JP5369909B2 - Method for suppressing nozzle clogging of Zr-added steel and method for producing fine oxide-dispersed steel - Google Patents

Method for suppressing nozzle clogging of Zr-added steel and method for producing fine oxide-dispersed steel Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely restrain a nozzle-blockade of a Zr-added steel in a continuously casting with which dispersing state of ZrO<SB>2</SB>-inclusion in molten steel is made to the minute-granular diameter dispersion state without introducing large scaled facility and without lowering the productivity. <P>SOLUTION: In the circulative-flowing type vacuum-degassing apparatus, the oxide in the molten steel is controlled to Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>-Ti<SB>2</SB>O<SB>3</SB>series by deoxidizing with Al and Ti in a steel-making temperature zone, and to the molten steel having &le;0.008% total oxygen concentration, Zr is added so as to satisfy formula (1): 0.04&le; Zr adding quantity (kg)/ämolten steel weight (kg)&times;total oxygen concentration (%)}&le;0.07, and the Zr-added steel composed of 0.005-0.2% C, &le;0.5% Si, 0.5-2.0% Mn, &le;0.005 sol.Al, 0.005-0.03% Ti, 0.002-0.020% Zr, &le;0.008% O, 0.001-0.01% N and the balance Fe with impurities is made, and this Zr-added steel is cast. Thus, the nozzle-blockade in the casting is restrained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、Zr添加鋼のノズル閉塞抑制方法および微細酸化物分散鋼の製造方法に関し、具体的には、Zr添加鋼中のZrO介在物の分散状態を、粒度分布の細かい状態に制御することによって、連続鋳造時のノズル閉塞を抑制もしくは解消することができるZr添加鋼のノズル閉塞抑制方法および微細酸化物分散鋼の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for suppressing nozzle clogging of a Zr-added steel and a method for producing a fine oxide-dispersed steel. Specifically, the dispersion state of ZrO 2 inclusions in the Zr-added steel is controlled to a fine particle size distribution. The present invention relates to a method for suppressing nozzle clogging of Zr-added steel and a method for producing fine oxide-dispersed steel that can suppress or eliminate nozzle clogging during continuous casting.

鋼中酸化物系介在物は、鋼の製造工程において不可避的に生成して鋼中に分散する、鋼母材とは異なる相である。大半の酸化物系介在物は、溶鋼段階で生成し、高温でも炭化物や窒化物よりも安定であることから、鋼質の改善技術に応用することが注目されている。その一方で、溶鋼中の酸化物系介在物は、高温でも安定であるため、連続鋳造時に浸漬ノズルに付着してその生産性を低下させることがある。特に、ZrO介在物は連続鋳造時にノズル閉塞を起こし易く、これを含む鋼種は難鋳造材として知られる。 Oxide inclusions in steel are a phase different from a steel base material, which is inevitably generated in the manufacturing process of steel and dispersed in steel. Most oxide inclusions are generated in the molten steel stage and are more stable than carbides and nitrides even at high temperatures, and thus are attracting attention for application to steel quality improvement techniques. On the other hand, the oxide inclusions in the molten steel are stable even at high temperatures, and thus may adhere to the immersion nozzle during continuous casting and reduce its productivity. In particular, ZrO 2 inclusions are liable to cause nozzle clogging during continuous casting, and a steel type containing this is known as a difficult-to-cast material.

Zrを含む溶鋼では、特許文献1の段落0003に記載されるように、ZrOにより連続鋳造時に浸漬ノズル詰まりが頻発して連続鋳造が困難になる。浸漬ノズルの閉塞を抑制するための手段として、(a)浸漬ノズルに不活性ガスを吹込むこと、(b)電磁攪拌により流動を付与すること、(c)浸漬ノズルを外部から加熱して酸化物の付着を防ぐこと等が知られる。 In molten steel containing Zr, as described in paragraph 0003 of Patent Document 1, immersion nozzle clogging frequently occurs during continuous casting due to ZrO 2 , making continuous casting difficult. As means for suppressing the clogging of the immersion nozzle, (a) blowing an inert gas into the immersion nozzle, (b) applying a flow by electromagnetic stirring, (c) oxidizing the immersion nozzle by heating from the outside It is known to prevent adhesion of objects.

例えば、特許文献2には、タンディッシュからスライディングノズルを介して溶鋼を連続鋳造鋳型に鋳込む際に、スライディングノズルプレート若しくはその部において溶鋼に電磁攪拌を与え、そこに対流する溶鋼を強制流動させることによってノズルの閉塞を防止する方法に係る発明が開示されている。   For example, in Patent Document 2, when molten steel is cast from a tundish through a sliding nozzle into a continuous casting mold, electromagnetic stirring is applied to the molten steel at the sliding nozzle plate or part thereof, and the convective molten steel is forced to flow. The invention which concerns on the method of preventing obstruction | occlusion of a nozzle by this is disclosed.

特許文献3には、溶鋼の脱酸処理工程において、Alを添加した後に、Alを添加する前の溶鋼中フリー酸素濃度に合わせてZrを添加するによって、粗大なサイズの介在物、特にアルミナクラスターを凝固直前に微細化する方法に係る発明が開示されている。この発明によれば、Zrを添加することによってアルミナクラスターが微細化され、これにより、ノズル詰まりを防止できるとしている。   In Patent Document 3, in the deoxidation treatment process of molten steel, after adding Al, Zr is added according to the free oxygen concentration in the molten steel before adding Al, so that coarse inclusions, particularly alumina clusters, are added. An invention relating to a method for refining a powder just before solidification is disclosed. According to this invention, the addition of Zr refines the alumina cluster, thereby preventing nozzle clogging.

さらに、特許文献4には、製鋼温度域で溶鋼中のSiよりも酸素との親和力が強い元素の中から選ばれた1種以上を脱酸元素として溶鋼に添加する操作を行った後、溶鋼に酸素を供給できる酸素源を添加する操作1とその後にSiよりも親和力が強い元素の中から選ばれた1種以上を脱酸元素として溶鋼に添加する操作2とを、それぞれ1回以上繰り返すこと、すなわち、溶鋼への酸素源と脱酸剤との供給順序および供給方法を適正化し、これらの供給操作を繰り返すことによって、酸化物を多量にかつ安定的に微細分散させる方法に係る発明が開示されている。この発明によれば、Zrと酸素源を添加する操作を繰り返すことにより微細なZrOを分散させることが可能になるので、ノズル閉塞を起こすことなく連続鋳造を行うことができると考えられる。 Furthermore, in Patent Document 4, after performing an operation of adding one or more elements selected from elements having a stronger affinity for oxygen than Si in the molten steel to the molten steel as a deoxidizing element in the steelmaking temperature range, The operation 1 of adding an oxygen source capable of supplying oxygen to the steel and the operation 2 of adding one or more elements selected from elements having a stronger affinity than Si to the molten steel as a deoxidizing element are repeated at least once each. That is, the invention relating to a method for stably finely dispersing oxide in a large amount stably by optimizing the supply sequence and supply method of the oxygen source and deoxidizer to the molten steel and repeating these supply operations It is disclosed. According to the present invention, it is possible to disperse fine ZrO 2 by repeating the operation of adding Zr and an oxygen source. Therefore, it is considered that continuous casting can be performed without causing nozzle clogging.

特開2008−101259号公報JP 2008-101259 A 特開昭61−60248号公報JP 61-60248 A 特許第3647969号公報Japanese Patent No. 3647969 特開2007−162085号公報JP 2007-162085 A

特許文献2により開示された発明を現実に実施するためには、大規模な設備が必要であり、設備費が嵩む。
特許文献3により開示された発明によれば、アルミナクラスターは微細化されるものの、添加したZrが最大粒径120〜350μmのZrOを形成することになるため、単にZrを添加するだけではZr添加鋼におけるZrOに起因するノズル閉塞を抑制できない。
In order to actually implement the invention disclosed in Patent Document 2, a large-scale facility is required, and the facility cost increases.
According to the invention disclosed in Patent Document 3, although the alumina cluster is refined, the added Zr forms ZrO 2 having a maximum particle size of 120 to 350 μm. Therefore, simply adding Zr makes Zr Nozzle clogging due to ZrO 2 in the added steel cannot be suppressed.

さらに、特許文献4により開示された発明では、Zrおよび酸素源を複数回添加する操作を行う必要があるために溶製に時間が掛かり、溶製コストが嵩む。
本発明は、従来の技術が有するこれらの課題に鑑みてなされたものであり、大規模な設備を必要とすることなく、溶鋼中酸化物系介在物の分散状態を適切に制御することによって、Zr添加鋼のノズル閉塞を抑制もしくは解消することができるZr添加鋼のノズル閉塞抑制方法および微細酸化物分散鋼の製造方法を提供することである。
Furthermore, in the invention disclosed in Patent Document 4, since it is necessary to perform an operation of adding Zr and an oxygen source a plurality of times, it takes time for melting and the melting cost increases.
The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and by appropriately controlling the dispersion state of oxide inclusions in molten steel without the need for large-scale equipment, It is to provide a method for suppressing nozzle clogging of Zr-added steel and a method for producing fine oxide-dispersed steel that can suppress or eliminate nozzle clogging of Zr-added steel.

