JPH0754103A - 酸化物系介在物超微細分散鋼 - Google Patents

酸化物系介在物超微細分散鋼

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JPH0754103A
JPH0754103A JP5202416A JP20241693A JPH0754103A JP H0754103 A JPH0754103 A JP H0754103A JP 5202416 A JP5202416 A JP 5202416A JP 20241693 A JP20241693 A JP 20241693A JP H0754103 A JPH0754103 A JP H0754103A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、酸化物系介在物を微細分散させた
良質な鋼材を供給するものである。 【構成】 C;1.2重量%以下,Al;0.01〜
0.10重量%, TotalO0.0050重量%以下を含
有し、さらに下記(1)式の関係を満足するMgを含有
し、さらに酸化物系介在物の個数割合が下記(2)式を
満足する。 Total O重量%×0.5≦ Total Mg重量%< Total O重量%×7.0 ・・・・・・(1) (MgO・Al2 3 個数+MgO個数)/全酸化物系介在物個数≧0.8 ・・・・・・(2) 【効果】 本発明により酸化物系介在物のサイズが極め
て微細な鋼材が得られる。これにより、従来にない品質
特性に優れた鋼材を供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物系介在物を微細分
散させた鋼に関するものであり、酸化物系介在物の悪影
響を解消し、良質な特性を有する鋼を提供するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】最近、鋼材に要求される品質は次第に厳
しく、かつ多様化してきており、より特性の優れた鋼の
開発が強く望まれている。鋼材中の酸化物系介在物、特
にアルミナ(Al2 3 )系介在物はタイヤコード等線
材の断線原因、軸受鋼等の棒鋼では転動疲労特性の悪化
原因,さらにDI缶等の薄鋼板では製缶時ワレの原因に
なることが知られている。このため、鋼材中での悪影響
度を軽減するためにアルミナ系介在物含有量の少ない
鋼、あるいはアルミナ系介在物を改質し無害化した鋼が
要求されている。
【0003】アルミナ系介在物含有量の少ない鋼に関し
ては、アルミナ系介在物が鋼の精錬工程で生成すること
から、この工程において極力除去する試みがなされてき
た。その概要は昭和63年11月,日本鉄鋼協会発行の
第126・127回西山記念技術講座「高清浄鋼」第1
1〜第15ページに詳述されており、さらに第12ペー
ジのTable4には技術要約がなされている。それに
よると除去技術は、脱酸生成物である溶鋼中アルミナ
の低減技術、空気酸化物等により生成するアルミナの
抑制防止技術、耐火物等から混入するアルミナ系介在
物の低減技術に大別でき、実際の工業プロセスにおいて
は、上記分類された要素技術を種々組合せてアルミナ系
介在物の低減を図っているのが現状である。これによ
り、溶鋼中のアルミナ系介在物含有度の尺度であるT.
O含有量を以下のレベルまで低減することが可能となっ
た。 C含有量1重量%程度の高炭素鋼 ;T.O含有量 5〜7 ppm C含有量0.5重量%程度の中炭素鋼;T.O含有量 8〜10ppm C含有量0.1重量%程度の低炭素鋼;T.O含有量 10〜13ppm
【0004】一方、アルミナ系介在物を改質し無害化す
る試みは、例えば、本発明者らが特願平3−55556
号にて提案した方法等が挙げられる。この方法は溶鋼と
フラックスを接触せしめ、溶鋼中の酸化物系介在物の融
点を1500℃以下とし、かつ当該溶鋼から得られた鋳
片を850〜1350℃に加熱した後圧延するものであ
る。これにより、介在物は鋼と同程度に変形し長楕円形
となり、その結果介在物への応力集中が抑制され、製品
段階での介在物起因の欠陥を防止できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ルミナ系介在物の除去技術及び無害化技術を駆使して
も、酸化物系介在物が製品段階で欠陥原因となることも
