JP3417311B2 - 高清浄耐ｈｉｃ鋼の製造方法 - Google Patents
高清浄耐ｈｉｃ鋼の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高清浄耐ＨＩＣ鋼
の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ラインパイプ用鋼として用いられる鋼材
に求められる重要な特性として耐ＨＩＣ性能がある。 【０００３】ＨＩＣ（水素誘起割れ）は鋼中に侵入した
水素原子が、鋼材で長く延びたＭｎＳ介在物、圧延時に
破砕され点状に延びたアルミナクラスタ介在物、あるい
はＣａ−Ｓ系介在物の周辺に集積することにより発生す
る。従って、ＨＩＣを抑止するにはＭｎＳ介在物の生成
抑止、Ｃａ−Ｓ系介在物の生成抑止および大型介在物の
除去が有効であるとされている。これらを目的にＣａ処
理が行われる。Ｃａ処理ではアルミナクラスタ−介在物
とＣａを反応させて球状のＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系に形態
制御し、アルミナクラスタ起因のＨＩＣを抑制すると同
時に、Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物で鋼中のＳを捕捉さ
せてＭｎＳ生成の抑止を図るという、２つの目的があ
る。ただし、この時Ｃａ添加量が過剰であると溶鋼中で
ＣａＳが生成し、Ｈ原子の集積点となって、ＨＩＣの起
点になる。 【０００４】これまでに、ＭｎＳ生成抑止やＣａＳ系介
在物の低減を図ることを目的として、下記のようなＣａ
処理技術が開発されてきた。 【０００５】例えば、特開平４−９９８１１号公報に
は、脱酸後の取鍋内溶鋼にＣａＯを吹き込んで脱硫した
後、Ｃａ合金を０．１〜０．７ｋｇ／溶鋼トン添加し、
鋼中にＣａを１〜４ｐｐｍ溶融させる技術が開示されて
いる。 【０００６】また、真空脱ガス装置でのＣａ添加方法も
提案されており、例えば、特開平４−１５７１１２号公
報には、真空脱ガス槽から取鍋に流れる溶鋼下降流にＣ
ａを添加する方法が開示されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】近年、耐ＨＩＣ鋼に対
してより高い強度と、より高い耐ＨＩＣ性能とが望まれ
ている。強度グレ−ドは従来のＸ５２、Ｘ６０からＸ７
０、Ｘ８０へとより高強度なものへ、また耐ＨＩＣ性能
評価試験もＮＡＣＥ条件からＣＡＰＣＩＳ試験、ＦＯＲ
ＣＥ試験とより過酷化している。 【０００８】耐ＨＩＣ試験の過酷化により、従来以上の
ＨＩＣ対策が必要となるが、鋼の強度が増すと鋼の割れ
感受性が高くなるため、高強度化の要求に対しても従来
以上のＨＩＣ対策が必要となる。 【０００９】前述した従来の技術は、主にＭｎＳ介在物
生成抑止に用いるＣａ添加量が多すぎた場合に生成する
Ｃａ−Ｓ系介在物を抑制することを主目的としたもので
ある。従って、これらの技術は、脱硫の徹底と溶鋼中酸
素濃度、硫黄濃度あるいはその両者に対応してＣａ添加
量、添加方法、濃度等を調整するものである。 【００１０】しかし、従来のＣａ処理技術には以下の課
題があり、高強度化、性能試験過酷化といった要求性能
に対応した耐ＨＩＣ鋼を安定的に製造することが困難で
あった。 【００１１】第一に溶鋼中に残留したＣａ−Ａｌ−Ｏ−
Ｓ系介在物の破砕抑制である。Ｃａ処理の結果、溶鋼中
に生成した球状のＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の一部が
溶鋼中に残留し、鋳造されたスラブ中でもその形態は球
状を維持する。しかし、このスラブを圧延するとＣａ−
Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物は破砕され、点状に延びたＢ系介
在物となり、これが原因となって製品にＨＩＣが発生す
る。従って、介在物を極力除去し、わずかに存在する介
在物は微小化、球状化してＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物
の破砕を抑制することが重要であったが、従来技術では
これを十分に抑制することができなかった。 【００１２】第二に介在物除去（清浄度の向上）であ
る。Ｃａ−Ｓ系介在物の生成抑止は従来技術でも可能で
あったが、Ｃａ処理前の大型アルミナ介在物の除去方
法、Ｃａ処理後の硫化・酸化物系介在物であるＣａ−Ａ
ｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の除去方法については効果的な手段
が見いだされていない。 【００１３】これまでは、介在物を除去するために真空
脱ガス処理時間を可能な限り延長し、残留したアルミナ
介在物に対しては介在物量に対応した量のＣａ、すなわ
ち溶鋼中の全酸素濃度に見合った量のＣａを添加する方
法が取られていた。しかし、Ｃａ処理によって生成する
Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の除去については全く対策
が取られていなかった。すなわち、従来の技術は積極的
かつ効果的に介在物除去を図るものではなく、高い清浄
度を安定して得ることができなかった。 【００１４】以上に述べたように、従来のＣａ処理技術
はＣａ添加量の適正化、真空脱ガス装置でのＣａ歩留ま
り安定化等の手段により、(a) ＭｎＳ生成抑止、(b) Ｃ
ａ−Ｓ系介在物生成抑止または除去、は図ることができ
ても、(c) 大幅な清浄度の向上と(d) Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−
Ｓ系介在物の破砕抑制とを図ることはできず、ＣＡＰＣ
ＩＳ試験、ＦＯＲＣＥ試験など過酷な性能評価試験に対
応した耐ＨＩＣ鋼、あるいは従来以上に高強度の耐ＨＩ
Ｃ鋼を製造することができなかった。 【００１５】本発明の課題は、耐ＨＩＣ性能に有害なＭ
ｎＳ系、Ｃａ−ＳおよびＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物を
低減して、高強度化が可能な高清浄耐ＨＩＣ鋼の製造方
法を提供することにある。 【００１６】 【課題を解決するための手段】発明者らはまず、Ｃａ処
理に際して処理前後の溶鋼中の成分の内、介在物と関与
の深い、酸素濃度、Ｓ濃度、Ｃａ濃度がＨＩＣ発生挙動
に及ぼす影響を調査した。調査に用いた鋼はＸ８０グレ
ードの鋼であり、ＨＩＣ試験はＣＡＰＣＩＳ試験であ
る。 【００１７】その結果、以下の点(a) 〜(e) が明らかと
なった。 (a) 脱硫後、Ｃａ処理前の溶鋼中の全酸素濃度の上下限
