JPH09263820A

JPH09263820A - クラスターのないＡｌキルド鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH09263820A
Application number: JP8092983A
Authority: JP
Inventors: San Nakato; 參中戸; Seiji Nabeshima; 誠司鍋島; Kenichi Tanmachi; 健一反町
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-07
Anticipated expiration: 2016-03-25
Also published as: JP3626278B2; EP0829546A1; BR9702137A; EP0829546A4; WO1997036010A1; KR19990021928A; CN1185813A; CA2220272A1; US6120578A

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミナクラスターのないAlキルド鋼を得
る。【解決手段】溶鋼中に、Ca, MgおよびREM のうちから
選ばれる２種以上とAlとの合金を脱酸剤として添加し、
生成する介在物中のAl₂O₃を30〜85wt% の範囲内に調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミナクラス
ターを生成させることなく溶鋼を脱酸し、欠陥の少ない
清浄な鋼製品を得るためのAlキルド鋼の製造方法に関す
るものである。

【０００２】一般に、Alキルド鋼を製造する場合、銑鉄
を転炉で脱炭精錬したのち取鍋内に出鋼し、Alで脱酸し
て溶鋼中の酸素を酸化物として除去し、さらに成分調整
を行ってから連続鋳造して鋳片を得ている。さらに、上
記においてAlで脱酸する際、ガス攪拌やＲＨ脱ガス装置
を用いて酸化物を凝集・合体させ、該酸化物の浮上を促
進する方策が取られているが、鋳片には不可避的に酸化
物すなわちアルミナが残留する。

【０００３】このアルミナはクラスターを形成しやす
く、特にそのクラスターが鋳片表層部に捕捉された場
合、美麗さを要求される自動車用鋼板などの薄鋼板製品
の表面性状が損なわれる。したがって、この種の鋼板に
おいて、アルミナクラスターの発生を防止することは極
めて重要である。

【０００４】

【従来の技術】これまで、アルミナクラスターの生成を
防止するための鋼の脱酸手段として、例えば、特開昭51
−5224号公報（高清浄鋼の製造方法）には、Ca：10〜30
％、Al：２〜20％、Mg：１〜15％、Si：10〜60％、Ba：
10〜30％および残余Feから成る合金剤で溶鋼（高炭素
鋼）を複合脱酸処理する方法が提案開示されている。

【０００５】しかしながら、この合金剤はBaを含むの
で、脱酸剤として溶鋼中に添加した場合、その作業環境
維持に問題がある。また、Siを10〜60％含むのでSiが溶
鋼に残留する。このため厳しい加工を要求される自動車
鋼板には使えない。さらに、この合金剤を使用する場
合、蒸気圧の高いCaとMgとが比較的多量に添加されるこ
とになるので、溶鋼中に添加した場合の歩留りが一定し
ない。このため、アルミナクラスターからの複合組成介
在物の生成、介在物の形態制御性が不安定となり、アル
ミナクラスターの生成防止効果が一定しない。

【０００６】また、特開昭54−116312号公報（溶鋼用脱
酸合金）には、Alに対し２〜10mol％のIIIa族元素
（Ｙ，Ce, Laなど）の１種以上を含む溶鋼用脱酸合金が
提案開示されている。

【０００７】しかしながら、この溶鋼用脱酸合金を用い
て脱酸すると、デンドライト状の酸化物系介在物の生成
を防止するには効果的であり、巨大なクラスターの防止
効果は認められるものの、自動車用鋼板で問題となる直
径100 μm 程度のクラスターの低減が十分でなく、ま
た、生成した酸化物系介在物の浮上・分離性に劣るとい
う問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決し、アルミナクラスターがなく、か
つ、欠点の少ない清浄なAlキルド鋼の製造方法を提案す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記従来技
術の問題点を解決するために実験・検討を重ねた結果、
新規に知見したものであり、その要旨とするところは以
下の通りである。

【００１０】 Alsol ：0.005 wt％以上を含有するAl
キルド鋼を製造するにあたり、溶鋼中に、Ca, Mgおよび
ＲＥＭのうちから選ばれる２種以上とAlとからなる合金
を投入して脱酸し、生成する介在物中のAl₂O₃を30〜85
wt％の範囲内に調整することを特徴とするクラスターの
ないAlキルド鋼の製造方法（第１発明）。