多い。それゆえこの問題は技術的に大きな障壁にぶつか
っていた。一方、鋼材に要求される酸化物系介在物レベ
ルは、益々厳しくなることが予想され、酸化物系介在物
を完全に無害化した良質な鋼の開発が強く望まれてい
る。本発明は以上のような問題点を解消し、かつ現状の
要請に応えるものであって、新しい概念を導入すること
により、酸化物系介在物を完全に無害化した良質な鋼を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。重量%として、C;1.2%以
下,Al;0.01〜0.10%,Total O;0.00
50重量%以下を含有し、さらに下記(1)式の関係を
満足するMgを含有することを特徴とする酸化物系介在
物超微細分散鋼、さらに該鋼であって、酸化物系介在物
の個数割合が下記(2)式を満足することを特徴とする
酸化物系介在物超微細分散鋼。 Total O重量%×0.5≦ Total Mg重量%< Total O重量%×7.0 ・・・・・・(1) (MgO・Al2 3 個数+MgO個数)/全酸化物系介在物個数≧0.8 ・・・・・・(2)
【0007】
【作用】本発明鋼の基本概念は、酸化物系介在物を極力
微細分散させ、鋼材品質に対する介在物の悪影響を回避
することにある。即ち、鋼材中の酸化物系介在物の大き
さが大きいほど、その部分に応力が集中しやすくなり、
欠陥となりやすいことから、逆に小さく微細分散させる
ことを着想した。その結果、Alを含有する実用炭素鋼
において、T.O含有量に応じて、Mgを適正量添加し
た酸化物系介在物微細分散鋼を発明するに至った。この
方法の基本は、Mgを添加し、酸化物組成をAl2 3
からMgO・Al2 3 あるいはMgOに変換すること
により、酸化物の凝集合体を防止し、微細分散を図るも
のである。ここに、MgO・Al23 あるいはMgO
はAl2 3 と比較し、溶鋼との接触における界面エネ
ルギーが小さいために、凝集合体しにくく、微細分散が
達成される。
【0008】まず、C及びAl含有量の規定理由につい
て述べる。本発明鋼は、前述の通り、Mgを添加するこ
とにより、酸化物組成をAl2 3 からMgO・Al2
3 あるいはMgOに変換するものである。しかしなが
ら、Cが1.2重量%を超える炭素鋼では、添加したM
gがCと炭化物を顕著に生成するため、Al2 3 から
MgO・Al2 3 あるいはMgOへの変換ができず、
本発明の目的が達成されない。従ってCは1.2重量%
以下にする。一方、Alは鋼の結晶粒度調整用に必要な
成分であり、0.01未満では結晶粒度微細化が不十分
であり、0.10重量%を超えて添加してもそれ以上の
効果は期待できない。
【0009】次に、T.O含有量の規定理由を述べる。
本発明においてT.O含有量とは、鋼中の溶存酸素含有
量と酸化物(主にアルミナ)を形成している酸素含有量
の和であるが、T.O含有量は酸化物を形成している酸
素含有量にほぼ一致する。従って、T.O含有量が高い
ほど改質すべき鋼中Al2 3 が多いことになる。そこ
で、本発明の効果が期待できる限界T.O含有量につい
て検討した。その結果、T.O含有量が0.0050重
量%を超えると、Al2 3 量が多くなりすぎ、Mgを
添加しても、鋼中のAl2 3 全量をMgO・Al2
3 あるいはMgOへ変換することができず、鋼材中にア
ルミナが残存することが判明した。それゆえ、本発明鋼
においてはT.O含有量を0.0050重量%以下とす
る必要がある。
【0010】Mg含有量の規定理由は以下の通りであ
る。Mgは強脱酸元素であり、鋼中のAl2 3 と反応
し、Al2 3 のOを奪い、MgO・Al2 3 あるい
はMgOを生成するために添加される。そのためには、
Al2 3 量即ちT.O重量%に応じて、一定量以上の
Mgを添加しなければ未反応のAl2 3 が残存してし
まい好ましくない。この点に関して、実験を重ねた結
果、Total Mg重量%をT.O重量%×0.5以上とす
ることにより、未反応Al2 3 の残存を回避し、酸化
物を完全にMgO・Al2 3 あるいはMgOにできる
ことがわかった。しかし、Total Mg重量%がT.O重
量%×7.0を超えて添加すると、Mg炭化物、Mg硫
化物の形成がおこり材質上好ましくない結果となった。
以上より、Mg含有量の最適範囲はT.O重量%×0.
