JPH02228418A

JPH02228418A - 清浄鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH02228418A
Application number: JP4767989A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hiwatari; 淳一樋渡; Akihiko Ueno; 明彦上野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-11

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】（産業上の利用分野）本発明は、ベアリング等の材料として使われる酸素濃度
および非金属介在物含有量の低い清浄鋼の製造方法に関
し、さらに詳しくは、真空アーク加熱脱ガス法（ＶＡＤ
）にインジェクシッン処理を利用した清浄鋼の安定した
製造方法に関する。

（従来の技術）近年、軸受鋼（ベアリング材）等に代表される清浄鋼に
おいて高い品質が要求されており、そのため疲労強度、
冷間加工性に大きく影響を及ぼす非金属介在物を減少さ
せ、介在物含有量の指針となる酸素濃度を下げることが
求められている。従来、非金属介在物の低減および酸素
濃度低下には以下に記すような方法がとられてきた。

（１）叉Δ旦汰ＶＡＩＩＩ法による二次精錬では、転炉スラグを除去し
た後、媒溶剤を溶鋼上に投入し、鍋底部からのガス攪拌
により媒溶剤を溶鋼中に巻き込ませ精錬を行うが、粉体
吹込みと比較して溶融した媒溶剤と溶鋼との接触面積が
小さく、製造可能な鋼の酸素濃度は高々ｌ０Ｇ）Ｉ）Ｉ
Ｉ程度である。今日の清浄鋼に対する厳しい仕様からは
十分と言えない。

（２）パウダーインジェクシ町ン法パウダーインジェクシッン法は、ランスを溶鋼中に浸漬
し、粉体の媒溶剤をキャリアガスとともに吹込み、非金
属介在物を吸着、浮上させるものであるが、昇温設備を
持たないため溶鋼温度が低下しやすく、吹込量に限度が
ある。また、転炉スラグを除去しないため、転炉スラグ
の影響も排除できない。

（３）ＲＨインジェクシッン法 ■インジェクション法は、ＲＨと粉体吹込み装置を組合
せたものであり、非金属介在物の浮上除去効果はある程
度大きいが、昇温設備を持たず、吹込量に限度がある。

また、転炉スラグの影響も完全には排除できない。

（発明が解決しようとする課題）ここに、本発明の目的は、非金属介在物が著しく低い、
すなわち酸素含有量が極めて低い清浄鋼の安定した製造
方法を提供することである。

さらに本発明の目的は、酸素濃度が好ましくは５　ｐｐ
＋！以下、非金属介在物の大きさが５／Ｊｌ（平均直径
）以下の清浄鋼の安定した製造方法を提供することであ
る。

（諜問題を解決するための手段）本発明者らは、かかる目的を達成するために、まず今日
要求される程度の清浄鋼を製造するための必要条件を抽
出し、それに基づいて従来技術の詳細な検討を行い、そ
の問題点を明らかにするとともにその解決手段の開発を
行った。

今日実際に製造されている清浄鋼の酸素濃度は１０ｐｐ
−超であるが、これ以上の極低酸素濃度の清浄鋼を製造
するためには、従来法とは異なって、次のような各条件
をすべて満足することが必要であることが判明した。

■転炉スラグの影響を排除できること、■必要かつ十分
な量の粉体媒溶剤の添加が可能で、かつそれに伴う十分
な処理時間を確保できること、■良好な攪拌状況が実現
されること、および■処理雰囲気から溶鋼への酸素の吸
収がないこと。

しかしながら、上記■、■についてはＶＡＤ設備を用い
る場合問題はないが、■、■が間圧となる。

また、パウダーインジェクション法では、昇熱および排
気設備を持たないため、■、■が不可能であり、■につ
いても困難である。

一方、Ｒ［Ｉインジェクシラン法では、スラグ更新を行
わないため■が完全でなく、昇熱設備を持たないため極
低酸素濃度を得るためには■の条件も満足できない。

そこで、これらの検討結果に基づいて、鋼中の非金属介
在物および酸素濃度が従来の製造方法と比べて格段に低
い清浄鋼を製造する方法を検討した結果、現在のりＡｌ
ｔ設備でも、大型介在物に対する除去効果が大きいため
、これに加えて特定媒溶剤の分割添加を行えば、またさ
らにそれと撹拌を組み合わせるときには反応時間の確保
を行うためインジエクシラン終了後底吹き攪拌を行うよ
うにすれば、鋼の清浄度を一層向上させることができる
ことを知り、本発明を完成した。

