JPH08333619A - 耐水素誘起割れ性に優れた鋼の製造方法 - Google Patents

耐水素誘起割れ性に優れた鋼の製造方法

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JPH08333619A
JPH08333619A JP7138976A JP13897695A JPH08333619A JP H08333619 A JPH08333619 A JP H08333619A JP 7138976 A JP7138976 A JP 7138976A JP 13897695 A JP13897695 A JP 13897695A JP H08333619 A JPH08333619 A JP H08333619A
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JP
Japan
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molten steel
treatment
steel
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JP7138976A
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English (en)
Inventor
Yoichi Ito
陽一 伊藤
Seiji Nabeshima
誠司 鍋島
Koichi Tozawa
宏一 戸澤
Kenichi Tanmachi
健一 反町
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 鋼鋳片非定常部においても定常部同様に製
品段階での耐水素誘起割れ性を改善できかつ同時に清浄
度も改善できるような、Al2O3 介在物の形態制御方法を
確立する。 【構 成】 RH処理途中の溶鋼中の全O量が20ppm 以
下となった後に該溶鋼にカルシウムまたは/およびカル
シウム合金を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼の製造方法に関し、
特にサワー環境下で使用される油井管や天然ガス用ライ
ンパイプ等に用いられる耐水素誘起割れ性に優れた鋼の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】H2S を含むサワー環境下で使用されるパ
イプラインでは水素誘起割れ(以後適宜HICとも記
す)が問題であり、その防止対策として割れの起点とな
りやすい、すなわち有害な伸延状の形状をもつMnS 介在
物を、カルシウム(以後適宜Caとも記す)を添加して該
介在物中のMnをCaで置換することにより、割れの起点に
なりにくい、すなわち球状の形状をもつCaS 介在物とな
すことで割れ感受性を下げる方法が提案されている(例
えば特開昭52−111815号公報、特開昭63−140033号公報
あるいは特公昭57−14747 号公報参照)。この方法は、
Caによる硫化物系介在物の形態制御として、今日では周
知の技術となっている。
【0003】そして現在では、10ppm 以下の極低硫鋼の
溶製が一般化するとともに、以前に増して厳しい腐食環
境下での耐HIC性が要求されるようになっている。こ
うした現況下においてHICの皆無な鋼鋳片を製造する
ためには、割れ起点となる有害介在物として、上記した
硫化物系介在物のみならずAl2O3 介在物に代表される酸
化物系介在物も形態制御の対象とし、これを完全に無害
化する必要がある。こうしたAl2O3 介在物の形態制御に
関しては、これまでに、RH処理した後に取鍋あるいは
タンディッシュ(T/D)内に適正量のCaまたは/およ
びCa合金を添加することによって、溶鋼中のAl2O3 介在
物を低融点のCaO −Al2O3 介在物に変換することが知ら
れている(例えば特公昭56−51861 号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Al2O3 介在物の形態制
御に係る上述の従来技術は、定常状態で鋳造がなされた
時期に対応する鋼鋳片部位(定常部)からの製品の耐H
IC性を効果的に改善するが、鋳造の初期あるいは末期
など鋳造条件が非定常となる時期に対応する鋼鋳片部位
(非定常部)からの製品に関しては、その効果が発揮さ
れない場合が多々あることを本発明者らは知見した。そ
してそれは非定常部の清浄度に関係があること、すなわ
ち、非定常部では密集介在物が多くなる傾向があり、清
浄度は定常部のそれに比較して非常に劣悪な場合が多い
のであるが、鋼鋳片の清浄度が劣悪化するような溶製条
件下では、上記従来技術に従ってCaによるAl2O3 介在物
