JP5347729B2 - Ca処理鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1では(ア)式、(イ)式に従う具体的なCa添加量の決定方法として、以下の二つの方法が示されている。
0.8 ≦SCI≦ 2.3・・・・(イ)
第一の方法は、操業および製造後の鋼材組成を分析してあらかじめデータを蓄積しておき、得られた実績からCaの添加量を決定する方法である。この方法には、特殊な分析設備を必要としない利点がある。第二の方法は、製鋼処理中の途中段階で溶鋼組成を迅速分析し、(ア),(イ)式および分析結果から各処理毎にCaの添加量を決定する方法である。この方法には、製造過程で生じる外来要因を回避し、正確にCa処理を行えるという利点がある。
[%Ca]×[%S]0.28≦ 3.5×10-4 ・・・・(ウ)
1≦{[%Ca]−(0.18+130[%Ca])×[%O]}/1.25/[%S]・・・・(エ)
Ca−Siワイヤー添加に際しては、鋼中のCa,S,O成分を目標範囲におさめるため、脱硫処理後のS成分濃度を迅速分析により調査し、脱ガス処理後のO成分濃度を例えば15ppmとして前記の(ウ)式および(エ)式から目標カルシウム組成範囲を決定して投入量を決定するとしている。
T.[O]を短時間でかつ精度よく分析する方法として、以下に示すような分析方法を使用した。
該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する。
具体的には、次のような分析値の精度および分析に要する時間でT.[O]濃度を分析することが可能となった。
酸素含有量50ppm以下の鋼に対して、誤差が±2ppm以内に収まること。好ましくは誤差が±1ppmに収まること。
鋼塊試料を受け取ってから、試料加工、清浄化前処理を経て、分析により酸素濃度が判明するまでの時間(以下、「分析所要時間」と称する。)は、5分以下。好ましくは4分以下。
図1はこの本発明に係る分析方法を実施するための鉄鋼中酸素分析装置を模式的に示したものである。
なお、処理時に真空度が一定値に保持されるよう、真空排気バルブとガス導入バルブの開閉を制御する圧力制御機構を有することがなお好ましい。
(c)処理時間:ひとつの試料に対して、合計の処理時間は0.2秒以上1.2秒以下とする。
処理後の試料は、大気と接触させることなく、分析装置2に配置した前処理済試料投入口5を通じて、最終的に黒鉛るつぼに投入する。試料前処理チャンバーと分析装置の試料投入口は真空または不活性ガスで内部を置換した連結管8で連結する。不活性ガス種としては、空気との比重差を考慮して、連結管内を確実にガス置換して、処理後の試料の再酸化を防止する観点、さらには経済的な観点から、Arが好ましい。特許文献3に開示された装置構成では、前処理済試料は払い出された後、別置きの酸素分析装置に移送される。しかし、本発明の目的では迅速性が要求されることから、試料前処理装置1と酸素分析装置2を、それぞれ鉛直上下に配置し、連結管8内を自由落下させて、試料を移送する方法、すなわち図1のような装置構成を採用した。
(1)溶鋼を精錬して該溶鋼のRH処理を終了する以前に、該溶鋼に含まれるSの質量濃度を10ppm以下,T.[O]の質量濃度を40ppm以下とし、かつ、該RH処理を終了した後の溶鋼のT.[O]分析値に基づいて、該溶鋼へ添加するCa質量を(1)式および(2)式を満たすように調整すること、および
前記したRH処理終了後の溶鋼のT.[O]分析を、該溶鋼から採取して凝固させた試料を用い、かつ、その分析方法として
鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、
該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を5Pa以上35Pa以下かつ、アークプラズマ出力電流を15A以上55A以下とする条件下において、
溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ1.5mm以上7mm以下、表面積Sと体積Vの比(S/V)が1.05以上1.30以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、
前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計4回以下であって、かつ合計処理時間として0.2秒以上1.2秒以下施した後、
該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用いること
を特徴とする、Ca処理鋼の製造方法。
