JPH09227989A - Ｃａ処理鋼および溶鋼のＣａ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ca処理鋼および処理方法を提供する。 【解決手段】(1) CaO-Al₂O₃-CaS 系介在物の組成が、Ca
O:30〜60％、CaS:10％未満及び残部:Al₂O₃主体であるCa
処理鋼。 (2)溶鋼を予め脱酸、脱硫し、下記(1) 式で定義される
ＳＣＩを用い、ＳＣＩが下記(2) 式を満たすように制御
するCa処理方法。 ＳＣＩ＝（〔Ｃａ〕＋0.0095×〔Ｃ〕）÷（〔Ｏ〕＋
0.6〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕） ・・・・(1) 0.8 ≦ＳＣＩ≦2.3 ・・・・・・・・・
・(2) 【効果】耐ＨＩＣ性に優れた鋼材を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐水素誘起割れ性
に優れた鋼材およびその製造に好適な溶鋼のＣａ処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、転炉などで溶製された溶鋼は出鋼
した後、金属Ａｌにより脱酸処理が施される。この結
果、Al₂O₃ が介在物として溶鋼中に多数生成する。この
Al₂O₃ は、鋳造した後も鋼中に残留し圧延時に容易に破
砕するため、種々の欠陥の原因となっている。

【０００３】ラインパイプ材では、種々の欠陥のなかで
特に水素誘起割れ（以下、ＨＩＣと記す）が致命的であ
る。ＨＩＣは、圧延時に破砕して圧延方向に破線状に伸
びた非金属介在物や圧延時に延伸した非金属介在物の周
辺に鋼中の水素が集合した結果、水素の圧力と非金属介
在物先端部のＶノッチ効果との相乗効果によって発生す
る。

【０００４】これまでに、圧延時に破砕し破線状に伸び
る介在物は、溶鋼の脱酸時に生成するAl₂O₃ クラスター
介在物であること、また圧延時に線状に延伸する介在物
は、凝固時に生成するMnS 介在物であることが知られて
いる。

【０００５】したがって、ＨＩＣを抑制するには、圧延
時に破砕し破線状に伸びるAl₂O₃ クラスター介在物や線
状に延伸するMnS 介在物を、介在物形態制御により圧延
時に変形しない介在物に変化させることが重要となる。

【０００６】このようなＨＩＣ抑制を目的とする介在物
形態制御技術として、溶鋼にＣａを添加する方法が知ら
れている。Ｃａは、溶鋼中でAl₂O₃ クラスターと反応す
ることによりAl₂O₃ クラスターをCaO-Al₂O₃ 系介在物と
し、その形態をクラスターから球状に変化させる。CaO-
Al₂O₃ 系介在物はその形状が球状であること、さらに融
点がAl₂O₃ より低いことにより、圧延時に破砕しない。
また、ＣａはＳと強い親和力を持つため、凝固時のMnS
の生成を抑制する。

【０００７】このように、溶鋼へのＣａ添加は、Al₂O₃
の改質およびMnS の生成抑止に極めて有効であり、優れ
た耐ＨＩＣ性を持つ鋼の製造を可能ならしめるものであ
る。

【０００８】しかし、Ｃａの添加方法が不適正であると
新たにCaS クラスターが生成し、ＨＩＣの起点となる。
そのため従来、多くのＣａ添加方法が提案されてきた。

【０００９】特開昭６３−７３２２号公報では、下記
（３）式を満足するようにＣａを添加する方法が提案さ
れている。

【００１０】 0.7 −14〔Ｓ〕＜〔Ｃａ〕／〔Ｏ〕＜1.1 −14〔Ｓ〕 ・・（３） ただし、〔Ｃａ〕：溶鋼中Ｃａ濃度（ｐｐｍ） 〔Ｓ〕：溶鋼中硫黄濃度（％） 〔Ｏ〕：溶鋼中酸素濃度（ｐｐｍ） このようにＣａ濃度を制御することにより、Al₂O₃ クラ
スターをCaO-Al₂O₃ 系介在物に効果的に形態制御すると
ともに、CaS 介在物が生成するのを抑止できるとしてい
る。

