KR20190053882A

KR20190053882A - 용강에 대한 황 첨가재 및 황 첨가 강의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190053882A
Application number: KR1020197010219A
Authority: KR
Inventors: 하지메 하세가와; 스스무 구도; 미츠히로 마츠시마; 데츠로 세키우치
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-05-20
Also published as: TW201817882A; US11098384B2; CN109715835A; JP6848369B2; BR112019008130B1; JP2017106104A; US20190292613A1; KR102219240B1; WO2018087953A1; TWI659110B; BR112019008130A2; CL2019001266A1

Abstract

용강에 황 첨가재를 첨가하였을 때, 용강 중의 황의 수율을 안정화하고, 또한 연속 주조 시의 불순물에 기인하는 노즐 폐색의 발생을 방지한다. 황 첨가재의 총 질량％에 대해, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자를 85질량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 용강에 사용하는 황 첨가재를 사용하여, S: 0.012∼0.100질량％를 포함하는 Al 탈산된 황 첨가 강을 용제한다.

Description

용강에 대한 황 첨가재 및 황 첨가 강의 제조 방법

본 발명은, 용강의 성분 조정을 행하기 위해 용강에 첨가하는 황 첨가재와, 당해 황 첨가재를 사용하여 황 첨가 강을 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.

황(S)은, 강재의 절삭 가공성을 높이는 원소이므로, 특히 복잡한 형상으로 기계 가공되는 기계 구조용 강의 용강에, 제강 공정에서 소요량 첨가하는 경우가 많다. 이때, 황 첨가재로서, 고순도로 정제한 순황, 공업적으로 제조한 황화철, 또는 각종 선광법에 의해 얻은 황철광, 백철광, 자류철석 등이 사용된다.

이들 황 첨가재는, 공업 프로세스를 거쳐 제조되므로, 가격이 아무래도 높아지지 않을 수 없다. 이에 대해, 최근에는, 더 저렴한 황 첨가재로서, 광산으로부터 채취되는 황화철광을, 그대로 사용하는 것이 채용되기 시작하였다.

그런데, 전로나 진공 처리 용기에서 정련한 용강은, 다량의 산소를 포함하고 있어, 이 다량의 산소를, 산소와의 친화력이 강한 탈산 원소인 Al을 0.015∼0.100질량％ 정도 첨가하여 탈산하는 것이, 일반적인 방법이다.

그러나 Al 탈산에 의해 Al₂O₃계 개재물이 생성되고, 이것이 서로 응집되어, 조대한 알루미나 클러스터가 생성된다. 이 알루미나 클러스터는, 용강을, 턴디쉬로부터 몰드로 주입하기 위해 사용하는 연속 주조 노즐(슬라이딩 노즐 등의 주입량 조정 노즐, 침지 노즐을 포함함)의 내벽에 부착하여, 연속 주조 시에 이들 노즐이 폐색되는 현상(이하, 「노즐 폐색」이라고 말함)을 발생시킨다.

특히, 황화철광을, 그대로, 용강에 대한 황 첨가재로서 사용한 경우, 황화철광 중의 불순물(산화물이나 탄산염 등)이 산소원이 되어, 알루미나 클러스터가 더 많이 생성되어, 노즐 폐색이 더 발생하기 쉬워진다.

이러한 첨가재나 첨가 합금으로부터 용강에 대한 산소원 혼입의 문제에 대해, 특허문헌 1에는, 진공 탈가스 장치에 의해 용강의 탈탄, 탈산 및 용강에 대한 합금 원소의 첨가를 행하는 용강의 2차 정련 방법에 있어서, 합금 원소의 첨가를 용강의 탈탄 처리 중에 행하고, 그 후, 탈산 처리를 행하는 것이 제안되어 있다.

그러나 용강에 황 첨가재를 첨가하는 경우, 용강과 레이들 슬래그의 반응에 의해 탈황이 진행되므로, 이른 단계에서 용강에 황 첨가재를 첨가하면, 용강 중의 황의 수율이 안정되지 않아, 얻어지는 황 첨가 강의 황의 조성을 안정적으로 확보하는 것이 곤란하다.

