JPS61229461A - ２次脱酸生成物が均一分散した鋼の製造方法 - Google Patents
２次脱酸生成物が均一分散した鋼の製造方法Info
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- JPS61229461A JPS61229461A JP7010585A JP7010585A JPS61229461A JP S61229461 A JPS61229461 A JP S61229461A JP 7010585 A JP7010585 A JP 7010585A JP 7010585 A JP7010585 A JP 7010585A JP S61229461 A JPS61229461 A JP S61229461A
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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
この発明は、２次脱酸生成物が、均一かつ微細分散した
鋼の製造法に関するものである。
鋼の製造法に関するものである。
従来の技術
近年２海洋構造物、船舶、貯槽なと、大型鋼構造物の材
質特性に対する要求は厳しさを増しており、特に溶接部
における低温靭性の抜本的改善が望まれている。一般に
、鋼材をサブマージアーク溶接、エレクトロガス溶接、
あるいはエレクトロスラグ溶接など自動溶接を行なうと
、溶接熱影響部（以下ＨＡＥと称する）の組織が粗大化
する。
質特性に対する要求は厳しさを増しており、特に溶接部
における低温靭性の抜本的改善が望まれている。一般に
、鋼材をサブマージアーク溶接、エレクトロガス溶接、
あるいはエレクトロスラグ溶接など自動溶接を行なうと
、溶接熱影響部（以下ＨＡＥと称する）の組織が粗大化
する。
これに対して、Ｔｉ酸化物を鋼中に均一分散させること
により、溶接後の冷却過程において、これらを核にして
オーステナイト粒内に数多くの微細なフェライトが生成
し、ＨＡＥの結晶粒を実行的に微細化することによって
、優れたＨＡＥ靭性が得られることは特開昭５９−１８
５７８０号公報、特開昭５９−１９０３１３号公報、特
願昭５９−１０１７３２号、特願昭５９−２３７７９８
号において示したとおりである。
により、溶接後の冷却過程において、これらを核にして
オーステナイト粒内に数多くの微細なフェライトが生成
し、ＨＡＥの結晶粒を実行的に微細化することによって
、優れたＨＡＥ靭性が得られることは特開昭５９−１８
５７８０号公報、特開昭５９−１９０３１３号公報、特
願昭５９−１０１７３２号、特願昭５９−２３７７９８
号において示したとおりである。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、通常の製鋼法で溶製される鋼には１寸法
が極めて大きい１次脱酸生成物が必ず存在する。ここで
、１次脱酸生成物とは、溶鋼中で生成する酸化物のこと
であり、 Ａ１１． Ｃａ、 ＲＥＭなど、強脱酸元素
による脱酸生成物が、これに該当する。
が極めて大きい１次脱酸生成物が必ず存在する。ここで
、１次脱酸生成物とは、溶鋼中で生成する酸化物のこと
であり、 Ａ１１． Ｃａ、 ＲＥＭなど、強脱酸元素
による脱酸生成物が、これに該当する。
粗大な１次脱酸生成物は、わずかに水素の補集サイトと
して例外的に使用される以外、有害無益であることが通
説であって、ＨＡＥ靭性は勿論のこと、延性、高温クリ
ープ、ＨＡＥ割れなどの特性を著るしく低下させる。さ
らに、１次脱酸生成物の存在は、それ自身の有害性に加
え、凝固過程において、微細な２次脱酸生成物の凝集核
として作用し、粒内フェライトの核生成サイトとなる２
次脱酸生成物の個数を著るしく減少させる。ここで、２
