JPH1068011A - 酸化物分散鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温域におけるHAZ 部靱性を改善した酸化物
分散鋼を開発する。 【解決手段】 出鋼後の処理により、最初、MnO-SiO₂系
酸化物を生成させ、これにMgを固溶、置換させることで
Al-Mn-Mg系酸化物相を含む酸化物を生成、分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物分散鋼の製
造方法、特に目標組成の酸化物を多量に含む酸化物を微
細に分散させた酸化物分散鋼の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、氷海域に設置される海洋構造物や
寒冷地向けのラインパイプ、あるいは船舶やLNG タンク
等の大型構造物の製造に供される溶接用高張力鋼では、
使用目的に応じた高い強度が要求されることはもちろ
ん、特に溶接金属に接する母材の熱影響部 (以下HAZ と
呼ぶ）での低温靱性の改善要求が高い。これに対して、
従来にあっても鋼材中に適当な酸化物や窒化物などの微
粒子を分散させることでこのHAZ 部靱性が著しく改善さ
れることが知られている。

【０００３】例えば、特公平５−17300 号公報には、鋼
中のSi量およびAl量を規定し、Tiを添加して凝固過程で
TiO やTi₂O₃ といったTi系酸化物を鋼中に析出、分散さ
せる、高いHAZ 部靱性を有する鋼の製造法が提案されて
いる。またこのようなTi系酸化物を凝固過程で鋼材中に
微細に析出、分散させる方法としては、特開平３−2673
11号公報および特開平４−2713号公報に示されているよ
うに、第１脱酸元素にSi、Mnを用い、第２脱酸元素にT
i、Zrを用いて酸素濃度を重量割合にて50ppm 以下にす
ることによって、Ti、Zrを主成分とするTi系および／ま
たはZr系酸化物微粒子を析出させる方法がある。

【０００４】ところでこれらの方法は、いずれもTi系酸
化物微粒子を凝固過程で微細に析出、分散させる方法で
あり、酸化物の主要組成がTi系酸化物からなるものにつ
いて示されているのみであった。またTi系酸化物を主体
とする微粒子を析出、分散させることによって得られる
HAZ 部靱性の改善は、HAZ 部が1200〜1350℃に加熱され
たときに形成されるγ粒径がやや大きい亜粗粒域ではそ
の効果が小さく、その用途は限定されていた。

【０００５】さらに特開平７−278736号公報では、Al−
Mn系酸化物粒子の分散によるHAZ 部靱性を改善する方法
が開示されており、その製造方法が特開平８−13023 号
公報、特開平８−13024 号公報、特願平８−92629 号に
開示されている。これらAl−Mn系酸化物を分散させる方
法は、Si、Mnによる予備脱酸を行った後、微量Al濃度を
制御するため、金属Alを添加するか、Alを含有する酸化
物を添加するか、またはAlを含有するスラグを用いるも
のであるが、いずれの方法でも、Al微量濃度の制御が実
用上困難であることから分散酸化物組成のばらつきが大
きく、またAl−Mn系酸化物粒子の分散によるHAZ 部靱性
の改善効果は特に低温域においてばらつきが大きかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の課題
は、目標組成のAl−Mn−Mg系酸化物を多量に含む酸化物
を微細に分散させた酸化物分散鋼の製造方法を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、いくつか
の種類の酸化物をそれぞれ分散させた酸化物分散鋼につ
いて検討を重ねた結果、Al−Mn−Mg系酸化物分散鋼が特
に低温域におけるHAZ部靱性に優れていることを知っ
た。

【０００８】すなわち、従来の酸化物分散鋼の分散用酸
化物としてのAl−Mn系酸化物は、いわゆるスピネルもし
くは逆スピネル構造を有するM₃O₄系酸化物 (Ｍ＝金属元
素)であり、Ｍ部分にAl、Mn以外にも種々の金属元素が
広い組成範囲で固溶、置換することが知られている。そ
して、本発明者らによれば、その中にあって製鋼プロセ
スで使用される元素であるMgが、Ｍ部分に置換、配位し
て結晶の格子定数をフェライト相の格子定数にもっとも
近づける元素であり、そのためAl−Mn−Mg系酸化物分散
鋼が凝固時の分散がもっとも均質に行われ、HAZ 部靱
性、特に低温域での靱性が著しく改善されることを見い
出したのである。

