JP4890076B2 - Manufacturing method of high cleanliness steel - Google Patents
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Description
本発明は、高清浄度鋼の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing high cleanliness steel.
従来より、優れた疲労寿命や静粛性が求められる機械部品（例えば、ベアリング）などの元となる鋼材は、Ａｌ2Ｏ3に代表されるような非金属介在物の低減を極力行った清浄度の高い鋼であることが重要である。
このような清浄度の高い鋼（高清浄度鋼）は、一般的に、転炉にて溶鋼の脱炭を行った後、二次精錬装置にて溶鋼における化学成分の微調整や溶鋼に含まれる非金属介在物の低減を行い、連続鋳造装置にて鋳造することで製造される。
非金属介在物の低減する方法として、溶鋼上のスラグに固体炭素を投入（添加）し、当該固体炭素とスラグ内のＦｅＯやＭｎＯ等とを反応させることで、スラグの脱酸（以降、スラグ脱酸という）を行ってスラグの酸化度の低下を促進し、スラグの酸化度の低下により溶鋼中のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ等の酸素親和力の高い元素の酸化を防止するという方法がある。非金属介在物の低減するためにスラグ脱酸を行う技術としては特許文献１〜３に示されているものがある。
Conventional steel materials such as mechanical parts (for example, bearings) that require excellent fatigue life and quietness are cleanliness that reduces non-metallic inclusions as typified by Al 2 O 3 as much as possible. It is important to have a high steel.
Such high clean steel (high clean steel) is generally included in fine adjustment of chemical components in molten steel and molten steel by secondary refining equipment after decarburization of molten steel in a converter. It is manufactured by reducing non-metallic inclusions and casting with a continuous casting machine.
As a method for reducing non-metallic inclusions, solid carbon is added (added) to slag on molten steel, and the solid carbon reacts with FeO, MnO, etc. in the slag, thereby deoxidizing slag (hereinafter referred to as slag). There is a method of promoting the reduction of the slag oxidation degree by deoxidation and preventing the oxidation of elements having high oxygen affinity such as Al, Ti, Si, etc. in the molten steel by the reduction of the slag oxidation degree. As technologies for performing slag deoxidation to reduce non-metallic inclusions, there are those disclosed in
特許文献１では、取鍋精錬炉により還元精錬を行った後にカーボン粒（固体炭素）を添加し、還元真空脱ガス処理を行った後、再度、取鍋精錬炉に戻し、溶鋼をバブリングにより弱攪拌している。
特許文献２のスラグの還元改質法では、還元剤として固体炭素（炭素材）を用いてスラグをプラズマ加熱することにより、スラグの還元を行っている。
特許文献３では、ＣａＣ2などの炭素を含む還元性スラグにアルカリ金属の弗化物、酸化物、アルカリ土類金属の弗化物の滓化促進化合物を５〜３０％添加した低融点合成スラグを使用して更にＭｇ、Ｃａを添加している。
In the slag reduction reforming method of
In
従来の方法では、固体炭素等をスラグに添加してスラグ脱酸することで溶鋼内の非金属介在物を低減させることが開示されているが、固体炭素を投入する時期や固体炭素を投入した後の攪拌動力密度が詳細に開示されておらず、従来の方法を用いても非金属介在物の低減が十分に行うことができないことが判明してきている。
そこで、本発明は、非金属介在物の低減を十分に行うことができる高清浄度鋼の製造方法を提供することを目的とする。
In the conventional method, it is disclosed that non-metallic inclusions in molten steel are reduced by adding solid carbon or the like to slag and deoxidizing the slag. The subsequent stirring power density is not disclosed in detail, and it has been found that reduction of non-metallic inclusions cannot be sufficiently performed even by using a conventional method.
Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the high cleanliness steel which can fully reduce a nonmetallic inclusion.
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明は、脱炭処理後の溶鋼にガスを吹き込んで攪拌しながら還元精錬を行う高清浄度鋼の製造方法において、前記溶鋼上のスラグに固体炭素を投入する５分以上前に、溶鋼を脱酸するのに必要な化学量論値以上の量のＡｌを溶鋼に投入して５０Ｗ／ｔｏｎ以上の攪拌動力密度で攪拌した後、炭素成分が９０％以上で且つ粒度が１ｍｍ〜１５ｍｍとなる前記固体炭素を投入し、５０Ｗ／ｔｏｎ以下の攪拌動力密度で１０分以上攪拌することとしており、前記固体炭素の投入は、スラグ上に溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ〜０．４０ｋｇとする点にある。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures.