を管理すべきである。Ｃａ処理開始時の全酸素濃度が高
すぎると未処理の介在物の量が多くなり、この介在物が
スラグに移行せず、製品の耐ＨＩＣ性能に悪影響を及ぼ
す。逆に全酸素濃度が低く介在物量が少なすぎると、介
在物による鋼中Ｓの捕捉が不十分となり、鋳造時に鋳片
の中心部に中心偏析が発生し、高濃度化したＳによりＭ
ｎＳが生成し、製品にＨＩＣが発生する。従って、Ｃａ
処理前の溶鋼の全酸素濃度の上下限を管理する必要があ
る。 【００１８】(b) 脱硫後、Ｃａ処理前の溶鋼中のＳ濃度
を所定の値以下にしておかねばならない。Ｓ濃度が高い
と、Ｃａ処理によってもＳが除去できず、微細なＭｎＳ
が生成し、ＨＩＣが発生するためである。 【００１９】(c) Ｃａ処理後の溶鋼中Ｃａ濃度の上下限
を管理すべきである。Ｃａ処理後の溶鋼のＣａ濃度が低
すぎると、アルミナ介在物を球状化できず、また、Ｃａ
−Ａｌ−Ｏ系介在物による凝固時のＳ捕捉が十分に行わ
れず、ＭｎＳが生成し、中心偏析となって製品にＨＩＣ
が発生するためである。 【００２０】一方、圧延時に破砕されやすい介在物組成
を調査した結果、介在物中ＣａＯ、ＣａＳ濃度が合計で
７０％以上の高い値を示すことが確認された。すなわ
ち、Ｃａ濃度が高くなりすぎると、介在物中のＣａＯ、
ＣａＳ濃度が高くなり、圧延時に破砕されやすい介在物
となってしまう。従って、Ｃａ処理後のＣａ濃度の上下
限を管理する必要がある。 【００２１】次に本発明者らは、効果的な介在物除去法
について検討した。従来の清浄度を向上する方法には、
取鍋内溶鋼に不活性ガスやフラックスを吹き込んで介在
物を浮上させる方法、あるいは真空脱ガス処理時間を延
長して介在物を浮上させる時間を確保する方法がある。
しかし、前者の場合介在物除去効率が悪く、ばらつきも
大きいという問題があり、後者の場合は処理時間が長く
なりすぎるという問題があった。 【００２２】第１に、発明者らはＣａ処理前のアルミナ
介在物除去方法を検討した結果、 (d) ＲＨ真空脱ガス装置における処理中に、真空槽内溶
鋼表面にフラックスを吹き付けることにより、効果的に
アルミナ介在物を除去できることを見いだした。 【００２３】図１はＡｌ脱酸した溶鋼を真空脱ガス処理
するときの各種のフラックス添加方法別の全酸素濃度の
経時変化を示すグラフである。同図において、全酸素濃
度は重量比で全酸素濃度（Ｔ．［Ｏ］）を表す（以下、
濃度ｐｐｍは重量濃度ｐｐｍ、濃度％・含有量％は重量
％を表すものとする）。 【００２４】図２は同じく、Ａｌ脱酸した溶鋼を真空脱
ガス処理するときの各種のフラックス添加方法別の介在
物指数の経時変化を示すグラフである。同図において、
介在物個数は処理前の介在物個数を１として指数で示し
た。 【００２５】図１および図２は、Ａｌ脱酸した溶鋼を真
空脱ガス装置で処理する際、真空槽内の溶鋼表面にフラ
ックスを吹き付けた場合（○）、下降管の下にフラック
スを添加した場合（▲）、およびＲＨ真空脱ガス装置以
外のバブリング装置を用いて大気圧下で溶鋼にフラック
スを吹き込んだ場合（■）の酸素濃度と介在物指数を表
す。吹き込んだフラックスはＣａＯ：８０％−ＣａＦ：
１０％−ＭｇＯ：１０％である。フラックス供給速度は
０．７ｋｇ／（溶鋼トン・分）である。 【００２６】図１および図２から明らかなように、本発
明の方法の真空槽内溶鋼表面にフラックスを吹き付けた
場合（○）は他の添加方法（▲、■）に比較して、短時
間で酸素濃度、介在物個数共に大幅に低減できることが
わかる。 【００２７】第２に、発明者らはＣａ処理時の清浄度を
向上させる方法を検討した。通常、Ｃａ処理のＣａは金
属Ｃａや、ＣａＳｉ、ＦｅＣａ、ＣａＡｌ等のＣａ合
金、またはそれらの混合物を用いる（以下では単にＣａ
ともいう）。 【００２８】ＲＨ真空脱ガス処理後に大気圧下で取鍋に
Ｃａ添加する方法は介在物除去が困難である。これは取
鍋処理ではＲＨ真空脱ガス装置のような高い介在物除去
能力がないことと、取鍋でのＣａ添加中にスラグを巻き
込んでかえって介在物が増加してしまうためである。場
合によっては添加中に溶鋼が空気に触れて、酸素、窒素
および水素濃度が上昇する。 【００２９】一方、減圧下でＣａ添加を行う方法（一般
的にＲＨ真空脱ガス装置を用いる）では、真空槽内に添
加したＣａが蒸発しやすいためＣａ歩留まりが不安定と
なる。 【００３０】Ｃａ歩留まりを確保するためにＲＨ真空脱
ガス装置の下降管部あるいは下降管の下部にＣａを添加
すると、蒸発気化したＣａ蒸気によって下降流の流速が
低下し、ＲＨ真空脱ガス装置の介在物除去能力が低下す
る。 【００３１】発明者らは上記の問題を検討し、介在物除
去とＣａ歩留の安定化を達成するＣａ処理法を検討し、 (e) Ｃａ添加は真空処理中の取鍋内に行うのがよく、か
つＣａ添加に適した位置があることに想到した。 【００３２】図３は取鍋の溶鋼面位置でのＲＨ真空脱ガ
ス装置との位置関係を示す水平断面図である。同図にお
いて、符号２は取鍋、４は上昇管、５は下降管である。
同図に示す「好ましい添加領域」の範囲にＣａ添加を行
えば安定して高いＣａ歩留まりが得られ、かつ通常以上
の介在物除去能力が得られる。すなわち、Ｃａ蒸気がＲ
Ｈ真空脱ガス装置の真空槽の循環流を乱すことがないよ
うに、上昇管４、下降管５の周辺を避けた領域が好まし
い添加領域である。 【００３３】上記好ましい添加領域にＣａＳｉを内包す
るワイヤをワイヤフィーディング装置を用いて添加し、
時間経過とともに試料をサンプリングして溶鋼中の酸素
濃度と介在物個数の変化を調査した。比較用に、従来方
法で同量のＣａ添加をした場合も調査した。 【００３４】図４はＣａ添加に伴う溶鋼中の全酸素濃度
（Ｔ．［Ｏ］）の変化を示すグラフである。図５は、Ｃ
ａ添加に伴う溶鋼中の介在物個数の指数の変化を示すグ
ラフである。同図において、介在物個数は指数表示であ
り、Ｃａ処理前の介在物個数を１とした。 【００３５】図４および図５に、前記の好ましい領域に
Ｃａ添加した場合（○）、ＲＨ真空脱ガス装置で処理中
に下降管下部にＣａＳｉワイヤを添加した場合（■）お
よびＲＨ真空脱ガス装置外の大気圧下で取鍋にＣａＳｉ
ワイヤを添加した場合（▲）の結果を示す。 【００３６】図４に示すように、本発明方法（○）が脱
酸速度が最も大きく、これに伴って図５に示すように介
在物の減少速度が最も大きく、清浄度が向上しており、
その他の方法では介在物はむしろ悪化する場合もあるこ
とがわかった。 【００３７】これは、図３に示す好ましい添加領域から
Ｃａを添加する結果、ＲＨ真空脱ガス装置の環流が阻害
されないために介在物除去能力が維持されるに加えて、
Ｃａが安定的に供給されるため、液化球状化した介在物