A(kg/t)=B×T.[O]+0.02・・・・(1)
0.003≦B≦0.006 ・・・・・(2)
A:Ca添加質量(kg/t)
B:係数
T.[O]:RH処理終了後のCa添加前の溶鋼の酸素濃度分析値(ppm)
圧延時に破砕せずに球状を維持する介在物は、介在物中のCaS濃度10質量%未満かつ介在物中のCaO濃度が50質量%以上60質量%以下となる低融点組成のCaO−Al2O3系介在物である。介在物をこのような範囲に制御することで、鋼材の耐HIC性はきわめて高くなる。
(1)鋼中に含まれる介在物の組成がCaS:10質量%未満、かつCaO:50質量%以上60質量%以下とするために、溶鋼を精錬して該溶鋼のRH処理を終了する以前に、該溶鋼に含まれるSの質量濃度を10ppm以下,T.[O]の質量濃度を40ppm以下とし、かつ、該RH処理を終了した後の溶鋼のT.[O]分析値に基づいて、該溶鋼へ添加するCa質量を(1)式および(2)式を満たすように調整することを特徴とする、Ca処理鋼の製造方法。
A(kg/t)=B×T.[O]+0.02・・・・(1)
0.003≦B≦0.006 ・・・・・(2)
A:Ca添加質量(kg/t)
B:係数
T.[O]:RH処理終了後のCa添加前の溶鋼の酸素濃度分析値(ppm)
(2)溶鋼を精錬してRH処理を終了する以前に、該溶鋼に含まれる成分を質量濃度でC:0.03%以上0.07%以下、Mn:1.1%以上1.5%以下とすることを特徴とする、上記(1)に記載のCa処理鋼の製造方法。
(3)Ca添加前の溶鋼からサンプルを採取し、Ca添加までにT.[O]を分析して適切なCa添加量を決定するために、そのT.[O]を短時間でかつ精度よく分析する方法として、前記した(i)〜(iv)という特徴を有する酸素分析方法を用いることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載のCa処理鋼の製造方法。
温度:24.8±2.8℃
pH:Max4.5
溶液:5%NaCl+0.8%CH3COOH
時間:96時間
H2S濃度:H2S飽和
H2S流量:100〜200cc/min
表2に示すように、本発明では介在物中CaO質量濃度:50〜60%,CaS質量濃度:10%未満に確実に制御されており、HICの発生が抑制された。
2 酸素分析装置
3 処理前試料投入口
4 隔離バルブ
5 前処理済試料投入口
6 架台
7 リフター
8 連結管
9 前処理済試料途中取出口
Claims (2)
- 溶鋼を精錬して該溶鋼のRH処理を終了する以前に、該溶鋼に含まれるSの質量濃度を10ppm以下、T.[O]の質量濃度を40ppm以下とし、
かつ、該RH処理を終了した後の溶鋼のT.[O]分析値に基づいて、
該溶鋼へ添加するCa質量を(1)式および(2)式を満たすように調整すること、および
前記したRH処理終了後の溶鋼のT.[O]分析を、該溶鋼から採取して凝固させた試料を用い、
かつ、その分析方法として
鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、
該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を5Pa以上35Pa以下かつ、アークプラズマ出力電流を15A以上55A以下とする条件下において、
溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ1.5mm以上7mm以下、表面積Sと体積Vの比(S/V)が1.05以上1.30以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、
前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計4回以下であって、かつ合計処理時間として0.2秒以上1.2秒以下施した後、
該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用いること
を特徴とする、Ca処理鋼の製造方法。
A(kg/t)=B×T.[O]+0.02・・・・(1)
0.003≦B≦0.006・・・・・・(2)
A:Ca添加質量(kg/t)
B:係数
T.[O]:RH処理終了後のCa添加前の溶鋼の酸素濃度分析値(ppm) - 溶鋼を精錬してRH処理を終了する以前に、該溶鋼に含まれる成分を質量濃度でC:0.03%以上0.07%以下,Mn:1.1%以上1.5%以下とすることを特徴とする、請求項1に記載のCa処理鋼の製造方法。
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