JPS58204115A - 微細介在物が均一分散した鋼材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、微細介在物が均一分散した鋼材の製造方法
に関するものである。

構造用鋼を典型例としてその他各種の用途に供パされる
鋼材類のうち、 大入熱溶接用鋼は、溶接後にかなりに速い冷却効釆を受
け、これに対し希土類元素Ｃ以下Ｒｏ刊・と略す）を主
体とする析出物が鋼中に均一分散した組織とすると般、
該冷却中にＲ，Ｅ・析出物を核と）・・して鋼マトリッ
クスより多量のフェライトが析出し、すぐれた溶接性能
を呈し、このことについてはすでに特公昭５５−８１８
１９．８１８２０号各公報において開示されているとお
りである。

ところで一般に鋼中の介在物は百害あって一利！なしと
の考支方が在来の通説であって、わずかに結晶粒の成長
抑制や鋼中水素のＭＭサイトとして例外的に用いられた
実例があるにすぎなかった。

そこで鋼中介在物は酸化物、硫化物の別なく製鋼一連続
鋳造あるいは製鋼−造塊の工程において・・これを徹底
して低下すべく、従来多大の技術的努゛。

力が傾けられ壬きた。具体的には、酸素濃、度を下げる
方法とし七人ｔなど強力な脱酸剤を添加し、　。

Ｒ，Ｈ，やり、Ｈ，による攪拌あるいは取鍋内での不活
性ガス吹き込みによる鋼浴攪拌により、大半が介在物と
して存在する酸素を、介在物の凝集・浮上分離によって
鋼浴から除去する方法が講じられている。

一方いおうけ、強力な脱硫剤を用いたとしても鋼浴中の
溶解いおう濃度を酸素はどには下げ得な゛・・いため、
一般には溶銑の段階で可及的に低下させ、製錬過程で増
加しないよう注意することによって、硫化物を低レベル
にする方法がとられてきた。

ちなみに、いわゆる硫化物の形態制御は、強力な脱硫剤
により鋼の凝固過程で鋼中の固溶いおう□を低減し、硫
化物を分散、析出させる方法であって、とくに耐ＨＩＣ
鋼などＫつき□゛広・く用いられている。

すでに触れたように、この技術は、鋼中酸化物系介在物
については極力その量を減らすことに主・・眼が置かれ
、そのためとくに大型介在物の量が注１目亭れ、ここに
連続鋳造鋳片内や鋼塊内の大型介在物の量の低減法につ
いては、かなりの技術的蓄積がすでに深められ、必要に
応じて利用されている。

しかし、以上に述べたような在来観念の下で何れの方法
でも鋼中介在物を微細かつ均一に分散させることは不可
能であり、またその利用は全く企て及ばなかったとこＰ
である。

すなわち、強膜酸条件下では酸素は大部分酸化Ｉ・・物
となって溶鋼中に分散するが、その凝固にいたる過程で
分散した介在物が互いに衝突・凝集を繰り返すこととな
って、浮上分離に至り、また凝固中の溶鋼に残存した介
在物は固体と液体の界面から液体側にはじき出されるた
め、これもまた凝集Ｉ５−浮上分離されるというととで
、通常の製鋼過程をへた、工業的生産物としての鋼材に
酸化物を微＃４．ｌ□８．ヶ。。。１ケ４、ヶ、□イ、
エ　　゛ついてもほぼ同様であるが、とくにＲＥ　−８
などの比重の大きい硫化物の場合には、凝固過程の樹間
１゜濃化により析出した硫化物が凝集して鋼中を沈降□
する現象が起ってしまうため、鋼中における介在物の微
細分散は生じない。

さらに工業的に微細介在物分散鋼を製造するには、製品
の内質に該介在物が悪影響を与えること□のないように
、具体的には大型介在物が混在しないことの要件を満足
させる必要があることは言うまでもない。

