JP5132177B2

JP5132177B2 - 極低Ｓｉ、極低Ｃ、極低Ｓの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法

Info

Publication number: JP5132177B2
Application number: JP2007091399A
Authority: JP
Inventors: 孝幸生野; 嘉一郎石堂
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008248323A

Description

本発明は、電気炉（「ＥＦ」という。）−取鍋精錬炉（「ＬＦ」という。）−還流式真空脱ガス装置（「ＲＨ」という。）のプロセスにおいて、薄板圧延に用いる極低Ｓｉ、極低Ｃ、極低Ｓの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法、特に極低Ｓｉ、極低Ｃ、極低Ｓの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造において、溶鋼中に存在する非金属介在物の形態制御を行い、薄板圧延時に疵不良などを改善するための精錬方法および脱酸方法に関する。

コンピューターディスプレイのシャドウマスクなどに使用される高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼薄板においては、高品質が要求されるためＶＩＭ（真空誘導炉）などの真空溶解材やＶＡＲ（真空アーク再溶解炉）やＥＳＲ（エレクトロスラグ再溶解炉）などの再溶解材により供給されてきたが、近年になって低コストを目的として、たとえばＥＦ−二次精錬設備などの大気溶解材での製造が求められ、大気溶解においても同様の加工性が望まれるため、清浄度の向上や加工性に適した低融点可塑性介在物への形態制御が求められている。

高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の薄板圧延の際、問題になる疵などは製鋼段階で生成する高融点の介在物が起因して起こる。たとえば３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼では非常に薄く圧延する必要もあり、Ａｌ含有量が非常に微細であっても圧延工程で低融点では非塑性のＡｌ₂Ｏ₃系介在物に起因する表面疵が生じる。また８〜１０μｍ前後の大きさのＡｌ₂Ｏ₃系介在物でも表面疵の問題が生じる。このように極低Ｃ、高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼は二次精錬時に脱炭工程が必要にもかかわらず、非常に厳しい品質グレードを要求されており、介在物の形態制御は必須である。

介在物の形態制御技術は、介在物組成がＡｌ₂Ｏ₃単体になるのを避けるため、金属Ａｌを使用せずに脱酸にＳｉ、Ｍｎ合金鉄を使用し、それと共に、ＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系の精錬スラグを形成する。スラグの塩基度が大きくなるほど溶鋼中のＡｌ濃度は増加し、鋼中介在物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度も増加する知見を利用して、あらかじめ精錬時に低塩基度スラグで精錬を行う方法が一般的である。しかし上記の方法では、低塩基度下での操業のため、目的の一つである極低Ｓ化を達成することは困難である。

また、極低Ｓｉが要求されるため、従来のＳｉ含有鋼に比べると、積極的なＳｉ脱酸を実施できないことに起因して、酸素レベルおよび清浄度が悪化し圧延疵の問題が生じる。

ところで、鏡面仕上げステンレス鋼を得るための介在物形態制御方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、（１）鋼中のｓｏｌ．Ａｌの上限値を５０ｐｐｍ以下に制御し、（２）延性介在物を抑制するためにスラグ塩基度を１．０〜１．５に制御することが示されている。しかし、前者の制御については数１０μｍの大型Ａｌ₂Ｏ₃のクラスターを対象としているため、また後者の塩基度については、制御する介在物組成および形態が異なるため、また、Ｓｉについては何も触れられていないため、この方法では、極低Ｓｉの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼として要求される介在物レベルを満足することは困難である。

特開平８−１０４９１５号公報

本発明は以上の問題点を踏まえ、ＥＦ−ＬＦ−ＲＨ脱ガス工程において、高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の極低Ｓ、極低Ｃおよび極低Ｓｉを実現し、なおかつ２次精錬にてＡｌ₂Ｏ₃単体の非金属介在物を生成させることなく、非金属介在物を低融点可塑性のスペーサタイトを主体としたＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態制御する製造方法を提供するものである。

