JPH04110413A - 高炭素鋼線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は非延伸性の非金属介在物が少なく、伸線性の優
れた高炭素鋼線材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、高炭素鋼線材は自動車用タイヤコート等に多く使
用されている。通常、高炭素鋼線材の製造方法は一定サ
イズまて、熱間圧延て線材にした後、冷間引抜き（伸線
加工）により行なわれる。

例えば、タイヤコ−１〜ては直径○、１５順程度まて伸
線される。この場合、鋼中に圧延時に延伸困難な高硬度
の非金属介在物が混入していると、加工途中の断線の原
因となる。このため、高炭素鋼線材中の非金属介在物を
低減し、且つ、不可避的に混入する非金属介在物を伸線
中の断線原因ど成つにくい形態に調整することか重要で
ある。従つて、高炭素鋼線材の製造のなめには溶鋼の清
浄度を高めるとともに、非金属介在物をＡ　Ｉ　２０．
を主体とする非延伸性な硬質非金属イｒ在物から延伸性
のある軟質介在物に変えな（つれはならない。これを実
現させるために従来から種々の提案かなされている。

例えは、真空アーク脱カス装置て、Ｃａ○５ｊ０２系ス
ラグ又はフラックスを用いて処理することにより、非金
属介在物を低減させる方法（特公昭６３　４２５３９号
公報、特開昭６２２０３６４７号公報）笠かある。また
、非金属介在物をＳ　ｉ　Ｏ２Ａ、　］　２０３　　Ｍ
　ｒｉ　Ｏ系３元状瑯図のスベーザータイ１へ組成にす
ることに、ｌ：’′）、伸線性の良好な炭素鋼を得る方
法（特公昭５４７２５２号公報）等も提案されている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら」一連した特公昭６Ｂ−４２５３９号公報
、特開昭６２　２０３６４７号公報に示ずよっな、真空
脱カス処理を行なうと、真空処理中に溶鋼中の炭素の脱
酸力かアルミニウムの脱酸力よつ強まり、このため耐火
物、スラグ等に含まれるＡ　Ｉ　２０．がＣにより、下
記０式に示すように還元される。

Ａ、　］　２０３　＋３Ｃ＝２Ａ　Ｉ　＋３Ｃ○　　・
００式の反応により、溶鋼中の固溶アルミニウム濃度が
増加する。この固溶アルミニウムは鋳造中に酸素と結ひ
ついて、Ａｌ２Ｏ３となり、鋼片中に残留し、伸線時の
断線の原因となる。また、特公昭５　／１１．−７２５
２号公報ては、脱酸生成物をスベーザータイ１〜組成に
するブこめに、溶鋼脱酸用のＳｊ、Ｍ口、ＡＩの添加量
を適宜調整する方法が示されているが、脱酸前の溶鋼中
の酸素量のバラツキ、取鍋耐火物、転炉からの流出スラ
グ等の影響により、脱酸生成物の組成が目標から外れる
確率か高く、精度か悪いという問題かある。

また、溶鋼脱酸にＡｌを用いるど、圧延線月中の介在物
の一部にＡｌ２Ｏ３を多星に含有した硬質て非延伸性な
部分を含ん／こ介在物が残ってしまう。これは介在物か
完全に３元系となるのに反応時間かかかるためど考えら
れ、介在物のすべてを完全な延伸性のある軟質介在物に
変化させる、ことは困難である、 本発明は」−記のような問題点の解決を図ったものてあ
り、介在物を安定させて延伸、性の優れた非金属介在物
に調整することにより、伸線性その他の性質の著しく改
善された高炭素鋼線材を安定して供給出来る製造方法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 木発明者は発明に先立ち、溶銑予備処理工程、転炉工程
、アーク加熱式取鍋精錬二ロ程、連続鋳造工程について
の技術的検３月を行い、これらの各工程の製鋼技術の組
合せにより、優れた特性を持つ高炭素鋼線材の安定製造
か可能であることを確認し、本発明を完成するに至つノ
こものである。即ち本発明は下記工程の結合によって構
成されるものである。

■　溶銑予備処理工程によりＰ　○　０コ０隻・１５％
辺下、Ｓｈｏ　　０１．．ｗｔ、％以下に低減しノご溶
銑を用いること、。

■　転炉工程において吹錬を完了した後、出鋼に際し、
Ｓ１脱酸を行なうとともに、ＣａＯ／ＳｉＯ２−０７〜
１１の組成範囲のＣａ○Ｓｉ０２系フラックスを添加し
ながら非アルミナ耐火才勿を内張すした取鍋に受鋼する
こと。