この発明は、このような要請に対し十分に応えることが
できる新規な方途を開発したことに由来゛。

するものである。　　　・ さてＲ，Ｅ・を含む酸硫化物などでは、これを核として
ｒ温度域から冷却する時フェライトが容易に析出するこ
とから、例えば最近とくに需要の′増加゛している大入
熱溶接用厚板などの分野で有効に用１１いられ、溶接後
の熱影響部の靭性確保のために活用されている。しかし
、当然ではあるが、この種の核生成サイトはできるだけ
多いほうが望ましく、このためには、核生成サイ、トを
可及的小さいものにとどめ、多量に分散させることが好
ましい。発！・・間者らはこれを定量的に検討すべく、
直径１μｍφ・以下の介在物およびフェライトの単位面
積当りの数、すなわち最終的には靭性の関係を求め、実
質的に１　＋＋ｎ”の被検面積当りの微細介在物が８０
０個以上、望むらくは１０００個以上を確保するこ・と
により、熱影響部の靭性を著しく改善しうることを認め
ている。

この発明はかような要請をも有利に満足することができ
る解決手段を以下のべるように見出したものである。

この発明の課題解決のための手段は、酸素濃度（１５０
±５０　）　ｐｐｍ程度に溶製した溶鋼を、その鋼浴の
攪拌下に脱酸する工程において、系の均一混合時間τ。

を基準にして該工程終了に至るまでの間に（０・５〜０
・８）′τ。の時間間隔をおいて脱；。

酸剤の分割投入を行うこと、ついで連続鋳造設備のタン
ディツシュ、モールドのうち少くとモ一方で溶鋼に希土
類元素を含む合金を、いおう濃度に関して次式 ％式％） ％ＲＥ・％ｓ　＝　（１，２±０．６）ＸＩＯ’　　　
ｒ２１　　’ここに％凹：希土類元素の鋼中濃度 ％Ｓ　：いおうの鋼中濃度 の各条件を満足する量で添加して、引続く常法による連
続鋳造にて微細介在物が均一分散した連続鋳造−片を得
ることにあります。

さて発明者らは、大入熱溶接用鋼の製造実験（／ｃおい
て、 ■ＲＥを含む合金の添加直後と ■ＲＨ脱ガスなど攪拌脱酸工程での脱酸剤の添　・・・
加直後と には、微細介在物の溶鋼中圧おける多量な存在を認めた
。

そして実験をさらに進めたところ、脱酸、脱硫剤添加直
後に溶鋼中に析出する多量の微細介在物の量はとくに、
脱酸脱硫力の強い元素を含む脱酸、脱硫剤はど多いこと
が判明したに こに脱酸、脱４ＡＫより溶鋼中に生成する析出物のうち
融点が高く、密度が溶鋼のそれに近いＲ，Ｅ・析出物の
場合には、析出物相互間の凝集、・肥、・大が進まず、
析出物の浮上刃も極めて弱いため、□即脱ガスや連続鋳
造材のクレータ−内など攪拌が強い状況でも微細介在物
の数はほとんど減少しないことがわかった。

とくに、アルミギルド鋼では溶鋼中の酸素濃度゛は１　
ｐｐｍ以下と著しく低いのでＲ，Ｅ・の添］Ｉ］条件は
、実質的にいお５　（ｓ）との濃度比や濃度積で定めう
ると考え、検討を重ねた結果、つぎの条件を満足させる
ことにより多量の、ＲＥ　、Ｏ、Ｓを主体とする含ＲＥ
析出物が析出することがわかった。　　　　１・。

％Ｒ１１ｉ！／％Ｓ＝７．５±２．０ ％　ＲＥ　４％Ｂ＝（１，２±０．６）　Ｘ　１０−’
なお、この条件で規定されるＲＥと８の濃度域がすでに
述べたようにＲ・Ｅ、による硫化物形態制御と著しく異
っている。