の浮上分離が活発に進行するためと考えられる。 【００３８】上述した(a) 〜(e) の知見に基づき完成し
た本発明の要旨は、「ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽内の
溶鋼表面にＣａＯ含有フラックスを吹き付け、溶鋼中の
全酸素濃度を重量比率で５〜１５ｐｐｍ、硫黄濃度を重
量比率で４ｐｐｍ以下とした後、引き続き真空を維持し
ながら、取鍋内の溶鋼にＣａおよび／またはＣａ合金を
添加し、Ｃａ濃度を重量比率で５〜２７ｐｐｍとするこ
とを特徴とする高清浄耐ＨＩＣ鋼の製造方法」にある。 【００３９】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、転炉とＲＨ
式真空脱ガス装置を用いて実施する場合を例に説明す
る。 【００４０】転炉処理終了後、溶鋼を取鍋へ出鋼する。
取鍋をＲＨ真空脱ガス装置へ移動し、真空処理を開始す
る。本発明はスラグを活用しないので、特にその組成を
制御する必要はないが、より脱硫効率を高めるために、
出鋼時スラグ改質を実施したり、バブリング等でスラグ
改質を実施してもよい。また、スラグ組成はＣａＯ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 系スラグが望ましく、より好ましくは、重量比
でＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3＝０．９〜２．５とし、ＦｅＯ＋
ＭｎＯの濃度を２％以下としておくことが望ましい。 【００４１】真空処理開始後、本発明に従って処理を開
始するが、本発明の開始前に、ＲＨ真空脱ガス装置にて
Ａｌと酸素ガスを用いて昇温処理を施してもよい。ま
た、Ｃａ脱酸をより強化するために、製品規格上許され
る範囲でＡｌ濃度を高めておいてもよい。 【００４２】前記の処理を完了後、本発明の介在物除去
と脱硫を開始する。図６は本発明の真空脱ガス処理の概
要を示す縦断面図で、同図(a) は脱硫処理段階、同図
(b) はＣａ処理段階である。同図において符号１は真空
槽、３は溶鋼、６は真空槽の排気管、７はＣａＯを含む
フラックスを吹き付ける上吹きランス、８はフラック
ス、９はＣａおよび／またはＣａ合金を内包するワイ
ヤ、１０はワイヤ供給装置で、図３と同一部品は同一符
号で表す。 【００４３】同図(a) に示すように、真空処理の真空槽
内上吹きランス７からフラックス８を真空槽内の溶鋼３
の表面に吹き付けて、介在物除去を図ると同時に溶鋼中
Ｓ濃度を低減する。 【００４４】フラックスにはアルミナ系介在物の吸収能
の観点から、アルミナの吸収力の高いものすなわち、飽
和アルミナ濃度の高い組成が好ましい。また、この時脱
硫も同時に促進できれば、事前または事後の脱硫処理プ
ロセスを省略できる。従って、フラックスの組成はＣａ
Ｏ含有物質とし、その組成は、ＣａＯ：４０〜８０％、
Ａｌ2 Ｏ3 ：４０％以下が望ましく、反応効率向上を目
的にＣａＦ2 、ＭｇＯを加えてもよい。フラックス中の
これらの成分は単に混合するだけでもよいし、事前に加
熱して溶融均一混合したプリメルトフラックスでもよ
い。 【００４５】フラックス８の吹き付け速度ＶF （ｋｇ／
（溶鋼トン・分））は０．４≦ＶF≦１．６が望まし
い。ＶF が０．４未満であるとフラックスによる介在物
除去効果が著しく低下し、１．６を超えて高いと、フラ
ックス吹き付け時のスプラッシュ発生量が大きくなって
しまう。 【００４６】真空槽内溶鋼へのフラックス吹き付けによ
り、脱硫を行い、全酸素濃度を５〜１５ｐｐｍ、Ｓ濃度
を４ｐｐｍ以下とする。この段階で全酸素濃度が低下す
るので、介在物も除去されるが、一部は残される。 【００４７】前記の全酸素濃度が１５ｐｐｍを超えて高
いと、介在物量が多くなりすぎ、製品になったときのＨ
ＩＣが発生する。しかし、一方で、酸素濃度が５ｐｐｍ
未満であると介在物量が少なくなりすぎ、凝固時の酸化
物系介在物による鋼中Ｓの捕捉が不十分となり、鋳造時
に鋳片の中心部に中心偏析が発生し、高濃度化したＳに
よりＭｎＳが生成し、製品にＨＩＣが発生する。望まし
くは全酸素濃度は５〜９ｐｐｍである。 【００４８】また、脱硫後のＳ濃度は４ｐｐｍ以下にす
る必要がある。Ｓ濃度が４ｐｐｍを超えて高いと微細な
ＭｎＳが生成し、ＨＩＣが発生する。この微細なＭｎＳ
は低強度の耐ＨＩＣ鋼ではＨＩＣを発生させないが、割
れ感受性の高い高強度の耐ＨＩＣ鋼や、試験条件の厳し
いＣＡＰＣＩＳ試験、ＦＯＲＣＥ試験ではＨＩＣを発生
させるのである。望ましくは３ｐｐｍ以下である。Ｓ濃
度の下限は特に定めないが、脱硫コストを考慮すると下
限は２ｐｐｍ程度である。 【００４９】さらに、この脱硫処理中、表面活性元素で
あるＳが低減されるため、脱窒反応速度が増大し、溶鋼
中Ｎ濃度も３８ｐｐｍから１８ｐｐｍまで低下するとい
う効果もある。 【００５０】前記のフラックス吹き付けにより、介在物
除去と脱硫を行って全酸素濃度５〜１５ｐｐｍ、Ｓ濃
度：４ｐｐｍ以下とした後に、引き続き、図６(b) に示
すようにＣａ処理を行う。同図の例では、ワイヤフィー
ディング法によるＣａワイヤを添加する場合を示してい
る。添加位置は図３に示す好ましい添加領域の範囲であ
る。Ｃａの添加深さについては、Ｄ＝添加深さ／溶鋼深
さとして、Ｄは０．１５以上０．７以下が望ましい。Ｄ
が０．１５未満となると炉低耐火物の損耗が激しくな
り、０．７を超えて高くなるとＣａと溶鋼との反応時間
が短くなり、Ｃａ歩留まりが著しく低下してしまうため
である。Ｄの調整はインジェクションであればインジェ
クションランスの浸漬深さで制御でき、ワイヤフィ−デ
ィングでは送り込まれたワイヤが溶解する位置で制御で
きる。 【００５１】Ｃａおよび／またはＣａ合金とは、金属Ｃ
ａの他、Ｆｅ−Ｃａ、Ｃａ−Ｓｉ、Ｃａ−Ａｌ、Ｃａ−
Ａｌ−Ｓｉ合金等のＣａ合金やそれらの混合物であり、
さらにこれらのＣａ含有物質とフラックスの混合物、あ
るいはプリメルトフラックスなど、どのような形態でも
構わない。 【００５２】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加量はＣ
ａ純分で０．０７〜０．５（ｋｇ／溶鋼トン）であるこ
とが望ましい。添加量が０．０７（ｋｇ／溶鋼トン）未
満であればＣａ処理後のＣａ濃度を５ｐｐｍ以上とする
のは困難であり、０．５（ｋｇ／溶鋼トン）を超えて高
いとＣａ濃度を２７ｐｐｍ以下とすることが困難であ
る。 【００５３】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加速度Ｖ
C はＣａ純分換算で０．０１〜０．２（ｋｇ／（溶鋼ト
ン・分））が望ましい。ＶC が０．０１未満であると、