本発明者らが、Zrを添加した溶鋼を鋳造した後の浸漬ノズルの内壁における付着物を詳細に調査した結果、付着物はZrO介在物を主とする酸化物および地金により構成され、その酸化物の大きさは、粒子径(円相当径)が5μm程度よりも大きいものが大部分であり、粒子径(円相当径)が1μm以下の小さい酸化物は殆ど観察されなかった。この結果より、本発明者らは、ノズル閉塞を起こし易いと考えられるZrO介在物であっても、その粒子径が1μm以下の細かい介在物は浸漬ノズルに付着しないため、溶鋼中のZrO介在物の量が同じであってもZrO介在物の分散状態が細かい粒径分布である場合にはノズル閉塞は発生しないこと、すなわちZr含有鋼であっても溶鋼中のZrO介在物の分散状態によってはノズル閉塞を起こすことなく鋳造できることを知見した。 As a result of detailed investigation of the deposits on the inner wall of the immersion nozzle after casting the molten steel added with Zr, the deposits are composed of an oxide mainly composed of ZrO 2 inclusions and a metal. Most of the oxides have a particle diameter (equivalent circle diameter) larger than about 5 μm, and few oxides having a particle diameter (equivalent circle diameter) of 1 μm or less were hardly observed. From this result, the present inventors, even ZrO 2 inclusions considered prone to nozzle clogging, because the particle size is less fine inclusions 1μm not adhere to the immersion nozzle, ZrO 2 in the molten steel Even if the amount of inclusions is the same, the nozzle clogging does not occur when the dispersion state of the ZrO 2 inclusions is a fine particle size distribution, that is, the ZrO 2 inclusions in the molten steel even if the steel is Zr-containing. It was found that casting can occur without causing nozzle clogging depending on the dispersion state.

本発明者らは、Zr含有鋼のノズル閉塞挙動を、酸化物系介在物の分布状態という従来とは異なる観点から鋭意検討し、ノズル閉塞しなかった条件およびノズル閉塞した条件のそれぞれについて溶鋼段階および鋳片段階それぞれにおけるZrO介在物の分散状態を調査したところ、ノズル閉塞しなかった条件とノズル閉塞した条件との間には、粒子径が1μm以下の小さいZrO介在物の分散量に関して明確な相違が認められた。 The present inventors have intensively studied the nozzle clogging behavior of Zr-containing steel from a viewpoint different from the conventional state of the distribution of oxide inclusions, and in the molten steel stage for each of the conditions where the nozzle was not clogged and the conditions where the nozzle was clogged When the dispersion state of the ZrO 2 inclusions in each of the slab stages was investigated, the dispersion amount of the small ZrO 2 inclusions having a particle diameter of 1 μm or less was observed between the condition where the nozzle was not closed and the condition where the nozzle was closed. A clear difference was observed.

本発明者らはさらに鋭意検討を重ねた結果、溶鋼中のZrO介在物の微細化挙動に関して、以下に列記する知見(1)〜(3)を得た。
(1)酸素源
溶鋼中の酸素源は、一般的には、溶存酸素、酸化物系介在物として存在する酸素、耐火物やスラグ中の酸素がある。溶鋼に合金元素が添加された場合における酸化物系介在物の生成経路は、その合金元素の酸素との親和力の違いによって相違し、その酸素源の寄与も異なる。すなわち、合金元素の添加により溶存酸素を酸素源として新たに酸化物系介在物が生成する場合は、微細な酸化物系介在物が多量に生成すると考えられる。一方、酸化物系介在物を酸素源とする場合には、たいていは複合酸化物を形成するか、もしくは金属元素が入れ替わるだけの置換反応が起こり、元の酸化物系介在物の粒径分布を引き継ぐため、一般に酸化物の微細化は起こらない。
As a result of further intensive studies, the present inventors have obtained knowledge (1) to (3) listed below regarding the refinement behavior of ZrO 2 inclusions in molten steel.
(1) Oxygen source Generally, oxygen sources in molten steel include dissolved oxygen, oxygen present as oxide inclusions, refractories, and oxygen in slag. When an alloying element is added to molten steel, the production path of oxide inclusions differs depending on the affinity of the alloying element with oxygen, and the contribution of the oxygen source is also different. That is, it is considered that a large amount of fine oxide inclusions are produced when new oxide inclusions are generated by addition of alloying elements using dissolved oxygen as an oxygen source. On the other hand, when oxide inclusions are used as an oxygen source, a substitution reaction that usually forms a complex oxide or replaces metal elements occurs, and the particle size distribution of the original oxide inclusions is reduced. In general, oxide miniaturization does not occur.

本発明者らは、脱酸剤としてZrを用いるとともにZrの添加条件を適正化すると、酸化物系介在物を酸素源とする場合においても、酸化物系介在物中の酸素が一旦溶鋼中に溶解する経路を辿るため、粒子径が1.0μm以下の微細なZrO介在物が急増することを実験的に確認した。酸化物系介在物中の酸素が一度溶解する経路を辿ることは、Zr添加に特有な現象であり、同じ条件でZrの代わりにAlやTiを添加しても、Zr添加において認められた微細な酸化物系介在物の急増現象は、認められない。 When the present inventors use Zr as a deoxidizer and optimize the addition conditions of Zr, oxygen in the oxide inclusions once enters the molten steel even when the oxide inclusions are used as an oxygen source. In order to follow the dissolution route, it was experimentally confirmed that the fine ZrO 2 inclusions having a particle size of 1.0 μm or less increased rapidly. It is a phenomenon peculiar to Zr addition that the oxygen inclusion in the oxide inclusions is once dissolved. Even if Al or Ti is added instead of Zr under the same conditions, the fineness observed in Zr addition is observed. No sudden increase in oxide inclusions is observed.

このため、Zrの添加によって酸化物径介在物を微細化させる場合には、生成する微細なZrO介在物の酸素源が、溶存酸素に加えてZr添加前から溶鋼中に存在する酸化物系介在物中の酸素となることから、Zr添加前の全酸素濃度を考慮する必要がある。 For this reason, when the oxide diameter inclusions are refined by the addition of Zr, the oxygen source of the fine ZrO 2 inclusions to be generated is an oxide system that exists in the molten steel before the addition of Zr in addition to the dissolved oxygen Since it becomes oxygen in inclusions, it is necessary to consider the total oxygen concentration before adding Zr.

(2)ZrO介在物の分散条件
本発明者らは、ZrO介在物の分散挙動を決定する因子に関して詳細に検討した結果、ZrO介在物の微細化は、溶鋼中の全酸素濃度と添加するZr量との関係がZrOの化学量論比を概ね満足する条件において、発生することを知見した。すなわち、溶鋼中の全酸素濃度が添加するZr量に対して多すぎる場合には、生成するZrO介在物が容易に凝集するため、ZrO介在物の微細化の効果は低いものとなる。また、添加するZr量が全酸素濃度に対して多すぎる場合には、元の酸化物系介在物との置換反応が起こってしまうため、ZrO介在物の微細化の効果が低く、Zrの添加量が少な過ぎる場合にはZrO介在物の微細化の効果は限定的なものとなる。
(2) dispersing conditions the inventors of the ZrO 2 inclusions, the result of study in detail with respect to factors that determine the dispersion behavior of the ZrO 2 inclusions, miniaturization of ZrO 2 inclusions, and the total oxygen concentration in the molten steel It has been found that the relationship with the amount of Zr to be added occurs under conditions that generally satisfy the stoichiometric ratio of ZrO 2 . That is, when the total oxygen concentration in the molten steel is too much with respect to the amount of Zr to be added, the ZrO 2 inclusions that are produced easily aggregate, so the effect of refining the ZrO 2 inclusions is low. In addition, if the amount of Zr to be added is too large relative to the total oxygen concentration, a substitution reaction with the original oxide inclusions occurs, so the effect of miniaturizing the ZrO 2 inclusions is low, When the addition amount is too small, the effect of refining ZrO 2 inclusions is limited.

一方、本発明者らは、ZrO介在物の分散量は、Zrの添加前における介在物の組成にも影響され、Zrの添加前における介在物の組成にSiOやMnO等が多量に含まれる場合には、溶存酸素を介した新規なZrO介在物の生成は起こらず、ZrO介在物はもともと存在していた介在物との置換反応によって生成することを知見した。一方、一度Zrを添加し、介在物の組成がZrOである状態にさらにZrを添加すると、新規なZrOの生成効果は低かった。 On the other hand, the present inventors have found that the amount of inclusions of ZrO 2 inclusions is also affected by the composition of inclusions before addition of Zr, and the inclusion composition before addition of Zr contains a large amount of SiO 2 , MnO, and the like. In this case, it was found that no new ZrO 2 inclusions were generated via dissolved oxygen, and ZrO 2 inclusions were generated by a substitution reaction with the existing inclusions. On the other hand, when Zr was added once and Zr was further added in a state where the inclusion composition was ZrO 2 , the effect of generating new ZrO 2 was low.

このため、Zrを添加する前における介在物の組成は、製鋼温度域において、脱酸力がSiおよびMnとZrとの間にあるAlもしくはTiにより脱酸されて生成するAlもしくはTiを主体とすること、すなわち溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御することが必要である。ここで、「溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御する」とは、EDSによる半定量分析結果において、得られた構成成分の定量分析結果を酸化物に換算した際、%Alと%Tiの和が全量の70%を超える介在物が、調査した介在物個数の9割以上となることを意味する。なお、Zr添加前の脱酸状態を考慮すればTi酸化物はTi3として存在していると考えられるため、Ti酸化物としてTiOもしくはTiOが発見された場合でもTi濃度をTi濃度に換算して取り扱うものとする。 Therefore, the composition of inclusions before adding Zr is Al 2 O 3 or Ti generated by deoxidation by Al or Ti having deoxidizing power between Si and Mn and Zr in the steelmaking temperature range. to the 2 O 3 as a main component, i.e. it is necessary to control the molten steel oxide Al 2 O 3 -Ti 2 O 3 system. Here, “controlling the oxide in molten steel to the Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system” means that the quantitative analysis result of the obtained component is converted to oxide in the semi-quantitative analysis result by EDS. In other words, inclusions in which the sum of% Al 2 O 3 and% Ti 2 O 3 exceeds 70% of the total amount is 90% or more of the number of inclusions investigated. Considering the deoxidized state before addition of Zr, it is considered that the Ti oxide exists as Ti 2 O 3 , so even when TiO or TiO 2 is found as the Ti oxide, the Ti concentration is set to Ti 2. It shall be handled in terms of O 3 concentration.

