JPS61500125A - 介在物がほぼ球形状の鋼の製造方法 - 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】 鋼中の介在物の形状を制 御する為の方法 技術分野 本発明は一般に鋼の製造に関するものであシ、特には一段と優れた機械的性質を 有する鋼を製造する為に鋼中の介在物の形状を変えることに関する。

背景技術 延性、破壊靭性、疲労強度及び応力腐食割れのような鋼の機械的性質に有害な作 用を及ぼす介在物は鋼中の酸化物或いは硫化物である。これら介在物の有害な作 用は、もし介在物の形状が長くそして細い形状ではなく全体的に球状を有するよ う制御されつるなら著しく軽減されうろことが知られている。こうした形状制御 は、鋼に通常の酸化物及び／或いは硫化物と結合する物質を添加して、実質上球 形−状であシそしてそれらの形状を熱間加工作業中維持する複合介在物を形成す ることにより実現される。

介在物形状制御の為添加されうる一つの添加剤はカルシウムである。しかし、カ ルシウムは幾つかの欠点があシ、そうした欠点が介在物形状制御添加剤としての その有用性をこれまで減殺せしめてきた。

カルシウムは、製鋼温度で比較的高い蒸気圧と溶鋼に較べて相対的に低い密度を 有している。更に、カルシウムはａ中への比咬的制限された溶解度しか有してい ない。

従って、醇化物及び儲化物介在物の形状制御の為それらを好都合に改形するに所 要量のカルシウムを楔に有効に添加することは非常に困難である。カルシウムは 、その高い蒸気圧の故に銅浴中で溶解するよシむしろ揮化しやすい。カルシウム はまた、その制限された溶解度と低密度の故に溶解する前に溶鋼からスラグ中に 浮上る傾向がある。その結果、介在物形状制御添加剤としてカルシウムを好首尾 に使用する為には特殊にして費用のかかる技術が使用される。一つの技術は、取 鍋内の溶湯の表面下深くに粉状のカルシウム含有化合物を噴入することである。

この技術は、所要の噴射設備が高価で必シそして保守に費用がかがシ、噴射過程 が浴湯の温度損失をもたらしそして噴射過程が、砺ね返る浴湯周囲の大気から所 望されざる窒素、酸素及び水素を南中に不可避的に導入するが故に欠点を有する 。また別の技術は、有芯ワイヤとして即ち南外鞘中にカルシウム金属を包込んだ 形で溶湯にカルシウムを導入することと関与する。この技術の欠点は、有芯ワイ ヤの高価格と、通常存在するスラグ層を貫入するに際しての問題とワイヤ添加速 度における制限に由シ多数の南バッチを有効に処理することの困難性とである。

これら欠点にもかかわらず、カルシウムは一般に介在物形状制御用の好ましい添 加剤である。これは、カルシウムが鋤全体を成して非常に一様に分布される優れ た形の介在物を与えるよう酸化物及び硫化物介在物を改質するからである。更に 、カルシウムの使用は、総介在物含量に悪影響を与えずまた成る種の蜘が鋳造操 作中ノズルを閉塞する傾向を軽減する。従って、費用がかかるとは大炎、カルシ ウム添加によって介在物を改屯することによって、良好な機械的性質と優れた鋳 造性を有する鋼の実現が可能となる。

従って、溶湯に充分量のカルシウムを好首尾に添加する為に高価にして複雑な方 法に頼ることなくカルシウムを介在物形状制御添加剤として使用することを可能 ならしめる方法を提供することが所望される。

本発明の目的は、鋼中の介在物の形状を制御する為の改善方法を提供することで ある。

本発明のまた別の目的は、介在物の形状を制御するのにカルシウムを使用すると との出来る鋼製造の為の改善方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、カルシウムが介在物の形状を制御するのに使用出来そ して複雑にして高価な添加技術を必要とすることなく溶鋼に好適に添加されうる ような鋼製造方法を提供することである。