【０００９】しかし、Mgは酸素と親和力が非常に強く、
単純にMg処理、つまりMgを含有する合金を溶鋼に添加す
ることを行っても、容易にMgO 系酸化物が生じてしま
い、目的とするAl−Mn−Mg系酸化物分散鋼を溶製するこ
とはできなかった。

【００１０】そこで本発明者らは、Al−Mn−Mg系酸化物
の微細分散技術を確立すべく、Al−Mn−Mg系酸化物の生
成過程について鋭意研究を行ったところ、Si−Mn予備脱
酸を行い、一旦初期分散酸化物をMnO-SiO₂系として、さ
らにスラグ組成を制御して、この初期分散酸化物を安定
させると同時にAl濃度を制御せしめ、さらにそれとほぼ
同時期にMg濃度を好ましくは、0.00001 〜0.003 ％に制
御することにより、分散介在物がAl−Mn−Mg系酸化物に
確実に変化することを知見するに至った。さらにその後
にTi、および／またはZrを添加することにより、生成し
たAl−Mn−Mg系酸化物相を安定化することができること
を見い出すに至り、本発明を完成するに至った。

【００１１】よって、本発明は、溶鋼炉から出鋼後、Si
およびMnで予備脱酸を行うとともに、スラグ組成を制御
することで、スラグ塩基度(CaO/SiO₂)＝0.8 以上4.0 以
下、スラグ中MgO 濃度３重量％以上20重量％以下、そし
て溶鋼中Al濃度を0.0001重量％以上0.0030重量％以下に
し、次いでMgを添加することでまたは添加せずにMg濃度
を0.00001 重量％以上0.0030重量％以下にして、好まし
くは、その後Tiおよび／またはZrを添加することによ
り、Al−Mn−Mgからなる酸化物相を含む酸化物系介在物
を分散させることを特徴とする、酸化物分散鋼の製造法
である。

【００１２】ここで本発明におけるAl−Mn−Mgからなる
酸化物相を含む酸化物を分散するという意味は、直径0.
2 〜20μｍの介在物が被検鏡面積１mm² あたり４個以上
あり、かつこのような介在物をｎ＝20個調査したときに
Al−Mn−Mg系酸化物組成からなる相を有するものが４個
以上あることである。すなわち本発明は、このようなAl
−Mn−Mgからなる酸化物相を含む酸化物系介在物を分散
させて低温域で優れたHAZ 部靱性を有する酸化物分散鋼
の製造法にかかるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明について、さらに具体
的に説明する。まず、本発明において、酸化物系介在物
が「Al−Mn−Mgからなる酸化物相を含む」とは、酸化物
中の金属元素の重量割合が (Al＋Mn＋Mg) ≧90％で構成
されるものが、単独または他の酸化物相と共存する状態
を意味する。

【００１４】かかる酸化物が分散する母地としての鋼組
成は特に制限されず、最終的用途に応じた鋼組成であれ
ばよい。換言すれば、本発明は鋼母地に上述の酸化物が
分散された点においてのみ特徴を有するのであって、そ
のような酸化物分散効果が阻害されない限り、特定の鋼
組成のものに制限されない。

【００１５】次に、本発明にかかる製造方法について説
明すると、すでに述べたように、本発明において対象と
なる溶鋼組成は、目的とする最終鋼組成を実現できる所
要組成をもって溶製された溶鋼であれば、いづれであっ
てもよい。また、その供給源も例えば電気炉のような溶
鋼炉で適宜溶製されたものであっても、あるいは転炉の
ような溶鋼炉で脱炭精錬されたものであってもよい。好
ましくは、転炉や電気炉にて炭素含有量0.01〜0.25％、
酸素含有量0.04〜0.07％に調整されたものがよい。

【００１６】SiおよびMnによる予備脱酸 鋼中に分散粒子としてAl−Mn−Mg系酸化物相を含有する
酸化物分散鋼を溶製するためには、そのような酸化物の
形成に適した初期酸化物組成、および初期分散量が必要
となる。そこで酸素と親和力を有するSiおよびMnで予備
脱酸を行い、初期酸化物組成および初期分散量を調整す
る必要がある。このときのSiおよびMnの添加量は、好ま
しくは初期分散量が全酸素濃度で0.002 〜0.0100％とな
るようにするような量とする。さらに好ましくは、Si濃
度が0.05〜0.60％およびMnが0.3〜3.0 ％となるように
する。その理由は、この予備脱酸で形成される初期酸化
物組成をMnO-SiO₂系にできるとともに、かつ初期分散量
を全酸素濃度で0.0020〜0.0100％にして、所望の分散酸
化物の核が形成できるためである。

