JPH0446657A - 耐水素誘起割れ性の優れた鋼の鋳造方法 - Google Patents

耐水素誘起割れ性の優れた鋼の鋳造方法

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JPH0446657A
JPH0446657A JP15169890A JP15169890A JPH0446657A JP H0446657 A JPH0446657 A JP H0446657A JP 15169890 A JP15169890 A JP 15169890A JP 15169890 A JP15169890 A JP 15169890A JP H0446657 A JPH0446657 A JP H0446657A
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Tetsuya Fujii
徹也 藤井
Haru Hongo
本郷 晴
Hideo Take
武 英雄
Tadashi Obinata
小日向 忠
Osamu Tanigawa
谷川 治
Kenichi Tanmachi
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(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] 本発明は湿潤硫化水素環境(以降サワー環境という)下
で使用される耐水素割れ性に優れた清浄鋼の製造に関す
るものである。
[従来の技術] サワー環境下で使用される石油ラインパイプ材には、水
素誘起割れ(以降HICと称す)が発生し、構造物の破
壊につながることが良く知られている。
HICの発生機構は水素が鋼材中の介在物(MnS、#
化物系クラスター、Ca5)周囲に侵入し、割れ及びふ
くれを生ずるものと考えられる。
HICの発生起点は伸長した上記介在物であり、Mnや
Pの偏析している異常組織に沿って割れが伝播する傾向
がある。
こうした問題を解決するために従来以下の対策がとられ
ていた。
(1)鋼中S含有量を低減し、Ca、REM等を適量添
加し、MnSを減少させ、かつ介在物を有害度の小さい
球状の介在物に形態制御する方法。
(2)鋼中C,Mn、P濃度を低減し、あるいは鋳片を
均熱拡散処理して偏析帯でのHICの伝播、助長を抑制
する方法。
しかしながら上記対応策を講じた場合でも、厳しいHI
C試験条件下では特に鋼板板厚の表面から%厚さの領域
にかけてHIC欠陥を生じ、かつ鋼板表面にも膨れ欠陥
を呈することがあった。
このような欠点に鑑み、本発明者らはパイプあるいはプ
レートにおけるHIC欠陥と耐HIC鋼の各種溶製、鋳
造操業因子との相関を求め、かつ試行錯誤的に操業因子
を変化させて多くの実験を行い、HIC欠陥と各操業因
子間の関係を調査した。その結果、HIC欠陥と連続鋳
造の浸漬ノズル内への吹込みガス量との相関関係を見出
した。
このようなHIC欠陥1及び浸漬ノズル内への吹込みガ
ス量との相関は鋼中S11度が13ppm以下のものに
限って見られるものであり、S濃度が13ppm以上で
はガス流量とHIC欠陥の間に顕著な相関が得られなか
った。これは次のような理由によるものと考えられる。
鋼中Sを低減し、Caを添加することによって介在物の
形態制御を行い、溶鋼の清浄化を図ったスラブは、介在
物起因のHIC欠陥は低減するものの、鋼中S濃度の低
下によるMnS、CaSの硫化物系介在物の減少あるい
は酸化物系介在物の鋼中での絶対数が不足する。つまり
、水素原子の介在物の吸着サイトが減少するため、凝固
組織中で異相と考えられるブローホールに水素原子が集
まりやすくなり、パイプあるいはプレートにおけるブロ
ーホールに起因する欠陥となるものと考えられる。
しかし、鋼中S濃度が高くなると、硫化物系介在物の鋼
中での数が増加し、HIC欠陥も介在物に起因するもの
が多くなるものと考えられる。
このように上記現象はS>13ppmの耐HIC鋼では
HIC欠陥が主として硫化物系介在物起因であるため、
ブローホール性欠陥は着目されていなかったが、鋼中S
の極低化とHIC試験の厳格化により、初めてクローズ
