JPH0873923A - 耐水素誘起割れ性に優れた清浄鋼の製造法 - Google Patents

耐水素誘起割れ性に優れた清浄鋼の製造法

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JPH0873923A
JPH0873923A JP7015853A JP1585395A JPH0873923A JP H0873923 A JPH0873923 A JP H0873923A JP 7015853 A JP7015853 A JP 7015853A JP 1585395 A JP1585395 A JP 1585395A JP H0873923 A JPH0873923 A JP H0873923A
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slag
molten steel
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cao
ladle
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JP7015853A
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Nobuhiro Kurokawa
伸洋 黒川
Takashi Kimura
貴司 木村
Mamoru Toyoda
守 豊田
Yoshiyasu Shirota
良康 城田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 介在物を低減して清浄鋼を製造する技術を開
発する。 【構成】 取鍋内溶鋼にAl添加による脱酸およびCaO 添
加による脱酸および脱硫を行い、次いで取鍋内溶鋼上面
スラグの組成を(CaO)/(Al2O3) が0.9 から1.5 になるよ
うに調整した状態で、溶鋼内にランスを浸漬し、ガス攪
拌する。ガス攪拌末期に(CaO)/(Al2O3) を1.5 〜2.0 に
再調整してもよい。必要により、さらに引き続き、RH
真空脱ガス処理を行い、脱水素、介在物除去を実施した
後に、取鍋内溶鋼へCaSi粉含有ワイヤーを添加して介在
物形態を制御するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐水素誘起割れ性に優
れた清浄鋼の製造法、特に硫化水素を含んだ湿潤ガスの
輸送に用いられるラインパイプ用の清浄鋼の製造法に関
する。
【0002】
【従来の技術】硫化水素含有ガス輸送用のラインパイプ
のように湿潤硫化水素環境下で使用される鋼材には、耐
水素誘起割れ性 (耐HIC 性) および耐硫化物応力腐食割
れ性 (耐SSCC性) が要求される。耐HIC 性の見られない
鋼材の場合、水素含有雰囲気で硫化水素が存在するとFe
S が生成し、これに起因して割れが発生するのである。
一方、耐SSCC性の見られない鋼材の場合、硫化水素含有
雰囲気下でCaS 、MnS 等が生成し、これらの硫化物は耐
応力腐食割れ性が悪いため割れが発生するのである。ま
たこのMnS は鋳造時に偏析し、MnS の濃化した部位は圧
延時に圧延方向に長く伸びて水素の集積を促進し、耐HI
C 性をも大幅に低下させる。同様にAl2O3の存在も耐HIC
性を低下させる大きな要因である。
【0003】すなわち、「水素誘起割れ」とは、偏析し
たMnSにH2が集積すると、2H2+2S←→ H2S+H2 (鋼
中) の反応が左に寄り、Fe2O3 から解離したFeとSが反
応して、FeSとなり割れが発生する現象である。
【0004】鋼中にCaO およびAl2O3 が存在すると、鋼
中T[O] が多くなり、Fe2O3 がFe3O4 となり、さらに解
離し易くなり、雰囲気中のH2の存在で、MnS同様、FeS
が生じ、割れが発生する。鋼中のFe単体は、解離したFe
よりSと反応しにくいことから、鋼中介在物の存在が問
題となる。
【0005】従来にあっても、かかる問題を解消すべく
清浄鋼の製造法が多く提案されているが、経済性の点か
らもまだ十分な方法、技術が確立されたということはで
きない。以下、従来技術について特許公報に基づいて概
観する。
【0006】すなわち、特開昭58−3913号公報には、
『予め脱酸処理した溶鋼にCaO 含有フラックスをキャリ
