JPS6252006B2 - - Google Patents

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JPS6252006B2
JPS6252006B2 JP12743879A JP12743879A JPS6252006B2 JP S6252006 B2 JPS6252006 B2 JP S6252006B2 JP 12743879 A JP12743879 A JP 12743879A JP 12743879 A JP12743879 A JP 12743879A JP S6252006 B2 JPS6252006 B2 JP S6252006B2
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JP
Japan
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steel
inclusions
magnesium
calcium
inclusion
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JP12743879A
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Japanese (ja)
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JPS5591923A (en
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Tamaashu Isutoaan
Tamaashu Rajosu
Kitsushu Jura
Kitsushu Yoojefu
Kaarudooru Antaru
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Original Assignee
Vasipari Kutato Intezet
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Publication date
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Publication of JPS6252006B2 publication Critical patent/JPS6252006B2/ja
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼の介在物含量の低減および鋼の組
織微細化のための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing the inclusion content of steel and for refining the structure of steel.

鋼における介在物を生じさせる不純物は、次の
成分をもつものである。:即ち、酸化物、硫化
物、燐化物、珪酸塩、アルミン酸塩、窒化物、砒
化物類など、または、多分それらの錯化合物であ
ろう上記化合物の複合体。
Impurities that cause inclusions in steel have the following components. i.e., oxides, sulfides, phosphides, silicates, aluminates, nitrides, arsenides, etc., or complexes of the above compounds, possibly complexes thereof.

介在物それ自体は外因的または内因的であり得
る。内因性介在物の成長が、ある介在物除去合金
の供給または溶解度の変化によつて開始されるこ
とは周知である。
The inclusion itself can be extrinsic or endogenous. It is well known that the growth of endogenous inclusions is initiated by changes in the supply or solubility of certain inclusion-removing alloys.

介在物除去の温度において、介在物除去合金の
作用の下、1次介在物は比較的容易に鋼浴から除
去されることができる。適当な介在物除去合金並
びに方法を適用した場合は、除去は殆ど完全であ
ろう。
At the inclusion removal temperature, primary inclusions can be relatively easily removed from the steel bath under the action of the inclusion removal alloy. If appropriate inclusion removal alloys and methods are applied, removal will be nearly complete.

鋼のそれよりも小さい比重および低い融点をも
つ不溶性介在物を生成するすべての合金がその目
的に対して適当である。適用される方法は、金属
浴中にある介在物の浮上を促進する必要がある。
All alloys that produce insoluble inclusions with a lower specific gravity and lower melting point than that of steel are suitable for that purpose. The applied method should promote the flotation of inclusions present in the metal bath.

介在物除去に次ぐ鋳湯の過程において、金属溶
湯は冷却し、平衡定数の変化によつて、2次介在
物が出現する。これら2次介在物の除去は1次介
在物のそれよりも更に複雑であり、それらの全部
の除去は実際上、不可能である。
In the casting process following inclusion removal, the molten metal cools and secondary inclusions appear due to changes in the equilibrium constant. Removal of these secondary inclusions is more complicated than that of primary inclusions, and removal of all of them is practically impossible.

液相線および固相線の間(即ち、液相+固相2
−相域の中)においては、結晶粒界に沿つてささ
つている3次介在物の除去は、介在物の偏析のた
めに、可能でない。更に、多様変態の際に平均的
箇所(気泡、粒界、転位)上に、強く偏析する4
次介在物を除去することは、低下した溶解度のた
めに不可能である。
Between the liquidus line and the solidus line (i.e. liquid phase + solid phase 2
- in the phase region), removal of tertiary inclusions extending along the grain boundaries is not possible due to segregation of the inclusions. Furthermore, during various transformations, 4 particles strongly segregate on average locations (bubbles, grain boundaries, dislocations).
Removal of secondary inclusions is not possible due to reduced solubility.

鋼中の大部分の介在物は、最も有害である酸化
物介在物である。したがつて、それらの除去また
は低減は極めて重要である。その故に我々は何よ
りも先ず第一にこれらの介在物を扱い、しかしな
がら同時にその方法は他の介在物の除去に対して
も同様に適用されうることを強調する必要があ
る。
Most inclusions in steel are oxide inclusions, which are the most harmful. Their removal or reduction is therefore extremely important. We therefore deal first and foremost with these inclusions, but at the same time it must be emphasized that the method can be applied equally to the removal of other inclusions.

室温における鋼中の酸化物介在物の量は、脱酸
によつて影響されうる酸素の活量水準に依存す
る。
The amount of oxide inclusions in steel at room temperature depends on the oxygen activity level, which can be affected by deoxidation.

