JPS6046309A - 鋼改質方法及び鋼改質剤 - Google Patents

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】 本発明は、鋼の改質方法及び鋼改質剤に関するものであ
る。

本発明は、例えば、鋳鋼溶製に際し、通常行なわれてい
る脱ガス処理時に、本発明に係る改質剤単味或は脱ガス
剤と併用添加処理を行なうことにより、鋳鋼鋼質を大幅
に改良せんとするものである。

一般に、鋳鋼は、塑性加工されることがないので、その
性質は溶解及び鋳造法によって著しく影響を受けるもの
で、内部欠陥を極力少なくするため、脱ガス処理が重要
な要素となる。

溶解精練の不良による主な鋳造欠陥として凝固時に発生
するブローホール嗜ピンホールと呼ばれる気泡系欠陥が
ある。これは、溶鋼中に含有される水素・窒素・並びに
酸素に起因するといわれる。これらのガス類を除去する
ｌＩ的で、脱ガス処理が行なわれる。しかし、例えば、
脱酸を充分行なうあまりＡＩの添加量を多くしすぎると
、大型ｐｔｗＩ品の場合にロックキャンデー割れと称す
る欠陥が発生する。この欠陥は、−次オーステナイト結
晶粒界に窒化アルミニウムが析出して粒界脆化を起した
ものである。

このように鋳鋼溶製時における脱ガス処理法の適・不適
によって、製品＃ＩＪ質は著しく左右されるし、また欠
陥発生にもつながって行くものと考えられる。従って、
溶鋼の脱カス処理は、極めて重要なものといえる。

普通、ｐＩ鋼精練において、酸化精練の可否の判定や出
鋼直前の脱酸可否の判定は、第１図に示す破面の状態で
行なう。また、脱酸の可否については、第２図に示す砂
型沈静サンプル断面で判定を行なうのが通常である。第
１図において、（Ｃ）は良好な状１ハ；を、（Ｂ）は酸
化不足状態を、（Ａ）は過酸化状態を夫々示すものであ
る。また、第２図において、（Ａ）は良好状態を、ＣＤ
）は不良状態を、（Ｂ）・　（Ｃ）はその中間状ｙＥを
夫々示すものである。

また、鋳鋼の機械的性質向」二を目的として、熱処理を
行なうのが必須である。

概して、中炭素鋼鋳鋼の鋳造のままの組織は、オーステ
ナイ］・粒界および粒内にフエライＩ・がいわゆるウィ
ドマンステンテン的に析出している。これに対し、完全
焼なまし組織は、フェライトがデンドライト的に大きく
集合し、その周囲を分割されたパーライトが囲んでいる
。焼ならししたものは、フェライトとパーライトが細か
く均一に分布し、焼入れ、焼もどし組織は焼入れによっ
て生じたマルテンサイトが焼もどしにより、微細な炭化
物が均一に析出したいわゆるソルバイト細織となってい
る。

このように、熱処理によって鋳鋼そのものの組織を変え
ることにより、例えば、焼入れと焼もどし、あるいは焼
なまし、焼ならし処理を行なうことにより引張強さ、降
伏点、シャルピー衝撃値等を著しく向」ニさせることが
よく知られている。

これらの効果を、」−述の熱処理を行なわずに鋳造のま
まで満足させることができれば、これによる省エネルギ
ー効果はかなり評価されるといえよう。

本発明においては、上記諸事項を満足させる目的で、鋳
鋼溶製に際して、　Ａ９ｔに行なわれる脱ガス処理にお
ける同時あるいは脱カス処理を行なった後に、本発明に
係る改質剤を添加処理することにより、鋳鋼鋼質を改良
し、無欠陥ｐＩ鋼を製造し、熱処理等によって得られる
機械的性質の向上も鋳造のままの状ｆｆＢ、で得ること
のできる処理方法を開発することに成功した。

鋼質改質剤の主役は、Ｍｇ−ＲＥ−Ｃａでありその総和
を５％以上としたのは、添加剤が０．０３〜１゜０％の
間で添加されるため、５％以下の含有ｈ；ではその効果
が薄れ、添加量を多くする必要があり、鋼種によっては
、これに伴なうＳｉ分の増Ｕ１１゜が望めないからであ
る。ここでＲＥ　希土類金属とはＣｅ、　Ｌａ、　Ｎｄ
、等を含む混合看、土類金１市のことをいう。また、Ｍ
ｇは低誹点の元素であるため単独金属では使用に不便で
あるか、弗化マグネシウムとカルシウム含有合金鉄との
間の５元反応を利用することで、添加時の突沸的な反応
を避けることができるし、またＭｇとＲＥあるいはＣａ
との複合硅素合金鉄の型をとることによって、その反応
が低く抑えられ添加に好都合である。

