JP7384935B2 - スーパークリーン希土類鋼及び介在物の改質制御方法 - Google Patents
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Description
本願は、2019年9月10日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号201910855025.2、発明の名称「スーパークリーン希土類鋼及び介在物の改質制御方法」の優先権を主張し、その全ての内容が援用により本願に取り込まれる。
本願は合金分野に属し、スーパークリーン希土類鋼及び介在物の改質制御方法に関する。
-500<REM-(m*T[O]m)+n*T[O]r+k*T[S]m)<-30…(1)
ここで、REMは鋼中の希土類元素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]mは鋼中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]rは鋼に添加した希土類金属又は合金中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[S]mは鋼中の全硫黄含有量であり、単位がppmであり、
mは補正係数1であり、その値が2~4.5、好ましくは3~4.5であり、
nは補正係数2であり、その値が0.5~2.5、好ましくは1~2.2であり、
kは補正係数3であり、その値が0.5~2.5、好ましくは1~2.2である。
T=(0.1~2.0)CRE+T0…(2)
ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、
Arガスソフトブロー時間は下記式(3)を満足し、
t=(0.05~3.0)CRE+t0…(3)
ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minである。
前記RH深真空時間とはRH炉の真空度が一定の真空度に達した後(一般的に200Pa以下である)、溶鋼脱ガスを行う総時間を指す。
LF精錬において白色スラグ時間を20min以上、安定化スラグ塩基度を>5、全硫黄含有量T[S]mを≦90ppm、全酸素含有量T[O]mを≦25ppmに確保する1)と、
高純度希土類金属又は合金はLF精錬してステーションから搬出する前に添加され、又はRH真空処理を少なくとも3minした後に添加され、高純度希土類金属又は合金中の全酸素含有量T[O]rは60~200ppmである2)と、
希土類を添加した後、RH深真空循環時間はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、
Arガスソフトブロー時間はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量(ppm)であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであり、上記公式を満足する処理時間は希土類-酸-硫化物が形成されて浮き上がることに役立ち、それにより介在物の数を減少させる3)と、
連続鋳造において、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性及び中間取鍋の液面被覆剤の厚さを強化し、中間取鍋の液面アルゴンガスパージを強化し、連続鋳造過程における吸気を回避し、連続鋳造過程全体においてN増加量を8ppm以内に制御し、金属窒化物介在物の形成を抑制し、鋳造過熱度は同じ成分で希土類を含有しない鋼種より5~15℃増加し、残留を防止することを目的とする4)と、を含む。
ここで、高純度希土類金属のT[O]rを60~200ppmに制御する理由は、T[O]rが60ppm未満に制御される場合、主に希土類金属酸化物を形成し、その等価直径が2μmより小さいが、T[O]rが200ppmに増加する場合、その寸法が10μmを超え、浮き上がりにくく、凝固後に溶融体中に残って、鋼の性能を悪化させてしまうためである。
1)電気アーク炉で製錬し、
2)LF精錬を行い、即ち、精錬スラグ系のスラグ塩基度を>5に調整し、溶鋼中のT[O]mを≦25ppmに制御し、全S含有量T[S]mを90ppm未満に制御し、
3)RH精錬を行い、即ち、
RH真空処理を少なくとも5minした後、高純度希土類金属又は合金を加え、高純度希土類の添加量はWRE≧α×T[O]m+T[S]mを満足し、ここで、αは補正係数であり、その値が6~30、好ましくは8~20であり、T[O]mは鋼中の全酸素含有量であり、T[S]mは鋼中の全硫黄含有量であり、
高純度希土類を添加した後、RH深真空循環時間はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、Arガスソフトブロー時間はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであり、
4)連続鋳造を行い、即ち、連続鋳造過程全体においてN増加量を8ppm以内に制御し、酸素供給を防止し、且つ金属窒化物介在物の形成を抑制し、
5)加熱後に圧延及び熱処理を行う。
転炉で製錬するステップ1)と、