【００１１】特開平３−７９７１３号公報では、測定さ
れた〔Ｏ〕を考慮しつつ下記（４）式を満足するように
Ｃａ濃度を制御する方法が提案されている。

【００１２】 0.5 ≦〔Ｃａ〕／〔Ｏ〕≦1.0 ・・・・・・・・・・・・（４） ただし、 〔Ｃａ〕：溶鋼中Ｃａ濃度（ｐｐｍ） 〔Ｏ〕：溶鋼中全酸素濃度（ｐｐｍ） この方法により、Al₂O₃ をCaO-Al₂O₃ 系介在物に変化さ
せ、かつCaS の生成が抑止できるとしている。

【００１３】特開平６−２５７４３号公報では、鋼中成
分を下記（５）、（６）式を満足するようにし、特定の
方法で圧延する方法が提案されている。

【００１４】 0.7 ≦ＩＣＰ≦1.5 ・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） ＩＣＰ＝〔Ｃａ〕／（1.25〔Ｓ〕＋0.625 〔Ｏ〕）・・・・（６） これによりMnS を極端に減少させ、同時にクラスター状
Al₂O₃ 系介在物の発生量を最小に抑えることが可能とし
ている。

【００１５】特開平６−４９５２３号公報では、下記
（７）式を満足するようにＣａを添加する方法が提案さ
れている。

【００１６】 0.7 ≦〔Ｃａ〕／〔Ｏ〕≦1.4 ・・・・・・・・・・・・（７） これにより、Al₂O₃ 介在物を効果的に低融点組成のCaO-
Al₂O₃ 系介在物に変化させることが可能としている。

【００１７】特開平６−３３０１３９号公報は、下記
（８）、（９）、（１０）式を満足させることにより、
MnS およびCaO-Al₂O₃ 系介在物の生成を防止し、溶接部
の耐硫化物応力割れ性に優れたラインパイプ材を溶製す
る方法を提案している。

【００１８】 ｛（％Ｃａ）×（１−98（％Ｏ））｝／（％Ｓ）＞1.7 ・・（８） 0.07 ＜（％Ｃａ）／（％Ａｌ）＜0.17 ・・・・・・・・（９） ６＜（％Ｓｉ）／（％Ａｌ）＜25 ・・・・・・・・・・（１０） 以上のように従来の技術は、溶鋼中Ｃａ、Ｓ、Ｏの濃度
を適正に制御することにより、Al₂O₃ クラスターのCaO-
Al₂O₃ 系介在物への形態制御およびMnS 、CaS介在物の
生成抑止を図るものである。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術によ
りＣａ添加を行っても、実際にはＨＩＣを完全に抑制す
ることはできず、最適Ｃａ添加技術の確立が耐ＨＩＣ鋼
製造上大きな課題となっている。

【００２０】本発明者らがＨＩＣ発生部を調査検討した
結果、ＨＩＣの起点となる介在物は従来知られているAl
₂O₃ クラスター、CaS およびMnS のみならず、特開平６
−３３０１３９号公報に示されているように、CaO-Al₂O
₃ 系介在物も圧延時に破砕して破線状に伸び、ＨＩＣの
起点となっていることが確認された。

【００２１】しかし、本発明者等がさらに詳細にＨＩＣ
の起点となっているCaO-Al₂O₃ 系介在物を調査した結
果、以下のことが新たに判明した。

【００２２】同一の圧延材中、ＨＩＣ発生部以外の部位
には破砕されずに球状を保ったCaO-Al₂O₃ 系介在物も多
数確認されたため、全てのCaO-Al₂O₃ 系介在物が破砕し
てＨＩＣの起点となるものではない。そこで、圧延時に
破砕され破線状に伸びた介在物の組成と圧延時に破砕せ
ずに球状を保った介在物の組成とを詳細に調査した結
果、次の新知見を得た。

