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技術 カーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法

出願人 山陽特殊製鋼株式会社
発明者 中名悟森知己
出願日 2002年3月1日 (18年9ヶ月経過) 出願番号 2002-056028
公開日 2003年9月10日 (17年3ヶ月経過) 公開番号 2003-253325
状態 未査定
技術分野 溶融状態での鋼の処理
主要キーワード カーボン粒 LF処理 カーボン添加量 製品鋼材 機械部品用鋼 冷間鍛造用 バブリングガス 含有酸素量
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この項目の情報は公開日時点(2003年9月10日)のものです。
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課題

取鍋精錬炉による処理後のスラグ成分を調整し、スラグ中および溶鋼中の酸化物系介在物を低減し、容易で、安価に清浄度の高い鋼材を得る方法を提供する。

解決手段

取鍋精錬炉により還元精錬を行った後に、スラグ表面カーボン粒を添加し、ついで還元真空脱ガス処理を行った後、再度取鍋精錬炉に戻し、溶鋼をバブリングガスにより弱攪拌することからなるカーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法。

概要

背景

疲労強度疲労寿命が求められる機械部品に使用される鋼は、鋼中の非金属介在物の少ない鋼であることが重要である。これらの鋼の製造プロセスは、アーク溶解炉又は転炉による溶鋼酸化精錬取鍋精錬炉LF)による還元精錬還流真空脱ガス装置による還元真空脱ガス処理(RH脱ガス処理)、連続鋳造又は一般造塊による鋼塊鋳造、鋼塊の圧鍛による加工および熱処理による製品鋼材の工程で製造されるのが一般的である。

ところで、近年の機械部品使用環境の過酷化により、鋼材に対する要求特性はますます厳しくなり、より清浄度の高い鋼材が求められている。このような要求に対しては、通常上記の〜の製造工程による生産では対応が困難となっている。

ところで、の取鍋精錬炉ではAl、Mn、Si脱酸剤合金投入して還元精錬を行っているが、この時酸化物系介在物が生成する。このような酸化物系介在物は大部分がスラグ中に吸収できるが、溶鋼とスラグの間では常に酸化還元反応が起こっており、酸化物系介在物を完全に溶鋼中から除去することは極めて困難である。

概要

取鍋精錬炉による処理後のスラグ成分を調整し、スラグ中および溶鋼中の酸化物系介在物を低減し、容易で、安価に清浄度の高い鋼材を得る方法を提供する。

取鍋精錬炉により還元精錬を行った後に、スラグ表面カーボン粒を添加し、ついで還元真空脱ガス処理を行った後、再度取鍋精錬炉に戻し、溶鋼をバブリングガスにより弱攪拌することからなるカーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法。

目的

本発明が解決しようとする課題は、取鍋精錬炉による処理後のスラグ成分を調整し、スラグ中および溶鋼中の酸化物系介在物を低減し、容易で、安価に清浄度の高い鋼材を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

取鍋精錬炉により還元精錬を行った後に、スラグ表面カーボン粒を添加し、ついで還元真空脱ガス処理を行った後、再度取鍋精錬炉に戻し、溶鋼バブリングガスにより弱攪拌することを特徴とするカーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法。

請求項2

取鍋精錬炉で投入するカーボン粒径10mm以下とし、投入量は溶鋼1tあたり0.5〜3.0kgとすることを特徴とする請求項1記載のカーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法。

請求項3

再度取鍋精錬炉に戻した溶鋼を攪拌する時のバブリングガスの流量は10〜30Nm3/hrとし、攪拌時間は5分以上行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のカーバイドスラグを利用した取鍋精錬による高清浄度鋼の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、疲労強度疲労寿命や静粛性が求められる機械部品用鋼、特に転がり軸受用鋼等速ジョイント用鋼、ギア用鋼、トロイダル型無段変速装置用鋼、冷間鍛造用機械構造用鋼工具鋼ばね鋼などとして使用される高清浄度鋼を製造する方法に関する。

背景技術

0002

疲労強度、疲労寿命が求められる機械部品に使用される鋼は、鋼中の非金属介在物の少ない鋼であることが重要である。これらの鋼の製造プロセスは、アーク溶解炉又は転炉による溶鋼酸化精錬取鍋精錬炉LF)による還元精錬還流真空脱ガス装置による還元真空脱ガス処理(RH脱ガス処理)、連続鋳造又は一般造塊による鋼塊鋳造、鋼塊の圧鍛による加工および熱処理による製品鋼材の工程で製造されるのが一般的である。

0003

ところで、近年の機械部品使用環境の過酷化により、鋼材に対する要求特性はますます厳しくなり、より清浄度の高い鋼材が求められている。このような要求に対しては、通常上記の〜の製造工程による生産では対応が困難となっている。

