JP5500633B2 - 酸素リムーバーを含む高寸法有芯ワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、脱酸素剤物質(即ち、酸素リムーバー)を含む高寸法有芯ワイヤに関するものである。更に、この発明は、高寸法有芯ワイヤを製造する方法に関係する。

脱酸素は、製鋼の工程において重要な役割を演じ、そのために、多くの脱酸素剤が慣用的に用いられてきている。用語「脱酸素剤」は、液体の金属(例えば、鋼鉄)中に存在する活性酸素を除去する化学化合物、合金又は元素であり、通常異なる相でありかつ液体金属から容易に分離可能なその最終生成物としての酸化物を生成するものを意味する。酸素は、鋼中に活性／元素形態で存在するならば、鋳物製品においてピンホール及びブローホールを生じ並びに現代的な連続式鋳造機において鋼を連続的に鋳造する工程を妨害する。鋼鉄メーカーは、鋼中の酸素を除去するための一層良好な及び一層経済的な方法であり、最終的に脱酸素剤の消費を減じる方法を常に探求している。

慣用的に、鋼の脱酸素は、合金鉄又はアルミニウムのインゴット、棒又は固体アルミニウムワイヤの添加により行なわれてきた。棒及びインゴットについては、回収率(即ち、アルミニウムの実際の量と理論的量との比)が低く、多大なアルミニウム消費を生じた。アルミニウムワイヤの場合には、その回収率は、一層良かったが、供給時間は一層長く、しばしば、溶融鉄鋼槽の深さに到達しえなかった。

例えば８００〜２０００ｐｐｍの一層高レベルから凡そ１００〜２００ｐｐｍの低レベルまで、鋼中の主要な脱酸素又は酸素の大量除去を行なうために(一次キリング)、合金、例えば商品名「フェロシリコン」、「フェロマンガン」、「シリコマンガン」及び「コーク」が、大量に使用され、これらの物質は、この目的に良好に役立ってきた。これらの合金鉄又は化合物は、それらを製鋼に使うことのできる程度に限界を有しており、鋼において認められた仕様の程度までに限られる。殆どすべての鋼の等級において、ケイ素及びマンガン元素は、一次脱酸素のために、棒、インゴット、立方体又は固体ワイヤなどの様々な形態のアルミニウムと共に様々な形態で利用されている。

残余の酸素の除去を目的とした鋼の第二の処理のために、アルミニウム、チタニウム及びケイ化カルシウムの群から選択する幾らかの脱酸素剤が用いられてきた。しかしながら、アルミニウムは、例えば、(ｉ)アルミニウムの活性酸素に対する親和性、及び(ii)鋳物製品における幾つかの等級の鋼における予め決めた量のアルミニウムの存在の必要性、の２つの理由により、最も適当な脱酸素剤であることが知られている。アルミニウムは、溶融鋼中に非常に低レベルで(約４ｐ.ｐ.ｍ.又は一層低レベルでさえ)存在する酸素を除去することができる。それは又、現在公知の最も経済的な脱酸素剤元素、合金又は化合物でもある。

以前に、合金鉄の利用から離れた一次脱酸素は、アルミニウムのインゴット又は棒及び１３ｍｍの寸法の固体ワイヤの添加により実施され、第二又は最終的脱酸素は、インゴット、ノッチ棒を、及びときには固体アルミニウムワイヤさえをも添加することにより実施された。固体アルミニウムワイヤによる添加は、棒及びインゴットと比較して一層高いパーセンテージのアルミニウムの回収を生じる。この明細書では、別途特定しない限り、用語「回収率」は、活性酸素を除去するために加えるべき現実のアルミニウムの量の、必要とされるアルミニウムの理論量に対する比を規定する。棒及びインゴットについての回収率は非常に乏しいものであり、従って、アルミニウムの消費が増大した。固体アルミニウムワイヤの場合、たとえ回収率が棒及びインゴットよりよくても、供給時間は一層長い。溶融鋼に注入することのできる正常な寸法のアルミウムワイヤは、凡そ３、６、９、１３又は１６ｍｍである。

