JP3736159B2

JP3736159B2 - 清浄性に優れた鋼の製造方法

Info

Publication number: JP3736159B2
Application number: JP35083098A
Authority: JP
Inventors: 英寿松野; 剛村井; 栄司櫻井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000178633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物系非金属介在物の含有量が少なく、清浄性に優れた鋼の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鋼段階における取鍋精錬技術及び鋳造技術の進歩により、酸化物系非金属介在物（以下、「介在物」と記す）の少ない、清浄性に優れた鋼の製造が可能となっているものの、鉄鋼材料に要求される材料特性は、その使用用途の拡大や使用条件の苛酷化に伴い、従来に増して厳しいものとなっている。
【０００３】
鋼中の介在物の起源は、脱酸生成物、スラグやモールドパウダーの混入、空気や取鍋内スラグによる溶鋼の再酸化等であり、そして、鋼中に残留する介在物は最終製品における欠陥の主たる原因となるため、従来、これらの介在物を除去及び無害化するために、数多くの対策が行われてきた。
【０００４】
例えば特開平３−４７９１０号公報には、金属Ａｌと共にＣａＯ系の粉体を添加して脱酸し、脱酸生成物の組成をＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃ 系に制御する方法が開示されている。同号公報によれば、脱酸生成物をＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃ 系とすることで、脱酸生成物の浮上分離が促進して、介在物として残留する脱酸生成物が減少すると共に、Ａｌ₂Ｏ₃のようにクラスター化しないので、最終製品において欠陥が防止されるとしている。しかし、脱酸生成物をＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系としても、必ずしも溶鋼中から除去されるわけではなく、大きなものが鋼中に残留した時には品質の劣化を招き、安定して高い清浄性が得られない。
【０００５】
又、特開平６−１７２９２５号公報には、融点が１３５０℃以下あるいは１６５０℃以上で、且つ粒径が２００μｍ以下の介在物を、鋳片１ｋｇ当たり１０００個以下とした鋳片が開示されている。同号公報によれば、介在物の組成及び量を上記の範囲に規定することで、スリバー疵、ピンホール、フランジクラックの少ない冷延鋼板を製造することができるとしている。しかし、このように介在物の融点、粒径、及び含有量を規定しても、現状の製造方法では、規定した範囲に安定して制御できないといった問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の介在物低減方法は、近年の厳しい要求に必ずしも対応できるものではなく、清浄性の優れた鋼を安定して製造することのできる介在物低減対策が切望されていた。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、脱酸生成物を起源とする介在物が少なくて清浄性の優れた鋼を安定して製造することができる鋼の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による清浄性に優れた鋼の製造方法は、溶鋼にＡｌとＢａとを添加して、生成する介在物がＢａＯを５〜５０ｗｔ％含有するＡｌ₂Ｏ₃−ＢａＯ系組成となるように介在物の形態を制御することを特徴とするものである。その際、ＡｌとＢａの添加順序は、Ａｌを先とし、ＢａはＡｌ添加後とすることが好ましい。
【０００９】
本発明者等は、Ａｌキルド鋼の最終製品として冷延鋼板を選択し、冷延鋼板における介在物性表面欠陥を調査した。その結果、冷延鋼板において介在物性表面欠陥となるのは、ある程度大きなクラスターを形成しているＡｌ₂Ｏ₃であり、クラスターを形成しない単独のＡｌ₂Ｏ₃粒子は欠陥の原因とならないことを確認した。即ち、Ａｌキルド鋼では脱酸時に脱酸生成物としてＡｌ₂Ｏ₃が生成し、このＡｌ₂Ｏ₃がクラスター化し易いが、Ａｌ₂Ｏ₃の形態を制御してクラスター化し難い形態とすることで、介在物性表面欠陥を低減することが可能となる。
【００１０】
Ａｌ₂Ｏ₃の形態を制御する元素としての条件は、Ａｌの脱酸力と同等の脱酸力を有し、且つ溶鋼中で安定的に存在することであるが、本発明者等は、この条件を満たす元素としてＢａを選定し、Ｂａの添加量を変更して冷延鋼板における介在物性表面欠陥の発生率を調査した（後述の実施例で詳細説明する）。その結果、鋼中に残留する介在物中のＢａＯ濃度が５〜５０ｗｔ％となるように、Ｂａを溶鋼に添加して介在物の形態を制御することで、冷延鋼板における介在物性表面欠陥を大幅に低減できることが判明した。
【００１１】
即ち、鋼中の介在物組成をＢａＯ濃度が５〜５０ｗｔ％のＡｌ₂Ｏ₃−ＢａＯ系とすることで、介在物のクラスター化が妨げられ、冷延鋼板における介在物性表面欠陥が防止される。又、介在物をＡｌ₂Ｏ₃ −ＢａＯ系組成とすることで、凝集・合体し易く、浮上分離が促進され、溶鋼中介在物の絶対量が低減する。
【００１２】
尚、介在物中のＢａＯ濃度が５ｗｔ％未満及び５０ｗｔ％を越える範囲において、介在物性表面欠陥の防止に効果が少ない理由は、５ｗｔ％未満では、介在物の形態制御が十分でなく、Ａｌ₂Ｏ₃のクラスターが発生するためであり、又、５０ｗｔ％を越えると、介在物が延性し易くなり、表面欠陥の発生につながるためと思われる。
【００１３】
ＢａはＡｌに比べて高価であり、従って、Ａｌを添加して溶鋼を脱酸した後にＢａを添加することで、Ｂａの歩留りが向上し、製造コストを低減させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき説明する。図１は、溶鋼の成分調整手段として本発明で用いたＲＨ真空脱ガス装置の縦断面概略図である。