【００１１】合金の組成が、下記式（１）の関係を
満たして含有することを特徴とする第１発明に記載のク
ラスターのないAlキルド鋼の製造方法（第２発明）。〔記〕〔Ca(wt%) ＋Mg(wt%) ＋REM(wt%)〕／Al(wt%) ≦0.5 ---- (1)

【００１２】合金の組成が、下記式（２）および
（３）の関係を満たして含有することを特徴とする第１
発明に記載のクラスターのないAlキルド鋼の製造方法
（第３発明）。〔記〕〔Ca(wt%) ＋Mg(wt%) 〕／Al(wt%) ≦0.3 ---- (2) REM(wt%) ／Al(wt%) ≦0.1 ---- (3)

【００１３】溶鋼が、該溶鋼中のフリー酸素を200
wtppm 以下とする予備脱酸を施したものである第１，２
または第３発明に記載のクラスターのないAlキルド鋼の
製造方法（第４発明）。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の作用について以下に述
べる。まず、この発明でAlsol が0.005 wt% 以上のAlキ
ルド鋼に限定するのは、Alsol が0.005 wt% 未満では、
AlがSiやMnなど溶鋼中に含まれる合金成分と複合した組
成の介在物となり、アルミナクラスターが生成しにく
く、特に、この発明を適用する必要がないことによるも
のである。

【００１５】つぎに、この発明で用いる合金の脱酸剤に
ついて述べる。脱酸剤として用いる合金は、Ca, Mgおよ
びREM （Ce, Laなど) のうちの２種以上とAlとの複合物
とし、これらを予め溶融し、均一化した合金とする。

【００１６】脱酸剤をCa, MgおよびREM のうちの２種以
上とAlとの合金とするのは、Ca, MgまたはREM の１種と
Alとの合金では、複合組成の介在物の形成と、その形態
制御が不安定になりアルミナクラスターの生成防止効果
が十分でなく、薄鋼板での十分な表面性状の改善効果が
達成できないことによる。

【００１７】ここで、図１に、1600℃の温度における金
属元素（Ce, Ca, Mg, Al, Si) の濃度と酸素活量(a₀)
との関係のグラフを示す。

【００１８】図１において、たとえば、ねらいとするア
ルミナクラスターを生成することのない低融点の複合組
成の介在物中の、Al₂O₃の活量を0.5 、CaO の活量を0.
2 およびCe₂O₃の活量を0.2 とし、溶鋼中のAlを１５０
wtppm とすると、等価のCaおよびCeはそれぞれ６wtppm
および３wtppm となる。このような溶鋼の組成と複合介
在物の組成は、少量のMg−REM −Al合金で脱酸すること
により得られる。

【００１９】また、ねらいとする複合介在物中のAl₂O₃
の活量を0.5 、MgO の活量を0.2 およびCe₂O₃の活量を
0.2 とし、溶鋼中のAlを150 wtppm とすると等価のMgお
よびCeはそれぞれ12wtppm および3 wtppm となり、この
ような溶鋼の組成と複合介在物の組成は、少量のMg−RE
M −Al合金で脱酸することにより得られる。

【００２０】この脱酸剤としての合金の組成は、wt% で
あらわす（Ca＋Mg＋REM)／Alの値を0.5 以下とすること
がよい。この値が0.5 を超えると所望の介在物組成が得
られない。CaO やMgO を多く含む介在物組成になると製
品板表面にこれらが現われた時、発銹の問題を生じる場
合がある。また、REM 酸化物を多く含むと、生成した介
在物の形状が角ばったものとなり、クラスター化の抑止
程度が不十分となる。