アップされてきた問題である。
〔発明が解決しようとする課題] 従来の耐HIC鋼の連鋳法を第6図で説明する。第6図
に記載した技術はCaをタンディツシュ内溶鋼中に添加
する方法である。取鍋lとタンディツシュ2間をシール
し、溶鋼の落下流3にCaS i塊をパイプ4よりAr
ガスと共に添加する。
従来の鋳造法においてはタンディツシュの上ノズル5あ
るいはSNプレート6よりArガスもしくはN2ガスを
浸漬ノズル7内に吹込んでいた。
このようなガスは浸漬ノズル7内を経由してノズル吐出
口8より鋳型9内に吹込まれる。
第6図のガス吹込部の詳細を第7図に示す。
上記のように浸漬ノズル7内にガスを吹込む理由は、 ■ 浸漬ノズル壁面への鋼中介在物の付着を防止するこ
と。
■ 浸漬ノズル吐出口8からの溶鋼の流れにガスによる
浮力を与えて、溶鋼流れを上向の流れに変えて、鋳型9
内の溶鋼湯面(メニスカス)10に熱を供給してメニス
カスIOにおける溶鋼の皮張りを防止し、モールドパウ
ダ11の溶融性を確保すること。
であった。
浸漬ノズル内へのガス吹込みは上記■、■の効果を有す
るが、一方、気泡が鋳片シェルに捕捉されて、鋳片ブロ
ーホールとなることがxm透過法によるスラブ内面調査
より確認された。
鋳片シェルへガスがトラップされる傾向は、気泡径が5
00um以下と小さ(、かつ、介在物が気泡に合体して
鋼中の浮上速度が小さい場合に顕著になることが上記ス
ラブ調査により確認された。このように、浸漬ノズル内
へのガス吹込みは鋳造、操業上必要なものであるが製品
品質上は極めて悪影響を生じていた。
[課題を解決するための手段] 本発明はCaを含有する耐水素誘起割れ性の優れた鋼を
連続鋳造で製造するに当り、溶鋼中S濃度を13ppm
以下となし、この溶鋼をタンディツシュに配設した浸漬
ノズルにより連続鋳造鋳型に供給し鋳造する際に、浸漬
ノズルに吹込むガス量を5Nj2/min以下とするこ
とを特徴とする耐水素誘起割れ性の優れた鋼の製造方法
である。
また、浸漬ノズルに吹込むガスを0としてもよし\。
さらに、タンディツシュ内の溶鋼過熱度を10℃以上5
0℃以下とし、かつ鋼中のCa濃度を6ppm以上50
ppm以下とすると好適である。
[作用] 本発明者らは、ガス吹込みに代り、前記■、■の鋳造上
の問題点を解決する手段を講じ、ガス吹込み量を低減も
しくは停止した。浸漬ノズルの詰り現象は酸化物系介在
物と地金のノズル内への堆積により生ずるものである。
ここでノズル詰りを生ずる酸化物系介在物の組成はAl
2203単独あるいはCaOAl2203系でもAI!
203リツチ(CaO・2Al2203以上)で融点が
1600℃以上のものである。地金の堆積はノズルから
の抜熱により生ずるものである。このようにノズル詰り
の防止は、 (a)介在物組成の低融点化、 (b)鋳造温度の高温度化 により防止することができる可能性があることが判明し
た。また上記■に示したメニスカスへの熱供給機能も鋳
造温度の高温度化により満足しうることがわかる。
Caを含有する鋼の介在物組成は、鋼中のCa濃度によ
り決定されていることから、耐HIC鋼の鋳造において
は鋼中のCaa度とタンディツシュ内の溶鋼過熱度(△
T:TL−Ts、ここでTL:液相温度、Ts:固相線
温度である。)を制御することにより、浸漬ノズル内へ
のガス吹込み量を低減することができる。
鋼中Ca2m度、溶鋼過熱度6丁を変化させて、実施例
3.4にみるごとく鋳造の操業性、HIC欠陥について
調査した。
この調査に基づいて耐HIC鋼の鋳造に適したCa、△
T領領域図示すると第5図が得られた。
△T<10℃では浸漬ノズル内に地金の堆積もしくは溶
w4湯面の皮張りが生ずる。
Δ丁〉50℃になると、P、Mnの鋳片内でのミクロ偏
析が大となりミクロ偏析起因のHIC欠陥が増加する Ca<6ppmでは酸化物系介在物のノズル詰りか生し
る。かつMnS起因のHIC欠陥が増加する。
Ca>50ppmになると鋳片内でCaO起因の[−1
1c欠陥が生ずる。
したがって、第5図より耐HIC鋼の鋳造に適した過熱
温度△T、鋼中Ca211度の領域は以下の式のように
示される。
