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JP3217535B2 - 低酸素鋼溶製方法 - Google Patents
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JP3217535B2 - 低酸素鋼溶製方法 - Google Patents

低酸素鋼溶製方法

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JP3217535B2
JP3217535B2 JP09492093A JP9492093A JP3217535B2 JP 3217535 B2 JP3217535 B2 JP 3217535B2 JP 09492093 A JP09492093 A JP 09492093A JP 9492093 A JP9492093 A JP 9492093A JP 3217535 B2 JP3217535 B2 JP 3217535B2
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱酸剤としてAl合金
をほとんど用いず、Si含有量が限定されたTi添加の
低炭素鋼であり、主たる用途は厚板またはパイプであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、海洋構造物、船舶、ラインパイプ
等の高級鋼に要求される材質特性はますます厳しくなっ
ている。特に溶接部における低温靱性の抜本的改善が望
まれる。これに対してTiを主成分とした主に5μm以
下の微小な酸化物を鋼材中に均一に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オーステナ
イト粒内に数多くの微小なフェライトを生成させ、溶接
熱影響部の結晶粒を実効的に微細化することにより優れ
た靱性を得る鋼材の溶製方法が特開昭60−7015号
公報に示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Si含
有量が0.10mass%より高くなると溶接時に島状
マルテンサイトが生成しやすくなる。応力下、寒冷地域
の低温下等の厳しい環境で使用する鋼材ではこの島状マ
ルテンサイトが問題となるために、Si含有量を0.1
0mass%より低くすることが必要となる。また、こ
の鋼材では粒内フェライトの生成からTi含有量の下限
値とAl含有量の上限値が、また硬質のTi炭化物の析
出の抑制の観点からTi含有量の上限値が規定され、各
々Ti:0.005〜0.020mass%とAl:
0.003mass%以下の成分範囲が必要となる。
【0004】この鋼材を溶製するにあたり脱酸元素であ
るAl、Si、Tiの含有量が低いため酸素が上昇する
傾向となる。転炉スラグは酸化成分の(%FeO)を含
有し、通常転炉吹錬後の出鋼時に取鍋内へ不可避的に混
入する。脱酸元素の含有量が少ない低Al、低Si含有
の溶鋼では流出した転炉スラグのFeOの還元が不十分
で、取鍋スラグの(%FeO)が高く、溶鋼の酸素が高
くなる。鋼材の酸素が上昇すると割れ発生の起点となる
10μmより大きい酸化物の量が増加し、靱性が悪化
し、特に酸素が0.0025mass%を超えると材質
の低下が顕著となる。したがって、これらの鋼材では酸
素含有量を低下する必要があり、具体的には酸素を0.
0025mass%以下にする必要がある。
【0005】本発明の目的は低Al、低Si、Ti添加
鋼(Al:0.003mass%以下、Si:0.10
mass%以下、Ti:0.005〜0.020mas
s%)でスラグからの再酸化を抑制し、酸素含有量を
0.0025mass%以下にすることである。なお、
本発明ではC含有量が高くなると靱性が低下するために
Cは0.20mass%以下の鋼材を対象とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、C:0.20mass%以下、A
l:0.003mass%以下、Si:0.10mas
s%以下、Ti:0.005〜0.020mass%の
鋼材を製造する方法において、転炉出鋼中で受鋼量が目
標受鋼量の70%を超えてから受鋼完了までの間に、石
灰とともに溶鋼1トン当り0.15〜0.50kgのA
lをスラグ層に添加し、取鍋溶鋼上のスラグのFeOを
還元し、鋼材の酸素を0.0025mass%以下とす
ることを特徴とする低酸素鋼溶製方法である。
【0007】
【作用】以下に、低Al、低Si、Ti添加鋼(Al:
0.003mass%以下、Si:0.10mass%
以下、Ti:0.005〜0.020mass%)の溶
鋼でスラグからの再酸化を抑制し、酸素含有量を0.0
025mass%以下にする方法を説明する。
【0008】転炉吹錬後、出鋼時に転炉スラグの流出を
極力抑制するが不可避的にスラグは流出し、このスラグ
による再酸化が生じる。したがって、スラグの組成を制
御することによって溶鋼の再酸化を低減することが必要
である。この取鍋スラグの成分は下記の溶鋼のSi量に
大きく支配される。 Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe
【0009】すなわち、図1に示すように溶鋼Siの低