よって、本発明の要旨とするところは、溶鋼に真空下で
アーク加熱および脱ガス処理を行って精錬する際に、粉
体吹込用ランスを該溶鋼中に浸漬し、該ランスを経てキ
ャリアガスと共に好ましくはＣａＯＡ’２１０ｓ　　Ｃ
ａＦｚ系媒溶剤を溶鋼中に吹込むことを特徴とする清浄
鋼の製造方法である。

本発明の好適態様によれば、インジェクシッン終了後、
さらに前記溶鋼中に底部より攪拌用不活性ガスを吹込む
ように構成してもよく、その場合にはさらに一層優れた
清浄度が達成される。

このように、本発明の特徴は、ＶＡＤ法とパウダーイン
ジェクション法を組合せて操業する場合、両者のプロセ
スの効果が相乗的に作用する条件をさらに組合せて清浄
化処理する方法である。ＶＡＤ法の昇熱設備を活用する
と溶鋼表面投入粉体を加えて十分な粉体を吹込むことが
可能である。また、溶鋼底部からのガス攪拌をインジェ
クションランスからのガス攪拌に引き続いて行うことに
より、十分な反応時間が確保でき、これら両者の相乗的
効果により、緩やかな攪拌でも非常に良好な攪拌状況（
湯流れ）が得られ、鋼中の介在物除去および酸素濃度低
減に大きな効果が得られるのである。

（作用）次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体的に説明
する。

第１図は本発明にかかる方法の処理手順を示す工程図お
よび第２図は本発明にかかる方法を実施するための装置
を示す略式説明図である。

慣用の転炉精錬によって所定の鋼組成に溶製された溶鋼
は、まず除滓工程１０でＶＡＤ装置に装入前にスラグド
ラッガーなどの適宜除滓手段で除滓を行い、次いで鍋入
れによりＶＡＯ装置内に配置してからＶＡＤ精錬を行う
ため加熱工程１２、成分調整工程１３およびパウダーイ
ンジェクション工程１４を経て二次精錬を行う、このと
きのパウダーインジェクションに際しては一部のパウダ
ーは溶鋼上に投入する。このときＶＡＤ装置内は真空下
に保持される。一般には加熱時は６００〜６５０　Ｔｏ
ｒｒでよいが、インジェクション時には５０＝１００　
Ｔｏｒｒと真空度を上げるのが好ましい。

このパウダーインジェクションを含む精錬処理の終了時
にあってはさらに必要により溶鋼底部からの撹拌用ガス
の吹き込みを行う攪拌工程１６を設けてもよく、これに
より、投入媒溶剤の反応時間を十分に確保することによ
って脱酸反応を促進する。処理終了後鍋出しを行う。

このような二次精錬にあっては、好適操作は１５〜２０
分加熱処理を行い、その後１０〜１５分インジェクシコ
ン処理を行い１次いでその後５〜１０分間底吹き攪拌を
行うのである。

媒溶剤は、特にＡＱｚＯｓ系介在物の吸着、浮上に有効
なＣａＯ−ＡｈＯｓ　　ＣａＦ２系を用いる。好ましく
は耐火物溶損を押えるためＡＱｚＯｓ　＋ＣａＦｘ≦５
０％とする。具体的は、次のような組成のものを例示す
ることができる。

ＣａＯ：　５０〜６０重量％八（へ（ｈ：　　　１５　〜２５ＣａＦｚ　　：　　２５〜３５　　’ この他の媒溶剤としてはＣａ０−ＣａＦ２系が挙げられ
る。

このような媒溶剤は一部は溶鋼表面に投入し４、残りを
インジェクションするのが好ましい。その割合は溶鋼表
面投入量：インジェクション量の比は２〜３ニア〜８の
割合である。カバースラグとしてはヌ゛２〜３　ｋｇ／
Ｔの量だけ溶鋼上投入が行われればよい。

第２図は、本発明にかかる方法を実施するためのＶＡＤ
装置の略式説明図であり溶鋼収容容器（［取鍋Ｊともい
う）２０はＶＡＤ装置を構成する真空容器２２内に収容
され、内部は当初例えば６００　Ｔｏｒｒ以下程度減圧
される。このときの真空度は溶ｊ［攪拌にも有効である
。

