JPS6014810B2 - ボロン含有鋼の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造においてボロン鋼を特に非制御ノズル
を用いて処理する方法であってキャリヤーガスによって
マンガン、シリコン及びアルミニウムで予備脱酸された
鋼にカルシウムとボロンを導入しビレット等小さなサイ
ズを得る方法に関する。

ボロンが鋼の競入性を増すのは公知である。

この目的のため、ボロンは他の元素より１０−１００倍
以上の効果がある。同じ硬さと機械的性質が他の合金元
素によって達成される鋼よりもボロン鋼が硬化しない条
件で容易に変形するということからもその利点がうかが
える。しかしながらボロン量が過ぎると鋼が脆くなるの
でほゞ０．００３一０．００８％の狭い限界に維持され
ねばならない。しかしながら最適効果を得るためにはこ
の限界内でより狭い範囲に維持するのが安全であろうし
、それは組成特に炭素に依存している。要求された効果
が達成するのを確かめるために、このボロンが鋼中に金
属状態で存在し、酸化物や窒化物で含まれないことが重
要である。

従って、過剰酸素と窒素が他の元素によって安定に捕捉
されることが必要である。鋼中に一般に含まれるシリコ
ンとマンガン量はこの目的には十分でない。鋼塊を鋳造
する場合、必要な鋼の脱酸が多量のアルミニウムによっ
て行なわれ、脱酸前に酸素量が特に高い場合でも十分な
アルミニウムが鋼中に残ることが必要である。

同時に鋼中に溶けた窒素がチタン、ジルコニウム且つ添
加ボロンと反応不可能な元素によって安定に捕捉される
。更にこれらの鋼の標準では金属アルミニウム量を０．
０２０−０．０４０％に特定され、それによって熱処理
、特に硬化の際に過熱が起こりにくいようにしている。
０．００７％以上のアルミニウムを有する鋼の連続鋳造
において、鋳造工程中、アルミニウム酸化物の蓄積によ
って注入ノズルが閉塞するという危険があるので、その
ような鋼は栓で制御する特大の注入ノズルでのみ鋳造さ
れる。

中間容器の栓によってゆれやすい金属を流量調節の間−
点に集中させるために、浸濃パイプが使用されねばなら
ない。これらはァルミナの沈殿を補償するために特に大
きくなければならない。従って、そのような鋼はスラブ
やブルームのように大きなサイズでのみ連続鋳造で作ら
れる。しかしながら、鋼塊のように小さな製品サイズの
連続鋳造において、供給制御手段の感度とこれらの製品
に典型的に用いられる比較的高速鋳造のため、特に鋳型
に導入する浸漬ノズルのために困難が生ずる。

これらの困難によって鋳造操作の過程に障害を起こす。
従っていわゆる通過流量すなわち引き抜き速度が注入ノ
ズルの内径で決められるように自由に動く非制御注入ノ
ズルによって小さなサイズは通常鋳造される。この直径
は鋳造中変化させず特に注入ノズルを閉塞させない。本
方法では鋼中のアルミニウムの含有量は鋼の組成と温度
に依存して０．００４−０．００７％間の一つの最大値
に制限されねばならない。これら低いアルミニウム含有
量では、取鍋中でボロン添加が必要なら必要である低い
含有量の可溶酸素が得られず、鋼中に溶けた金属ボロン
に必要な狭い範囲が、この作業中保証されねばならない
。ボロン含有鋼の連続鋳造では鋼塊を作る公知方法は鋳
型中に中間容器から注入される金属流によってワイヤ−
の形状でボロンを供給することである。

しかしながら、鋼中にまだ溶解している酸素と窒素とボ
ロンが反応するのでボロン添加が明確に予想出来ない程
度まで著しく効果がなく従って硬化改良には効果がない
という不具合がこの系で生ずる。しかしながらもし添加
ボロン量を増加せしめ添加ロスを補償するならば意図に
反して、極端に高いボロン含有量が出来るという危険が
生ずる。ボロンをワイヤ‐形状で添加する公知系では、
十分なボロン量を溶融金属に添加するため、ワイヤ一の
厚さ及び／又は導入速度が非常に早く維持されねばなら
ないという他の障害も生ずる。しかしながらワイヤ−の
硬さが増すため厚くすると操作が困難となり、ワイヤ−
供聯合速度を上げると制御しにくいボロン量を変化させ
ることになる。粉末カルシウムをＣａＳｉ又はＣａＣ２
の形で又は不活性キャリャーガス（窒素又はアルゴン）
等で吹き込みによって鋼の脱酸を行なうことも実際公知
である。

鋼が金属アルミニウムを例えば０．０４０％も含む場合
も自由に動く注入ノズルによって処理された鋼の鋳造が
可能であることが最近の実験でわかった。この公知方法
で、鋼塊鋳造を好んで用いるかぎり、鋼に溶解したほと
んどの酸素はアルミニウムの添加でまず捕捉されるのが
普通で、その後わずかな量が力ルシウム吹込みで捕捉さ
れる。一方アルミニウムはカルシウムより安く、他方カ
ルシウムアルミナ介在物はアルミニウムのないカルシウ
ム酸化物介在物より容易に銅から除去されることが確認
された。脱酸、合金化、冷却等のための種々元素が添加
剤としてキャリヤーガス（酸化性、還元性又は中性ガス
）によって粉末状で注入取鍋及び／又は中間容器に導入
される連続鋳造方法も公知である。