Ｍｇ−ＲＥ−Ｃａは、一般的には脱硫・脱酸・脱窒素元
素としても有効であることは公知であるが、一般的に用
いられるＡｌ　ｅ　Ｔｉ等の添加剤にくらべ、　Ｍｇ＊
　Ｇａｓ　ＲＥを一緒に含まれる水剤による処理後の溶
湯は、きわめて清浄であり、流動性に富み、鋳込み後の
製品の鋳肌、エッヂを正確に鋳出しするなど数多くのメ
リットが明らかになった。このことは本発明の首題であ
る鋼質の改良の他に鋳込み温度の低下にともなう湯廻り
不良を防止することにも役立つことがわかった。

また、弗化物を使用するときは、その還元発熱反応によ
って温度低下をいくらかでも遅らせることができるし１
反応によって生成したＣａＦ３゜（蛍石）は鋼中の不純
物を件なってｆ＋′化するなどの浄化作用があることも
明らかとなった。

実施例−１ Ｃ０，２０％　ｅＳｉ　０．６０％ｌｌＭｎ　０．７５
％ｅＰ　Ｏ，００９χｅＳ　０．０２１％なる５Ｃ４２
相当品製造の場合の例を示す。

塩基性５ｔエル一式アーク炉を用いて鋼溶耐量４，５ｔ
を１６６５°Ｃで出鋼し、取鍋に本発明に係る改質剤即
ちＭｇＦ、　１５＄ｏＦｅ−５ｉ−ＲＥ（Ｓｉ　３０％
−ＲＥ　３２％）　５％ｅＦｅ−３ｉ−Ｃａ（Ｓｉ　Ｅ
ｉＯ＄−Ｃａ　３０％）４０Ｘ拳Ｆｅ−５ｉ−Ｍｇ−Ｒ
ＥＦｅ−５ｉ−４５％−Ｍｇ　４％−ＲＥ　４％−Ｃａ
　２％）４０％なる組成のものを溶湯に対し０．２％を
出鋼局面に投入雄加後所要の鋳型に注湯した。

この際の砂型沈静サンプルの断面は第２図（Ａ）の良好
状態で、脱ガス状態も良好である。

ちなみに、添加処理前後のカス分析植は第１表の如くに
なる。

この鋳鋼の機械的性質は、第２表に示されるごとく、従
来のＡＩ脱カス処理剤にくらべ降伏点並びに絞りに著し
い向」二がみられた。また、鋳放しのままでもかなり改
良されていることかわかる。

なお、熱処理法は、９４０°Ｃ１時間保持後炉冷とした
。

第３図には、この処理における従来法（左側）と本発明
法（右側）における熱分析曲線を示した。従来法にくら
べ末法の場合、初晶凝固温度は低くかつ平均して凝固速
度が速いことが解る。これは、木改質剤に含有されるＭ
ｇ”ＲＥ−Ｃａの添加によってもたらされる適冷効果が
あられれた為と考えられる。このことは、結晶粒の微細
化につながっていると考えられ製品の機械的性質及び溶
接性の向上をもたらすものである。

実施例−２ Ｇ　Ｏ，２４％会Ｓｉ　０．５５１・Ｍｎ　Ｏ，８０Ｘ
・なる組成の５Ｃ４６相当品の製造にあたり、７　ｔ　
エル一式アーク炉にて６．５ｔの鋳鋼を溶製し、ＡＩ　
０１％添加脱酎処耐後出鋼し、本発明に係る改質剤とし
て、Ｆｅ−９ｉ−Ｍｇ−ＲＥ−ＣＦｅ−９ｉ−％−Ｍｇ
８％−ＲＥ３．５＄−Ｃａ３、Ｏ＄）合金８０％　トＦ
ｅ−５ｉ−ＲＥ−Ｃａ（Ｓｉ　６０％−ＲＥ　１５％−
Ｃａ　２３１）合金２０％　（７）割合のもノド、Ｆｅ
−３ｉ−Ｃａ　−Ｔｉ（Ｓｉ　５５％−Ｃａ　８％−Ｔ
ｉ　１０％）合金７０Ｘ　トＦｅ−３ｉ−Ｃａ−Ｂａ（
Ｓｉ　５０％−Ｃ：ａ　１５％−Ｂａ　１５％）合金３
０Ｅとを程合したものとを７：３の割合で再混合したも
のを溶湯に対し０．２ｚ添加して鋳造した。そのＭ鋼の
機械的性質は第３表のごとくであった。

なお、熱処理法は、８４０°Ｃ１時間保持後炉冷とした
。

この第３表からみても、本発明処理方法によった鋳鋼は
、従来から製造されている熱処理を経た鋳鋼に較べそれ
を上回る特性を示し、そのシャルピー衝撃値は第４図に
示されるように、鋳放し状態でも従来法による熱処理材
に匹敵する値を示しており、本発明処理法の如何に優れ
ているかが証明された。なお、第４図において、点線は
従来法による焼ならし鋳鋼、太実線は本発明処理による
鋳放しのままの鋳鋼、細実線は従来法による焼なまし処
理した＃ＪＩ鋼を大々示す。