脱酸は極めて複雑であり、こみ入つた冶金学的
方法であり、多くの要因(脱酸元素の脱酸能力、
量的組成、融点、溶解度の限度および速度など、
さらには、浴の温度および酸化度、その他の添加
物の量、重要な役割を果たす脱酸生成物の物理
的・化学的特性、成長並びに除去)によつて影響
をうける。これら要因の中で、脱酸剤の脱酸能力
が、脱酸効果の観点から極めて重要である。
Deoxidation is an extremely complex and intricate metallurgical process that depends on many factors (the deoxidizing ability of the deoxidizing element;
quantitative composition, melting point, solubility limits and rates, etc.
Furthermore, it is influenced by the temperature and degree of oxidation of the bath, the amount of other additives, the physical and chemical properties of the deoxidation products, which play an important role (growth and removal). Among these factors, the deoxidizing ability of the deoxidizing agent is extremely important from the viewpoint of the deoxidizing effect.

脱酸は冶金学的方法としては幾分複雑ではある
が脱酸は現在でも、脱酸剤を鋼浴の面上に単純に
投入することによつて行なわれている。最近、脱
酸剤を金属溶湯中に導くために、吹込ランスおよ
び不活性ガス流が適用されているに過ぎない。
Although deoxidation is a somewhat complex metallurgical process, deoxidation is still carried out by simply introducing a deoxidizing agent onto the surface of the steel bath. Recently, blowing lances and inert gas streams have only been applied to introduce deoxidizers into molten metals.

特殊な場合に、脱酸材料の溶融および空気中の
酸素を避けるために脱酸が真空中で行なわれる。
In special cases, deoxidation is carried out in vacuum to avoid melting of the deoxidizing material and oxygen in the air.

ハンガリー特許第172104号は介在物除去合金の
作用の下で偏析する1次内因性介在物の除去を扱
つている。介在物除去合金の組成も、浴からの介
在物除去の種々の方法も公表されている。
Hungarian Patent No. 172104 deals with the removal of primary endogenous inclusions that segregate under the action of inclusion-removal alloys. The compositions of inclusion-removal alloys and various methods of removing inclusions from baths have been published.

鋼から介在物を除去するため最も適当なこの介
在物除去合金は、2〜20%のチタニウム、ジルコ
ニウム、ニオビウム、ハフニウム、セリウム、ほ
う素および残余鉄の外に、40〜50%シリコン、15
〜30%アルミニウム、10〜25%のカルシウム、
1.5〜15%のマンガンを含む。
This inclusion removal alloy, which is most suitable for removing inclusions from steel, contains 2-20% titanium, zirconium, niobium, hafnium, cerium, boron and residual iron, as well as 40-50% silicon, 15%
~30% aluminum, 10-25% calcium,
Contains 1.5-15% manganese.

上記の解決法はしかし一次の介在物の除去にだ
け適しているもので二次介在物の量を減らすこと
や、鋼組織を微細化するためにそれぞれ適用され
ない。
The above solutions, however, are only suitable for removing primary inclusions and are not applicable to reducing the amount of secondary inclusions or refining the steel structure, respectively.

本発明の目的は、鋼の2次介在物含量の低減お
よび鋼組織微細化の方法である。
The object of the present invention is a method for reducing the content of secondary inclusions in steel and refining the steel structure.

本発明によれば、介在物は、周囲の圧力と同じ
か、またはそれより高い圧力の下で、カルシウム
および/またはマグネシウムを含む介在物除去合
金によつて鋼から除去される。そのあと、真空を
生じさせて、カルシウムおよび/またはマグネシ
ウムは鋼浴から蒸発せしめられる。
According to the invention, inclusions are removed from the steel by an inclusion removal alloy containing calcium and/or magnesium under pressures equal to or higher than ambient pressure. A vacuum is then created to evaporate the calcium and/or magnesium from the steel bath.

高圧、好ましくは2〜6気圧の下で介在物を除
去することが有利である。沸騰放出の間、使用さ
れる真空度は一般に10-3ないし10トルである。
It is advantageous to remove inclusions under high pressure, preferably 2 to 6 atmospheres. During boiling off, the vacuum level used is generally between 10 -3 and 10 Torr.

本発明を実施する装置は、密閉室および、鋼浴
噴射装置をもつタンデイツシユおよびランスから
成る。室は真空装置を備えている。圧力源は噴射
手段に付属させるのが好ましい。
The apparatus for carrying out the invention consists of a closed chamber and a tundish and lance with a steel bath injection device. The chamber is equipped with a vacuum system. Preferably, the pressure source is associated with the injection means.

