JPH0133527B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) 石灰基脱硫用スラグを使用してのAOD
精練方法により、0.005重量％以下の硫黄含量
と0.005重量％以下の溶解酸素含量とを有しそ
して1649℃（3000〓）を越えない温度を有する
高度に精製された溶鋼を生成しそして形成され
る酸化物介在物中に硫黄を存在せしめる段階
と、 (b) 前記高度に精製された溶鋼に、存在する硫黄
量の３〜25倍の量におけるカルシウムを、カル
シウム気体噴射並びに有芯ワイヤ等のカルシウ
ムを包み込んだ形ではなく、粉末、塊り、ブリ
ケツト等の形で直接添加する段階と、 (c) 段階(b)の前にスラグを一部除去する段階と を包含する、カルシウム気体噴射及び有芯ワイヤ
等のカルシウムを包み込んだ形での添加の必要な
くカルシウムを溶鋼に直接添加することによる、
酸化物及び硫化物を含む介在物がほぼ球形状の鋼
の製造方法。 ２ カルシウムが存在する硫黄量の10〜20倍の量
において添加される特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ３ アルミニウムが最終アルミニウム含量が0.05
〜0.005重量％の範囲にあるような量において段
階(b)に先立つて溶鋼に添加される特許請求の範囲
第１項記載の方法。 ４ カルシウムがカルシウム―けい素合金の形に
ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 高度に精製された溶鋼の流れを注出しそして
該流れにカルシウムを添加することを更に含む特
許請求の範囲第１項記載の方法。 技術分野 本発明は一般に鋼の製造に関するものであり、
特には一段と優れた機械的性質を有する鋼を製造
する為に鋼中の介在物の形状を変えることに関す
る。 背景技術 延性、破壊靭性、疲労強度及び応力腐食割れの
ような鋼の機械的性質に有害な作用を及ぼす介在
物は鋼中の酸化物或いは硫化物である。これら介
在物の有害な作用は、もし介在物の形状が長くそ
して細い形状ではなく全体的に球状を有するよう
制御されうるなら著しく軽減されうることが知ら
れている。こうした形状制御は、鋼に通常の酸化
物及び／或いは硫化物と結合する物質を添加し
て、実質上球形状でありそしてそれらの形状を熱
間加工作業中維持する複合介在物を形成すること
により、実現される。 介在物形状制御の為添加されうる一つの添加剤
はカルシウムである。しかし、カルシウムは幾つ
かの欠点があり、そうした欠点が介在物形状制御
添加剤としてのその有用性をこれまで減殺せしめ
てきた。 カルシウムは、製鋼温度で比較的高い蒸気圧を
溶鋼に較べて相対的に低い密度を有している。更
に、カルシウムは鋼中への比較的制限された溶解
度しか有していない。従つて、酸化物及び硫化物
介在物の形状制御の為それらを好都合に改形する
に所要量のカルシウムを鋼に有効に添加すること
は非常に困難である。カルシウムは、その高い蒸
気圧の故に鋼浴中で溶解するよりむしろ揮化しや
すい。カルシウムはまた、その制限された溶解度
を低密度の故に溶解する前に溶鋼からスラグ中に
浮上る傾向がある。その結果、介在物形状制御添
加剤としてカルシウムを好首尾に使用する為には
特殊にして費用のかかる技術が使用される。一つ
の技術は、取鍋内の溶湯の表面下深くに粉状のカ
ルシウム含有化合物を噴入することである。この
技術は、所要の噴射設備が高価でありそして保守
に費用がかかり、噴射過程が溶湯の温度損失をも
たらしそして噴射過程が撥ね返る溶湯周囲の大気
から所望されざる窒素、酸素及び水素を鋼中に不
可避的に導入するが故に欠点を有する。また別の
技術は、有芯ワイヤとして即ち鋼外鞘中にカルシ
ウム金属を包込んだ形で溶湯にカルシウムを導入
することと関与する。この技術の欠点は、有芯ワ
イヤの高価格と、通常存在するスラグ層を貫入す
るに際しての問題とワイヤ添加速度における制限
に由り多数の鋼バツチを有効に処理することの困
難性とである。 これら欠点にもかかわらず、カルシウムは一般
に介在物形状制御用の好ましい添加剤である。こ
れは、カルシウムが鋼全体を通して非常に一様に
分布される優れた形の介在物を与えるよう酸化物
及び硫化物介在物を改質するからである。更に、
カルシウムの使用は、総介在物含量に悪影響を与
えずまた或る種の鋼が鋳造操作中ノズルと閉塞す
る傾向を軽減する。従つて、費用がかかるとは云
え、カルシウム添加によつて介在物を改形するこ
とによつて、良好な機械的性質と優れた鋳造性を
有する鋼の実現が可能となる。 従つて、溶湯に充分量のカルシウムを好首尾に
添加する為に高価にして複雑な方法に頼ることな
くカルシウムを介在物形状制御添加剤として使用
することを可能ならしめる方法を提供することが
所望される。 本発明の目的は、鋼中の介在物の形状を制御す
