JPS586762B2 - 増大された粘靭性を有する鋼の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は延性が高められた、特に延性中でのしぼり率が
高められた鋼の製法に係り、硫黄含有（普通の含有量）
原料溶鋼を脱酸処理し、場合により合金元素と混和し、
該脱酸溶鋼を、珪酸を含有しないライニングを有する鋳
造用取り鍋中において、珪酸を含有しない合成鉱滓にて
被覆した後、硫黄含有率の低下を伴う精製反応の意味に
おいて、カルシウム処理剤にて処理し、この場合処理に
必要な量のカルシウム処理剤を、（中性）担体ガスによ
り微粒状にて少くとも２０００ｍｍの深さにおいて熔鋼
中に吹き込む。

この場合カルシウム処理剤としては微粒状カルシウム及
び微粒状カルシウム化合物例えばカルシウム担体合金例
えば炭化カルシウム、Ｃａ３０％及びＳｉ６０％を有す
るカルシウムシリコン又は珪素の外にアルミニウム及び
マンガンをも含有するものが示される。

担体ガスとしては例えばアルゴンが使用される。

ライニング材としては例えばマグネサイト、アルミナ、
又は特にドロマイトよりなるものが存在する。

使用される鉱滓はＣａＯ，ＣａＦ２，Ａｌ２Ｏ３よりな
り、かつＦｅＯ，ＳｉＯ２，ＭｎＯを僅少含有（５％以
下）することができる。

公知の方法では、カルシウム処理剤による熔鋼の処理は
、処理剤の供給と、精製反応における消費との間の定常
的平衡により達成され、したがって、系の熱力学的と反
応動力学的条件によって、反応し得るカルシウム含有処
理剤の最大割合が決定されている。

上述の平衡は、この最大割合がカルシウム含有処理剤が
熔鋼に導入される割合に等しいときに達成される。

したがってカルシウム処理剤が熔鋼中に導入されさえす
れば直ちに熔鋼と反応する。

この方法は、予め定められた量、例えば熔鋼１ｔ当り２
ｋｇ或いはそれ以上の量が一段階で全量が導入されるず
っと古い方法に比し利点がある。

この方法においてはカルシウム処理剤の一部分が反応す
ることなく蒸発するに過ぎないので、処理剤は節約され
るし、又脱硫率も向上する。

しかしながらこの方法によっても、製造された鋼が示す
。

しぼり率によって測定される延性は、精製反応によって
達成された硫黄含有率から当然に期待される程高くはな
いし、又延性としての等方性も改善を要することが判明
した。

現在の技術水準について、さらに詳述すれば次の通りで
ある。

カルシウムが熔鋼に対して極めて強い脱酸、脱硫剤であ
ることは周知である。

しかしながら、脱酸、脱硫剤としてのカルシウムの利用
性は、この元素の高い蒸気圧と熔鋼の高温のために比較
的に低いものである。

それ故に一般に、珪素、アルミニウム、マンガンを含有
する合金形態でカルシウムを使用して、熔鋼中の酸化物
包有物の改良と除去を達成することが認識されている。

したがってこの方法によって鋼の純度、しぼり率で示さ
れる延性及び鋼体の異方性と関係する変形が減少する等
の改善がなされる。

又熔鋼中にカルシウムを吹き込む技術が推進されるとき
は、脱酸素及び脱硫のための工程においてカルシウムの
利用が増大されるので、僅少のカルシウムの添加量を必
要とするに過ぎない。

この種の公知の方法においては、殆んどの場合酸化物性
包有物から鋼を精製することが中心になり（オーストラ
リア国特許願１８Ｂ， ４２／０１Ａ１０２３１６８参照）、これに反し限定さ
れたカルシウム添加に基づく脱硫は副効果である。

前記種類の他の方法（ドイツ国特許公開公報第２２０９
９０２号参照）においては、鋼の脱硫のためのカルシウ
ム利用の最適化を可能ならしめる条件が与えられ、これ
に反し酸化物の改善及び鋼浴よりの酸化物の分離は副効
果に止まる。

このことはその他の場合に普通のカルシウム含有脱酸合
金の外に炭化カルシウムもまた使用されることから明ら
かである。

その上に業界においては、熔鋼のカルシウム処理に際し
てはカルシウムが熔鋼中に均等には分散されないので、
収率が低くなることは否定できないと言う考えが支配し
ている。

（ＮｅｕｅＨｕｔｔｅ，１ ９７ １年第７３頁右上部
参照）。

カルシウム処理剤の普通の添加方法においても、又増大
されたカルシウム利用を伴う前記の両方法においても、
鋼の脱硫及び酸化物含有率の減少及び改良に相当する程
度以上のこれらの方法により製作された鋼材のしほり率
即ち延性の改善を達成することはできない。

