JPH0347664A - 鋼中介在物の微細化および均一分散方法 - Google Patents
鋼中介在物の微細化および均一分散方法Info
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- JPH0347664A JPH0347664A JP22757089A JP22757089A JPH0347664A JP H0347664 A JPH0347664 A JP H0347664A JP 22757089 A JP22757089 A JP 22757089A JP 22757089 A JP22757089 A JP 22757089A JP H0347664 A JPH0347664 A JP H0347664A
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- steel
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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。
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)
本発明は鋼の製造に関するものであり、有害な介在物の
減少及び微細なMnSを鋼中に均一に析出させる技術に
関するものである。
減少及び微細なMnSを鋼中に均一に析出させる技術に
関するものである。
(従来の技術)
鋼の製造において、脱酸生成物や溶鋼の二次酸化に起因
した非金属介在物は品質に著しい悪影響を与えるので、
この介在物の問題を解決しようとして多くの努力がなさ
れてきた。介在物の問題を解決する手段としては、従来
より数多くの方法が提案されており、これらをまとめた
ものが日本鉄鋼協会出版の「西山記念講座:高清浄度鋼
」 (昭和63年11月14日発行)に記載されている
。これらを大別すると、介在物の数を極力少なくする方
法と、数はある程度残してもその性質を無害化する方法
に分けられる。
した非金属介在物は品質に著しい悪影響を与えるので、
この介在物の問題を解決しようとして多くの努力がなさ
れてきた。介在物の問題を解決する手段としては、従来
より数多くの方法が提案されており、これらをまとめた
ものが日本鉄鋼協会出版の「西山記念講座:高清浄度鋼
」 (昭和63年11月14日発行)に記載されている
。これらを大別すると、介在物の数を極力少なくする方
法と、数はある程度残してもその性質を無害化する方法
に分けられる。
前者の例としては、二次精錬での攪拌や連鋳での注入中
の再酸化防止技術があげられ、例えば同書11頁には攪
拌により脱酸生成物の浮上・分離が促進されると記載さ
れており、また同書13頁には、再酸化防止技術として
ロングノズルによる取鍋・タンデイシュ間の断気鋳造や
、鋳造開始時のタンデイシュ内の不活性ガスシールが記
載されている。後者の例としては、介在物組成制御があ
げられ、例えば同書15頁には目標とすべき介在物組成
の一例があげられている。
の再酸化防止技術があげられ、例えば同書11頁には攪
拌により脱酸生成物の浮上・分離が促進されると記載さ
れており、また同書13頁には、再酸化防止技術として
ロングノズルによる取鍋・タンデイシュ間の断気鋳造や
、鋳造開始時のタンデイシュ内の不活性ガスシールが記
載されている。後者の例としては、介在物組成制御があ
げられ、例えば同書15頁には目標とすべき介在物組成
の一例があげられている。
しかしながら、近年見られるように、ユーザーの厳格な
要求に合わせて介在物個数を極端に低減させるためには
、介在物除去コストが、達成すべき介在物の目標個数が
低下するにつれて指数関数的に増大するという問題があ
る。方法によっては逆に溶鋼の汚染源となる恐れもある
(例えばフィルターによる介在物除去法)。
要求に合わせて介在物個数を極端に低減させるためには
、介在物除去コストが、達成すべき介在物の目標個数が
低下するにつれて指数関数的に増大するという問題があ
る。方法によっては逆に溶鋼の汚染源となる恐れもある
(例えばフィルターによる介在物除去法)。
また、介在物の組成をコントロールして変形しやすい無
害なものに変える方法は有効な方法ではあるが、介在物
の組成のばらつきや分布のばらつきを考慮すると、変形
しやすい組成まで達しなかった比較的大きなサイズの介
在物が残留する恐れがある。
害なものに変える方法は有効な方法ではあるが、介在物
の組成のばらつきや分布のばらつきを考慮すると、変形
しやすい組成まで達しなかった比較的大きなサイズの介
在物が残留する恐れがある。
一方、有害な介在物がある一定の大きさ以上のものであ
ることは、周知の事実であり、例えば小径のボイラーチ
ューブでは、 100 ILra以上の径の介在物が有
害であるといわれている。
ることは、周知の事実であり、例えば小径のボイラーチ
ューブでは、 100 ILra以上の径の介在物が有