【００１７】すなわちSi濃度が0.60％より大きくなると
Mn濃度が3.0 ％以下であっても、介在物はSiO₂系になる
とともに、全酸素濃度が0.002 ％未満になってしまい、
分散酸化物の核となる初期酸化物量が不足することがあ
るからである。一方、Si濃度が0.05％未満ではMn濃度が
0.3 ％以上であっても介在物はFeO-MnO 系となり、分散
酸化物の核として不適であるばかりか、全酸素濃度は0.
0100％を超えてしまい、酸素量が過剰となることがある
からである。

【００１８】Mn濃度についても同様で、Mn濃度が0.3 ％
未満では介在物はSi濃度が0.05％以上であっても介在物
はSiO₂系となり分散酸化物の核としては不適である。一
方、Mn濃度が3.0 ％を超えるとSi濃度が0.60％以下であ
っても酸素濃度が0.002 ％未満となり、分散酸化物の核
となるようなMnO-SiO₂系介在物を残留させることができ
なくなってしまう。

【００１９】なお、鋼中Si濃度が0.2 ％を超えると、鋼
の低温靱性の劣化を招くことが知られているが、このよ
うな鋼種においては、以上の点を考慮にいれて、Siおよ
びMnの好適組成を示せば、Si濃度0.05〜0.20％、Mn濃度
0.8 〜2.0 ％にすれば、この濃度域でより安定して介在
物をMnO-SiO₂系にし、かつ全酸素濃度を0.002 〜0.010
％とすることができる。このときのSi濃度およびMn濃度
の調整方法については、特に限定されないが、たとえば
Fe−Si、Fe−Mn等の合金鉄の添加によって行えばよい。

【００２０】このように、初期介在物組成をMnO-SiO₂系
にする理由は、鋼中に微細に分散しやすく、かつその後
にAl濃度およびMg濃度を調整した場合に、Al−Mn−Mg系
酸化物を容易に得られるからである。ここでMnO-SiO₂系
介在物とは、表記酸化物を主成分とするものを意味し、
攪拌や反応によって不可避的に含有される不純物は許容
される。たとえばAl₂O₃ は、重量割合で20％以内、CaO
も20％以内までは、MnO-SiO₂系の特徴である低融点、球
形の形状が維持されるので問題ない。

【００２１】また全酸素濃度を0.002 〜0.0100％にする
理由は、分散する酸化物の核となるMnO-SiO₂系を必要量
残留させるとともに、過剰な酸素を除くことによって充
分な清浄性を確保するためである。

【００２２】スラグ組成の制御 SiおよびMnによる予備脱酸処理に続いて、鋼中介在物が
確実にMnO-SiO₂系からAl−Mn−Mg系酸化物相を含む酸化
物等になるようにスラグ組成を調整する。

【００２３】スラグ組成制御が必要な理由は、次の溶鋼
中微量Al濃度および微量Mg濃度制御を容易にするためで
ある。このときのスラグは、本発明の好適態様にあって
は、基本成分としてCaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO系であり、その
他FeO 、MnO およびCaF₂不可避的不純物より構成され
る。そのスラグ組成は以下のように限定される。

【００２４】スラグ中CaO 濃度およびSiO₂濃度は、いわ
ゆる塩基度で(%CaO)/(SiO₂) ＝0.8以上4.0 以下が望ま
しい。塩基度は、Si−Mn脱酸鋼においては、脱酸力を示
す指標となる。したがって、その限定理由は、塩基度が
0.8 未満では脱酸力が低下し、前述のSi濃度およびMn濃
度を満足しても全酸素濃度が0.010 ％を超えてしまい、
介在物はFeO-MnO 系になってしまう。一方、塩基度が4.
0 を超えると脱酸力は上昇し、全酸素濃度が0.002 ％未
満となり、介在物はSiO₂-Al₂O₃系になってしまう。前述
したSi濃度およびMn濃度の好適形態である、Si濃度0.05
％以上0.2 ％以下、Mn濃度0.8 ％以上2.0 ％以下の状態
では、塩基度1.2 以上2.5 以下にすれば、介在物はMnO-
SiO₂系となり、かつ微細に分散させることができる。