RH精錬を行い、即ち、RH深真空を少なくとも2min行った後、高純度希土類金属を添加し、高純度希土類を添加する前に、溶鋼中のT[O]mは25ppmより小さく、T[S]mは50ppm未満であり、高純度希土類を添加した後、RH深真空循環時間はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、真空破壊後にArガスソフトブロー時間はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであるステップ2)と、
連続鋳造を行い、即ち、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性を確保し、連続鋳造過程における吸気を回避し、連続鋳造過程全体におけるN吸入量は8ppmより小さく、鋳造過熱度は同じ成分で希土類を含有しない鋼種より5~15℃増加するステップ3)と、
圧延及び熱処理を行うステップ4)と、を含む。
転炉で製錬するステップ1)と、
LF及びRH精錬を行い、即ち、
希土類を添加する前に、LF精錬して、白色スラグ時間を20min以上、溶鋼の全酸素含有量T[O]mを20ppm未満、T[S]mを0.005%未満に確保し、
希土類はLF精錬してステーションから搬出する前に添加され、又は3minRHクリーンリサイクルした後に添加され、
希土類を添加した後、RH深真空循環時間はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、RHは負圧であり、一般的に、Ca処理を行った後、Arガスソフトブロー時間はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであるステップ2)と、
連続鋳造を行い、即ち、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性を確保し、連続鋳造過程全体においてN吸入量を5ppmより小さく制御し、鋳造過熱度は同じ成分で希土類を含有しない鋼種より5~15℃増加するように制御するステップ3)と、
圧延及び調質プロセスを行うステップ4)と、を含む。
本実施例はRE-GCr15軸受鋼中の介在物の変性方法であり、生産プロセス経路は電気アーク炉→LF精錬→RH精錬→連続鋳造→加熱→圧延であり、
電気アーク炉で製錬するステップ1)と、
LF精錬を行い、即ち、精錬スラグ系を合理的に調整し、スラグ塩基度を>5に安定化し、白色スラグ時間を20min以上に確保し、溶鋼中のT[O]mを≦10ppmに制御し、T[S]m含有量を0.005%以下に制御するステップ2)と、
RH精錬を行い、即ち、RH真空処理を少なくとも5minした後、サイロに高純度希土類金属を加え、高純度希土類の添加量は下記式を満足し、
WRE≧α×T[O]m+T[S]m、
ここで、αは補正係数であり、その値が6~30、好ましくは8~20であり、T[O]mは鋼中の全酸素含有量(ppm)であり、T[S]mは鋼中の全硫黄含有量(ppm)であり、
高純度希土類金属のT[O]rを60~200ppmに制御し、添加後、RH深真空循環時間を10min以上に確保し、Arガスソフトブロー時間を10min以上に確保し、形成された希土類-酸-硫化物が浮き上がり、それにより介在物の数を減少させ、RH精錬終点のAl含有量を0.015~0.030%に制御し、溶鋼成分中の希土類元素含有量を15~30ppmに制御するステップ3)と、
連続鋳造において、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性及び中間取鍋の液面被覆剤の厚さを強化し、中間取鍋の液面アルゴンガスパージを強化し、連続鋳造過程における吸気を回避し、連続鋳造過程全体においてN増加量を8ppm以内に制御し、TiN介在物の形成を抑制し、鋼の清浄度を確保し、鋳造過熱度を25~40℃に制御し、該過熱度の制御は通常の過熱度の制御より5~20℃向上し、残留を防止することを目的とし、中間取鍋の動作層のMgO含有量を85%より大きく制御し、大きな取鍋のノズルが長く、中間取鍋ストッパー及び浸漬ノズルのSiO2含有量が5%より小さく、中間取鍋の粗密度及び耐食性並びに上記3つの部材の耐浸食及び侵食性を確保し、連続鋳造において一定の引張速度で鋳造するステップ4)と、
通常の圧延プロセスを行うステップ5)と、を含む。
本実施例はIF鋼中のAl2O3介在物の変性方法であり、生産プロセス工程は溶銑注入ステーション-溶銑前処理-転炉製錬-RH精錬-連続鋳造-熱間圧延-酸洗い-冷間圧延-焼鈍であり、
転炉で製錬し、即ち、
転炉工程において取鍋のトップスラグを改質するとともに、転炉工程及びRH脱炭素化過程においてマンガンの事前脱酸素及び合金化を行わず、IF鋼の清浄度を向上させるように、中間取鍋の溶鋼の酸素含有量を25ppm以下に厳しく制御し、出鋼温度、混銑車引掛温度及びスラグキャリーオーバー量を厳しく制御するステップ1)と、
RH精錬を行い、即ち、
RH工程において取鍋のトップスラグを改質し、RHをステーションに搬入する溶鋼S含有量を0.003%以下に制御し、RHをステーションに搬入して酸素を定量し、脱酸素・合金化後に高純度希土類を加える前に酸素を定量し、高純度希土類を加える前に溶鋼中の全酸素含有量T[O]mが20ppm以下であり、T[S]mが30ppm以下であり、真空で脱炭素化、脱酸素、合金化した後、RH深真空を少なくとも2min行った後、オーバーヘッドサイロに高純度希土類を添加し、高純度希土類中の全酸素含有量が60~100ppmであり、高純度希土類を加えた後、RH深真空アルゴンガス下部吹込時間が10min以上であり、真空破壊後の負圧ソフトブロー時間が15min以上であるステップ2)と、