又このことは期待することもできなかった。

何となれば酸化物及び硫化物は同一純度において評価し
た場合、その純度に相当してしぼり率即ち延性に影響を
及ぼすものであるからである。

（即ち、現在の理論によれば、所与の組成の鋼にあって
は一定の延性はそれぞれの硫黄含有量に付随するもので
あり、具体的には一定のしぼり率はそれぞれの硫黄含有
量に付随するものであると考えられており、したがって
公知の手段の範囲内で脱硫するときは、得られる硫黄含
有量がいわばしぼり率の尺度となり、しぼり率の改善の
ために脱硫が実施されているのが現状である。

）精製反応に必要なカルシウム処理剤の量は、普通の規
定により（Ｍ．Ｗａｈｌｓｔｅｒ，Ａ，Ｃｈｏｕｄｈｕ
ｒｙ，Ｈ，Ｋｎａｈｌ，Ａ，Ｆｒｅｉｓｓｍｕｔｈ，Ｒ
ｏｄｅｘ一Ｒｕｎｄｓｃｈａｕ，１９６９年Ｈ，２、第
４７８乃至４９４頁）、化学量論的事実を顧慮して算出
される。

これに反して本発明の目的とするところは、処理された
鋼の硫黄含有率に対応するしぼり率よりも著しく良好な
、しぼり率を有する鋼を製造できるように冒頭に記載し
た方法を改善しようとすることにある。

本発明は延性の高められた特にしぼり率が高められた鋼
の製法に係り、この場合硫黄含有原料熔鋼は脱酸素され
、場合により合金元素と混和され、珪酸不含のライニン
グを有する鋳造用取り鍋中に導入され、珪酸を含有しな
い合成鉱滓（＜５％ＳｉＯ２）にて被覆された後、該脱
酸素熔鋼は硫黄含有率の低下を伴う精製反応の意味にお
いてカルシウム処理剤にて処理され、更にこの場合精製
処理に必要な量のカルシウム処理剤が熔鋼中に微粒状に
て少なくとも２０００ｍの深さにおいて担体ガスにより
吹き込まれる。

本発明は熔鋼にカルシウム処理剤を導入して脱硫及び酸
化物包有物を減少、改良するに際し、熔鋼に対するカル
シウム処理剤の添加割合を、反応が熱力学的と反応動力
学的条件下に進行する割合より低く維持し、その維持を
確実にする。

即ちカルシウム処理剤を不足量で上記精製反応中に導入
する点に存する。

カルシウム処理剤が処理さるべき熔鋼に普通の量におい
て一度に導入されるときは、処理或いは精製反応の著し
い時間に亘ってカルシウム処理剤が熔鋼中に存在し、（
これは大部分が作用なしに蒸発する。

）カルシウムは反応前に喪失する。

又先に述べた種類の方法においては、カルシウム処理剤
の供給及び消費は各瞬間において程度の差はあるが、既
述した通り平衡状態にある。

これに反し本発明によれば前述の意味での不足量にて操
業され、このことは精製反応が単位時間中に（多量のカ
ルシウムが蒸発することなしに）供給されるよりも著し
く多量のカルシウム処理剤が消費され得ることを意味す
る。

したがって本発明によれば熱力学的かつ反応運動力学的
に、公知の方法の範囲におけるのとは全く異なる条件が
支配し、その成果は驚くべきものである。

即ち、製造された鋼は、硫黄含有率に相当するものと従
来考えられていたよりも著しく高いしぼり率を示す。

その上本発明により製造された鋼は、圧延後その機械的
性質の高い等方性を示すことからも優れている。

本発明方法においては、脱酸並びにカルシウム処理剤に
よる処理は同一鋳造用取り鍋中において行われる、しか
し一方においては脱酸及び場合により合金元素の添加の
ために、他方においてはカルシウム処理剤による処理の
ために、別々の鋳造用取り鍋中においても操作すること
ができる。

最後に１個の鋳造用取り鍋中にて脱酸を実施し、かつカ
ルシウム処理剤が導入される鋳造用取り鍋に合金元素を
添加する可能性もある。

カルシウム処理剤の導入は鋳造用取り鍋の底部を通して
、又は傾斜吹羽口より行なわれる。

カルシウム処理前不足量にて行なわれる脱酸自体は公知
の方法にて、例えばＣａＳｉを単独にて又は他の脱酸元
素例えばＳｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｔｉ等と結合して添加する
ことによっても行なわれる。

他方においてはカルシウム処理剤を不足量にて導入した
後、熔鋼に更に他の合金元素を添加することもできる。

これ等合金元素は、その高い酸素親和力に基づき更に脱
酸にも使用される金属例えばＭｎ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，
Ａｌであることができるが、この場合には熔鋼の溶解さ
れた酸素含有率は以前に減少しているため、その脱酸作
用は喪失される。