アガスにより吹き込み、脱酸、脱硫した後、真空脱ガス
処理を行ってから、溶鋼にCa合金を吹き込んで溶鋼中の
硫化物形態を制御する低酸素、低硫黄鋼の製造方法』が
開示されている。
【0007】この方法は、低水素化に有効であるが、Ca
O 含有フラックスを吹き込むことで、CaO 系介在物量が
増加することが予想されるところ、介在物量、介在物形
態制御といった品質に関する記述が一切ない。
【0008】したがって、この方法にあっても真空脱ガ
ス前に極低硫化を達成した上で、いかに介在物量を低減
できるかが問題である。なお、上記公報にはスラグ組成
についての言及も一切ない。
【0009】特開昭61−179811号公報には、『溶鋼への
CaSi合金のインジェクション添加により硫化物の形態を
制御するに当たり、このCaSi合金のインジェクションの
添加を2段階に分けて添加する方法』が開示されてい
る。[Ca]添加は、介在物を減少させることが目的であ
り、この場合にも、CaSi合金インジェクション添加→真
空脱ガス→CaSi合金インジェクション添加のプロセスを
とってもよいことが開示されている。しかし、2段階に
分けてCaSi合金を添加することでスラグ組成をどのよう
に調整するかについて何ら明らかにしていない。なお、
Ca添加は、Ar雰囲気下の溶鋼にインジェクションランス
にて、Ca−Si合金の粉体をArガスを随伴ガスとして吹込
むことによって行う。
【0010】この方法によれば、最初のCaSi添加でAl2O
3 介在物がCaO ・Al2O3 系に変化する。しかし、CaSiを
ランスでインジェクションするとCaは蒸気圧が高いため
スラグメタル界面付近で過大な蒸気を発生する。このた
め強度のスラグメタル攪拌が生じ、それに起因するスラ
グ滴の鋼中への巻き込みが不可避である。このため、真
空脱ガス処理前の介在物個数が増加し、従って脱ガス処
理時間を増加することで介在物の個数低減を図らなけれ
ばならない。これは、溶鋼の温度降下増大に直結し、そ
れを回避するため転炉出鋼温度を増大させる必要性を招
くことで、製造コストの悪化は不可避である。
【0011】特開平6−10025 号公報には、出鋼時に取
鍋内に流出したスラグ量に応じて、取鍋内のAl2O3 分と
取鍋内のCaO 分とを調整し、必要により取鍋内の Al2O3
分(A値) と取鍋内のCaO 分(B値) との比A/B が1.0 〜1.
3 となる量および割合のアルミナ源とCaO 源とを投入
し、引き続き不活性ガスによってスラグを攪拌し、最終
スラグ成分を CaO:40〜50%でかつ Al2O3:40〜50%の
範囲[(CaO)/(Al2O3):0.8〜1.25] に調整することを特徴
とする取鍋スラグの改質方法が開示されている。
【0012】この公報開示の発明によれば、上記スラグ
組成が低融点化領域であり、滓化性(流動性) に富むた
め、低級酸化物T−Feの低減効果に優れることは認め
る。しかし、上記組成スラグは粘性が低いため、T−Fe
の還元に優れる一方で鋼中へのスラグ懸濁に劣るという
欠点がある。また、鋼中のAl2O3 系介在物濃度はT−Fe
の低減だけで決まるものではなく、上記したようにスラ
グ滴の巻込み量を抑えることもまた重要である。
【0013】一方、この点、公知の事実 (城田ら:CAMP
-ISIJ, vol.4(1991) p.1214)として、T−Feの還元時に
生成するAl2O3 系介在物吸収には(CaO)/(Al2O3) の高い
スラグがよいという報告があり、この意味からも上記ス
ラグ組成は不適切である。
【0014】したがって、この方法にあっても極低硫化
(前提としてのT−Fe低減) と介在物吸収能あるいはス
ラグ滴の難巻込化を両立するスラグ組成はいかにあるべ
きかが問題である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このように従来にあっ
ては、真空脱ガス処理前にいかに有効に介在物量を低減
できるかが問題であるが、その際に、品質に対して重要
な要因である取鍋内溶鋼上面スラグ組成をいかにすべき
かについては問題とされなかった。ここに、本発明の目
的は、介在物を一層効果的に低減し、かつ形態制御も可
能である耐水素誘起割れ性にすぐれた清浄鋼の製造法を