【００２５】このときのスラグ中Al₂O₃ は、本発明のス
ラグ組成におけるSi−Mn脱酸過程にあっては、わずかに
溶鋼中に分解して、溶鋼中Alを形成する。したがって、
スラグ中Al₂O₃ 濃度は、３％以上40％以下である。その
理由は３％未満では、溶鋼中Al濃度が0.0001％未満にな
ってしまうためである。また40％を超えると溶鋼中Al濃
度が0.003 ％を超えてしまう。さらに望ましくはスラグ
中Al₂O₃ 濃度は５％以上25％以下であれば、溶鋼中Si濃
度およびMn濃度が前述の好適形態にあって、溶鋼中Al濃
度が、より短時間で必要な組成範囲である0.0001％以上
0.0030％以下にすることができる。

【００２６】次にスラグ中MgO 濃度は、３％以上20％以
下とする。スラグ中MgO 濃度が３％未満では、後述する
溶鋼へのMg処理を行っても、溶鋼中MgO 濃度が0.00001
％未満となってしまう。またスラグ中MgO 濃度が20％を
越えると、後述する溶鋼へのMg処理の実施の有無にかか
わらず溶鋼中MgO 濃度が0.0030％を越えてしまう。また
別の面からはスラグ中MgO 濃度が３％未満では、耐火物
の溶損が著しく適さない。さらにスラグ中MgO 濃度が20
％を越えると、スラグの流動性が悪化して精錬に適さな
くなる。さらに望ましくはスラグ中MgO 濃度は５％以上
15％以下であれば、溶鋼中Si濃度およびMn濃度が前述の
好適形態にあって、溶鋼中Mg濃度を、より短時間で必要
な組成範囲である0.00001 ％以上0.0030％以下にするこ
とができる。

【００２７】次にスラグ中不可避的に形成されるFeO お
よびMnO の濃度について述べる。スラグ中FeO およびMn
O 濃度は、いずれもスラグの酸素ポテンシャルを示す指
標になるので、以下の式で規制される濃度が好ましい。

【００２８】0.8≦２(%FeO)＋(%MnO)≦８ スラグの酸素ポテンシャルが過剰に高ければ、溶鋼は脱
酸不足の状態となり、過剰に低ければ脱酸過剰となる。
したがってスラグ中 FeO＋MnO 濃度が0.8 未満では、ス
ラグ中Al₂O₃ の分解が過剰に進み、溶鋼中Al濃度が0.00
3 ％を越える。一方、FeO+MnO 濃度が８％を越えると、
溶鋼は脱酸不足となり溶鋼中Al濃度が0.0001％未満にな
るとともに、適切なMg処理をしても溶鋼中Mg濃度が0.00
001 ％未満となってしまう。

【００２９】次にスラグ中CaF₂については、特に制限は
ないが、好ましくは２％以上10％以下がよい。その理由
は、２％未満では、スラグの流動性が悪化し、スラグ組
成制御が悪くなるからであり、10％を越えると耐火物の
溶損が著しくなるからである。

【００３０】ここで、本発明におけるスラグ組成制御の
具体的操作法について述べると次の通りである。スラグ
は転炉等の溶鋼炉から出鋼の際に、随伴される組成を考
慮しながら、適宜造滓剤を添加、調整する。その造滓剤
の種類および添加方法は特に限定されないが、たとえば
CaO の場合、生石灰、炭酸カルシウム等一般的に使用さ
れるものでよく、またSiO₂についても、けい砂や脱酸時
に生成されるSiO₂分も利用できる。Al₂O₃ 分およびMgO
分についても、ドロマイトやアルミナ質造滓剤が使用で
きる。CaF₂についても転炉等の流出スラグ分を考慮しな
がら、適宜ホタル石等の造滓剤を添加できる。スラグ中
FeO およびMnO 濃度は、転炉等の溶鋼炉から出鋼される
際には、流出スラグとしてそれぞれ５％以上随伴され
る。これをそこで前述したSi−Mn予備脱酸時にスラグも
同時に還元して、FeO 濃度およびMnO 濃度を調整するこ
とになる。

【００３１】スラグ組成制御後の溶鋼中Al濃度 Si−Mn予備脱酸およびそれに引き続くスラグ組成制御後
に、溶鋼中Al濃度は、0.0001％以上0.0030％以下にす
る。その理由は、0.0001％未満では、予備脱酸によって
生成したMnO-SiO₂系介在物がAl-Mn-Mg-O系介在物に変化
するのに十分な濃度ではないからであり、0.0030％超で
はMnO-SiO₂系介在物がAl₂O₃ 系介在物に変化してしまう
からである。溶鋼中Al濃度については、前述した溶鋼組
成制御およびスラグ制御を実施したならば、スラグ中Al
₂O₃ が一部解離して溶鋼中Alとなるため、自ずから0.00
01％以上0.0030％以下に制御できる。しかしながら、さ
らに積極的には、予備脱酸時にFe−Si等の合金鉄中Al分
を利用して、より短時間で制御することもできる。