本発明の本質は、カルシウムの−そして特にマ
グネシウムの−脱酸能力が大いに圧力に依存して
いるということを実証することであり鋼の組織微
細化同様に鋼の介在物含有量を低減するために
我々が発明した方法と装置にての本質が用いられ
る。
The essence of the present invention is to demonstrate that the deoxidizing ability of calcium - and especially of magnesium - is highly pressure dependent, and to reduce the inclusion content of steel as well as the microstructural refinement of steel. The essence of the method and apparatus we have invented is used in

上述のハンガリー特許に示された合金を用いて
脱酸実験に着手することによつて我々は上述の結
論に到達した。これらの実験の過程中、脱酸は次
によつて遂行された: (a) 鋼浴に脱酸材料を投入する; (b) 不活性ガスを用いランスを通して脱酸剤を吹
込み、そして (c) 真空を用いる。
We reached the above conclusion by undertaking deoxidation experiments using the alloy shown in the above-mentioned Hungarian patent. During the course of these experiments, deoxidation was accomplished by: (a) charging the deoxidizing material into the steel bath; (b) bubbling the deoxidizing agent through a lance with an inert gas; and ( c) Using a vacuum.

最良の結果はランスおよび不活性ガスを用いて
遂げられることが実験で証明された。技術水準の
面で最良の結果は真空中の脱酸から期待されるは
すであつたので、このことは驚くべきことであつ
た。
Experiments have shown that the best results are achieved using a lance and an inert gas. This was surprising since, in terms of the state of the art, the best results would have been expected from deoxidation in vacuum.

後に、ランス並びに不活性ガスを適用し、この
段階に次いで真空を生じさせて脱酸を行つた。こ
の方法において驚くべき良好な結果が得られた。
その水素含量同様に、酸素および硫黄の含量はこ
れまでよりも少なかつた。脱酸剤は、かなりの量
のマグネシウムおよびカルシウムを、実際含有し
たのであるが、介在物は殆ど何らの酸化マグネシ
ウムおよび酸化カルシウムも含まなかつた。大部
分の介在物は結晶粒界上にではなくて結晶線の内
側に発見されるものであつたこともまた驚くべき
ことであつた。介在物は小さく、鋼の組織は驚く
ほどに微細であつた。
Later, deoxidation was carried out by applying a lance as well as an inert gas and following this step by creating a vacuum. Surprisingly good results were obtained with this method.
Its oxygen and sulfur contents were lower than ever, as was its hydrogen content. Although the deoxidizer actually contained significant amounts of magnesium and calcium, the inclusions contained almost no magnesium oxide and calcium oxide. It was also surprising that most inclusions were found inside the crystal lines rather than on the grain boundaries. The inclusions were small and the steel structure was surprisingly fine.

さらに行つた試験は、最良の結果は、マグネシ
ウムおよびカルシウムを含有する合金を用い加圧
下に脱酸を行うことによつて成し遂げられ、その
後に鋼を真空中で処理すべきであるという結論に
導いた。
Further tests led to the conclusion that the best results were achieved by deoxidizing under pressure using alloys containing magnesium and calcium, followed by processing the steel in a vacuum. Ta.

添付図面を用いて行なかれる次の詳細な説明に
よつて本発明の詳細が更に明らかになろう。
Further details of the invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明を理解するために、カルシウムおよびマ
グネシウム脱酸作用に及ぼす圧力変化の影響が第
1図に示される。
To understand the invention, the effect of pressure changes on calcium and magnesium deoxidation is shown in FIG.

第1図の図表において、熱力学的標準自由エネ
ルギー変化の量が温度に対してプロツトされてい
る。熱力学的標準自由エネルギー変化は次の方程
式から計算される: △G゜=△H−T△S=−RTlnKD 第1図は、カルシウムおよびマグネシウムの脱
酸能力が圧力の上昇によつて増強されうることを
明瞭に示す。しかしながら、圧力の低下または真
空の発生は脱酸能力低下につながる。
In the diagram of FIG. 1, the amount of thermodynamic standard free energy change is plotted against temperature. The thermodynamic standard free energy change is calculated from the following equation: △G゜=△H−T△S=−RTlnK DFigure 1 shows that the deoxidizing capacity of calcium and magnesium is enhanced by increasing pressure. Clearly show what can be done. However, a decrease in pressure or the creation of a vacuum leads to a decrease in deoxidizing capacity.