【００１５】
図１に示すように、ＲＨ真空脱ガス装置１は、上部槽６及び下部槽７からなる真空槽５と、下部槽７の下部に設けた上昇側浸漬管８及び下降側浸漬管９とで、その基部が構成されており、上部槽６には、原料投入口１１と、排気装置（図示せず）と接続するダクト１２とが設けられ、又、上昇側浸漬管８にはＡｒ吹き込み管１０が設けられている。Ａｒ吹き込み管１０からは環流用Ａｒが上昇側浸漬管８内に吹き込まれる構造となっている。
【００１６】
このような構成のＲＨ真空脱ガス装置１における本発明の適用方法を以下に説明する。先ず、転炉や電気炉等で精錬して溶鋼３を得、こうして得た溶鋼３を収納する取鍋２を真空槽５の直下に搬送する。取鍋２内には転炉及び電気炉精錬時のスラグ４が一部混入し、溶鋼３の湯面を覆っている。尚、スラグ４による溶鋼３の酸化を防止して、より清浄性の優れた鋼を製造するために、取鍋２内のスラグ４中に金属Ａｌ、Ａｌ灰等の脱酸剤又はＣａＯ系のフラックスを添加し、スラグ４中のＦｅＯ、ＭｎＯ等の低級酸化物を予め還元しておくことが好ましい。
【００１７】
次いで、昇降装置（図示せず）にて取鍋２を上昇させ、上昇側浸漬管８及び下降側浸漬管９を取鍋２内の溶鋼３に浸漬させる。そして、Ａｒ吹き込み管１０から上昇側浸漬管８内にＡｒを吹き込むと共に、真空槽５内を排気装置にて排気して真空槽５内を減圧する。真空槽５内が減圧されると、取鍋２内の溶鋼３は、Ａｒ吹き込み管１０から吹き込まれるＡｒと共に上昇側浸漬管８を上昇して真空槽５内に流入し、その後、下降側浸漬管９を介して取鍋２に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ真空脱ガス精錬が施される。
【００１８】
ＲＨ真空脱ガス装置１を用いることで、溶鋼３は、Ａｒにより真空槽５内で激しく攪拌されると共に、下降側浸漬管９から取鍋２に戻る流れにより取鍋２内でも攪拌されるので、溶鋼３中の介在物の浮上分離が促進し、より清浄性の高い溶鋼３を得ることができる。
【００１９】
処理する鋼種の用途に従い、脱水素、脱炭等の処理を施し、更に、必要によりＣ、Ｓｉ、Ｍｎ等の成分を調整して、次いで、原料投入口１１から真空槽５内の溶鋼３にＡｌを添加して脱酸する。添加するＡｌは金属ＡｌやＡｌ合金等を使用し、Ａｌ添加量は、脱酸後の溶鋼３中に０．０１ｗｔ％以上のＡｌが残留する程度とする。
【００２０】
Ａｌ添加後、原料投入口１１からＢａを溶鋼３に添加する。添加するＢａは、金属ＢａやＢａ合金等を使用する。Ｂａの添加量は、介在物中のＢａＯ濃度が５〜５０ｗｔ％になる範囲とし、具体的な目安としてはＢａ純分として溶鋼トン当たり０．０１〜０．５ｋｇ程度とするが、連続添加や分割添加等のＢａ添加方法、及び、添加時の真空槽５の真空度等の影響があり、更には取鍋２の内張り耐火物の種類や連続鋳造設備のタンディッシュの内張り耐火物の種類等の操業条件により最適添加量がこの範囲を外れることもあるので、予めＢａの添加量を変更した試験を行い、操業条件に最適な添加量を把握しておくことが必要である。
【００２１】
Ｂａ添加後、真空槽５内を大気圧に戻してＲＨ真空脱ガス精錬を終了し、その後、取鍋２を次工程の連続鋳造設備や普通造塊設備等の鋳造設備に搬出して溶鋼３を鋳造する。尚、Ａｌ脱酸の時期はＲＨ真空脱ガス精錬中に限るものではなく、取鍋２への受鋼直後でも、又、受鋼直後とＲＨ真空脱ガス精錬中との２回以上に分けてＡｌを添加しても良い。
【００２２】
このようにして溶鋼３を処理することで、脱酸生成物である介在物はＡｌ₂Ｏ₃系からＢａＯを５〜５０ｗｔ％含有するＡｌ₂Ｏ₃ −ＢａＯ系に形態制御されるので、鋼中に残留する介在物の絶対量が少なくなると共に、残留する介在物がクラスター化せず、その結果、最終製品での介在物性欠陥を大幅に低減することが可能となる。
【００２３】
尚、上記説明では、ＲＨ真空脱ガス装置１を用いているが、溶鋼３を処理する設備はＲＨ真空脱ガス装置１に限るものではなく、ＤＨ真空脱ガス装置やＶＡＤ装置等の成分調整機能を有する設備であれば何であっても、上記に準じて本発明を実施することができる。又、上記説明では、Ｂａを真空槽５内の溶鋼３に添加しているが、Ｂａの添加方法は上記に限るものではなく、例えば、金属Ｂａ粉やＢａ合金粉を鉄皮で被覆したワイヤーを溶鋼３に侵入させつつ溶解する方法、所謂ワイヤーフィーダー法であっても、本発明を実施することができる。
【００２４】
【実施例】
図１に示すＲＨ真空脱ガス装置を用い、Ｂａの添加量を変更した試験操業を合計１２ヒート（試験No.１〜１２）行い、これらの操業条件が最終製品の冷延鋼板における介在物性表面欠陥の発生率に及ぼす影響を調査した。
【００２５】
試験操業は次のようにして行った。先ず、高炉から出銑された溶銑を溶銑予備処理にて脱硫及び脱燐した後、上底吹き型転炉に装入して脱炭精錬し、Ｃ濃度が０．０３〜０．０５ｗｔ％、Ｓｉ濃度が０．０３〜０．０６ｗｔ％、Ｍｎ濃度が０．２〜０．４ｗｔ％、Ｐ濃度が０．０１ｗｔ％以下、Ｓ濃度が０．００３ｗｔ％以下の２５０トンの溶鋼を取鍋に出鋼した。その後、ＲＨ真空脱ガス装置において、真空槽内の圧力を１ｔｏｒｒ以下に制御しつつ、Ａｒ吹き込み管から２０００〜３０００Ｎｌ／ｍｉｎのＡｒを上昇側浸漬管内に吹き込み、溶鋼を精錬して所定の成分に調整すると共に金属Ａｌを添加して溶鋼を脱酸した。
【００２６】
Ａｌ脱酸後、金属Ｂａを原料投入口から添加した。金属Ｂａの添加量を変更することで、結果的に介在物中のＢａＯ濃度は３〜９１ｗｔ％になった。金属Ｂａの添加直後、ＲＨ真空脱ガス装置における精錬を終了した。
【００２７】
その後、連続鋳造機でスラブ鋳片に鋳造し、得られたスラブ鋳片を熱間圧延を経て、板厚みが０．１〜０．３ｍｍの冷延鋼板に冷間圧延し、冷延鋼板にて介在物性表面欠陥の発生率を調査した。同時に冷延鋼板から試料を切り出し研磨して、光学顕微鏡及び電子顕微鏡を用いて介在物の組成と清浄性とを調査した。表１に、１２ヒートの試験操業の鋼組成、介在物中のＢａＯ濃度、及び冷延鋼板での介在物性表面欠陥の発生率を示す。本発明では、介在物性表面欠陥発生率の目標値を０．０１％未満とした。
【００２８】
【表１】

