JP2999671B2 - Ｃａ添加鋼の溶製方法 - Google Patents

Ｃａ添加鋼の溶製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、介在物の形態制御さ
らには介在物の低減を好適に行うことのできるCa添加鋼
の溶製方法を提案するものである。
【０００２】ラインパイプのように硫化水素の腐食環境
下で使用される鋼材は、耐水素誘起割れ性（以下耐HIC
性という）に優れた性質が要求される。耐HIC 性を向上
させる手段としては、鋼中に存在する介在物の低減及び
その形態を制御して鋼中への水素の集積を防ぐことが重
要であり、そのためには溶製段階でCaを添加して介在物
の形態制御をはかるのが通例である。
【０００３】このCa添加による介在物の形態制御は、介
在物として圧延方向に長く伸ばされ耐HIC 性の劣化要因
となるMnS の生成をおさえてCaS 化すること、及び同じ
く耐HIC 性の劣化要因となる酸化物系介在物、例えばAl
2O3 を CaO・Al2O3 のように低融点化し、集積合体粗大
化させて浮上分離を容易にし、これを除去して介在物の
少ない清浄な鋼にすることにある。したがって、Ca添加
による耐HIC 鋼の溶製は、溶鋼中の〔Ｓ〕レベルを低下
させてCa添加を行っている。しかしながら、現状技術で
はこのようなCa添加鋼においてもその特性は十分満足で
きるものではなく、その改善が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】Ca添加鋼の溶製におけるCa添加方法とし
て、転炉精錬後の二次精錬段階において、取鍋中の溶鋼
をフラックス処理して脱硫後、Ca合金粒を溶鋼中に吹込
む方法（第126 ・127 回 西山記念技術講座「高清浄
鋼」、P.207 ) やCa合金をワイヤフィーダーで取鍋内溶
鋼に添加する方法、さらにはタンディッシュ内でCa合金
を連続的又は間欠的に添加する方法（材料とプロセス、
４ (1991) 、P.265 ) などが知られている。
【０００５】しかしながら、取鍋中の溶鋼にCa合金粒も
しくはCa合金ワイヤを連続的に添加する方法は、介在物
の形態制御に要する時間は十分にあるものの、鋳造する
までに時間がかかるためCaの歩留りは一般に悪く不安定
であるため、残留するCa量のバラツキが大きくなり、結
果的に介在物の形態制御性に劣りその安定性にも欠ける
という問題があった。
【０００６】一方、タンディッシュでの溶鋼へのCa合金
の添加法は、Caの歩留りは高いもののCa合金添加後鋳造
までの時間が短かいため、介在物の形態制御が十分にで
きないという問題があった。
【０００７】このような問題点を解決する方法として、
特開昭56−139613号公報（清浄鋼の製造方法）には、取
鍋内溶鋼と中間容器として事実上連続鋳造におけるタン
ディッシュ内溶鋼との２段でCa合金を添加する方法が提
案されている。しかし、この方法では、第１段の取鍋内
溶鋼へのCa合金の添加でのCaによるAl 2O3 系介在物のCa
O −Al2O3 化による形態制御や脱酸、浮上分離効果が十
分でなく、第２段でのCaの必要添加量が明確に把握でき
なく、そのためCa添加の過不足により十分な形態制御が
得られなかったり、必要以上のCaを添加して不経済であ
ったり、Ca過剰による鋼材の品質劣化をきたしたりする
などの問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決しようとするものであり、第１段階
でのCa合金添加後のCaによる脱酸、介在物の低融点化お
よび介在物の浮上分離を効果的に行い、第２段階でのCa
合金添加を必要最小限の量に適正化し、その結果、経済
性及び品質特性に優れる鋼材が得られるCa添加鋼の溶製
方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは以下の通りである。転炉出鋼時もしくは出鋼後に
Alなどの還元剤を所定量添加してキルド化した取鍋内溶
鋼に、Ca含有合金を添加するものとし、この添加の前又
は後に、該溶鋼を所定温度まで昇温し CaOを含有するフ
ラックスを用いた脱硫処理を施し、ついで真空脱ガス処
理を施し、続いて該溶鋼をタンディッシュを経てモール
ドに供給し鋳造する工程でのタンディッシュ内溶鋼に、
連続的もしくは間欠的にCa含有合金を、該溶鋼中の〔C
a〕濃度が下記(1) 式を満足する範囲で添加することを
特徴とするCa添加鋼の溶製方法。 〔記〕 0.5 ≦〔Ca〕／〔Ｓ〕≦６ ---- (1) ここで 〔Ca〕：タンディッシュ内溶鋼にCa含有合金を添加した
のちの溶鋼の〔Ca〕濃度（mass％） 〔Ｓ〕：真空脱ガス処理を施したのちの溶鋼中の〔Ｓ〕
濃度 (mass％）
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【作用】この発明の作用を以下に述べる。この発明は、