固体アルミニウムワイヤが遭遇する他の問題は、鋼製造において遭遇する高温により、アルミニウムが、高温のために非常に軟らかくなり、溶融鋼浴中に深く浸透しえないことであり、これは、その後の一層低い回収率を生じる。

同様の問題を解くために、ＣＮ１４９８９７５において、アルミニウム有芯ワイヤを直接脱酸素させる溶融鋼に供給することが提案された。

脱酸素の目的のために取鍋中のアルミニウムを鋼に加える更なる方法が、ＧＢ８９２３７５により開示されている。この方法は、この加えるべき材料のロッド又はワイヤを、鋼の表面下相当の深さで漸増的に供給することを含む。この材料は、鋼管内に入れられた粉末であっても顆粒状であってもよい。

微粉化材料としての脱酸素成分を金属管中に含む有芯ワイヤを製造する方法は、ＵＳ３，９１５，６９３により公知である。

ＣＮ１４９８９７５号 ＧＢ８９２３７５号 ＵＳ３９１５６９３号

この発明の課題は、上記の欠点を克服して、高寸法の有芯ワイヤ並びに高寸法有芯ワイヤを製作する方法を提供することである。

この課題は、独立クレームの記載事項によって解決される。この発明の好適具体例は、サブクレームに記載されている。

本発明は、上記の欠点を克服して、脱酸素剤物質／酸素リムーバーを含む高寸法有芯ワイヤ(好ましくは、冷間圧延鋼より形成されたもの)を提供することを企図しており、該脱酸素剤物質は、ここに記載したような保護コーティングにより少なくとも部分的に被覆された微粒子又は粉末形態であって、該被覆されたワイヤの直径は、１３〜４０ｍｍ、好ましくは１９〜３４ｍｍの範囲である。好ましくは、この芯に満たされた被覆された脱酸素剤物質は、充填後該有芯ワイヤの形成中に与えられるシーミングロックによって、適切な場所に充填された形態で維持される。このワイヤは又、外装を全体的にシームレスとなるように溶接することによっても作成することができる。

この発明は又、保護コーティングと共に被覆された脱酸素剤を、予め決めた量の脱酸素剤物質のより良い回収率及び速い供給を確実にする充填された形態で含む上記の有芯ワイヤを製造する方法をも記載した。

換言すると、本発明は、脱酸素剤物質／酸素リムーバーを含む高寸法有芯ワイヤ及びそれを作成する方法に関係するものである。一層詳細には、この発明は、無機又は／及び有機材料のコーティング(このコーティングは、種々の物質の混合物又は組合せであってもよい)を有する(又はコーティングを有しない）アルミニウム、チタン、ジルコニウム及びカルシウムケイ化物(好ましくは、反応性アルミニウム粉末の微粒子及び単純粒子)よりなる群から選択する酸素を除去する物質を充填された、高寸法有芯ワイヤ及びかかる高寸法有芯ワイヤを製造する方法に関係する。

本発明で提供する高寸法ワイヤのためには、高寸法の固体アルミニウムワイヤの現在利用可能な供給は、慣用のワイヤフィーダーを用いては非常に困難となる。

本発明は、前述の従来技術の欠点を克服して、鋼におけるアルミニウムの最適レベルを一層効果的に維持する鋼の製造を行なうことを目的としている。

この発明は又、更に、アルミニウムを液体金属に供給する消費量及び時間を減じると同時にアルミニウムの回収率を増進させるという利点をも有している。

本発明の更なる利点は、アルミニウムスクラップを、それらを粒体に変換後それらの粒子がワイヤ内で圧縮され引き伸ばされるうちに融合又は接着して単一の塊になるのを防ぐために保護物質(黒鉛、低密度ポリテン、ポリアミド、低分子量酢酸ビニルポリマー、タルク、ステアタイト、ケイ化カルシウム、石灰粉など)で被覆した後に、脱酸素剤として利用する技術を提供することである。アルミニウム粒体を被覆しないで利用することも又可能である。

この発明の尚更なる利点は、フォーミングマシン中で引張られても内容物がしっかりとパックされ、それにより、ワイヤに寸法的硬さ及び剛性を与える黒鉛で被覆されたアルミニウム顆粒を含む高寸法有芯ワイヤを提供することである。