次にＲ，に、とＳの濃度域のみを単に前述のように規定
しただけではなお、実際の製造工程を経て鋼材を得る際
にはしばしば微細介在物の数が所定の数値より低くなる
場合があった。その原因について詳細な検討を加えたす
え、発明者らは、その原・・・因が ■長時間に及ぶ鋳造工程における微細介在物の＃集分離 ■攪拌浴中での複合脱酸効果による微細介在物の浮上分
離 にあることを見い出した。

これはすでに述べた含ＲＥ析出物の特徴にも拘らず、含
ＲＥ合金添加後鋳造完了までの時間が２　Ｈｔに及ぶこ
ともあってその故に、金部析出物が凝集するため、ＲＥ
ＳＳ濃度が前記の領域内であつＩ・・だにも拘らず微細
析出物数が不足することと、とくにキルド状態で添加さ
れたＲ、Ｅ・は、Ｒ，Ｅ、添加時に溶鋼中に存在する微
細な酸化物を核として、あるいはこれらな還元して含Ｒ
４・化合物を形成するが、該酸化物が匪添加時に少なく
、また存在　、。

したとじ℃も巨大であれば微細なＲＥ化合物とはなりえ
ないことによるものである。

このような見地よりすると連続鋳造工程をへて微細介在
物を多量に含む鋼材を製造する場合には、連続鋳造設備
のうちタンディツシュやモールドに、。

おいて、含Ｒ，Ｅ、合金を“添加すれば溶鋼が完全凝　
・固するまでの時間内でのみ、含Ｒ，Ｌ化合物の凝集肥
大が許容される程度にとどまるため、取鍋内に含Ｒ，Ｅ
、合金を添加する場合よりも著しく有利とさらμは、＝
−ルド内添加については、連続鋳なる。

造条件により定まるクレータ−深部の攪拌のやや弱い領
域で完全に溶解するように設計された含Ｒ，Ｅ、合金線
として連続鋳造材に供給すれば、含Ｒ：Ｅ、析出物の凝
集時間は、一層短縮され、微細１・・析出物を均一に多
数分、散せしめた鋼材を得る上でとくに好ましいわけで
ある。

ところで例えば、ＲＨ脱ガス設備など溶鋼の攪拌脱酸に
一般に用いられる設備の場合、とくに多種の脱酸元素を
含む脱酸剤を用いたときには、生成１・される脱酸生成
物が液状となり、凝集、浮上１分離しやすいため微□細
な脱酸生成物が著しく少くなる。　　□ いわゆる複合脱酸効果である。□ ゛これな避けるため、発明者らは攪拌脱酸処理工程を通
じて、系の均一混合時間τ。を基本として、１（０，５
〜０．８）τ。の時間毎に所定量の脱酸剤を分割投入し
、その後にタンディツシュまたはそ一ルド内におけるＲ
、Ｌ合金の添加で上掲Ｒ，］ｌｉ：、および８濃度域に
、ＲＥ、８濃度を連中させることが微　・細析出物を均
一にかつ多量分散させた鋼を得る上でとくに有利なこと
を見い出したものである。

ここにて。は一般に数分以内、通常８・２分根度である
。

分割添加の時間間隔が０・５τ。に満だないと、　１・
・異種の合金の添加に際しては複合脱酸効果を生じる危
険性がある一方、同一の合金を添加する場合でも溶鋼中
の介在物分率が過多なために介在物量元素による脱酸反
応の反応サイトが失なわれ溶鋼中の介在物が減少する不
利がある。

ここに微細介在物、フェライトの製品鋼材内質における
分散数については、溶接用鋼に必要とされる溶接熱響部
の靭性ランクに応じ次の程度であ２．。

（１１・ るを要する。

１　　　５００　　　　　４０　　　　４２　　　８０
０　　　　　　ＧＩＯ１０８１０００１２０１４ ４１５００１８０２４ この発明に従う式ｆｔ）および（２）の各条件において
、％ＲＥの過少ではＲＥ−８の生成数が不足する一方、
％ＲＥは過大で固溶ＲＥの増加による母材靭性劣１・・
化を生じさらに、 ％Ｓは過少でＲＥ、Ｓの生成数に不足を生じ％Ｓは過大
でＲＥ、８が凝集肥大することにより介在物が減少し、 これらの不利を生じることのない限度として各条１件が
限定される。