【００２３】１）圧延時に破砕され破線状に伸びる介在
物の組成は、CaS を１０重量％以上含有するCaO-Al₂O₃
系、またはCaO の濃度が６０重量％よりも高く、もしく
はAl₂O₃ 濃度が７０重量％よりも高くなる高融点組成の
CaO-Al₂O₃ 系である。

【００２４】２）一方、圧延時に破砕されずに球状を保
つ介在物の組成は、CaS 濃度が１０重量％未満、かつ介
在物中のCaO 濃度が３０重量％以上６０重量％以下とな
る低融点組成のCaO-Al₂O₃ である。以下、介在物組成に
おいて、重量％を「％」と記す。

【００２５】したがって、鋼材の耐ＨＩＣ性を向上させ
るには、Al₂O₃ クラスター、CaS 、およびMnS 介在物の
生成を抑止するのはもちろん、CaS を１０％以上含有す
るCaO-Al₂O₃ 系介在物または前記１）の高融点組成のCa
O-Al₂O₃ 系介在物の生成を抑止し、溶鋼中に含まれる介
在物のCaS 濃度が１０％未満、かつCaO 濃度が３０％以
上６０％以下となる低融点組成のCaO-Al₂O₃-CaS 系介在
物になるように組成を制御しなければならない。

【００２６】溶鋼中に存在するCaO-Al₂O₃ 系介在物は、
凝固過程で溶鋼中のＳと反応することにより、Ｓを捕捉
吸収しCaO-Al₂O₃-CaS 系介在物となることで、MnS の生
成を抑止する。

【００２７】ところが、高清浄度化を図ると介在物量が
低下し、鋼中酸素濃度も低くなるため、凝固過程におけ
るＳの捕捉吸収能が低下し、MnS 生成の抑止がより困難
となる。

【００２８】さらに、MnS の生成・非生成は鋼中Ｓ濃度
と鋼中Ｍｎ濃度との濃度積〔Ｍｎ〕×〔Ｓ〕によって決
定されるため、鋼中酸素濃度が低く、鋼中Ｍｎ濃度の高
い鋼種の場合には、よりMnS 生成の抑止が困難となる。

【００２９】したがって、高清浄度化を図ると同時に効
果的にMnS の生成を抑止するには、介在物をＭｎ濃度、
Ｓ濃度および酸素濃度に応じて最も適正な組成に制御し
なければならない。鋼中Ｍｎ濃度あるいはＳ濃度が高
く、酸素濃度が低い場合には、介在物１個当たりのＳ捕
捉吸収能を鋼中のＭｎ、Ｓおよび酸素の濃度に応じて上
昇させなければならない。また、その介在物組成は、同
時に圧延時に破砕しない前述の組成でなければならな
い。

【００３０】しかし、従来技術では、このような介在物
組成に十分制御することが困難であり、このためＨＩＣ
を完全に抑制することができなかったのである。

【００３１】特開昭６３−７３２２号公報および特開平
３−７９７１３号公報では、Al₂O₃クラスターをCaO-Al₂
O₃ 系介在物へ改質する方法およびCaS の生成を抑止す
る方法を提案しているにすぎず、介在物組成を厳密に制
御し、ＨＩＣの起点となる介在物を十分に低減すること
ができない。

【００３２】特開平６−２５７４３号公報の方法では、
MnS 生成の抑止とAl₂O₃ クラスター覆低減とは図れるも
のの、CaO-Al₂O₃ 系介在物の組成制御が不十分であり、
また特開平６−４９５２３号公報の方法では、Al₂O₃ 介
在物を低融点組成のCaO-Al₂O₃ 系介在物に制御できるも
のの、CaO-Al₂O₃ 系介在物中のCaS 濃度を制御すること
ができず、いずれも十分な耐ＨＩＣ性を得ることができ
ない。