5≦ Total Mg重量%<T.O重量%×7.0とな
る。なお、Total Mg含有量とは鋼中のSoluble
Mg含有量と酸化物を形成しているMg含有量及びそ
の他のMg化合物(不可避的に生成)を形成しているM
g含有量の和である。
【0011】次に、酸化物系介在物の個数割合の規定理
由を述べる。鋼の精錬工程では一部不可避的な混入によ
る本発明範囲外、即ち、MgO・Al2 3 及びMgO
以外の酸化物系介在物が存在する。この量を個数割合で
全体の20%未満とすることにより、酸化物系介在物の
微細分散が高位安定化され、さらなる材質向上効果が認
められたため、(MgO・Al2 3 個数+MgO個
数)/全酸化物系介在物個数≧0.8と規定した。
【0012】本発明は鋼のT.O重量%に応じて、Mg
を適正量添加することを基本とするが、すでに特公昭4
6−30935号及び特公昭55−10660号記載の
Mg添加鋼が提案されている。特公昭46−30935
号の提案鋼は、快削鋼付与元素として、MgまたはB
a、もしくはその両者を0.0003〜0.0060%
添加含有せしめた快削鋼である。また特公昭55−10
660号の提案鋼はCa0.001〜0.006%また
はCa0.001〜0.006%及びMg0.0003
〜0.003%含有させた快削性高炭素高クロム軸受鋼
である。両提案鋼とも快削鋼に関するものであり、Mg
添加の目的が本発明とは異なり、快削性付与である。そ
れゆえ、両提案鋼にはT.O重量%に応じてMg添加量
を制御する技術思想が組込まれておらず、本発明鋼とは
全く異なる鋼である。
【0013】なお、本発明鋼の製造方法は特に限定する
ものではない。即ち、母溶鋼の溶製は高炉−転炉法ある
いは電気炉法のいずれでもよい。また母溶鋼への成分添
加も限定するものではなく各添加成分含有金属あるいは
その合金を母溶鋼に添加すればよく、添加方法も自然落
下による添加法、不活性ガスにて吹込む方法、Mg源を
充填した鉄製ワイヤーを溶鋼中に供給する方法等を自由
に採用してもよい。さらに母溶鋼から鋼塊を製造しこの
鋼塊を圧延する方法も限定するものではない。以下に本
発明の実施例並びに比較例を述べ、本発明の効果につい
て記載する。
【0014】
【実施例】
実施例1 高炉から排出された溶銑に脱P、脱S処理を施し、続い
て当該溶銑を転炉に装入し酸素吹錬を実施し、所定の
C,P,S含有量の母溶鋼を得た。この母溶鋼を取鍋に
排出する間及びRH処理中にAl,Si,Mn,Crを
添加し、またRH処理により脱ガス、介在物除去を行な
った。さらにRH処理後、溶鋼取鍋あるいは連続鋳造タ
ンディッシュあるいは連続鋳造モールドにてMg合金を
溶鋼に添加した。Mg合金としてはMg含有量0.5〜
30重量%のSi−Mg,Fe−Si−Mg,Fe−M
n−Mg,Fe−Si−Mn−Mg合金、及びMg含有
量5〜70重量%のAl−Mg合金の1種類以上を用い
た。そのサイズは1.5mm以下の粒状であり、添加方
法は粒状Mg合金を充填した鉄製ワイヤーを溶鋼中に供
給する方法、あるいは粒状Mg合金を不活性ガスと共に
インジェクションする方法にて溶鋼に添加した。このよ
うにして得た溶鋼から連続鋳造法により鋳片を製造し、
当該鋳片を線材圧延し、表1に示す化学成分のばね用線
材(直径10mmφ)を製造した。この線材中に含まれ
る酸化物系介在物はMgO・Al2 3あるいはMgO
のみであり、そのサイズは円相当直径で6μ以下と極め
て微細であった。さらに線材の回転曲げ疲労試験を行な
った結果、疲労寿命はMgを添加しない比較例に比べ好
ましい成績が得られた。酸化物系介在物のサイズ及び確
認された介在物組成さらに回転曲げ疲労試験成績を合せ
て表1に示す。
【0015】比較例1 実施例1と同様の方法で表1に示すばね用線材を製造し
た。但し、この場合にはRH処理後のMg添加を行なわ
ないケース、Mg添加量(添加法は実施例と同様)を本
発明の適正Mg重量%の下限以下にしたケース、及び上
限を超えるケースの3通りを行なった。得られたばね用
線材の介在物の調査及び回転曲げ疲労試験を行なった結
果、表1に示すように実施例1に比べ好ましくないもの
となった。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 実施例1と同様の方法によりC含有量0.06〜0.0
7重量%のMg添加溶鋼を製造した。得られた溶鋼から
連続鋳造法により鋳片を製造し、当該鋳片を圧延し、表
2に示す化学成分の薄鋼板(幅2000mm,厚み1.