本発明の他の利点は、顆粒形態の、ワイヤ中で圧縮され引伸ばされたときに単一の塊に張付いて融合することを防ぐために保護被覆で被覆された脱酸素剤を含む高寸法の有芯ワイヤを製造する方法を提供することである。更に、ワイヤの溶融鋼への浸漬中に、ワイヤは溶け始めて(有機)被覆は急速に蒸発し、それ故、脱酸素剤物質の溶融鋼内での均質で迅速な拡大を引き起こす。

主題の発明は又、上記の脱酸素物質／酸素リムーバーを含む高寸法有芯ワイヤを製造する方法であって、特に下記の工程を含む当該方法にも関係する：
(ａ) 厚さ０．２〜１ｍｍで必要幅９０〜１１０ｍｍの冷圧延鋼シートを、二重シーミングロックの準備のために細長く切り、
(ｂ) スリットコイルを成形ロールに供給し、これは、これらのスリットを、所望の、直径１３〜４０ｍｍの、好ましくは１９〜３４ｍｍのほぼ丸い形状にし、
(ｃ) 反応性アルミニウム粉末／顆粒又は他の脱酸素剤をバンカー又はフィーダーからワイヤの空スペースに充填し、
(ｄ) 粉末／顆粒を充填したワイヤを、最後の成形ロールから出る時点までに、一重又は二重にシールし、
(ｅ) 有芯ワイヤの内容物を、スキージングロールによって絞って、有芯ワイヤの直径を減じて、寸法的強度及び安定性を与え、
(ｆ) このように形成したワイヤを、顧客の要求に応じて、内径２００ｍｍ〜２．５ｍ(一般的には、直径約１メートル)のマンドレル上で輪状にし、
(ｇ) 油又は防錆液の薄いフィルムをコイルの露出面又は外層に塗布して錆の形成を防止し、そして
(ｈ)これらのコイルを、水分の侵入を防止するためにプラスチック／伸縮性フィルムでテーピングし且つ／又は包み、次いで、顧客への送達のために木製又は鋼製の荷運び台上に置く。

以前に指摘されたように、脱酸素剤は、金属、アルミニウム、チタン、ジルコニウム及びケイ化カルシウムから選択することができるが、形成された酸化物が相分離及びその不反応性のために容易に除去されうるので、アルミニウムが最良の結果を与えることが見出されている。アルミニウムは、顆粒又は粉末形態(黒鉛で被覆して)で用いられる。捨てられた使用済みの飲料用缶、シート／ホイル／ストリップ／古い電気ケーブルなどから得られたスクラップのアルミニウムは、製錬され又は細片化されて、顆粒形態に変換され、その後、ワイヤにおいて時間が経過して引張られたときに顆粒が融合又は接着するのを防止するために、黒鉛、タルク、石灰石粉末、方解石、ステアタイト、ＬＤＰ(低密度ポリエチレン)などの保護用被覆材を塗布される。使用済み飲料用缶へのラッカー被覆も又、保護用被覆の目的に役立つ。アルミニウム顆粒のサイズは、最適には、約４０メッシュであるが、一層細かいか又は一層粗い顆粒サイズも又、用いることができる。しかしながら、取扱い中の損失に注意すべきである。ワイヤに充填されたアルミニウム顆粒をフォーミングマシンで引張るときに、その内容物は、しっかりとパックされ、それにより、寸法的硬さ及び剛性をワイヤに与え、これは、コイルの容易な取扱いを確実にする。

アルミニウム添加の形態を変化させることによるアルミニウムを用いた脱酸素、これは微細顆粒形態の高反応性のアルミニウムを充填して、より良い回収率のための黒鉛などの有機材料で被覆した高寸法の有芯ワイヤを挿入すること及び、酸素及びアルミニウムの最適レベルを一層少ないアルミニウム消費で達成することにより行なわれ、この発明独自の特徴である。この被覆は、有機材料に限定されず、酸化カルシウム、タルク、チョーク粉末などの無機被覆材料をも含むことができる。本発明による脱酸素は、製鋼業者の求めによって、第一のレベル及び第二のレベルの両方で行なうことができる。