発明の概要 本開示を読むに際して当業者に明らかとなろう上記及び他の目的は、 （Ａ）０．００５重量％以下の硫黄含量、０．００５重量％以下の溶解酸素金魚 及び３０００’Ｆを越えない温度を有する高度にＮ　’ｈされた溶鋼を生成する こと、（Ｂ）　前記高度に精製された鋼に存在する硫黄量の３〜２５倍の量にお けるカルシウムを添加することを包含する、介在物がほぼ球形状の鑞の製造方法 によシ実現される。

用語「介在物」とはここでは、嗣全体中に存在する酸素及び／或いは硫黄を含有 する相を意味するのに使用される。

用語「取鍋」はここでは、ＩｉＡ製錬容器からタンティシュ或いは型のような別 の容器へ俗調を移すのに使用される耐火材内張シ容器を意味するのに使用される 。

用語「タンティシュ」はここでは、溶鋼を取鍋から型へ移す連続鋳造プロセスに おいて使用される耐火拐内張り容器を意味するのに使用される。

詳細な記述 本発明方法において、俗−ば、硫黄及び酸素について非常に低い水準まで精製さ れる。こうした高精製鋼は、融体の０００５重量％を越えない硫！含有桁と、融 体のａ００５重量％を越えない溶解酸素含有量を有している。

こうした低水準の硫黄及び酸素を災現しうる任意の鋼製錬方法が、本発明の方法 の実施において有用である。

こうした精錬方法としで、ＡＯＤ、ＶＡＤ及び他の取鍋炉プロセス並びに塩基性 脱硫用スラグを使用するペル１ノン（Ｐｅｒｒｉｎ　＞　その他の取鍋プロセス を挙げることが出来る。当業者はこれら製鋼用語及びそれらの意味に精通してい る。

本発明方法と併せて使用するに特に好まし７い製鋼プロセスは、アルゴン酸素脱 炭プロセス即ちＡＯＤ法であシ、これは少くとも１つの浴面下羽目を備える精錬 容器に収納された溶融金属及び合金を精錬する為の方法であって、（ａ）９０％ までの希釈ガスを含有する酸素含有ガスを前記羽目を通して融体中に吠込み、そ の場合該希釈ガスに、融体の脱炭中形成される気泡における一酸化炭素の分圧を 減するよう、総計吹込ガス流量を実質変えることなく融体への酸素供給流量を変 更しそして／或いは保護流体として働くよう作用せしめ、（ｂ）　散気ガスを前 記羽目を通して融体中に吹込み、散気ガスをして、脱ガス、脱酸、揮化或いは不 純物の浮揚と続いてのスラグによる捕捉或いはスラグとの反応によシ融体から不 純物を除去するよう作用せしめることを包含する精錬方法である。有用な希釈ガ スは、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、スチーム或いは炭化水素及び二酸化炭 素を含む。有用な散気ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素、−酸化炭素、 二酸化炭素が挙げられる。アルゴン及び窒素が好ましい希釈及び散気ガスである 。アルゴン、窒素及び二酸化炭素が好ましい保護流体である。

ＡＯＤ方法は、それが脱硫剤として廉価な石灰基スラグを使用して極低水準まで 迅速に脱硫を為しうるから、本発明と併用するに特に好ましい。加えて、この脱 硫方法は、脱酸／脱硫段階中形成される酸化物介在物中にカルシウムの存在をも たらす。これは、完全な介在物形状制御を保証するのを助成しそして更に必要と される形状制御添加剤の量を減する。

高精製鋼の温度は、カルシウムが添加される時点で３０００１Ｆを越えるべきで ない。これは、３０００”Ｆを越える温度はカルシウムが介在物の形状をうまく 制御する能力に有害な影響を有するから重要である。特に、３０００？を越える 温度では、カルシウムは多量に揮化する。先に論議したように、本発明方法のも つとも重要な利点の一つは、複雑にして費用のかかる手順を必要とすることなく カルシウム添加を簡単に為しうろことである。