提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明者らの研究結果に
よれば、MnS は圧延時伸びおよびH2集積の因となるので
CaS(伸び少) 化し、クラスターAl2O3 は、圧延時に圧着
しにくく、H2集積の因となるので、球状化(CaO・Al2O3)
することが、清浄鋼として求められる特性を発揮するの
に必要であり、そのためには、取鍋内溶鋼の段階で、そ
の上に置かれるスラグ組成を(CaO)/(Al2O3) が0.9 から
1.5 の範囲に入るように制御すればよいことを知り、本
発明を完成した。
【0017】よって、本発明は、取鍋内溶鋼にAl添加に
よる脱酸およびCaO 添加による脱酸および脱硫を行い、
次いで取鍋内溶鋼上面スラグの組成を(CaO)/(Al2O3) が
0.9ないし1.5 になるように調整した状態で、溶鋼のガ
ス攪拌を行い、次いでRH真空脱ガス処理を行って、脱
水素、介在物除去を実施した後、またはRH真空脱ガス
処理を行わずにそのまま、取鍋内溶鋼へCaSi粉含有ワイ
ヤーを添加して介在物形態を制御することを特徴とする
極低硫鋼溶製方法である。
【0018】さらに別の面からは、本発明は、取鍋内溶
鋼にAl添加による脱酸およびCaO 添加による脱酸および
脱硫を行い、次いで取鍋内溶鋼上面スラグの組成を(Ca
O)/(Al2O3) が0.9 ないし1.5 になるように調整した状
態で、溶鋼のガス攪拌を行い、この溶鋼ガス攪拌の末期
段階でスラグ組成を(CaO)/(Al2O3) が1.5 〜2.0 の範囲
になるように再調整することを特徴とする耐水素誘起割
れ性に優れた清浄鋼の製造法である。
【0019】本発明は、さらに、その別の面からは、上
記ガス攪拌に引き続き、RH真空脱ガス処理を行って、
脱水素、介在物除去を実施した後、またはRH真空脱ガ
ス処理を行わずにそのまま、取鍋内溶鋼へCaSi粉含有ワ
イヤーを添加して介在物形態を制御することを特徴とす
る、耐水素誘起割れ性に優れた清浄鋼の製造法である。
【0020】
【作用】次に、本発明の作用について説明する。まず、
本発明は、その方法を工程に分けて説明すれば次の通り
である。
【0021】(1) 脱酸、脱硫工程:取鍋内溶鋼にAl添加
による脱酸およびCaO 添加による脱酸および脱硫を行
う。このとき、取鍋内溶鋼上面スラグの組成を(CaO)/(A
l2O3) が0.9 ないし1.5 になるように調整するが、これ
は添加するAl量およびCaO 量を変えることで調整でき
る。Alの添加は、合金の形態での添加で転炉出鋼時に行
うのが好ましい。CaO は粒径10〜20mmのものを同じく出
鋼時に炉上のホッパーからの切出しによって投入すれば
よい。
【0022】このように、本発明によれば、(CaO)/(Al2
O3) =0.9 〜1.5 の範囲に制御することでスラグの低融
点化を図り、そのために滓化速度が速く、スラグが充分
均一に液相化でき、当初の目標([S]≦5ppm)を実現でき
るようにするのである。したがって、上記範囲を外れる
と、低融点化が十分に行われないことになり、後続のガ
ス攪拌等の工程において十分な脱硫が実現できないこと
になる。上記(CaO)/(Al2O3) 比は、好ましくは、1.0 〜
1.3 である。
【0023】図1はCaO-Al2O3-CaF2三元系スラグ組成図
である。通常スラグ中には、CaF2が配合されており、そ
れを考慮した場合、CaF2≦10%、より好ましくは、スラ
グ組成は図1中ハッチ領域として規定できる。
【0024】(2) ガス攪拌工程:取鍋内溶鋼のガス攪拌
は、例えば溶鋼内にランスを浸漬し、ガス吹込みにより
行う。取鍋内溶鋼のガス攪拌のみでスラグメタル反応を
促進させ、極低硫鋼([s]≦5ppm) を実現させるのであ
る。
【0025】(3) スラグ再調整工程:本発明の好適態様
によれば、上記ガス攪拌の末期、すなわち、脱硫が充分
に進行した時点で、スラグ中(CaO)/(Al2O3) を1.5 ない
し2.0 の範囲に制御することでスラグ固化を図る。この
結果、粘度が上昇し、スラグ滴の鋼中への懸濁がほぼ防
止される。また、同時にAl2O3 系介在物吸収能に優れた
組成となったことで脱硫工程後の鋼中Al2O3 濃度は大幅
に低減できた。
【0026】この段階でのスラグ中(CaO)/(Al2O3) の変
更は、CaO の添加によって調整すればよく、その時期