害であるといわれている。
一方、鋼材の材質特性に対する要求は年々厳しくなって
きており特に靭性の抜本的改善が望まれている0通常は
鋼のオーステナイトフェライト変態においてオーステナ
イト粒界から粗大なフェライトが析出し、組織は粗大化
する0組織の粗大化と靭性の低下は周知の事実であり、
従来は靭性向上の対策として組織を微細化する方法がと
られている0組織を微細化する有効な手段として例えば
特開昭81−238940号公報にみられるように鋼中
に均一に分散させた微細な介在物を変態核としてオース
テナイト粒内に微細なフェライト(Intragran
ular Ferrite Plate、以下IFPと
称する)を生成させて組織を微細化する方法がとられる
。フェライト変態核の1つにMnSがあり多数のHis
を鋼中に均一に分散析出させることが組織の微細化につ
ながる0本発明者らは特願昭83−53458号公報に
おいて鋼中にN!Isを均一に析出させる方法を開示し
た。しかしながら鋼材の組成、特に主要な合金元素であ
り弱脱酸元素で゛もあるMnおよびSiはその用途によ
って様々であり、これらの組成に応じてZrの添加量の
範囲を決定する必要がある。
きており特に靭性の抜本的改善が望まれている0通常は
鋼のオーステナイトフェライト変態においてオーステナ
イト粒界から粗大なフェライトが析出し、組織は粗大化
する0組織の粗大化と靭性の低下は周知の事実であり、
従来は靭性向上の対策として組織を微細化する方法がと
られている0組織を微細化する有効な手段として例えば
特開昭81−238940号公報にみられるように鋼中
に均一に分散させた微細な介在物を変態核としてオース
テナイト粒内に微細なフェライト(Intragran
ular Ferrite Plate、以下IFPと
称する)を生成させて組織を微細化する方法がとられる
。フェライト変態核の1つにMnSがあり多数のHis
を鋼中に均一に分散析出させることが組織の微細化につ
ながる0本発明者らは特願昭83−53458号公報に
おいて鋼中にN!Isを均一に析出させる方法を開示し
た。しかしながら鋼材の組成、特に主要な合金元素であ
り弱脱酸元素で゛もあるMnおよびSiはその用途によ
って様々であり、これらの組成に応じてZrの添加量の
範囲を決定する必要がある。
(発明が解決しようとする課8)
上記問題点に鑑み、本発明は介在物の無害化法として、
大きなサイズの介在物を凝固直前に微細にする方法およ
びMnおよびSiの組成が異なるいずれの鋼種において
も微細なMnSを鋼中に多く均一に分散させる方法を提
供することを目的とする。
大きなサイズの介在物を凝固直前に微細にする方法およ
びMnおよびSiの組成が異なるいずれの鋼種において
も微細なMnSを鋼中に多く均一に分散させる方法を提
供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
本発明者らは、鋼中の介在物を微細化、均一分散する手
段として、酸素との親和力が強く、かつ酸素と化合した
場合に見かけ比重が大きく、均一に分散する傾向の強い
Zrに着目し、この効果を確認する実験を行なった。そ
の結果、介在物サイズの分布が、Zrを添加(200p
pm)する前に較べて粒径の小さいほうに大幅にシフト
するという効果を確認出来た(第1図)、これに伴い、
MnSも微細分散化することを見い出し−た。
段として、酸素との親和力が強く、かつ酸素と化合した
場合に見かけ比重が大きく、均一に分散する傾向の強い
Zrに着目し、この効果を確認する実験を行なった。そ
の結果、介在物サイズの分布が、Zrを添加(200p
pm)する前に較べて粒径の小さいほうに大幅にシフト
するという効果を確認出来た(第1図)、これに伴い、
MnSも微細分散化することを見い出し−た。
以下にこの発明の概要を示すと、まず鋼中の介在物を微
細化する方法としては1本発明はMnが0.3〜2.0
%、 カッSミラ0.05〜0.5%の範囲ニア!J、
かつA9が0.010%以下の組成を有する炭素鋼を連
続鋳造機で鋳造する場合に、Zrを鋳片内のトータルZ
r(鋼に固溶したZrと酸化物中のZrの和)を以下の
式で表される濃度となるように鋳型内に添加する方法で
あり、更にこの方法の効果を高めるために、鋳型内を電
磁気力により攪拌しながら行う方法である。
細化する方法としては1本発明はMnが0.3〜2.0
%、 カッSミラ0.05〜0.5%の範囲ニア!J、
かつA9が0.010%以下の組成を有する炭素鋼を連
続鋳造機で鋳造する場合に、Zrを鋳片内のトータルZ
r(鋼に固溶したZrと酸化物中のZrの和)を以下の
式で表される濃度となるように鋳型内に添加する方法で
あり、更にこの方法の効果を高めるために、鋳型内を電
磁気力により攪拌しながら行う方法である。
0.07X (Mzr/Wa2) X (CI(0)
C2(O))≦C(Zr)≦l X (Mzr/Mo
z) X (CI(0)−C2(O))ここでMzr:
Zrの原子fi(91,2)Moz:02の分子1(