That is, the present invention is a method for producing a high cleanliness steel in which gas is blown into the molten steel after decarburization treatment and reductive refining while stirring, and at least 5 minutes before charging solid carbon into the slag on the molten steel, After the amount of Al equal to or greater than the stoichiometric value necessary for deoxidizing the molten steel is added to the molten steel and stirred at a stirring power density of 50 W / ton or more, the carbon component is 90% or more and the particle size is 1 mm to 15 mm. the solid carbon projecting incoming city to be, and as a stirring 10 minutes or more stirring power density of less than 50 W / ton, introduction of the solid carbon, and 0.15kg~0.40kg per per molten steel 1ton on slag There is in point to do.
発明者は、上述したように、非金属介在物の低減を十分に行うことができる方法を実験等を行いながら様々検証した。
その結果、まず、最初にＡｌを投入して溶鋼を５０Ｗ／ｔｏｎ以上の攪拌動力密度で十分に攪拌し、Ａｌと溶鋼内の酸素との反応を促進することで溶鋼脱酸を行うことが必要であることを発明者は突き止めた。
また、スラグに固体炭素を投入する際は、スラグを十分に生成させた上で当該固体炭素をスラグ上に投入すると共に、溶鋼にＡｌを投入してから５分後に固体炭素を投入する（溶鋼に固体炭素を投入する５分前にＡｌを投入する）ことが必要であると突き止めた。
As described above, the inventor has conducted various tests on the method capable of sufficiently reducing nonmetallic inclusions while conducting experiments and the like.
As a result, first of all, it is necessary to perform deoxidation of molten steel by first introducing Al and sufficiently stirring the molten steel with a stirring power density of 50 W / ton or more to promote the reaction between Al and oxygen in the molten steel. The inventor found out.
In addition, when solid carbon is introduced into the slag, the solid carbon is introduced onto the slag after sufficient slag has been produced, and solid carbon is introduced 5 minutes after Al is introduced into the molten steel (molten steel). It was determined that it was necessary to put Al in 5 minutes before putting solid carbon in).
さらに、スラグに投入する固体炭素は、炭素成分を９０％以上とし且つ粒径が１ｍｍ〜１５ｍｍとするのが良く、固体炭素を投入したときは５０Ｗ／ｔｏｎ以下の攪拌動力密度で１０分以上攪拌する必要があると突き止めた。
スラグに投入する固体炭素量は、多過ぎず少な過ぎない１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ〜０．４０ｋｇにする必要があることを突き止めた。
以上、それぞれの条件を満たしながら高清浄度鋼の製造方法、非金属介在物の低減を十分に行うことができた。
Furthermore, the solid carbon to be charged into the slag should have a carbon component of 90% or more and a particle size of 1 mm to 15 mm. When solid carbon is charged, the carbon is stirred for 10 minutes or more at a stirring power density of 50 W / ton or less. I found it necessary to do.
It has been found that the amount of solid carbon to be added to the slag needs to be 0.15 kg to 0.40 kg per ton which is not too much and not too little.
As described above, it was possible to sufficiently reduce the production method of high cleanliness steel and nonmetallic inclusions while satisfying the respective conditions.
本発明における高清浄度鋼の製造方法よれば、非金属介在物の低減を十分に行うことができる。 According to the method for producing high cleanliness steel in the present invention, it is possible to sufficiently reduce nonmetallic inclusions.
本発明の高清浄度鋼の製造方法について説明する。
以下、本発明の高清浄度鋼の製造方法は、転炉又は電気炉から出鋼した溶鋼に対して脱酸（以降、溶鋼脱酸という）を行うと共に、溶鋼上のスラグに対してスラグ脱酸を行うことで、高清浄度鋼の製造をするものである。溶鋼脱酸とスラグ脱酸とは、両者とも還元反応であるため、以降、これらを還元処理ということがある。
前記還元処理は、主に二次精錬装置１にて行っており、二次精錬装置１で処理された溶鋼は連続鋳造装置等で鋳造されることとなる。
The manufacturing method of the high cleanliness steel of this invention is demonstrated.