も、例えば所期の脱硫が達成された時点というようにガ
ス攪拌の末期の適宜時点であればよい。
【0027】(4)RH 真空脱ガス処理工程:これは慣用のR
H真空脱ガス処理を行う工程であって、これにより脱水
素、介在物の除去を行うのである。このように真空脱ガ
ス設備で溶鋼を処理するのは、上記脱硫過程でスラグ相
からメタル相に移行した鋼中水素を除去するばかりでな
く、そのより重要な作用は、上記脱硫過程で生成し溶鋼
中に懸濁している介在物を除去することにある。
【0028】したがって、脱硫工程後の真空脱ガス工程
は、純粋に脱ガスする必要のある場合にのみ実施すれば
よく、介在物浮上の役割としては不可欠ではない。 (も
ちろん、脱ガス工程を実施した場合、さらにAl2O3 濃度
が下がることは言うまでもない。) (5) CaSi添加工程:このCaSi添加工程は、真空脱ガス処
理を行った取鍋内溶鋼へ、あるいは真空脱ガス処理を行
わない溶鋼へ、今度は、CaSi粉含有ワイヤーを添加して
介在物形態を制御するのである。つまり、真空脱ガス処
理過程で十分に介在物個数を低減させた上で、残った介
在物に対して必要量のCaSiを添加することで残留介在物
の形態制御を効率的に行おうとするのである。
【0029】なお、CaSi粉含有ワイヤを添加すること自
体は公知であるためこれ以上、説明を割愛する。かくし
て、本発明によれば、従来例に見られない次のような優
れた作用効果が得られる。
【0030】最初にスラグ組成を(CaO)/(Al2O3) =0.
9 〜1.5 となるように制御することで、ガス攪拌のみで
充分に極低硫化が図れる。このとき、従来例1 (特開昭
58−3913号公報) に示すCaO 含有フラックスインジェク
ションによる脱硫や、従来例2(特開昭61−179811号公
報) に示すCaSiインジェクションによる脱硫に比較し、
脱硫後の溶鋼内介在物個数が少ない。
【0031】またガス攪拌末期の脱硫が充分に進行し
た時点でガス攪拌を継続しながら上方から生石灰等を添
加し、(CaO)/(Al2O3) を1.5 〜2.0 の領域にスラグ組成
を再調整する。この組成は上記比が0.9 〜1.5 の場合に
比較し、固液共存領域となるため粘度が高くなる。従っ
て、後工程のCaSi含有粉を添加する際、取鍋内上面に存
在するスラグに起因するスラグ滴巻込みが事実上発生し
ない。
【0032】また前述の公知事実に見られるよう、(Ca
O)/(Al2O3) =1.5 〜2.0 であるスラグ組成はAl2O3
介在物の吸収能が高いため、脱硫工程終了後の鋼中介在
物レベルは前述のの作用との相乗効果により、非常に
低減できる。この点、従来例3 (特開平6−10025 号公
報) では最終スラグ組成を(CaO)/(Al2O3)=0.8 〜1.25
に限定しており、明らかに本発明が大きく優れている。
【0033】従って、後続工程で真空脱ガス処理を行
う場合でも、介在物浮上のために真空脱ガス処理を徹底
する必要性はなく、脱水素に必要な最小限の脱ガス処理
で充分に介在物レベルは低減できる。特に脱ガス処理を
必要とする鋼種にだけ行えばよい。この点はトータルの
製造コストを低くおさえるのに寄与が大きい。もちろ
ん、真空脱ガス処理を実施した場合、さらに鋼中介在物
レベルが低減できることは言うまでもない。
【0034】脱ガス処理後の介在物個数が少ないため
介在物形態制御に必要なCaSi量は最小限でよい。これ
は、CaSi添加による新たな介在物生成の危険性を除外す
るものであり、清浄鋼溶製の観点からは必然である。ま
た、このCaSi添加は、ワイヤ供給にて行うのがよい。
【0035】これらに対して、従来例にあっては次の通
りである。すなわち、従来例1で示すようなCaO 含有フ
ラックスインジェクションによる脱硫は、フラックス浮
上過程および浮上後のスラグメタル界面で進行するた
め、脱硫のみの観点では一般的に優れている。しかし、
微細な粉体が全て浮上するわけではなく、その一部は溶
鋼中に滞留する。これが介在物の核となるため清浄鋼の
観点からは良いとはいえない。
【0036】また、従来例2に示すようなCaSiインジェ
クションによる脱硫ではCa蒸気発生によるスラグメタル
界面の過大な攪拌により、スラグ滴が溶鋼中に懸濁して
しまう。当然これも清浄鋼の観点からは避けねばならな
い。
【0037】この点、本発明の利点は、スラグ組成を低