【００２９】
図２は、１２ヒートの試験操業における介在物中のＢａＯ濃度と介在物性表面欠陥発生率との関係を示す図であるが、図２に示すように、欠陥発生率を０．０１％未満とするためには、介在物中のＢａＯ濃度を５〜５０ｗｔ％の範囲に制御する必要があることが分かった。尚、表１の備考欄に、本発明の範囲内の試験操業を実施例とし、その他の試験操業を比較例として表示した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、脱酸生成物である介在物はＡｌ₂Ｏ₃系からＡｌ₂Ｏ₃−ＢａＯ系に形態制御されるので、鋼中に残留する介在物の絶対量が少なくなると共に、残留する介在物がクラスター化せず、最終製品での介在物性欠陥を大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いたＲＨ真空脱ガス装置の縦断面概略図である。
【図２】介在物中のＢａＯ濃度と介在物性表面欠陥率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ＲＨ真空脱ガス装置
２取鍋
３溶鋼
４スラグ
５真空槽
６上部槽
７下部槽
８上昇側浸漬管
９下降側浸漬管
１０Ａｒ吹き込み管
１１原料投入口
１２ダクト

Claims

溶鋼にＡｌとＢａとを添加して、生成する介在物がＢａＯを５〜５０ｗｔ％含有するＡｌ₂Ｏ₃−ＢａＯ系組成となるように介在物の形態を制御することを特徴とする清浄性に優れた鋼の製造方法。
Ａｌを添加した後にＢａを添加することを特徴とする請求項１に記載の清浄性に優れた鋼の製造方法。