実施例−３ Ｇ　Ｏ，０４％　・Ｓｉ　０．５５％　ｌｌＭｎ　０．
５８Ｘ　”　ＰＯ，０３１％＋ＩＳＯ，００９％・Ｎｉ
［ｉ、１５％ｌｌＭｏ１．８４％・Ｃｒ　２４．８８χ
なる組成の合金鋳鋼を５ｔエル一式アーク炉で溶製、ス
ポンジＴｉ　０．２え添加して脱酸処理し、出鋼後局時
に本発明に係るＭｇＦ、　１０％−ＲＥＦＪ１０＄１Ｉ
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃａ（Ｓｉ　［ｆＯ＄−Ｃａ　３０％）合
金５０％及ヒＦｅ−９ｉ−ＭｇＦｅ−９ｉ−４５％−Ｍ
ｇ　５＄−ＲＥ１％）合金３０％を混合シタもノ８０Ｘ
　、　Ｆｅ−３ｉ−Ｔｉ−ＡＦｅ−３ｉ−Ｔｉ−ＡＩ−
５％−Ｔｉ　２０％−ＡＩ　１３％−Ｍｎ　８％−Ｚｒ
　４％−８１％）合金２０％のものを再況合した改質Ｉ
Ｉを溶鋼に対し０．０５％添加処理を行なった。

この際の処理前後の５０倍×２のイ音率の顕微鏡組織は
、第５図（Ａ）処理前、第５図（Ｂ）処理後に示される
ごとく結晶粒度力く著しく改善されていることがわかる
。

第１表 第　２　表 第　３　表

【図面の簡単な説明】 Ｓ１図・第２図は鋳鋼酸化精練の可否判定を示す概略図
、第３図は本発明実施例と従来例とを比較した熱分析曲
線を示すグラフ、第４図は本発明実施例と従来例とのシ
ャルピー衝撃値を比較したグラフ、第５図は本発明実施
例と従来例とを比較した鋳鋼の顕微鏡写真である。 第１国 １’Ａ）　（”Ｂ）　（Ｃ’） ／７１′２Ｍ ｒＡ）　ｒＢ）　（Ｃ’Ｊ　Ｅ） ニア＋３０ 君）Ｖｃ（’Ｃ） 第４匣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素２．０４％以下含有の鋳鋼、旧・ＣｒｅＭｏ等
   を含む低合金鋳鋼、耐食・耐摩耗・耐熱性を有する鋳鋼
   の溶製にあたり、Ａ１・Ｔ１等の脱ガス剤を添加すると
   同時もしくは処理後に、マグネシウム分として弗化マグ
   ネシウム・含マグネシウム硅素合金鉄、カルシウム分と
   して含カルシウム硅素合金鉄、希土類金属として弗化希
   土・含希」二硅素合金鉄、の中から選ばれた一種または
   二種以上の硅素合金鉄及び或は硅素合金鉄と化合物との
   混合物であって、Ｍｇ＊ＲＥ＊Ｃａの総和が少なくとも
   ５％以上含有している改質剤を雄加することを特徴とす
   る鋼改質方法。 ２、改質剤に対して鉄鋼の脱硫・脱酸・脱窒素剤のＢａ
   ｅＴｉ＠Ｚｒ・Ｍｎ−Ａｌの金属或はその元素を一種又
   は二種以上含む合金鉄を２〜４０％の割合で配合するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鋼改質方法
   。 ３、マグネシウム分として弗化マグネシウム・含マグネ
   シウム硅素合金鉄（Ｆｅ−３ｉ−Ｍｇ、Ｆｅ−９ｉ　−
   Ｍｇ−（ａ　、　Ｆｅ−３ｉ−ＭｇＦｅ−３ｉ−合金鉄
   ）、カルシウム分として含カルシウム硅素合金鉄（Ｆｅ
   −５ｉ−Ｃａ　。 ＦｅＦｅ−３ｉ−Ｃａ−、Ｆｅ−３ｉＦｅ−３ｉ−Ｃａ
   −）　、希」二類金属として弗化希士・含希土硅素合金
   鉄（Ｆｅ−５ｉ−ＲＥ、Ｆｅ−５ｉ−ＲＥ−Ｃａ、Ｆｅ
   Ｆｅ−３ｉ−ＲＥ−Ｃａ−）　、の中から選ばれた一種
   または二種以上の硅素合金鉄及び或は硅素合金鉄と化合
   物との程合物であって、Ｍｇ−ＲＥ−Ｃａの総和が少な
   くとも５％以」−含有している鋼改質剤。 ４、銅改質剤に対して＃、鋼の脱硫・脱酸・脱窒素剤の
   Ｂａａ　Ｔｉ　＊　Ｚｒ＊　Ｍｎｓ　Ａｌの金属或はそ
   の元素を一種又は二種以上含む合金鉄を２〜４０％の割
   合で配合することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載鋼改質剤。