以下実施例についてのべる。

ＬＤ転炉にて１００トンの溶鋼を吹錬し、酸素　　　１
濃度１６２　ｐｐｍに半脱酸してから、ＲＩ（脱ガス工
程における脱酸剤の下記分割添加、タンデイツシ・、。

（１２１ ユにて含ＲＥ″に合金の添加を経て、連続鋳造工程で２
０　ｍ＊Ｔの厚板を製造した。

脱＠削の分割添加要領 ここに転炉吹錬はＳ含ｉｉｉ　Ｏ，００２〜０．０１０
％の溶銑な用いて実施し、Ｃ含量０・０４±０．０ｚ％
で吹き止めＳ含量０．００２〜０．００８％の溶鋼を得
た。出鋼時にはスラグの酸化力を低減すべくスラグ固化
剤１トンを投入するとともにスラグ流出葉の低減に・、
・留意した。

連続鋳造に際してはｋｌで強制脱酸された溶鋼に対しタ
ンディツシュおよびまたはモールドにおいて、希土類元
累を含む合金を添加した。添加方法はタンディツシュの
場合取鍋−タンディツシュ・間注入鋼へのＲＥ合金塊た
とえばミツシュメタルの添加や鉄薄板で被覆したＲＥＩ
Ｌ　（ミツシュメタル）ワイヤを用い、モールドにて添
加する場合Ｋ。

はＲＥＸワイヤを用いた。

このような方法により製造した厚板中の微細分１・・在
物を測定し、Ｒ［，８８度やＲＨ処理中の脱酸剤添加条
件との関係を調べ、表１の結果を得た。

製造条件と微細介在物の関係は表１のとおりで１あって
、比較供試材、実験番号２，８，７．９および１０は、
１μｍφ以下の微細介在物数が１謡２当り６５０〜９８
０であるのに対し、この発明による供試材、実験番号１
，４〜６，８，１１．　　“１２の同微細介在物数は１
　ｍｍ２当り１０８０〜１９２０であり、微細介在物が
均一分散している。

このようにして得られた鋼材につき施される大入熱溶接
後の冷却途上で、フェライトが容易に析出しうる核生成
サイトとしてＲ１，系介在物を均一かつ微細にさせであ
るので、溶接入熱がｌＯ万Ｊ４以上の大入熱溶接部のボ
ンド、熱影響部の靭性の劣化を防止することができる。

以上のとおり、この発明によれば直径１μｍφ以下の微
細介在物が均一分散し、大入熱溶接施工に１−供される
ような使途で有利に溶接ポンド部を含めた熱影響部の靭
性な大幅に改養することができる。

（１６り　　　　　　　　　−６９− （１５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　酸素濃度（１５０±５０　）　ｐｐｍ程度に溶製“
   した溶鋼を、その鋼浴の攪拌下に脱酸する工程において
   、系の均一混合時間τ。を基準にして該工程終了に至る
   までの間に（０・５〜．０．８）τ。の時間間隔をおい
   て脱酸剤の分割投入を行うこと、ついで連続鋳造設備の
   タンプ゛゛イツシュ、モールドのうち少くとも一方で溶
   鋼に希土類元素を含む合金を、いおう濃度に関して次式 ％式％（１） ） ここに％■：希土類元素の鋼中濃度 ％Ｓ　：いおうの鋼中濃度 の各条件を満足する量で添加して、引続く常法による連
   続鋳造にて微細介在物が均一分散した連続鋳造鋳片を得
   ることからなる微細分・・・在物が均一に分散した鋼材
   の製造方法。　　。