下に伴い、酸化源であるスラグ中のFeOの還元が不十
分でスラグの(%FeO)が上昇する。また、(%Fe
O)の上昇によって、図2のように鋳片(鋼材)中の
[O]が増加する。したがって、スラグ中の酸化度であ
る(%FeO)を低減する必要がある。
【0010】本発明においてはスラグにAlを添加して
スラグ中のFeOと反応させてFeOを低減するととも
に生成したAl23 はスラグ中に吸収させ溶鋼内への
浸入を極力低減させることによって溶鋼中のAl濃度の
上昇を抑制する。本鋼材ではAlの含有量が0.003
mass%以下であり、溶鋼中のAlの低減は必要であ
る。スラグ中の(%FeO)を低減するために溶鋼への
Alの供給を極力抑制してスラグへAlを供給しスラグ
と反応させることが必要である。
【0011】転炉出鋼時のスラグの流出は出鋼時の後
半、特に取鍋の受鋼量が目標受鋼量の70%を超えた時
期から完了までの間が顕著である。出鋼時にMn合金を
主に一部Si合金を添加するが、この脱酸生成物と転炉
流出スラグが反応、混在したものが取鍋スラグとなる。
Alの添加はスラグとの反応を優先させるためにスラグ
の流出が顕著となる時期、すなわち取鍋の受鋼量が目標
受鋼量の70%を超えた時期から完了までの間が望まし
い。
【0012】Alの添加量は低すぎるとスラグの還元が
不十分であり、多すぎると溶鋼中に多量のアルミナ系介
在物を生成し鋼の清浄性を悪化させ、さらにAl含有量
の増加に伴い溶鋼の溶存酸素が低下し、5μm以下の微
小な酸化物中のTi23 濃度が低下し粒内フェライト
が生成しにくくなる。今回一連の試験でAlの添加量は
0.15〜0.50kg/t−溶鋼が適当であることが
わかった。
【0013】石灰は生成したアルミナの吸収と、スラグ
量の増加に伴うFeO成分の希釈と、スラグ塩基度(=
(%CaO)/(%SiO2 ))の増加に伴うFeOの
活量の低下に伴う酸化度低減のために添加する。石灰の
添加量が少なすぎると生成アルミナの吸収が不足し、石
灰量が増加するとスラグの溶融温度が高くなり吸収能が
低下するため、今回一連の試験で石灰量は1〜3kg/
t−溶鋼が適当であることがわかった。
【0014】
【実施例】以下実施例を示す。図3は転炉出鋼時のAl
添加量に伴うスラグ中のFeOの変化と鋳造後の鋳片の
酸素とAlの分析値を示す。投入Al量が0.15kg
/t−溶鋼以上となるとスラグのFeOの還元が進行し
ほぼ2mass%以下となり、これに伴い酸素含有量が
25ppm以下を達成できる。しかし、Al添加量が
0.5kg/t−溶鋼を超えると鋼材中のAlが0.0
03mass%を超え、粒内フェライトの生成が悪化し
溶接時の靱性が低下する。
【0015】図4にAlの添加時期別の取鍋スラグのF
eOを示す。本発明のA法では転炉出鋼中の受鋼量が目
標受鋼量の70%を超え受鋼完了までの間にAlを添加
するとFeOは2mass%以下に低減でき、酸素量2
5ppm以下の鋼材が製造できた。一方、比較法である
B法は転炉出鋼開始から受鋼量が目標受鋼量の70%ま
での間にAlを添加する方法、C法は転炉出鋼開始から
受鋼完了までの間にほぼ均等にAlを添加する方法で、
いずれもFeOは1〜5mass%とスラグのFeOの
還元が不十分であり、結果として酸素が安定して25p
pm以下を達成することはできなかった。Alの添加時
期は、転炉出鋼中、受鋼量が目標受鋼量の70%を超え
受鋼完了までの間が最適であることがわかる。
【0016】
【発明の効果】本発明においては転炉出鋼中の受鋼量が
目標受鋼量の70%を超え受鋼完了までの間に、石灰と
ともに0.15〜0.50kg/t−溶鋼のAlをスラ
グ層に添加し、取鍋溶鋼上のスラグのFeOを還元する
ことにより脱酸元素含有量の低い鋼材でも安定して0.
0025mass%以下の酸素量にすることができた。
【0017】また添加合金として、Alの他にCa−A
l合金あるいはZr合金も考えられるが図5からもわか
るようにAlが最もコストが安く、本発明法によれば低
酸素鋼を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】転炉出鋼後の溶鋼Siと取鍋スラグ中の(%F
eO)の関係を示すグラフ
【図2】取鍋スラグ中の(%FeO)と鋳片の酸素の関
係を示すグラフ
【図3】Al添加量と取鍋スラグ中の(%FeO)、鋳
片の酸素、Al濃度の関係を示すグラフ
【図4】Al添加時期と取鍋スラグ中の(%FeO)の
関係を示すグラフ
【図5】各添加合金のコストを比較したグラフ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.20mass%以下、Al:
    0.003mass%以下、Si:0.10mass%
    以下、Ti:0.005〜0.020mass%の鋼材
    を製造する方法において、転炉出鋼中で受鋼量が目標受
    鋼量の70%を超えてから受鋼完了までの間に、石灰と
    ともに溶鋼1トン当り0.15〜0.50kgのAlを
    スラグ層に添加し、取鍋溶鋼上のスラグのFeOを還元
    し、鋼材の酸素を0.0025mass%以下とするこ
    とを特徴とする低酸素鋼溶製方法。
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