本発明の課題を解決するための手段は、薄板圧延に用いる高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法において、電気炉でスクラップおよび合金を溶解し、ＬＦにて塩基度が２．８〜４．０のスラグを用い、不純物以外の金属ＡｌをＬＦからＲＨ脱ガス終了まで使用せずに精錬し、脱硫を行った後、この高塩基度のスラグを除去し、塩基度が０．５と低く、かつＡｌ₂Ｏ₃含有を設計して作られた人工フラックスを投入しスラグの置き換えを行い、一方、Ｓｉは脱酸を目的として添加するが、脱酸が終了した後には添加を行わずにＬＦ精錬を終了し、ＲＨ脱ガス処理にて酸素を吹精することにより脱炭、脱Ｓｉを行うが、脱炭中は鋼中のＳｉを残存させ、脱炭終了後、７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄および成分規格を超えないだけのＳｉを投入して脱酸し、攪拌時間を置くことで溶鋼の脱酸とＡｌ₂Ｏ₃の還元を促進させ、以上による非金属介在物を低融点で延性を有するスペーサタイトを主体としたＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御することを特徴とするＳｉ≦０．０３％、Ｃ≦０．００６％、Ｓ≦３０ｐｐｍ、Ｏ₂≦６０ｐｐｍを満足する高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法である。

特に、薄板圧延に用いる高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法において、電気炉でスクラップおよび合金を溶解し、ＬＦにて塩基度が％ＣａＯ／％ＳｉＯ₂＝２．８〜４．０のスラグを用い、不純物以外の金属ＡｌをＬＦからＲＨ脱ガス終了まで使用せずに精錬し、脱硫を速やかに行ってＳ≦１０ｐｐｍにした後、この高塩基度のスラグを完全に除去し、低塩基度に設計して作られた人工フラックスを投入してスラグを置き換え、％ＣａＯ／％ＳｉＯ₂＝１．８〜２．２、Ａｌ₂Ｏ₃＝８〜１０％とすると共に、一方でＳｉは脱酸が十分になるまで添加する。しかし、脱酸が終了した後にはＳｉは添加を行わず、０．０５％≦鋼中のＳｉ≦０．０８％としてＬＦ精錬を終了し、ＲＨ脱ガスにて脱炭に最小限必要な酸素を脱炭計で判断して吹精することにより脱炭、脱Ｓｉを行う。しかし、少なくとも脱炭中の鋼中のＳｉ≧０．０１％となるよう制御し、脱炭終了後、高ＣのＭｎおよび成分規格を超えないだけのＳｉを投入してＣおよびＳｉで脱酸し、２０分以上の攪拌時間を置く間、脱酸が完了するまで高ＣのＭｎおよび成分規格を超えないだけのＳｉで溶鋼の脱酸とＡｌ₂Ｏ₃の還元を促進させ、以上による非金属介在物を低融点で延性であるスペーサタイトなどのＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御することを特徴とするＳｉ≦０．０３％、Ｃ≦０．００６％、Ｓ≦３０ｐｐｍ、Ｏ₂≦６０ｐｐｍを満足する高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法である。

以上の手段により本発明は、ＥＦ−ＬＦ−ＲＨ脱ガスという工程において、電気炉で溶解した溶鋼を取鍋炉にて高塩基度スラグを脱硫した後にスラグを除去し、低塩基度のスラグに置き換え、決められたＳｉを鋼中に含有させ、ＲＨ脱ガス工程で脱炭を行う際、必要最小限の酸素を吹き込み、その際に鋼中のＳｉが残存するようにコントロールする。高炭素のＭｎ合金およびＳｉで脱酸を行った後、脱酸、還元反応に十分な攪拌時間を与える。その結果、加工性に優れる非金属介在物を低融点可塑性であるスペーサタイトなどのＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系の非金属介在物に形態制御した極低Ｓｉ、極低Ｃ、極低Ｓの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼を得ることができた。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の手段の鋼として要求されている成分に必要なＮｉ合金鉄と不純物を十分に満足できるスクラップ鉄を電気炉で溶解し、酸化精錬によりＰ、Ｃｒなどの除去を行う。