処理時間が長くなるに加え、溶鋼中Ｃａ活量を十分に上
げられないため、アルミナ介在物をＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ
系へ改質できない。ＶC が０．２を超えて高いと、単位
時間当たりのＣａ蒸気量が増大し、この蒸気気泡による
スラグ巻き込みが発生する他、Ｃａ添加部近傍のＣａ濃
度が局部的に高くなり、そこでＣａ−Ｓ系介在物が生成
してしまうためである。 【００５４】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加方法
は、これらの粉末や粒体を溶鋼に吹き込む方法、中空ワ
イヤ−内に充填して、ワイヤーを送り込むワイヤーフィ
ーディング法などいかなる方法でもよい。しかし、Ａｒ
ガスなどのキャリアガスによる吹き込みはスラグ巻き込
みの原因となるのであまり好ましい方法とはいえず、ワ
イヤーフィーディング法がより好ましい。 【００５５】Ｃａおよび／またはＣａ合金を添加する時
の真空槽内の真空度は環流が維持できる範囲であれば特
に規定されるものではないが、環流速度が低下すると溶
鋼成分の均一性が低下するため、真空度は８０Ｔｏｒｒ
以下が望ましい。 【００５６】Ｃａ処理後の溶鋼中のＣａ濃度は５〜２７
ｐｐｍとする必要がある。Ｃａ濃度が５ｐｐｍ未満であ
ると、介在物中ＣａＯ濃度が低くなりすぎ、アルミナ介
在物を球状化することができなくなるのに加え、Ｃａ−
Ａｌ−Ｏ系介在物による凝固時のＳ捕捉が十分に行われ
ず、ＭｎＳが生成し、中心偏析となって製品にＨＩＣが
発生する。一方、２７ｐｐｍを超えて高いと、介在物中
のＣａＯ濃度が高くなりすぎ、圧延時に破砕されてＨＩ
Ｃの原因となる。望ましくは１０〜２０ｐｐｍである。
また、介在物一個当たり中のＣａＯ、ＣａＳ濃度が合計
で４５〜６５重量％であると圧延時に破砕されにくい介
在物となる。 【００５７】Ｃａ添加終了後に合金成分濃度調整や、さ
らなる介在物除去を目的に５〜１０分の真空処理を施し
てもよい。 【００５８】 【実施例】転炉で脱炭し、取鍋に出鋼し、溶鋼３００ト
ンにＡｌを添加し、スラグにＡｌ含有炭酸カルシウムを
添加し、スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ濃度を合計で１．４
％とした。その後、取鍋をＲＨ真空脱ガス装置に移動
し、真空処理を開始した。 【００５９】真空処理開始後、溶鋼にＡｌを添加し、真
空槽内溶鋼表面に酸素ガスを吹き付けて溶鋼温度を１５
９５℃から１６３０℃に昇温させた。この昇温処理後、
真空度を１Ｔｏｒｒとし、本発明に従ってフラックス吹
き付け処理を開始した。 【００６０】なお、本発明開始前の溶鋼成分はＡｌ：
０．０５％、Ｍｎ：１．３％、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：
０．２％であった。 【００６１】真空槽内で溶鋼に吹き付けたフラックス
は、８０％ＣａＯ、１０％ＣａＦ2 、１０％ＭｇＯであ
り、吹き付け速度は０．５〜１．３ｋｇ／（溶鋼トン・
分）、処理時間を８分とした。 【００６２】フラックス吹き付け後、真空度を４０Ｔｏ
ｒｒとし、取鍋内溶鋼にＣａを添加した。用いたＣａ含
有物質は３０％Ｃａ−７０％Ｓｉなる組成のＣａＳｉ合
金で、ワイヤーフィーディング法により添加した。添加
速度はＣａ純分換算で０．０５〜０．１ｋｇ／（溶鋼ト
ン・分）とした。処理時間は７分とした。 【００６３】脱硫処理後、最終合金調整を行った後、真
空脱ガス処理を終了し、連続鋳造機によって鋳造した。
鋳造されたスラブを圧延し、ラインパイプに加工し、耐
ＨＩＣ性能をＣＡＰＣＩＳ試験によって評価した。なお
製品の強度グレ−ドはＸ８０である。 【００６４】表１に、本発明例の処理前、処理後および
製品におけるＳ濃度、介在物個数指数、ＣＡＰＣＩＳ試
験結果を示す。ＣＡＰＣＩＳ試験結果は、○が試験合格
であることを、×は試験不合格であったことをそれぞれ
示す。また、処理中のＣａおよび酸素濃度を表１に併せ
て示す。 【００６５】比較例として、ＲＨ真空脱ガス装置にて真
空槽内溶鋼表面にフラックスを吹き付け、その後大気圧
下でＣａＳｉをワイヤ−フィーディング法で添加した場
合（比較例１）と、取鍋内にＣａＯを吹き込んで脱硫し
た後真空脱ガス処理を行い、その後大気圧下でＣａＳｉ
をワイヤ−フィーディング法で炭化した場合（比較例
２）の結果を表１に併せて示す。 【００６６】表１に示すように、本発明例の場合、製品
Ｓ濃度も４ｐｐｍ以下であり、介在物指数も低い。比較
例１または比較例２に比べて極めて高い清浄度が得られ
ること、および過酷な腐食試験にも対応できる耐ＨＩＣ
鋼が得られることがわかった。 【００６７】 【表１】【００６８】 【発明の効果】本発明により、過酷な条件下の耐ＨＩＣ
性能に有害なＭｎＳ系、Ｃａ−ＳおよびＣａ−Ａｌ−Ｏ
−Ｓ系介在物を抑制して高清浄化を達成し、高強度の耐
ＨＩＣ鋼を安定して溶製することができる。
の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ラインパイプ用鋼として用いられる鋼材
に求められる重要な特性として耐ＨＩＣ性能がある。 【０００３】ＨＩＣ（水素誘起割れ）は鋼中に侵入した
水素原子が、鋼材で長く延びたＭｎＳ介在物、圧延時に
破砕され点状に延びたアルミナクラスタ介在物、あるい
はＣａ−Ｓ系介在物の周辺に集積することにより発生す
る。従って、ＨＩＣを抑止するにはＭｎＳ介在物の生成
抑止、Ｃａ−Ｓ系介在物の生成抑止および大型介在物の
除去が有効であるとされている。これらを目的にＣａ処
理が行われる。Ｃａ処理ではアルミナクラスタ−介在物
とＣａを反応させて球状のＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系に形態
制御し、アルミナクラスタ起因のＨＩＣを抑制すると同
時に、Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物で鋼中のＳを捕捉さ
せてＭｎＳ生成の抑止を図るという、２つの目的があ
る。ただし、この時Ｃａ添加量が過剰であると溶鋼中で
ＣａＳが生成し、Ｈ原子の集積点となって、ＨＩＣの起
点になる。 【０００４】これまでに、ＭｎＳ生成抑止やＣａＳ系介
在物の低減を図ることを目的として、下記のようなＣａ
処理技術が開発されてきた。 【０００５】例えば、特開平４−９９８１１号公報に
は、脱酸後の取鍋内溶鋼にＣａＯを吹き込んで脱硫した
後、Ｃａ合金を０．１〜０．７ｋｇ／溶鋼トン添加し、
鋼中にＣａを１〜４ｐｐｍ溶融させる技術が開示されて