融点領域に限定したため、フラックスのインジェクショ
ンを伴わないガス攪拌のみでも充分に脱硫が進行するこ
とにある。したがって、清浄性の観点からは微細なフラ
ックスが溶鋼中に滞留することもなく、またCa蒸気も発
生しないためスラグ滴の懸濁も見られない。しかも、介
在物浮上のための真空脱ガス時間は、例えば7分間以内
と最小限でよいし、また処理後の介在物個数も低位に安
定する。
【0038】本発明の1態様において、脱硫が充分に進
行した時点で、(CaO)/(Al2O3) =1.5 〜2.0 、好ましく
は 1.7〜1.9 領域にスラグ組成を再調整する理由はすで
に述べた。本発明によれば脱硫進行時のスラグ滴懸濁は
上記の機構により、従来例に比較し最良であり、かつ
後工程のCaSi添加時のCa蒸気発生による過大攪拌が生じ
た時もスラグ粘性を高めているためスラグ滴懸濁が事実
上発生しない。すなわち、脱硫開始以降CaSi添加終了ま
での全プロセス期間にわたりスラグ滴の懸濁を極少化で
きるのである。
【0039】本発明においてスラグ滴の巻込み、懸濁防
止を最重要課題としているが、その理由は、問題となる
大型介在物はいずれもB系 (圧延時に破砕され圧延方向
に断続的につながったもの) が主体であり、かつそのほ
とんどが鍋内上面スラグに起因することが判明したから
である。CaSi添加をワイヤで実施するのは、粉体供給速
度を自由に制御できるためである。
【0040】通常、ワイヤ処理のCaSi供給速度はランス
インジェクションのそれに比較し、例えば30〜60kg/min
と半値以下であるため、Ca蒸気発生によるスラグ滴の溶
鋼懸濁を防止するには、本発明にかかる方法が最良であ
る。
【0041】また、従来例に比較し、脱ガス処理後の介
在物個数が少ないため介在物形態制御に必要なCaSi量は
最小限でよい。従って、本発明によれば、2重の意味で
CaSi添加による新たな介在物生成の危険性は除外でき
る。次に、実施例によって本発明の作用についてさらに
具体的に説明する。
【0042】
【実施例】
(実施例1)本例では、(1) 脱酸、脱硫工程→(2) ガス攪
拌工程→(3)RH 真空脱ガス処理工程→(4) CaSi添加工程
の一連の工程を経て清浄鋼を溶製した。このときの各処
理条件は次の通りであった。
【0043】対象鋼種組成 (%) C Si Mn P S Cr Ni 0.065 0.09 1.25 0.008 0.0004 0.53 0.20 (1) 脱酸、脱硫工程: Al添加 : Al 塊 (組成:純分 95%) 、添加量:1
〜2kg/T 生石灰添加: CaO純分 93%、添加量:5〜7kg/T スラグ組成 (CaO)/(Al2O3): 0.9〜1.5 (2) ガス攪拌工程: Arガス流量: 1.5 〜4.0 Nm3/分 処理時間 : 5〜15分 (3) RH真空脱ガス処理工程: 処理時間 : 3〜7分間 (4) CaSi添加工程: CaSi添加量: 0.3〜0.5 kg/T。
【0044】従来例として特開昭58−3913号公報および
特開昭61−179811号公報に開示の方法をそれぞれ従来例
1および2として、公報に開示する処理を行い同様にし
て清浄度を評価した。
【0045】介在物の検出は、顕微鏡を使用して目視で
行った。水素誘起割れ面積指数はNACE腐食液に初期pH
3.0、H2S 飽和の条件下で96hr浸漬した試験片の表面に
みられる割れの長さ、厚さを実測によって求め、従来例
1の場合を1.0 として指数化して示す。
【0046】表1には、本発明方法の実施例につき処理
条件とともに介在物個数を示した。No.1〜4ではスラグ
の(CaO)/(Al2O3) を変化させた結果、1.3 で最も少ない
介在物個数が得られた。
【0047】No.5以降では、その比は1.3 で条件を固定
したが、0.9 〜1.5 の範囲では介在物個数は大差ないこ
とも分かった。すなわち、No.5〜7では、ガス攪拌によ
る脱硫時間を変化させた。これからNo.5の5分間の攪拌
では、脱硫が不充分なため以降、攪拌時間は15分に固定
した。
【0048】次にNo.8では脱ガス時間を極端に低下させ
た。このとき製品介在物個数は若干多く介在物除去が不
十分であったことが推察される。従って、以降、脱ガス
時間は7分に固定した。
【0049】No.9〜11では、CaSi原単位をそれまでの0.