일본 특허 공개 제2000-087128호 공보

본 발명은, 종래 기술의 현상의 문제에 비추어, 용강에 황 첨가재를 첨가하였을 때, 용강 중의 황의 수율을 안정화하고, 또한 연속 주조 시의 불순물에 기인하는 노즐 폐색의 발생을 방지하는 것을 과제로 하고, 당해 과제를 해결하는, 저렴하면서 불순물량이 적은 황 첨가재를 제공하는 것, 및 당해 황 첨가재를 사용하여 황 첨가 강을 제조하는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 파쇄하여 정립한 특정 입경을 갖는 황화철광을 황 첨가재로서 사용하면, 용강 중의 황의 수율을 안정화하고, 또한 연속 주조 시의 노즐 폐색의 발생을 방지할 수 있는 것을 알아냈다.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 황 첨가재의 총 질량％에 대해, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자를 85질량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 용강에 사용하는 황 첨가재.

(2) 상기 입경이 9.5∼31.5㎜인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 용강에 대한 황 첨가재.

Al 탈산된 용강에 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 황 첨가재를 첨가하는 황 첨가 공정을 포함하고,

질량％로,

C: 0.07∼1.20％,

Si: 0 초과, 1.00％ 이하,

Mn: 0 초과, 2.50％ 이하,

N: 0 초과, 0.02％ 이하

S: 0.012∼0.100％,

Al: 0.015∼0.100,

P: 0.10％ 이하로 제한하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 황 첨가 강을 용제하는 것을 특징으로 하는 황 첨가 강의 제조 방법.

(4) 상기 황 첨가 강이, 또한, 질량％로,

Cu: 2.00％ 이하,

Ni: 2.00％ 이하,

Cr: 2.00％ 이하,

Mo: 2.00％ 이하,

Nb: 0.25％ 이하,

V: 0.25％ 이하,

Ti: 0.30％ 이하,

B: 0.005％ 이하,

로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소

를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 황 첨가 강의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 저렴하면서 불순물량이 적은 황 첨가재를 제공할 수 있고, 또한 용강에 당해 황 첨가 원료재를 첨가하였을 때, 용강 중의 황의 수율을 안정화하고, 또한 연속 주조 시의 노즐 폐색의 발생을 방지할 수 있는, 황 첨가 강을 제조하는 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 황 첨가재로서 사용하는 황화철광의 품목 A, B, C의, 각 황화철광 입자의 입경(㎜)과, 각 황화철광 입자 중의 산소 농도(％)의 관계를 나타내는 도면이다.

용강에 사용하는 본 발명의 황 첨가재(이하 「본 발명 첨가재」라고 하는 경우가 있음)는, 황 첨가재의 총 질량％에 대해, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광을 85질량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 황 첨가 강의 제조 방법(이하 「본 발명 제조 방법」이라고 하는 경우가 있음)은, 본 발명 첨가재를 사용하여, Al: 0.015∼0.100질량％, 및 S: 0.012∼0.100질량％를 포함하는 Al 탈산된 황 첨가 강을 용제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 제조 방법에 있어서는, 본 발명 첨가재를, RH 탈가스 처리 공정에서, 황 이외의 성분을 조정한 후에 첨가하는 것이 바람직하다.

이하, 발상부터 본 발명에 이르기까지의 경과와, 본 발명 첨가재 및 본 발명 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명자들은, 황 첨가재로서 저렴한 황화철광을 사용하기 위해, 황화 철광석의 조성 및 특성에 대해 상세하게 조사하였다.