若し脱酸が1600℃、圧力が1気圧において起こ
るとすれば、点1はカルシウムの脱酸能力、点2
はマグネシウムのそれを示す。脱酸を1気圧より
も高い圧力下で行なうならば、カルシウムの脱酸
力は、1.6気圧において、点1′に相当する値に増
大し、マグネシウムのそれは3.9気圧において、
点2′に相当する値に達する。これはまた△G゜
によつて数字が負で示される。
If deoxidation occurs at 1600℃ and a pressure of 1 atm, point 1 is the deoxidation ability of calcium, point 2 is
indicates that of magnesium. If deoxidation is carried out at a pressure higher than 1 atm, the deoxidizing power of calcium increases at 1.6 atm to a value corresponding to point 1', and that of magnesium increases at 3.9 atm.
A value corresponding to point 2' is reached. This is also indicated by ΔG° in negative numbers.

第1図はまた、1600℃において、カルシウムを
適用して1.6気圧以上に、マグネシウムを適用し
て3.9気圧以上に圧力を上げることは、何ら効果
がないので意味がないことを示している。
Figure 1 also shows that at 1600°C, increasing the pressure above 1.6 atm by applying calcium and above 3.9 atm by applying magnesium has no effect and is meaningless.

しかしながら、もし脱酸温度が上げられれば、
圧力もまたそれに従つて上げられるべきである。
1600℃においての圧力の上昇は、マグネシウムを
適用する場合の方が(3倍高い圧力は3倍大きい
△G゜の値の変更を生ずる)、カルシウムの場合
よりも有効であることは明白である。
However, if the deoxidation temperature is increased,
Pressure should also be increased accordingly.
It is clear that the increase in pressure at 1600°C is more effective when applying magnesium (3 times higher pressure produces a 3 times larger change in the value of ΔG°) than when applying calcium. .

脱酸が真空において、例えば約0.001気圧の下
で行なわれれば、カルシウムの脱酸能力は、点
1″、マグネシウムのそれは点2″に相当する値に
低下する。この現象もまた数字がより正になる△
G゜に示される。真空はカルシウムおよびマグネ
シウムの両者について同じようにして△G゜の値
に影響を与える。
If the deoxidation is carried out in vacuum, for example under about 0.001 atmospheres, the deoxidation capacity of calcium is reduced to a value corresponding to point 1'' and that of magnesium to point 2''. This phenomenon also makes the numbers more positive△
It is shown in G゜. Vacuum affects the value of ΔG° in the same way for both calcium and magnesium.

本発明の本質は、カルシウムおよび/またはマ
グネシウムを含有する合金を用い、加圧下におい
て鋼が脱酸されるということである。脱酸工程完
了の後、カルシウムおよび/またはマグネシウム
は真空処理によつて殆ど完全に鋼から蒸発せしめ
られる。
The essence of the invention is that the steel is deoxidized under pressure using alloys containing calcium and/or magnesium. After the deoxidation step is completed, the calcium and/or magnesium is almost completely evaporated from the steel by vacuum treatment.

カルシウムおよびマグネシウムの脱酸特性は圧
力が上げられれば良くなり、真空では悪くなる。
このことは、鋼は圧力下の脱酸温度においては、
より多くのカルシウムおよびマグネシウムを溶解
することが可能であるが、カルシウムおよびマグ
ネシウムは、圧力の変化によつてそれらの沸点が
変化するため真空において蒸発せしめられるとい
う結果を招く。圧力を増加させることによつてそ
れらの沸点は上げられるが、しかし真空において
は、第2図において破点(同時にこの点は与えら
れた圧力値での沸点でもある。)の変位により示
されるように沸点が下がる。
The deoxidizing properties of calcium and magnesium improve with increased pressure and worsen with vacuum.
This means that at the deoxidizing temperature of steel under pressure,
It is possible to dissolve more calcium and magnesium, but the result is that the calcium and magnesium are evaporated in vacuum because their boiling points change with changes in pressure. By increasing the pressure their boiling points are raised, but in vacuum, as shown by the displacement of the breaking point (which is also the boiling point at a given pressure value) in FIG. The boiling point decreases.

最も重要な脱酸元素の中でカルシウム(1487
℃)およびマグネシウム(1102℃)だけが、鋼の
脱酸温度(1600℃)よりも低い沸点をもつため、
上述の方法の実現に対して、カルシウムおよび/
またはマグネシウムを含む合金が必要である。
Among the most important deoxidizing elements is calcium (1487
°C) and magnesium (1102 °C) have boiling points lower than the deoxidation temperature of steel (1600 °C).
For the implementation of the method described above, calcium and/or
Or an alloy containing magnesium is required.

当該方法によつて処理された鋼の介在物含有量
は、従前周知の介在物除去法の何れによつて処理
された鋼のそれより低い。先行の方法の何れも圧
力を適用する手段を含んでいるものはなく、この
ようにして、点1、対応点2の値に相当する酸素
値は、第1図に従つてのみ達せられる。点1′、
対応する点2′によつて示される低い値は、本発
明による方法を用いることによつてのみ達せられ
る。
The inclusion content of steel treated by this method is lower than that of steel treated by any of the previously known inclusion removal methods. None of the previous methods include means for applying pressure, and in this way the oxygen value corresponding to the value of point 1, corresponding point 2, can only be reached according to FIG. Point 1',
The low value indicated by the corresponding point 2' can only be reached by using the method according to the invention.