■・この溶鋼を除滓した後、アーク加熱式取鍋精錬工程
において、アーク加熱式取鍋精錬設備を用いて、Ｃａ　
Ｏ／　Ｓ　ｉ○２　＝０．７〜０．９、Ａｌ２Ｏ，・１
０ｗ１；％以下となるようなＣａ○５ｉ０２系スラグを
作り、溶鋼中に宙１人するＡｌ総量を溶鋼トン当たり０
　、　０１−０ｋｇ以下にして、上底併用攪拌により処
理すること。

■・・連続鋳造工程において、直ちに連続鋳造設備を用
いて、鋳型内反υ・凝固末期に電磁攪拌を行い、中心偏
析を低減して連続鋳造を行い、その後圧延１．て線材を
製造すること。

この場合、本発明では真空脱ガス処理を行なわない ［作用］ 本発明では、アーク加熱式取鍋精錬工程において、Ｃａ
○／　Ｓ　ｉ○２＝０．７〜０．９のスラグを作り、上
底併用攪拌を実施することにより、Ａ　］　２０３を主
体とする品質−ヒ好ましくない硬質非金属介在物か溶鋼
中に混入しノｓとしても、これらの介在物の大部分はス
ラグ中に除去され、また、溶鋼中に不可避的に残留する
介在物も熱延工程で充分に延伸可能な延伸性介在物組成
に変化１゜ており、伸線加工中の断線原因には成らず、
無害化する。

これらを基にして連続鋳造工程で中心偏析を低減させ、
良好な製品の大量安定生産を可スｉヒとする。以下、本
発明について具体的に限定理由を説明する。

まず、不純物元素と１．て、Ｐ、Ｓは中心偏析の原因ど
もなり、極力抑えることが望ましい。その／、：め溶銑
予備処理を行ない、Ｐ：Ｏ，Ｏ］Ｏｗｌ；％以下、Ｓ・
０．．１０ｗＬ％履下に低減する。

本発明においてＰ、Ｓの低減に溶銑１−備処理を行なう
のは、次工程の転炉吹錬て、スラグ量を少なくし、出鋼
時にスラグの流出抑制を容易にし、その後の工程の円滑
化を図るためである。また、転炉で脱Ｐする必要かない
ため、高炭素、低酸素状態て！Ｉｌｉ炉吹錬全吹錬るこ
とが可能となり、溶鋼の過酸化の防止が可能となる。

ここにおいてＰ　：　０．．　］、　Ｏｗ１．％を超え
た場合、Ｓ・００１０Ｗ１．％を超え／こ場合はどもに
、凝固偏析が激しく、断線の原因となる場合がある、 転炉吹錬後の溶鋼を受鋼する取鍋は非アルミナ耐火物の
内張りが必要である。非アルミナ耐火物どしては例えば
マグネシア　カーボン煉瓦、ジルコン煉瓦等か挙けられ
る１、これはもしアルミナ系耐火物を用いてその溶損、
欠落等が発生しノこ場合、これらか鋳片中に残留するど
、高融点の介在物となり、伸線時の断線原因となる危険
性かあるからである。また　本発明では転炉吹錬後の出
鋼時、Ｓｉ脱酸を行なうとともに、これと同時にＣａＯ
−３ｊ○２系フラックスを添加することが必要である。

Ｓ」脱酸にはＳｉ系合金鉄が一般に用いられる。まプこ
、添加されたフラッフ又は出鋼中の溶鋼表面を溶融状態
て被覆する。これにより、転炉吹錬を高炭素、低酸素状
態て終了し、出鋼した場合でも、出鋼中の吸窒を防止出
来る。

第１図は転炉出鋼前窒素と出鋼後窒素含有量の関係を示
ず図である。

図において○印は転炉出鋼前窒素ＩＮ］てフラックス添
加、△印は転炉出鋼前窒素［Ｎ］てフラックス無添加を
示ず。・印は出鋼後窒素［Ｎ］てフラックス添加、ム印
は出鋼後窒素［Ｎ］でフラックス無添加を示す。図から
明かなようにフラックス添加の場合は出鋼前後の［Ｎ］
の差が小さく、出鋼中の吸窒防止をしていることがわか
る。これに対してフラックス無添加の場合は出鋼前後の
ＩＮＮの差か大きい。［Ｎ］が５０　ｐｐｍを超えると
線材の強度か高くなり、加工性が困難である。

本発明ては、」二）ホし／、２０式により、鋳造中にＡ
ｌ２Ｏ３か生成することを避りるために、真空脱ガス処
理をしない１．そのため、−度所定の窒素含有量をオー
バーすると、これを低減させることは不可能となるため
に吸窒防止は重要である。この場合フラックスのＣａ　
Ｏ／　Ｓ　１０２を０７〜１　コに限定したのは、これ
はこの組成範囲か最も融点か低く、被覆効果が良好とな
るためである。また、フラックスの添加により転炉内よ
り流出した過酸化スラグも希釈されるノこめに　出鋼後
の除滓て仮に取鍋中に残留かあったどしても、その後の
スラグ組成調整には殆ど悪影響を及ぼさない。