カルシウムは、任意の時点で高精製溶鋼に添加されうるけれども、もし機会があ るなら、溶鋼が一つの容器から別の容器へと移されつつある時にカルシウムを溶 鋼に添加することが好ましい。そうした添加が移送流れに為されるととかもっと も好ましい。これは、移送即ち注がれつつある流れの作用が容器内の溶鋼にカル シウムを単に添加する場合よシも一層迅速にカルシウムを溶鋼全体を通して分散 せしめそしてそこに混合するよう作用するからである。高＠製鋼にカルシウム化 時点の例として、融体が精錬容器或いは精練取鍋から移送取鍋、タンディツシュ 或いは型に移されつつある時或いは融体が移送容器から型内に移送されつつある 時が挙げられる。この方法は添加時間の短縮を生み出し、結局温度損失の低減化 及び周囲からの気体採込みの減少をもたらす。

カルシウムがスラグとの実質的接触を回避する態様で融体に添加されることが重 要である。これは、スラグとの接触が所望の介在物形状制御を生みだすべく作用 するはずの融体中にではなくスラグ中にカルシウムが溶解される結果をもたらす からである。スラグとの実質的接触を回避したいというこの要望が、高精製鋼が 一つの容器から別の容器に注がれるに際してカルシウムをそこに添加することが 好ましいとされる別の理由でもある。これに関連して、カルシウム添加前に適正 な覆いを与えるに充分量のスラグを残したまま浴からスラグの一部を取除くこと もまた好ましい。

カルシウム形状制御添加剤は、任意の都合の良い形態で、即ち粉末、塊シ、ブリ ケット等の形で添加されうる。

鋼への形状制御添加剤の添加の容易さと融通性が本発明方法の実用性の主たる様 相である。カルシウムがＣａ１ａｉ−ｂａｒ　（商品名）、カルシウム−ケイ素 、ＨｙＩ）ｅｒｃａｌ　（商品名）及び■１ｃｏ−ｃａｌ　（商品名）のような カルシウム化合物の形態で添加されることが好ましい。これはカルシウムが揮化 せずに融体中に滞留することを促進するからである。

添加されるカルシウムの量は、変動しそして製造されるべき鎖の型式、融体及び スラグ即ち浴の状弾及び組成並ひにその他の因子に依存しよう。一般にカルシウ ムは、重量で表して１．融体中に存在する硫黄の量の３〜２５倍、好ましくは融 体中の硫黄量の１０〜２０倍の量添加される。

形状制御添加剤が融体に添加された後、融体は型或いは連続鋳造機に移行され、 ここで製品化される。

本発明方法を実施するに特に好ましい方法は、融体が例えはＡＯＤ容器において 精錬された後融体にアルミニウムを添加することである。アルミニウムは脱酸剤 として作用し従って形状制御添加剤の添加により得られる結果を改善する。最終 アルミニウム含量は低溶Ｍ酸素含有量を保証する為少くとも０．００５重量％と すべきであるが、高いアルミニウム含量は最終介在物含琶の所望されざる増加に つながシまノζ介在物形状制御の為に必要とされるカルシウム量を増大する恐れ があるので００５重量％を越えるべきでない。

本発明の方法によシ製造される鋼中の介在物は、全般に球形状であシそして熱間 加工中それらの形状を実質上維持し、従って鋼は細長い介在物により生じる機械 的性質の悪化を受けない。カルシウムは、簡単な取鍋添加によシ形状制御添加剤 として使用できそして褐雑な添加技術に頼る必要はない。

本件出願人は本発明方法が何故こうした有益な結果を生むか確認していない。理 論に縛られるのを欲しないが、観察された利益に対する理由の少くとも一部を説 明するものとして次の説明を呈示する。本件出願人は、形状制御添加剤の添加に 先立って力がもちきたされる高度に精製された状態がこうした利益の鍵であると 信じている。