いる。 【０００６】また、真空脱ガス装置でのＣａ添加方法も
提案されており、例えば、特開平４−１５７１１２号公
報には、真空脱ガス槽から取鍋に流れる溶鋼下降流にＣ
ａを添加する方法が開示されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】近年、耐ＨＩＣ鋼に対
してより高い強度と、より高い耐ＨＩＣ性能とが望まれ
ている。強度グレ−ドは従来のＸ５２、Ｘ６０からＸ７
０、Ｘ８０へとより高強度なものへ、また耐ＨＩＣ性能
評価試験もＮＡＣＥ条件からＣＡＰＣＩＳ試験、ＦＯＲ
ＣＥ試験とより過酷化している。 【０００８】耐ＨＩＣ試験の過酷化により、従来以上の
ＨＩＣ対策が必要となるが、鋼の強度が増すと鋼の割れ
感受性が高くなるため、高強度化の要求に対しても従来
以上のＨＩＣ対策が必要となる。 【０００９】前述した従来の技術は、主にＭｎＳ介在物
生成抑止に用いるＣａ添加量が多すぎた場合に生成する
Ｃａ−Ｓ系介在物を抑制することを主目的としたもので
ある。従って、これらの技術は、脱硫の徹底と溶鋼中酸
素濃度、硫黄濃度あるいはその両者に対応してＣａ添加
量、添加方法、濃度等を調整するものである。 【００１０】しかし、従来のＣａ処理技術には以下の課
題があり、高強度化、性能試験過酷化といった要求性能
に対応した耐ＨＩＣ鋼を安定的に製造することが困難で
あった。 【００１１】第一に溶鋼中に残留したＣａ−Ａｌ−Ｏ−
Ｓ系介在物の破砕抑制である。Ｃａ処理の結果、溶鋼中
に生成した球状のＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の一部が
溶鋼中に残留し、鋳造されたスラブ中でもその形態は球
状を維持する。しかし、このスラブを圧延するとＣａ−
Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物は破砕され、点状に延びたＢ系介
在物となり、これが原因となって製品にＨＩＣが発生す
る。従って、介在物を極力除去し、わずかに存在する介
在物は微小化、球状化してＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物
の破砕を抑制することが重要であったが、従来技術では
これを十分に抑制することができなかった。 【００１２】第二に介在物除去（清浄度の向上）であ
る。Ｃａ−Ｓ系介在物の生成抑止は従来技術でも可能で
あったが、Ｃａ処理前の大型アルミナ介在物の除去方
法、Ｃａ処理後の硫化・酸化物系介在物であるＣａ−Ａ
ｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の除去方法については効果的な手段
が見いだされていない。 【００１３】これまでは、介在物を除去するために真空
脱ガス処理時間を可能な限り延長し、残留したアルミナ
介在物に対しては介在物量に対応した量のＣａ、すなわ
ち溶鋼中の全酸素濃度に見合った量のＣａを添加する方
法が取られていた。しかし、Ｃａ処理によって生成する
Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物の除去については全く対策
が取られていなかった。すなわち、従来の技術は積極的
かつ効果的に介在物除去を図るものではなく、高い清浄
度を安定して得ることができなかった。 【００１４】以上に述べたように、従来のＣａ処理技術
はＣａ添加量の適正化、真空脱ガス装置でのＣａ歩留ま
り安定化等の手段により、(a) ＭｎＳ生成抑止、(b) Ｃ
ａ−Ｓ系介在物生成抑止または除去、は図ることができ
ても、(c) 大幅な清浄度の向上と(d) Ｃａ−Ａｌ−Ｏ−
Ｓ系介在物の破砕抑制とを図ることはできず、ＣＡＰＣ
ＩＳ試験、ＦＯＲＣＥ試験など過酷な性能評価試験に対
応した耐ＨＩＣ鋼、あるいは従来以上に高強度の耐ＨＩ
Ｃ鋼を製造することができなかった。 【００１５】本発明の課題は、耐ＨＩＣ性能に有害なＭ
ｎＳ系、Ｃａ−ＳおよびＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ系介在物を
低減して、高強度化が可能な高清浄耐ＨＩＣ鋼の製造方
法を提供することにある。 【００１６】 【課題を解決するための手段】発明者らはまず、Ｃａ処
理に際して処理前後の溶鋼中の成分の内、介在物と関与
の深い、酸素濃度、Ｓ濃度、Ｃａ濃度がＨＩＣ発生挙動
に及ぼす影響を調査した。調査に用いた鋼はＸ８０グレ
ードの鋼であり、ＨＩＣ試験はＣＡＰＣＩＳ試験であ
る。 【００１７】その結果、以下の点(a) 〜(e) が明らかと
なった。 (a) 脱硫後、Ｃａ処理前の溶鋼中の全酸素濃度の上下限
を管理すべきである。Ｃａ処理開始時の全酸素濃度が高
すぎると未処理の介在物の量が多くなり、この介在物が
スラグに移行せず、製品の耐ＨＩＣ性能に悪影響を及ぼ
す。逆に全酸素濃度が低く介在物量が少なすぎると、介
在物による鋼中Ｓの捕捉が不十分となり、鋳造時に鋳片
の中心部に中心偏析が発生し、高濃度化したＳによりＭ
ｎＳが生成し、製品にＨＩＣが発生する。従って、Ｃａ
処理前の溶鋼の全酸素濃度の上下限を管理する必要があ
る。 【００１８】(b) 脱硫後、Ｃａ処理前の溶鋼中のＳ濃度
を所定の値以下にしておかねばならない。Ｓ濃度が高い
と、Ｃａ処理によってもＳが除去できず、微細なＭｎＳ
が生成し、ＨＩＣが発生するためである。 【００１９】(c) Ｃａ処理後の溶鋼中Ｃａ濃度の上下限
を管理すべきである。Ｃａ処理後の溶鋼のＣａ濃度が低
すぎると、アルミナ介在物を球状化できず、また、Ｃａ
−Ａｌ−Ｏ系介在物による凝固時のＳ捕捉が十分に行わ
れず、ＭｎＳが生成し、中心偏析となって製品にＨＩＣ
が発生するためである。 【００２０】一方、圧延時に破砕されやすい介在物組成
を調査した結果、介在物中ＣａＯ、ＣａＳ濃度が合計で
７０％以上の高い値を示すことが確認された。すなわ
ち、Ｃａ濃度が高くなりすぎると、介在物中のＣａＯ、
ＣａＳ濃度が高くなり、圧延時に破砕されやすい介在物
となってしまう。従って、Ｃａ処理後のＣａ濃度の上下
限を管理する必要がある。 【００２１】次に本発明者らは、効果的な介在物除去法
について検討した。従来の清浄度を向上する方法には、
取鍋内溶鋼に不活性ガスやフラックスを吹き込んで介在
物を浮上させる方法、あるいは真空脱ガス処理時間を延
長して介在物を浮上させる時間を確保する方法がある。
しかし、前者の場合介在物除去効率が悪く、ばらつきも
大きいという問題があり、後者の場合は処理時間が長く
なりすぎるという問題があった。 【００２２】第１に、発明者らはＣａ処理前のアルミナ
介在物除去方法を検討した結果、 (d) ＲＨ真空脱ガス装置における処理中に、真空槽内溶