る為の改善方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は、介在物の形状を制御
するのにカルシウムを使用することの出来る鋼製
造の為の改善方法を提供することである。 本発明の更に別の目的は、カルシウムが介在物
の形状を制御するのに使用出来そして複雑にして
高価な添加技術を必要とすることなく溶鋼に好適
に添加されうるような鋼製造方法を提供すること
である。 発明の概要 本開示を読むに際して当業者に明らかとなろう
上記及び他の目的は、 １(a) 石灰基脱硫用スラグを使用してのAOD精
練方法により、0.005重量％以下の硫黄含量
と0.005重量％以下の溶解酸素含量とを有し
そして1649℃（3000〓）を越えない温度を有
する高度に精製された溶鋼を生成しそして形
成される酸化物介存物中に硫黄を存在せしめ
る段階と、 (b) 前記高度に精製された溶鋼に、存在する硫
黄量の３〜25倍の量におけるカルシウムを、
カルシウム気体噴射並びに有芯ワイヤ等のカ
ルシウムを包み込んだ形ではなく、粉末、塊
り、ブリケツト等の形で直接添加する段階
と、 (c) 段階(b)の前にスラグを一部除去する段階と を包含する、介在物がほぼ球形状の鋼の製造方法
により実現される。 用語「介在物」とはここでは、鋼全体中の存在
する酸素及び／或いは硫黄を含有する相を意味す
るのに使用される。 用語「取鍋」はここでは、鋼製練容器からタン
デイシユ或いは型のような別の容器へ溶鋼を移す
のに使用される耐火材内張り容器を意味するのに
使用される。 用語「タンデイシユ」はここでは、溶鋼を取鍋
から型へ移す連続鋳造プロセスにおいて使用され
る耐火材内張り容器を意味するのに使用される。 詳細な記述 本発明方法において、溶鋼は、硫黄及び酸素に
ついて非常に低い水準まで精製される。こうした
高精製鋼は、融体の0.005重量％を越えない硫黄
含有量と、融体の0.005重量％を越えない溶解酸
素含有量を有している。 本発明方法と併せて使用するに特に好ましい製
鋼プロセスは、アルゴン酸素脱炭プロセス即ち
AOD法であり、これは少くとも１つの浴面下羽
口を精練容器に収納された溶融金属及び合金を精
練する為の方法であつて、 (a) 90％までの希釈ガスを含有する酸素含有ガス
を前記羽口を通して融体中に吹込み、その場合
該希釈ガスに、融体の脱炭中形成される気泡に
おける一酸化炭素の分圧を減ずるよう、総計吹
込流量を実質変えることなく融体への酸素供給
流量を変更しそして／或いは保護流体として働
くよう作用せしめ、 (b) 散気ガスを前記羽口を通して融体中に吹込
み、散気ガスをして、脱ガス、脱酸、揮化或い
か不純物の浮揚と続いてのスラグによる捕捉或
いはスラグとの反応により融体から不純物を除
去するよう作用せしめることを包含する精練方
法である。有用な希釈ガスは、アルゴン、ヘリ
ウム、水素、窒素、スチーム或いは炭化水素及
び二酸化炭素を含む。有用な散気ガスとして
は、アルゴン、ヘリウム、窒素、一酸化炭素、
二酸化炭素が挙げられる。アルゴン及び窒素が
好ましい希釈及び散気ガスである。アルゴン、
窒素及び二酸化炭素が好ましい保護流体であ
る。 AOD方法は、それが脱硫剤として廉価な石灰
基スラグを使用し極低水準まで迅速に脱硫を為し
うるから、本発明と併用するに特に好ましい。加
えて、この脱硫方法は、脱酸／脱硫段階中形成さ
れる酸化物介在物中にカルシウムの存在をもたら
す。これは、完全な介在物形状制御を保証するの
を助成しそして更に必要とされる形状制御添加剤
の量を減ずる。 高精製鋼の温度は、カルシウムが添加される時
点で1649℃（3000〓）を越えるべきでない。これ
は1649℃（3000〓）を越える温度はカルシウムが
介在物の形状をうまく制御する能力に有害な影響
を有するから重要である。特に、1649℃（3000
〓）を越える温度では、カルシウムは多量に揮化
する。先に論議したように、本発明方法のもつと
も重要な利点の一つは、複雑にして費用のかかる
手順を必要とすることなくカルシウム添加を簡単
に為しうることである。 カルシウムは、任意の時点で高精製溶鋼に添加
されうるけれども、もし機会があるなら、溶鋼が
一つの容器から別の容器へと移されつつある時に
カルシウムを溶鋼に添加することが好ましい。そ
うした添加が移送流れに為されることがもつとも
好ましい。これは、移送即ち注がれつつある流れ
の作用が容器内の溶鋼にカルシウムを単に添加す
る場合よりも一層迅速にカルシウムを溶鋼全体を
通して分散せしめそしてそこに混合するよう作用
するからである。高精製鋼にカルシウムを添加す
る好都合な時点の例として、融体が精練容器或い
は精練取鍋から移送取鍋、タンデイツシユ或いは
型に移されつつある時或いは融体が移送容器から
型内に移送されつつある時が挙げられる。この方