Hereinafter, the high cleanliness steel manufacturing method of the present invention performs deoxidation (hereinafter referred to as “molten steel deoxidation”) on molten steel discharged from a converter or an electric furnace, and slag is removed from slag on the molten steel. By performing an acid, high cleanliness steel is produced. Since both molten steel deoxidation and slag deoxidation are reduction reactions, these may be referred to as reduction treatments hereinafter.
The reduction treatment is mainly performed by the
前記二次精錬装置１は電極加熱式の精錬装置（ＬＦ装置）であって、大気圧の雰囲気下で精錬を行うものである。二次精錬装置１は、溶鋼２が装入された取鍋３と、取鍋３の溶鋼２内にガスを吹き込む吹き込み装置４と、溶鋼２を加熱する電極式加熱装置５と、フラックス等を投入するための供給装置６を有している。
吹き込み装置４は、取鍋３の底部に設けられてその底部からガスを吹き込むポーラス吹込口７と、取鍋３の上部からガスを吹き込むランス９とを備えている。ランス９の先端には溶鋼２内にガスを吹き込むノズルが設けられている。なお、吹き込み装置４は、ポーラス吹込口７のみを有するものであっても、ランス９のみを有するものであってもよい。
The
The blowing device 4 includes a porous blowing port 7 that is provided at the bottom of the
以上の二次精錬装置１では、電極式加熱装置５で溶鋼２を所定温度まで上げて、吹き込み装置４からガスを吹き込んで溶鋼２を攪拌することによって、化学成分の微調整を行うと共に、溶鋼２内に含まれる非金属介在物の低減を行うことができる。
以下、本発明の高清浄度鋼の製造方法について詳しく説明する。図３は、本発明の高清浄度鋼の製造方法における還元処理の過程を示したものである。
まず、溶鋼２は転炉や電気炉にて脱炭処理が行われた後、取鍋３に装入されて二次精錬装置１へ運ばれる。転炉や電気炉から２次精錬装置１へ運ばれる途中で除滓処理が行われ、溶鋼２上に浮いたスラグＳの殆どが除去される。
In the
Hereinafter, the manufacturing method of the high cleanliness steel of this invention is demonstrated in detail. FIG. 3 shows the process of reduction treatment in the method for producing high cleanliness steel of the present invention.
First, the
二次精錬装置１に到達した取鍋３内に供給装置６を用いてフラックスを投入する。
その後、溶鋼２の脱酸に必要なＡｌを投入し、ポーラス吹込口７やランス９を用いて溶鋼２内に不活性ガス（例えばＡｒ）を吹き込んで溶鋼２を攪拌する。Ａｌを投入する時期は、溶鋼２に固体炭素を投入する５分以上前としている。以降、溶鋼脱酸のために溶鋼２にＡｌを投入してから固体炭素を投入する前までを溶鋼脱酸工程とする。
溶鋼脱酸工程では、溶鋼２にＡｌを投入しているため、溶鋼２内のＯ2と投入したＡｌとが反応してＡｌ2Ｏ3が生成（４Ａｌ＋３Ｏ2→２Ａｌ2Ｏ3）され、溶鋼２内の脱酸が促進される。生成されたＡｌ2Ｏ3は溶鋼２内から次第に浮上し、溶鋼２と分離する。
Flux is introduced into the
Thereafter, Al necessary for deoxidation of the
Molten steel deoxidation process, because it was charged with Al in the
また、溶鋼脱酸工程において、溶鋼２に投入するＡｌ量（Ａｌ投入量）は、４Ａｌ＋３Ｏ2→２Ａｌ2Ｏ3の反応を起こしうる量としている。言い換えれば、Ａｌ量は、溶鋼を脱酸するのに必要な化学量論値以上の量であって、溶鋼中の酸素に対して脱酸を十分に行える量である。なお、溶鋼２に投入するＡｌ量は、精錬処理後の溶鋼２内に残存するＡｌ量が製鋼の種類に応じて決められた規格値に留まる量とされている。溶鋼脱酸工程では、不活性ガスを吹き込む際は、式（１）で示す攪拌動力密度が５０Ｗ／ｔｏｎ以上となるように、Ａｒガスの流量を調節している。攪拌時間は、溶鋼２内にＡｌを投入してから５分以上としている。
Further, in the molten steel deoxidation step, the Al amount (Al input amount) input to the