【００３３】特開平６−３３０１３９公報の方法では、
MnS およびCaO-Al₂O₃ 系介在物を低減できるとしている
が、以下のような問題がある。前記（８）式に従えばMn
S の生成は抑止できるが、前記（９）式に従ってもCaO-
Al₂O₃ 系介在物中のCaS 濃度の制御が十分に行えず、Ca
S を１０％以上含有するCaO-Al₂O₃ 系介在物が多数生成
し、ＨＩＣの起点となる。さらに、ＣａはＡｌに比べて
はるかに強力な脱酸元素であるので、Ｃａ濃度が高い場
合、たとえばＣａ添加直後などでは、CaO-Al₂O₃ 系介在
物の組成は（９）式によらず、むしろＣａ濃度のみによ
って決まるため、（９）式にしたがったとしても酸化物
系介在物の状態を精度よく制御することは困難である。

【００３４】以上のように従来技術は、MnS およびCaS
生成の抑制は図れるものの、CaO-Al₂O₃ 系介在物および
CaO-Al₂O₃-CaS 系介在物の組成を的確に制御すること、
もしくは高清浄度鋼でのMnS の生成を抑止することがと
もにできず、十分な耐ＨＩＣ性を得ることができない。

【００３５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。本発明の目的は、鋼中非金属介在物の組
成および形態を効果的に制御した耐水素誘起割れ性に優
れるＣａ処理鋼およびこれを製造することができる溶鋼
のＣａ処理方法を提供することにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の新知
見に基づいて本発明をなした。

【００３７】本発明の要旨は、次の(1) のＣａ処理鋼お
よび(2) のＣａ処理方法にある。

【００３８】(1)鋼中に含まれるCaO-Al₂O₃-CaS 系介在
物の組成が、重量％でCaO ：３０〜６０％、CaS ：１０
％未満および残部：Al₂O₃ 主体であることを特徴とする
Ｃａ処理鋼。

【００３９】上記でいう「Al₂O₃ 主体」とは、MgO およ
び／またはSiO₂などの不可避的な介在物を含むことを意
味する。

【００４０】(2)あらかじめ脱酸、脱硫された溶鋼のＣ
ａ処理方法であって、下記（１）式で定義されるＳＣＩ
を用い、このＳＣＩが下記（２）式を満たすように制御
することを特徴とする溶鋼のＣａ処理方法。

【００４１】 ＳＣＩ＝（〔Ｃａ〕＋0.0095×〔Ｃ〕） ÷（〔Ｏ〕＋0.6 〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕） ・・・・（１） 0.8 ≦ＳＣＩ≦2.3 ・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 〔Ｃａ〕：鋼中Ｃａ濃度（重量％）、〔Ｃ〕：鋼中Ｃ濃
度（重量％）、〔Ｏ〕 ：鋼中Ｏ濃度（重量％）、
〔Ｓ〕：鋼中Ｓ濃度（重量％）、〔Ｍｎ〕：鋼中Ｍｎ濃
度（重量％）

【００４２】

【発明の実施の形態】ＨＩＣの起点となる介在物として
従来知られているのは、CaS 、MnS およびAl₂O₃ クラス
ターであり、特開平６−３３０１３９号公報ではこれら
の介在物に加えCaO-Al₂O₃ 系介在物もＨＩＣの起点とな
るとしている。しかし前述のように、本発明者らの調査
結果によれば、すべてのCaO-Al₂O₃ 系介在物が圧延時に
破砕してＨＩＣの起点となるのではなく、その組成によ
っては圧延時に破砕せず球状を維持する。

【００４３】つまり、ＨＩＣの起点となる介在物は、Ca
S 、MnS およびAl₂O₃ クラスターに加え、CaS を１０％
以上含有するCaO-Al₂O₃ 系、もしくはCaO 濃度が６０％
より高くまたは３０％より低くなる高融点組成のCaO-Al
₂O₃ 系介在物である。