次脱酸生成物とは、溶鋼の凝固過程において、液相／固
相界面において生成する酸化物であり、 Ｔｉ、 Ｓｉ
など弱脱酸元素による脱酸生成物が、これに該当する。
して例外的に使用される以外、有害無益であることが通
説であって、ＨＡＥ靭性は勿論のこと、延性、高温クリ
ープ、ＨＡＥ割れなどの特性を著るしく低下させる。さ
らに、１次脱酸生成物の存在は、それ自身の有害性に加
え、凝固過程において、微細な２次脱酸生成物の凝集核
として作用し、粒内フェライトの核生成サイトとなる２
次脱酸生成物の個数を著るしく減少させる。ここで、２
次脱酸生成物とは、溶鋼の凝固過程において、液相／固
相界面において生成する酸化物であり、 Ｔｉ、 Ｓｉ
など弱脱酸元素による脱酸生成物が、これに該当する。
これに対し、特開昭５８−２０４１１７号公報は、ＲＨ
脱ガスやＤＨ脱ガスなど溶鋼の攪拌下に脱酸する工程に
おいて、系の均一混合時間内に、脱酸力の弱い順に脱酸
剤を投入し、１次脱酸生成物を凝集・浮上させることな
く、鋼中に均一かつ多数微細分散させる方法が述べられ
ているが、実操業において、１次脱酸生成物の粗大化を
完全に防止することは、極めてむずかしい問題である。
脱ガスやＤＨ脱ガスなど溶鋼の攪拌下に脱酸する工程に
おいて、系の均一混合時間内に、脱酸力の弱い順に脱酸
剤を投入し、１次脱酸生成物を凝集・浮上させることな
く、鋼中に均一かつ多数微細分散させる方法が述べられ
ているが、実操業において、１次脱酸生成物の粗大化を
完全に防止することは、極めてむずかしい問題である。
したがって１粒内フェライトを利用したＨＡＥ靭性の抜
本的改善を実現するためには、実操業に適用可能な酸化
物の微細分散法を確立することが、焦眉の急を要する課
題である。
本的改善を実現するためには、実操業に適用可能な酸化
物の微細分散法を確立することが、焦眉の急を要する課
題である。
問題を解決するための手段
本発明者らは、上記現状を踏まえ、Ｔｉ、 Ｓｉなどの
弱脱酸元素からＡｌｌ、 Ｃａ、 ＲＥＭなとの強脱酸
元素のすべてについて、それらが、溶鋼中および凝固・
冷却中に生成する酸化物の個数、大きさなど分散形態の
特徴について鋭意検討を加え、以下の結果を得た。
弱脱酸元素からＡｌｌ、 Ｃａ、 ＲＥＭなとの強脱酸
元素のすべてについて、それらが、溶鋼中および凝固・
冷却中に生成する酸化物の個数、大きさなど分散形態の
特徴について鋭意検討を加え、以下の結果を得た。
まず、強脱酸元素蚊、Ｃａ、ＲＥＭについては、これら
の元素により溶鋼を脱酸した場合、各々の元素の酸化物
の液相中における溶解度積は比較的小さいことが知られ
でいるが実際に溶鋼中にＭ。
の元素により溶鋼を脱酸した場合、各々の元素の酸化物
の液相中における溶解度積は比較的小さいことが知られ
でいるが実際に溶鋼中にＭ。
Ｃａ、ＲＥＭなどを添加してみると、実質的に溶存酸素
が存在しないことが判った。
が存在しないことが判った。
また、１次脱酸生成物は、溶鋼中で衝突、凝集粗大化が
進み、浮上分離するが、これらを１００％完全に、溶鋼
から除去することはむずかしいことも判った。
進み、浮上分離するが、これらを１００％完全に、溶鋼
から除去することはむずかしいことも判った。
さらにまた、溶鋼中に残存した１次脱酸生成物は、浮上
分離した１次脱酸生成物に比べて粗大化の程度はやや小
さいものの、２次脱酸生成物に比べてかなり大きく、そ
れだけでは粒内フェライトの核生成サイトとして不足す
るばかりでなく、固相／液相界面で生成する２次脱酸生
成物の核となるため、２次脱酸生成物の微細分散を極め
てむずかしくすることが判った。
分離した１次脱酸生成物に比べて粗大化の程度はやや小
さいものの、２次脱酸生成物に比べてかなり大きく、そ
れだけでは粒内フェライトの核生成サイトとして不足す
るばかりでなく、固相／液相界面で生成する２次脱酸生