10℃≦△T≦50℃ 6ppm≦[Ca]≦50ppm 第5図の傾向はqが0NI2/minの場合及び5Nj
2/min未満の場合同様であり、またCa添加を取鍋
で実施しても同様であった。
(実施例1 実施例1 300を転炉出鋼後、Aβ脱酸処理、脱S吹込み処理、
RH処理を実施した次の鋼に、第6図に示したようにC
aS i添加用バイブ4を用いてCaをタンディツシュ
2内で添加し、次の鋳造条件で耐HIC鋼を鋳造した。
鋼成分: C:0.04〜0.06wt% S  i  :0.20〜0.35wt%M n  :
  1.4〜1.5 w t%P  :  0.005
〜0.0 1 0 w t%S  :0.0005〜0
.00 1 7wt%Ca:20〜35ppm 全酸素、12〜20ppm Al2  :0.02〜0.04wt%N b  : 
 0.04〜0.05 w t%V  :  0.04
〜0.05wt%Cu  :  0.2〜0.3wt% 過熱度ΔT:20〜40℃ ガス吹込み量q:0.3.1ONj2/minここで、
第7図に示した浸漬ノズル内へのガス吹込み法として、
スライディングプレートのみからのArガス吹込みを実
施した。
この時のHIC検査結果(平均面積率CAR)(NAC
E条件使用)と鋼中S濃度の関係を第1図に示す。
鋼板はスラブ厚さ260mmから圧下して厚さ24mm
にし、HIC試験に供した。
第1図よりS濃゛度が13ppmに以下では、浸漬ノズ
ル内へのガス吹込み流量とCARの相関は明瞭であるが
、S濃度が13ppmを越えた場合は、ガス吹込み流量
とCARの相関は明確でなく、CARはS濃度に強く依
存している。これは前述したごとく、S濃度が高いと硫
化物系介在物起因のHIC欠陥が支配的となっているも
のと推定される。
実施例2 300を転炉出鋼後、AI2脱酸処理、脱S吹込み処理
、RH処理を実施した次の鋼に、第6図に示したように
CaS i添加用バイブ4を用いてCaをタンディツシ
ュ2内で添加し、次の鋳造条件で耐HIC鋼を鋳造した
鋼成分: C:0.04〜0.06 w t% Si:0.20〜0.35 w t% Mn  :  1.4〜1.5wt% P:0.005〜O,010wt% S:<0.001wt% Ca  :  100−40pp 全酸素=12〜20 p pm AI2 :0.02〜0.04 w t%Nb  :0
.04〜0.05wt% V:0.04〜0.05 w t% Cu  : 0.2〜0.3wt% 過熱度八T:20〜35℃ ガス吹込み量q : O〜11 NI2/m i nこ
こで第7図に示した浸漬ノズル内へのガス吹き法として
、スライディングプレートよりの吹込みを実施した。そ
の時のガス量qと鋼板でのI(IC検査結果(平均欠陥
面積率CARとの関係)を第2図に示す。
鋼板はスラブ厚さ260mmから圧下して厚さ24mm
にしたものである。
第2図より、HIC欠陥(平均欠陥面積率CAR)は浸
漬ノズル内への吹込みガス量qが増すほど増加し、吹込
みガス量qが5 N I! / m i nを越えると
CARは著しく劣る。またqを零とすればHIC欠陥は
零となることがわかる。
実施例3 以下の条件で耐HIC鋼を鋳造し、CARと鋼中Cu濃
濃度間関係調査した。
Ca:l 〜65ppm S:5〜8ppm ΔT:20〜35℃ スライディングノズルからのガス量q=0.3.1ON
n/min、他の鋳造条件、HIC試験条件は実施例1
と同様である。第3図に結果を示した。第3図より、q
=Q、3NJ2/min、10bNβ/ m i nの
いずれの場合においても鋼中Ca濃度6ppm未満、及
び50ppmを越えた領域では、HIC欠陥が増加し、
かつガス流量の差異も顕著ではない。これはHIC欠陥
の主因が介在物起因であるためと考えられる6鋼中Ca
濃度f3ppm以上、50ppm以下では、HIC欠陥
CARは低減し、かつガス流量qによる差異も明確とな
る。また、q=Q、3Nj27minではCa6ppm
未満では、ノズル詰りか発生し、モールドメニスカスが
大きく変動し、ノロカミが多発した。
実施例4 以下の条件で耐HIC鋼を鋳造し、CARと八Tの関係
を調査した。
Ca:20〜40ppm S≦10ppm ΔT=3〜67℃ スライディングノズルからの吹込ガス量q:0.3、l