먼저, 황화철광의 조성을 화학 분석이나 X선 회절법으로 조사하였다. 그 결과, 황화철광의 주성분은 황철광이지만, 황화철광에는, 그 이외에, 돌로마이트, 석영 등의 탄산염이나 산화물이 포함되어 있는 것을 알 수 있었다. 이들 불순물(돌로마이트, 석영 등의 탄산염이나 산화물, 이하, 단순히 「불순물」이라고 하는 경우가 있음)은, 산소 농도로 환산하면, 황화철광 중에 3∼20질량％ 정도 포함되어 있는 것을 알 수 있었다.

다음으로, 이들 불순물의 존재 형태를 조사하였다. 황화철광을 절단하고, 그 단면을, 광학 현미경이나 주사형 전자 현미경(SEM) 등을 사용하여 관찰한 결과, 불순물은, (a) 황화철광 중에, 입경이 수 밀리미터 이하인 미세한 입자의 집합체로서 존재하는 것, 및 (b) 황화철광 중에 균일하게 존재하지 않고, 편재되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 입자 사이즈가 상이한 복수의 황화철광을 마찬가지로 관찰한 결과, (c) 황화철광 입자 사이에서, 불순물의 분포 상태에 차이가 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명자들은, 이 결과에 기초하여, 「황화철광의 입자 사이즈에 따라, 포함되는 불순물량이 상이할 가능성이 있다」고 발상하고, 이 발상하에서, 황화철광 입자를 체 분리하여, 황화철광의 입자 사이즈마다의 불순물량(산소 농도로 환산한 질량)을, 통상의 화학 분석이나 X선 회절법 등으로 측정하였다.

도 1에, 예로서, 산지가 상이한 3종류의 실용적인 품목 A, B, C의 황화 철광석을 분쇄하고, 다단계로 체 분리한 후의 황화철광의 입경(㎜)과, 각 입자마다의 황화철광 중의 산소 농도(질량％)의 관계를 나타낸다. 황화철광의 산소 농도는, 화학 분석의 일종인 불활성 가스 융해-적외선 흡수법에 의해 측정하였다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 산지가 상이해도, 입경과 산소 농도의 관계는, 대략 마찬가지의 거동을 나타내고, 입도가 5.0∼37.5㎜인 범위에서, 보다 바람직하게는 입도가 9.5∼31.5㎜인 범위에서, 산소 농도가 저위가 되었다.

또한, 도 1로부터, 황화철광의 입경이 5.0∼37.5㎜인 범위에서, 함유 산소 농도가 적고(산소 농도로 10질량％ 이하), 또한 입경이 9.5∼31.5㎜인 범위에서 산소 농도가 더욱 적은(산소 농도 9질량％ 이하) 것을 알 수 있다. 이 점에 있어서도, 3종류의 품목 A, B, C 모두 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 이 결과로부터, 각 품목을 블렌딩하여 마찬가지의 분석을 행하여도, 단일 품목의 경우와 마찬가지로 입도가 5.0∼37.5㎜인 범위에서, 더 바람직하게는 입도가 9.5∼31.5㎜인 범위에서, 산소 농도가 저위가 될 것이라고 예상된다.

이러한 결과가 얻어진 이유는, 이하와 같이 생각된다.

광산으로부터 생산되는 황화철광에는, 탄산염, 산화물 등의 불순물이 불가피적으로 포함되어 있지만, 그 입자 사이즈는, 수 밀리미터 이하로 작다. 그리고 황화철광의 주성분인 황철광과, 이 불순물들의 경도는 크게 상이하다. 통상, 황화철광은, 취급하기 쉽도록 크러셔 등으로 원광을 파쇄하여 사용하지만, 파쇄는, 경도가 상이한 황철광-불순물의 계면을 기점으로 하여 일어난다고 생각된다.

또한, 파쇄 시, 미세한 불순물 입자는 미세하게 분산되어, 비교적 조대(5.0∼37.5㎜)한 황화철광 입자 중에는 불순물이 잔존하기 어렵고, 한편, 5.0㎜ 미만의 세분의 황화철광 입자 중에는 불순물이 비교적 많이 잔존하고 있다고 생각된다. 또한, 조대(37.5㎜ 초과)한 황화철광에는, 불순물 입자가 파쇄되지 않고 그대로 잔류하고 있다고 생각된다.