キルド化した溶鋼へのCa含有合金によるCaの添加を２段
階にわけて行い、しかもその中間でRH脱ガス装置などの
真空脱ガス装置を用いた真空脱ガス処理を行う。この第
１段階のCa添加後の脱ガス処理により、Al2O3 を低融点
化したCaO −Al2O3 系介在物に形態変化させるとともに
これを溶鋼から極力排除する。
【００１３】しかるのち、第２段階のCaの添加を鋳造機
のタンディッシュ内の溶鋼に行う。この第２段階でのCa
の添加量は、鋼中の溶存酸素濃度が非常に少なくなって
いるので、実質上、この段階で溶存している〔Ｓ〕量に
応じた値でよく、MnS の生成を効率よく阻止することが
できる。
【００１４】また、上記において、Ca添加量を削減する
こと及び鋼の清浄度を向上することのために、キルド化
した溶鋼中にCa含有合金を添加する前又は添加後のどち
らか一方の工程において、溶鋼を所定温度まで昇温し、
CaＯを含有するフラックスを用いて脱硫するものとし
た。
【００１５】さらに、この発明では、上記したように第
１段階でのCa添加後の真空脱ガス処理により、鋼中の溶
存酸素濃度を極めて少なくできるばかりでなく溶存〔C
a〕量もほぼ零になるので、第２段階でのCa添加量は、
この段階で溶存している〔Ｓ〕量に応じた値でよいこと
になる。
【００１６】その値は、化学量論的な検討及び実反応効
率を詳細に検討した結果、以下の(1) 式であらわされる
値がよいとの結論に達した。 0.5 ≦〔Ca〕／〔Ｓ〕≦６ ---- (1) ここで 〔Ca〕：タンディッシュ内溶鋼にCa含有合金を添加した
のちの溶鋼の〔Ca〕濃度（mass％） 〔Ｓ〕：真空脱ガス処理を施したのちの溶鋼中の〔Ｓ〕
濃度（mass％）従って、第２段階でのCa添加量は(1) 式
にもとづいて算出される溶鋼〔Ca〕量に基づいて調整す
るものとした。
【００１７】以上、この発明によれば溶鋼中の脱酸及び
介在物の形態制御を確実に行うことができ、Caの歩留り
も良好であり、かつCa添加量の過不足のバラツキは小さ
く、得られる鋳片の品質は良好で経済性にも優れるもの
となる。
【００１８】
【実施例】転炉にて出鋼した〔Ｃ〕：0.025 〜0.040 ma
ss％、〔Mn〕：1.0 〜1.2 mass％、〔Ｐ〕：0.01mass％
以下、〔Ｓ〕：0.003 〜0.004mass ％を含有する取鍋内
溶鋼 280〜300 t をそれぞれ用い、この発明法にしたが
う適合例及び従来例として取鍋内溶鋼へのCa添加法とタ
ンディッシュ内溶鋼へのCa添加法によるCa添加鋼を溶製
ののち連続鋳造を行った。
【００１９】ここに、適合例の工程フローの説明図を図
１に示し、従来例として、取鍋内溶鋼へのCa添加法の工
程フローの説明図を図２に、タンディッシュ内溶鋼への
Ca添加法の工程フローの説明図を図３にそれぞれ示す。
【００２０】これらの図から明らかなように、いずれの
場合も転炉出鋼後において、除滓を行ったのち、AC電極
を用いて溶鋼を昇温させ、Al添加により脱酸を行い、さ
らにCaO (60％）− CaF2 (40 ％）のフラックス（５〜1
0kg/t )を用いて脱硫精錬を行った。
【００２１】この脱硫精錬後の溶鋼は、温度が 1630 〜
1640℃、〔Ｓ〕、〔Ｏ〕及び〔Al〕の含有量がそれぞれ
〔Ｓ〕：0.0005〜0.0015mass％〔Ｏ〕：20〜30mass ppm
及び〔Al〕： 0.02 〜0.04 mass ％であった。
【００２２】そして、ＲＨ脱ガス処理後の溶鋼及び連続
鋳造によって得られた鋳片の幅中央で厚み方向1/4 の部
分から採取した試片について、Ｓ，Ｏ及びCaの含有量を
測定するとともに、CaO ・Al2O3 系介在物での CaO／Al
2O3 の重量比率を調査した。
【００２３】さらに、各鋳片を同一圧延条件にて圧延し
たそれぞれの鋼板について耐HIC 性を調査した。
【００２４】以下に適合例、従来例の処理条件及び調査
結果を記す。 適合例 脱硫処理後の取鍋内溶鋼に、ランスからキャリアガスと
してArを流量：２Nm3/min にてCa・Si合金（Ca：30％，
Si：60％）粒を１分間当り40〜60kgで吹込み、その吹込
み量は１チャージ当り 50 〜100 kgとした。このCa吹込
み後、RH真空脱ガス装置を用いて真空度：0.2 〜1.0 To
rrで10分間の真空脱ガス処理を施した。
【００２５】ここに、真空脱ガス処理前後の溶鋼温度及
び〔Ｓ〕、〔Ｏ〕、〔Ca〕の測定結果を以下に示す。 溶鋼温度：1610〜1620℃（前）→ 1580 〜1595℃ (後) 〔Ｓ〕： 0.0005 〜0.0015 mass ％（前）→ 0.0004 〜
0.0015 mass ％（後） 〔Ｏ〕： 18 〜30 mass ppm （前）→ ５〜16 mass pp
m （後） 〔Ca〕：15〜20 mass ppm （前）→ ３〜５ mass ppm
（後）
【００２６】この真空脱ガス処理後、連続鋳造機のタン