したがって、溶鋼脱酸工程では、 攪拌動力密度を５０Ｗ／ｔｏｎ以上としつつ溶鋼２内にＡｌを投入してから５分以上攪拌していることから、溶鋼２のＯとＡｌとを十分に反応させて溶鋼脱酸を効率よく行うことができる。
次に、Ａｌを投入して溶鋼２を攪拌し始めてからの時間が５分以上経過した後、炭素成分が９０％以上で且つ粒度が１ｍｍ〜１５ｍｍとなる固体炭素を、溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ〜０．４０ｋｇスラグＳに向けて投入する。
そして、式（１）で示す攪拌動力密度が５０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように、Ａｒガスの流量を調節し、溶鋼２を攪拌する。以降、スラグ脱酸のためにスラグＳ上に固体炭素を投入してスラグ脱酸を終了するまでの間をスラグ脱酸工程とする。
Therefore, in the molten steel deoxidation step, the stirring power density is 50 W / ton or more and Al is introduced into the
Next, after 5 minutes or more have elapsed since Al was introduced and the
And the flow rate of Ar gas is adjusted and the
スラグ脱酸工程では、スラグＳ上に固体炭素を投入しているため、固体炭素とスラグＳ内のＦｅＯやＭｎＯとが反応して（ＦｅＯ＋Ｃ→Ｆｅ＋ＣＯ，ＭｎＯ＋Ｃ→Ｍｎ＋ＣＯ）、スラグＳ中のＦｅＯやＭｎＯが低減することとなる。
スラグＳがＦｅＯやＭｎＯを含んだ酸化性スラグであると、その酸化性スラグによって溶鋼中のＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ等の酸素親和力の強い元素を酸化させ非金属介在物を増加させてしまう要因となる。本発明では、スラグ脱酸工程でスラグ中のＦｅＯやＭｎＯを低減させていることからスラグＳによって溶鋼２内の非金属介在物が増加することはない。言い換えれば、スラグ脱酸工程でスラグＳの脱酸を行っていることから溶鋼２内の非金属介在物を減少させることができる。
In the slag deoxidation step, since solid carbon is introduced onto the slag S, the solid carbon reacts with FeO and MnO in the slag S (FeO + C → Fe + CO, MnO + C → Mn + CO), and FeO in the slag S MnO will be reduced.
If the slag S is an oxidizing slag containing FeO or MnO, the oxidizing slag oxidizes elements with strong oxygen affinity, such as Al, Ti, Si, etc. in the molten steel, which increases non-metallic inclusions. Become. In the present invention, since FeO and MnO in the slag are reduced in the slag deoxidation step, non-metallic inclusions in the
また、スラグ脱酸工程では、 攪拌動力密度を５０Ｗ／ｔｏｎ以下としていることから
溶鋼２にスラグＳが巻き込むことを抑えている。また、攪拌時間を１０分以上としていることからスラグＳと固体炭素とを十分に反応させている。
スラグ脱酸工程が終了後、溶鋼２が装入された取鍋３は、真空脱ガス装置（ＲＨ）に搬送され、真空下での溶鋼還流が実施され、溶鋼内の非金属介在物がさらに分離される。
Moreover, in the slag deoxidation process, the stirring power density is 50 W / ton or less, so that the slag S is prevented from being caught in the
After the slag deoxidation process is completed, the
表１は、本発明の高清浄度鋼の製造方法を実施した実施例と、本発明の高清浄度鋼の製造方法を実施しなかった比較例とを示したものである。 Table 1 shows an example in which the manufacturing method of the high cleanliness steel of the present invention was performed and a comparative example in which the manufacturing method of the high cleanliness steel of the present invention was not performed.