(3)添加順序
Zrによる微細なZrO介在物の生成においては、Zrの添加前に溶鋼をAlおよびTiで脱酸しておくことが必要である。ただし、一度ZrO介在物が生成した後であれば、製鋼温度域においてZrよりも脱酸力の弱い合金を添加しても、新たな酸化物を形成することなく溶解するため、酸化物の分散状態が変わることはない。
(3) Order of addition In the production of fine ZrO 2 inclusions by Zr, it is necessary to deoxidize the molten steel with Al and Ti before adding Zr. However, once the ZrO 2 inclusions are generated, even if an alloy having a weaker deoxidizing power than Zr is added in the steelmaking temperature range, it dissolves without forming a new oxide. The distributed state does not change.

本発明者らは、これらの知見(1)〜(3)に基づいてさらに検討した結果、微細なZrO介在物を生成させるためには、Zr添加前の溶鋼をまずAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中介在物組成をAl−Ti系とするとともに、溶鋼中全酸素濃度を適正化し、その全酸素濃度に見合う適量のZrを添加してから鋳造することによって、ノズル閉塞を起こすことなく鋳造を行うことができ、微細酸化物分散鋼であるZr添加鋼を製造することが可能になることを知見し、本発明を完成した。 As a result of further investigation based on these findings (1) to (3), the present inventors first deoxidized the molten steel before adding Zr with Al and Ti in order to generate fine ZrO 2 inclusions. By making the inclusion composition in the molten steel Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system by optimizing the total oxygen concentration in the molten steel and adding an appropriate amount of Zr corresponding to the total oxygen concentration, and then casting The present invention has been completed by discovering that casting can be performed without causing nozzle clogging, and that it becomes possible to produce Zr-added steel, which is a fine oxide-dispersed steel.

本発明は、環流型真空脱ガス装置において、製鋼温度域でAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御し、かつ、溶鋼中全酸素濃度を0.008%以下(本明細書では特に断りがない限り「%」は「質量%」を意味する)とした溶鋼に、式(1):0.04≦Zr添加量(kg)/(溶鋼質量(kg)×全酸素濃度(%))≦0.07を満たす量のZrを添加して、C:0.005%以上0.2%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.5%以上2.0%以下、sol.Al:0.005%以下、Ti:0.005%以上0.03%以下、Zr:0.002%以上0.020%以下、O:0.008%以下、N:0.001%以上0.01%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなるZr添加鋼とし、このZr添加鋼を鋳造することを特徴とするZr添加鋼のノズル閉塞抑制方法である。 The present invention controls the oxide in molten steel to Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system by deoxidizing with Al and Ti in the steelmaking temperature range in the reflux type vacuum degassing apparatus, and the total oxygen in the molten steel In a molten steel having a concentration of 0.008% or less (in this specification, “%” means “mass%” unless otherwise specified), the formula (1): 0.04 ≦ Zr addition amount (kg) / Zr is added in an amount satisfying (molten steel mass (kg) × total oxygen concentration (%)) ≦ 0.07, C: 0.005% or more and 0.2% or less, Si: 0.5% or less, Mn : 0.5% or more and 2.0% or less, sol. Al: 0.005% or less, Ti: 0.005% or more and 0.03% or less, Zr: 0.002% or more and 0.020% or less, O: 0.008% or less, N: 0.001% or more, 0 It is a Zr-added steel containing 0.01% or less, the balance being Fe and impurities, and casting this Zr-added steel.

別の観点からは、本発明は、環流型真空脱ガス装置において、製鋼温度域でAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御し、かつ、溶鋼中全酸素濃度を0.008%以下とした溶鋼に、式(1):0.04≦Zr添加量(kg)/(溶鋼質量(kg)×全酸素濃度(%))≦0.07を満たす量のZrを添加した後に鋳造することによって、C:0.005%以上0.2%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.5%以上2.0%以下、sol.Al:0.005%以下、Ti:0.005%以上0.03%以下、Zr:0.002%以上0.020%以下、O:0.008%以下、N:0.001%以上0.01%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなる鋼を製造することを特徴とする微細酸化物分散鋼の製造方法である。 From another point of view, the present invention controls the oxide in molten steel to Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system by deoxidizing with Al and Ti in the steelmaking temperature range in the reflux vacuum degassing apparatus, And, to the molten steel in which the total oxygen concentration in the molten steel is 0.008% or less, the formula (1): 0.04 ≦ Zr addition amount (kg) / (molten steel mass (kg) × total oxygen concentration (%)) ≦ 0 C: 0.005% to 0.2%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5% to 2.0%, by casting after adding Zr in an amount satisfying 0.07, sol. Al: 0.005% or less, Ti: 0.005% or more and 0.03% or less, Zr: 0.002% or more and 0.020% or less, O: 0.008% or less, N: 0.001% or more, 0 This is a method for producing a fine oxide-dispersed steel, characterized by producing a steel containing 0.01% or less and the balance being Fe and impurities.

本発明によれば、溶鋼中のZrO介在物の分散状態を粒径分布が細かい状態にすることができるので、大規模な設備を導入することなく、かつ生産性を低下させることなく、連続鋳造時のZr添加鋼のノズル閉塞を確実に抑制しながら、微細酸化物分散鋼であるZr添加鋼を製造することができるようになる。 According to the present invention, since the dispersion state of the ZrO 2 inclusions in the molten steel can be made a fine particle size distribution, it is possible to continuously perform without introducing a large-scale facility and reducing productivity. The Zr-added steel, which is a fine oxide-dispersed steel, can be produced while reliably suppressing the nozzle blockage of the Zr-added steel during casting.

本発明に係る方法を実施する際に用いる鉄鋼中酸素分析装置の一例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the oxygen analyzer in steel used when implementing the method which concerns on this invention. Zr添加前の全酸素濃度と、Zr添加量/(溶鋼質量×全酸素濃度)との関係において、ノズル閉塞を生じない鋳造可能領域を示すグラフである。It is a graph which shows the castable area | region which does not produce nozzle obstruction | occlusion in the relationship between the total oxygen concentration before Zr addition, and Zr addition amount / (molten steel mass x total oxygen concentration). 鋳片でのZrO介在物の粒子径の度数分布を示すグラフである。Is a graph showing the frequency distribution of the particle diameter of the ZrO 2 inclusions in cast strip.

以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明は、(i)環流型真空脱ガス装置でのAlおよびTiによる脱酸工程、(ii)Zr添加工程および(iii)鋳造工程をこの順に有するので、これらの各工程を順次説明する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
The present invention includes (i) a deoxidation step with Al and Ti in a reflux type vacuum degassing apparatus, (ii) a Zr addition step, and (iii) a casting step in this order.

(i)環流型真空脱ガス装置でのAlおよびTiによる脱酸工程
本発明では、はじめに、環流型真空脱ガス装置において、製鋼温度域でAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御し、かつ、溶鋼中全酸素濃度を0.008%以下とする。ここで、「製鋼温度域」とは、製鋼工程における操作が行われる温度領域を意味し、具体的には1550℃以上1700℃以下の温度領域を意味する。
(I) Deoxidation step with Al and Ti in a recirculation type vacuum degassing apparatus In the present invention, first, in a recirculation type vacuum degassing apparatus, deoxidation with Al and Ti in a steelmaking temperature range is performed to remove oxides in molten steel. The Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system is controlled, and the total oxygen concentration in the molten steel is 0.008% or less. Here, the “steel-making temperature range” means a temperature range in which an operation in the steel-making process is performed, and specifically means a temperature range from 1550 ° C. to 1700 ° C.

例えば、容量300トンの取鍋を用いて、転炉から出鋼された溶鋼に、環流型真空脱ガス装置において、酸素源もしくは脱酸元素を添加する。
この溶製では、転炉等の精錬容器による脱リンや脱炭等の精錬工程の後、その溶鋼を取鍋上部より注入する出鋼流に副原料を投入することにより、Mn弱脱酸を行い、Mn弱脱酸された溶鋼に対して、環流型真空脱ガス装置を用いてAl添加および酸素上吹きを伴う環流操作を行う。このときのAl添加量および上吹き酸素量は、上昇させたい溶鋼温度および酸素濃度によって適宜調整する。この環流操作により、溶鋼成分はAl:0.0003%以上0.0050%以下、O:0.0020%以上0.0150%以下に調整され、溶鋼中にはAlが懸濁した状態となる。
For example, using a ladle having a capacity of 300 tons, an oxygen source or a deoxidizing element is added to molten steel discharged from a converter in a reflux-type vacuum degassing apparatus.
In this melting, after a refining process such as dephosphorization or decarburization using a refining vessel such as a converter, a secondary raw material is introduced into the outgoing steel stream that is poured from the upper part of the ladle, thereby reducing weak Mn deoxidation. The Mn weak deoxidized molten steel is subjected to a reflux operation with Al addition and oxygen top blowing using a reflux-type vacuum degassing apparatus. The amount of Al added and the amount of top blown oxygen at this time are appropriately adjusted according to the molten steel temperature and oxygen concentration to be increased. By this recirculation operation, the molten steel components are adjusted to Al: 0.0003% or more and 0.0050% or less, O: 0.0020% or more and 0.0150% or less, and Al 2 O 3 is suspended in the molten steel. It becomes.

ここで、環流型真空脱ガス装置内で昇熱された溶鋼に対してTiを添加する。Tiを添加することにより、溶鋼中の介在物(溶鋼中酸化物)は、Al−Ti系に制御される。Ti添加量は、制御したい酸素濃度によって0.008%を上限として適宜調整すればよい。 Here, Ti is added to the molten steel heated in the reflux type vacuum degassing apparatus. By adding Ti, inclusions in the molten steel (oxide in the molten steel) are controlled to the Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system. The Ti addition amount may be appropriately adjusted with 0.008% as the upper limit depending on the oxygen concentration to be controlled.

また、この脱酸工程により溶鋼中全酸素濃度は、転炉から出鋼の際に添加するMnおよびSiの添加量、さらに、Alの酸化熱を利用した昇温操作に伴う酸素上吹き、その他Zr添加前に行うTiを始めとする合金添加量によって、調整することが可能である。また、環流型真空脱ガス装置によって真空度及び環流量や環流時間等を制御することにより、溶鋼中全酸素濃度を調整することが可能である。   In addition, the total oxygen concentration in the molten steel by this deoxidation process is such that the amount of Mn and Si added at the time of steel removal from the converter, the oxygen up-blowing accompanying the temperature raising operation using the oxidation heat of Al, etc. It can be adjusted by adding an alloy amount including Ti, which is performed before adding Zr. In addition, the total oxygen concentration in the molten steel can be adjusted by controlling the degree of vacuum, the flow rate of the circulation, the circulation time, and the like with a reflux type vacuum degassing apparatus.