이상의 조사 결과에 기초하여, 입경이 5.0∼37.5㎜인 황화철광 입자, 바람직하게는 입경이 9.5∼31.5㎜인 황화철광 입자를, 용강에 첨가하는 황 첨가재로서 사용하기로 하였다.

통상, 황화철광 원광을 파쇄하여, 입경이 5.0∼37.5㎜인 황화철광을 체 분리하여 사용하지만, 파쇄하지 않아도 입경이 5.0∼37.5㎜의 범위에 있는 황화철광은 그대로 사용한다. 체 분리 결과 입경이 37.5㎜를 초과한 입자는, 다시 파쇄하여, 입경이 5.0∼37.5㎜인 범위가 되도록 해도 된다. 입경이 9.5∼31.5㎜인 황화철광 입자를 사용하는 경우도 마찬가지이다.

용강에 첨가하는 황 첨가재는, 입경이 5.0∼37.5㎜인 황화철광 입자, 바람직하게는 입경이 9.5∼31.5㎜인 황화철광 입자를, 질량％로, 85％질량 이상 함유하는 것을 사용한다.

황 첨가재 중의 입경이 5.0∼37.5㎜인 황화철광 입자가 85질량％ 미만이면, 용강 중의 황의 양을 소요의 범위로 정확하게 조정하는 것이 어려워지므로, 황 첨가재 전량에 대해, 입경이 5.0∼37.5㎜인 황화철광 입자의 양은 85질량％ 이상으로 한다. 바람직하게는 90질량％ 이상이다.

또한, 황화철광 입자의 입경은, 황화철광을, JIS Z 8815(ISO2591-1)에 규정된 방법으로 체 분리하여 측정한다. JIS Z 8801-1(ISO3310-1)에 규정된 공칭 눈 크기 37.5㎜의 시험용 체 망을 통과하고, 또한 공칭 눈 크기 5.0㎜의 시험용 체 망의 위에 잔류한 황화철광을 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자로 한다.

본 발명자들은, 본 발명 첨가재의 효과를 확인하기 위해, 용강에 황화철광 입자를 첨가하여, 용강 중의 산소 농도의 변동을 조사하였다. 황화철광의 첨가 후에 산소 농도의 상승이 보였지만, 그 변화량은, 입경 5.0∼37.5㎜의 범위의 황화철광 입자의 첨가에 의해 작은 것, 또한 입경 9.5∼31.5㎜의 범위의 황화철광 입자의 첨가에 의해 더 작은 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 황 첨가 강의 제조 방법에 대해 설명한다.

전로나 전기로 등에서 1차 정련한 용강의 성분 조성을 조정한다. 필요하다면, RH식 탈가스 정련 장치, 레이들 가열식 정련 장치, 간이식 용강 처리 설비 등에서 2차 정련을 행한다. 1차 정련 후, 또는 2차 정련 도중에, Al에 의한 탈산을 행한다. 1차 정련 후에 탈산을 행하는 경우는, 레이들 출강 시에, Al원을 첨가하면 된다. 2차 정련 도중에 탈산을 행하는 경우, Al원을 첨가하는 위치의 레이들 슬래그를 제거해 두면, Al의 수율이 안정된다.

또한, Al원은, 1차 제련 후의 가능한 한 이른 단계에서 용강에 첨가하고, 그 후, 용강을 교반하여, Al₂O₃ 개재물을 부상 분리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 용강에 Al을 첨가하여 탈산을 행하는 Al 탈산 공정 후, 용강의 성분 조성의 조정을 종료한 2차 정련 말기에, Al 탈산된 용강에 본 발명 첨가재(입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 85질량％ 이상)를 첨가한다. 또한, 2차 정련 전이나 2차 정련 전반에 본 발명 첨가재를 첨가한 경우, 레이들 슬래그와 반응하여 탈황이 진행되어, 얻어지는 황 첨가 강의 황 농도를 필요한 범위로 제어하지 못할 우려가 있다.