0NI/min 他の鋳造条件、HIC試験条件は実施例1と同様である
。第4図に結果を示した。
(a)ΔT〉50℃の場合 CAR値は増加し、ガス流量による差は顕著に見られな
い。高温鋳造の場合P、Mnのミクロ偏析がHIC欠陥
の主原因と考えられる。
(b)ΔT≦50℃の場合、 CAR値は低値を示し、ガス流量によるCAR値の差異
が明確となる。またq=Q、3Nβ/minでは八T〈
10℃となるとモールドパウダー溶融層圧が薄くなるこ
と及び地金付着によるノズル詰りか生じることのために
鋳造作業が不可能となる。
[発明の効果) 以上のように、Caを含有する耐水素誘起割れ性の鋼(
耐HIC鋼)を連続鋳造するにあたり、(イ) 浸漬ノ
ズル内への吹込みガスを5NI2/min以下好ましく
は吹込みガスを停止することにより、ブローホール起因
の鋼板のHIC欠陥は著しく低減し、かつ (ロ) 連鋳タンディツシュ内の溶鋼過熱度(八T)及
び鋼中のCa濃度を、 50℃≧ΔT≧lO℃ 50ppm≧Ca≧6ppm の条件に規定することにより、鋳造操業に支障なく吹込
みガス量の規制を実施することができ、かつミクロ偏析
及びCaO起因のHIC欠陥をも防止することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は鋼板のHICテスト結果と鋼中S濃度の関係を
示すグラフ、第2図は鋼板のHICテスト結果と浸漬ノ
ズル内へのガス吹込み量の関係を示すグラフ、第3図は
鋼板のHICテスト結果と鋼中Ca濃度の関係を示すグ
ラフ、第4図は鋼板のHICテスト結果とΔTの関係を
示すグラフ、第5図は本発明による耐HIC鋼の鋳造に
最適な鋼中Ca濃度、タンディツシュ内溶鋼過熱度の領
域を示すグラフ、第6図は、耐HIC鋼の鋳造方法を示
すタンディツシュ及び鋳型の縦断面図、第7図は、浸漬
ノズル内へのガス吹込み方法を示す浸漬ノズル形の縦断
面図である。 1・・・取鍋 2・・・タンディツシュ 3−・・溶鋼の落下流 4・・−バイブ(CaSi添加用) 5・・・上ノズル 6−・−5Nプレート 7・・・浸漬ノズル 8・・・ノズル吐出口 9・・・鋳型 10−メニスカス 11・・・モールドパウダー 平均欠陥面積率(CAR)(−)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Caを含有する耐水素誘起割れ性の優れた鋼を連続
    鋳造で製造するに当り、溶鋼中S濃度を13ppm以下
    となし、この溶鋼を連続鋳造鋳型に供給する浸漬ノズル
    に吹込むガス量を5Nl/min以下とすることを特徴
    とする耐水素誘起割れ性の優れた鋼の鋳造方法。 2 浸漬ノズルに吹込むガス量を0としたことを特徴と
    する請求項1記載の耐水素誘起割れ性の優れた鋼の鋳造
    方法。 3 タンディッシュ内の溶鋼過熱度を10℃以上50℃
    以下とし、かつCa濃度を6ppm以上50ppm以下
    とすることを特徴とする請求項1または2記載の耐水素
    誘起割れ性の優れた鋼の鋳造方法。
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EP1070560A1 (de) * 1999-07-17 2001-01-24 SMS Demag AG Verfahren zum Regeln der Kühlwasser-Durchflussgeschwindigkeit durch Kokillenbreitseiten
JP2014188520A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Jfe Steel Corp 耐水素誘起割れ特性に優れた鋼の連続鋳造方法
JP2015058473A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 株式会社神戸製鋼所 耐サワーラインパイプ鋼スラブの品質判定による向け先変更方法

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