Zr添加前の溶鋼中全酸素濃度は、ノズル閉塞を防ぐ視点からは少ないほど好ましいが、酸化物系介在物による鋼材特性向上、およびノズル閉塞挙動を勘案し、0.008%を上限とする。   The total oxygen concentration in the molten steel before addition of Zr is preferably as low as possible from the viewpoint of preventing nozzle clogging, but the upper limit is set to 0.008% in consideration of improvement in steel material properties due to oxide inclusions and nozzle clogging behavior.

(ii)Zr添加工程
本発明では、上述した脱酸工程を経た溶鋼に対し、還流型真空脱ガス処理を終了する前にZrを添加する。本発明では、Zrを、金属Zrとして、もしくはZrおよびFeが一定の割合で混合されたFeZr合金など、他の一種以上の金属との合金として、添加することが可能である。また、添加の形態としては、塊状、粒状またはワイヤー等として添加することが可能である。
(Ii) Zr addition process In this invention, Zr is added to the molten steel which passed through the deoxidation process mentioned above, before ending a reflux type vacuum degassing process. In the present invention, Zr can be added as metal Zr or as an alloy with one or more other metals such as an FeZr alloy in which Zr and Fe are mixed at a certain ratio. Moreover, as a form of addition, it is possible to add as a lump, a granular form, or a wire.

Zrの添加量は、式(1):0.04≦Zr添加量(kg)/(溶鋼質量(kg)×全酸素濃度(%))≦0.07を満たすようにする。Zr添加量は、具体的には、Tiを添加した後に、迅速分析用のサンプルを採取し、迅速分析装置によりその場で分析することにより、Zr添加前の全酸素濃度を算出し、算出したこの値を(1)式に代入することにより、決定される。   The amount of Zr added satisfies the formula (1): 0.04 ≦ Zr added amount (kg) / (molten steel mass (kg) × total oxygen concentration (%)) ≦ 0.07. Specifically, the amount of Zr added was calculated by calculating a total oxygen concentration before adding Zr by collecting a sample for rapid analysis after adding Ti and analyzing it on the spot by a rapid analyzer. It is determined by substituting this value into equation (1).

以下、この迅速分析方法を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る方法を実施する際に用いる鉄鋼中酸素分析装置10の一例を模式的に示す説明図である。
Hereinafter, this rapid analysis method will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an example of an in-steel oxygen analyzer 10 used when carrying out the method according to the present invention.

本発明に係る分析方法に求められる短時間かつ高精度の分析を実現するために、迅速かつ再現性の高い試料前処理方法として、真空アークプラズマ処理を選択した。例えば、特開2002−328125号公報により開示された金属中成分分析用試料の調整方法及び装置を適用すればよい。図1において、予め真空に保った試料前処理装置1内に、隔離バルブ4を介して、真空度をほとんど変化させることなく、処理前試料投入口3から試料を挿入する。その後、真空アークプラズマ処理により、試料の表面の酸化皮膜を数秒間で除去する。この装置10では、試料を自動搬送するため、試料の形状を円柱体またはブロック(直方体)とする。試料は、試料台に載置して処理するため、試料台と接する面は処理されない。そこで、試料を反転させて処理する必要がある。つまり、ひとつの試料に対して、少なくとも2回は放電する必要がある。放電回数が増えると、試料が長時間加熱されることになり、一旦、酸化皮膜が除去された試料の表面が再び酸化されてしまう。したがって、試料の表面の酸化皮膜を確実、正確かつ再現性良く除去し、精錬操業上必要とされる分析精度を確保するため、下記の条件(a)〜(d)でアークプラズマ処理する。   In order to achieve a short time and high accuracy analysis required for the analysis method according to the present invention, vacuum arc plasma treatment was selected as a sample pretreatment method with high speed and high reproducibility. For example, the adjustment method and apparatus for the metal component analysis sample disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-328125 may be applied. In FIG. 1, a sample is inserted into the sample pretreatment apparatus 1 that has been previously maintained in a vacuum through the isolation valve 4 from the pretreatment sample input port 3 with almost no change in the degree of vacuum. Thereafter, the oxide film on the surface of the sample is removed in a few seconds by vacuum arc plasma treatment. In this apparatus 10, in order to automatically convey a sample, the shape of the sample is a cylinder or a block (a rectangular parallelepiped). Since the sample is placed on the sample stage and processed, the surface in contact with the sample stage is not processed. Therefore, it is necessary to invert the sample for processing. That is, it is necessary to discharge at least twice for one sample. When the number of discharges increases, the sample is heated for a long time, and once the surface of the sample from which the oxide film has been removed is oxidized again. Therefore, arc plasma treatment is performed under the following conditions (a) to (d) in order to remove the oxide film on the surface of the sample reliably, accurately and with good reproducibility, and to ensure the analysis accuracy required for the refining operation.

(a)真空度:5Pa以上35Pa以下とする。真空アークプラズマによる試料の表面の酸化皮膜除去反応は真空度が高いほど促進されるが、真空度が35Paを超えると、試料の温度上昇に伴う再酸化反応が顕著になるため好ましくない。一方、真空度が5Paより低いと、酸化皮膜除去反応自体が進行しなくなるため、好ましくない。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。   (A) Degree of vacuum: 5 Pa or more and 35 Pa or less. The higher the degree of vacuum, the more the oxide film removal reaction on the surface of the sample by the vacuum arc plasma is promoted. However, when the degree of vacuum exceeds 35 Pa, the reoxidation reaction accompanying the temperature rise of the sample becomes remarkable, which is not preferable. On the other hand, when the degree of vacuum is lower than 5 Pa, the oxide film removal reaction itself does not proceed, which is not preferable. It is more preferable to have a pressure control mechanism for controlling the opening and closing of the vacuum exhaust valve and the gas introduction valve so that the degree of vacuum is maintained at a constant value during processing.

(b)アークプラズマ出力電流:15A以上55A以下とする。
(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秒間以上1.2秒間以下とする。
(B) Arc plasma output current: 15A or more and 55A or less.
(C) Processing time: The total processing time is 0.2 seconds or more and 1.2 seconds or less for one sample.

(d)処理回数:ひとつの試料に対して、合計の処理回数は4回以下とする。
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される。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。不活性ガスとしては、空気との比重差を考慮して、連結管8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。特開2002−328125号公報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に示す装置構成を採用した。
(D) Number of treatments: The total number of treatments for one sample is 4 or less.
The treated sample is finally put into the graphite crucible through the pretreated sample inlet 5 arranged in the analyzer 2 without being brought into contact with the atmosphere. The sample pretreatment chamber and the sample inlet of the analyzer are connected by a connecting tube 8 whose inside is replaced with vacuum or an inert gas. As the inert gas, Ar is selected from the viewpoint of surely replacing the gas in the connecting pipe 8 in consideration of the specific gravity difference with air to prevent reoxidation of the sample after processing, and from an economical viewpoint. preferable. In the apparatus configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328125, the pretreated sample is discharged and then transferred to a separate oxygen analyzer. However, since the object of the present invention requires quickness, the sample pretreatment device 1 and the oxygen analyzer 2 are arranged vertically above and below, and freely fall in the connecting tube 8 to transfer the sample. That is, the apparatus configuration shown in FIG. 1 was adopted.

この装置構成では、酸素分析装置2が床面に近い位置に配置され、分析装置2の内部の清掃がガス中の不純物吸着剤の交換等、装置の維持管理作業に支障をきたす。そこで、架台6に組み込まれた装置全体をリフター7に載せて昇降可能とし、この作業の際には装置全体を上昇して、作業性を確保した。このリフター7の駆動方式は特に問わないが、装置全体では相当な重量であることから、操作性の観点で、自動油圧式が好ましい。また、リフター7の可動部は伸縮可能な材料で覆い、作業者が挟まれることのないよう、安全性に配慮した構造を有することが望ましい。   In this apparatus configuration, the oxygen analyzer 2 is disposed at a position close to the floor surface, and cleaning inside the analyzer 2 hinders the maintenance work of the apparatus such as replacement of the impurity adsorbent in the gas. Therefore, the entire apparatus incorporated in the gantry 6 is placed on the lifter 7 so that it can be raised and lowered. During this operation, the entire apparatus is raised to ensure workability. The driving method of the lifter 7 is not particularly limited. However, since the weight of the entire apparatus is considerable, an automatic hydraulic type is preferable from the viewpoint of operability. Moreover, it is desirable to cover the movable part of the lifter 7 with a stretchable material and to have a structure in consideration of safety so that an operator is not caught.

さらに、連結した酸素分析装置2が故障して使えない場合や、分析待ちの前処理済試料を別の酸素分析装置で分析する場合に備えて、試料前処理装置1と酸素分析装置2の連結管8途中に、前処理済試料の取出口9を設ける。   Further, the sample pretreatment device 1 and the oxygen analyzer 2 are connected in preparation for the case where the connected oxygen analyzer 2 cannot be used due to a failure or when a preprocessed sample waiting for analysis is analyzed by another oxygen analyzer. An outlet 9 for a pretreated sample is provided in the middle of the tube 8.

また、溶鋼から採取した鋼塊より簡便かつ迅速に分析試料を得る方法として、溶鋼から採取した鋼塊を切断して作製した高さ(厚さ)が1.5mm以上7mm以下のスライスに対して、打ち抜いた円柱状小片を試料として用いる。具体的には、例えば、特開平10−311782号公報により開示された分析試料の調整方法及び装置を適用すればよい。試料表面の酸化皮膜を確実、正確かつ再現性良く除去するためには、試料の底面の直径と高さから計算される表面積Sと体積Vの比S/Vが、下記式(2)を満たすような形状を確保する。   In addition, as a method for obtaining an analysis sample more easily and quickly than a steel ingot collected from molten steel, a height (thickness) produced by cutting a steel ingot collected from molten steel is 1.5 mm to 7 mm. A punched cylindrical piece is used as a sample. Specifically, for example, an analysis sample adjustment method and apparatus disclosed in JP-A-10-311782 may be applied. In order to remove the oxide film on the sample surface reliably, accurately and with good reproducibility, the ratio S / V of the surface area S to the volume V calculated from the diameter and height of the bottom surface of the sample satisfies the following formula (2). Ensure such a shape.

