JPH0790476A - 微細粒子分散鋼の溶製方法 - Google Patents
微細粒子分散鋼の溶製方法Info
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- JPH0790476A JPH0790476A JP5228730A JP22873093A JPH0790476A JP H0790476 A JPH0790476 A JP H0790476A JP 5228730 A JP5228730 A JP 5228730A JP 22873093 A JP22873093 A JP 22873093A JP H0790476 A JPH0790476 A JP H0790476A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄鋼の精錬工程に適用して、従来よりも優れ
た機械的性質すなわち優れた強度と靭性を兼備した鋼の
製造を可能とする。 【構成】 予め粒径１μｍ以下で所定の化学組成に調整
した微細粒子と鉄粉末とをメカニカルアロイング法によ
り混合した粉末副原料を、溶鋼に添加することを特徴と
する微細粒子分散鋼の溶製方法である。 【効果】 溶接鋼板のＨＡＺの靭性が著しく向上し、溶
接施工速度の向上、構造物の信頼性向上が実現される。
た機械的性質すなわち優れた強度と靭性を兼備した鋼の
製造を可能とする。 【構成】 予め粒径１μｍ以下で所定の化学組成に調整
した微細粒子と鉄粉末とをメカニカルアロイング法によ
り混合した粉末副原料を、溶鋼に添加することを特徴と
する微細粒子分散鋼の溶製方法である。 【効果】 溶接鋼板のＨＡＺの靭性が著しく向上し、溶
接施工速度の向上、構造物の信頼性向上が実現される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼の精錬工程に適用さ
れ、従来よりも優れた機械的性質すなわち優れた強度と
靭性を兼備した鋼の製造が可能となる。特に、近年大入
熱化が進んでいる造船、海洋構造物、建築用鋼材の溶接
熱影響部（ＨＡＺ）の靭性向上に有効である。
れ、従来よりも優れた機械的性質すなわち優れた強度と
靭性を兼備した鋼の製造が可能となる。特に、近年大入
熱化が進んでいる造船、海洋構造物、建築用鋼材の溶接
熱影響部（ＨＡＺ）の靭性向上に有効である。
【０００２】
【従来の技術】鋼材を溶接施工する際に、その入熱を大
きくすることにより施工速度の著しい向上が図られる。
そのため、近年大型鋼構造物である造船や海洋構造物、
建築用鋼材の大入熱溶接施工技術の開発が進められてい
る。しかし、大入熱化にともない、ＨＡＺが長時間高温
に加熱されるために結晶粒が粗大化し靭性が著しく低下
することが問題となっている。その対策として最近、微
細粒子、例えばＴｉ等の酸化物又は窒化物による粒内フ
ェライト生成促進効果を利用してＨＡＺの靭性を向上さ
せる手法が検討されている。この効果を有効に発揮させ
るためには、所定の化学組成及びサイズを有する粒子を
微細に分散させた鋼を得ることが極めて重要である。そ
のための従来の手法としては、目的の粒子を精錬、凝固
過程の反応生成物として得る方法（例えば特開平２−２
２０７３５）と、精錬時に目的の粒子を直接添加する方
法（例えば特開昭６３−１４００６１）が開示されてい
る。しかし前者の方法によれば、溶鋼との化学反応によ
り粒子を形成させるために目的とする化学組成並びにサ
イズの微細粒子を得ることが極めて難しい。また、後者
の方法でも、添加粒子が溶鋼と反応しやすく目的の組
成、サイズの微細粒子を得ることが困難であった。
きくすることにより施工速度の著しい向上が図られる。
そのため、近年大型鋼構造物である造船や海洋構造物、
建築用鋼材の大入熱溶接施工技術の開発が進められてい
る。しかし、大入熱化にともない、ＨＡＺが長時間高温
に加熱されるために結晶粒が粗大化し靭性が著しく低下
することが問題となっている。その対策として最近、微
細粒子、例えばＴｉ等の酸化物又は窒化物による粒内フ
ェライト生成促進効果を利用してＨＡＺの靭性を向上さ
せる手法が検討されている。この効果を有効に発揮させ
るためには、所定の化学組成及びサイズを有する粒子を
微細に分散させた鋼を得ることが極めて重要である。そ
のための従来の手法としては、目的の粒子を精錬、凝固
過程の反応生成物として得る方法（例えば特開平２−２
２０７３５）と、精錬時に目的の粒子を直接添加する方
法（例えば特開昭６３−１４００６１）が開示されてい
る。しかし前者の方法によれば、溶鋼との化学反応によ
り粒子を形成させるために目的とする化学組成並びにサ
イズの微細粒子を得ることが極めて難しい。また、後者
の方法でも、添加粒子が溶鋼と反応しやすく目的の組