【００４４】一方、圧延時にも破砕せず球状を維持する
介在物は、CaS 濃度が１０％未満、かつ介在物中のCaO
濃度が３０％以上６０％以下となる低融点組成のCaO-Al
₂O₃CaS 系介在物である。介在物をこのような組成に正
確に制御することにより、鋼材の耐ＨＩＣ性は極めて高
いものとなるのである。

【００４５】さらに本発明者らは、鋼材の清浄度向上を
図る処理を行い、介在物量を低減した場合、凝固過程に
おける鋼中Ｓの捕捉効率が低下し、微細なMnS が生成す
ることを見いだした。ＡＰＩグレ−ドＸ６５、Ｘ７０、
Ｘ８０などの高強度材では、介在物個数を大幅に低減し
なければＨＩＣは抑制できないが、一方、介在物量低減
により生成する微細なMnS であってもＨＩＣの起点にな
るという相反する二面性がある。

【００４６】したがって、介在物量が低減されている場
合は、介在物１個あたりのＳ捕捉吸収能が高くなければ
ならない。また、MnS の生成・非生成は鋼中介在物量
（酸素濃度）、Ｍｎ濃度およびＳ濃度に依存するため、
介在物１個に必要とされるＳ捕捉吸収能はこれらの因子
によって決定される。

【００４７】介在物１個あたりのＳ捕捉吸収能を上昇さ
せるには、介在物中のCaO 濃度を上昇させる、つまり鋼
中Ｃａ濃度を上昇させればよい。しかし、このとき介在
物中のCaO 濃度は６０％を超えて高くなってはならな
い。

【００４８】以上のように、高清浄化を図り、なおかつ
高強度材で十分な耐ＨＩＣ性を獲得するには、Ｃａの適
切な添加により介在物組成をCaS 濃度１０％未満、CaO
濃度３０％以上６０％以下、残部はMgO および／または
SiO₂などの不可避的介在物を含んだAl₂O₃ 主体とするこ
とが必須である。これが本発明のＣａ処理鋼である。

【００４９】これを実現する手段としては、酸化物系介
在物の個数（鋼中酸素濃度）、Ｍｎ濃度およびＳ濃度に
応じて、上記範囲内で介在物中のCaO およびCaS 濃度を
制御するのが最もよい。

【００５０】本発明方法は、このような介在物組成の制
御を可能とし、鋼材の耐ＨＩＣ性を向上させることが可
能なＣａ処理方法である。

【００５１】まず、前記（１）式について説明する。

【００５２】鋼中酸素濃度は、鋼中の酸化物系介在物中
の酸素と鋼中に原子状に溶解している酸素を合計した濃
度である。原子状に溶解している酸素量は極めて微量で
あるため、通常、分析される鋼中酸素は、酸化物系介在
物中の酸素と考えてよい。したがって、鋼中酸素濃度は
酸化物系介在物量の指標と考えることができる。

【００５３】また、介在物中のCaO 濃度は、鋼中酸素濃
度（酸化物系介在物量）とＣａ濃度とに依存する。つま
り、鋼中酸素濃度が高ければＣａ濃度を高める必要があ
り、鋼中酸素濃度が低ければＣａ濃度を低減する必要が
ある。

【００５４】さらに、MnS の生成・非生成は、前述のよ
うにＭｎとＳとの濃度積〔Ｍｎ〕×〔Ｓ〕に依存する。
この濃度積が大きいときは、介在物により鋼中Ｓを捕捉
吸収し濃度積を低下させる必要がある。つまり、濃度積
が大きいときは、鋼中Ｃａ濃度（介在物中のCaO 濃度）
を上昇させる必要がある。