1.05≦S/V≦1.30 (2)
さらに、高精度な鋼中酸素分析方法として、不活性ガス中加熱融解−赤外線吸収法を動作原理とする酸素分析装置を選択した。この分析法では、試料ホルダと試料の脱酸反応剤(炭素)供給源を兼ねる黒鉛るつぼを使用する。
1.05 ≦ S / V ≦ 1.30 (2)
Furthermore, as a highly accurate method for analyzing oxygen in steel, an oxygen analyzer based on the principle of heating and melting in an inert gas-infrared absorption method was selected. In this analysis method, a graphite crucible serving as a sample holder and a sample deoxidation reagent (carbon) supply source is used.

分析に先立って、るつぼの表面に吸着した酸素や汚染を除去するため、分析時よりもやや高い温度でるつぼだけを予め加熱する、いわゆる空焼き処理を行う。この空焼き処理により、黒鉛るつぼから発生する酸素、一酸化炭素あるいは二酸化炭素が分析値を変動させる影響を低減できる。市販の酸素分析装置で鋼中の酸素を分析する際には、通常、るつぼ、すなわち試料を1800℃〜2200℃程度の温度に加熱する。本発明で要求される高い分析精度を実現するためには、例えば、分析時の温度よりも100℃以上高い温度で、かつ、15秒間以上加熱すればよい。   Prior to analysis, in order to remove oxygen and contamination adsorbed on the surface of the crucible, a so-called baking process is performed in which only the crucible is heated in advance at a slightly higher temperature than during the analysis. By this baking process, the influence of oxygen, carbon monoxide or carbon dioxide generated from the graphite crucible changing the analytical value can be reduced. When analyzing oxygen in steel with a commercially available oxygen analyzer, a crucible, that is, a sample is usually heated to a temperature of about 1800 ° C. to 2200 ° C. In order to realize the high analysis accuracy required in the present invention, for example, the heating may be performed at a temperature 100 ° C. or more higher than the temperature at the time of analysis and for 15 seconds or more.

また、市販の酸素分析装置では、まず、分析装置内に試料を取り込み、試料の周辺の雰囲気をキャリアガスであるヘリウムガスで置換する間に、るつぼの交換、電極の清掃および空焼き処理を実施する。したがって、試料を投入してから分析値が判明するまで、比較的長い時間を要する。るつぼの交換および電極の清掃、さらに空焼き処理を先行して実施させ、分析装置が分析可能な状態で清浄化前処理した試料を投入することによって、要求される分析所要時間に応じた迅速化を実現することができる。   In addition, with a commercially available oxygen analyzer, first, the sample is taken into the analyzer, and the atmosphere around the sample is replaced with the helium gas, which is a carrier gas. To do. Therefore, it takes a relatively long time until the analytical value is determined after the sample is introduced. Replacing the crucible, cleaning the electrodes, and performing the baking process in advance, and introducing the sample that has been pre-cleaned and ready for analysis by the analyzer, speeds up the required analysis time. Can be realized.

通常、酸素分析に際して、検出したガス量を試料中の酸素濃度に変換するため、試料の重量を精密に秤量する必要がある。真空アークプラズマ処理前後での試料の質量変化を評価した結果、試料の形状や表面酸化度合いによって多少ばらつきはあるものの、高々1mg程度の減量であったことから、試料重量0.5〜1.0gに対しては実用上無視できる程度の誤差しか与えないことが判明した。そこで、本発明を実施する際には、機械加工して得た後に予め秤量した分析試料を、真空アークプラズマ処理し、大気と接触させることなく、そのまま酸素分析装置に挿入する。   Usually, in the oxygen analysis, in order to convert the detected gas amount into the oxygen concentration in the sample, it is necessary to accurately weigh the sample. As a result of evaluating the change in mass of the sample before and after the vacuum arc plasma treatment, although there was some variation depending on the shape of the sample and the degree of surface oxidation, the weight loss was about 1 mg at most, so the sample weight was 0.5 to 1.0 g. It has been found that the error is negligible for practical use. Therefore, when carrying out the present invention, an analytical sample obtained by machining and previously weighed is subjected to a vacuum arc plasma treatment and directly inserted into an oxygen analyzer without being brought into contact with the atmosphere.

次に、Zr添加前の全酸素濃度とZr添加量、溶鋼質量との限定理由を説明する。
図2は、Zr添加前の全酸素濃度と、Zr添加量/(溶鋼質量×全酸素濃度)との関係において、ノズル閉塞を生じない鋳造可能領域を示すグラフである。
Next, the reasons for limiting the total oxygen concentration before adding Zr, the added amount of Zr, and the mass of molten steel will be described.
FIG. 2 is a graph showing a castable region in which nozzle clogging does not occur in the relationship between total oxygen concentration before Zr addition and Zr addition amount / (molten steel mass × total oxygen concentration).

本発明では、Zr添加前の全酸素濃度、および、Zr添加量/(溶鋼質量×全酸素濃度)は不可分な関係であり、どちらか一方でも満たさない場合には、酸化物の微細分散を生じず、ノズル閉塞が発生する。   In the present invention, the total oxygen concentration before Zr addition and the amount of Zr addition / (molten steel mass × total oxygen concentration) are inseparable, and if neither of them is satisfied, fine dispersion of the oxide occurs. Nozzle blockage occurs.

すなわち、Zr添加量が適正であってもZr添加前の全酸素濃度が高い場合には、ノズル閉塞が発生する。この時、閉塞したノズルの内壁にはZrO介在物が多数付着しており、全酸素濃度が高すぎる場合には鋳造性の悪化を防ぎ切れないことがわかる。このため、Zr添加前の全酸素濃度の上限を0.008%とする。 That is, even if the Zr addition amount is appropriate, if the total oxygen concentration before Zr addition is high, nozzle clogging occurs. At this time, it can be seen that many ZrO 2 inclusions adhere to the inner wall of the closed nozzle, and if the total oxygen concentration is too high, deterioration of castability cannot be prevented. For this reason, the upper limit of the total oxygen concentration before addition of Zr is set to 0.008%.

また、Zr添加前の全酸素濃度が適正であってもZr添加量が多い場合にも、ノズルは詰まり気味であった。
さらに、Zr添加量が少ない場合、ノズルは詰まり気味もしくはノズルが詰まった。この時のノズルの内壁においてもZrO介在物が多数付着しており、Zrの添加に伴うZrO介在物の微細化効果が充分に発揮されないことがわかる。
Further, even when the total oxygen concentration before the addition of Zr was appropriate, the nozzle was clogged even when the amount of Zr addition was large.
Further, when the amount of Zr added was small, the nozzle was clogged or the nozzle was clogged. It can be seen that many ZrO 2 inclusions adhere to the inner wall of the nozzle at this time, and the effect of refining ZrO 2 inclusions due to the addition of Zr is not sufficiently exhibited.

以上の理由により、本発明では、値{Zr添加量(kg)/(溶鋼質量(kg)×全酸素濃度(質量%))}を、0.04以上0.07以下とする。
続いて、本発明例と比較例のZrO介在物の粒子径の度数分布について説明する。図3は、図2のグラフにおける本発明例および比較例について鋳片でのZrO介在物の粒子径の度数分布を示すグラフである。
For the above reasons, in the present invention, the value {Zr addition amount (kg) / (molten steel mass (kg) × total oxygen concentration (mass%))} is set to 0.04 or more and 0.07 or less.
The following describes the frequency distribution of the particle diameter of the ZrO 2 inclusions present invention and comparative example embodiment. FIG. 3 is a graph showing the frequency distribution of the particle diameter of the ZrO 2 inclusions in the slab for the inventive example and the comparative example in the graph of FIG.

図3にグラフで示すように、本発明例では、1.0μm以下の領域でZrO介在物の個数密度が高く、ZrO介在物が微細分散していることがわかる。これは、本発明に係る製造方法によってZrO介在物の分散状態が粒径分布の細かい状態、すなわち、ノズル閉塞を起こす5μmよりも大きいZrO介在物の数が少ない分散状態になっていることを示すものである。 As shown graphically in FIG. 3, in the present invention example, 1.0 .mu.m in the following areas higher number density of ZrO 2 inclusions, it can be seen that ZrO 2 inclusions are finely dispersed. This indicates that the dispersion state of the ZrO 2 inclusions is in a fine particle size distribution state, that is, a dispersion state in which the number of ZrO 2 inclusions larger than 5 μm causing nozzle clogging is small by the manufacturing method according to the present invention. Is.

本発明例および比較例のZrO介在物の粒径分布を比較した場合、本発明例に見られるようなZrO介在物が微細化している場合では、1μm以下の細かい領域での個数密度の増加が顕著である。このため、ZrO介在物分布が細かい粒径分布であるか否かを1.0μm以下の領域の個数密度により判断する。また、0.5μm以下の微細なZrO介在物は、ノズル閉塞挙動には無関係であると考えられることに加え、顕微鏡での測定条件を勘案し、本発明では0.5μm以上1.0μm以下のZrO介在物の個数密度を計数する。 When the particle size distributions of the ZrO 2 inclusions of the present invention example and the comparative example are compared, when the ZrO 2 inclusions as seen in the present invention example are miniaturized, the number density in a fine region of 1 μm or less The increase is remarkable. For this reason, whether or not the ZrO 2 inclusion distribution is a fine particle size distribution is determined by the number density of the region of 1.0 μm or less. In addition, in addition to the fact that fine ZrO 2 inclusions of 0.5 μm or less are considered to be irrelevant to the nozzle clogging behavior, the measurement conditions with a microscope are taken into consideration, and in the present invention, 0.5 μm or more and 1.0 μm or less. The number density of ZrO 2 inclusions is counted.