이와 같이, 2차 정련 말기에, 본 발명 첨가재를 Al 탈산된 용강에 첨가하면, 황화철광 입자의 불순물에 존재하는 산소로부터 생성되는 Al₂O₃ 개재물의 부상 분리가 진행되기 어려워, 연속 주조 시의 노즐 폐색의 발생이 억제된다. 또한, 용강 중의 황의 수율도 안정된다.

이와 같이 조제한 용강을, 통상법에 따라서 연속 주조하여 주조편으로 한다. 연속 주조 시에, 용강에 산소원이 혼입되지 않도록 한다. 용강에 산소원이 혼입되면, Al₂O₃ 개재물이 생성되므로, Al₂O₃ 개재물의 생성을 방지하기 위해서이다.

또한, 연속 주조 시에 사용하는 침지 노즐은, 저렴한 알루미나 그래파이트 재질의 것이면 되지만, CaO를 함유하는 난 부착성 노즐을 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 제조 방법은, S: 0.012∼0.100질량％를 포함하는 황 첨가 강의 용제에 적합하다. 본 발명 제조 방법에 의해 얻어진 황 첨가 강은, Al 탈산 후, Al: 0.015∼0.100질량％를 포함한다.

이하, 본 발명의 제조 방법으로 용제되는 황 첨가 강(이하 「본 발명에 관한 첨가 강」이라고 하는 경우가 있음)의 성분 조성의 한정 이유에 대해 설명한다. 이하, ％는 질량％를 의미한다.

S: 0.012∼0.100％

S는, 강의 절삭 가공성의 확보에 필요한 원소이며, 또한 연속 주조 시의 노즐 폐색의 발생에 영향을 미치는 원소이다. S양이 0.012％ 미만이면, 황 첨가재의 첨가량이 적어지게 되어, 노즐 폐색은 발생하지 않지만, 소요의 절삭 가공성을 확보할 수 없으므로, S양은 0.012％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.015％ 이상이다.

한편, S양이 0.100％를 초과하면, 레이들 슬래그 중의 Ca와 용강 중의 황이 반응하여 CaS가 생성되어, 연속 주조 시에 노즐 폐색이 발생하므로, S양은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.075％ 이하이다.

Al: 0.015∼0.100％

Al은, 용강 중의 O와 반응하여 Al₂O₃을 생성하고, 용강을 탈산하는 데 사용하는 원소이다. Al양이 0.015％ 미만이면 탈산 효과가 충분히 발현되지 않으므로, Al양은 0.015％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.025％ 이상이다. 한편, Al양이 0.100％를 초과하면, Al₂O₃ 개재물이 대량으로 생성되어, 연속 주조 시에 노즐 폐색이 빈발하므로, Al양은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.070％ 이하이다.

본 발명에 관한 첨가 강은, 기본적으로는, S: 0.012∼0.100％ 함유하고, 또한, Al: 0.015∼0.100％를 함유하고 있으면 되고, 다른 원소의 조성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 황 첨가에 의한 절삭 가공성의 향상 효과를 더 유효하게 발현시키기 위해, C: 0.07∼1.20％, Si: 0 초과이며, 1.00％ 이하, Mn: 0 초과이며, 2.50％ 이하, P: 0 초과이며, 0.10％ 이하, N: 0 초과이며, 0.02％ 이하로 제어한다. 이하, 설명한다.

C: 0.07∼1.20％

C는, 강의 강도나 용접부의 ?칭성의 확보에 필요한 원소이다. C양이 0.07％ 미만이면, 기계 구조용 강에 필요한 강도를 확보하는 것이 어려워지므로, C양은 0.07％ 이상이다. 더 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 한편, C양이 1.20％를 초과하면, 인성이 저하되므로, C양은 1.20％ 이하이다. 더 바람직하게는 1.00％ 이하이다.