実施例や比較例では、転炉又は電気炉から二次精錬装置１に溶鋼２を搬送する間に脱酸のためのＡｌを投入すると共に、二次精錬装置１に溶鋼２が到達た後にも脱酸のためのＡｌを溶鋼２に投入した。
即ち、実施例や比較例における溶鋼脱酸工程では、図３に示すように、Ａｌを投入する時期を、転炉又は電気炉から二次精錬装置１に溶鋼２を搬送するまでに投入する第１投入時期と、二次精錬装置１に溶鋼２が到達後に投入する第２投入時期とに分けたものとしている。
In Examples and Comparative Examples, Al is added for deoxidation while the
That is, in the molten steel deoxidation process in Examples and Comparative Examples, as shown in FIG. 3, the time when Al is introduced is before the
表１に示すＡｌの投入量（合計量）は、溶鋼脱酸工程で溶鋼脱酸のためにＡｌを投入した総合計であって、二次精錬装置１にて投入したＡｌの量だけでなく、転炉又は電気炉から二次精錬装置１へ向けて搬送する間に投入したＡｌの量も含んだものとなる。
本発明の高清浄度鋼の製造方法では、二次精錬装置１のみで溶鋼脱酸するためのＡｌ全てを投入してもよいし、実施例や比較例のように転炉又は電気炉から二次精錬装置１に溶鋼２を搬送する間と、二次精錬装置１で処理時とにＡｌの投入を分けても良い。
なお、転炉又は電気炉から出鋼後の溶鋼に含まれるフリー酸素量は最大で３００ｐｐｍであるため、最大３００ｐｐｍのフリー酸素をキルド（脱酸）できるＡｌを溶鋼に投入すればよい。具体的には、Ａｌ量を化学量論によって決まる０．３４ｋｇ／ｔ以上としており、固体炭素を投入するまでに完全に溶鋼２中の酸素がキルドしている。
The amount of Al input (total amount) shown in Table 1 is a total sum of Al added for molten steel deoxidation in the molten steel deoxidation step, and is not only the amount of Al charged in the
In the manufacturing method of the high cleanliness steel of the present invention, all of Al for deoxidizing molten steel may be charged only by the
In addition, since the maximum amount of free oxygen contained in the molten steel from the converter or electric furnace is 300 ppm, Al that can kill (deoxidize) a maximum of 300 ppm of free oxygen may be added to the molten steel. Specifically, the amount of Al is 0.34 kg / t or more determined by the stoichiometry, and oxygen in the
実施例や比較例では、還元処理後の溶鋼に対して非金属介在物の低減度合いを評価するためにアルミナ系介在物個数を測定した。
アルミナ系介在物個数はＥＰＭＡ（電子プローブ・マイクロアナライザー）で計測した。使用したＥＰＭＡは日本電子社製「ＪＸＡ−８０００」シリーズで、測定条件は加速電圧２０ｋｖ、Ｘ線種はＫ線、ビーム径は２μｍとし、ＥＤＳ検出器を使用した。
ＥＰＭＡで観測された介在物の短径が５μｍ以上の介在物で、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＭｇＯの４元系換算でＡｌ2Ｏ3を５０％以上且つＣａＯを５％以下含有するものをアルミナ系介在物とし、その個数を計測した。計測では、信頼性を確保するために３０００ｍｍ2以上観測した。
In Examples and Comparative Examples, the number of alumina inclusions was measured in order to evaluate the degree of reduction of nonmetallic inclusions in the molten steel after the reduction treatment.
The number of alumina inclusions was measured with EPMA (Electron Probe Microanalyzer). The EPMA used was “JXA-8000” series manufactured by JEOL Ltd., the measurement conditions were an acceleration voltage of 20 kv, the X-ray type was K-ray, the beam diameter was 2 μm, and an EDS detector was used.
Inclusions with a minor axis of 5 μm or more observed by EPMA and containing 50% or more of Al 2 O 3 and 5% or less of CaO in terms of CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 —MgO quaternary system. Those to be used were alumina inclusions, and the number of the inclusions was counted. In the measurement, 3000 mm 2 or more was observed in order to ensure reliability.