なお、酸化物の分散状態は、Zr添加の前後において、Zrを添加する環流型真空脱ガス装置および次工程であるタンディッシュにおいて溶鋼サンプルを採取し、以下に示す確性方法によって確認することができる。   In addition, before and after the addition of Zr, the oxide dispersion state can be confirmed by collecting a molten steel sample in a reflux-type vacuum degassing apparatus for adding Zr and a tundish as the next step, and using the accuracy method shown below. .

[確性方法]
採取したサンプルに対して、走査電子顕微鏡とそれに付属したエネルギー分散型X線マイクロアナライザによって酸化物の組成を調査し、共焦点レーザ顕微鏡によって酸化物系介在物の個数を調査する。
[Accuracy method]
With respect to the collected sample, the composition of the oxide is examined by a scanning electron microscope and an energy dispersive X-ray microanalyzer attached thereto, and the number of oxide inclusions is examined by a confocal laser microscope.

酸化物の組成は、サンプル表面を鏡面研磨し、研磨面上の中央部に存在する酸化物系介在物を1サンプルあたり10点無作為に抽出して調査する。
Zr添加前の介在物の組成は、EDSによる半定量分析結果において、得られた構成成分の定量分析結果を酸化物に換算した際、%Alと%Tiの和が全量の70%を超える介在物が、調査した介在物個数の9割以上である場合、介在物組成をAl−Ti系介在物と定義する。なお、Zr添加前の脱酸状態を考慮すればTi酸化物はTiとして存在していると考えられるため、Ti酸化物としてTiOもしくはTiOが発見された場合でもTi濃度をTi濃度に換算して取り扱うものとする。
The composition of the oxide is examined by mirror-polishing the sample surface and randomly extracting 10 oxide inclusions in the center of the polished surface per sample.
The composition of inclusions before addition of Zr is the total amount of% Al 2 O 3 and% Ti 2 O 3 when the quantitative analysis results of the obtained constituent components are converted into oxides in the semi-quantitative analysis results by EDS. The inclusion composition is defined as Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 inclusions when the inclusions exceeding 70% of the total number is 90% or more of the number of inclusions investigated. In consideration of the deoxidized state before the addition of Zr, the Ti oxide is considered to exist as Ti 2 O 3 , so even when TiO or TiO 2 is found as the Ti oxide, the Ti concentration is set to Ti 2. It shall be handled in terms of O 3 concentration.

一方、Zr添加後の介在物組成は、EDSによる半定量分析結果において、得られた構成成分の定量分析結果を酸化物に換算した際、%ZrOが90%を超える介在物が、調査した介在物個数の9割以上である場合、介在物組成をZrOと定義する。なお、本発明におけるZr添加後の介在物組成は全てZrOである。 On the other hand, the inclusion composition after the addition of Zr was investigated in the semi-quantitative analysis result by EDS when inclusion of% ZrO 2 exceeding 90% was obtained when the quantitative analysis result of the obtained component was converted to oxide. When the number of inclusions is 90% or more, the inclusion composition is defined as ZrO 2 . In the present invention, the inclusion composition after addition of Zr is all ZrO 2 .

また、酸化物の個数は、波長408nmの紫色レーザを光源とする共焦点レーザ顕微鏡を用い、鏡面研磨したサンプル中央部に存在する介在物個数を計数することにより求める。この顕微鏡による測定では、100倍の対物レンズを用いることで、横128μm、縦96μmの視野を1024pix×768pixのデジタル画像として撮影可能である。この撮影条件での1画素の面積は0.015625μmであり、1視野中に存在する円相当径0.5μmに相当する13画素以上で構成されるものを介在物と判別する。この時、12画素以下で構成されるものは酸化物と不可分な疵や汚れである場合があるため、除外した。また、Al−TiやZrOなどの酸化物は、共焦点レーザ顕微鏡の測定時には反射輝度によって256階調のグレースケールでは0から50階調程度で観察され、酸化物と同時に測定される硫化物や窒化物は、反射輝度の違いによって80から120階調程度で観察される一方、マトリックス(検鏡面)は180階調以上で観察される。これらは、画像処理ソフトを用いることにより、それぞれを容易に分離可能であるため、Zr添加前はAl−Tiを始めとする酸化物を計数可能であり、Zr添加後はZrOのみを計数可能である。また、測定視野は、電動ステージによって、1視野0.0123mmの測定を100視野、すなわち1.23mmの測定視野を連続的に測定し、画像処理ソフトで得られた画像を処理することで、0.5μm以上の酸化物系介在物の個数を計数する。 The number of oxides is determined by counting the number of inclusions present in the center of the mirror-polished sample using a confocal laser microscope using a violet laser having a wavelength of 408 nm as a light source. In this measurement by a microscope, a field of view of 128 μm wide and 96 μm long can be photographed as a digital image of 1024 pix × 768 pix by using a 100 × objective lens. The area of one pixel under this photographing condition is 0.015625 μm 2 , and an element composed of 13 pixels or more corresponding to a circle-equivalent diameter of 0.5 μm existing in one visual field is determined as an inclusion. At this time, those composed of 12 pixels or less are excluded because they may be an indivisible wrinkle or dirt from the oxide. In addition, oxides such as Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 and ZrO 2 are observed at 0 to 50 gradations in a 256 gradation gray scale depending on reflection luminance when measured with a confocal laser microscope. The sulfides and nitrides measured simultaneously are observed with about 80 to 120 gradations depending on the difference in reflection luminance, while the matrix (spectroscopic surface) is observed with 180 gradations or more. Since these can be easily separated by using image processing software, it is possible to count oxides including Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 before addition of Zr, and after addition of Zr. Only ZrO 2 can be counted. In addition, the measurement visual field is obtained by measuring 100 visual fields of 0.0123 mm 2 per field, that is, measuring 1.23 mm 2 continuously with an electric stage, and processing an image obtained by image processing software. The number of oxide inclusions of 0.5 μm or more is counted.

(iii)鋳造工程
上述したZr添加工程によりZrを添加された後、必要に応じてMn等の成分の微調整を行われることにより、C:0.005%以上0.2%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.5%以上2.0%以下、sol.Al:0.005%以下、Ti:0.005%以上0.03%以下、Zr:0.002%以上0.020%以下、O:0.008%以下、N:0.001%以上0.01%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなるZr添加鋼とされ、このZr添加鋼を、連続鋳造工程で鋳込むことにより、所定の厚さ(例えば250mm)を有する連続鋳造鋳片とされる。
(Iii) Casting step After Zr is added in the Zr addition step described above, components such as Mn are finely adjusted as necessary, so that C: 0.005% or more and 0.2% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5% or more and 2.0% or less, sol. Al: 0.005% or less, Ti: 0.005% or more and 0.03% or less, Zr: 0.002% or more and 0.020% or less, O: 0.008% or less, N: 0.001% or more, 0 A Zr-added steel containing 0.01% or less, the balance being Fe and impurities, and by casting this Zr-added steel in a continuous casting step, a continuous cast slab having a predetermined thickness (for example, 250 mm) Is done.

本発明においてこのZr添加鋼の組成を限定する理由を説明する。なお、本発明において規定するZrおよびOの含有量は、鋳造工程での鋳込み後の鋳片段階での含有量を意味し、Zr添加前におけるO含有量は、上述したように、0.008%以下である。   The reason for limiting the composition of this Zr-added steel in the present invention will be described. The Zr and O contents defined in the present invention mean the contents in the slab stage after casting in the casting process, and the O content before adding Zr is 0.008 as described above. % Or less.

[C:0.005%以上0.2%以下]
Cは、母材の強度を確保するため、0.005%以上含有する。しかし、C含有量が多すぎると溶接した際の靱性を著しく低下させる、0.2%以下とする。
[C: 0.005% to 0.2%]
C is contained in an amount of 0.005% or more in order to ensure the strength of the base material. However, if the C content is too large, the toughness at the time of welding is remarkably lowered, so that it is 0.2% or less.

[Si:0.5%以下]
Siは、溶鋼の予備脱酸に利用可能であり、母材の強度確保に有用である。しかし、Si含有量が多すぎると溶接性が低下するため、0.5%以下とする。
[Si: 0.5% or less]
Si can be used for preliminary deoxidation of molten steel, and is useful for securing the strength of the base material. However, if the Si content is too large, the weldability deteriorates, so the content is made 0.5% or less.

[Mn:0.5%以上2.0%以下]
Mnは、溶鋼の予備脱酸に利用可能であり、母材の強度確保に不可欠であることから、0.5%以上含有する。しかし、Mn含有量が多すぎるとスラブの中心偏析を助長するなどの問題が起こるため、2.0%以下とする。
[Mn: 0.5% to 2.0%]
Mn can be used for preliminary deoxidation of molten steel and is indispensable for ensuring the strength of the base material, so it is contained in an amount of 0.5% or more. However, if the Mn content is too large, problems such as promoting the center segregation of the slab occur, so the content is made 2.0% or less.

[sol.Al:0.005%以下]
Alは、強力な脱酸作用を持つ重要な元素である。ただし、Alが多量に含有されると、ノズル閉塞を助長するAlクラスタを形成し、このクラスタはZr添加によっても残存する可能性があるため、sol.Alの含有量は0.005%以下とする。
[Sol. Al: 0.005% or less]
Al is an important element having a strong deoxidizing action. However, when a large amount of Al is contained, an Al 2 O 3 cluster that promotes nozzle clogging is formed, and this cluster may remain even when Zr is added. The Al content is 0.005% or less.

[Ti:0.005%以上0.03%以下]
Tiは、Alと同様に強力な脱酸作用を有する元素であるとともに、鋼中でTiNとして析出して溶接時の勒性を向上させる。このため、Ti含有量は0.005%以上とする。一方、Ti含有量が多すぎると固溶Tiが増加して勒性が低下するため、0.03%以下とする。
[Ti: 0.005% to 0.03%]
Ti is an element having a strong deoxidizing action like Al, and precipitates as TiN in the steel to improve the inertia during welding. For this reason, Ti content shall be 0.005% or more. On the other hand, if the Ti content is too large, the solid solution Ti increases and the inertia decreases, so the content is made 0.03% or less.