ディッシュ内の溶鋼に上記と同一組成のCa・Si合金を１
分間当り 0.7〜1.0 kgの速度で１チャージ当り30〜50kg
添加した。
【００２７】従来例１（取鍋内溶鋼へのCa添加法） 脱硫処理後の取鍋内溶鋼にランスからキャリアガスの流
量：２Nm3/min にてCa・Si合金粒を40〜60kg/minの速度
で１チャージ当り 150〜250 kg吹込んだのち、RH真空脱
ガス処理により10分間の真空脱ガス処理を施した。な
お、上記で用いたキャリアガス及びCa・Si合金粒は適合
例で用いたものと同様である。
【００２８】従来例２ 取鍋内溶鋼を脱硫処理後、直ちにRH真空脱ガス装置によ
り10分間の真空脱ガス処理を施したのち、連続鋳造段階
でタンディッシュ内の溶鋼にCa・Si合金粒を連続的に
1.2〜1.6 kg/minの速度で１チャージ当り100 〜200kg
添加した。なお、上記で用いたCa・Si合金粒は適合例で
用いたものと同様である。
【００２９】これら適合例及び従来例によって得られた
それぞれの鋳片について調査したＳ、Ｏ、Caの含有量及
び CaO・Al2O3 系介在物における CaO／Al2O3 重量比率
を表１にまとめて示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から明らかなように、適合例によって
得られた鋳片は従来例によって得られた鋳片に比し、Ｓ
及びCaの値がほぼ同等であってもCaO ・Al2O3 系介在物
のCaO ／Al2O3 比率が１に近い低融点組成となっていて
介在物の形態制御が十分に行なわれていることを示して
いる。
【００３２】ついで、適合例及び従来例によって得られ
た鋳片を同一圧延条件で圧延した鋼板について、それそ
れ耐HIC 試験を行った結果、適合例の場合は試験片20個
中割れは０であったのに対し、従来例１の場合は20個中
11個、従来例２の場合は20個中９個の割れが観察され
た。したがって、この発明の適合例によって得られる鋼
板は、耐HIC 性に優れていることを示している。
【００３３】ここで、耐HIC 試験は、５％NaCl, 0.5 ％
酢酸，H2S 飽和（PH 2.7〜2.8)液中に試験片を２週間浸
漬し割れの発生を調査する方法で行った。
【００３４】
【発明の効果】この発明は、取鍋内溶鋼にCa含有合金を
添加したのち真空脱ガス処理を施し、続いて鋳造工程で
のタンディッシュ内溶鋼にCa含有合金を添加するCa添加
鋼の溶製方法であって、この発明によれば、介在物の低
減はもちろんのこと、Ca濃度のバラツキが少なく経済性
に優れるとともに、安定かつ優れる介在物の形態制御が
でき、この発明によって溶製される溶鋼から製造される
鋼材は耐HIC 性に優れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】適合例の工程フローの説明図である。
【図２】取鍋内溶鋼へのCa添加法の工程フローの説明図
である（従来例）。
【図３】タンディッシュ内溶鋼へのCa添加法の工程フロ
ーの説明図である（従来例）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−287356（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259352（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171247（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/00 B22D 1/00 B22D 11/10 370 C21C 7/04 C21C 7/064

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 転炉出鋼時もしくは出鋼後にAlなどの還
    元剤を所定量添加してキルド化した取鍋内溶鋼に、Ca含
    有合金を添加するものとし、この添加の前又は後に、該
    溶鋼を所定温度まで昇温し CaOを含有するフラックスを
    用いた脱硫処理を施し、ついで真空脱ガス処理を施し、
    続いて該溶鋼をタンディッシュを経てモールドに供給し
    鋳造する工程でのタンディッシュ内溶鋼に、連続的もし
    くは間欠的にCa含有合金を、該溶鋼中の〔Ca〕濃度が下
    記(1) 式を満足する範囲で添加することを特徴とするCa
    添加鋼の溶製方法。 〔記〕 0.5 ≦〔Ca〕／〔Ｓ〕≦６ ---- (1) ここで 〔Ca〕：タンディッシュ内溶鋼にCa含有合金を添加した
    のちの溶鋼の〔Ca〕濃度（mass％） 〔Ｓ〕：真空脱ガス処理を施したのちの溶鋼中の〔Ｓ〕
    濃度 (mass％）
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