【００３２】溶鋼中Mg濃度の制御 Si−Mn予備脱酸およびそれに引き続くスラグ組成制御後
に、溶鋼中Mg濃度は、0.00001 ％以上0.0030％以下にす
る必要がある。その理由は、0.00001 ％未満では、予備
脱酸によって生成したMnO-SiO₂系介在物がAl-Mn-Mg-O系
介在物に変化するのに十分な濃度ではないからであり、
0.0030％超ではMnO-SiO₂系介在物がMgO系介在物に変化
してしまうからである。

【００３３】溶鋼中Mg濃度については、前述した溶鋼組
成制御およびスラグ制御を実施したならば、スラグ中Mg
O が一部解離して溶鋼中Mgとなるため、ある時間経過後
に自ずから0.00001 ％以上0.0030％以下に制御できる。

【００３４】しかしながらこの方法では時間が要する場
合があるので、さらに積極的には、予備脱酸およびスラ
グ組成制御後に溶鋼のMg処理法としてFe−Mg、Ni−Mg合
金等の合金鉄を少量添加して、より短時間で組成制御す
ることもできる。添加方法は特に限定されないが、ワイ
ヤー添加や粉体吹き込み法が適当である。

【００３５】なお、分散介在物がAl−Mn−Mg系酸化物に
変化したことを、例えば溶鋼試料を採取、分析して確認
できれば、残留した溶鋼中Mgは必ずしも必要ではなく、
その他鋼質からの必要性があれば、過剰に添加したMg分
については、必要に応じて真空処理、不活性ガスバブリ
ング処理等で除去することが可能である。

【００３６】Ti、Zrの添加 さらに生成したAl-Mn-Mg系の分散酸化物を安定化するた
めにTiおよび／またはZrを溶鋼に添加してもよい。Tiお
よび／またはZrを添加する理由は、Al-Mn-Mg系分散酸化
物を安定に生成させるためであり、その機能は介在物に
不可避的に存在するSiO₂や、CaO を還元してTi-O、Zr-
O、Ti-Zr-O 、Ti-Ca-O 、Zr-Ca-O 、Ti-Zr-Ca-O系の酸
化物に変化させるためである。これら酸化物は、結晶構
造におけるTi、Zrの位置にMnが一部置換してもよいこ
と、および目的酸化物であるAl-Mn-Mg系分散酸化物と共
存相であることから、これを安定化させることができ
る。

【００３７】このような目的におけるTiおよび／または
Zrの濃度は、好ましくは、それぞれ[%Ti]+[%Zr] で0.00
1 ％以上0.05％以下である。Ti＋Zr濃度は0.001 ％未満
では、Ti系酸化物およびZr系酸化物がAl-Mn-Mg系酸化物
と共存するような形で形成されないためにその効果がな
く、Ti＋Zr濃度が0.05％を越えると、Al-Mn-Mg酸化物も
分解して全てTi酸化物およびZr酸化物に変化してしまう
ためである。

【００３８】本発明を実施する具体的な態様 本発明にかかる方法を実施する溶製プロセスは、本発明
を実施できるプロセスである限り特に限定されないが、
その考え方を補足するため具体的な好適例を以下に例示
する。

【００３９】すなわち、たとえば、転炉や電気炉といっ
た溶鋼炉で、炭素濃度を0.01％以上0.25％以下に調整す
る。これは、炭素濃度が0.01％未満では、溶鋼が過酸化
状態であることから後工程のSi、Mnによる予備脱酸およ
びスラグ組成制御が困難になるからである。一方炭素濃
度が0.25％を越えると、本発明の対象としている厚板鋼
種に不適であることが多いからである。また酸素濃度は
0.04〜0.07％に調整されたものが好ましく、その理由は
酸素濃度が0.04％未満ではSi−Mn予備脱酸によってMnO-
SiO₂系酸化物を十分に生成しにくくなるからであり、ま
た0.07％を越えると溶鋼、スラグがともに過酸化状態に
なっているからである。