鋼表面にフラックスを吹き付けることにより、効果的に
アルミナ介在物を除去できることを見いだした。 【００２３】図１はＡｌ脱酸した溶鋼を真空脱ガス処理
するときの各種のフラックス添加方法別の全酸素濃度の
経時変化を示すグラフである。同図において、全酸素濃
度は重量比で全酸素濃度（Ｔ．［Ｏ］）を表す（以下、
濃度ｐｐｍは重量濃度ｐｐｍ、濃度％・含有量％は重量
％を表すものとする）。 【００２４】図２は同じく、Ａｌ脱酸した溶鋼を真空脱
ガス処理するときの各種のフラックス添加方法別の介在
物指数の経時変化を示すグラフである。同図において、
介在物個数は処理前の介在物個数を１として指数で示し
た。 【００２５】図１および図２は、Ａｌ脱酸した溶鋼を真
空脱ガス装置で処理する際、真空槽内の溶鋼表面にフラ
ックスを吹き付けた場合（○）、下降管の下にフラック
スを添加した場合（▲）、およびＲＨ真空脱ガス装置以
外のバブリング装置を用いて大気圧下で溶鋼にフラック
スを吹き込んだ場合（■）の酸素濃度と介在物指数を表
す。吹き込んだフラックスはＣａＯ：８０％−ＣａＦ：
１０％−ＭｇＯ：１０％である。フラックス供給速度は
０．７ｋｇ／（溶鋼トン・分）である。 【００２６】図１および図２から明らかなように、本発
明の方法の真空槽内溶鋼表面にフラックスを吹き付けた
場合（○）は他の添加方法（▲、■）に比較して、短時
間で酸素濃度、介在物個数共に大幅に低減できることが
わかる。 【００２７】第２に、発明者らはＣａ処理時の清浄度を
向上させる方法を検討した。通常、Ｃａ処理のＣａは金
属Ｃａや、ＣａＳｉ、ＦｅＣａ、ＣａＡｌ等のＣａ合
金、またはそれらの混合物を用いる（以下では単にＣａ
ともいう）。 【００２８】ＲＨ真空脱ガス処理後に大気圧下で取鍋に
Ｃａ添加する方法は介在物除去が困難である。これは取
鍋処理ではＲＨ真空脱ガス装置のような高い介在物除去
能力がないことと、取鍋でのＣａ添加中にスラグを巻き
込んでかえって介在物が増加してしまうためである。場
合によっては添加中に溶鋼が空気に触れて、酸素、窒素
および水素濃度が上昇する。 【００２９】一方、減圧下でＣａ添加を行う方法（一般
的にＲＨ真空脱ガス装置を用いる）では、真空槽内に添
加したＣａが蒸発しやすいためＣａ歩留まりが不安定と
なる。 【００３０】Ｃａ歩留まりを確保するためにＲＨ真空脱
ガス装置の下降管部あるいは下降管の下部にＣａを添加
すると、蒸発気化したＣａ蒸気によって下降流の流速が
低下し、ＲＨ真空脱ガス装置の介在物除去能力が低下す
る。 【００３１】発明者らは上記の問題を検討し、介在物除
去とＣａ歩留の安定化を達成するＣａ処理法を検討し、 (e) Ｃａ添加は真空処理中の取鍋内に行うのがよく、か
つＣａ添加に適した位置があることに想到した。 【００３２】図３は取鍋の溶鋼面位置でのＲＨ真空脱ガ
ス装置との位置関係を示す水平断面図である。同図にお
いて、符号２は取鍋、４は上昇管、５は下降管である。
同図に示す「好ましい添加領域」の範囲にＣａ添加を行
えば安定して高いＣａ歩留まりが得られ、かつ通常以上
の介在物除去能力が得られる。すなわち、Ｃａ蒸気がＲ
Ｈ真空脱ガス装置の真空槽の循環流を乱すことがないよ
うに、上昇管４、下降管５の周辺を避けた領域が好まし
い添加領域である。 【００３３】上記好ましい添加領域にＣａＳｉを内包す
るワイヤをワイヤフィーディング装置を用いて添加し、
時間経過とともに試料をサンプリングして溶鋼中の酸素
濃度と介在物個数の変化を調査した。比較用に、従来方
法で同量のＣａ添加をした場合も調査した。 【００３４】図４はＣａ添加に伴う溶鋼中の全酸素濃度
（Ｔ．［Ｏ］）の変化を示すグラフである。図５は、Ｃ
ａ添加に伴う溶鋼中の介在物個数の指数の変化を示すグ
ラフである。同図において、介在物個数は指数表示であ
り、Ｃａ処理前の介在物個数を１とした。 【００３５】図４および図５に、前記の好ましい領域に
Ｃａ添加した場合（○）、ＲＨ真空脱ガス装置で処理中
に下降管下部にＣａＳｉワイヤを添加した場合（■）お
よびＲＨ真空脱ガス装置外の大気圧下で取鍋にＣａＳｉ
ワイヤを添加した場合（▲）の結果を示す。 【００３６】図４に示すように、本発明方法（○）が脱
酸速度が最も大きく、これに伴って図５に示すように介
在物の減少速度が最も大きく、清浄度が向上しており、
その他の方法では介在物はむしろ悪化する場合もあるこ
とがわかった。 【００３７】これは、図３に示す好ましい添加領域から
Ｃａを添加する結果、ＲＨ真空脱ガス装置の環流が阻害
されないために介在物除去能力が維持されるに加えて、
Ｃａが安定的に供給されるため、液化球状化した介在物
の浮上分離が活発に進行するためと考えられる。 【００３８】上述した(a) 〜(e) の知見に基づき完成し
た本発明の要旨は、「ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽内の
溶鋼表面にＣａＯ含有フラックスを吹き付け、溶鋼中の
全酸素濃度を重量比率で５〜１５ｐｐｍ、硫黄濃度を重
量比率で４ｐｐｍ以下とした後、引き続き真空を維持し
ながら、取鍋内の溶鋼にＣａおよび／またはＣａ合金を
添加し、Ｃａ濃度を重量比率で５〜２７ｐｐｍとするこ
とを特徴とする高清浄耐ＨＩＣ鋼の製造方法」にある。 【００３９】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、転炉とＲＨ
式真空脱ガス装置を用いて実施する場合を例に説明す
る。 【００４０】転炉処理終了後、溶鋼を取鍋へ出鋼する。
取鍋をＲＨ真空脱ガス装置へ移動し、真空処理を開始す
る。本発明はスラグを活用しないので、特にその組成を
制御する必要はないが、より脱硫効率を高めるために、
出鋼時スラグ改質を実施したり、バブリング等でスラグ
改質を実施してもよい。また、スラグ組成はＣａＯ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 系スラグが望ましく、より好ましくは、重量比
でＣａＯ／Ａｌ2 Ｏ3＝０．９〜２．５とし、ＦｅＯ＋
ＭｎＯの濃度を２％以下としておくことが望ましい。 【００４１】真空処理開始後、本発明に従って処理を開
始するが、本発明の開始前に、ＲＨ真空脱ガス装置にて
Ａｌと酸素ガスを用いて昇温処理を施してもよい。ま
た、Ｃａ脱酸をより強化するために、製品規格上許され
る範囲でＡｌ濃度を高めておいてもよい。 【００４２】前記の処理を完了後、本発明の介在物除去
と脱硫を開始する。図６は本発明の真空脱ガス処理の概
要を示す縦断面図で、同図(a) は脱硫処理段階、同図
(b) はＣａ処理段階である。同図において符号１は真空
槽、３は溶鋼、６は真空槽の排気管、７はＣａＯを含む