除滓は転炉流出スラグを除去することにより、精錬時の
スラグ組成を精度よく調整するノこめに行なうものであ
る。

除滓後、アーク加熱式取鍋精錬設備において、精錬時の
スラグ組成かＣａ○／　Ｓ　ｉ○２−０７〜０，９、Ａ
ｌ２Ｏ３：１０ｗ１１％以下となるようなＣａＯ−８ｉ
○２系スラグを作り、溶鋼中に混入するＡｌ総量を溶鋼
）・ン当たり０．．］、０ｋｇ以下にして処理する。第
２図は精錬終了時のスラグのＣａＯ含有量とＳ　ｉ　０
２含有量の比Ｃａ○／Ｓ　ｉ　Ｏ２と圧延線材にお（つ
る非延伸性介在物指数〈線材圧延方向断面中て観察され
た非延性介在物の長さを指数化したもの）の関係を示す
図である。図において○印は各条件における実験結果を
プロワ１へしたちのてあり、斜線の部分は非延伸性介在
物指数のバラツキの範囲を示す。Ｃａ○／ＳｉＯ２の値
が０９より大きくなるとそのハラツキが増加し、断線の
確率か高くなることを示ず。この場合一般に非延伸性介
在物指数が一点鎖線て示ず３の値以下の場合は断線の発
生が著しく小さくなる。

また、第３図はスラグのＣａ○／　Ｓ　ｉ○２と鋼中の
１−一タル酸素量の関係を示す図である。図において、
○印は各条件における実験結果をプロットジノたもので
ある。実線Ａ、Ｂ間はバラツキの範囲を示す。図から明
らかなように、ＣａＯ／ＳｉＯ２の値が小さくなるほど
、鋼中のトータル酸素量は増加し、鋼中の１・−タル介
在物が増加していることがわかる。第２図、第３図から
介在物を延伸性の優れた介在物に調整し、且つ、介在物
総量を抑えるｔ：めの精錬スラグの最適組成はＣａ○／
　Ｓ　ｉ○２−０．７〜０９の範囲が最適どなる。

ま／ご、本発明方法では鋼中の非延伸性介在物どなるＡ
、］２０３の形成を防止するなめに、脱酸剤としての、
ＡＩ、Ａｌ合金を全く使用しないのは勿論のこと、他の
合金や耐火物からのＡｌ混入も極力避げ、鋼中に混入す
るＡｌ総量を溶鋼トン当な９０．．１０ｋｇ以下に１．
て規制する１、多くＡが混入するとＡＩ、、Ｏ８の硬質
部分を含んだ介在１勿となるからである。

アーク加熱式取鍋精錬工程における溶鋼攪拌は、取鍋の
下部にポーラスプラク設け、取鍋の上部に浸漬ランスを
投げて、Ａｌ−カス底吹き、Ａｒガス」二吹きの攪拌を
同時に行なうことが必要である。これは従来行なわれて
いた底吹き又は上吹き単独攪拌と比較して介在物の浮」
二除去、まノご介在物とスラグとの反応による介在物の
低融点化等に対して、非常に効果がある。第４図は同−
精錬時間で攪拌方法を変更しノご場合の非延伸性介在物
指数の比較を示す図である。図において・印は底吹き攪
拌のみの場合の実験結果をプロワ１へしノこものである
。斜線は第２図に示した上底攪拌による範囲を示しなも
のである。図から明かなように底吹き攪拌のみの場合は
Ｃａ○／５ｉ０２が０９以下でも、非延伸性介在物指数
が一点鎖線で示ず３の値を超える場合か発生ずる。これ
より」−底攪拌による場合か非延伸性介在物が安定１．
て、低減しており、その有効性が認めらる。

本発明では連続鋳造工程において、鋳型内及び凝固末期
に電磁攪拌を行なうことが必要である。

これは鋳型的溶鋼の電磁攪拌により、介在物の浮−］−
分離を行なうとともに、鋳型内及び凝固末期におりる２
度の溶鋼に対する電磁攪拌により、鋳片の中心偏析を著
Ｌ＜低減さぜるものである。第５図は電磁攪拌の有無と
偏析度の関係を示す図である。・印は凝固末期にのみ３
００アンペア（以降ｌ＼で示す）て電磁攪拌を行なった
場合の実験結果をプロア　１−　Ｌ　／ごものてあり、
○印は針型内及び凝固末期に６００△及乙１３００Ａで
電磁攪４′１″を行なっ入二場合の実験１．１１１果を
プロットジノこものてあイ）。鋳型内及び凝固末期の電
磁攪拌の採用により、偏析度が著しく低減されているこ
とがわかる。