次いで、電気炉から取鍋に出鋼された溶鋼をＬＦで取鍋精錬するにあたって、溶鋼の出鋼とともに出されたＴ−Ｆｅ含有量の高い酸化スラグを除去し、引き続いてＬＦ中でＣａＯ、ＣａＦ₂を主成分とするスラグで造滓し、金属Ａｌの含有が極めて少ない金属Ｓｉによって溶鋼を脱酸しながら精錬を開始する。脱酸が終了しても、さらにＣａＯを順次投入して行き、高い塩基度を保ちながら精錬を行うことで、脱硫を迅速に進行させる。Ｓ≦１０ｐｐｍとなったところで、高塩基度のスラグを完全に除去し、塩基度が０．５に設計された人工フラックスとＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃を投入し、％ＣａＯ／％ＳｉＯ₂＝１．８〜２．２、Ａｌ₂Ｏ₃＝８〜１０％となるように調整する。このようにスラグを低塩基度に調整することにより、酸素の活量を上げ、溶鋼中のｓｏｌ．Ａｌを低減させ、さらには鋼中介在物中のＡｌ₂Ｏ₃を低減する。

ＬＦで投入する金属Ｓｉは脱酸を目的として添加するが、脱酸が終了した時点で投入を止め、ＬＦ精錬の終了時にて鋼中のＳｉを０．０４％≦鋼中のＳｉ≦０．０８％とする。

上記のようにＬＦで精錬を終了した溶鋼をＲＨ脱ガス装置に移し、槽内を真空にし、溶鋼を還流させ脱ガス処理を開始し、槽内に酸素を吹き込み、電気炉やＬＦ処理時に電極を起因として含有％がアップしたＣを０．００６％以下まで脱炭する。この時、脱炭に必要最小限の酸素を脱炭計より脱炭具合を判断して吹き込み、鋼中のＳｉを少なくとも０．０１％以上にコントロールする。酸素を止め拡散脱酸を行い、排ガス分析計で炭酸ガスが検出されなくなれば、７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄およびＳｉを投入して脱酸し、攪拌時間を置く間、脱酸が完了するまで７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄および成分規格を超えないだけのＳｉで溶鋼の脱酸とＡｌ₂Ｏ₃の還元を促進させる。Ｃ含有合金を投入しても排ガス分析計にて炭酸ガスが検出されなくなり、Ｃ、Ｓｉが歩留れば、脱酸終了とみなし、所定の成分に調整した後、Ａｒシールによる断気鋳込を行う。ＲＨ還流中、または鋳込み時に還元されたｓｏｌ．Ａｌは非常に微量な濃度が拡散されて分布するため、Ａｌ単体系介在物が生成されず、非金属介在物は低融点で延性を有するスペーサタイトを主体としたＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御される。以上より、非金属介在物を低融点で延性であるスペーサタイトを主体としたＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御して、Ｓｉ≦０．０３％、Ｃ≦０．００６％、Ｓ≦３０ｐｐｍ、Ｏ₂≦６０ｐｐｍを満足する高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼を得る。

高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼、たとえば３６％Ｎｉにおいては、極低ＳｉたとえばＳｉ＝０．０５％の領域では、従来、ＳｉたとえばＳｉ＝０．１５％の領域に比べ、少量のｓｏｌ．Ａｌでも、介在物の組成がＳｉＯ₂単体系からＭｎＯ・ＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃系へと移行する知見があるため、上記のような弱い還元でも形態制御が行える。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