32) C(Zr) :鋳片内のトータルZr5度(ppm)C
1(0): Mll及びSiを添加する前の溶鋼中酸素
濃度(pp■) C2(O):Mn及びSi及び必要に応じてMを添加し
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■) 次にMnSを均一分散化する方法としては、重量%テM
nを0.3〜2.0%、 Siを0.05〜0.5%、
Mを0.012以下含有する炭素鋼においてMnおよ
びSiを添加した後にZrを溶鋼中に添加する際にZr
添加量を次式に示す範囲に調整することにある。
C2(O))≦C(Zr)≦l X (Mzr/Mo
z) X (CI(0)−C2(O))ここでMzr:
Zrの原子fi(91,2)Moz:02の分子1(
32) C(Zr) :鋳片内のトータルZr5度(ppm)C
1(0): Mll及びSiを添加する前の溶鋼中酸素
濃度(pp■) C2(O):Mn及びSi及び必要に応じてMを添加し
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■) 次にMnSを均一分散化する方法としては、重量%テM
nを0.3〜2.0%、 Siを0.05〜0.5%、
Mを0.012以下含有する炭素鋼においてMnおよ
びSiを添加した後にZrを溶鋼中に添加する際にZr
添加量を次式に示す範囲に調整することにある。
0、IOX (Mzr/Moz) X (CI(0)
C2(O))≦C(Zr)≦0.30× (Mzr/
Moz) X (CI(0)−C2(O))ここでMz
r: Zrの原子量(91,2)Moz:02の分子量
(32) C(Zr) :鋳片内のトータルZr濃度(pp膳)C
1(0): Mn及びSiを添加する前の溶存酸素濃度
(pp園) C2(O)+Zrを添加する前の溶存酸素濃度(ppm
) (作用) 次に本発明について詳しく述べる。初めに介在物の微細
化に関する発明について説明する。
C2(O))≦C(Zr)≦0.30× (Mzr/
Moz) X (CI(0)−C2(O))ここでMz
r: Zrの原子量(91,2)Moz:02の分子量
(32) C(Zr) :鋳片内のトータルZr濃度(pp膳)C
1(0): Mn及びSiを添加する前の溶存酸素濃度
(pp園) C2(O)+Zrを添加する前の溶存酸素濃度(ppm
) (作用) 次に本発明について詳しく述べる。初めに介在物の微細
化に関する発明について説明する。
まず対象となる鋼はわが0.3〜2.Oz、かっSiが
0.05〜0.5$c7)i囲ニアリ、カッAQがO,
OIO!以下の組成を有する鋼である。 MnとSiを
このような組成にしたのは、後述するように本発明では
、Zrを添加する前の溶鋼中の介在物の多くが溶融状態
でMnOとS i 02の混合物となっている必要があ
るためである。上記のMn、 Si組成であれば、この
ような条件を満足することが出来る。
0.05〜0.5$c7)i囲ニアリ、カッAQがO,
OIO!以下の組成を有する鋼である。 MnとSiを
このような組成にしたのは、後述するように本発明では
、Zrを添加する前の溶鋼中の介在物の多くが溶融状態
でMnOとS i 02の混合物となっている必要があ
るためである。上記のMn、 Si組成であれば、この
ような条件を満足することが出来る。
一方A9をo、otox以下に制限したのは次の理由に
よる。A9はZrに較べて、同じ重量で結合する酸素量
が3倍であり、少量のMでも溶鋼中に存在しているにn
Oや5102を還元してしまい、介在物は殆どAq20
3のみとなる。A11203が多量に生成した場合には
クラスターを形成してサイズが大きくなってしまうので
、 Zr添加により介在物の微細化効果がなくなる。そ
こで、 A1103が多量に生成しない条件としてMの
含有量を0.010%以下と定めた。
よる。A9はZrに較べて、同じ重量で結合する酸素量
が3倍であり、少量のMでも溶鋼中に存在しているにn
Oや5102を還元してしまい、介在物は殆どAq20
3のみとなる。A11203が多量に生成した場合には
クラスターを形成してサイズが大きくなってしまうので
、 Zr添加により介在物の微細化効果がなくなる。そ
こで、 A1103が多量に生成しない条件としてMの
含有量を0.010%以下と定めた。
従って、蚊については特に添加しなくても構わないが、
もし必要に応じて添加するとすれば、Mn、 Siの添
加の後からZr添加までの間が望ましい。その他の成分
については特に規制しなくても本発明の効果に重大な影
響を与えない。
もし必要に応じて添加するとすれば、Mn、 Siの添
加の後からZr添加までの間が望ましい。その他の成分
については特に規制しなくても本発明の効果に重大な影
響を与えない。
Zrを添加して介在物のサイズ分布が小さいほうヘシフ
トしたのは、次のメカニズムによるものと思われる。す
なわち本発明の成分系の介在物は、通常の製鋼温度範囲
では殆どが溶融状態のMnOとSiO2の混合物となっ