【００４０】このようにして溶製した溶鋼を溶鋼炉から
取鍋に出鋼中、もしくは出鋼後取鍋内溶鋼へSi、Mnを添
加して予備脱酸を行う。同時もしくは引き続いて、スラ
グ組成制御するために造滓剤を適宜添加して、スラグ組
成を制御する。このとき底吹きもしくはランスによりガ
ス攪拌や取鍋精錬で行われる電磁攪拌を実施すれば、処
理時間の短縮に効果的である。このとき使用するガスは
特に制限されず、一般的に製鋼に用いられるバブリング
用のArガス等であればよい。またAl濃度およびMg濃度制
御にもArガス等による攪拌や、RHおよび／またはVOD 等
による真空も利用した攪拌を実施すれば、目的組成に制
御しやすくなる。なおTiやZrを添加する際にも、すみや
かな攪拌と外部からの溶鋼汚染を防ぐ意味で上記の真空
処理プロセスを利用することができる。

【００４１】積極的にMg添加を行う場合には、次いで、
Mg含有合金によるワイヤ供給、粉末の吹込みを行う。こ
のときの溶鋼処理温度は、特に制限はなく、一般的な製
鋼温度であればよく、必要に応じて、LF等の加熱処理プ
ロセスを適用することも可能である。なお、過剰なMgを
除く必要がある場合にも、適宜RH、VOD 、タンク脱ガス
装置といった真空処理プロセスやガスバブリングプロセ
スを適用することが可能である。

【００４２】このようにしてAl濃度およびMg濃度を本発
明において規定する範囲内とすることによってAl−Mn−
Mg系酸化物相を含む酸化物分散鋼が得られる。このとき
の酸化物の分散量は好ましくは直径0.2 〜20μｍの介在
物が被検鏡面積１mm² あたり４個以上1000個以下であ
り、かつこのような介在物を無作為にｎ＝20個調査した
ときに、Al−Mn−Mg系酸化物組成からなる相を有するも
のが４個以上20個以下、すなわち1/5 以上程度あればよ
い。

【００４３】

【実施例】本発明の効果を確認するために、その実施例
をもって具体的に説明する。本例では、250t転炉、取鍋
精錬設備、およびRH脱ガス装置を用いて、本発明にした
がって酸化物分散鋼を製造した。

【００４４】炭素濃度0.05〜0.10％、初期酸素濃度0.04
〜0.07％の溶鋼250tを転炉にて脱炭、溶製する。次に:
温度：1650〜1700℃で取鍋に出鋼し、その際にSi−Mn予
備脱酸のためにFe−SiおよびFe−Mnを添加した。さらに
同時に造滓剤として、生石灰、炭酸カルシウム、Al₂O₃
含有造滓剤、けい砂、ホタル石等を添加し、スラグ組成
も調整した。

【００４５】取鍋でArガスによる攪拌を行ってから、Fe
−Mg合金をワイヤー添加しさらに攪拌を行った。最終成
分調整、脱水素および必要に応じてTiおよび／またはZr
を添加するために、RH脱ガス装置で精錬を行った。処理
後、連続鋳造機を用いてスラブ鋳片を製造した。

【００４６】本発明の効果を確認するために、分散介在
物の組成形態を走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散
型Ｘ線マイクロアナライザーにて調査した。溶製途中に
あっては金型ボンブ試料を採取、調査し、溶製終了にあ
っては、連続鋳造機で鋳込まれた定常部スラグ鋳片試料
を採取、調査した。

【００４７】介在物組成については、直径0.2 〜20ミク
ロンの代表的介在物を無作為に被検面面積１mm² あたり
ｎ＝20個調査し、Al−Mn−Mg系酸化物組成からなる相が
含まれる個数が４以上であるかどうかを判定し、本発明
を満たすものとして４個以上を○、10個以上を◎として
表わし、それ以外を×で表した。次に、図１には、横軸
にスラグ組成制御後の溶鋼中[Si]濃度、縦軸に溶鋼中[M
n]濃度をとって表した。

【００４８】なお、スラグ組成は本発明の好適例の範囲
内であるCaO/SiO₂＝0.8 〜4.0 、(%Al₂O₃)＝３〜40％、
(%MgO)＝３〜20％、0.8 ≦2(%FeO)+(%MnO)≦８、(%Ca
F₂) ＝３〜６％になるべく適宜造滓剤の添加を行った。
このとき微量Al濃度、および微量Mg濃度がそれぞれ0.00
01〜0.0030％、および0.00001 〜0.0030％に制御可能で
あってかつスラグ組成が上記範囲に制御できたものを
○、それ以外を×で表した。