Si: 0 초과, 1.00％ 이하

Si는, 고용 강화로, 강의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Si양이 1.00％를 초과하면, 인성이 저하되므로, Si양은 1.00％ 이하이다. 더 바람직하게는 0.70％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Si의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.01％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

Mn: 0 초과, 2.50％ 이하

Mn은, 강의 ?칭성을 높여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Mn양이 2.50％를 초과하면, 강의 용접성이 저하되므로, Mn은 2.50％ 이하이다. 더 바람직하게는 2.00％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Mn의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.30％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.50％ 이상이다.

P: 0 초과, 0.10％ 이하

P는, 편석되어, 인성을 저해하는 원소이다. P양이 0.10％를 초과하면, 인성이 현저하게 저하되므로, P양은 0.10％ 이하이다. 더 바람직하게는 0.05％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, P양을 0.001％ 미만으로 저감하면, 제조 비용이 대폭 상승하므로, 실용강상, 0.001％가 실질적인 하한이다. 제조 비용면에서, 0.010％ 이상이 더 바람직하다.

N: 0 초과, 0.02％ 이하

N은, 고용 강화로, 강의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. N양이 0.02％를 초과하면, 고용 N양이 증대되어, 강도가 상승하고, 인성이 저하되므로, N양은 0.02％ 이하이다. 더 바람직하게는 0.015％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, N을 0.001％ 미만으로 저감하면, 제조 비용이 대폭 상승하므로, 실용강상, 0.001％가 실질적인 하한이다. 제조 비용면에서, 0.002％ 이상이 더 바람직하다.

본 발명에 관한 첨가 강은, 특성 향상을 위해, (a) Cu: 2.00 이하, 및/또는 Ni: 2.00％ 이하, (b) Cr: 2.00％ 이하, 및/또는 Mo: 2.00％ 이하, (c) Nb: 0.25％ 이하, 및/또는 V: 0.25％ 이하, 및 (d) Ti: 0.30％ 이하, 및/또는 B: 0.005％ 이하의 원소군 중 1개 또는 2개 이상을 더 함유해도 된다.

(a)군 원소

Cu: 2.00 이하

Ni: 2.00％ 이하

Cu와 Ni는 모두, 강의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Cu양이 2.00％를 초과하면, 강도가 지나치게 상승하여, 인성이 저하되므로, Cu양은 2.00％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 1.60％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Cu의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.10％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.20％ 이상이다.

Ni가 2.00％를 초과하면, Cu와 마찬가지로, 강도가 지나치게 상승하여, 인성이 저하되므로, Ni양은 2.00％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 1.60％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Ni의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.10％ 이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.30％ 이상이다.

(b)군 원소

Cr: 2.00％ 이하

Mo: 2.00％ 이하

Cr과 Mo는 모두, 강의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Cr양이 2.00％를 초과하면, 강도가 지나치게 상승하여, 인성이 저하되므로, Cr양은 2.00％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 1.60％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Cr의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.15％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.25％ 이상이다.

Mo양이 2.00％를 초과하면, Cr과 마찬가지로, 강도가 지나치게 상승하여, 인성이 저하되므로, Mo양은 2.00％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 1.60％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Mo의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.02％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

(c)군 원소

Nb: 0.25％ 이하

V: 0.25％ 이하

Nb와 V는 모두, 탄질화물을 형성하고, 탄질화물의 피닝 효과에 의해, 강도나 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Nb양이 0.25％를 초과하면, 탄질화물이 조대화되어, 인성이 저하되므로, Nb양은 0.25％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.20％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Nb의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.01％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.02％ 이상이다.

V가 0.25％를 초과하면, Nb와 마찬가지로, 탄질화물이 조대화되어, HAZ(Heat-Affected-Zone) 인성이 저하되므로, V양은 0.25％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.20％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, V양의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.01％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

(d)군 원소

Ti: 0.30％ 이하

B: 0.005％ 이하

Ti는, N과 결합하여 질화물을 형성하여 결정립을 미세화하고, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Ti양이 0.30％를 초과하면, 절삭 가공성이 저하되므로, Ti양은 0.30％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.25％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, Ti의 첨가 효과를 충분히 얻는 데는, 0.01％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.02％ 이상이다.