ている。この混合物はそのまま鋼を凝固させると大きな
サイズの介在物となり、品質に悪影響を与える。ところ
が凝固させる前に本発明の如<Zrを添加すると、Zr
O2とMnOとSiO2の化合物となりそのサイズが小
さくなる。これは添加されたZrが溶鋼中の酸素と反応
してZrO2となり、このZrO2が溶鋼の流れにより
溶融状態のMnOとS i 02の混合介在物と衝突し
て微細にする働きと、Zr、が直接MnOと5in2の
混合介在物と反応してこれを還元するために細かくする
働きの二つによるものである。
トしたのは、次のメカニズムによるものと思われる。す
なわち本発明の成分系の介在物は、通常の製鋼温度範囲
では殆どが溶融状態のMnOとSiO2の混合物となっ
ている。この混合物はそのまま鋼を凝固させると大きな
サイズの介在物となり、品質に悪影響を与える。ところ
が凝固させる前に本発明の如<Zrを添加すると、Zr
O2とMnOとSiO2の化合物となりそのサイズが小
さくなる。これは添加されたZrが溶鋼中の酸素と反応
してZrO2となり、このZrO2が溶鋼の流れにより
溶融状態のMnOとS i 02の混合介在物と衝突し
て微細にする働きと、Zr、が直接MnOと5in2の
混合介在物と反応してこれを還元するために細かくする
働きの二つによるものである。
添加するZrの量は以下のようにして決定した。
まず鋼中トータルZr量と鋼中介在物の粒径の関係を第
2図に示す、この場合ではZr量が400ppHを越え
ると介在物粒径が大きくなる傾向にある。この原因は次
のようなメカニズムによるものと思われる。
2図に示す、この場合ではZr量が400ppHを越え
ると介在物粒径が大きくなる傾向にある。この原因は次
のようなメカニズムによるものと思われる。
Zrを添加する前は、溶鋼中にMnOと5in2の混合
介在物が存在する。添加されたZrはこれを還元してゆ
くが、Zrの添加量が多くなれば、MnOと5iQ2の
混合介在物はすべて還元されて消失し、ZrO2だけと
なってしまう、ZrO2のみの場合は比重も混合介在物
よりも大きくなり、より大きな粒径の介在物も鋼中に残
留することになる。従って、Zr添加による介在物の微
細化効果の限界は、溶鋼中のMnOと5i02がすべて
還元されるZr量であり、これは以下の式で表される。
介在物が存在する。添加されたZrはこれを還元してゆ
くが、Zrの添加量が多くなれば、MnOと5iQ2の
混合介在物はすべて還元されて消失し、ZrO2だけと
なってしまう、ZrO2のみの場合は比重も混合介在物
よりも大きくなり、より大きな粒径の介在物も鋼中に残
留することになる。従って、Zr添加による介在物の微
細化効果の限界は、溶鋼中のMnOと5i02がすべて
還元されるZr量であり、これは以下の式で表される。
Go(Zr)=(Nzr/Moz) X(C+(0)−
C2(O))ここでMzr: Zrの原子量(91,2
)MO2:02の分子量(32) Go(Zr)sZrfa度(ppm) 。
C2(O))ここでMzr: Zrの原子量(91,2
)MO2:02の分子量(32) Go(Zr)sZrfa度(ppm) 。
C+ (0) : Mn及びSiを添加する前の溶鋼中
酸素濃度(pp■)。
酸素濃度(pp■)。
C2(O):Mn及びSi及び必要に応じてMを添加し
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■)。
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■)。
一方Zr量の下限については、上記の鋼中トータルZr
量と鋼中介在物の粒径の関係を調査した実験結果より、
0.07X (:o(Zr)のZr量まで微細化効果が
あった。
量と鋼中介在物の粒径の関係を調査した実験結果より、
0.07X (:o(Zr)のZr量まで微細化効果が
あった。
従って、介在物微細化効果のあるZr量は、Z「添加時
の歩留の影響を除外するために、鋼中トータルZr量(
mに固溶したZrと酸化物中のZ「の和)で表すと以下
のような式となる。
の歩留の影響を除外するために、鋼中トータルZr量(
mに固溶したZrと酸化物中のZ「の和)で表すと以下
のような式となる。
0.07 X (Mzr/Moz) X (G+ (0
) −C2(O))≦C(Zr)≦l X(Mzr/M
oz) X((+(0) C2(O))ここでMzr
: Zrの原子量(91,2)MO2:02の分子1(
32) G(Zr) :鋳片内のトータルZr濃度(ppm)C
:1(0): Mn及びSiを添加する前の溶鋼中酸素
濃度(pp■) C2(O):Mn及びSi及び必要に応じてMを添加し
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■) 次に添加のタイミングについては、Zr添加により微細
になった介在物が十分凝集しないうちに速やかに凝固さ
せるのが望ましいが、現行の連続鋳造機では鋳型で添加
した場合が一番近い条件となる。この観点からいえば、