【００４９】図１より、[%Si] ＝0.05〜0.6 ％、[%Mn]
＝0.3 〜3.0 ％の範囲で、Al−Mn−Mg系酸化物を分散す
るのに必要な条件が満たされていることがわかる。図２
には、横軸および縦軸は図１と同じで、かつ微量Al濃
度、および微量Mg濃度がそれぞれ0.0001〜0.0030％、お
よび0.00001 〜0.0030％に制御できたものについて、ス
ラブ中の介在物を調査、判定した結果を示す。

【００５０】図２より、[%Si] ＝0.05〜0.6 ％、[%Mn]
＝0.3 〜3.0 ％の範囲で、Al−Mn−Mg系酸化物を分散が
できることが可能であることがわかる。特に[%Si] ＝0.
05〜0.2 ％、[%Mn] ＝0.8 〜2.0 ％の範囲で、Al−Mn−
Mg系酸化物がより多量に分散されていることがわかる。
なお、このときのスラグ組成は、CaO/SiO₂＝1.2 〜2.5
、(%Al₂O₃)＝５〜25％、(%MgO)＝５〜15％、２≦2(%Fe
O)+(%MnO)≦６、(%CaF₂) ＝３〜６％の範囲であった。

【００５１】図３には、溶鋼組成[Si]＝0.05〜0.20％、
[Mn]：0.8 〜2.0 ％の本発明の好適形態にあって、スラ
グ中(%CaO)/(%SiO₂)が及ぼすAl−Mn−Mg系酸化物を含有
する介在物個数の影響を示す。なお、このときのスラグ
中(%Al₂O₃)＝５〜25％、(%MgO)＝５〜15％、２≦2(%Fe
O)+(%MnO)≦６、(%CaF₂) ＝３〜６％の範囲であり、溶
鋼中微量Al濃度、および微量Mg濃度がそれぞれ0.0001〜
0.0030％、および0.00001 〜0.0030％に制御できたもの
について、スラブ中の介在物を調査、判定した結果で示
した。

【００５２】図３より、CaO/SiO₄が0.8 から4.0 でAl−
Mn−Mg系酸化物相を含有する介在物が生成されているこ
とがわかる。特にCaO/SiO₂が1.2 から2.5 の範囲でAl−
Mn−Mg系酸化物相を含有する介在物個数が多いことがわ
かる。

【００５３】さらに図４には、溶鋼組成[Si]＝0.05〜0.
20％、[Mn]＝0.8 〜2.0 ％の本発明の好適形態にあっ
て、スラグ中(%Al₂O₃)を縦軸に、(%MgO)を横軸にとって
介在物の分散状況を調査した結果を示す。なお、スラグ
中CaO/SiO₂＝1.2 〜2.5 、２≦2(%FeO)+(%MnO)≦６、(%
CaF₂) ＝３〜６％の範囲であった。また本発明例および
比較例では溶鋼中微量Al濃度、および微量Mg濃度がそれ
ぞれ0.0001〜0.0030％、および0.00001 〜0.0030％にな
るべく制御を実施した。

【００５４】図４より、スラグ中(%Al₂O₃)＝３〜40％、
(%MgO)＝３〜20％の範囲でAl−Mn−Mg系酸化物が分散し
ていることがわかる。特に(%Al₂O₃)＝５〜25％、(%MgO)
＝５〜15％の範囲で、Al−Mn−Mg系酸化物をより多く分
散できている。なお溶鋼組成分析の結果、(%Al₂O₃)＜３
％では、溶鋼中[Al]＜0.0001％となり、また(%Al₂O₃)＞
40％では、溶鋼中[Al]＞0.0030％となっていることが判
明した。また、(%MgO)＜３％では、Mg処理しなければAl
−Mn系酸化物となり、Mg処理を行うとMgO 系酸化物とな
った。また(%MgO)＞20％では、Mg処理の有無に関わらず
MgO 系酸化物となった。