【００５５】以上のような理論から適正Ｃａ濃度は、鋼
中酸素濃度、Ｍｎ濃度およびＳ濃度によって規定される
或る指標ＳＣＩによって決定されると推定し、さらに、
それぞれの大小の相互関係から、この指標は次の（１）
式のような形態をとると考えた。

【００５６】 ＳＣＩ＝（〔Ｃａ〕＋α×〔Ｃ〕） ÷（〔Ｏ〕＋β×〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕）・・・・（１） ただし、 〔Ｃａ〕：鋼中Ｃａ濃度（重量％）、〔Ｃ〕：鋼中Ｃ濃
度（重量％）、〔Ｏ〕 ：鋼中Ｏ濃度（重量％）、
〔Ｓ〕：鋼中Ｓ濃度（重量％）、〔Ｍｎ〕：鋼中Ｍｎ濃
度（重量％） α、β：定数 上記（１）式の分子においてＣ濃度項〔Ｃ〕を取り入れ
たのは、次の理由による。Ｃａを添加すると、その脱酸
およびAl₂O₃ 介在物の改質の程度は、Ｃａ濃度ではなく
Ｃａ活量によって変化する。したがって、分析で得られ
るＣａ濃度をそのまま用いても、正確にCaO-Al₂O₃ 系介
在物の状態を知ることは困難である。そのため、Ｃａ活
量に影響をおよぼすＣ濃度を用いてＣａ濃度を補正する
必要がある。

【００５７】一方、分母に鋼中のＯ（酸素）濃度項
〔Ｏ〕および〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕の濃度積項を取り入れた
のは、次の理由による。〔Ｏ〕濃度は溶鋼中のAl₂O₃ 介
在物の量を示す指標であり、〔Ｏ〕が高ければ溶鋼中の
Al₂O₃ 介在物の量が多いことになる。したがって、
〔Ｏ〕が高ければAl₂O₃ 改質用のＣａはそれだけ多くの
量が必要となるからである。また、〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕が
高ければそれだけMnS の生成が容易となって生成量が多
くなるため、Ｃａ濃度を高めなければならないからであ
る。

【００５８】次に、図１に基づいて定数αおよびβなら
びにＳＣＩの限定理由を説明する。

【００５９】図１は、様々な組成の鋼材の場合におけ
る、ＨＩＣ発生の有無におよぼす（〔Ｃａ〕＋α×
〔Ｃ〕）と（〔Ｏ〕＋β×〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕）との関係
の例を示す図である。図示するように、α＝０．００９
５、β＝０．６としたとき、ＨＩＣ発生ありと発生なし
との領域が明確に整理でき、傾きが2.3 の直線Ａおよび
傾きが0.8 の直線Ｂの間では、ＨＩＣは発生しない。よ
って、ＳＣＩの範囲は下記（２）式とした。

【００６０】0.8 ≦ＳＣＩ≦2.3 ・・・・・・（２） 前記（１）式および上記（２）式にしたがう具体的なＣ
ａ添加量の決定方法はいかなる方法でもよいが、次の二
つの方法のうちのいずれかを用いるのが望ましい。第一
の方法は、操業および製造後の鋼材組成を分析してあら
かじめデータを蓄積しておき、得られた実績からＣａの
添加量を決定する方法である。この方法には、特殊な分
析設備を必要としない利点がある。第二の方法は、製鋼
処理中の途中段階で溶鋼組成を迅速分析し、（１）、
（２）式および分析結果から各処理毎にＣａの添加量を
決定する方法である。この方法には、製造過程で生じる
外来要因を回避し、正確にＣａ処理を行えるという利点
がある。

【００６１】Ｃａの添加は、製鋼段階の２次精錬のいか
なる段階あるいは連続鋳造中のタンディッシュ段階な
ど、どのような時点でおこなってもよいが、次のような
処理プロセスを用いるのが望ましい。