法は添加時間の短縮を生み出し、結局温度損失の
低減化及び周囲からの気体採込みの減少をもたら
す。 カルシウムがスラグとの実質的接触を回避する
態様で融体に添加されることが重要である。これ
は、スラグとの接触が所望の介在物形状制御を生
みだすべく作用するはずの融体中にではなくスラ
グ中にはカルシウムが溶解される結果をもたらす
からである。スラグとの実質的接触を回避したい
というこの要望が、高精製鋼が一つの容器から別
の容器に注がれるに際してカルシウムをそこに添
加することが好ましいとされる別の理由でもあ
る。これに関連して、カルシウム添加前に適正な
覆いを与えるに充分量のスラグを残したまま浴か
らスラグの一部を取除くこともまた好ましい。 カルシウム形状制御添加剤は、任意の都合の良
い形態で、即ち粉末、塊り、ブリケツト等の形で
添加されうる。鋼への形状制御添加剤の添加の容
易さと融通性が本発明方法の実用性の主たる様相
である。カルシウムがCalsi―bar（商品名）、カル
シウム―ケイ素、Hypercal（商品名）及びInco―
cal（商品名）のようなカルシウム化合物の形態で
添加されることが好ましい。これはカルシウムが
揮化せずに融体中に滞留することを促進するから
である。 添加されるカルシウムの量は、変動しそして製
造されるべき鋼の型式、融体及びスラグ即ち浴の
状態及び組成並びにその他の因子に依存しよう。
一般にカルシウムは、重量で表して、融体中に存
在する硫黄の量の３〜25倍、好ましくは融体中の
硫黄量の10〜20倍の量添加される。 形状制御添加剤が融体に添加された後、融体は
型或いは連続鋳造機に移行され、ここで製品化さ
れる。 本発明方法を実施するに特に好ましい方法は、
融体が例えばAOD容器において精練された後融
体にアルミニウムを添加することである。アルミ
ニウムは脱酸剤として作用し従つて形状制御添加
剤の添加により得られる結果を改善する。最終ア
ルミニウム含量は低溶解酸素含有量を保証する為
少くとも0.005重量％とすべきであるが、高いア
ルミニウム含量は最終介在物含量の所望されざる
増加につながりまた介在物形状制御の為に必要と
されるカルシウム量を増大する恐れがあるので
0.05重量％を越えるべきでない。 本発明の方法により製造される鋼中の介在物
は、全般に球形状でありそして熱間加工中それら
の形状を実質上維持し、従つて鋼は細長い介在物
により生じる機械的性質の悪化を受けない。カル
シウムは、簡単な取鍋添加により形状制御添加剤
として使用できそして複雑な添加技術に頼る必要
はない。 本件出願人は本発明方法が何故こうした有益な
結果を生むか確認していない。理論に縛られるの
を欲しないが、観察された利益に対する理由の少
くとも一部を説明するものとして次の説明を呈示
する。本件出願人は、形状制御添加剤の添加に先
立つて鋼がもちきたされる高度に精製された状態
がこうした利益の鍵であると信じている。融体に
は非常に低量の硫黄及び酸素しか存在していない
ので、これまで必要とされた溶解カルシウムより
対応的に少量しか必要とされない。 更に、所定の低水準への脱硫は塩基性石灰含有
スラグを必要とし従つて或る量のカルシウムが鋼
中に存在している結果をもたらし、従つて必要追
加カルシウム量を一層低減せしめる。これらの効
果が組合さつて所要カルシウム総計量を減じ、そ
れにより廉価な取鍋添加法で充分となり従つて微
粉末の気体吹込み或いは高価なカルシウム芯付き
ワイヤの添加が不要となる。 次の例は、本発明方法を更に例示するためのも
のである。この例は、例示目的で呈示れるもので
あつて制限を意図するものでない。 例 １ 等級4150低合金鋼の42トン溶解ヒートがAOD
転炉において精錬されそしてスラグの一部が適度
の覆いを与えるに充分のスラグを残して転炉から
傾注出された。出鋼に先立つてのAOD容器への
調整剤添加は重量％で表して次の化学組成をもた
らした。

【表】 酸素の項は、溶解及び結合酸素両方を含んでい
る。 AOD容器から高アルミナ取鍋へとヒートの出
鋼中、14〜17％カルシウムを含有するCalsibar
（カルシウム―けい素合金の商品名）、72Kgの添加
がその４つの18Kg袋を取鍋が全体深さの約1/3に
なつた時注出流れ中に投入することにより為され
た。出鋼温度は1632℃であつた。 溶湯は取鍋において多孔プラグを通してのアル
ゴンを使用して１分間緩やかに撹拌された。撹拌
が完了した後底注ぎ式注出操作が12分続いた。最
終製品組成は、外周及び半径中央インゴツト位置
両方において分析されそして次の通りであつた：

【表】 最終製品の評価は、非金属介在物が広範に分散
されたカルシウム改質酸化物及び酸硫化物である
ことを示した。硫黄はカルシウムと結合して硫化
マンガンは観察されなかつた。鋼の機械的性質は
約４対１の熱間加工減厚後ほぼ等方性であつた。
介在物の容積％は0.028％であつた。