5 から0.3 kg/Tに減少させた。
【0050】No.12 〜15は脱硫後、CaSiワイヤ添加に先
立ってRH真空脱ガス処理を行わなかった例を示す。
【0051】本発明法はCa添加前の介在物が少ないた
め、0.3 kg/T程度の非常に少ない原単位で充分であるこ
とがわかった。0.3 kg/Tのとき、最良の4〜5個/10cm2
が得られた。
【0052】以上、本発明の各実施例につき説明したが
最悪でもNo.5の14個/10cm2であり、従来例1の30個/10c
m2前後、従来例2の50個/10cm2前後に比較し格段の介在
物低減効果が得られている。
【0053】次に、これらの結果を図2および図3にグ
ラフにまとめて示す。図2に従来例と本発明例の介在物
個数推移を示す。脱硫後の介在物は従来例2が最も悪
く、次いで従来例1が悪い。
【0054】従来例1で得られた介在物も定量分析した
ところ、CaO %が高いものであった。従ってフラックス
の懸濁が起こっているものと推察される。従来例2で得
られた介在物を定量分析したところ取鍋内上面スラグの
組成とほぼ同一であったため、スラグの懸濁が顕著に表
われていると考える。
【0055】それに対し、本発明例の介在物は、従来例
2の介在物組成とほぼ同じであるが、圧倒的に個数が少
ない。図2において、指数で示すと、従来例2に対して
本発明では0.5 であった。
【0056】従って、本発明例は、脱ガス処理時間が短
縮でき、またそれにもかかわらずCa添加前の介在物個数
は最も少ない。また従来例は1、2とも最終工程のCa
は、CaSiインジェクションにより供給しているため、従
来例2の脱硫工程で見られたような取鍋内上面スラグの
懸濁が起こる。その結果、Ca添加後は添加前に比較し、
介在物個数は増加している。
【0057】それに対し本発明例ではCaSiをワイヤで供
給するためスラグ懸濁は生じにくい。従って、Ca添加後
は若干ではあるが、添加前に比較し個数は減少してい
る。また、図3に示すように、水素誘起割れ面積指数か
らは、本発明の場合、従来例のほぼ1/5 程にまで低下し
ているのが分かる。
【0058】以上の結果、本発明にかかる方法が目的と
する清浄鋼溶製に最も適していることが確認された。以
上を総括すれば次のようにまとめることができる。
【0059】従来例1 CaO 粉インジェクション (高圧、強攪拌) による鋼中懸
濁等の原因により、CaO 系介在物が増加する。真空脱ガ
ス処理後も介在物が多く、その後、CaSi粉インジェクシ
ョン (高圧、強攪拌) で硫化物形態制御(MnS→Ca-Al-O-
S)を行っても介在物(CaO、Al2O3 またはCaS)そのものが
多く、耐HIC 性は、本発明例より悪い。
【0060】従来例2 2回のCaSi粉インジェクション (高圧、強攪拌) による
Ca蒸気によるスラグの鋼中への巻込みがあり、真空脱ガ
ス処理を行っても、本発明例より介在物が多く耐HIC 性
は悪い。
【0061】本発明例 出鋼後1600℃で、スラグを最適組成の液相(CaO/Al2O3
0.9 〜1.5)にしたことで、スラグメタル間界面反応性が
良く、Arバブリング (弱攪拌) で鋼浴全体とスラグの接
触反応を促進するので、脱S効率がよく、介在物のスラ
グへの吸収能がよく、介在物量(Al2O3、MnS)が従来例
1、2より減少し、このため、真空脱ガス処理での介在
物除去、脱Hが容易である。つまり、通常のRH処理で十
分である。次に、CaSi添加ではインジェクションを使用
せず、CaSi粉含有ワイヤを低速で鋼中に添加、溶融させ
るため、Ca蒸気発生量はインジェクション法に比較し、
半分以下であり、スラグの鋼中への巻込みは起きず (介
在物増加しない) に、少量 (0.3K/T) のCaSiで、少量の
介在物の形態制御 (Al2O3 → CaO・Al2O3 、MnS →Ca-A
l-O-S)が実施できる (表1) 。従って、従来例1、2よ
り介在物が少なく、耐HIC 性が向上する。