取鍋２０に収容された溶鋼２４は上面が媒溶剤によ）て
覆われ、上方に設けた電極２５との間に発生するアーク
で加熱される。加熱終了後に溶１２４内には浸漬ノズル
２６が浸漬されていてキャリアガスとともに前述の媒溶
剤を吹込んでいる。このパウダーインジェクションの行
われている間は脱ガスに十分なだけ減圧を強化する。パ
ウダーインジェクション終了後、取鍋２０の底部からは
攪拌用の不活性ガス（例：アルゴンガス）が吹込まれる
。

なお、本発明において処理される溶鋼の組成は特に制限
されないが、軸受鋼として代表的には以下の組成範囲の
ものが好ましい。

次に、実施例によって本発明をさらに説明するが、これ
は本発明の例示であって何ら本発明を制限するものでは
ない。

実施例１第１表に示す組成の鋼を第１図に示す工程に従い、第２
図に示すＶＡＤ装置を使用して二次精錬を行った。加熱
２３分、インジェクション１３分、そして撹拌８分であ
った。

媒溶剤は１／４は溶鋼上へ投入し残りはランスより吹込
んだ、　８．９　ｋｇ／Ｔであった。

精錬条件は第２表にまとめて示す。

第３図は本例におけるＶＡ［ｌおよび／またはインジェ
クションによる鋼中酸素濃度の低減効果を示す、　ＶＡ
Ｄまたはパウダーインジェクションの単独処理では、酸
素濃度１０ｐｐｍ程度であるが、それぞれを組合せると
特にキャリアガスと鍋底部からの攪拌との相乗効果によ
り酸素濃度の著しい低下が認められる。参考までに通常
のＣＣ材の例も示す。

なお、図示しないが、底部攪拌なしの場合の酸素濃度は
７〜ａ　ｐｐ園程度であった。

また、媒溶剤を全景浸漬ランス経由で吹込んだときは酸
素濃度は５〜５ｐｐ−となった。

呈上表　　　（重量％）二　Ｓｆ　　　Ｍｎ　　　Ｐ　　　　Ｓ　　　Ｃｒ　　
　Ｃｕ　　−ｈ−１，０１０，２５０，３８０，００９
０，００８１，３８０，０９０，００３２第２表実施例２第３表に示す鋼組成の溶鋼を転炉で溶製後、第１図の工
程に従って、第２図に示すＶＡＤ設備を使って本発明を
実施した。

得られた二次精１ｔｓｉについて非金属介在物の検査を
行った。加熱は２０〜２３分、インジェクションは１４
分、そして底吹き攪拌は１０分行った。媒溶剤の投入方
法は実施例１に同様であった。

試験材は１８０　Ｘ　１８０ｍｍに熱間圧延後直径４０
ｍｍに冷間で鍛伸した棒材を使用した。試験材の中心を
含む縦断面で試験材を切断し、鏡面仕上げした後、光学
顕微鏡で介在物個数を介在物の大きさ別に測定した。従
来例として通常のＣＣ材についても試験した。

第４図に、本発明により得られた製品の介在物個数を示
す、酸素濃度については実施例１とほぼ同様の低減がみ
られた。

ＶＡＤインジェクション法により溶製した試験材の介在
物個数の値は、図中に示した他の方法による比較データ
と比べ格段に低い値になっている。

なお、各方法での処理条件は第４表に示す通りである。

玉主表　　　（重量％）二エエユＳ二ニーム− ！、０２　０．２５　０．３７　０．００８　０．００
９　１．３７　０．０９　０．００３８第４表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる方法の工程図：第２図は、本
発明にかかる方法を実施するための装置の略式説明図；第３図は、実施例の酸素濃度の分析結果を示すグラフ；
および第４図は、実施例における介在物低減効果を示すグラフ
である。（発明の効果）以上、本発明について説明してきたが、本発明によれば
、ＶＡＤとパウダーインジェクションとの組み合わせと
いう掻く簡単な構成を採用することで、今後、増々需要
が増えると考えられる清浄鋼を容易に製造でき、さらに
、好ましくは酸素濃度５ｐｐｍ以下と現状よりもかなり
高い清浄度が期待できるのであって、その斯界に対する
貢献は大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶鋼に真空下でアーク加熱および脱ガス処理を行
って精錬する際に、粉体吹込用ランスを該溶鋼中に浸漬
し、該ランスを経てキャリアガスと共に媒溶剤を溶鋼中
に吹込むことを特徴とする清浄鋼の製造方法。
（２）さらに前記溶鋼中に底部より攪拌用不活性ガスを
吹込む請求項１記載の方法。