の CaO−Al2O3 介在物への形態制御をいくら徹底して実
施しても、その製品段階での耐HIC性の改善効果が期
待するレベルに達しないことがわかった。また、そのよ
うな溶製条件下では、Al2O3 介在物の形態制御に有効に
寄与するCaの歩留りが悪いこともわかった。
【0005】そこで本発明は上記した問題点に鑑み、鋼
鋳片非定常部においても定常部同様に製品段階での耐H
IC性を改善できかつ同時に清浄度も改善できるよう
な、Al 2O3 介在物の形態制御方法を確立することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、RH処理途中
の溶鋼中の全O量が20ppm 以下となった後に該溶鋼にカ
ルシウムまたは/およびカルシウム合金を添加すること
を特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた鋼の製造方法で
ある。本発明を好適に実施できる製造工程は、CaO 系フ
ラックスによる脱硫処理→RH処理→連続鋳造の順であ
り、RH処理中の溶鋼へのCa添加は、粉体インジェクシ
ョン又はワイヤ添加など公知の方法によって取鍋下方に
実施すればよい。なお、RH処理時間は、介在物浮上除
去に要する時間を考えれば20分程度とするのが望まし
い。
【0007】
【作用】本発明者らは、本発明を完成させるにあたり、
つぎのように考えた。 (a) Ca添加によって生成する介在物として浮上性のよい
低融点のものが得られるように制御すればよい。 (b) 平衡状態図によれば、 CaO−Al2O3 二元系介在物の
うちで平衡論的に最も融点が低く浮上性に優れているの
は12CaO −7Al2O3 介在物である(鉄鋼便覧I基礎p.47
参照)。よって 12CaO−7Al2O3 介在物の比率が高くな
るように制御すればよい。そして平衡論的には、溶鋼温
度1550℃で液体化する CaO−Al2O3 〜12CaO −7Al2O3
介在物は、 CaO/Al2O3 を指標とすれば CaO/Al2O3
0.55〜1.0の範囲に対応するからこの範囲が制御目標に
なりうる。 (c) 一方、Caによる硫化物系介在物の形態制御において
は、下式に示す原子濃度比(ACR)を1〜3の範囲内
に制御すれば、Caで鋼中SをHICに無害なCaS介在物
として固定できかつ清浄度を悪くするCaO が過剰に残留
しないことが知られている(特開平5-93243 号公報参
照)。
【0008】ACR=〔Ca(%) −O(%) ×{0.18+130
×Ca(%) }〕/{1.25×S(%) } (式内の値:取鍋成分、%は重量%を表す) (d) ACRを上記適正範囲に保ちながら、Al2O3 介在物
に対してもCaを有効に作用させ、生じる介在物の組成比
を前記指標CaO /Al2O3 =0.55〜1.0 の範囲に収めるに
は、Caの添加場所と時期の適正選択が必須となる。
【0009】本発明者らは上記考察に基づき、鋭意実験
検討を重ねた結果本発明を完成させた。以下に本発明に
よる製造条件の限定理由を述べる。カルシウムまたは/
およびカルシウム合金の添加場所をRH処理途中の溶鋼
中と限定したのは、溶鋼中に存在するAl2O3 介在物にCa
を有効に作用させ該Al2O3介在物を均一に 12CaO−7Al2
O3 介在物に転換するには、Ca添加後空気酸化のない条
件で強攪拌することが最も効果的である、という本発明
者らの知見によるもので、その条件に最も合うのは、溶
鋼が強攪拌環境下で真空脱ガスされているRH処理時だ
からである。
【0010】そしてCa添加時期を、溶鋼中の全O量が20
ppm 以下となった後、と限定した理由はつぎの通りであ
る。すなわち、溶鋼中の全O量が20ppm を超える環境で
はAl脱酸が平衡に達する途中にあり、フリーの溶存酸素
が10ppm 以上存在することから、添加されたCaは空気酸
化環境で生成する酸化物同様の10μm 未満の微細なCaO
酸化物となり、しかもこのCaO 酸化物を核として発達す
る微細な CaO−Al2O3介在物は、溶鋼中に分散し強攪拌
下でも浮上除去されにくいため連鋳鋳片まで残存するこ
ととなり、清浄度の劣化をもたらす原因となるのである
が、この浮上除去されにくい微細な CaO−Al2O3 介在物
は、溶鋼中の全O量がAl脱酸による平衡酸素値にほぼ対
応する20ppm 以下になった後にCa添加することでその発
生を抑制できるからである。
【0011】本発明は前記構成としたので、添加された
Caは、溶鋼中のAl2O3 介在物に対してRH処理時の強力
な攪拌によって均一に短時間で作用し、 CaO−Al2O3
元系介在物のうちで平衡論的に最も融点が低く浮上性に
優れた 12CaO−7Al2O3 介在物を多く含む10μm 以上の