以前に指摘されたように、アルミニウム粉末は、プレスされ引き伸ばされる間にワイヤ中で一塊に粘着及び融合するのを防止するために、顆粒に変換され、次いで、黒鉛フレークなどの不活性な有機コーティング材又は任意の有機若しくは無機のコーティング材でコートされる。プレス絞り中に、このアルミニウム粉末は、ワイヤを満たし、これらの内容物は、きつくパックされ、それにより、寸法的な硬さと剛性をワイヤに与える。これは又、そのコイルの容易な扱いをも確実にする。

この発明の顕著な特徴は、顆粒又は粉末形態の任意の等級のスクラップのアルミニウムを、上に記載したような有機又は無機のコーティング材で適当にコートして、脱酸素剤として利用することである。スクラップ／廃棄物のアルミニウム塊の利用は、効果的に、すべてのプロセスの節約の一助となる。

この発明の更なる特徴として、この粉末充填コイルの巻き取りは、コイルが静止したコイルの内径からほどくことができるように、「コアレスコイリング」にかけられる(一般に、縦でも横でも、「フリッピングコイル」と呼ばれる)。このコイルは又、木製の、合成の、金属又は任意のかかる材料でできた芯を有するスプールにすることもできる。

この発明の新規な製品、即ち、黒鉛でコートされてしっかりと内部に保持されたアルミニウム粉末の微細な顆粒が充填された高寸法の有芯ワイヤは、シーミングロックにより与えられる。「高寸法」とは、この有芯ワイヤの寸法が１３〜４０ｍｍの、適宜１９〜３４ｍｍの範囲にあることを意味しており、マンドレル上で曲げたワイヤの内径は、２００ｍｍ〜２．５ｍの範囲であってもよく、各コイルの重量は、１〜約２０ＭＴの範囲に及びうる（ＭＴ：メートルトン、通常、略号はｔである）(顧客の要求による)。

本発明は、下記の実施例に含まれる実験データによって更に説明されるが、この発明は、そこで与えられた結果に限定されるものではないと理解すべきである。

本発明の製品の様々な利点は、以下のように、簡単に概説することができる：
１．アルミニウムなどの脱酸素剤の、ワイヤの単位長さ当りの増大する量を、充填することができ、更なる材料を一層大きい寸法のワイヤにメートル当り詰めるにつれて、鋼の外装のコストは低下する。
２．供給速度の実質的な上昇があり、それにより、供給時間を節約し、その結果、鋼の製造に利用できる時間が増大する。
３．一層大きい寸法、より良い堅さと剛性のために、この高寸法ワイヤは、一層深い鋼中への浸透を可能にし、それにより、アルミニウムのより良い回収率と均質化が生じる。
４．黒鉛でコートされたアルミニウムの微細な顆粒は、高寸法有芯ワイヤ作成のための充填材として用いられ(「ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＡＬＵＭＩＮＩＵＭ」として知られる)、これは、従来の固体アルミニウムワイヤより１５〜２５％高く見積もられる回収率を生じる。この反応性は、一層小さい故に一層大きい反応のための表面積を有するアルミニウム微粒子により達成される。その回収率は、溶融鋼へのアルミニウム添加が流行している現行システムを超える鋼作成の実践によって、より良いものとさえなりうる。
５．このアルミニウム有芯ワイヤは、「フリッピング型」のものであるので、固体アルミニウムワイヤを「フリッピング型」に変換するコストの節約がある。
６．アルミニウムの一層少ない消費は、更に、鋼の製造コストを、特に、任意の等級の、及び保護用被覆材料でコートされたスクラップアルミニウムに求められる等級の利用の観点から、減じる。
７．パックされた材料の一層少ない消費は、製造コストを下げる。

本発明は、その精神又は本質的特徴から離れることなく、幾つかの形態で具体化することができるが、上記の実験データは、別途特定しない限り、前述の如何なる詳細な説明によっても制限されず、むしろ、以下の添付の請求の範囲に規定するように、その精神及び範囲内で広く解釈されるべきであるということも又、理解されるべきであり、それ故、請求の範囲の共通部分及び境界(又は、かかる共通部分及び境界の同等物)内に入るすべての変化及び改変は、添付の請求の範囲に包含されるものである。

Claims (15)