B는, 입계 페라이트의 생성을 억제하여, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. B양이 0.005％를 초과하면, BN이 오스테나이트 입계에 석출되어, 인성이 저하되므로, B양은 0.005％ 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.003％ 이하이다. 하한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, B의 첨가 효과를 충분히 얻으려면, 0.0005％ 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0010％ 이상이다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 하나의 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

용량 300톤의 전로에서 1차 정련한 용강을 레이들에 출강할 때, 금속 Al을 첨가하여 Al 탈산을 실시하였다. 실시예 1에서는, 황 첨가재로서 도 1에 나타내는 품목 A의 황화철광 입자를 사용하였다.

표 1에, 발명예 및 비교예의 황 첨가 강의 연속 주조 시의, 황 첨가재를 첨가한 후의 용강의 성분 조성을 나타낸다.

주: 「T.Al」은, Al의 총량을 나타낸다.

Al 탈산 후, 레이들 가열식 정련 장치에서 온도 조정을 행하고, 이어서 RH식 탈가스 정련 장치를 사용하여 탈가스 처리, 성분 조정을 실시함과 함께, 용강을 교반하여 개재물을 제거하였다. 탈가스 처리, 성분 조정 후, 입경이 상이한 황화철광을 함유하는 황 첨가재를, 용강에 첨가하였다. 황 첨가재의 첨가 후, 균일 혼합 시간 이상의 교반을 행하여 개재물을 제거하였다.

이와 같이 용제한 황 첨가 강을 연속 주조하였다. 연속 주조는, 단면 사이즈 220㎜×220㎜의 블룸 6 스트랜드의 연속 주조기로 실시하였다.

연속 주조 시의 턴디쉬 내의 용강의 과열도(용강의 온도로부터, 이 성분 조성의 강의 액상선 온도를 뺀 값)는 10∼60℃였다. 용강의 스루풋(단위 시간당 주조 용강량)은 0.3∼0.6t/분이었다. 스루풋은, 슬라이딩 노즐의 개방도에 의해 조정하였다.

표 2에, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광의 질량％, 입경 5.0㎜ 미만의 황화철광의 질량％, 입경 37.5㎜를 초과하는 황화철광의 질량％, 노즐 폐색 지수 및 노즐 폐색 성적을 각각 나타낸다. 여기서, 표 2 중의 「No.」는, 표 1 중의 「No.」와 대응되어 있다.

노즐 폐색 지수는, 슬라이딩 노즐의 개방도를 지수화한 것이며, 이하와 같이 정의한 지수이다. 슬라이딩 노즐의 실제의 개방도와, 용강의 스루풋과 용강 헤드로부터 산출되는 노즐 폐색이 없는 상태에서의 슬라이딩 노즐의 이론 개방도의 비(＝실제의 개방도/이론 개방도)를 지수화한 것이다.

여기서, 「이론 개방도」라 함은, 침지 노즐 및/또는 슬라이딩 노즐이 용손도 폐색도 되어 있지 않은 상태에 있어서, 소정의 스루풋을 발생시키기 위해 필요한 슬라이딩 노즐의 개방도이다. 또한, 「실제의 개방도」라 함은 주조 시에 주입계의 게이지가 실제로 나타내는 개방도이다. 침지 노즐 및/또는 슬라이딩 노즐에 알루미나 클러스터 등이 부착되어, 폐색이 진행되면 동일한 유량을 발생시키는 데, 슬라이딩 노즐의 개방도가 커진다. 따라서, 노즐 폐색 지수가 클수록 노즐 폐색이 빈발하는 것을 의미하며, 목표는 1 이하이다.