成物の核となるため、２次脱酸生成物の微細分散を極め
てむずかしくすることが判った。
それに対して、Ｔｉ、 Ｓｉなどの弱脱酸元素で溶鋼を
脱酸した場合には、これらの元素の醸化物の液相中にお
ける溶解度積が比較的大きく、２次脱酸生成物の形成に
必要なＴｉ、 Ｓｉを溶鋼中に添加してもなおかつ、８
Ｑｐｐ＋ｓ程度の酸素を溶鋼中に溶存させることが可能
であることが判った。
脱酸した場合には、これらの元素の醸化物の液相中にお
ける溶解度積が比較的大きく、２次脱酸生成物の形成に
必要なＴｉ、 Ｓｉを溶鋼中に添加してもなおかつ、８
Ｑｐｐ＋ｓ程度の酸素を溶鋼中に溶存させることが可能
であることが判った。
また、弱脱酸元素による１次脱酸生成物は、強脱酸元素
による脱酸に比べてその生成量が少なく、かつ浮上分離
が極めて容易であり、有害無益な粗大介在物を完全に除
去することが可能であることも判った。
による脱酸に比べてその生成量が少なく、かつ浮上分離
が極めて容易であり、有害無益な粗大介在物を完全に除
去することが可能であることも判った。
また、弱脱酸元素による脱酸過程において、１次脱酸生
成物を実質的に含有せず、弱脱酸元素のみ溶存している
場合、溶鋼中に溶存する酸素は、溶鋼の凝固過程におい
て弱脱酸元素と反応して、固相／液相界面で酸化物が核
生成することが考えられる。そこで、実際に核生成過程
を調べてみると、溶鋼中に溶存する酸素および弱脱酸元
素は、凝固に伴ない固相から液相に排出され、両者の界
面で富化された酸素および弱脱酸元素は、当該醸化物の
溶解度積を超えた時点で２次脱酸生成物として核生成す
ることが判った。また２次脱酸生成物は、１次脱酸生成
物に比べて、核生成数が多く、凝集速度も比較的遅いた
め、極めて微細かつ均一に鋼中に分散するが、凝固時の
冷却速度が遅くなると、固相／液相界面の移動速度が減
少し２次脱酸生成物の凝集と、場合によっては、その一
部が浮上分離することにより、微細介在物の数が著るし
く減少することも判った。
成物を実質的に含有せず、弱脱酸元素のみ溶存している
場合、溶鋼中に溶存する酸素は、溶鋼の凝固過程におい
て弱脱酸元素と反応して、固相／液相界面で酸化物が核
生成することが考えられる。そこで、実際に核生成過程
を調べてみると、溶鋼中に溶存する酸素および弱脱酸元
素は、凝固に伴ない固相から液相に排出され、両者の界
面で富化された酸素および弱脱酸元素は、当該醸化物の
溶解度積を超えた時点で２次脱酸生成物として核生成す
ることが判った。また２次脱酸生成物は、１次脱酸生成
物に比べて、核生成数が多く、凝集速度も比較的遅いた
め、極めて微細かつ均一に鋼中に分散するが、凝固時の
冷却速度が遅くなると、固相／液相界面の移動速度が減
少し２次脱酸生成物の凝集と、場合によっては、その一
部が浮上分離することにより、微細介在物の数が著るし
く減少することも判った。
本発明者らは、これらの検討結果に基づき、あらかじめ
、予備脱酸をして、所定の酸素濃度を持つ溶鋼に１弱脱
酸元素のみ投入固溶させ、所定の凝固時冷速で冷却する
ことによって、２次脱酸生成物のみを鋼中に微細分散さ
せることが可能であるとの結論に達し、本発明・を完成
したものである。
、予備脱酸をして、所定の酸素濃度を持つ溶鋼に１弱脱
酸元素のみ投入固溶させ、所定の凝固時冷速で冷却する
ことによって、２次脱酸生成物のみを鋼中に微細分散さ
せることが可能であるとの結論に達し、本発明・を完成
したものである。
すなわち、本発明は、以上の知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨とするところは弱脱酸元素のみを溶
存し、鋳込み前の溶存酸素濃度５〜８Ｑｐｐｍ、かつ、
１次脱酸生成物を実質的に含有しない溶鋼を、凝固時の
冷却速度２０〜ｂで鋳造することを特徴とする２次脱酸
生成物が均一分散した鋼の製造方法にある。