フラックスを吹き付ける上吹きランス、８はフラック
ス、９はＣａおよび／またはＣａ合金を内包するワイ
ヤ、１０はワイヤ供給装置で、図３と同一部品は同一符
号で表す。 【００４３】同図(a) に示すように、真空処理の真空槽
内上吹きランス７からフラックス８を真空槽内の溶鋼３
の表面に吹き付けて、介在物除去を図ると同時に溶鋼中
Ｓ濃度を低減する。 【００４４】フラックスにはアルミナ系介在物の吸収能
の観点から、アルミナの吸収力の高いものすなわち、飽
和アルミナ濃度の高い組成が好ましい。また、この時脱
硫も同時に促進できれば、事前または事後の脱硫処理プ
ロセスを省略できる。従って、フラックスの組成はＣａ
Ｏ含有物質とし、その組成は、ＣａＯ：４０〜８０％、
Ａｌ2 Ｏ3 ：４０％以下が望ましく、反応効率向上を目
的にＣａＦ2 、ＭｇＯを加えてもよい。フラックス中の
これらの成分は単に混合するだけでもよいし、事前に加
熱して溶融均一混合したプリメルトフラックスでもよ
い。 【００４５】フラックス８の吹き付け速度ＶF （ｋｇ／
（溶鋼トン・分））は０．４≦ＶF≦１．６が望まし
い。ＶF が０．４未満であるとフラックスによる介在物
除去効果が著しく低下し、１．６を超えて高いと、フラ
ックス吹き付け時のスプラッシュ発生量が大きくなって
しまう。 【００４６】真空槽内溶鋼へのフラックス吹き付けによ
り、脱硫を行い、全酸素濃度を５〜１５ｐｐｍ、Ｓ濃度
を４ｐｐｍ以下とする。この段階で全酸素濃度が低下す
るので、介在物も除去されるが、一部は残される。 【００４７】前記の全酸素濃度が１５ｐｐｍを超えて高
いと、介在物量が多くなりすぎ、製品になったときのＨ
ＩＣが発生する。しかし、一方で、酸素濃度が５ｐｐｍ
未満であると介在物量が少なくなりすぎ、凝固時の酸化
物系介在物による鋼中Ｓの捕捉が不十分となり、鋳造時
に鋳片の中心部に中心偏析が発生し、高濃度化したＳに
よりＭｎＳが生成し、製品にＨＩＣが発生する。望まし
くは全酸素濃度は５〜９ｐｐｍである。 【００４８】また、脱硫後のＳ濃度は４ｐｐｍ以下にす
る必要がある。Ｓ濃度が４ｐｐｍを超えて高いと微細な
ＭｎＳが生成し、ＨＩＣが発生する。この微細なＭｎＳ
は低強度の耐ＨＩＣ鋼ではＨＩＣを発生させないが、割
れ感受性の高い高強度の耐ＨＩＣ鋼や、試験条件の厳し
いＣＡＰＣＩＳ試験、ＦＯＲＣＥ試験ではＨＩＣを発生
させるのである。望ましくは３ｐｐｍ以下である。Ｓ濃
度の下限は特に定めないが、脱硫コストを考慮すると下
限は２ｐｐｍ程度である。 【００４９】さらに、この脱硫処理中、表面活性元素で
あるＳが低減されるため、脱窒反応速度が増大し、溶鋼
中Ｎ濃度も３８ｐｐｍから１８ｐｐｍまで低下するとい
う効果もある。 【００５０】前記のフラックス吹き付けにより、介在物
除去と脱硫を行って全酸素濃度５〜１５ｐｐｍ、Ｓ濃
度：４ｐｐｍ以下とした後に、引き続き、図６(b) に示
すようにＣａ処理を行う。同図の例では、ワイヤフィー
ディング法によるＣａワイヤを添加する場合を示してい
る。添加位置は図３に示す好ましい添加領域の範囲であ
る。Ｃａの添加深さについては、Ｄ＝添加深さ／溶鋼深
さとして、Ｄは０．１５以上０．７以下が望ましい。Ｄ
が０．１５未満となると炉低耐火物の損耗が激しくな
り、０．７を超えて高くなるとＣａと溶鋼との反応時間
が短くなり、Ｃａ歩留まりが著しく低下してしまうため
である。Ｄの調整はインジェクションであればインジェ
クションランスの浸漬深さで制御でき、ワイヤフィ−デ
ィングでは送り込まれたワイヤが溶解する位置で制御で
きる。 【００５１】Ｃａおよび／またはＣａ合金とは、金属Ｃ
ａの他、Ｆｅ−Ｃａ、Ｃａ−Ｓｉ、Ｃａ−Ａｌ、Ｃａ−
Ａｌ−Ｓｉ合金等のＣａ合金やそれらの混合物であり、
さらにこれらのＣａ含有物質とフラックスの混合物、あ
るいはプリメルトフラックスなど、どのような形態でも
構わない。 【００５２】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加量はＣ
ａ純分で０．０７〜０．５（ｋｇ／溶鋼トン）であるこ
とが望ましい。添加量が０．０７（ｋｇ／溶鋼トン）未
満であればＣａ処理後のＣａ濃度を５ｐｐｍ以上とする
のは困難であり、０．５（ｋｇ／溶鋼トン）を超えて高
いとＣａ濃度を２７ｐｐｍ以下とすることが困難であ
る。 【００５３】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加速度Ｖ
C はＣａ純分換算で０．０１〜０．２（ｋｇ／（溶鋼ト
ン・分））が望ましい。ＶC が０．０１未満であると、
処理時間が長くなるに加え、溶鋼中Ｃａ活量を十分に上
げられないため、アルミナ介在物をＣａ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ
系へ改質できない。ＶC が０．２を超えて高いと、単位
時間当たりのＣａ蒸気量が増大し、この蒸気気泡による
スラグ巻き込みが発生する他、Ｃａ添加部近傍のＣａ濃
度が局部的に高くなり、そこでＣａ−Ｓ系介在物が生成
してしまうためである。 【００５４】Ｃａおよび／またはＣａ合金の添加方法
は、これらの粉末や粒体を溶鋼に吹き込む方法、中空ワ
イヤ−内に充填して、ワイヤーを送り込むワイヤーフィ
ーディング法などいかなる方法でもよい。しかし、Ａｒ
ガスなどのキャリアガスによる吹き込みはスラグ巻き込
みの原因となるのであまり好ましい方法とはいえず、ワ
イヤーフィーディング法がより好ましい。 【００５５】Ｃａおよび／またはＣａ合金を添加する時
の真空槽内の真空度は環流が維持できる範囲であれば特
に規定されるものではないが、環流速度が低下すると溶
鋼成分の均一性が低下するため、真空度は８０Ｔｏｒｒ
以下が望ましい。 【００５６】Ｃａ処理後の溶鋼中のＣａ濃度は５〜２７
ｐｐｍとする必要がある。Ｃａ濃度が５ｐｐｍ未満であ
ると、介在物中ＣａＯ濃度が低くなりすぎ、アルミナ介
在物を球状化することができなくなるのに加え、Ｃａ−
Ａｌ−Ｏ系介在物による凝固時のＳ捕捉が十分に行われ
ず、ＭｎＳが生成し、中心偏析となって製品にＨＩＣが
発生する。一方、２７ｐｐｍを超えて高いと、介在物中
のＣａＯ濃度が高くなりすぎ、圧延時に破砕されてＨＩ
Ｃの原因となる。望ましくは１０〜２０ｐｐｍである。
また、介在物一個当たり中のＣａＯ、ＣａＳ濃度が合計
で４５〜６５重量％であると圧延時に破砕されにくい介
在物となる。 【００５７】Ｃａ添加終了後に合金成分濃度調整や、さ
らなる介在物除去を目的に５〜１０分の真空処理を施し
てもよい。 【００５８】 【実施例】転炉で脱炭し、取鍋に出鋼し、溶鋼３００ト
ンにＡｌを添加し、スラグにＡｌ含有炭酸カルシウムを
