JP7028376B1 - 高清浄度鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
溶鋼に対して取鍋精錬設備で取鍋精錬を行い、その後、真空脱ガス設備で真空脱ガス精錬を行って高清浄度鋼を製造するにあたり、取鍋精錬での処理中から処理終了までのスラグ組成が、(質量%CaO)/(質量%SiO2)が4.0~6.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%Al2O3)が1.8~2.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%SiO2)と(質量%CaO)/(質量%Al2O3)とが所定の関係を満たす範囲であり、取鍋精錬の処理開始から処理中の任意の時間までの期間を第1期間、その後の期間を第2期間とし、溶鋼の撹拌動力が、第1期間では55W/ton超105W/ton以下、第2期間では25W/ton以上55W/ton以下である。
Description
前記取鍋精錬での処理中から処理終了までのスラグ組成が、(質量%CaO)/(質量%SiO2)が4.0~6.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%Al2O3)が1.8~2.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%SiO2)と(質量%CaO)/(質量%Al2O3)とが下記の(1)式を満たす範囲であり、
前記取鍋精錬の処理開始から処理中の任意の時刻までの期間を第1期間、前記任意の時刻から処理終了までの期間を第2期間とし、下記の(2)式で算出される溶鋼の撹拌動力εが、前記第1期間では55W/ton超105W/ton以下、前記第2期間では25W/ton以上55W/ton以下である、高清浄度鋼の製造方法。
0.0059×(質量%CaO)/(質量%SiO2)+0.028×(質量%CaO)/(質量%Al2O3)≦0.088……(1)
ε=6.18×(Qg×TL/W)×[ln{1+h/(1.46×10-5×P0)}+0.06×(1-298/TL)]……(2)
ここで、(2)式において、εは撹拌動力(W/ton)、Qgは撹拌用ガスの流量(Nm3/min)、TLは溶鋼温度(K)、Wは溶鋼量(ton)、hは取鍋内溶鋼の浴深さ(m)、P0は雰囲気圧力(Pa)である。
3[Mg]+4(Al2O3)=3(MgO・Al2O3)+2[Al] ……(4)
ここで、(3)式及び(4)式において、(MgO)、(Al2O3)、(MgO・Al2O3)は、スラグ中或いは介在物中の成分を表し、[Al]、[Mg]は、溶鋼中の成分を表す。
(2)スラグと溶鋼との反応
(3)溶鋼中のスラグ系介在物と溶鋼との反応
(4)アルミニウムなどの脱酸用合金材の添加時に生成する溶鋼中の介在物(脱酸生成物)
(5)スラグからの巻込みによる溶鋼中の介在物
(6)溶鋼中の介在物同士の凝集合体
(7)溶鋼中の各介在物の浮上
本発明者らは、熱力学及び速度論に基づいて、上記(1)~(7)の現象を総括的に考慮し、かくして、取鍋精錬時の介在物の組成変化を計算するためのモデルを構築した。また、その計算結果が実測値と一致するように、種々の試験と計算モデルとのチューニングを行い、介在物組成変化予測モデルを完成させた。尚、本明細書では、構築した介在物組成変化予測モデルの内容の詳細な説明は省略する。
また、更なる試験調査から、取鍋精錬時のスラグ組成の(質量%CaO)/(質量%SiO2)及び(質量%CaO)/(質量%Al2O3)にも適切な範囲があることがわかった。
ここで、(2)式において、εは撹拌動力(W/ton)、Qgは撹拌用ガスの流量(Nm3/min)、TLは溶鋼温度(K)、Wは溶鋼量(ton)、hは取鍋内溶鋼の浴深さ(m)、P0は雰囲気圧力(Pa)である。溶鋼温度TLは、測温用プローブ(熱電対)を取鍋内の溶鋼に浸漬(浸漬深さ20cm以上)させて測定される温度である。
2 取鍋
3 上蓋
4 電極
5 鉄皮
6 内張り耐火物
7 永久耐火物
8 底吹きプラグ
9 溶鋼
10 スラグ
Claims (5)
- 転炉または電気炉から出鋼された溶鋼に対して取鍋精錬設備で取鍋精錬を行い、その後、真空脱ガス設備で真空脱ガス精錬を行って高清浄度鋼を製造する高清浄度鋼の製造方法であって、
前記取鍋精錬での処理中から処理終了までのスラグ組成が、(質量%CaO)/(質量%SiO2)が4.0~6.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%Al2O3)が1.8~2.3の範囲、(質量%CaO)/(質量%SiO2)と(質量%CaO)/(質量%Al2O3)とが下記の(1)式を満たす範囲であり、
前記取鍋精錬の処理開始から処理中の任意の時刻までの期間を第1期間、前記任意の時刻から処理終了までの期間を第2期間とし、下記の(2)式で算出される溶鋼の撹拌動力εが、前記第1期間では55W/ton超105W/ton以下、前記第2期間では25W/ton以上55W/ton以下であり、
前記第1期間の処理時間が、取鍋精錬の予定された総処理時間の30%以上60%以下である、高清浄度鋼の製造方法。
0.0059×(質量%CaO)/(質量%SiO2)+0.028×(質量%CaO)/(質量%Al2O3)≦0.088……(1)
ε=6.18×(Qg×TL/W)×[ln{1+h/(1.46×10-5×P0)}+0.06×(1-298/TL)]……(2)
ここで、(2)式において、εは撹拌動力(W/ton)、Qgは撹拌用ガスの流量(Nm3/min)、TLは溶鋼温度(K)、Wは溶鋼量(ton)、hは取鍋内溶鋼の浴深さ(m)、P0は雰囲気圧力(Pa)である。 - 前記取鍋精錬の処理中のスラグ量を、取鍋に収容された溶鋼質量1トンあたり10kg以上30kg以下とする、請求項1に記載の高清浄度鋼の製造方法。
- 前記高清浄度鋼は、熱間圧延によって製造され、焼鈍処理を経た製品丸棒鋼の1/4厚部における圧延方向の縦断面において、被検面積が3000mm2のときに、当該高清浄度鋼で検出されたMgO-Al2O3系介在物のうちで、SEM及びEDXにより介在物の組成を特定したとき、MgO濃度が5質量%以上のMgO-Al2O3系介在物のMgO濃度の平均値が10質量%未満である、請求項1または請求項2に記載の高清浄度鋼の製造方法。
- 前記高清浄度鋼は、化学成分組成の炭素濃度が0.60質量%以上1.20質量%以下、珪素濃度が0.15質量%以上0.70質量%以下、マンガン濃度が0.20質量%以上0.80質量%以下、燐濃度が0.020質量%以下、硫黄濃度が0.0050質量%以下、アルミニウム濃度が0.005質量%以上0.040質量%以下、クロム濃度が0.50質量%以上2.00質量%以下、窒素濃度が0.0080質量%以下である軸受鋼の素材である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高清浄度鋼の製造方法。
- 前記高清浄度鋼は、ISO683-17規格における100Cr6、JIS G4805規格におけるSUJ2、GB規格におけるGCr15、ASTM A295規格における52100及びDIN規格における100Cr6のうちの少なくとも一つの規格で規定された軸受鋼の素材である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高清浄度鋼の製造方法。
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