[Zr:0.002%以上0.020%以下]
Zrは、本発明において最も重要な元素の一つであり、酸化物の微細化に不可欠な元素である。ZrOは粒内フェライトの生成核として有用であり、鋼材の勒性を向上させることができる。この効果を得るために0.002%以上含有する。一方、Zrが多すぎるとかえって鋼材の清浄性を悪化させることから、0.020%以下とする。
[Zr: 0.002% to 0.020%]
Zr is one of the most important elements in the present invention and is an indispensable element for oxide miniaturization. ZrO 2 is useful as a nucleus for formation of intragranular ferrite, and can improve the fertility of the steel material. In order to acquire this effect, it contains 0.002% or more. On the other hand, if Zr is too much, the cleanliness of the steel material is worsened, so the content is made 0.020% or less.

[O(酸素):0.008%以下]
Oは、Zrと並んで本発明において最も重要な元素の一つであり、酸化物の分散量や大きさに直接関係する。本発明では、微細酸化物の形成のため、ある程度のOが鋼材に含有される必要があるものの、必要以上にOが含有されると、母材の清浄性を劣化させるため、O含有量は0.008%以下とする。本発明は、ZrO介在物の分散状態を、粒径分布が細かい状態に制御することから、O含有量は少なくて良いが工業的に低減するには限界がある。このような観点から、本発明におけるO含有量は、0.003%以上0.005%以下であることが望ましい。
[O (oxygen): 0.008% or less]
O, along with Zr, is one of the most important elements in the present invention, and is directly related to the oxide dispersion amount and size. In the present invention, although a certain amount of O needs to be contained in the steel material for the formation of fine oxides, if O is contained more than necessary, the cleanliness of the base material is deteriorated, so the O content is 0.008% or less. Since the present invention controls the dispersion state of the ZrO 2 inclusions to a state in which the particle size distribution is fine, the O content may be small, but there is a limit to industrial reduction. From such a viewpoint, the O content in the present invention is desirably 0.003% or more and 0.005% or less.

[N:0.001%以上0.01%以下]
Nは、少なすぎると勒性を悪化させるTiCが生成するため、N含有量は0.001%以上とする。一方、固溶Nが多すぎると勒性の低下を招くため、N含有量は0.01%以下とする。
[N: 0.001% to 0.01%]
If N is too small, TiC that deteriorates fertility is generated, so the N content is 0.001% or more. On the other hand, if the amount of solute N is too large, the fertility is lowered, so the N content is 0.01% or less.

上述した各元素は、いずれも、ノズルの閉塞挙動に直接関係がある脱酸に関わる元素であり、実際の鋼材中には、これらの各元素に加えて、不可避的にP、Sが不純物として含有される。以下、P、Sを説明する。   Each of the above-described elements is an element related to deoxidation that is directly related to the clogging behavior of the nozzle. In addition to these elements, P and S are inevitably included as impurities in the actual steel material. Contained. Hereinafter, P and S will be described.

[P:0.04%以下]
Pは、鋼材中に不可避的に混入される不純物元素である。材料の特性面からは少ないほど望ましいが、極端な低減には相応のコスト上昇を伴うので生産性を考慮して、P含有量は0.04%以下とする。
[P: 0.04% or less]
P is an impurity element inevitably mixed in the steel material. Although it is preferable from the viewpoint of the characteristics of the material, it is preferable to make the P content 0.04% or less in consideration of productivity because the extreme reduction is accompanied by a corresponding increase in cost.

[S:0.01%以下]
Sも鋼材中に不可避的に混入される不純物元素である。Sは、偏析率も高いことからも少ないほど良いが、極端な低減には相応のコスト上昇を伴うので生産性を考慮して、S含有量は0.01%以下とする。
[S: 0.01% or less]
S is also an impurity element inevitably mixed in the steel material. The S content is preferably as small as possible because the segregation rate is high. However, since the extreme reduction is accompanied by a corresponding increase in cost, the S content is set to 0.01% or less in consideration of productivity.

本発明により製造される微細酸化物分散鋼は、任意添加元素として、さらに、Feの一部に換えて、Cr、Ni、Cu、Mo、V、NbおよびBの中から選んだ1種類または2種以上を含有してもよく、これらの元素を含有することにより、強度もしくは靱性等の機械的特性を改善することができる。これらの任意添加元素を説明する。   The fine oxide-dispersed steel produced according to the present invention can be one or two selected from Cr, Ni, Cu, Mo, V, Nb and B as an optional additive element, instead of a part of Fe. It may contain seeds or more, and by containing these elements, mechanical properties such as strength or toughness can be improved. These optional additive elements will be described.

[Cr:1%以下]
Crは、母材の焼き入れ性を向上させる。この効果を得るには0.05%以上含有させることが望ましい。しかし、Cr含有量が1%を超えると勒性低下を招くため、Cr含有量は1%以下とする。
[Cr: 1% or less]
Cr improves the hardenability of the base material. In order to acquire this effect, it is desirable to make it contain 0.05% or more. However, if the Cr content exceeds 1%, the inertia is lowered, so the Cr content is 1% or less.

[Ni:6%以下]
Niは、適正量添加することにより、溶接性を劣化させることなく母材強度および勒性を向上させる。Ni含有量が0.1%以上であると上述した効果に加えて焼き入れ性の向上効果も得られるため、Niは0.1%以上含有することが望ましい。しかし、Niは、極めて高価であるために過度の添加は経済性を失うため、Ni含有量は6%以下とする。
[Ni: 6% or less]
By adding an appropriate amount of Ni, the base material strength and the inertia are improved without degrading the weldability. If the Ni content is 0.1% or more, the effect of improving hardenability can be obtained in addition to the above-described effects. Therefore, it is desirable to contain Ni by 0.1% or more. However, since Ni is very expensive and excessive addition loses economic efficiency, the Ni content is set to 6% or less.

[Cu:1.5%以下]
Cuは、母材勒性を劣化させることなく母材強度を向上させる。この効果を得るには0.1%以上含有することが好ましい。しかし、Cu含有量が1.5%を超えると鋼の焼き入れ性を過度に高め、勒性等を劣化させることから、Cu含有量は1.5%以下とした。
[Cu: 1.5% or less]
Cu improves the base material strength without deteriorating the base material inertia. In order to acquire this effect, it is preferable to contain 0.1% or more. However, if the Cu content exceeds 1.5%, the hardenability of the steel is excessively increased and the inertia and the like are deteriorated, so the Cu content is set to 1.5% or less.

[Mo:0.8%以下]
Moは、母材強度と勒性を向上させる。この効果を得るには0.05%以上含有させることが好ましい。しかし、Mo含有量が0.8%を超えると溶接部を過度に硬化させるため、Mo含有量は0.8%以下とする。
[Mo: 0.8% or less]
Mo improves the base material strength and inertia. In order to acquire this effect, it is preferable to make it contain 0.05% or more. However, if the Mo content exceeds 0.8%, the weld is excessively cured, so the Mo content is set to 0.8% or less.

[V:0.1%以下]
Vは、焼き戻し時に炭窒化物を析出させて母材強度を向上させる。この効果を得るには0.005%以上含有することが好ましい。しかし、V含有量が0.1%を超えると母材強度の性能向上効果が飽和してコストが嵩むため、V含有量は0.1%以下とする。
[V: 0.1% or less]
V improves the strength of the base metal by precipitating carbonitride during tempering. In order to acquire this effect, it is preferable to contain 0.005% or more. However, if the V content exceeds 0.1%, the performance improvement effect of the base material strength is saturated and the cost increases, so the V content is set to 0.1% or less.

[Nb:0.05%以下]
Nbは、母材組織を微細化して母材の機械的性質を向上させる。この効果を得るには0.004%以上含有することが好ましい。しかし、Nb含有量が0.05%を超えると母材勒性が劣化するため、Nb含有量は0.05%以下とする。
[Nb: 0.05% or less]
Nb refines the base material structure and improves the mechanical properties of the base material. In order to acquire this effect, it is preferable to contain 0.004% or more. However, if the Nb content exceeds 0.05%, the base material inertia deteriorates, so the Nb content is set to 0.05% or less.

[B:0.002%以下]
Bは、焼入性を高めて母材の機械的性質を向上させる。この効果を得るには、0.0003%以上含有することが好ましい。しかし、B含有量が0.002%を超えると溶接性等の特性が劣化するため、B含有量は0.002%以下とする。
[B: 0.002% or less]
B improves hardenability and improves the mechanical properties of the base material. In order to acquire this effect, it is preferable to contain 0.0003% or more. However, if the B content exceeds 0.002%, characteristics such as weldability deteriorate, so the B content is set to 0.002% or less.

上述した以外の残部は、Feおよび不純物である。
本発明により溶製されるZr添加鋼は、上述したように、微細なZrOが分散した微細酸化物分散鋼であって、主に厚板鋼として使用される。この厚板鋼の主な用途は、建材、造船さらには海洋構造物が好適である。
The balance other than those described above is Fe and impurities.
As described above, the Zr-added steel produced by the present invention is a fine oxide-dispersed steel in which fine ZrO 2 is dispersed, and is mainly used as a thick steel plate. The main applications of this steel plate are suitable for building materials, shipbuilding and offshore structures.

本発明によれば、溶鋼中のZrO介在物の分散状態を粒径分布が細かい状態にすることができるので、大規模な設備を導入することなく、かつ生産性を低下させることなく、連続鋳造時のZr添加鋼のノズル閉塞を確実に抑制しながら、微細酸化物分散鋼を製造することができるようになる。 According to the present invention, since the dispersion state of the ZrO 2 inclusions in the molten steel can be made a fine particle size distribution, it is possible to continuously perform without introducing a large-scale facility and reducing productivity. Fine oxide-dispersed steel can be produced while reliably suppressing nozzle blockage of the Zr-added steel during casting.