【0062】(実施例2)本例ではガス攪拌で [S]≦5pp
m になったガス攪拌末期にCaO を添加してスラグの(Ca
O)/(Al2O3) 比を1.5 〜2.0 に再調整した点を除いて実
施例1を繰り返した。なお、本例において従来例3は特
開平6−10025 号公報に開示されている方法であり、従
来例1、2は実施例1におけるそれらと同じであった。
本例の結果を表2ならびに図4および図5にまとめて示
す。
【0063】図4に従来例と本例の介在物個数推移を示
すが、これからも分かるように、脱硫後の介在物は従来
例2が最も悪く、次いで従来例1が悪い。従来例2で得
られた介在物を定量分析したところ取鍋内上面スラグの
組成とほぼ同一であったため、スラグの懸濁が顕著にあ
らわれていると考える。また従来例1で得られた介在物
を定量分析したところ、CaO%が高いものであった。従っ
て、フラックスの懸濁が起こっているものと推察され
る。
【0064】また従来例3のスラグ組成の場合、脱硫後
の階段では従来例中では最良であり、T−Fe低減効果が
よいのが寄与しているものと考えられる。しかしなが
ら、脱ガス中の介在物減少速度は低く、結果的にCa添加
前では従来例1に劣る結果となった。これはスラグ組成
が前述の公知事実から、Al2O3 系介在物吸収能に劣るス
ラグ組成であったためと考えられる。
【0065】また、この従来例3はCa添加時に介在物指
数が急増している。これは、スラグ粘度が低いために、
Ca添加時に発生した過大蒸気によるスラグメタル強攪拌
〜スラグ滴巻込みが発生しているものと考えられる。ち
なみに従来例3で得られた介在物を定量分析したとこ
ろ、取鍋内上面スラグの組成とほぼ同一であった。
【0066】それに対し本発明例の介在物は、図4のCa
添加前までの時点ではAl2O3 単体もしくはAl2O3 リッチ
なAl2O3 −CaO 系介在物が主体であり、スラグ滴の懸濁
が非常に少ないことが確認できた。また、脱硫工程後の
介在物指数は従来例2との比較で対比0.3 〜0.4 と大幅
に低減できており、Al2O3 系介在物吸収能に優れるスラ
グ組成であったことが大きく寄与しているものと考えら
れる。この結果、真空脱ガス処理を省略しても、介在物
指数は各従来例よりも低く、真空脱ガスが必須条件とは
ならない。これは本発明法の大きな利点である。
【0067】また本発明法によればCa添加時にも介在物
指数はほとんど増加していないが、これは、(1) 従来例
1、2のインジェクションに対し、本発明法はワイヤで
CaSiを供給しているため、単位時間当たりのCa蒸気発生
量が少なくスラグ滴の懸濁が生じにくい、(2) 従来例3
のスラグ組成に対し、本発明法は高 (CaO)/(Al2O3)を指
向しているため、スラグ粘度が高くCa供給時にスラグ滴
の懸濁が生じにくいためであると考えられる。以上の結
果、本発明のプロセスが当該清浄鋼溶製に最も適してい
ることが確認された。
【0068】表2には、本実施例の結果をまとめて示し
た。No.1〜4では脱硫進行中スラグの(CaO)/(Al2O3) を
変化させた結果、1.3 で最も少ない介在物個数が得られ
た。以降1.3 で条件を固定したが0.9 〜1.5 の範囲では
介在物個数は大差ないこともわかった。なお、この場合
脱硫終了時の(CaO)/(Al2O3) は1.8 で固定している。
【0069】No.5〜8では脱硫進行中 (CaO)/(Al2O3)=
1.3 とし脱硫終了時の(CaO)/(Al2O3) を1.5 〜2.0 の範
囲で変化させたが、1.7 〜1.9 がほぼ同じ良好な結果が
得られた。ただし、やはり1.5 〜2.0 の範囲では個数に
大きな差がないことも判明した。従って、以降脱硫終了
時の(CaO)/(Al2O3) は1.8 で固定した。No.9〜12は、脱
硫工程後の脱ガス工程を実施した場合、No.13 〜16は脱
硫工程後の脱ガス工程を省略した場合である。
【0070】なお、いずれの場合もCaSi原単位を0.2 〜