のであり、その要旨とするところは弱脱酸元素のみを溶
存し、鋳込み前の溶存酸素濃度５〜８Ｑｐｐｍ、かつ、
１次脱酸生成物を実質的に含有しない溶鋼を、凝固時の
冷却速度２０〜ｂで鋳造することを特徴とする２次脱酸
生成物が均一分散した鋼の製造方法にある。
作用
以下本発明について、詳細に説明する。
まず、本発明において、弱脱酸元素とは、前述のＴｉ、
Ｓｉの他、Ｎｂ、■、Ｔａ、 Ｃｒ、 Ｋｎの１種ま
たは２種以上を指すものである。つぎに、このような弱
脱酸元素のみを使用する理由は、溶鋼中に酸素を溶存さ
せ、凝固過程において微細かつ均一に分散した２次脱酸
生成物を形成させるためである。
Ｓｉの他、Ｎｂ、■、Ｔａ、 Ｃｒ、 Ｋｎの１種ま
たは２種以上を指すものである。つぎに、このような弱
脱酸元素のみを使用する理由は、溶鋼中に酸素を溶存さ
せ、凝固過程において微細かつ均一に分散した２次脱酸
生成物を形成させるためである。
脱酸力の強いＭ、Ｃａ、ＲＥＭの単独あるいは複数添加
した場合には、溶鋼中の溶存酸素がほとんど存在しなく
なり、２次脱酸生成物は生じない０以上の理由により、
添加元素は弱脱酸元素のみに限定する必要がある。
した場合には、溶鋼中の溶存酸素がほとんど存在しなく
なり、２次脱酸生成物は生じない０以上の理由により、
添加元素は弱脱酸元素のみに限定する必要がある。
つぎに、鋳込み前の溶存酸素濃度は、５ｐｐｍ未満では
、溶鋼の凝固過程において、固相／液相界面における酸
素の濃化度合が少なく１弱脱酸元素との反応により２次
脱酸生成物が析出するのに必要な酸素濃度に到達せず、
たとえ到達してもその数は極めて少なく、またｅｏｐｐ
■超では、固相／液相界面で固溶酸素の濃化が必要以上
に生じ、２次脱酸生成物が過剰に析出するだけでなく２
次脱酸生成物が凝集合体し、組織とは別途に介在物自体
による靭性低下をもたらすため、５〜８０ｐｐｍとした
。
、溶鋼の凝固過程において、固相／液相界面における酸
素の濃化度合が少なく１弱脱酸元素との反応により２次
脱酸生成物が析出するのに必要な酸素濃度に到達せず、
たとえ到達してもその数は極めて少なく、またｅｏｐｐ
■超では、固相／液相界面で固溶酸素の濃化が必要以上
に生じ、２次脱酸生成物が過剰に析出するだけでなく２
次脱酸生成物が凝集合体し、組織とは別途に介在物自体
による靭性低下をもたらすため、５〜８０ｐｐｍとした
。
ざらに、凝固時の冷却速度については、２０℃／ｓｉｎ
未満では、凝固過程において固相／液相界面の移動速度
が遅く、はぼ静止した状態になり、その界面でたとえ２
次脱酸生成物が適量数、核生成してもそれらがお互に凝
集するのに十分な時間が与えられ、粗大化をきたすため
、また、４００℃／■ｉｎ超では、固相／液相界面の移
動速度が速きに過ぎ、たとえ酸素の濃化域が形成されて
も、２次脱酸生成物の核生成に必要な時間的余裕がなく
なり、その数が不足するためその範囲を２０−４００”
０／ｓｉｎとした。
未満では、凝固過程において固相／液相界面の移動速度
が遅く、はぼ静止した状態になり、その界面でたとえ２
次脱酸生成物が適量数、核生成してもそれらがお互に凝
集するのに十分な時間が与えられ、粗大化をきたすため
、また、４００℃／■ｉｎ超では、固相／液相界面の移
動速度が速きに過ぎ、たとえ酸素の濃化域が形成されて
も、２次脱酸生成物の核生成に必要な時間的余裕がなく
なり、その数が不足するためその範囲を２０−４００”
０／ｓｉｎとした。
本発明法により製造される鋳片には、粒内フェライトの
生成核となる微細な２次脱酸生成物がｔｏｓ〜１０Ｂ個
／ｌｌ１１個有ｌｌ１１３存在、ＨＡＥ靭性の極めて優
れた低温大入熱溶接用鋼の製造が可能である。
生成核となる微細な２次脱酸生成物がｔｏｓ〜１０Ｂ個
／ｌｌ１１個有ｌｌ１１３存在、ＨＡＥ靭性の極めて優
れた低温大入熱溶接用鋼の製造が可能である。