１００ｔ電気炉にスクラップと合金を合計８５ｔ溶解し、７９ｔの溶鋼を得た。ＬＦ精錬にて電気炉からのスラグを除去した後、脱酸を行い、ＣａＯ、ＣａＦ₂を投入し、塩基度３．７のスラグを造滓して脱硫した結果、Ｓ＝１０ｐｐｍを得た。スラグを完全に除去し、ＣａＯ、ＣａＦ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を造滓し、塩基度２．１、Ａｌ₂Ｏ₃＝９．４４％を得た。またＬＦ精錬終了時に、鋼中のＳｉ＝０．０６％を得た。この溶鋼をＲＨ脱ガスにて脱炭処理を行いＣ＝０．００２％を得た。７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄を投入して脱酸を終了し、最終的に表１に示すスラグ組成（％）のスラグを経て、表２に示す成分を含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼成分（％）を得た。その介在物成分（％）を表３に示す。

本発明によって、表２に示すような極低Ｓｉ、極低Ｃ、極低Ｓの高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼を得ることができ、かつＡｌ₂Ｏ₃単体系介在物を発生させることなく、非金属介在物を低融点可塑性であるスペーサタイトを主体とした表３に示すＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系の非金属介在物に形態制御することができた。

Claims

薄板圧延に用いる高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法において、電気炉でスクラップおよび合金を溶解し、ＬＦにて塩基度が２．８〜４．０のスラグを用い、不純物以外の金属ＡｌをＬＦからＲＨ脱ガス終了まで使用せずに精錬し、脱硫を行った後、この高塩基度のスラグを除去し、塩基度が０．５と低く、かつＡｌ₂Ｏ₃含有に設計して作られた人工フラックスを投入しスラグの置き換えを行い、一方でＳｉは脱酸が十分になるまで添加するが、脱酸が終了した後には添加を行わずＬＦ精錬を終了し、ＲＨ脱ガスにて酸素を吹精することにより脱炭、脱Ｓｉを行うが、脱炭中は鋼中のＳｉを残存させ、脱炭終了後、７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄および成分規格を超えないだけのＳｉを投入して脱酸し、十分な攪拌時間を置くことで溶鋼の脱酸とＡｌ₂Ｏ₃の還元を促進させ、以上による非金属介在物を低融点で延性を有するスペーサタイトを主体とするＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御することを特徴とするＳｉ≦０．０３％、Ｃ≦０．００６％、Ｓ≦３０ｐｐｍ、Ｏ₂≦６０ｐｐｍを満足する高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法。
薄板圧延に用いる高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法において、電気炉でスクラップおよび合金を溶解し、ＬＦにて塩基度が２．８〜４．０のスラグを用い、不純物以外の金属ＡｌをＬＦからＲＨ脱ガス終了まで使用せずに精錬し、脱硫を速やかに行いＳ≦１０ｐｐｍにした後、この高塩基度のスラグを除去し、低塩基度に設計して作られた人工フラックスを投入しスラグを置き換えてスラグの塩基度を％ＣａＯ／％ＳｉＯ₂＝１．８〜２．２、Ａｌ₂Ｏ₃＝８〜１０％とすると共に、一方でＳｉは脱酸が十分になるまで添加するが、脱酸が終了した後には添加を行わずに０．０５％≦鋼中のＳｉ≦０．０８％としてＬＦ精錬を終了し、ＲＨ脱ガスにて脱炭に最小限必要な酸素を脱炭計で判断して吹精することにより脱炭、脱Ｓｉを行うが、少なくとも脱炭中の鋼中のＳｉ≧０．０１％となるよう制御し、脱炭終了後、７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄および成分規格を超えないだけのＳｉを投入して、ＣおよびＳｉ脱酸し、２０分以上の攪拌時間を置く間、脱酸が完了するまで７％Ｃ−Ｍｎ合金鉄および成分規格を超えないだけのＳｉで溶鋼の脱酸とＡｌ₂Ｏ₃の還元を促進させ、以上による非金属介在物を低融点で延性を有するスペーサタイトなどのＭｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系に形態を制御することを特徴とするＳｉ≦０．０３％、Ｃ≦０．００６％、Ｓ≦３０ｐｐｍ、Ｏ₂≦６０ｐｐｍを満足する高Ｎｉ−Ｆｅ合金鋼の製造方法。