成、サイズの微細粒子を得ることが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来問題となっていた
溶鋼と微細粒子の反応を極力低減し、鋼材のフェライト
核生成を促進するために必要な化学組成、サイズの微細
粒子を鋼中に分散させる。
溶鋼と微細粒子の反応を極力低減し、鋼材のフェライト
核生成を促進するために必要な化学組成、サイズの微細
粒子を鋼中に分散させる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は鋼の精錬過程に
おいて、予め粒径１μｍ以下で所定の化学組成に調整し
た微細粒子と鉄粉末とをメカニカルアロイング法により
混合した粉末副原料を、溶鋼に添加することである。メ
カニカルアロイング法によれば混合される粉末粒子同士
が高温に加熱されることなく固相状態で反応し結合され
る。すなわち粒内フェライト核生成に有効な粒子（例え
ばチタン酸化物）はその組成、サイズをほとんど変える
ことなく固相の鋼中に分散された状態となる。このよう
な微粒子を内包する粉末副原料を造塊直前に溶鋼に投入
した場合、内部の微粒子と溶鋼との反応が少なくなる。
その結果、粒内フェライト核生成促進のための適切な化
学組成、サイズを有する微粒子を鋼中に分散させること
が容易になり、鋼材の靭性が向上する。鋼中に分散すべ
き微細粒子としては、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｂから
選ばれる元素の酸化物あるいは窒化物からなる微細粒
子、具体的にＴｉ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＴｉＮ，ＳｉＯ2，Ｓ
ｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｎＯ2，ＭｎＮ，Ｂ2Ｏ3，
ＢＮ等が挙げられる。これらの微細粒子の大きさは予め
粒径１μｍ以下とする。粒径が１μｍを超えると、粒内
フェライト生成核としての効果が薄れ、得られる鋼材を
大入熱溶接施工した場合はＨＡＺ部の結晶粒が粗大化
し、該部分の靭性が低下するようになる。
おいて、予め粒径１μｍ以下で所定の化学組成に調整し
た微細粒子と鉄粉末とをメカニカルアロイング法により
混合した粉末副原料を、溶鋼に添加することである。メ
カニカルアロイング法によれば混合される粉末粒子同士
が高温に加熱されることなく固相状態で反応し結合され
る。すなわち粒内フェライト核生成に有効な粒子（例え
ばチタン酸化物）はその組成、サイズをほとんど変える
ことなく固相の鋼中に分散された状態となる。このよう
な微粒子を内包する粉末副原料を造塊直前に溶鋼に投入
した場合、内部の微粒子と溶鋼との反応が少なくなる。
その結果、粒内フェライト核生成促進のための適切な化
学組成、サイズを有する微粒子を鋼中に分散させること
が容易になり、鋼材の靭性が向上する。鋼中に分散すべ
き微細粒子としては、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｂから
選ばれる元素の酸化物あるいは窒化物からなる微細粒
子、具体的にＴｉ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＴｉＮ，ＳｉＯ2，Ｓ
ｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｎＯ2，ＭｎＮ，Ｂ2Ｏ3，
ＢＮ等が挙げられる。これらの微細粒子の大きさは予め
粒径１μｍ以下とする。粒径が１μｍを超えると、粒内
フェライト生成核としての効果が薄れ、得られる鋼材を
大入熱溶接施工した場合はＨＡＺ部の結晶粒が粗大化
し、該部分の靭性が低下するようになる。
【０００５】メカニカルアロイング法とは、異なる化学
組成を有する粉末をボールミルのようなチャンバの中で
撹拌することにより、粉末同士の圧着と粉砕を繰り返し
て機械的に合金を作る方法であるが、本発明で副原料を
つくる際にかかる方法を採用したことにより、良好な微
細粒子の存在状態の鋼材が得られる。そして、メカニカ
ルアロイング法により混合した副原料を溶鋼に添加した
後に造塊し、圧延して得られた鋼材中の微細粒子サイズ
は原料の微細粒子サイズとほぼ同様であり、本発明法に
より鋼材中の微細粒子のサイズ制御が容易であることが
判る。又、副原料を精錬末期に母溶鋼に添加することに
より、溶鋼との反応を極力低減し、目的の化学組成を有
する微細粒子を実現し、かつそのサイズを粗大化しない
ようにする。
組成を有する粉末をボールミルのようなチャンバの中で
撹拌することにより、粉末同士の圧着と粉砕を繰り返し
て機械的に合金を作る方法であるが、本発明で副原料を
つくる際にかかる方法を採用したことにより、良好な微
細粒子の存在状態の鋼材が得られる。そして、メカニカ