一般に本発明方法、即ちカルシウム処理剤の不足量にて
の導入は、０．０１５重量％以下、特に０．０１０重量
％以下の最終硫黄含有率に調節されるまで行なわれる。

又別の観点から不足量にての導入は少くとも６０％の脱
硫度が達成されるまで行なわれる。

カルシウム処理剤はできるだけ深い深さにおいて熔鋼中
に導入することが好ましい。

（時としてドイツ国特許公開公報第２２９０９０２号中
に記載されている機構を実現するために）。

本発明の有利な実施形によれば、この意味においてカル
シウム処理剤は約２７００ｍｍ又はそれ以上の深さにお
いて熔鋼中に導入される。

実施の大部分の場合、特に特殊化された規定により、カ
ルシウム処理剤を少くとも５分間の時間に亘って鋼１ｔ
についてカルシウム０． ６ ｋｇ以上の量において精
製反応中に導入するようにして目的を達する。

前記規定の結合が目的達成の確実及びしぼり率の向上と
いう所期の効果の最適化に関し特に意義がある。

本発明は、カルシウムにより脱酸及び脱硫する前述の方
法においては、期待以上の延性の改善及び異方性の著し
い減少が確認されないという認識に基づいて、これより
出発するものである。

このことはカルシウム処理剤が熔鋼に一度に添加される
方法に対してのみならず、カルシウム処理剤が、深い浴
において、深い深さから吹き込まれる方法に対してもあ
てはまる。

驚くべきことには、塩基性ライニング材によりライニン
グされた鍋中にカルシウム化合物を吹き込むことにより
、僅かに３分間中に、約０．０２０重量％Ｓより０．０
０５重量％Ｓに脱硫された熔鋼よりの製作材料が、同一
のカルシウム添加量及び最終硫黄含有率にもかかわらず
、カルシウム添加速度が絞られ、かつ約８〜１０分に達
した場合の熔鋼よりの製作材料よりもその機能がきわめ
て不良になることが明らかになった。

更に約０．０２５重量％Ｓより約０．０１０重量％Ｓに
脱硫された熔鋼よりの製作材料が同一時間中ではあるが
、約０．０１５重量％Ｓより０．０１０重量％Ｓに脱硫
された熔鋼よりの製作材料よりも高い延性を有すること
が示された。

処理鍋をシャモットにて又はＡｌ２Ｏ３約７０％、残部
ＳｉＯ２の高アルミナ含有材料例えばムライト又はボー
キサイトにてライニングする場合には、この効果は観察
されなかったのに反し、脱硫度が６０％以上であって、
この場合達成された最終硫黄含有率が０．０１２重量％
Ｓ以下好ましくは０．０１０重量％Ｓ以下であって、Ｃ
ａが熔鋼１ｔにつき０．６ｋｇの最少量において少くと
も５分間の時間に亘って吹き込まれた場合には、鍋ライ
ニング材としてのマグネサイト、アルミナ（Ａｌ２０３
９０％以上）及び特にドロマイトの使用に際し効果は顕
著であった。

５本発明方法により後処理された鋼の顕微鏡試験の結果
によれば、０．０１２重量％Ｓ以下の硫黄含有率におい
ては、他の場合にはこれらの等しい濃度条件下において
存在した硫化マンガン包有物がもはや存在しなかった。

したがって硫化物純度は零値に相当し、かつ硫黄を含有
しない鋼の値に相当した。

これ等の鋼の全酸素含有率も又きわめて僅少であって、
１５ｐｐｍ以下であった。

そして珪酸含有酸化物包有物はもはや見出されなかった
。

例 （１）、約０．００５重量％Ｓを含有する群Ｓｔ５２−
３の鋼について、２０℃における切欠衝撃延性値を測定
することにより異方性を比較すると、本発明方法による
ものは、電気再融方法により精製された相当する鋼と比
較できる驚くべき値が達成されたことを示した。

（２）、２７００ｍｍの深さにおいて、それぞれの熔鋼
中にカルシウム合金を吹き込むことにより脱硫が行なわ
れた、約０．０１０重量％Ｓを含有するプレート形状の
鋼群Ｓｔ５２−３について、延性に係る伸び率及びしぼ
り率を比較すると、カルシウム合金がより早い速度で加
えられたものよりも以上に、本発明方法によるものは優
秀な値を明確に示した。