辺−ヒのように本発明は主要な条件を限定した各工程の
結合により、はじめて伸線性の優れた高炭素線材を安定
して大量に生産することが出来る。

［実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。

（実施例） 第１表に製造過程における溶鋼成分を示す。

第］表 高炉出ｙ１後の溶銑を機械攪拌方式脱硫設備、次に溶銑
脱燐設備により、溶銑予備処理を実施した結果、 ［Ｐ　コ　−　０　　０　（、）６ｗｔ、　％　、　　
［Ｓｉ＝０．　　００２ｗＬ　％となっノこ。

次に転炉では複合吹錬転炉を用い、スラグ４５ｋｇ　／
　Ｉ、ｏｎを使用して吹錬を実施ｊ７、ＩＣ］　＝Ｏ，
／ｌ　９４Ｗ＋、％、温度−１６８４℃にて吹錬終了１
．た。転炉出鋼時Ｆｅ−３ｉ合金を２　７１１、ｋｇ／
ｌｏｎ、ＣａＯ−ＳｉＯ２系フラックス（Ｃａ○：４５
ｗｔ％、Ｓｉ０２：５５ｗ４；％）を３．５ｋｇ／ｌｏ
ｎ添加した。その結果出鋼’ｌ＆［Ｎ　　コ　−　３６
ｐｐｒｎ に抑さえられている。

受鋼した取鍋の使用耐火物はスラグライン部がマクネシ
ア　カーボンレンガ、それ以外の部分はジルコン流し込
み材てあり、いずれも非アルミナ性のものを用い）こ。

除滓により、大部分のスラグを除去した後、第２表に示
す条件でアーク加熱式取鍋精錬設備によ第２表 これらの処理の結果、溶鋼中Ａｌ混入総量は０００　’
ｈ　ｋｇ　／　ｔｏｎにまで低減した。

この溶鋼を第３表に示す条件により連続銑造を行なった
。

第３表 引き続いてこの鋳片を熱間圧延して５．５ｍｍφの線利
を製造し、非金属介在物を測定しノこ後、これを伸線加
工して最終製品とした。木実施例のこれを伸線加工して
最終製品としノに。木実施例の製品中の平均非金属介在
物指数を第４表に比較例どどもに示す。本発明によれは
非金属介在物指数は安定して低減しており、伸線過程て
の断線も皆無である。

第４表 「発明の効果コ 本発明によれば、製鋼工程の各処理条件を規制すること
により、伸線性その他の性質の優れた高炭素鋼線材を容
易に製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の転炉出鋼前後の窒素含有量の変化を示
す図、第２図は本発明の精錬時のスラグＣａ○／　Ｓ　
ｉ　０２値と非延伸性介在物指数の関係を示す図、第３
図は本発明の精錬終了時スラグ゛Ｃａ○／　Ｓ　ｉ○２
値と鋼中１〜−タル酸素［０１の関係を示す図、第４図
は本発明の精錬終了時のスラグＣａ　Ｏ／　ｓｉ○２値
と非延伸性介在物指数（底吹き攪拌のみのどき）の関係
を示す図、第５図は本発明の電磁攪拌と中心偏析度の関
係を示す図である。 備考　Ｎｏ、　　：底吹き攪拌のみ、ＮＯ５：スラグ糾
成変更、ＮＯ６ニスラグ糺成変更、断線回数：（１１５
ｍｍφ伸線時、★多発；伸線不可。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶銑予備処理によりＰ：０．．１０ｗｔ％以下、Ｓ：０
   ．０１０ｗｔ％以下に低減した溶銑を転炉に装入して吹
   錬し、出鋼に際して、Ｓｉ脱酸を行なうとともに、Ｃａ
   Ｏ／ＳｉＯ＿２＝０．７〜１．１の組成範囲のＣａＯ−
   ＳｉＯ＿２系フラックスを添加して、非アルミナ耐火物
   を内張りした取鍋に受鋼し、続いて除滓した後、アーク
   加熱式取鍋精錬設備を用いて、ＣａＯ／ＳｉＯ＿２＝０
   ．７〜０．９、Ａｌ＿２Ｏ＿３：１０％以下のＣａＯ−
   ＳｉＯ＿２系スラグを作り、溶鋼中に混入するＡｌ総量
   を溶鋼トン当たり０．０１０ｋｇ以下にして、上底併用
   攪拌により処理した溶鋼を、直ぐに連続鋳造設備を用い
   て、鋳型内及び凝固末期で電磁攪拌しながら連続鋳造を
   行い、その後圧延して線材を製造することを特徴とする
   高炭素鋼線材の製造方法。