【００５５】図５(a) 、(b) には、溶鋼中微量Al濃度、
および微量Mg濃度をそれぞれ縦軸および横軸にとって、
スラブ中介在物を調査、判定した結果を示した。図５
(b) は図５(a) の部分拡大図である。なお、このときの
溶鋼組成[Si]＝0.05〜0.20、[Mn]＝0.8 〜2.0 ％の範囲
であり、スラグ組成は、CaO/SiO₂＝1.2 〜2.5 、(%Al₂O
₃)＝５〜25％、(%MgO)＝５〜15％、２≦2(%FeO)+(%MnO)
≦６、(%CaF₂) ＝３〜６％の範囲であった。微量Al濃度
および[Mg]濃度がそれぞれ0.0001〜0.0030％、および0.
00001 〜0.0030％に制御できたものについては、スラブ
中の介在物がAl−Mn−Mg系酸化物が分散していることが
わかる。図中 '印でMg処理 (Fe−Mg合金ワイヤー形状で
添加) したものを示したが、[Mg]濃度が0.00001 〜0.00
30％の範囲で有効であることがわかる。

【００５６】図６には、[Ti]＋[Zr]組成が目的介在物の
分散個数に及ぼす影響を示した。なお、このときの溶鋼
組成[Si]＝0.05〜0.20％、[Mn]＝0.8 〜2.0 ％の範囲で
あり、微量Al濃度および[Mg]濃度がそれぞれ0.0001〜0.
0030％、および0.00001 〜0.0030％の範囲である。スラ
グ組成は、CaO/SiO₂＝1.2 〜2.5 、(%Al₂O₃)＝５〜25
％、(%MgO)＝５〜15％、２≦2(%FeO)+(%MnO)≦６、(%Ca
F₂) ＝３〜６％の範囲であった。

【００５７】図６から、[Ti]および／または[Zr]が0.00
1 ％以上でTiおよび／またはZr添加の効果が顕在化し、
0.005 ％から0.02％の範囲でさらに効果が顕著になるこ
とがわかる。しかし0.05％を超えると、その効果は失わ
れ、かえってAl−Mn−Mg系酸化物が存在しなくなってし
まう。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明により、高い
HAZ 靱性を有する酸化物分散鋼の製造法にあって、Al−
Mn系酸化物よりさらに実用的かつ高いHAZ 靱性を発揮で
きるAl−Mn−Mg系酸化物分散鋼の製造方法を明らかにす
ることができた。したがって、Al−Mn−Mg系酸化物分散
鋼が安定して製造でき、例えば−30℃という低温域にお
いても高いHAZ 靱性を発揮できる酸化物分散鋼がより安
価に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラグ組成制御後の溶鋼中[Si]濃度、[Mn]濃度
がスラグ組成制御後の溶鋼中微量Al濃度、および微量Mg
濃度に及ぼす影響を示すグラフである。

【図２】スラグ組成制御後の溶鋼中[Si]濃度、[Mn]濃度
がAl−Mn−Mg系酸化物含有介在物の分散に及ぼす影響を
示すグラフである。

【図３】スラグ中(%CaO)/(%SiO₂)がAl−Mn−Mg系酸化物
含有介在物の分散に及ぼす影響を示すグラフである。

【図４】スラグ中(%Al₂O₃)濃度、および(%MgO)濃度がAl
─Mn−Mg系酸化物含有介在物の分散に及ぼす影響を示す
グラフである。

【図５】図５(a) は、スラグ組成制御後の溶鋼中微量Al
濃度、および微量Mg濃度がAl−Mn−Mg系酸化物含有介在
物の分散に及ぼす影響を表すグラフ、図５(b) はその部
分拡大図である。

【図６】[Ti]＋[Zr]添加がAl−Mn−Mg系酸化物含有介在
物の分散に及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼炉から出鋼後、SiおよびMnで予備脱
   酸を行うとともに、スラグ組成を制御することで、スラ
   グ塩基度(CaO/SiO₂)＝0.8 以上4.0 以下、スラグ中MgO
   濃度３重量％以上20重量％以下、そして溶鋼中Al濃度を
   0.0001重量％以上0.0030重量％以下にし、次いでMgを添
   加することでまたは添加せずにMg濃度を0.00001 重量％
   以上0.0030重量％以下にして、Al−Mn−Mgからなる酸化
   物相を含む酸化物系介在物を分散させることを特徴とす
   る、酸化物分散鋼の製造方法。
2. 【請求項２】 溶鋼炉から出鋼後、SiおよびMnで予備脱
   酸を行うとともに、スラグ組成を制御することで、溶鋼
   中Al濃度を0.0001重量％以上0.003 重量％以下にし、次
   いでMgを添加または添加せずにMg濃度を0.00001 重量％
   以上0.003 重量％以下にして、その後Tiおよび／または
   Zrを添加することにより、Al−Mn−Mgからなる酸化物相
   を含む酸化物系介在物を分散させることを特徴とする、
   酸化物分散鋼の製造方法。