完全凝固までの所要時間が短い薄スラブ連鋳機での適用
はより効果的である。
) −C2(O))≦C(Zr)≦l X(Mzr/M
oz) X((+(0) C2(O))ここでMzr
: Zrの原子量(91,2)MO2:02の分子1(
32) G(Zr) :鋳片内のトータルZr濃度(ppm)C
:1(0): Mn及びSiを添加する前の溶鋼中酸素
濃度(pp■) C2(O):Mn及びSi及び必要に応じてMを添加し
た後の溶鋼中酸素濃度(pp■) 次に添加のタイミングについては、Zr添加により微細
になった介在物が十分凝集しないうちに速やかに凝固さ
せるのが望ましいが、現行の連続鋳造機では鋳型で添加
した場合が一番近い条件となる。この観点からいえば、
完全凝固までの所要時間が短い薄スラブ連鋳機での適用
はより効果的である。
Z r 02をMnOと5r02の混合介在物に衝突さ
せるための溶鋼の流動は、熱対流やモールドへの注入流
を利用出来るが、更に効果的に衝突させ、微細になった
介在物を均一に分散させるためには、鋳型内を電磁気力
で攪拌しなからZrを添加するのが良い。
せるための溶鋼の流動は、熱対流やモールドへの注入流
を利用出来るが、更に効果的に衝突させ、微細になった
介在物を均一に分散させるためには、鋳型内を電磁気力
で攪拌しなからZrを添加するのが良い。
次にMnSを鋼中に均一分散化する方法について説明す
る。
る。
まず、対象となる鋼は上記の場合と同様に、 Mnカ0
.3〜2.0XテSiカ0.05〜0.5%の範囲にあ
す、カつ蚊が0゜01z以下の組成を有する鋼である。
.3〜2.0XテSiカ0.05〜0.5%の範囲にあ
す、カつ蚊が0゜01z以下の組成を有する鋼である。
MuとSiをこのような組成にしたのは、本発明では
Zrを添加する前の溶鋼中の介在物の多くが溶融状態で
、 MnO拳5i02となっている必要があるからであ
る。
Zrを添加する前の溶鋼中の介在物の多くが溶融状態で
、 MnO拳5i02となっている必要があるからであ
る。
上記の様な組成であればこの条件を満足することが出来
る。一方1Mをこのような組成範囲にしたのは1次の理
由からである0周知の様にMはZrに比べて同じ重量で
結合する酸素量は3倍であり、少量のMでも溶鋼中に存
在しているMnO・5i02を還元してしまい介在物の
殆どはAQ203 となる、そこでM2O3が多量に生
成しない条件として蚊の含有量を0.O1$以下と定め
た。 Zrを添加する前はMn、 Siを添加すること
により溶鋼中にはMn0esio2混合介在物が存在す
る。溶鋼中では1lInO・5i02は凝集合体により
浮上し、個数は減少する。
る。一方1Mをこのような組成範囲にしたのは1次の理
由からである0周知の様にMはZrに比べて同じ重量で
結合する酸素量は3倍であり、少量のMでも溶鋼中に存
在しているMnO・5i02を還元してしまい介在物の
殆どはAQ203 となる、そこでM2O3が多量に生
成しない条件として蚊の含有量を0.O1$以下と定め
た。 Zrを添加する前はMn、 Siを添加すること
により溶鋼中にはMn0esio2混合介在物が存在す
る。溶鋼中では1lInO・5i02は凝集合体により
浮上し、個数は減少する。
添加したZrは、既に含まれているMnおよびSlより
も脱酸力は強いために1Mn0・5i02の一部を還元
してZrO2となり、 MnO・SiO2との複合酸化
物を形成するとともに微細化し、分散する。その理由と
して、ZrO2はMnO・5i02に比べて比重は約2
倍であり、複合酸化物の比重はMnO・SiO2単独の
場合よりも大きくなり、浮上速度は小さくなる。従って
、浮上分離せずに溶鋼中に残留するMnO@5i02個
数はZrを添加しない場合よりも多くなる。その結果と
して、凝固冷却中にMnO・5i02上に析出するMn
Sの個数は増加するものと考えられる。 Zr濃度が0
.10XO1zr/Moz) X(CI(0)−C2(
O))未満の場合は、生成するZrO2の量も少なく、
複合酸化物が形成される割合は低くなるために、その効
果は不十分となる。
も脱酸力は強いために1Mn0・5i02の一部を還元
してZrO2となり、 MnO・SiO2との複合酸化
物を形成するとともに微細化し、分散する。その理由と
して、ZrO2はMnO・5i02に比べて比重は約2
倍であり、複合酸化物の比重はMnO・SiO2単独の
場合よりも大きくなり、浮上速度は小さくなる。従って
、浮上分離せずに溶鋼中に残留するMnO@5i02個
数はZrを添加しない場合よりも多くなる。その結果と
して、凝固冷却中にMnO・5i02上に析出するMn
Sの個数は増加するものと考えられる。 Zr濃度が0
.10XO1zr/Moz) X(CI(0)−C2(
O))未満の場合は、生成するZrO2の量も少なく、
複合酸化物が形成される割合は低くなるために、その効
果は不十分となる。
従って、これを下限値とした。 Zrの添加量が多くな
るにしたがって1個々の複合酸化物に占めるMnO・S