連続鋳造段階の技術的要件は、
中間取鍋のトップスラグを改質して、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性を確保し、連続鋳造過程における吸気を回避し、連続鋳造過程全体においてN吸入量を8ppmより小さく制御し、鋳造過熱度を通常の過熱度より5~15℃高く制御し、残留リスクを防止し、連続鋳造において一定の引張速度に制御することであるステップ3)と、
通常の圧延及び熱処理プロセスを行うステップ4)と、を含む。
本実施例は超高強度Fレベルの海洋工学鋼中の介在物の変性方法であり、生産プロセス工程は溶銑前処理-転炉製錬-LF精錬-RH精錬-連続鋳造-圧延-調質であり、制御プロセスは、以下のとおりであり、
1)製錬及び希土類添加段階において、希土類を加える前に、LF精錬して白色スラグ時間を20min以上、溶鋼の全酸素含有量T[O]mを10ppm以下、T[S]m含有量を0.003%以下に確保し、高純度希土類金属はLFをステーションから搬出する前に添加され、又は3minRHクリーンリサイクルした後に添加され、希土類を加える際に溶鋼と同材質の鋼管で被覆し又はアルミホイルで包む形式を用い、目的は希土類金属が添加過程において酸化され又は鋼スラグと接触することを回避することであり、希土類金属中の全酸素含有量が80~100ppmであり、ここで実施例3-2の希土類添加量は実施例3-1の2倍であり、実施例3-2の希土類は2回に分けて添加されてもよく、
2)希土類を加えた後にRH深真空時間を15min以上に確保し、RH再圧縮を行い、通常のCa処理後にArガスソフトブロー時間を15min以上に確保し、
3)連続鋳造プロセスにおいて、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性を確保し、連続鋳造過程における吸気を回避し、連続鋳造過程全体においてN吸入量を5ppmより小さく制御し、鋳造過熱度を制御し、連続鋳造における引張速度を一定に制御し、過熱度を通常の過熱度より5~15℃高く制御し、
4)通常の圧延及び調質プロセスを行う。
注:REがppmである以外に、他の元素がいずれもwt%であり、残量がFeと不可欠な不純物元素であり、比較例2の構成成分及び製造制御プロセスは実施例3-1、実施例3-2と同様であるが、REMを添加しない。
Claims (12)
- スーパークリーン希土類鋼中の介在物の変性方法であって、
スーパークリーン希土類鋼中の希土類元素含有量REM、希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全酸素含有量T[O]m、希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全硫黄含有量T[S]m及び添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量T[O]rは、
-500<REM-(m*T[O]m+n*T[O]r+k*T[S]m)<-30を満足するように制御され、
ここで、REMは鋼中の希土類元素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]mは希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]rは添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[S]mは希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全硫黄含有量であり、単位がppmであり、
mは補正係数1であり、その値が2~4.5であり、
nは補正係数2であり、その値が0.5~2.5であり、
kは補正係数3であり、その値が0.5~2.5であり、
希土類金属又は合金を添加する前に、溶鋼の全酸素含有量T[O]mは25ppm以下であり、溶鋼の全硫黄含有量T[S]mは90ppm以下であり、添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量T[O]rは60~200ppmで制御され、
介在物の変性前の鋼中のAl2O3介在物の総数の少なくとも80%をRE2O2 Sに変性させ、得られたRE 2 O 2 Sの平均等価直径D mean は1~5μmであり、球形又は近球形又は粒状にあり、分散して分布することを特徴とするスーパークリーン希土類鋼中の介在物の変性方法。 - 介在物の変性前の鋼中のAl2O3介在物の総数の少なくとも90%をRE2O2 Sに変性することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 介在物の変性前の鋼中のAl2O3介在物の総数の少なくとも95%をRE2O2 Sに変性することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 希土類金属又は合金を添加した後、RH又はVD深真空循環時間(min)はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量ppmであり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、Arガスソフトブロー時間(min)はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量(ppm)であり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 希土類金属又は合金を添加した後、鋳造過熱度は同じ成分で希土類を含有しない鋼種より5~15℃増加し、連続鋳造過程全体においてN増加量を8ppm以内に制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- RE 2 O 2 Sの含有量は鋼中の介在物の総数の80%以上を占めることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- RE 2 O 2 Sの含有量は鋼中の介在物の総数の95%以上を占めることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 鋼中のRE 2 O 2 Sの平均等価直径D mean は1~2μmであることを特徴とする請求項1から3、7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記鋼は高級軸受鋼、歯車鋼、金型鋼、ステンレス鋼、原子力発電用鋼、自動車用IF/DP/TRIP鋼、又は超高強度鋼であることを特徴とする請求項1から3、7のいずれか1項に記載の方法。
- RE 2 O 2 Sは鋼中の介在物の総数の50%以上であり、希土類-硫化物は鋼中の介在物の総数の50%以下であり、及びAl 2 O 3 介在物は鋼中の介在物の総数の0~10%であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- RE 2 O 2 Sは鋼中の介在物の総数の85%以上であり、希土類-硫化物は鋼中の介在物の総数の10%以下であり、及びAl 2 O 3 介在物は鋼中の介在物の総数の5%以下であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- スーパークリーン希土類鋼の介在物制御プロセスであって、
スーパークリーン希土類鋼中の希土類元素含有量REM、希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全酸素含有量T[O]m、希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全硫黄含有量T[S]m及び添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量T[O]rは、
-500<REM-(m*T[O]m+n*T[O]r+k*T[S]m)<-30を満足するように制御され、
ここで、REMは鋼中の希土類元素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]mは希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[O]rは添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量であり、単位がppmであり、
T[S]mは希土類金属又は合金を添加する前の溶鋼中の全硫黄含有量であり、単位がppmであり、
mは補正係数1であり、その値が2~4.5であり、
nは補正係数2であり、その値が0.5~2.5であり、
kは補正係数3であり、その値が0.5~2.5であり、
プロセスは、
LF精錬において白色スラグ形成時間を20min以上、安定化スラグ塩基度を>5、全硫黄含有量T[S]mを≦90ppm、全酸素含有量T[O]mを≦25ppmに確保するa)と、
希土類金属又は合金はLF精錬してステーションから搬出する前に添加され、又は少なくとも3minのRH真空処理をした後に添加され、添加する希土類金属又は合金中の全酸素含有量T[O]rは60~200ppmであるb)と、
希土類金属又は合金を添加した後、RH又はVD深真空循環時間(min)はT=(0.1~2.0)CRE+T0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量ppmであり、T0は補正定数であり、その値が3~10minであり、Arガスソフトブロー時間(min)はt=(0.05~3.0)CRE+t0を満足し、ここで、CREは鋼中の希土類元素含有量ppmであり、t0は補正定数であり、その値が5~10minであるc)と、
連続鋳造において、大きな取鍋-中間取鍋-結晶器の間の密閉性及び中間取鍋の液面被覆剤の厚さを強化し、中間取鍋の液面アルゴンガスパージを強化し、連続鋳造過程全体においてN増加量を8ppm以内に制御するd)と、を含み、
鋳造過熱度は同じ成分で希土類を含有しない鋼種より5~15℃増加することを特徴とするスーパークリーン希土類鋼の介在物制御プロセス。
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