【００２１】また、（Ca＋Mg) ／Alの値が0.3 以下およ
びREM ／Alの値が0.1 以下の組成の合金であればさらに
よく、１回の添加で比較的容易に所望の複合介在物組成
を得ることが可能である。（Ca＋Mg) ／Alの値が0.3 を
超えると上記の発銹性の増加をもたらすだけでなく、合
金剤の価格も高くなる。また、REM/Alの値が0.1 を超え
るとREM の強い脱酸・脱硫能力のため、単独のREM 硫・
酸化物を生じ易い。このREM 硫・酸化物は比重が大きい
ため溶鋼からの分離、除去が困難である。

【００２２】さらに、この発明では、生成される複合介
在物中のAl₂O₃濃度を30〜85wt% の範囲内に調整するこ
とが重要である。より望ましくはAl₂O₃濃度を30〜70wt
% とすることが好ましい。これは、Al₂O₃濃度が30wt%
未満の場合も、85wt% 超えの場合もこの発明の所期する
効果が得られなく、上記のいずれの場合にも生成する複
合介在物（酸化物系介在物）の融点が高くなり、薄鋼板
での表面性状が改善されないことによる。

【００２３】加えて、複合介在物中のAl₂O₃濃度が30wt
% より少ないと、相対的にCaO やMgO が多くなり、かか
る組成の複合介在物が鋼中に存在すると、薄鋼板で発錆
の原因となることがあり、Al₂O₃濃度が85wt% より多い
と、鋳造時のノズル詰まりや薄鋼板でのスリバー疵の発
生を防止できなくなるなどの問題がある。Al₂O₃濃度が
70wt% 以下ならばクラスターの防止効果がより安定とな
り、表面性状改善効果が著しい。よって、より好ましい
Al₂O₃濃度は70wt% 以下である。さらに、より好ましい
複合介在物組成は、Al₂O₃濃度が30〜85wt% の範囲内に
あり、かつ、重量割合で（CaO ＋MgO)／Al₂O₃の値が0.
5 〜0.8 の範囲である。

【００２４】ついで、この発明で脱酸剤として用いる合
金は、Alにくらべ高価であるので、複合介在物組成の調
整が可能な範囲内で添加量を減少させることが望まし
い。そのため、合金添加前の溶鋼中のフリー酸素濃度を
200 wtppm 以下となるように予備脱酸しておくことが経
済性の観点から極めて有効である。この予備脱酸は、真
空中での溶鋼の攪拌、Ｃによる脱酸、Alによる軽脱酸、
SiやFeSiによる脱酸等で行うことでよい。

【００２５】

【実施例】

実施例１容量30Kgの高周波溶解炉を用い、Ｃ：0.01wt% 、Si：t
r、Mn：0.2 wt% 、Ｐ：0.010 wt% およびＳ：0.010 wt%
の溶鋼を溶製したのち、1600℃の温度に保持しなが
ら、カーボン粒子を添加して予備脱酸しフリー酸素：13
0 wtppm の溶鋼とした。

【００２６】この溶鋼中に、79wt% Al−16wt% Ca−５wt
％REM の合金を0.8 Kg／ｔ添加して脱酸したのち鋳造
し、Ｃ：0.02wt% 、Si：tr、Mn：0.2 wt% 、Ｐ：0.010
wt% およびＳ：0.010 wt% の鋼塊を得た。かくして得ら
れた鋼塊中の介在物の形態を示す金属組織写真を、通常
のAlのみでの脱酸によるものと比較して図２（ａ）およ
び（ｂ）に示す。

【００２７】図２から明らかなように、上記の合金脱酸
によるもの（ａ）は、Al脱酸によるもの（ｂ）に見られ
るアルミナクラスターはなく、球形の複合組成の介在物
が得られている。

【００２８】実施例２実施例１と、同じ溶解炉を用いて同じ成分組成の溶鋼を
溶製したのち、予備脱酸によりフリー酸素：180 wtppm
の溶鋼とした。この溶鋼中に、78wt% Al−15wt% Mg−７
wt% REM の合金を0.6 Kg／ｔ添加して脱酸したのち鋳造
し、実施例１とほぼ同じ成分組成の鋼塊を得た。