以下実施例により、本発明の効果をさらに具体的に示す
。
。
実施例
第１表に本発明法および比較法において使用された溶鋼
の成分、脱酸元素の種類、酸素濃度、冷却速度ならびに
製造された鋳片における酸化物の分散形態を示す、ここ
で、製造法１〜６は本発明方法であり、７〜１６は比較
方法であり、比較方法のうち、７，８は溶存酸素量、９
、ｌＯは凝固時の冷却速度、ｔｔ−ｔｅは脱酸元素の種
類および溶存酸素量において本発明範囲外にある。
の成分、脱酸元素の種類、酸素濃度、冷却速度ならびに
製造された鋳片における酸化物の分散形態を示す、ここ
で、製造法１〜６は本発明方法であり、７〜１６は比較
方法であり、比較方法のうち、７，８は溶存酸素量、９
、ｌＯは凝固時の冷却速度、ｔｔ−ｔｅは脱酸元素の種
類および溶存酸素量において本発明範囲外にある。
第１表から明らかなように、本発明方法１〜６において
は、１次脱酸生成物は存在せず、２次脱酸生成物のみが
存在し、２次脱酸生成物においても、３ＩＬｍ以上の粗
大なものは存在せず、微細分散した介在物のみが存在す
る。
は、１次脱酸生成物は存在せず、２次脱酸生成物のみが
存在し、２次脱酸生成物においても、３ＩＬｍ以上の粗
大なものは存在せず、微細分散した介在物のみが存在す
る。
一方、比較方法のうち、溶存酸素量が過剰な製造方法７
においては３．ＯＩＬｍ以上の粗大な２次脱酸生成物が
存在し、また溶存酸素量が過少な製造方法８においては
、３．０ ｇ ｍ以上の粗大な１次脱酸生成物が存在し
０．１〜３．ＱＩＬｍの微細な２次脱酸生成物の数が少
ない。
においては３．ＯＩＬｍ以上の粗大な２次脱酸生成物が
存在し、また溶存酸素量が過少な製造方法８においては
、３．０ ｇ ｍ以上の粗大な１次脱酸生成物が存在し
０．１〜３．ＱＩＬｍの微細な２次脱酸生成物の数が少
ない。
また、比較方法のうち、凝固時の冷却速度が遅すぎる製
造方法９においては粗大な２次脱酸生成物が存在し、ま
た冷却速度が速すぎる製造方法１０においては、微細な
２次脱酸生成物の数が少ない。
造方法９においては粗大な２次脱酸生成物が存在し、ま
た冷却速度が速すぎる製造方法１０においては、微細な
２次脱酸生成物の数が少ない。
また、強脱酸元素を単独、あるいは１弱脱酸元素と複数
固溶させた製造方法のうち、Ａｌｌ、Ｃａ、ＲＥＭを単
独添加した製造方法１１．１２．１３においては、 ３
．０ａｍ以上の粗大な１次脱酸生成物が存在し、また、
弱脱酸元素Ｔｉ、 Ｓｔと複数添加し、かつ強脱酸元素
の量を制御可能な範囲内で極力少なくした製造方法１４
．１５．１６においては、微細な２次脱酸生成物は存在
するものの、その量は極めて少なく、大部分は、粗大な
１次脱酸生成物となる。
固溶させた製造方法のうち、Ａｌｌ、Ｃａ、ＲＥＭを単
独添加した製造方法１１．１２．１３においては、 ３
．０ａｍ以上の粗大な１次脱酸生成物が存在し、また、
弱脱酸元素Ｔｉ、 Ｓｔと複数添加し、かつ強脱酸元素
の量を制御可能な範囲内で極力少なくした製造方法１４
．１５．１６においては、微細な２次脱酸生成物は存在
するものの、その量は極めて少なく、大部分は、粗大な
１次脱酸生成物となる。
発明の効果
以上の実施例からも明らかなごとく、本発明によれば、
２次脱酸生成物のみが微細かつ均一に分散した鋳片の製
造が可能であり、この鋳片の加熱、圧延、熱処理工程を
経て製造される鋼材は、溶接に際して低入熱から大入熱
まで、各種の溶接を必要とする海洋構造物、船舶、貯槽
など、大型溶接構造物に使用される鋼だけでなく、ＨＡ
Ｅの耐冷間割れ性と耐腐食、耐ＳＲ脆化、高温クリープ
、曲げ加工性、快削鋼の良被削性鍛造割れ性などの特性
に優れた鋼を提供することが可能となるものであり、そ
の効果は極めて顕著なものがある。
２次脱酸生成物のみが微細かつ均一に分散した鋳片の製