i 02の割合は減少し、最終的に複合酸化物中のM
nO・5i02はすべて還元され、ZrO2だけになる
。優先析出サイトであるMnO・5i02が完全に還元
されるとMnSの析出率は急激に減少する。さらにZr
の添加量を増やしてゆくと、単独で存在するZrO2の
個数が増加してこれらがクラスターとなり、逆に品質に
悪影響をおよぼすようになる。 Zr濃度が0.30×
(Mzr/ Moz)X (CI(0)−Cz(0)
)で表される値を超える場合がこれに相当する。従って
、このときのZr濃度を上限とする。
るにしたがって1個々の複合酸化物に占めるMnO・S
i 02の割合は減少し、最終的に複合酸化物中のM
nO・5i02はすべて還元され、ZrO2だけになる
。優先析出サイトであるMnO・5i02が完全に還元
されるとMnSの析出率は急激に減少する。さらにZr
の添加量を増やしてゆくと、単独で存在するZrO2の
個数が増加してこれらがクラスターとなり、逆に品質に
悪影響をおよぼすようになる。 Zr濃度が0.30×
(Mzr/ Moz)X (CI(0)−Cz(0)
)で表される値を超える場合がこれに相当する。従って
、このときのZr濃度を上限とする。
なお、MnおよびSiを添加する前の溶存酸素濃度C+
(0) (ppm)とZrを添加する前の溶存酸素濃
度C2(O)(PP11)は例えば酸素センサーを用い
て測定し、 Zrの添加量はZrの歩留りを考慮して目
標濃度となるように決定する。 Zrを添加するタイミ
ングは取鍋あるいはし一ドル等でも効果は発揮されるが
Zr添加後は、複合酸化物が凝集しないうちに速やかに
凝固させるのが望ましい、そのために例えば、現行の連
続鋳造機においては鋳型で添加する方法も考えられる。
(0) (ppm)とZrを添加する前の溶存酸素濃
度C2(O)(PP11)は例えば酸素センサーを用い
て測定し、 Zrの添加量はZrの歩留りを考慮して目
標濃度となるように決定する。 Zrを添加するタイミ
ングは取鍋あるいはし一ドル等でも効果は発揮されるが
Zr添加後は、複合酸化物が凝集しないうちに速やかに
凝固させるのが望ましい、そのために例えば、現行の連
続鋳造機においては鋳型で添加する方法も考えられる。
また、例えば薄スラブ連鋳、双ロール鋳造プロセスのよ
うな急冷凝固プロセスにおいては、脱酸剤を添加してか
ら凝固までの時間をできるだけ短くすることが回旋であ
り、本発明の効果を特に発揮できる。
うな急冷凝固プロセスにおいては、脱酸剤を添加してか
ら凝固までの時間をできるだけ短くすることが回旋であ
り、本発明の効果を特に発揮できる。
(実施例)
実施例1
高周波誘導加熱法により鋼を溶製し、これにZrを添加
する実験を行なった。まず純鉄にC,Mn、Siを第1
表に示す組成となるように添加し、その後Zrを添加し
、 Zr濃度2θQPpIIの溶鋼を得た。その前後の
介在物の粒径分布と組成および形態をX線マイクロアナ
ライザーと走査型電子顕微鏡により調査した0Mについ
ては特に添加していないが分析した結果、o、oosx
以下であった。 Mn、Si添加前の溶鋼中酸素濃度は
200ppmであり、またMn、Si添加後の溶鋼中酸
素濃度は80ppmであった。
する実験を行なった。まず純鉄にC,Mn、Siを第1
表に示す組成となるように添加し、その後Zrを添加し
、 Zr濃度2θQPpIIの溶鋼を得た。その前後の
介在物の粒径分布と組成および形態をX線マイクロアナ
ライザーと走査型電子顕微鏡により調査した0Mについ
ては特に添加していないが分析した結果、o、oosx
以下であった。 Mn、Si添加前の溶鋼中酸素濃度は
200ppmであり、またMn、Si添加後の溶鋼中酸
素濃度は80ppmであった。
従って、C(Zr)−0,50X(Mzr/Not)
x(ci(o)−C2(O))となる。
x(ci(o)−C2(O))となる。
その結果、介在物の組成はZr添加前はMnOと810
2の混合介在物であったが、Zrを添加した後ではZr
O2とMn01Si02の複合介在物となっていること
が観察された。これらの介在物のサイズの分布を第1図
に示す、この図からZrを添加することにより、介在物
のサイズ分布が粒径の小さいほうへ大幅にシフトしてい
ることが分かる。
2の混合介在物であったが、Zrを添加した後ではZr
O2とMn01Si02の複合介在物となっていること
が観察された。これらの介在物のサイズの分布を第1図
に示す、この図からZrを添加することにより、介在物
のサイズ分布が粒径の小さいほうへ大幅にシフトしてい
ることが分かる。
本発明者らは介在物の形態の変化を詳細に調査した結果
、ZrO2がMnOと5i02の混合介在物に衝突する
こと、およびZrがMnOとSiO2の混合介在物を還
元することにより介在物サイズが微細になったことが分
った。
、ZrO2がMnOと5i02の混合介在物に衝突する
こと、およびZrがMnOとSiO2の混合介在物を還
元することにより介在物サイズが微細になったことが分
った。
実施例?