0.5 kg/Tの範囲で変更している。全体滴にNo.9〜12はN
o.13 〜16に比較し、介在物個数は少ないが、大きな差
がないことがわかった。
【0071】また、CaSi原単位は、本発明法ではCa添加
前の介在物が少ないため、0.3 kg/T程度の非常に少ない
原単位で充分であることがわかった。 0.3 kg/T の時最
良の3〜4個/10cm2 が得られた。
【0072】以上、本発明法の各実施例につき説明した
が、最悪でもNo.12 の12個/10cm2であり、一方、従来
例1の30個/10cm2 程度、従来例2の50個/10cm2
度、従来例3の55個/10cm2 程度に比較し、格段の介在
物低減効果が得られている。
【0073】ここで、以上の実施例は全く脱硫工程のガ
ス攪拌時間は15分とし、12分たった時点で生石灰を上方
から添加した。また、真空脱ガスを実施したものは全て
処理時間は7分とした。
【0074】以上、本発明の優劣性につき述べてきた
が、図3および図5に示すようにNACE条件下における耐
水素誘起割れ試験の結果、本発明プロセスで製造したラ
インパイプは、従来法に対し、格段の改善が得られるこ
とが明らかとなった。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】
【発明の効果】以上説明してきた通り、本発明によれば
新規な設備を何ら必要とせずに従来法のプロセスをわず
かに変更するだけでより優れた清浄鋼を得ることができ
るのであって、その実用上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるスラグ組成領域を示すグラフで
ある。
【図2】本発明例と従来例の介在物個数推移を示すグラ
フである。
【図3】水素誘起割れ面積指数の比較グラフである。
【図4】本発明例と従来例の介在物指数推移を示すグラ
フである。
【図5】水素誘起割れ面積指数の比較グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城田 良康 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取鍋内溶鋼にAl添加による脱酸およびCa
    O 添加による脱酸および脱硫を行い、次いで取鍋内溶鋼
    上面スラグの組成を(CaO)/(Al2O3) が0.9 ないし1.5 に
    なるように調整した状態で、溶鋼のガス攪拌を行い、次
    いでRH真空脱ガス処理を行って、脱水素、介在物除去
    を実施した後、またはRH真空脱ガス処理を行わずにそ
    のまま、取鍋内溶鋼へCaSi粉含有ワイヤーを添加して介
    在物形態を制御することを特徴とする耐水素誘起割れ性
    に優れた清浄鋼の製造法。
  2. 【請求項2】 取鍋内溶鋼にAl添加による脱酸およびCa
    O 添加による脱酸および脱硫を行い、次いで取鍋内溶鋼
    上面スラグの組成を(CaO)/(Al2O3) が0.9 ないし1.5 に
    なるように調整した状態で、溶鋼のガス攪拌を行い、こ
    の溶鋼ガス攪拌の末期段階でスラグ組成を(CaO)/(Al
    2O3) が1.5 〜2.0 の範囲になるように再調整すること
    を特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた清浄鋼の製造
    法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のガス攪拌に引き続き、R
    H真空脱ガス処理を行って、脱水素、介在物除去を実施
    した後、またはRH真空脱ガス処理を行わずにそのま
    ま、取鍋内溶鋼へCaSi粉含有ワイヤーを添加して介在物
    形態を制御することを特徴とする、耐水素誘起割れ性に
    優れた清浄鋼の製造法。
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