この方法では均一な鋳造を得る目的で総鋼中に添加物を
均一に分布させる。しかし、この公知方法では特に小さ
なサイズの製品を製造するのに適しているボロン含有鋼
の処理の問題が関係しない。鋳造性に影響を与えず正確
に計測された量でボロンを溶融金属中に導入し、且つボ
ロン特定量が鋼中にあるとわかっているボロン含有鋼の
処理を連続鋳造に用いる方法を提供するのが本発明の目
的である。特に、ボロン含有鋼を簡単に小さな製品に鋳
造出来るようにしているのが本方法である。本目的は溶
融金属を鋳型に注入する前に、カルシウム又はその化合
物と、溶融鋼の温度で安定な窒化物を作る少なくとも一
つの元素と、ボロン又はボロン化合物とを、キヤリヤー
ガスによりそして粉末状で取鍋中の溶鋼に導入し、そし
て取鋼から中間容器へそして中間容器から鋳型中へ注入
される金属流を空気と保護することによって達成される
。

本鋼は公知方法でマンガン、シリコン及びアルミニウム
のような脱酸剤で予備脱酸を行なう。

これを行なう場合、金属アルミニウム含有量のねらいは
ほゞ０．０１０一０．０２０％である。次にＣａＳｉ又
はＣａＣ２の形のカルシウムを、更に脱酸のために取鍋
中に吹き込み、そして鋼中に溶けた酸素量は次に添加さ
れるボロンの酸化がかなり阻止される程に減少する。カ
ルシウムは硫黄量を減らし、硫化物に好ましい効果を有
する。その後、漆鋼の温度で安定な窒化物を作る少なく
とも一つの元素がキヤリヤーガスによって取鍋中の溶鋼
に吹き込まれる。

窒素は窒化物の形で効果的に捕捉されるので望ましくな
いボロン窒化物が形成されるのをこれによって防ぐ。酸
素と窒素の捕捉が完了した後、ポロン又は棚砂、フェロ
ボロン、ニッケルーボロン又はフェロシリコンーボロン
のようなボロン化合物が正確に測定された量で且つ粉末
状で、キヤリヤーガスを用いて導入される。窒化物形成
元素とボロン又はボロン化合物を、取鍋中の熔鋼に粉末
状で吹込んで均一な分布を保証する。鋳造中にポロンを
酸素と窒素との反応から守るために又、取鍋から中間容
器に注入され、そして中間容器から連続鋳造鋳型に注入
される金属流は空気との接触からも守られる。

空気と直接接触は例えば公知のセラミック保護管によっ
て、あるいは液状又はガス条件で保護ガスを用いて防ぐ
ことが可能である。このようにして溶解金属ポロンの損
失が防がれる。上記の一連の工程によって処理される鋼
は非常に狭い範囲内に要求された効果的な少量の金属ボ
ロン又は酸可溶ポロンを含む。

狭い範囲に限定された前もって決定されるボロン量はこ
うして得られる。しかしながらこのように処理された鋼
はビレツトのような、すなわち栓によって制御されずま
た特大でなく例えば中間容器と接続された自由に動く注
入ノズルで連続鋳造鋳型に通過しうる小さなサイズの製
品の連続鋳造に適している。アルミニウム含有量を増や
し例えば０．０２０一０．０４０％に特定された場合も
そうである。導入された窒化物元素はジルコニウム及び
／又はチタン又は粉末状で用いられるそれらの合金が有
利である。

それらは同じように窒化物として窒素を有効に捕捉する
。カルシウムとジルコニウム又はチタンは例えばカルシ
ウムーシリコンージルコニウム合金及び／又はカルシウ
ムーシリコンーチタン合金の形で同時に添加されてもよ
い。しかしながら、溶融金属中に窒化物形成元素の混合
物又は合金、及びボロン又はボロン化合物を吹き込むこ
とも適当である。カルシウム、窒化物形成元素及びボロ
ン又はボロン化合物を聡方向に延びる分配管を有するラ
ンスによって添加することによってこれらの材料が経済
的に導入され効果的に有利な方法で分配せしめられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造においてボロン含有鋼を特に非制御注入ノ
   ズルを用いて処理する方法であって、マンガン、シリコ
   ン及びアルミニウムで予備脱酸された鋼にキヤリヤーガ
   スによってカルシウムとボロンを導入し、ビレツト等の
   小さなサイズを得る方法において、溶融金属を鋳型に注
   入する前に、カルシウム又はその化合物と、溶鋼の温度
   で安定な窒化物を作る少なくとも一つの元素と、ボロン
   又はボロン化合物とを、キヤリヤーガスによりそして粉
   末状で取鍋中の溶鋼に導入し、そして取鍋から中間容器
   へそして中間容器から鋳型中へ注入される金属流を空気
   から保護することを特徴とするボロン含有鋼の処理方法
   。 ２ 添加する窒化物形成元素がジルコニウム及び／又は
   チタン又はそれらの合金であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のボロン含有鋼の処理方法。 ３ 前記窒化物形成元素の混合物又は合金及びボロン又
   はボロン化合物を溶鋼中に導入することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第２項までのいずれかに記載の
   ボロン含有鋼の処理方法。 ４ 前記窒化物形成元素及びボロン又はボロン化合物を
   ランスで導入することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第３項までのいずれかに記載のボロン含有鋼の処
   理方法。 ５ 添加をスライドゲートを用いて行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに
   記載のボロン含有鋼の処理方法。