垂直曲げ型の連鋳機で第1表と同じ組成の鋼を鋳造する
際に、鋳型内にZrを鋳片内のトータルZr量が200
ppmとなるように添加した。この場合もMは添加して
いないが1分析の結果0.007!であった。 Mn、
Si添加前の溶鋼中酸素濃度は220ppstであり
、Mn、 Si添加後の溶鋼中酸素濃度は90ppmで
あった。
際に、鋳型内にZrを鋳片内のトータルZr量が200
ppmとなるように添加した。この場合もMは添加して
いないが1分析の結果0.007!であった。 Mn、
Si添加前の溶鋼中酸素濃度は220ppstであり
、Mn、 Si添加後の溶鋼中酸素濃度は90ppmで
あった。
従ッテ、C(Zr)=0.54X(Mzr/Mo2)
X(CI(0) C2(O))となる。
X(CI(0) C2(O))となる。
結果を第3図に示すが、実機試験においても実験室での
結果と同じように介在物の粒径分布が小さいほうへ移行
しており、 Zr添加による介在物微細化の効果が現れ
ている。
結果と同じように介在物の粒径分布が小さいほうへ移行
しており、 Zr添加による介在物微細化の効果が現れ
ている。
実施例3
高周波誘導加熱により1kgの溶鋼を溶解し、Zrを添
加する実験を行なった。純鉄を溶解し、 1570℃で
成分調整後、M!1. Si添加の後にZrを添加した
。なお、 Mn、 Si添加前の溶存酸素濃度C1(0
)はいずれの場合も200ppmであった。Zr添加後
は30秒間保定してから坩堝内で放冷凝固させた。
加する実験を行なった。純鉄を溶解し、 1570℃で
成分調整後、M!1. Si添加の後にZrを添加した
。なお、 Mn、 Si添加前の溶存酸素濃度C1(0
)はいずれの場合も200ppmであった。Zr添加後
は30秒間保定してから坩堝内で放冷凝固させた。
得られた鋼塊より試料を採取し、MnSの分布および個
数をX線マイクロアナライザーにより調査した。第2表
に鋼塊の化学分析値およびC2(O)、G(Zr)/(
(Mzr/)Io2)×(C1(O) C2(O))
) 、 MnS個数を示す、第4図にC(Zr)/((
Mzr/Moz)X ((+(0) −Cz(0)))
とMnSの関係を示す0本発明の条件ではMnS個数
は十分得られるのに対し、比較材では不十分である。
数をX線マイクロアナライザーにより調査した。第2表
に鋼塊の化学分析値およびC2(O)、G(Zr)/(
(Mzr/)Io2)×(C1(O) C2(O))
) 、 MnS個数を示す、第4図にC(Zr)/((
Mzr/Moz)X ((+(0) −Cz(0)))
とMnSの関係を示す0本発明の条件ではMnS個数
は十分得られるのに対し、比較材では不十分である。
(発明の効果)
以上の実施例をみても明らかなように、本発明により鋼
中の介在物のサイズが小さくなるので、多大な労力およ
びコストをかけて介在物個数を極端に減少させなくても
品質への悪影響が無くなる。従って、本発明は介在物を
無害化するための有効な手段である。また、本発明によ
りMuとSiの濃度の広い範囲において、微細なMnS
を鋼中に均一に分散させることが可能であり、その結果
粒内フェライトの生成量を増加させ溶接HAZの靭性を
向上させるばかりでなく、微細なMnSが必要な鋼種1
例えば電磁鋼においても特性の向上が期待できる。
中の介在物のサイズが小さくなるので、多大な労力およ
びコストをかけて介在物個数を極端に減少させなくても
品質への悪影響が無くなる。従って、本発明は介在物を
無害化するための有効な手段である。また、本発明によ
りMuとSiの濃度の広い範囲において、微細なMnS
を鋼中に均一に分散させることが可能であり、その結果
粒内フェライトの生成量を増加させ溶接HAZの靭性を
向上させるばかりでなく、微細なMnSが必要な鋼種1
例えば電磁鋼においても特性の向上が期待できる。
また前述したように、例えば薄スラブ連鋳プロセスに代
表されるような急冷凝固プロセスにおいては本発明の効
果は絶大である。
表されるような急冷凝固プロセスにおいては本発明の効
果は絶大である。
第1図はZr(200ppH)添加による介在物粒径分
布の変化を示した図で(a)はZr添加前、(b)はZ
r添加後で、第2図はZr濃度と介在物の粒径との関係
を示した図、第3図はZri加材と比較材との介在物粒
径と介在物個数の関係を示した図である。第4図はC(
Zr)/((Mzr/Mo2) X(C+(0) C
2(O))l とMnS個数の関係を示した図である。
布の変化を示した図で(a)はZr添加前、(b)はZ
r添加後で、第2図はZr濃度と介在物の粒径との関係
を示した図、第3図はZri加材と比較材との介在物粒
径と介在物個数の関係を示した図である。第4図はC(
Zr)/((Mzr/Mo2) X(C+(0) C
2(O))l とMnS個数の関係を示した図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)Mnが0.3〜2.0%、かつSiが0.05〜
0.5%の範囲にあり、かつAlが0.010%以下の
組成を有する炭素鋼を連続鋳造機で鋳造するに際し、鋳
片内のトータルZr(鋼に固溶したZrと酸化物中のZ
rの和)が以下の式で表される濃度となるようにZrを
鋳型内に添加することを特徴とする溶鋼中介在物の微細
化方法。 0.07×(Mzr/Mo_2)×(C_1(O)−C
_2(O)≦C(Zr)≦1×(Mzr/Mo_2)×
(C_1(O)−C_2(O))ここでMzr:Zrの
原子量(91.2) Mo_2:O_2の分子量(32) C(Zr):鋳片内のトータルZr濃度(ppm)C_
1(O):Mn及びSiを添加する前の溶鋼中酸素濃度
(ppm) C_2(O):Mn及びSi及び必要に応じてAlを添
加した後の溶鋼中酸素濃度(ppm) (2)重量%でMnを0.3〜2.0%、かつSiを0
.05〜0.5%の範囲にあり、かつAlを0.010
%以下の組成を有する炭素鋼を製造するに際し、鋳片内
のトータルZr(鋼に固溶したZrと酸化物中のZrの