添加し、スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ濃度を合計で１．４
％とした。その後、取鍋をＲＨ真空脱ガス装置に移動
し、真空処理を開始した。 【００５９】真空処理開始後、溶鋼にＡｌを添加し、真
空槽内溶鋼表面に酸素ガスを吹き付けて溶鋼温度を１５
９５℃から１６３０℃に昇温させた。この昇温処理後、
真空度を１Ｔｏｒｒとし、本発明に従ってフラックス吹
き付け処理を開始した。 【００６０】なお、本発明開始前の溶鋼成分はＡｌ：
０．０５％、Ｍｎ：１．３％、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：
０．２％であった。 【００６１】真空槽内で溶鋼に吹き付けたフラックス
は、８０％ＣａＯ、１０％ＣａＦ2 、１０％ＭｇＯであ
り、吹き付け速度は０．５〜１．３ｋｇ／（溶鋼トン・
分）、処理時間を８分とした。 【００６２】フラックス吹き付け後、真空度を４０Ｔｏ
ｒｒとし、取鍋内溶鋼にＣａを添加した。用いたＣａ含
有物質は３０％Ｃａ−７０％Ｓｉなる組成のＣａＳｉ合
金で、ワイヤーフィーディング法により添加した。添加
速度はＣａ純分換算で０．０５〜０．１ｋｇ／（溶鋼ト
ン・分）とした。処理時間は７分とした。 【００６３】脱硫処理後、最終合金調整を行った後、真
空脱ガス処理を終了し、連続鋳造機によって鋳造した。
鋳造されたスラブを圧延し、ラインパイプに加工し、耐
ＨＩＣ性能をＣＡＰＣＩＳ試験によって評価した。なお
製品の強度グレ−ドはＸ８０である。 【００６４】表１に、本発明例の処理前、処理後および
製品におけるＳ濃度、介在物個数指数、ＣＡＰＣＩＳ試
験結果を示す。ＣＡＰＣＩＳ試験結果は、○が試験合格
であることを、×は試験不合格であったことをそれぞれ
示す。また、処理中のＣａおよび酸素濃度を表１に併せ
て示す。 【００６５】比較例として、ＲＨ真空脱ガス装置にて真
空槽内溶鋼表面にフラックスを吹き付け、その後大気圧
下でＣａＳｉをワイヤ−フィーディング法で添加した場
合（比較例１）と、取鍋内にＣａＯを吹き込んで脱硫し
た後真空脱ガス処理を行い、その後大気圧下でＣａＳｉ
をワイヤ−フィーディング法で炭化した場合（比較例
２）の結果を表１に併せて示す。 【００６６】表１に示すように、本発明例の場合、製品
Ｓ濃度も４ｐｐｍ以下であり、介在物指数も低い。比較
例１または比較例２に比べて極めて高い清浄度が得られ
ること、および過酷な腐食試験にも対応できる耐ＨＩＣ
鋼が得られることがわかった。 【００６７】 【表１】【００６８】 【発明の効果】本発明により、過酷な条件下の耐ＨＩＣ
性能に有害なＭｎＳ系、Ｃａ−ＳおよびＣａ−Ａｌ−Ｏ
−Ｓ系介在物を抑制して高清浄化を達成し、高強度の耐
ＨＩＣ鋼を安定して溶製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼を真空脱ガス処理するときの各種のフラッ
クス添加方法別の全酸素濃度の経時変化を示すグラフで
ある。 【図２】溶鋼を真空脱ガス処理するときの各種のフラッ
クス添加方法別の介在物個数指数の経時変化を示すグラ
フである。 【図３】取鍋の溶鋼面位置でのＲＨ真空脱ガス装置との
位置関係を示す水平断面図である。 【図４】Ｃａ添加に伴う溶鋼中の全酸素濃度の変化を示
すグラフである。 【図５】Ｃａ添加に伴う溶鋼中の介在物個数の指数の変
化を示すグラフである。 【図６】本発明の真空脱ガス処理の概要を示す縦断面図
で、同図(a) は脱硫処理段階、同図(b) はＣａ処理段階
である。 【符号の説明】 １ 真空槽 ２ 取鍋 ３ 溶鋼 ４ 上昇管 ５ 下降管 ６ 排気管 ７ 上吹きランス ８ フラックス ９ ワイヤ １０ ワイヤ供給装置
クス添加方法別の全酸素濃度の経時変化を示すグラフで
ある。 【図２】溶鋼を真空脱ガス処理するときの各種のフラッ
クス添加方法別の介在物個数指数の経時変化を示すグラ
フである。 【図３】取鍋の溶鋼面位置でのＲＨ真空脱ガス装置との
位置関係を示す水平断面図である。 【図４】Ｃａ添加に伴う溶鋼中の全酸素濃度の変化を示
すグラフである。 【図５】Ｃａ添加に伴う溶鋼中の介在物個数の指数の変
化を示すグラフである。 【図６】本発明の真空脱ガス処理の概要を示す縦断面図
で、同図(a) は脱硫処理段階、同図(b) はＣａ処理段階
である。 【符号の説明】 １ 真空槽 ２ 取鍋 ３ 溶鋼 ４ 上昇管 ５ 下降管 ６ 排気管 ７ 上吹きランス ８ フラックス ９ ワイヤ １０ ワイヤ供給装置
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平９−87732（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−333619（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−3620（ＪＰ，Ａ)
特開2000−73116（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−259352（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−171247（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21C 7/00
C21C 7/06
C21C 7/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽内の溶鋼表
面にＣａＯ含有フラックスを吹き付け、溶鋼中の全酸素
濃度を重量比率で５〜１５ｐｐｍ、硫黄濃度を重量比率
で４ｐｐｍ以下とした後、引き続き真空を維持しなが
ら、取鍋内の溶鋼にＣａおよび／またはＣａ合金を添加
し、Ｃａ濃度を重量比率で５〜２７ｐｐｍとすることを
特徴とする高清浄耐ＨＩＣ鋼の製造方法。
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| JP25130398A JP3417311B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 高清浄耐ｈｉｃ鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP25130398A JP3417311B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 高清浄耐ｈｉｃ鋼の製造方法 |
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