくなるからである。
微細分散させるためにそれぞれ0.002％以上が必要であ
り、また0.05％を超えて添加するとMn−シリケートの還
元量が大きく、酸化物の凝集化による微細化が阻害され
る傾向が大きくなるからである。
（実施例） 高周波誘導加熱により1kgの溶鋼を溶解し、Ti,Zrを添
加する実験を行った。純鉄を溶解し、1570℃で成分調整
後、Mn,Si添加の後にTiおよびZrを添加した。本発明材
ではZrの添加順序をTi→Zrとし、比較材ではZr→Tiとし
た。Ti,Zr添加後は30秒間保定してから坩堝内で放冷凝
固させた。なお、Mn,Si添加前の溶存酸素濃度はいずれ
の場合も200ppmであった。
加する実験を行った。純鉄を溶解し、1570℃で成分調整
後、Mn,Si添加の後にTiおよびZrを添加した。本発明材
ではZrの添加順序をTi→Zrとし、比較材ではZr→Tiとし
た。Ti,Zr添加後は30秒間保定してから坩堝内で放冷凝
固させた。なお、Mn,Si添加前の溶存酸素濃度はいずれ
の場合も200ppmであった。
得られた鋼塊より試料を採取し、酸化物およびMnSの
個数をＸ線マイクロアナライザーにより調査した。
個数をＸ線マイクロアナライザーにより調査した。
第１表に鋼塊の科学分析値および酸化物、MnS個数を
示す。本発明の条件では、酸化物、MnS個数は十分得ら
れるのに対し、比較材では不十分であった。
示す。本発明の条件では、酸化物、MnS個数は十分得ら
れるのに対し、比較材では不十分であった。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明法によれば、鋼中により
微細な酸化物を均一に分散させることができ、これによ
り鋼の組織をより一層微細化し、特性の向上に役立つこ
とが明らかである。
微細な酸化物を均一に分散させることができ、これによ
り鋼の組織をより一層微細化し、特性の向上に役立つこ
とが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 7/06 B22D 27/20 C22C 38/14
Claims (1)
- 【請求項１】重量％としてMn:0.3〜2.0％、Si:0.05〜0.
5％、Al:0.01％以下、さらにTi:0.002〜0.05％およびZ
r:0.002〜0.05％を含有する炭素鋼を製造するに際し、
溶鋼中にあらかじめMnとSiを添加して予備脱酸した後
に、脱酸元素としてTi次いでZrを添加することを特徴と
する微細酸化物を分散させた鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8999490A JP2866147B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 微細酸化物を分散させた鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8999490A JP2866147B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 微細酸化物を分散させた鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287712A JPH03287712A (ja) | 1991-12-18 |
| JP2866147B2 true JP2866147B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=13986169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8999490A Expired - Fee Related JP2866147B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 微細酸化物を分散させた鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2866147B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431870B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2004-05-20 | 주식회사 포스코 | 용접구조용 강의 제조방법 |
| JP4250008B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2009-04-08 | 新日本製鐵株式会社 | 条鋼用鋼の製造方法 |
| JP5369909B2 (ja) * | 2009-06-04 | 2013-12-18 | 新日鐵住金株式会社 | Ｚｒ添加鋼のノズル閉塞抑制方法および微細酸化物分散鋼の製造方法 |
| EP2563946A1 (en) * | 2010-04-26 | 2013-03-06 | Keiji Nakajima | Ferritic stainless steel, with high and stable grain refining potency, and its production method. |
| CN112204159B (zh) * | 2018-03-01 | 2022-05-10 | 奥朗茵特格拉公司 | 有选择性地氧化合金的金属的方法 |
-
1990
- 1990-04-04 JP JP8999490A patent/JP2866147B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03287712A (ja) | 1991-12-18 |
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