JP4418118B2 - 溶鋼中の酸化物微細分散方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鋼中に微細な酸化物を多量に分散させて、脱酸生成物による欠陥を防止する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼中に微細酸化物を生成し、分散する方法としては、一般に酸素と親和性の強い脱酸金属または合金を溶鋼中に添加して、鋼中酸素と反応させ酸化物を生成することが行われている。また、予め脱酸元素または脱酸合金を溶鋼に添加し脱酸した溶鋼に、酸素を供給することで、鋼中の脱酸元素と酸素を反応させ酸化物を生成することも行われている。この場合の酸素の供給方法としては、例えば、特開平１０−１９３０４６号公報に開示されているような、固体酸素イオン伝導体を用い、電圧印可により酸素を供給する方法や酸化性ガスを吹き込む方法、および特開平８−２４６０２６号公報に開示されているような、酸化鉄を添加する方法、酸素含有量が１〜１０体積％の気体を吹き込む方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
脱酸元素を溶鋼中に添加して溶鋼中に微細酸化物を生成する方法においては、添加した脱酸金属が完全に溶解するまでの間は、脱酸金属近傍の溶鋼中の脱酸元素の濃度と溶存酸素の濃度積は飽和溶解度積よりも大きくなっている。脱酸元素と酸素が過飽和な状態にあるとき、脱酸生成物は粗大になりやすい。この粗大な脱酸生成物は、欠陥の原因になり鋼製品の品質を低下させることになる等の問題がある。
【０００４】
一方、予め脱酸元素または脱酸合金を溶鋼に添加し脱酸した溶鋼に、酸素を供給することで、鋼中の脱酸元素と酸素を反応させ酸化物を生成する方法においては、次のような問題がある。固体酸素イオン伝導体を用い、電圧印加により酸素を供給する方法や酸化性ガスを吹き込む方法では、酸素供給速度が小さいため、多量の酸化物を溶鋼中に分散させることが困難である。すなわち、固体酸素イオン伝導体を用い電圧印加により酸素を供給する方法では、酸素の供給速度は、通電する電流に依存し、多量の酸化物を生成させるためには、多大な電流が必要であり、コスト的に不利になる。また、酸化性ガスを吹き込む方法でも、多量のガスが必要となり、コスト的に不利である。一方、酸化鉄を添加する方法では、添加した酸化鉄が完全に溶解するまでの間は、酸化鉄近傍の溶鋼中の酸素と脱酸の濃度は過飽和な状態にあり、製品欠陥の原因となる粗大な脱酸生成物が生成しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を有利に解決するためになされたものであり、溶鋼中に微細な酸化物を確実に生成して分散させ、鋼製品の品質を向上する溶鋼中の微細酸化物分散方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、溶鋼に脱酸剤を添加した後に、脱酸剤を添加した後の溶鋼よりも溶存酸素濃度が高い他の溶鋼を添加する溶鋼中の酸化物微細分散方法であり、また、この方法において、溶存酸素の供給量が脱酸剤を添加した溶鋼１トンあたりに１〜１０ｇである溶鋼中の酸化物微細分散方法、である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
溶鋼に脱酸剤を添加し、脱酸元素を溶解させた溶鋼に、低速度で酸素を供給することで、溶鋼中に、粗大な酸化物の生成を抑制しつつ、微細な酸化物を多量に分散させることができる。その際、脱酸剤を添加した溶鋼に、その溶鋼よりも溶存酸素濃度が高い溶鋼を添加することにより、低速度でかつ、電圧印加や酸化性ガス吹き込みに比べて多量の酸素を供給することが可能であるため、溶鋼中に、粗大な酸化物の生成を抑制しつつ、微細な酸化物を多量に分散させることができることを見い出した。
【０００８】
溶鋼に添加される脱酸剤としては、シリコン、マンガン、アルミニウム、チタン、カルシウム、マグネシウムあるいはこれらの脱酸元素を含む合金などが通常用いられる。
溶存酸素濃度が高い溶鋼を添加する時期は、脱酸元素を添加した後であれば、特に問わない。ただし、溶存酸素濃度が高い溶鋼を添加してから長時間保持していると生成した酸化物が溶鋼中を浮上し、数が減少する場合があるため、溶存酸素濃度が高い溶鋼を添加する時期は、鋳造を開始する直前が好ましい。
【０００９】
溶鋼中に微細な酸化物を多量に分散させるに際し、脱酸剤を添加した溶鋼に供給される溶存酸素の量は重要である。すなわち、脱酸剤を添加した溶鋼１トン当たりに１ｇ未満である場合には、生成する酸化物の量を十分多くすることができない。一方、１０ｇ超の場合には、粗大な酸化物が生成し、製品の品質を劣化させる。したがって、溶存酸素の供給量は脱酸剤を添加した溶鋼１トンあたりに１〜１０ｇとする。なお、ここで、脱酸剤を添加した溶鋼１トンあたりというのは、添加した脱酸剤も含めて溶鋼１トンあたりという意味である。
【００１０】
本発明の方法を実施するに当たり、脱酸溶鋼およびそれに添加する溶鋼中の溶存酸素濃度の測定は鉄鋼業で通常実施されている方法、すなわち、カルシア安定化ジルコニア固体電解質を用いたプローブを溶鋼に浸漬し起電力を測定する方法を用いる。この方法によって測定された溶存酸素濃度に応じて、溶存酸素の供給量が脱酸剤を添加した溶鋼１トンあたりに１〜１０ｇとなるように、溶存酸素濃度の高い溶鋼の添加量を調整する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
転炉で吹錬し、出鋼中にフェロシリコン、フェロマンガンを添加し、さらに取鍋内でアルミ、チタン、マグネシウムを添加して脱酸した、質量％で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ａｌ：０．００３〜０．００５％、Ｔｉ：０．００８〜０．０１５％、Ｍｇ：０．００１％、Ｆ．Ｏ：０．０００３％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素を含有する取鍋内溶鋼に、溶存酸素Ｆ．Ｏが０．１％の未脱酸溶鋼を添加した。取鍋内溶鋼量は３００トンで未脱酸溶鋼の添加量を溶鋼１トンあたりの溶存酸素供給量が１〜１０ｇの範囲にある。比較例１は、酸素供給量が本発明の方法と同等になる量のＦｅ２Ｏ３を添加した場合である。比較例２は、酸素含有量が１０体積％のＡｒ−Ｏ２ガスを溶鋼中に吹き込んだ場合である。酸素供給終了から５分後に溶鋼より試料を採取し、その断面を光学顕微鏡で観察し、０．５μｍ以上の酸化物の個数をカウントした。表１に示すように、比較例１では、平均径が大きく個数も少なく、比較例２では、平均径がやや小さいものの個数が少ないのに対して、本発明の方法では、平均径が小さく、個数が多い。すなわち、微細な酸化物が多量に分散している。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【発明の効果】
本発明により、粗大な酸化物を生成させることなく、溶鋼中に微細な酸化物を多量に分散させることができ、鋼製品の欠陥を防止して製品の品質を向上させることが可能となった。

Claims (2)

1. 溶鋼に脱酸剤を添加した後に、脱酸剤を添加した後の溶鋼よりも溶存酸素濃度が高い他の溶鋼を添加することを特徴とする溶鋼中の酸化物微細分散方法。
2. 溶存酸素の供給量が脱酸剤を添加した溶鋼１トンあたりに１〜１０ｇであることを特徴とする請求項１記載の溶鋼中の酸化物微細分散方法。