ルアロイング法により混合した副原料を溶鋼に添加した
後に造塊し、圧延して得られた鋼材中の微細粒子サイズ
は原料の微細粒子サイズとほぼ同様であり、本発明法に
より鋼材中の微細粒子のサイズ制御が容易であることが
判る。又、副原料を精錬末期に母溶鋼に添加することに
より、溶鋼との反応を極力低減し、目的の化学組成を有
する微細粒子を実現し、かつそのサイズを粗大化しない
ようにする。
【０００６】
【実施例】表１に示す目標の化学組成の鋼を溶解し、予
めメカニカルアロイング法により混合したチタン酸化物
の粉末副原料を造塊直前に添加した後に造塊、凝固させ
た。
めメカニカルアロイング法により混合したチタン酸化物
の粉末副原料を造塊直前に添加した後に造塊、凝固させ
た。
【０００７】
【表１】
【０００８】粉末副原料としては、Ｆｅ粉末（粒径約１
０〜１００μｍ）と表２に示す種々の粒径のチタン酸化
物（Ｔｉ2Ｏ3）をメカニカルアロイング法により混合し
たものを用いた。なお、チタン酸化物の含有量は、最終
的に得られる鋼中チタン量が０．０１ｗｔ％になるよう
にした。得られた鋼塊を、１５ｍｍ厚さの鋼板に熱間圧
延した。さらに、大入熱溶接時のＨＡＺ特性を評価する
ために、熱サイクル再現装置を用いて１４００℃に急速
加熱し、３秒保持後、冷却を開始し、８００〜５００℃
間を３００秒で冷却するように制御した。その後に、シ
ャルビー衝撃特性及びチタン酸化物の組成、存在状態、
サイズを評価した。その結果を表２に示す。鋼番Ａ，Ｂ
は本発明の手法によるものである。鋼番Ｃはメカニカル
アロイング法によるチタン酸化物の添加であるが、原料
のチタン酸化物サイズが本特許の請求範囲を逸脱したも
のである。鋼番Ｄは溶鋼中にフェロチタン（Ｆｅ−Ｔ
ｉ）を添加し反応生成物としてチタン酸化物を鋼中に生
成させる従来法である。またさらに鋼番Ｅはチタン酸化
物（Ｔｉ2Ｏ3）粉末を精錬末期に添加した比較例であ
る。
０〜１００μｍ）と表２に示す種々の粒径のチタン酸化
物（Ｔｉ2Ｏ3）をメカニカルアロイング法により混合し
たものを用いた。なお、チタン酸化物の含有量は、最終
的に得られる鋼中チタン量が０．０１ｗｔ％になるよう
にした。得られた鋼塊を、１５ｍｍ厚さの鋼板に熱間圧
延した。さらに、大入熱溶接時のＨＡＺ特性を評価する
ために、熱サイクル再現装置を用いて１４００℃に急速
加熱し、３秒保持後、冷却を開始し、８００〜５００℃
間を３００秒で冷却するように制御した。その後に、シ
ャルビー衝撃特性及びチタン酸化物の組成、存在状態、
サイズを評価した。その結果を表２に示す。鋼番Ａ，Ｂ
は本発明の手法によるものである。鋼番Ｃはメカニカル
アロイング法によるチタン酸化物の添加であるが、原料
のチタン酸化物サイズが本特許の請求範囲を逸脱したも
のである。鋼番Ｄは溶鋼中にフェロチタン（Ｆｅ−Ｔ
ｉ）を添加し反応生成物としてチタン酸化物を鋼中に生
成させる従来法である。またさらに鋼番Ｅはチタン酸化
物（Ｔｉ2Ｏ3）粉末を精錬末期に添加した比較例であ
る。
【０００９】メカニカルアロイング法による本発明の鋼
板では、チタン酸化物の組成は粉末原料とほぼ同じであ
り、異種元素、化合物が混入せず良好な存在状態であ
る。また、鋼板中のチタン酸化物サイズも、原料中のチ
タン酸化物サイズとほぼ同様である。従って本発明のメ
カニカルアロイング法による粉末副原料の添加方法によ
れば、フェライト核生成に有効な組成、サイズの微粒子
が容易に得られる。その結果、粒内フェライト面積率が
高く靭性も極めて良好であり、本発明の効果は明らかで
ある。しかし比較例Ｃに示すように、原料中のチタン酸
化物サイズが本発明の範囲を越えると、鋼板中のそれも
粗大になり、粒内フェライト面積率の低下、靭性の低下
を招く。
板では、チタン酸化物の組成は粉末原料とほぼ同じであ
り、異種元素、化合物が混入せず良好な存在状態であ
る。また、鋼板中のチタン酸化物サイズも、原料中のチ
タン酸化物サイズとほぼ同様である。従って本発明のメ
カニカルアロイング法による粉末副原料の添加方法によ
れば、フェライト核生成に有効な組成、サイズの微粒子
が容易に得られる。その結果、粒内フェライト面積率が
高く靭性も極めて良好であり、本発明の効果は明らかで
ある。しかし比較例Ｃに示すように、原料中のチタン酸
化物サイズが本発明の範囲を越えると、鋼板中のそれも
粗大になり、粒内フェライト面積率の低下、靭性の低下
を招く。
【００１０】一方、従来法Ｄによる鋼板中では、チタン
酸化物が粗大化するとともに異種元素、化合物が混入
し、粒内フェライトの生成核として不適当である。その
結果フェライト面積率が低く、靭性も低値である。また
従来法のＥ法は、従来法Ｄよりも粒子が微細ではある
が、目的とするチタン酸化物以外の異種元素や化合物が
混入している。したがって粒内フェライトの核生成サイ