融体には非常に低量の硫黄及び酸素しか存在していないので、これまで必要とさ れた溶解カルシウムｉｂ対応的に少量しか必要とされない。

更に、所定の低水準への脱硫は塩基性石灰含有スラグを必要とし従って成る量の カルシウムが鋼中に存在している結果をもたらし、従って必要追加カルシウム量 を一層低減せしめる。これら効果が組合さって所要カルシウム総計量を減じ、そ れによシ廉価な取鍋添加法で充分となシ従って微粉末の気体吹込み或いは高価な カルシウム芯付きワイヤの添加が不要となる。

次の例は、本発明方法を更に例示するだめのものである。この例は、例示目的で 呈示されるものであって制限を意図するものでない。

例　１ 等級４１５０低合金鋼の４２トン溶解ヒートが人ＯＤ転炉において精錬されそし てスラグの一部が適度の覆いを与えるに充分のスラグを残して転炉から傾注用さ れた。

出鋼に先立ってのＡＯＤ容器への調整剤添加は重量％で表して次の化学組成をも たらした。

人Ｉ　Ｃａ　Ｓ　ＯＣ８ｉ　Ｍｎ　Ｃｒα０２１　０．０００５　０．００２　 ０．００４３　α４８　０．１１　０，８０　０．９４酸素の項は、溶解及び結 合酸素両方を含んでいる。

ＡＯＤ容器から高アルミナ取鍋へとヒートの出鋼中、１４〜１７％カルシウムを 含有するＣａ１ｓｉｂａｒ　（商品名）１６０ポンドの添加がその４つの４０ボ ンド袋を取鍋が全体深さの約−になった時注出流れ中に投入することによシ為さ れた。出鋼温度は２９７０”Ｆであった。

溶湯は取鍋において多孔プラグを通してのアルゴンを使用して１分間緩やかに攪 拌された。攪拌が完了した後底注ぎ式注出操作が１２分続いた。最終製品組成は 、外周及び半径中央インゴット位置両方において分析されそして次の通シであっ た： 位　瀧　Ａｌ　（連−８（と　ｙ色り性隻　り二半径中央　ｏ、ｏ１５０．００ １９　０．００２　０．００３２０．５２０２５０Ｂ１　０．９５外　周　０、 Ｏ１４０，００１６，０，００２０，００４００，５２０，２４０，８１０，９ ４最終製品の評価は、非金属介在物が広範に分散されたカルシウム改質酸化物及 び酸硫化物であることを示した。

硫黄はカルシウムと結合しそして硫化マンガンは観察されなかった。鋼の機械的 性質は約４対１の熱間加工減厚後はぼ等方性であった。介在物の容積％は００２ ８％であった。

国際調査報告 １Ｍｍ＊＋ｌａ−＾Ｈｕ−ａ＋＋６１Ｉｓｅ、ＰｃＴ／ＵＳ　８４１０４５６９

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．（Ａ）０．００５重量％以下の硫黄含量、０．００５重量％以下の溶解酸素 含量及び３０００°Ｆを越えない温度を有する高度に精製された溶鋼を生成する こと、 （Ｂ）前記高度に精製された鋼に存在する硫黄量の３〜２５倍の量におけるカル シウムを添加することを包含する、介在物がほぼ球形状の鋼の製造方法。
2. ２．カルシウムが存在する硫黄量の１０〜２０倍の量において添加される請求の 範囲第１項記載の方法。
3. ３．アルミニウムが、最終アルミニウム含量が０．０５〜０．００５重量％の範 囲にあるような量において段階（Ｂ）に先立って溶鋼に添加される請求の範囲第 １項記載の方法。
4. ４．段階（Ａ）の高度に精製された鋼がＡＯＤ法により生成される請求の範囲第 １項記載の方法。
5. ５．カルシウムがＣａｌｓｉｂａｒ（商品名）の形態にある請求の範囲第１項記 載の方法。
6. ６．高精製鋼の流れを注出しそして該流れにカルシウムを添加することを更に包 含する請求の範囲第１項記載の方法。
7. ７．高精製溶鋼が石灰基スラグを使用しての脱硫により部分的に生成される請求 の範囲第１項記載の方法。
8. ８．高精製融体と関連するスラグが段階（Ｂ）に先立って除去される請求の範囲 第１項記載の方法。