以下、実施例及び比較例について詳しく説明する。
表１に示すように、比較例１，２では、溶鋼脱酸工程での攪拌動力密度が５０Ｗ／ｔｏｎ以下であり、攪拌動力密度が小さいことからＡｌと溶鋼２とが十分に混ざり合わなかったため、一部の溶鋼２に対しての脱酸が進行するのみで全部の溶鋼２対して脱酸が行うことが出来ず、溶鋼脱酸が十分に進行しなかった。その結果、溶鋼２内の酸素濃度が高いままであるため、精錬処理後（還元処理後）においてのアルミナ系介在物が増加してしまうこととなる。アルミナ系介在物の個数を調べると、３．０個／ｃｍ2よりも多くなっている（評価「×」）。
Hereinafter, examples and comparative examples will be described in detail.
As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 and 2, the stirring power density in the molten steel deoxidation process was 50 W / ton or less, and since the stirring power density was small, Al and the
比較例３，４では、Ａｌを投入してから固体炭素を投入するまでの時間が５分以内であり、溶鋼脱酸工程における脱酸の時間が短いことから、全部の溶鋼２対する脱酸を行うための時間が確保されないばかりか、脱酸によって生成されたＡｌ2Ｏ3の多くを溶鋼２内から浮き上がらせることが出来ない。
したがって、溶鋼２内の酸素濃度が高いままであると共に、溶鋼２内に留まってしまうＡｌ2Ｏ3の量が増加してしまうこととなることから、精錬処理後（還元処理後）におけるアルミナ系介在物個数は３．０個／ｃｍ2よりも多くなっている（評価「×」）。
In Comparative Examples 3 and 4, the time from the introduction of Al to the introduction of solid carbon is within 5 minutes, and the deoxidation time in the molten steel deoxidation process is short. Not only is the time for performing the process secured, but much of the Al 2 O 3 produced by the deoxidation cannot be lifted from the
Therefore, the oxygen concentration in the
比較例５では、スラグ脱酸工程で溶鋼２に投入する固体炭素が溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ以下であり、溶鋼２、即ち、溶鋼２上のスラグ量に対しての炭素量が少な過ぎることからスラグ脱酸を十分に行うことができず、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなっている（評価「×」）。通常、スラグ量は溶鋼量に伴って増減すると考えられ、溶鋼量の増加に伴ってスラグ量は多くなり、溶鋼量の減少に伴ってスラグの量は少ないことから溶鋼量を基準として、固体炭素の量を規定している。
比較例６では、スラグ脱酸工程で溶鋼２に投入する固体炭素が溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．４０ｋｇ以上であり、スラグ量に対する炭素量は多く、スラグ脱酸については十分に行うことができたが、炭素量が多過ぎたためにスラグＳと反応しない炭素の多くが溶鋼２に溶け込んでしまい、溶鋼２内の炭素を大幅に増加させてしまっている。結果として、炭素量が目標値よりも０．００９％も多くなり規格より外れた（評価「×」）。比較例６では炭素の微調整が困難となる。
In Comparative Example 5, the solid carbon to be introduced into the
In Comparative Example 6, the solid carbon to be introduced into the
比較例７，８では、スラグ脱酸工程で溶鋼２に投入する固体炭素の成分が９０％未満であり、スラグ脱酸に寄与する炭素量が少ないことからスラグ脱酸を十分にすることができなかったので、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなった（評価「×」）。
比較例９では、スラグ脱酸工程で溶鋼２に投入する固体炭素の粒径が１ｍｍ未満であり粒径が小さいことから固体炭素をスラグＳに投入した際に溶鋼２からの熱等によって固体炭素がスラグＳに到達する前に燃焼してしまう。その結果、スラグＳと反応する固体炭素の量が実質的に少なくなり、スラグ脱酸を十分に行うことができず、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなった（評価「×」）。
In Comparative Examples 7 and 8, the component of solid carbon to be introduced into the
In Comparative Example 9, the solid carbon to be introduced into the
比較例１０では、スラグ脱酸工程で溶鋼２に投入する固体炭素の粒径が１５ｍｍを超え、粒径が非常に大きいことからスラグＳに到達した固体炭素とスラグＳとの反応がし難く、スラグ脱酸を十分に行うことができず、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなった（評価「×」）。
比較例１１，１２では、スラグ脱酸工程での攪拌動力密度が５０Ｗ／ｔｏｎよりも大きく、投入した固体酸素の多くがスラグＳではなく溶鋼２溶け込んでしまう。その結果、スラグＳと反応する固体炭素量が投入した投入炭素量よりも大幅に少なくスラグＳの酸化度が高いままであることにより溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3を増加させてしまうこととなる。比較例１１，１２では、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなった（評価「×」）。
In Comparative Example 10, the particle size of the solid carbon to be introduced into the