0004

ところで、の取鍋精錬炉ではAl、Mn、Si脱酸剤合金投入して還元精錬を行っているが、この時酸化物系介在物が生成する。このような酸化物系介在物は大部分がスラグ中に吸収できるが、溶鋼とスラグの間では常に酸化還元反応が起こっており、酸化物系介在物を完全に溶鋼中から除去することは極めて困難である。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明が解決しようとする課題は、取鍋精錬炉による処理後のスラグ成分を調整し、スラグ中および溶鋼中の酸化物系介在物を低減し、容易で、安価に清浄度の高い鋼材を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記の課題を解決するための本発明の手段について以下に説明する。従来、取鍋精錬炉(以下、「LF」という。)により還元精錬した溶鋼は、RH脱ガス処理を行った後、連続鋳造又は一般造塊により鋼塊を鋳造する工程が行われているが、請求項1の発明はLFにより還元精錬した後、スラグと溶鋼が混ざらない様バブリングガス絞りカーボンをスラグの表面に投入し、RH脱ガス処理を行い(この間にスラグ表面に添加したカーボンはスラグ中に浸炭する)、次いで再度LFに戻し(以後、「2ndLF」と称す。)、バブリングガスにより弱攪拌しながらスラグ中および溶鋼中に存在する酸化物系介在物をカーボンと反応させ、スラグ中および溶鋼中に存在する酸化物系介在物とカーボンによる還元反応によりCOガス大気中に放出することを特徴とする高清浄度鋼の製造工程である。

0007

請求項2に係る添加するカーボンは粒径10mm以下、好ましくは5mm以下の微粒微粉とし、添加量は溶鋼1tあたり0.5〜3.0kg、好ましくは0.9〜2.0kgとする。カーボンの粒径が10mmを超えると、カーボンとスラグ間の反応は起こるのが遅く、スラグ中にうまく浸炭しないためである。また、カーボン添加量が溶鋼1tあたり0.5kg未満だと還元反応は十分でなく、カーボン添加量が溶鋼1tあたり3.0kgを超えると、溶鋼中にカーボンが浸炭してしまう。

0008

請求項3に係る2ndLFでのバブリングガスの流量は10〜30Nm3/hr、好ましくは流量15〜25Nm3/hrとし、処理時間は5分以上好ましくは10分以上とする。バブリングガスの流速が30Nm3/hrを超えると、スラグと溶鋼が混ざり合ってしまうため、スラグ中の酸化物が溶鋼中に巻き込まれてしまう。一方、流量10Nm3/hr未満であると溶鋼中の攪拌が十分でなく、スラグと溶鋼との間での反応が十分に起こらない。これは処理時間が5分未満でも同様である。

発明を実施するための最良の形態

0009

LFでAlキル精錬を行った後、スラグと溶鋼が混ざらない様バブリングガスを絞り、スラグ表面に粒径10mm以下、好ましくは5mm以下のカーボン粒を溶鋼1tあたり0.5〜3.0kg、好ましくは0.9〜2.0kg添加する。その後のRH脱ガス処理中に添加したカーボンをスラグ中に浸炭させ、再度LFに戻し、流量10〜30Nm3/hr、好ましくは15〜25Nm3/hrで5分以上、好ましくは10分以上弱攪拌する。この処理に伴い、スラグ中および溶鋼中に存在する酸化物系介在物とカーボンによる還元反応によりCOガスが大気中に放出される。つまり、スラグ及び溶鋼中の酸素源を低減することができ、酸化物系介在物量を減少させることが可能となる。

0010

溶鋼重量155tのSCM435鋼、SUJ2鋼において、LFによりAlキルド精錬、成分調整を行った後、バブリングガスの流量を20Nm3/hrにまで絞り、粒径4mmのカルサインコークス合金投入口より200kg投入した。RH処理後再度LFに戻し、流量15Nm3/hrのバブリングを10分間行った後に、タンディッシュに移注して連続鋳造した。

0011

表1はSCM435鋼およびSUJ2鋼において、LF処理後、カーボンをスラグ表面に投入後、RH脱ガス処理し、次いで再びLFにて弱攪拌する本発明による方法と、従来例の方法の場合の製品中の含有酸素量を示す。この処理により溶製した鋼中の酸素はSCM435鋼では5.2ppm、SUJ2鋼では4.5ppmとこれまでの製造工程で溶製した鋼の酸素量それぞれ8.4ppm、5.7ppmと比較して大幅に酸素量を低減することができた。

0012

発明の効果

0013

以上説明したとおり、LFにより還元精錬した後、スラグと溶鋼が混ざらない様バブリングガスを絞り、カーボンをスラグ中に投入し、RH脱ガス処理を行い、次いで再度LFに戻し、弱攪拌しながらスラグ中および溶鋼中に存在する酸化物系介在物をカーボンと反応させるといった製造工程を実施することにより、清浄度の高い鋼材を提供することが可能となった。

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