【００６２】炉から出鋼した後の溶鋼をＡｌなどで脱酸
した後、取鍋処理で脱硫処理を施し、溶鋼中Ｓ濃度を１
０ｐｐｍ以下とする。その後、ＲＨ式真空脱ガス装置で
脱水素処理を施した後、Ｃａを添加し、連続鋳造機で鋳
造する。このプロセスではＲＨ処理により、脱酸および
脱硫処理で溶鋼中に生成した介在物あるいはスラグの溶
鋼への巻き込みにより増加する介在物を脱水素と同時に
溶鋼から除去できるため、溶鋼中介在物の大幅な低減お
よびＣａ添加前の酸化物系介在物量（酸素濃度）の安定
を達成することが可能である。

【００６３】溶鋼の脱硫処理はいかなる方法でもよい
が、CaO を主成分とする脱硫フラックスをキャリヤーガ
スとともに溶鋼に吹き込むインジェクション法、あるい
は溶鋼表面にCaO-Al₂O₃ 系スラグを添加し、不活性ガス
を溶鋼に吹き込んで攪拌し、スラグ−溶鋼間反応を利用
して脱硫するバブリング法のいずれかが望ましい。ただ
し、インジェクション法ではスラグ巻き込みが激しいた
め、高い清浄度を必要とする高強度材製造の場合にはバ
ブリング法が望ましい。

【００６４】脱硫処理でＳ濃度を１０ｐｐｍ以下とする
のが望ましいのは次の理由による。

【００６５】Ｓ濃度が１０ｐｐｍを超えて高くなるとMn
S の生成が活発となるため、より大量のＣａを添加しな
ければならない。しかし、Ｓ濃度の高い溶鋼にＣａを大
量添加すると、CaS 生成の抑止あるいはCaO-Al₂O₃ 系介
在物中のCaS 濃度上昇の抑制が困難となるため、介在物
組成の適正化ができなくなるからである。

【００６６】製鋼段階で溶鋼温度の補償のため溶鋼昇熱
処理を施してもよい。しかし、Ａｌを添加した後、酸素
ガスを吹き付けてＡｌの酸化熱を利用する方法を用いる
場合は、Al₂O₃ 介在物が多量に生成するため、ＲＨ処理
前に昇熱処理を施すことが望ましい。

【００６７】Ｃａを添加した後に溶鋼成分を均一化し介
在物を溶鋼から除去するために、溶鋼にＡｒなどの不活
性ガスを吹き込み、バブリングをおこなってもよい。ま
た、脱酸、脱硫、昇熱およびＲＨ処理後など各処理後あ
るいは特定処理後に同様にバブリングをおこなってもよ
い。

【００６８】Ｃａの添加方法は、ＣａもしくはＣａ含有
物質をキャリヤーガスとともに溶鋼に吹き込むインジェ
クション法、またはＣａもしくはＣａ含有物質を中空鉄
製ワイヤーに充填し、ワイヤーとともに溶鋼に添加する
ワイヤーフィーダー法など、いかなるものでもよい。し
かし、Ｃａ添加中のスラグ巻き込みが最も少ないワイヤ
ーフィーダー法を用いるのが望ましい。

【００６９】溶鋼に添加するＣａもしくはＣａ含有物質
は、単体金属ＣａもしくはＣａＳｉ、ＦｅＣａ、ＣａＡ
ｌなどのＣａ合金、またはＣａを含む３種類以上の元素
からなる合金（たとえば、ＦｅＣａＳｉ、ＦｅＣａＮ
ｉ）など、いかなる形態のものでもよい。ＣａまたはＣ
ａ合金に、CaO-Al₂O₃ 系酸化物などの酸化物を混合ある
いはプリメルト化したものでもよい。