（３）熔鋼（それぞれ１１０１宛）は次のような処理で
鋼片に鋳造され、そして鋼板に圧延された。

２つの熔鋼（１及び２）について、従来方法により脱硫
をそれぞれ３分間に亘り炭化カルシウムを吹き込むこと
により行った。

この場合、熔鋼１は鋼１ｔにつきＣａ０．５ｋｇで０．
０３２重量％Ｓから０．０１９重量％Ｓに即ち４０．６
％が脱硫された。

熔鋼２は鋼１ｔにつきＣａ０．４ｋｇで０．０１５重量
％Ｓから０．０１０重量％Ｓに即ち３３．３％が脱硫さ
れた。

鋼板の厚さの方向における延性に係る伸び率及び破壊し
ぼり率について測定した。

δ５（伸び率） ψ（破壊しぼり率） 熔鋼１ １１ ％ １４．４％〃 ２
１６．１％ ３４．１％次いで本発明方法
により熔鋼３及び４が、それぞれ約８分間の時間中ずつ
と炭化カルシウムを吹き込むことにより脱硫された。

熔鋼３は鋼１ｔにつきＣａ０．７ｋｇにて０．０４６重
量％Ｓから０．０１５重量％Ｓに即ちその６７％が脱硫
された。

熔鋼４は鋼１ｔについてＣａ０．８ｋｇにて０．０３６
重量％Ｓから０．００９重量％Ｓに即ちその７５％が脱
硫された。

比較可能な最終硫黄含有率にも拘わらず、鋼板の厚さの
方向にあける伸び率及び破壊しぼり率は熔鋼１及び２に
対し下表に示す如く著しく高い値を示した。

δ５（伸び率） ψ（破壊しぼり率） 熔鋼３ ３０．１％ ６１．４％熔鋼４
３１．２％ ７０．５％以上の通りで
本発明方法による延性の増大は１００％以上に達した。

添附のグラフ図面は上記の総てを説明するものである。

横座標として硫黄含有率が記録され、縦座標として鋼板
の厚さの方向における破壊しぼり率が記録されている。

曲線１は硫黄含有率に関連して、一定の熔鋼を冒頭に記
載した種類の従来の方法により処理する場合に達成され
る鋼板の破壊しぼり率を示す。

曲線Ｈは本発明方法により処理する場合の同一熔鋼に相
当する。

添加されたカルシウム処理剤の量も同一である。

唯異なる点は処理時間のみである。

処理時間は曲線■においては係数２だけ曲線Ｉにおける
よりも長い。

カルシウム処理剤は曲線■においては本文で定義された
不足量において導入された。

又曲線Ｉにおいては反応し得る割合で導入された。

本図において、例えば■で硫黄含有率が０．０１０％で
あった場合、附随的にしぼりは２０％を示すが相応する
■の場合６８％を示す、即ち約４倍近い改善値を示すこ
とがわかる。

このように本図により同一硫黄値において示す従来（Ｉ
）と本発明方法（■）とのしぼり率の比較即ち改善効果
が明瞭である。

尚、本発明の実施の態様は以下の通りである。

（１）特許請求の範囲記載の方法に於て、最終硫黄含有
率が０．０１５重量％以下殊に０．０１０重量％以下に
調節されるまで、カルシウム処理剤を精製反応中に導入
すること。

（２）特許請求の範囲又は上項（１）記載の方法におい
て、少くとも６０％の最終硫黄含有率が達成されるまで
、カルシウム処理剤を精製反応中に導入すること。

（３）特許請求の範囲並びに上項（１）及び（２）記載
の方法に於て、カルシウム処理剤を約２７００ｍｍ又は
夫以上の深さに於て熔鋼中に導入すること。

（４）特許請求の範囲並びに上項（１）乃至（３）記載
の方法に於て、カルシウム処理剤を少くとも５分間の時
間に亘って、鋼１ｔにつきカルシウム０．６ｋｇ以上の
量に於て精製反応中に導入すること。

【図面の簡単な説明】

添附図面は横座標が硫黄含有率、縦座標が鋼板の厚さ方
向の破壊しほり率を表わすグラフであり、曲線Ｉは硫黄
含有率に関連して、一定の熔鋼を明細書冒頭に記載した
種類の従来の方法により処理する場合に達成される鋼の
破壊しぼり率を示し、曲線■は本発明方法により処理す
る場合の同一熔鋼に相当するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 硫黄含有の原料熔鋼を脱酸処理し、場合により合金
   元素を混和し、珪酸を含有しないライニング材を施した
   鋳造用取り鍋中に導入し少なくとも２０００ｍｍの深さ
   において、アルゴンガスを伴って微粒状のカルシウムを
   吹き込んで該熔鋼を脱硫精製し、その際上記カルシウム
   の全量が、上記熔鋼１ｔ当り少なくとも０． ６ｋｇで
   、少なくとも５分以上の時間をかけて導入され、かつ硫
   黄含有量が０．０１５重量％以下で、少なくとも６０％
   が減少され、更に上述のカルシウムの導入割合が最大限
   上記熔鋼と反応し得る割合き等しく維持されていること
   を特徴とする延性が高められた鋼の製法。