しかしながら、これは当該方法の利点の1つに
しか過ぎない。他の利点は第2図に示される。
However, this is only one of the advantages of the method. Other advantages are illustrated in FIG.

点1″、点2″はそれぞれ脱酸並びに、カルシウ
ムおよび/またはマグネシウム蒸発後の残留する
カルシウムおよび/またはマグネシウムと平衡に
ある酸素値を表わし、この値は、脱酸の過程にお
いて達せられる点1′、点2′でそれぞれ示された
酸素値より著しく高い。
Point 1'', point 2'' respectively represent the oxygen value in equilibrium with the remaining calcium and/or magnesium after deoxidation and evaporation of calcium and/or magnesium; ′, significantly higher than the oxygen values shown at point 2′, respectively.

平衡定数の数値は冷却の間に変化するが、2次
介在物は、鋼中に残留する脱酸元素の中の1つに
関しては、平衡定数の数値変更にもとづいて、酸
素値が脱酸の過程において示される最低の値に達
するまで偏析をおこさない。この点は容易に第2
図上にその位置を見出すことができる。若し、温
度の関数において脱酸元素の脱酸の特徴を示す曲
線が、最低酸素値を表わす直線と交叉されれば、
その中断点が、上述の現象が起る温度を示す。こ
れらの中断点は3×および4×である。点3×
シリコン、アルミニウムおよびマグネシウムを含
有する脱酸合金に相当し、点4×は、シリコン、
アルミニウム、カルシウム、マグネシウムおよび
稀土類金属(例えば、セリウム=48〜56%、ネオ
ジム=15〜20%、プラセオジム=4〜7%、ラン
タン=20〜25%、その他の稀土類金属および不純
物<1%)を含有する合金を表わす。これは鋼の
過冷却および固体の2次、3次および4次介在物
の偏析を可能にする。これらの介在物の組成は、
1次介在物のそれと著しく異る。それらは、極め
て少量のカルシウムおよび/またはマグネシウム
を含むか、またはカルシウムおよび/またはマグ
ネシウム含有量を全然もたない。これらの偏析は
大なり小なり存在し、結晶核の役割を果し、それ
は極めて微細な鋼組織になる。カルシウムおよ
び/またはマグネシウムの蒸発が起こらないこと
を意味する脱酸後の真空処理を適用しないなら
ば、カルシウム−および/またはマグネシウム分
が多く、また、1次介在物のそれと殆ど同じ組成
をもつ液体2次介在物は、平衡定数の変更に基い
て、冷却の過程において直ちに偏析を開始するこ
とになる。その結果として、過冷却および結晶核
の欠如のため、鋼の組織は微細化しない。介在物
は、結晶粒界に沿つて偏析し、最も望ましくない
方法で鋼の機械的特性に影響を及ぼすことになろ
う。
Although the value of the equilibrium constant changes during cooling, secondary inclusions are such that for one of the deoxidizing elements remaining in the steel, the oxygen value changes due to the change in the value of the equilibrium constant. No segregation occurs until the lowest value shown in the process is reached. This point is easily second
Its location can be found on the diagram. If the curve representing the deoxidation characteristics of the deoxidizing element as a function of temperature intersects the straight line representing the lowest oxygen value, then
The breakpoint indicates the temperature at which the above-mentioned phenomenon occurs. These breakpoints are 3 × and 4 × . Point 3 × corresponds to a deoxidizing alloy containing silicon, aluminum, and magnesium; point 4 × corresponds to a deoxidizing alloy containing silicon, aluminum, and magnesium;
Aluminum, calcium, magnesium and rare earth metals (e.g. cerium = 48-56%, neodymium = 15-20%, praseodymium = 4-7%, lanthanum = 20-25%, other rare earth metals and impurities <1%) ) represents an alloy containing This allows for supercooling of the steel and segregation of solid secondary, tertiary and quaternary inclusions. The composition of these inclusions is
It is significantly different from that of primary inclusions. They contain very little calcium and/or magnesium or have no calcium and/or magnesium content at all. These segregations exist to a greater or lesser extent and play the role of crystal nuclei, which form an extremely fine steel structure. Unless a vacuum treatment is applied after deoxidation, which means that no evaporation of calcium and/or magnesium takes place, a liquid with a high calcium- and/or magnesium content and with a composition almost the same as that of the primary inclusions. Secondary inclusions will immediately begin to segregate during the cooling process due to the change in the equilibrium constant. As a result, the structure of the steel does not refine due to supercooling and lack of crystal nuclei. Inclusions will segregate along grain boundaries and affect the mechanical properties of the steel in a most undesirable manner.