5mm)を製造した。この鋼板中に含まれる酸化物系介
在物はMgO・Al2 3 あるいはMgOのみであり、
そのサイズは円相当直径で13μ以下と極めて微細であ
った。さらに当該鋼板を冷間圧延し厚み0.5mmの薄
鋼板100tonを製造した結果、ワレ発生はほとんど
発生しなかった。酸化物系介在物のサイズ及び確認され
た介在物組成さらにワレ発生状況を併せて表2に示す。
【0018】比較例2 実施例2と同様の方法で表1に示す薄鋼板を製造した。
但し、この場合にはRH処理後のMg添加を行なわない
ケース、Mg添加量(添加法は実施例2と同様)を本発
明の適正Mg重量%の下限以下にしたケース、及び上限
を超えるケースの3通りを行なった。得られた薄鋼板の
介在物の調査及びワレ発生状況を表2に示すが、実施例
2に比べ好ましくない結果となった。
【0019】
【表2】
【0020】実施例3 実施例1と同様の方法によりC含有量0.98〜1.0
1重量%のMg添加溶鋼を製造した。得られた溶鋼から
連続鋳造法により鋳片を製造し、当該鋳片を棒鋼圧延
し、表3に示す化学成分の軸受鋼(直径65φ)を製造
した。この鋼材中に含まれる酸化物系介在物はMgO・
Al2 3 あるいはMgOのみであり、そのサイズは円
相当直径で4.0μ以下と極めて微細であった。さらに
当該鋼材の転動疲労試験を行なった結果、表3に示す良
好な成績が得られた。酸化物系介在物のサイズ及び確認
された介在物組成を併せて表3に示す。
【0021】比較例3 実施例3と同様の方法で表3に示す軸受鋼を製造した。
但し、この場合にはRH処理後のMg添加を行なわない
ケース、Mg添加量(添加法は実施例3と同様)を本発
明の適正Mg重量%の下限以下にしたケースの3通りを
行なった。得られた軸受鋼の介在物サイズ及び組成、転
動疲労成績を表3に示すが、実施例3に比べ好ましくな
い結果となった。
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に述べたように、本発明によ
り鋼中の酸化物系介在物組成をAl23 からMgO・
Al2 3 あるいはMgOに変換し、さらに不可避的に
混入する酸化物系介在物個数割合を規定することによ
り、鋼中の酸化物系介在物の大きさを従来にないレベル
のサイズまで微細化することが可能となった。これによ
りAl2 3 系介在物を無害化した良質な鋼材の供給が
可能となり、産業界にとって極めて有益である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%として、 C;1.2%以下,Al;0.01〜0.10%,Tota
    l O;0.0050重量%以下を含有し、さらに下記
    (1)式の関係を満足するMgを含有することを特徴と
    する酸化物系介在物超微細分散鋼。 Total O重量%×0.5≦ Total Mg重量%< Total O重量%×7.0 ・・・・・・(1)
  2. 【請求項2】 酸化物系介在物の個数割合が下記(2)
    式を満足することを特徴とする請求項1記載の酸化物系
    介在物超微細分散鋼。 (MgO・Al2 3 個数+MgO個数)/全酸化物系介在物個数≧0.8 ・・・・・・(2)
JP5202416A 1993-08-16 1993-08-16 酸化物系介在物超微細分散鋼 Expired - Lifetime JP2978038B2 (ja)

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