【００７０】

【実施例】転炉から出鋼した後、取鍋に収容した溶鋼２
５０ｔに脱酸を施し、表１に示すような組成に調整し
た。

【００７１】取鍋内の溶鋼に浸漬したランスを用いて、
Ａｒガスで溶鋼を９分間撹拌して脱硫した後、ＲＨ真空
脱ガス装置を用いて１０分間環流処理を施し、その後、
溶鋼中の〔Ｏ〕、〔Ｍｎ〕、〔Ｓ〕および〔Ｃ〕を迅速
分析し、表１に示すＳＣＩ条件にしたがってＣａを添加
した。この後、さらにＡｒガスにより３分間バブリング
をおこなった。Ｃａの添加量はあらかじめ蓄積されたデ
ータに基づいて決定し、Ｃａ添加には３０％Ｃａ−７０
％ＳｉのＣａＳｉ合金を充填したワイヤーフィーダー法
を用いた。

【００７２】

【表１】

【００７３】表１に示す条件にしたがって処理した溶鋼
を、連続鋳造機で厚さ235mm のスラブとし、これを圧延
して厚さ26.5mmの厚板とした。得られた厚板からサンプ
ルを切り出し、検鏡法により介在物の形態および組成を
走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置
で調査するとともに、耐ＨＩＣ評価試験に供した。耐Ｈ
ＩＣ評価試験は、次に示すＮＡＣＥ条件でおこなった。

【００７４】ＮＡＣＥ条件 温度：24.8±2.8 ℃ ｐＨ：max 4.5 溶液：５％NaCl＋ 0.8％CH₃COOH 時間：96時間 H₂S 濃度：H₂S 飽和 H₂S 流量： 100〜200 cc／min 介在物中のCaO およびCaS の濃度ならびにＨＩＣ評価試
験結果を併せて表１に示す。表１中の○印はＨＩＣが全
く発生しなかったこと、×印はＨＩＣがわずかでも発生
したことを意味する。ＨＩＣが全く発生しなかった場合
の介在物形態は、破砕せず球状を維持するものであっ
た。ＨＩＣがわずかでも発生した場合の介在物形態で
は、破砕し破線状に伸びるものが認められた。なお、表
１に示す介在物の組成において、CaO およびCaS 以外の
残部はAl₂O₃ 主体であり、わずかにMgO および／または
SiO₂を含むものもあった。

【００７５】表１に示すとおり、本発明方法で定める条
件にしたがって処理した場合、ＨＩＣは全く発生しない
が、処理中の条件に本発明方法で定める条件から外れる
ものが含まれるとＨＩＣが発生し、耐ＨＩＣ性が不良と
なった。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、鋼中非金属介在物の組
成および形態を効果的に制御し、耐ＨＩＣ性に優れた鋼
材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＨＩＣ発生の有無におよぼす（〔Ｃａ〕＋α×
〔Ｃ〕）と（〔Ｏ〕＋β×〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕）との関係
の例を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼中に含まれるCaO-Al₂O₃-CaS 系介在物の
   組成が、重量％でCaO ：３０〜６０％、CaS ：１０％未
   満および残部：Al₂O₃ 主体であることを特徴とするＣａ
   処理鋼。
2. 【請求項２】あらかじめ脱酸、脱硫された溶鋼のＣａ処
   理方法であって、下記（１）式で定義されるＳＣＩを用
   い、このＳＣＩが下記（２）式を満たすように制御する
   ことを特徴とする溶鋼のＣａ処理方法。 ＳＣＩ＝（〔Ｃａ〕＋0.0095×〔Ｃ〕） ÷（〔Ｏ〕＋ 0.6〔Ｓ〕×〔Ｍｎ〕） ・・・・（１） 0.8 ≦ＳＣＩ≦2.3 ・・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 〔Ｃａ〕：鋼中Ｃａ濃度（重量％）、〔Ｃ〕：鋼中Ｃ濃
   度（重量％）、 〔Ｏ〕 ：鋼中Ｏ濃度（重量％）、 〔Ｓ〕：鋼中Ｓ濃
   度（重量％）、 〔Ｍｎ〕：鋼中Ｍｎ濃度（重量％）