또한, 노즐 폐색의 상황을 정상 주조기의 노즐 개방도에 대한 변화로도 평가하였다.

표 2 중의 「노즐 개방도의 변화」의 항목의 기호 「+」는, 노즐 개방도의 증가, 즉, 노즐 폐색 경향인 것을 나타내고, 「-」는, 노즐 개방도의 감소, 즉, 노즐 폐색 감소 경향 또는 노즐 개방도가 안정적인 것을 나타낸다.

노즐 폐색 성적은, 노즐 폐색 지수를 3단계로 평가한 결과이며, 노즐 폐색 지수 1 이하를 ◎(좋음), 1을 초과하고 3 이하를 △(좋지 않음), 3 초과를 ×(나쁨)로 하였다.

발명예 1∼50의 연속 주조에서는, 모두, 황 첨가재 중의 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자의 비율이 85질량％ 이상이고, 노즐 폐색 지수가 1 이하이고, 노즐 폐색이 발생하는 일 없이, 연속 주조를 행할 수 있었다.

비교예 51∼65의 연속 주조에서는, 황 첨가재 중의 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자의 비율이 85질량％ 미만이며, 연속 주조 시에, 노즐 폐색이 빈발하였다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 황 첨가재로서, 도 1에 나타내는 품목 B, 품목 C의 황화철광 입자를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 조작으로 황 첨가 강의 연속 주조를 행하였다.

표 3에, 발명예 및 비교예의 황 첨가 강의 연속 주조 시의, 황 첨가재를 첨가한 후의 용강의 성분 조성을 나타낸다.

주: 「T.Al」은, Al의 총량을 나타낸다.

표 4에, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광의 질량％, 입경 5.0㎜ 미만의 황화철광의 질량％, 입경 37.5㎜를 초과하는 황화철광의 질량％, 노즐 폐색 지수 및 노즐 폐색 성적을 각각 나타낸다. 여기서, 표 4 중의 「No.」는, 표 3 중의 「No.」와 대응되어 있다.

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 품목 B, C의 황화철광이라도, 황 첨가재 중의 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자의 비율이 85질량％ 이상이면, 노즐 폐색 지수가 1 이하이고, 노즐 폐색이 발생하는 일 없이, 연속 주조를 행할 수 있었다. 이에 비해, 황 첨가재 중의 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자의 비율이 85질량％ 미만이면, 연속 주조 시에, 노즐 폐색이 빈발하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 용강 중의 황의 수율을 안정화하고, 또한 연속 주조 시의 노즐 폐색의 발생을 방지할 수 있는, 저렴하면서 불순물량이 적은 황 첨가재를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 철강 산업에 있어서 이용가능성이 높은 것이다.

Claims

황 첨가재의 총 질량％에 대해, 입경 5.0∼37.5㎜의 황화철광 입자를 85질량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 용강에 사용하는 황 첨가재.
제1항에 있어서,
상기 입경이 9.5∼31.5㎜인 것을 특징으로 하는, 용강에 대한 황 첨가재.
Al 탈산된 용강에 제1항 또는 제2항에 기재된 황 첨가재를 첨가하는 황 첨가 공정을 포함하고,
질량％로,
C: 0.07∼1.20％,
Si: 0 초과, 1.00％ 이하,
Mn: 0 초과, 2.50％ 이하,
N: 0 초과, 0.02％ 이하
S: 0.012∼0.100％,
Al: 0.015∼0.100을 함유하고,
P: 0.10％ 이하로 제한하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 황 첨가 강을 용제하는 것을 특징으로 하는, 황 첨가 강의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 황 첨가 강이, 또한, 질량％로,
Cu: 2.00％ 이하,
Ni: 2.00％ 이하,
Cr: 2.00％ 이하,
Mo: 2.00％ 이하,
Nb: 0.25％ 이하,
V: 0.25％ 이하,
Ti: 0.30％ 이하,
B: 0.005％ 이하,
로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를
함유하는 것을 특징으로 하는, 황 첨가 강의 제조 방법.