In Comparative Examples 11 and 12, the stirring power density in the slag deoxidation process is larger than 50 W / ton, and most of the charged solid oxygen dissolves in the
比較例１３，１４では、スラグ脱酸工程での攪拌時間が１０分未満と短く、スラグ脱酸工程における脱酸の時間が十分でないことからスラグＳに残るＦｅＯやＭｎＯが多く、その結果、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも多くなった（評価「×」）。
比較例１〜１４に対して、実施例１５〜２５では、溶鋼脱酸工程で、溶鋼２に固体炭素を投入する５分以上前に溶鋼２の脱酸に必要なＡｌを投入しいることから、固体炭素を投入する前にＯとＡｌとを十分に反応させることができる。
実施例１５〜２５では、５０Ｗ／ｔｏｎ以上の攪拌動力密度で攪拌していることから、溶鋼２とＡｌとが混ざりやすくＯとＡｌとの反応をさせ易い。これに加え、実施例１５〜２５では、投入する固体炭素の炭素成分を９０％以上であるからスラグ脱酸に寄与する炭素量が多く、スラグ脱酸を十分に行うことができる。
In Comparative Examples 13 and 14, the stirring time in the slag deoxidation process is as short as less than 10 minutes, and the deoxidation time in the slag deoxidation process is not sufficient, so there are a lot of FeO and MnO remaining in the slag S. As a result, alumina The number of system inclusions was more than 3.0 / cm 2 (evaluation “×”).
In comparison with Comparative Examples 1 to 14, in Examples 15 to 25, in the molten steel deoxidation step, Al necessary for deoxidation of the
In Examples 15 to 25, since stirring is performed at a stirring power density of 50 W / ton or more, the
しかも、実施例１５〜２５では、固体炭素の粒度を１ｍｍ〜１５ｍｍとしているため、投入した固体炭素が燃焼してスラグＳに到達しなかったり、スラグＳとの反応がし難いこともなく、投入した固体炭素を十分にスラグＳと反応させることができる。
実施例１５〜２５では、固体炭素をスラグ上に溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ〜０．４０ｋｇ投入していることから、固体炭素量はスラグに対して少過ぎない量であり、固体炭素とスラグＳ内のＦｅＯやＭｎＯとを十分に反応させることができる。また、多過ぎない量であり、スラグ脱酸を十分行うことができ且つスラグＳに反応しない固体炭素が溶鋼２内に大量に溶け込むこともないので、炭素の微調整も可能である。
In addition, in Examples 15 to 25, since the solid carbon has a particle size of 1 mm to 15 mm, the charged solid carbon does not reach the slag S due to combustion, and does not easily react with the slag S. The solid carbon thus obtained can be sufficiently reacted with the slag S.
In Examples 15 to 25, 0.15 kg to 0.40 kg of solid carbon per ton of molten steel was introduced onto the slag, so the amount of solid carbon was not too small relative to the slag, and solid carbon and slag FeO and MnO in S can be sufficiently reacted. Moreover, since it is a quantity which is not too much, slag deoxidation can fully be performed, and since solid carbon which does not react with slag S does not melt in the
実施例１５〜２５では、攪拌動力密度を５０Ｗ／ｔｏｎ以下としていることから、スラグＳに投入した固体炭素を、スラグＳと反応させることなく多量に溶鋼２内に溶け込ませることを防ぐことができる。実施例１５〜２５では、スラグ脱酸工程で、１０分以上攪拌しているためスラグ脱酸を十分に行わせることができる。
本発明の高清浄度鋼の製造方法を満たす実施例１５〜２５ではアルミナ系介在物個数を３．０個／ｃｍ2以下に抑えることができた（評価「○」）。特に実施例２４，２５では、アルミナ系介在物個数を１．０個／ｃｍ2以下に抑えることができた（評価「◎」）。
In Examples 15 to 25, since the stirring power density is 50 W / ton or less, it is possible to prevent a large amount of the solid carbon charged into the slag S from being melted into the
In Examples 15 to 25 that satisfy the manufacturing method of the high cleanliness steel of the present invention, the number of alumina inclusions could be suppressed to 3.0 pieces / cm 2 or less (evaluation “◯”). In particular, Example 24 and 25, it was possible to suppress the alumina-based inclusions number to 1.0 / cm 2 or less (rated "◎").