本発明を次の実施例によつて説明する。 The invention will be illustrated by the following examples.

実施例 1 炭素0.1〜0.2%、マンガン0.4〜0.6%、シリコ
ン0.05〜0.1%、アルミニウム0.04〜0.1%、燐最
高0.15%、および硫黄0.15%以下から成る溶融金
属から、深絞りできる軟鋼がつくられた。
Example 1 A deep drawable mild steel is made from a molten metal consisting of 0.1-0.2% carbon, 0.4-0.6% manganese, 0.05-0.1% silicon, 0.04-0.1% aluminum, up to 0.15% phosphorus, and up to 0.15% sulfur. Ta.

介在物の除去(脱酸、脱硫、脱水素)は、1600
℃、4気圧において行なわれた。介在物除去合金
は、シリコン45%、アルミニウム25%、マグネシ
ウム4%および鉄を含有した。当該介在物除去合
金は、アルゴンを用い、吹込ランスを通して鋼浴
に添加された。介在物除去後、10-2トルの真空に
した。この方法において、鋼中に酸素70ppm、
硫黄0.01%が残留した。同様の合金から介在物を
除去した後に、通常の酸素含有量は100〜
200ppm、硫黄含有量0.012〜0.015%となつた。
鋼の組織は驚くほど微細であつた(平均粒径:ハ
ンガリア標準No.2657により測定して0.015)。同
類の鋼の粒径は一般に0.028〜0.03mmである。本
発明による方法を用いて処理された鋼の衝撃エネ
ルギーは、20℃においては、16mkp/mm2、−40℃
においては6mkp/mm2になつた。慣行の方法によ
つて処理された鋼の場合には、同じ値は概してそ
れぞれ12〜14、3〜5mkp/mm2の値になる。
Removal of inclusions (deoxidation, desulfurization, dehydrogenation) is 1600
The experiments were carried out at 4 atm. The inclusion removal alloy contained 45% silicon, 25% aluminum, 4% magnesium and iron. The inclusion-removed alloy was added to the steel bath through a blow lance using argon. After removing inclusions, a vacuum of 10 -2 Torr was applied. In this method, 70 ppm of oxygen in the steel,
0.01% sulfur remained. After removing inclusions from similar alloys, the typical oxygen content is 100~
200ppm, sulfur content 0.012-0.015%.
The structure of the steel was surprisingly fine (average grain size: 0.015 as measured by Hungarian standard No. 2657). The grain size of similar steels is generally 0.028-0.03mm. The impact energy of steel treated using the method according to the invention is 16 mkp/mm 2 at 20°C, -40°C
It became 6mkp/ mm2 . In the case of steel processed by conventional methods, the same values generally amount to values of 12-14 and 3-5 mkp/mm 2 , respectively.

実施例 2 深絞り加工できる軟鋼から、実施例1に従つて
介在物が除去された。介在物除去合金が、1620
℃、標準大気圧の下において鋼浴に添加された。
介在物除去合金の組成は次の通りであつた:シリ
コン50%、アルミニウム20%、カルシウム20%、
マグネシウム1.5%、残部は鉄。
Example 2 Inclusions were removed from deep drawable mild steel according to Example 1. Inclusion removal alloy is 1620
℃ was added to the steel bath under standard atmospheric pressure.
The composition of the inclusion removal alloy was as follows: 50% silicon, 20% aluminum, 20% calcium.
Magnesium 1.5%, balance iron.

介在物除去後、10-3トルの真空にした。その処
理を行つた後で、鋼は、酸素50ppm、硫黄0.09%
を含有した。平均結晶粒径は0.018mmであつた。
衝撃エネルギーの値は、20℃において16mkp/
mm2、−40℃において6mkp/mm2の値になつた。
After removing inclusions, a vacuum of 10 -3 Torr was applied. After that treatment, the steel contains 50 ppm oxygen and 0.09% sulfur.
Contained. The average grain size was 0.018 mm.
The impact energy value is 16mkp/at 20℃.
mm 2 , the value was 6 mkp/mm 2 at −40°C.