1. 脱酸素剤物質を中心部に配置して含む高寸法有芯ワイヤであって、溶融鋼にアルミ添加するための高寸法有芯ワイヤであり、該脱酸素剤物質が保護コーティング材料でコートされた微粒子又は粉末形態であり、該有芯ワイヤの直径が１３〜４０ｍｍの範囲であり、
   脱酸素剤物質を、保護用コーティング材によって部分的に又は全体的にコートし、そのコーティングは黒鉛を含む当該高寸法有芯ワイヤ。
2. 鋼シートから形成されている、請求項１に記載の高寸法有芯ワイヤ。
3. 一以上のシーミングロックを含む、請求項２に記載の高寸法有芯ワイヤ。
4. 芯に充填されたコートされた脱酸素剤物質が、該有芯ワイヤの形成中に与えられるシーミングロックにより、充填された形態にて適所に維持される、請求項３に記載の高寸法有芯ワイヤ。
5. コートされた脱酸素剤物質が、充填後に、該有芯ワイヤの形成中に与えられるシーミングロックにより、充填された形態にて適所に維持される、請求項４に記載の高寸法有芯ワイヤ。
6. 有芯ワイヤの直径が、１９〜３４ｍｍの範囲である、請求項１〜５の何れか一つに記載の高寸法有芯ワイヤ。
7. スクラップのアルミニウムを脱酸素剤物質として利用する、請求項１〜６の何れか一つに記載の高寸法有芯ワイヤ。
8. 脱酸素剤物質が、機械的又は溶融工程により、微粒子又は微粉末に変換される、請求項７に記載の高寸法有芯ワイヤ。
9. 脱酸素剤物質が、顆粒及び／又は粉末形態に細片化され、変換された材料である、請求項７又は８に記載の高寸法有芯ワイヤ。
10. アルミニウム粉末及び／又は顆粒を充填したワイヤを引き伸ばす際に、それらの内容物がきつくパックされ、それにより、寸法的硬さ及び剛性がワイヤに与えられ、そのコイルの取扱いの容易さが確実にされる、請求項７〜９の何れか一つに記載の高寸法有芯ワイヤ。
11. 請求項１〜１０いずれか１項に記載の脱酸素剤物質を含む高寸法有芯ワイヤの製造方法であって、下記の工程を含む当該方法：
    (ａ) 厚さ０．２〜１ｍｍで必要幅９０〜１１０ｍｍの冷圧延鋼シートを、二重シーミングロックの準備のために細長く切り、
    (ｂ) スリットコイルを成形ロールに供給し、これは、これらのスリットを、所望の、直径１３〜４０ｍｍのほぼ丸い形状にし、
    (ｃ) 反応性アルミニウム粉末及び／又は顆粒又は他の脱酸素剤をバンカー又はフィーダーからワイヤの空スペースに充填し、
    (ｄ) 粉末及び／又は顆粒を充填したワイヤを、最後の成形ロールから出る時点までに、一重又は二重にシールし、
    (ｅ) 有芯ワイヤの内容物を、スキージングロールによって絞って、有芯ワイヤの直径を減じて、寸法的強度及び安定性を与え、
    (ｆ) このように形成したワイヤを、内径２００ｍｍ〜２．５ｍのマンドレル上で輪状にし、
    (ｇ) 油又は防錆液の薄いフィルムをコイルの露出面又は外層に塗布して錆の形成を防止し、そして
    (ｈ) これらのコイルを、水分の侵入を防止するためにプラスチック及び／又は伸縮性フィルムでテーピングし且つ／又は包み、次いで、顧客への送達のために木製又は鋼製の荷運び台上に置く。
12. 冷圧延鋼シート(ＤＤ及び軟質等級)の厚みが、０．２〜１ｍｍの範囲である、請求項１１に記載の方法。
13. 形成されるワイヤの直径が１３〜４０ｍｍの範囲である、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. ワイヤを１ｍの内径のマンドレル上でコイルにする、請求項１１〜１３の何れか一つに記載の方法。
15. 脱酸素剤を充填したコイルの巻き取りをコアレス巻取りにかけ、それにより、該コイルを、その静止コイルの内径から巻きほぐし又は解くことを可能にする、請求項１１〜１４の何れか一つに記載の方法。