【００２９】かくして得られた鋼塊中の介在物を調査し
た結果、介在物は全て球状で、MgO−Al₂O₃−Ce₂O₃ 系
の複合組成になるものであった。

【００３０】実施例３Ｃ：0.03wt% 、Si：tr、Mn：0.02wt% 、Ｐ：0.015 wt%
、Ｓ：0.010 wt% を含有する溶鋼を280 ｔの上、底吹
転炉で溶製した。この溶鋼をRH脱ガス装置を用いて還流
し、脱炭処理後に金属Alを0.7 Kg／ｔ用いて予備脱酸し
た。この時、処理前の溶鋼温度は1605℃であり、５分間
の還流時間で溶鋼中のフリー酸素は600 wtppm から180
wtppm に低下した。溶鋼中のトータル酸素は処理後で１
９０wtppm であった。また、Ｃは18wtppm であった。そ
の後、この溶鋼に79％Al-10 ％ Ca −６％Mg−５％REM
合金を0.8 Kg／ｔ添加し、10分間還流処理した。この処
理後の溶鋼の温度は1585℃、溶鋼のトータル酸素は18pp
m であった。

【００３１】かくして得られたAl合金キルド鋼溶鋼をタ
ンディッシュを介して220 ×1200mmの連続鋳造鋳型に注
入し、2.0m／min の鋳造速度で鋳造して鋳片を得た。こ
の鋳片を加熱後、熱間および冷間圧延を施して厚さ0.8
mmの冷延鋼板とし、表面欠陥不良率を調査した。

【００３２】その結果、従来の単独Alキルド鋼の表面欠
陥不良率（重量比）が0.8 ％であるのに対し、上記によ
り得た冷延鋼板の表面欠陥不良率は０％であり、また、
冷延鋼板内の介在物はAl₂O₃濃度が30〜70の範囲内にあ
った。このように、この発明に基づき製造されたAlキル
ド冷延鋼板は、アルミナクラスターが認められず、極め
て表面性状が優れており、介在物に起因する表面欠陥は
皆無であった。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、Alキルド鋼を製造するにあ
たり、Ca、 Mg およびREM のうちから選ばれる２種以上
とAlとの合金を脱酸剤として用い、生成する介在物中の
Al₂O₃を30〜85wt% の範囲に調整するものであり、この
発明によれば、アルミナクラスターのないAlキルド鋼を
製造することができ、Alキルド鋼の欠点であるアルミナ
クラスターに起因する欠陥の発生を未然に防止すること
が可能になる。また、この発明に基づいて製造されるAl
キルド鋼は、自動車用薄鋼板にとどまらず、軸受け用鋼
やバネ用鋼などの高炭素鋼、厚板やパイプ用鋼あるいは
ステンレス鋼等にも有利に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】1600℃の温度における金属元素の濃度と酸素活
量との関係のグラフである。

【図２】介在物の形態を示す金属組織写真である。
（ａ）は合金脱酸によるものである。（ｂ）はAl脱酸に
よるものである。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Alsol ：0.005 wt％以上を含有するAlキ
ルド鋼を製造するにあたり、溶鋼中に、Ca, MgおよびＲＥＭのうちから選ばれる２種
以上とAlとからなる合金を投入して脱酸し、生成する介
在物中のAl₂O₃を30〜85wt％の範囲内に調整することを
特徴とするクラスターのないAlキルド鋼の製造方法。
【請求項２】合金の組成が、下記式（１）の関係を満
たして含有することを特徴とする請求項１に記載のクラ
スターのないAlキルド鋼の製造方法。〔記〕〔Ca(wt%) ＋Mg(wt%) ＋REM(wt%)〕／Al(wt%) ≦0.5 ---- (1)
【請求項３】合金の組成が、下記式（２）および
（３）の関係を満たして含有することを特徴とする請求
項１に記載のクラスターのないAlキルド鋼の製造方法。〔記〕〔Ca(wt%) ＋Mg(wt%) 〕／Al(wt%) ≦0.3 ---- (2) REM(wt%) ／Al(wt%) ≦0.1 ---- (3)
【請求項４】溶鋼が、該溶鋼中のフリー酸素を200 wt
ppm 以下とする予備脱酸を施したものである請求項１，
２または３に記載のクラスターのないAlキルド鋼の製造
方法。