和)を以下の式で表される濃度となるように溶鋼中にZ
rを添加し、連続鋳造またはインゴットに鋳造すること
を特徴とする鋼中介在物の均一分散方法。 0.10×(Mzr/Mo_2)×(C_1(O)−C
_2(O))≦C(Zr)≦0.30×(Mzr/Mo
_2)×(C_1(O)−C_2(O))ここでMzr
:Zrの原子量(91.2) Mo_2:O_2の分子量(32) C(Zr):鋳片内のトータルZr濃度(ppm)C_
1(O):Mn及びSiを添加する前の溶存酸素濃度(
ppm) C_2(O):Zrを添加する前の溶存酸素濃度(pp
m) (3)鋳型内を電磁気力により攪拌しながら行う請求項
(1)又は(2)記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22757089A JPH0763821B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-09-04 | 鋼中介在物の微細化および均一分散方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303889 | 1989-04-14 | ||
| JP1-93038 | 1989-04-14 | ||
| JP22757089A JPH0763821B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-09-04 | 鋼中介在物の微細化および均一分散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0347664A true JPH0347664A (ja) | 1991-02-28 |
| JPH0763821B2 JPH0763821B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=26434484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22757089A Expired - Fee Related JPH0763821B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-09-04 | 鋼中介在物の微細化および均一分散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763821B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05255801A (ja) * | 1992-02-26 | 1993-10-05 | Nippon Steel Corp | 微小粒子が分散した鋼 |
| US5534084A (en) * | 1992-02-26 | 1996-07-09 | Nippon Steel Corporation | Continuous-cast slab and steel product having dispersed fine particles |
| US5908592A (en) * | 1996-11-07 | 1999-06-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Preparation of high fatigue endurance liquid silicone rubber composition |
| JP2005313228A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toho Sheet & Frame Co Ltd | ドラム缶中埋め溶接方法 |
-
1989
- 1989-09-04 JP JP22757089A patent/JPH0763821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05255801A (ja) * | 1992-02-26 | 1993-10-05 | Nippon Steel Corp | 微小粒子が分散した鋼 |
| WO1995005909A1 (en) * | 1992-02-26 | 1995-03-02 | Nippon Steel Corporation | Continuously cast metal containing minute particles dispersed therein and steel material |
| US5534084A (en) * | 1992-02-26 | 1996-07-09 | Nippon Steel Corporation | Continuous-cast slab and steel product having dispersed fine particles |
| US5908592A (en) * | 1996-11-07 | 1999-06-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Preparation of high fatigue endurance liquid silicone rubber composition |
| JP2005313228A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toho Sheet & Frame Co Ltd | ドラム缶中埋め溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0763821B2 (ja) | 1995-07-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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