本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
容量300トンの取鍋を用いて、環流型真空脱ガス装置を用いてZrを添加することにより、微細酸化物分散鋼を製造した。表1には、この実施例における溶鋼量、Zr添加前の溶鋼温度、Zr添加前の全酸素濃度、Zr添加前の酸化物の組成、Zr添加量(kg)/Zr添加前の(溶鋼重量(kg)×全酸素濃度(質量%))、タンディッシュで採取したサンプル中、すなわち溶鋼段階での{(0.5〜1.0μmのZrO介在物の個数密度)/(1.0μmを超えるZrO介在物の個数密度)}の比、鋳造性、および、鋳片での{(0.5〜1.0μmのZrO介在物の個数密度)/(1.0μmを超えるZrO介在物の個数密度)}の比を示す。Zr添加量、全酸素濃度、酸化物の組成さらに個数密度は、上述した方法により求めた。
The present invention will be described more specifically with reference to examples.
Using a ladle with a capacity of 300 tons, Zr was added using a reflux vacuum degassing apparatus to produce fine oxide dispersed steel. Table 1 shows the amount of molten steel in this example, the molten steel temperature before adding Zr, the total oxygen concentration before adding Zr, the composition of the oxide before adding Zr, the amount of Zr added (kg) / the weight before adding Zr (molten steel weight). (Kg) × total oxygen concentration (mass%)) in the sample collected by tundish, that is, {(number density of ZrO 2 inclusions of 0.5 to 1.0 μm) / (1.0 μm in the molten steel stage) Ratio of ZrO 2 inclusions exceeding}, castability, and {(number density of ZrO 2 inclusions of 0.5 to 1.0 μm) / (ZrO 2 inclusions exceeding 1.0 μm) (Number density of objects)}. The amount of Zr added, the total oxygen concentration, the oxide composition, and the number density were determined by the method described above.

また、表2にはZr添加前の化学組成を、表3には鋳片の化学組成を、それぞれ示す。
なお、表1における「Zr添加量」は、合金の品位および添加歩留りを考慮し、実際にZr純分として溶鋼に添加された質量を示す。また、「鋳造性」は、鋳造速度を監視し、スライディングノズルの開度とともにあわせて判断した。すなわち、鋳込み初期の鋳造速度を1.0m/minとし、スライディングノズルの開度調整等によって鋳造開始時点の鋳造速度から30%以上低下させることなく鋳造を完了できた場合を「ノズル閉塞無し」とし、鋳造開始時点の鋳造速度から30%超低下させたものの、鋳造を完了できた場合を「閉塞気味」とし、スライディングのズルの開度を最大にしても鋳造を中断せざるを得なかった場合を「ノズル閉塞発生」とした。
Table 2 shows the chemical composition before Zr addition, and Table 3 shows the chemical composition of the slab.
The “Zr addition amount” in Table 1 indicates the mass actually added to the molten steel as a pure Zr component in consideration of the quality of the alloy and the addition yield. “Castability” was determined by monitoring the casting speed and the sliding nozzle opening. That is, the casting speed at the beginning of casting is set to 1.0 m / min, and the case where the casting can be completed without lowering the casting speed by 30% or more from the casting speed at the start of casting by adjusting the opening of the sliding nozzle or the like is defined as “no nozzle clogging”. When the casting speed was reduced by more than 30% from the casting start time, but the casting was completed as “closed”, and the casting had to be interrupted even when the sliding opening was maximized. Was “nozzle blockage”.

表1における試験番号1〜6は、本発明で規定する要件を全て満足する本発明例の試験結果であり、試験番号7〜10は本発明で規定する要件を満足しない比較例の試験結果である。   Test numbers 1 to 6 in Table 1 are test results of the present invention examples that satisfy all the requirements defined in the present invention, and test numbers 7 to 10 are test results of comparative examples that do not satisfy the requirements defined in the present invention. is there.

表1〜3に示すように、試験番号1〜6は、Zr添加前の介在物組成、全酸素濃度およびZr添加量が適正であることから、Zr添加に伴うZrOの分散状態は粒子径が細かい粒度分布に制御されており、ノズル閉塞は発生しなかった。 As shown in Tables 1 to 3, since test numbers 1 to 6 are suitable for inclusion composition, total oxygen concentration, and Zr addition amount before Zr addition, the dispersion state of ZrO 2 accompanying Zr addition is the particle size. However, the fine particle size distribution was controlled, and nozzle clogging did not occur.

一方、試験番号7〜10は、Zr添加前の全酸素濃度、もしくはZr添加量が本発明で規定する条件を外れるため、Zr添加を添加してもZrO介在物は微細分散しておらず、鋳造性が悪化した。 On the other hand, in Test Nos. 7 to 10, since the total oxygen concentration before Zr addition or the Zr addition amount deviates from the conditions defined in the present invention, the ZrO 2 inclusions are not finely dispersed even when Zr addition is added. Castability deteriorated.

以上の結果より、本発明におけるZr添加した溶鋼の溶鋼段階での{(0.5〜1.0μmのZrO介在物の個数密度)/(1.0μmを超えるZrO介在物の個数密度)}の比は2.0以上であること、および、そのような溶鋼を連続鋳造して製造した鋳片の{(0.5〜1.0μmのZrO介在物の個数密度)/(1.0μmを超えるZrO介在物の個数密度)}の比は、1.75以上であることが分かった。 From the above results, {(number density of ZrO 2 inclusions of 0.5 to 1.0 μm) / (number density of ZrO 2 inclusions exceeding 1.0 μm) at the molten steel stage of the molten steel containing Zr in the present invention] } Is 2.0 or more, and {(number density of ZrO 2 inclusions of 0.5 to 1.0 μm) / (1. The ratio of the number density of ZrO 2 inclusions exceeding 0 μm)} was found to be 1.75 or more.

本発明によれば、溶鋼中のZrO介在物の分散状態を粒径分布が細かい状態にすることができるので、大規模な設備を導入することなく、かつ生産性を低下させることなく、連続鋳造時のZr添加鋼のノズル閉塞を確実に抑制しながら、微細酸化物分散鋼を製造できることがわかる。 According to the present invention, since the dispersion state of the ZrO 2 inclusions in the molten steel can be made a fine particle size distribution, it is possible to continuously perform without introducing a large-scale facility and reducing productivity. It can be seen that the fine oxide-dispersed steel can be produced while reliably suppressing nozzle blockage of the Zr-added steel during casting.

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1 前処理装置
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pretreatment apparatus 2 Oxygen analyzer 3 Pretreatment sample inlet 4 Isolation valve 5 Pretreatment specimen inlet 6 Base 7 Lifter 8 Connection pipe 9 Pretreatment specimen intermediate outlet

Claims (2)

環流型真空脱ガス装置において、製鋼温度域でAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御し、かつ、溶鋼中全酸素濃度を0.008質量%以下とした溶鋼に、式(1)を満たす量のZrを添加して、質量%でC:0.005%以上0.2%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.5%以上2.0%以下、sol.Al:0.005%以下、Ti:0.005%以上0.03%以下、Zr:0.002%以上0.020%以下、O:0.008%以下、N:0.001%以上0.01%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなるZr添加鋼とし、該Zr添加鋼を鋳造することを特徴とするZr添加鋼のノズル閉塞抑制方法。
0.04≦Zr添加量(kg)/(溶鋼重量(kg)×全酸素濃度(質量%))≦0.07
・・・・・(1)
In the reflux-type vacuum degassing apparatus, the oxide in the molten steel is controlled to be Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system by deoxidizing with Al and Ti in the steelmaking temperature range, and the total oxygen concentration in the molten steel is set to 0. Zr in an amount satisfying the formula (1) is added to molten steel set to 008% by mass or less, and C: 0.005% or more and 0.2% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0 by mass%. .5% to 2.0%, sol. Al: 0.005% or less, Ti: 0.005% or more and 0.03% or less, Zr: 0.002% or more and 0.020% or less, O: 0.008% or less, N: 0.001% or more, 0 A method for suppressing nozzle clogging of a Zr-added steel, characterized in that the Zr-added steel contains 0.01% or less, the balance being Fe and impurities, and the Zr-added steel is cast.
0.04 ≦ Zr addition amount (kg) / (molten steel weight (kg) × total oxygen concentration (mass%)) ≦ 0.07
(1)
環流型真空脱ガス装置において、製鋼温度域でAlおよびTiで脱酸することにより溶鋼中酸化物をAl−Ti系に制御し、かつ、溶鋼中全酸素濃度を0.008%以下とした溶鋼に、式(1)を満たす量のZrを添加した後に鋳造することによって、質量%で、C:0.005%以上0.2%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.5%以上2.0%以下、sol.Al:0.005%以下、Ti:0.005%以上0.03%以下、Zr:0.002%以上0.020%以下、O:0.008%以下、N:0.001%以上0.01%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなる鋼を製造することを特徴とする微細酸化物分散鋼の製造方法。
0.04≦Zr添加量(kg)/(溶鋼重量(kg)×全酸素濃度(質量%))≦0.07
・・・・・(1)
In the reflux-type vacuum degassing apparatus, the oxide in the molten steel is controlled to be Al 2 O 3 —Ti 2 O 3 system by deoxidizing with Al and Ti in the steelmaking temperature range, and the total oxygen concentration in the molten steel is set to 0. By casting after adding Zr in an amount satisfying the formula (1) to molten steel with 008% or less, C: 0.005% or more and 0.2% or less, Si: 0.5% or less , Mn: 0.5% to 2.0%, sol. Al: 0.005% or less, Ti: 0.005% or more and 0.03% or less, Zr: 0.002% or more and 0.020% or less, O: 0.008% or less, N: 0.001% or more, 0 A method for producing a fine oxide-dispersed steel, comprising producing 0.01% or less of steel, the balance being Fe and impurities.
0.04 ≦ Zr addition amount (kg) / (molten steel weight (kg) × total oxygen concentration (mass%)) ≦ 0.07
(1)
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