造が可能であり、この鋳片の加熱、圧延、熱処理工程を
経て製造される鋼材は、溶接に際して低入熱から大入熱
まで、各種の溶接を必要とする海洋構造物、船舶、貯槽
など、大型溶接構造物に使用される鋼だけでなく、ＨＡ
Ｅの耐冷間割れ性と耐腐食、耐ＳＲ脆化、高温クリープ
、曲げ加工性、快削鋼の良被削性鍛造割れ性などの特性
に優れた鋼を提供することが可能となるものであり、そ
の効果は極めて顕著なものがある。
Claims (1)
- 弱脱酸元素のみを溶存し、鋳込み前溶存酸素濃度５〜８
０ｐｐｍ、かつ、１次脱酸生成物を実質的に含有しない
溶鋼を、凝固時の冷却速度２０〜４００℃／ｍｉｎで鋳
造することを特徴とする２次脱酸生成物が均一分散した
鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010585A JPS61229461A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ２次脱酸生成物が均一分散した鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010585A JPS61229461A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ２次脱酸生成物が均一分散した鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229461A true JPS61229461A (ja) | 1986-10-13 |
| JPH0367467B2 JPH0367467B2 (ja) | 1991-10-23 |
Family
ID=13421924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7010585A Granted JPS61229461A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ２次脱酸生成物が均一分散した鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61229461A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008223081A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Kobe Steel Ltd | 溶接熱影響部の靭性に優れた高張力厚鋼板 |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP7010585A patent/JPS61229461A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| TRANSACTIONS OF THE IRON AND STEEL INSTITUTEOF JAPAN=1979 * |
| TRANSACTIONS OF THE IRON AND STEEL INSTITUTEOF JAPAN=1983 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008223081A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Kobe Steel Ltd | 溶接熱影響部の靭性に優れた高張力厚鋼板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0367467B2 (ja) | 1991-10-23 |
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