CaO−Al2O3 〜 12CaO−7Al2O3 介在物の溶鋼内均一生
成に最も有効に使われる。つまりCaの有効歩留りが最適
になる。そして10μm以上の CaO−Al2O3 〜 12CaO−7A
l2O3 介在物はその後の処理の間に急速に浮上して除去
されるため、清浄度が従来法に比較して格段に向上する
と同時に、鋳片内に持ち込まれる介在物個数が極端に少
なくなることから、非定常部においても定常部なみの低
い割れ発生率を維持できる耐HIC性に優れる鋼製品が
得られる。
【0012】
【実施例】本発明を実施するにあたり、CaO 系フラック
スによる脱硫処理の後、引き続きRH処理されつつある
溶鋼中の全O量をモニタし、全O量が20ppm 以下となっ
た時点で、取鍋内溶鋼の下方位置に、薄鉄板で被覆した
Caワイヤを供給することによりCaを添加した。なお比較
例Aとして、全O量が20ppm まで低下する以前のまだ高
い値の時にCaを添加することも行った。そしてRH処理
を20分間行った後、連続鋳造により鋼鋳片を製造した。
また、比較例B及び比較例Cとして、CaO 系フラックス
脱硫→RH処理→取鍋内Ca添加(CaSiワイヤ添加)→鋳
込の工程、及びCaO 系フラックス脱硫→RH処理→T/
D内Ca添加(T/Dへの溶鋼注入流に対するCaSi合金吹
込み)→鋳込の工程を経た鋼鋳片をそれぞれ製造した。
【0013】本発明法により溶製した鋳片内の介在物清
浄度および他の特性を比較例と対比して表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1中の CaO/Al2O3 は、EB溶解法によ
り抽出した製品内介在物のSEM分析結果から得られた
介在物組成比を示す指標である。表1からわかるよう
に、本発明による鋼鋳片ではこの指標が前述の制御目標
0.55〜1.0 の範囲にあり、かつ清浄度が比較例のそれよ
りも良好である。Ca添加時の全O量(ppm )に対する定
常部鋳片の清浄度の関係を図1に示す。図1に示される
ように、RH処理途中で全O量が20ppm 以下となった後
にCa添加した本発明による鋼鋳片の清浄度は、比較例A
〜Cのそれに比べて格段に改善されている。
【0016】本発明による製品のNACE溶液96時間浸漬後
のHIC試験での割れ面積率(CAR)を、比較法による
それと比較して図2に示す。図2に示されるように、清
浄度と同様、本発明による製品の割れ面積率は、定常部
・非定常部ともに比較例のそれに比べて大幅に改善され
ている。このように本発明によれば、溶製段階で低融点
のCaO −Al2O3 〜 12CaO−7Al 2O3 介在物ができ、それ
が急速に浮上除去されることによって鋼鋳片の清浄度が
大幅に改善され、ひいては非定常部相当製品の耐HIC
性が向上する、という作用効果を好適に具現せしめるこ
とができる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、HIC感受性への酸化
物系介在物の無害化及び鋼中清浄度改善の両面で最適と
なるようにカルシウムまたは/およびカルシウム合金の
添加時期を制御することによって、鋼鋳片非定常部相当
製品でこれまで発生防止が困難であった水素誘起割れを
定常部相当製品同様に防止することができるので、ます
ます厳格となる腐食環境下でも十分使用に供しうる耐水
素誘起割れに優れたラインパイプ用鋼を提供できること
になり、産業上極めて大きな効果を奏する。なお本発明
によれば、従来のタンディッシュ添加法では難点であっ
た連鋳機の制約が解消されるという利点も生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ca添加時の溶鋼中全O量と鋼鋳片清浄度との関
係を示すグラフ。
【図2】本発明法及び比較法による製品のNACE溶液浸漬
後のHIC試験での割れ面積率(CAR )の比較を示すグ
ラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸澤 宏一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 反町 健一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RH処理途中の溶鋼中の全O量が20ppm
    以下となった後に該溶鋼にカルシウムまたは/およびカ
    ルシウム合金を添加することを特徴とする耐水素誘起割
    れ性に優れた鋼の製造方法。
JP7138976A 1995-06-06 1995-06-06 耐水素誘起割れ性に優れた鋼の製造方法 Pending JPH08333619A (ja)

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