実施例 3 実施例2に示したように、1640℃、4気圧にお
いて合金から介在物が除去された。介在物除去合
金の組成は次の通りであつた:シリコン40%、ア
ルミニウム20%、カルシウム15%、マグネシウム
1.5%、残部は鉄。吹込みはランスの装置によ
り、アルゴンを用いて行なわれた。介在物除去後
の真空の値は10-1トルであつた。この方法の手段
によつて得られた鋼のパラメータは次の通りであ
つた: 酸素含量:10ppm、硫黄含量:0.008%、平均
結晶粒径:0.008mm、衝撃エネルギー.20℃:
19mkp/mm2、−40℃:8mkp/mm2
Example 3 As shown in Example 2, inclusions were removed from the alloy at 1640°C and 4 atmospheres. The composition of the inclusion removal alloy was as follows: 40% silicon, 20% aluminum, 15% calcium, magnesium.
1.5%, balance iron. Blowing was carried out using argon using a Lance apparatus. The vacuum value after inclusion removal was 10 -1 Torr. The parameters of the steel obtained by means of this method were: oxygen content: 10 ppm, sulfur content: 0.008%, average grain size: 0.008 mm, impact energy. 20℃:
19mkp/ mm2 , -40℃: 8mkp/ mm2 .

上述の実施例は、本発明による方法によつて処
理された鋼の2次介在物含量が著しい限度に低減
され、鋼の組成が微細化し、機械的特性も改良さ
れることを明らかに示している。
The above-mentioned examples clearly show that the secondary inclusion content of the steel treated by the method according to the invention is reduced to a significant limit, the composition of the steel is refined and the mechanical properties are also improved. There is.

第3図は、処理のために適用した装置を示す。 FIG. 3 shows the equipment applied for the treatment.

装置は室1から成り、その中に、処理さるべき
合金を含む容器2が置かれる。室1はカバー3に
よつて密閉することができる。噴射装置4は、カ
バー3に連結される。介在物除去合金は当該噴射
装置4の内部に置かれる。噴射装置4は、室1の
カバー3の上に載せられているパツキン箱7を経
て金属溶湯に達するランス6が備えられている。
The apparatus consists of a chamber 1 in which a container 2 containing the alloy to be treated is placed. The chamber 1 can be sealed by a cover 3. The injection device 4 is connected to the cover 3. The inclusion removal alloy is placed inside the injector 4. The injection device 4 is equipped with a lance 6 that reaches the molten metal through a packing box 7 placed on the cover 3 of the chamber 1.

室1は真空装置9に連絡される。 Chamber 1 is connected to a vacuum device 9.

圧力装置5は噴射装置4に連結される。圧力装
置5は一方においては、介在物除去合金の吹込み
に、他方においては、圧力の下に介在物の除去を
可能ならしめるために必要とする圧力を生じさせ
るのに役立つ。
The pressure device 5 is connected to the injection device 4 . The pressure device 5 serves, on the one hand, to blow in the inclusion-removal alloy and, on the other hand, to generate the necessary pressure to be able to remove the inclusions under pressure.

第3図による実施態様の場合においては、圧力
装置5は、不活性ガス、好ましくはアルゴンを収
納するとよい。
In the embodiment according to FIG. 3, the pressure device 5 may contain an inert gas, preferably argon.

全体の装置は管理デスク10から操作される。 The entire device is operated from an administration desk 10.

装置は次のように運転される: −第1段階、予備酸化された鋼を満たした容器2
がクレーンを用いて開放した室1の中に置かれ
る。
The device is operated as follows: - first stage, vessel 2 filled with pre-oxidized steel;
is placed in chamber 1, which is opened using a crane.

−第2段階、処理室1は、噴射装置4が備えられ
ているカバーによつて閉じられる。
- second stage, the treatment chamber 1 is closed by a cover, which is equipped with an injector 4;

−第3段階、圧力装置5の助けによる吹込みが噴
射装置4を通して開始される。同時に、噴射装
置4のランス6が鋼溶の中に十分に深く沈めら
れ、このようにして室1は、送風ランス6の上
に置かれたパツキン箱7によつて封じられる。
- third stage, the blowing with the aid of the pressure device 5 is started through the injection device 4; At the same time, the lance 6 of the injector 4 is submerged sufficiently deeply into the steel melt, and the chamber 1 is thus sealed by a packing box 7 placed over the blast lance 6.

−第4段階、噴射装置4が始動され、カルシウム
および/またはマグネシウムを含有した合金が
鋼の中に吹込まれる。
- Fourth stage, the injector 4 is started and the alloy containing calcium and/or magnesium is injected into the steel.

室1の圧力は、安全弁8によつて予めセツト
された値まで増加される。この点において噴射
装置4は停止される。
The pressure in chamber 1 is increased by safety valve 8 to a preset value. At this point the injector 4 is stopped.

−第5段階、真空装置9が始動され、室1の圧力
は次第に下げられる。そのあとで、カルシウム
および/またはマグネシウムは鋼から蒸発させ
られる。
- Fifth stage, the vacuum device 9 is started and the pressure in the chamber 1 is gradually reduced. Thereafter, calcium and/or magnesium is evaporated from the steel.