図２は、鋼材（溶鋼２）に含まれるアルミナ系介在物個数と、鋼材を元にして製造したベアリングでの転動寿命との関係をまとめたものである。
図２に示すように、アルミナ系介在物個数が少なくなる程、ベアリングが破壊に至るまでの転動回数が増加していて転動寿命は長い。一方で、アルミナ系介在物個数が多くなる程、転動寿命となるベアリングの転動回数が減少していて転動寿命は短い。
特に、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも小さい鋼材で製造したベアリングの転動寿命は５０×１０6以上で長寿命あるのに対し、アルミナ系介在物個数が３．０個／ｃｍ2よりも大きい鋼材で製造したベアリングの転動寿命は５０×１０6以下で短寿命である。
FIG. 2 summarizes the relationship between the number of alumina inclusions contained in the steel material (molten steel 2) and the rolling life of a bearing manufactured from the steel material.
As shown in FIG. 2, as the number of alumina inclusions decreases, the number of rolling until the bearing breaks increases and the rolling life is longer. On the other hand, as the number of alumina inclusions increases, the number of rolling of the bearing, which is the rolling life, decreases, and the rolling life is short.
In particular, the rolling life of a bearing made of a steel material having an alumina inclusion number smaller than 3.0 / cm 2 is 50 × 10 6 or more and has a long life, whereas the alumina inclusion number is 3.0. The rolling life of a bearing made of a steel material larger than the piece / cm 2 is 50 × 10 6 or less and is short.
したがって、高清浄度鋼（鋼材）を製造するにあたり、本発明の高清浄度鋼の製造方法を採用すれば、当該高清浄度鋼で製造した機械部品（例えば、ベアリング）の疲労寿命（転動寿命）を優れたものにすることが可能となる。 Therefore, when manufacturing the high cleanliness steel (steel material), if the high cleanliness steel manufacturing method of the present invention is adopted, the fatigue life (rolling) of the machine parts (for example, bearings) manufactured with the high cleanliness steel is used. (Lifetime) can be improved.
１ 二次精錬装置（ＬＦ装置）
２ 溶鋼
３ 取鍋
Ｓ スラグ
1 Secondary refining equipment (LF equipment)
2
Claims (1)
前記溶鋼上のスラグに固体炭素を投入する５分以上前に、溶鋼を脱酸するのに必要な化学量論値以上の量のＡｌを溶鋼に投入して５０Ｗ／ｔｏｎ以上の攪拌動力密度で攪拌した後、炭素成分が９０％以上で且つ粒度が１ｍｍ〜１５ｍｍとなる前記固体炭素を投入し、５０Ｗ／ｔｏｎ以下の攪拌動力密度で１０分以上攪拌することとしており、
前記固体炭素の投入は、スラグ上に溶鋼１ｔｏｎ当たりにつき０．１５ｋｇ〜０．４０ｋｇとすることを特徴とする高清浄度鋼の製造方法。 In the manufacturing method of high cleanliness steel that performs reductive refining while blowing and stirring gas into the molten steel after decarburization treatment,
At least 5 minutes before introducing solid carbon into the slag on the molten steel, an amount of Al equal to or greater than the stoichiometric value necessary for deoxidizing the molten steel is added to the molten steel at a stirring power density of 50 W / ton or more. after stirring, and the fact that the carbon component is stirred and granularity projecting enter City said solid carbon to be 1 mm to 15 mm, more than 10 minutes at a stirring power density of less than 50 W / ton 90% or more,
The solid carbon is charged at a rate of 0.15 kg to 0.40 kg per ton of molten steel on the slag .
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