トとしての有効度が低下し、本発明法に比べると粒内フ
ェライト面積率及び靭性が低い。なお、本実施例ではＴ
ｉ2Ｏ3の効果のみを示したが、他の粒子についても本発
明が良好な効果を発揮することは言うまでもない。
酸化物が粗大化するとともに異種元素、化合物が混入
し、粒内フェライトの生成核として不適当である。その
結果フェライト面積率が低く、靭性も低値である。また
従来法のＥ法は、従来法Ｄよりも粒子が微細ではある
が、目的とするチタン酸化物以外の異種元素や化合物が
混入している。したがって粒内フェライトの核生成サイ
トとしての有効度が低下し、本発明法に比べると粒内フ
ェライト面積率及び靭性が低い。なお、本実施例ではＴ
ｉ2Ｏ3の効果のみを示したが、他の粒子についても本発
明が良好な効果を発揮することは言うまでもない。
【００１１】
【表２】
【００１２】（注）チタン酸化物に異種元素、化合物が
混入していないものを良好、混入しているものを不良と
した。
混入していないものを良好、混入しているものを不良と
した。
【００１３】
【発明の効果】本発明により溶接鋼板のＨＡＺ靭性が著
しく向上し、溶接施工速度の向上、構造物の信頼性向上
が実現される。
しく向上し、溶接施工速度の向上、構造物の信頼性向上
が実現される。
Claims (2)
- 【請求項１】 予め粒径１μｍ以下で所定の化学組成に
調整した微細粒子と鉄粉末とをメカニカルアロイング法
により混合した粉末副原料を、精錬末期に母溶鋼に添加
することを特徴とする微細粒子分散鋼の溶製方法。 - 【請求項２】 微細粒子がＴｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｂ
から選ばれる元素の酸化物あるいは窒化物のいずれかで
ある請求項１記載の微細粒子分散鋼の溶製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228730A JPH0830240B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 微細粒子分散鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228730A JPH0830240B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 微細粒子分散鋼の溶製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790476A true JPH0790476A (ja) | 1995-04-04 |
| JPH0830240B2 JPH0830240B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=16880917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5228730A Expired - Fee Related JPH0830240B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 微細粒子分散鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830240B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157815A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Yokohama National Univ | 磁性粉末微粒子の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP5228730A patent/JPH0830240B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157815A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Yokohama National Univ | 磁性粉末微粒子の製造方法 |
| JP4604197B2 (ja) * | 2005-12-01 | 2010-12-22 | 国立大学法人横浜国立大学 | 磁性粉末微粒子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0830240B2 (ja) | 1996-03-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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