−第6段階、真空ポンプは停止される。噴射装置
4のランス6が鋼浴から引き上げられ、ガス流
は止められる。
- Sixth stage, the vacuum pump is stopped. The lance 6 of the injector 4 is lifted out of the steel bath and the gas flow is stopped.

−第7段階において、カバー3が、室1から外さ
れる。
- in the seventh step, the cover 3 is removed from the chamber 1;

−第8段階においては、処理された鋼が満たされ
ている容器は、クレーンを用いて開放された室
1から引上げられ、鋳湯のために移送される。
- In the eighth stage, the container filled with treated steel is lifted out of the open chamber 1 using a crane and transported for casting.

全工程の管理は勿論、夫々の装置の運転も管理
デスク10から指図される。上記のすべての段階
は、10〜20分の間に遂行されうる。
The management desk 10 not only manages the entire process but also gives instructions on the operation of each device. All the above steps can be carried out in 10-20 minutes.

本発明による方法を適用することによつて最も
経済的な方法で介在物が鋼から除去され、本発明
を実施する簡単な装置が、低経費で本方法の具体
化を確実にすることが、実施例から明らかであろ
う。本方法を用いることによつて生産された鋼の
介在物含有量は通常のものよりも低く、その組織
は極めて微細であり、その機械的特性もまた、介
在物が慣用の方法によつて除去された鋼のそれら
よりも優れている。
It is clear that inclusions are removed from steel in the most economical way by applying the method according to the invention, and that the simple equipment for carrying out the invention ensures the implementation of the method at low cost. It will be clear from the examples. The inclusion content of the steel produced by using this method is lower than that of ordinary steel, its structure is extremely fine, and its mechanical properties are also poor, even if the inclusions are removed by conventional methods. are better than those made of steel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、カルシウムおよびマグネシウムの脱
酸作用を示す図表である。第2図は脱酸後の真空
処理の効果を示す。第3図は本発明による方法を
実現するために適用される装置である。 1:処理室、2:容器、3:カバー、4:噴射
装置、5:圧力装置、6:ランス、7:パツキン
ボツクス、8:安全弁、9:真空装置、10:管
理デスク。
FIG. 1 is a chart showing the deoxidizing effect of calcium and magnesium. Figure 2 shows the effect of vacuum treatment after deoxidation. FIG. 3 shows an apparatus applied to realize the method according to the invention. 1: Processing chamber, 2: Container, 3: Cover, 4: Injection device, 5: Pressure device, 6: Lance, 7: Packing box, 8: Safety valve, 9: Vacuum device, 10: Management desk.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 鋼の介在物含有量を低減しその組織を微細化
するための方法において; (イ) 溶融鋼を用意し、 (ロ) カルシウムおよび/またはマグネシウムを含
む介在物除去合金を少なくとも1気圧の圧力下
に保持された該溶融鋼内に通し、 (ハ) 次に、該溶融鋼を真空下にし、該溶融鋼から
該カルシウムおよび/またはマグネシウムが蒸
発せしめられる; ことを特徴とする鋼の介在物含有量低減及びその
組織微細化のための方法。 2 介在物除去が2ないし6気圧の圧力下で行な
われることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の方法。 3 介在物除去合金が金属浴の中に、吹込みラン
スを通して不活性ガスによつて噴射されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項から第2項まで
のいずれか記載の方法。 4 不活性ガスとしアルゴンが適用されることを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の方法。 5 10-3ないし10トルの真空が適用されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項まで
のいずれかに記載の方法。
[Claims] 1. In a method for reducing the inclusion content of steel and refining its structure; (a) preparing molten steel; (b) an inclusion-removal alloy containing calcium and/or magnesium; is passed through the molten steel held under a pressure of at least 1 atmosphere; (c) the molten steel is then placed under vacuum to evaporate the calcium and/or magnesium from the molten steel; A method for reducing the inclusion content of steel and refining its structure. 2. A method according to claim 1, characterized in that the inclusion removal is carried out under a pressure of 2 to 6 atmospheres. 3. A method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the inclusion-removed alloy is injected into the metal bath by means of an inert gas through a blowing lance. 4. The method according to claim 3, characterized in that argon is used as the inert gas. 5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a vacuum of between 5 10 -3 and 10 Torr is applied.
JP12743879A 1978-10-04 1979-10-04 Method and apparatus for reducing impurities content of steel and finely dividing texture thereof Granted JPS5591923A (en)

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HUVA153521 1978-10-04

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JPS5591923A JPS5591923A (en) 1980-07-11
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