JPH04289136A - 鋼製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、市中の金属スクラップ
を使用して直接鋼製品を製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】市中の金属スクラップには、現在、Ｃｕ
：０．５　重量％以下、Ｓｎ：０．３　重量％以下、が
含まれており、鋼材の高級化に伴って前記Ｃｕ、Ｓｎの
他にＣｒやＮｉ等も含まれるようになってきている。と
ころで、現在、金属スクラップの大半は電気炉メーカー
によって種々の鉄源と組み合わせられて不純物の含有量
を低くし、普通鋼材、特に棒鋼や型鋼用の原料に供せら
れている。

【０００３】しかし、今後、市中の金属スクラップに含
有される不純物が増加してくると、希釈用の鉄源の不足
によって事実上品質を保てなくなる。一方、高炉メーカ
ーには高炉からのバージン鉄源があるが、従来からの高
品質鋼材の成分設計基準を下げて製品を出すわけにはい
かない。従って、近い将来、市中の金属スクラップはま
さにゴミ化していくと言われている。

【０００４】また、従来、金属スクラップを原料として
電気炉で溶製された溶湯は、連続鋳造ビレットや鋼塊に
鋳込まれた後、加熱炉で圧延温度まで加熱又は均熱され
、圧延機あるいは引抜き機で熱間加工されて製品とされ
ていた。しかし、不純物であるＣｕやＳｎが、例えばＣ
ｕ＋８Ｓｎ　＞０．４重量％になると、熱間加工性が悪
くなって表面割れが発生し易くなる。従って、これら不
純物が増加する時代になると従来のような熱間加工を施
す方法では製品の製造が困難になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、金属
スクラップは、現状の技術の延長では確実にゴミ化して
ゆく。その原因の１つは、金属スクラップ中のＣｕやＳ
ｎが、鋼材の熱間加工性を悪化し、圧延温度（１０００
〜１２５０℃）で表面のヒビ割れ（半田脆性）を発生さ
せることである。これは、熱間圧延時に表面のＦｅが酸
化を受けると、そこに固溶していた難酸化性で低融点の
ＣｕやＳｎが圧延温度で表面に濃化、液化し、鉄の結晶
粒界の界面エネルギーを低下させて加工時に粒界割れを
発生させることによる。このことは図２に示す、Ｃｕ×
スケール生成量ときず等級との関係図からも明らかであ
る。従って、ＣｕやＳｎの含有量は通常０．０５重量％
以下とされている。

【０００６】また、ＰやＳはＣと同じく分配係数が大き
く、偏析を起こし易い。この事は、現状の鋳造法である
連続鋳造法やインゴット法でも同様であり、凝固前面に
濃化偏析を起こし、例えば連続鋳造法で製造したもので
は、高炭素材ではスラブの内部割れが起こる。また低炭
素材でも中心偏析部から二枚割れ等に進展し、製品にな
らない。従って、通常の鋼では、ＰやＳは各々０．０２
０　重量％以下に低下させてから鋳造することになる。

【０００７】以上の理由により、金属スクラップ中に含
有される不純物の増大が進む限り、現状の熱間加工法で
は、金属スクラップの使用量が頭打ちにならざるを得な
い。

【０００８】本発明は上記した問題点に鑑みて成された
ものであり、ゴミ化の予想される高不純物含有の金属ス
クラップから安価に普通鋼材を製造する方法を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先ず本発明方法成立に至
るまでの考え方について説明する。ＣｕやＳｎに起因す
る欠点を解決するには、熱間加工（成形加工）を施すこ
となく溶湯から直接鋼製品を製造すればよいことになる
。但し、このような方法は、現在ニアネットシェイプ連
続鋳造という方法が開発されつつあるが、この方法は製
造コストが高く、高合金鋼やステンレス鋼に適用されつ
つあるのが現状である。

【００１０】そこで、安価なニアネットシェイプ鋳造法
が必要になる。この方法として、オスプレイ法といわれ
る粉霧鋳造法や、このオスプレイ法と基本的には同様で
あるが、スプレイする雰囲気が真空で、オスプレイ法の
ようにガスジェットによる微細化ではなく、基本的に溶
湯により微細化し、必要に応じて補助的にガスを使用す
る点と、から溶湯からの脱ガスを促進した後凝固せしめ
る点、が異なっている流滴造塊法が開発されつつある。 このうち、金属スクラップを原料とするような安価な鋼
材を製造する方法としては後者の流滴造塊法が最適であ
る。

【００１１】また、ＣｕやＰの含有量が増加すると上記
したような欠点を生じるが、ＣｕやＰは図３及び図４に
示すように、固有の鋼に対する長所を持っている。すな
わち、ＣｕやＰは各々強度を高める作用をなし、またＣ
ｕは耐候性を向上させ、Ｐは耐食性や快削性を向上させ
る。これらのことは、ＣｒやＮｉについても同様である
。

【００１２】従って、上記した流滴造塊法によれば、こ
れらＣｕ、Ｐ、Ｃｒ、Ｎｉの長所を生かしたまま、鋼製
品の製造が可能となる。また、流滴造塊法によれば、図
２中に示したように、０．２　重量％Ｓｎを含有する場
合においても、Ｃｕ量の影響を受けずにきず等級０．５
　程度の良好な性質の鋼製品が得られ、更にＰ、Ｓが０
．０２重量％以上の溶湯からでも凝固時の偏析が起こら
ないことも確認できた。

【００１３】本発明は、かかる考え方及び確認に基づい
て成されたものであり、その要旨は、金属スクラップを
原料として鋼製品を製造する方法であって、不純物の種
類・量の多少にかかわらず、金属スクラップを原料とし
てこれを溶融し、主たる熱間加工を施すことなく直接製
品に鋳造することであり、その直接製品に鋳造する手段
として流滴造塊法を使用するものである。

【００１４】

【実施例】以下、図１に示す真空流滴造塊装置を用いて
本発明方法を実施し、実際に鋼製品を製造した結果につ
いて説明する。

【００１５】図１において、１は溶湯溜め２に貯えられ
た溶湯であり、この溶湯１は溶湯溜め２の底部に設置さ
れたノズル３を介して、真空排気系４によって真空状態
となされた真空室５内に導入される。この際、溶湯１は
ノズル３部において適量のＡｒ又はＮ２　ガスの作用に
よって微細化されて流滴６となされると共に、真空室５
内でその微細化が一層進んだ状態でベルト又はパレット
７上に堆積する。

【００１６】ベルト又はパレット７は所定の間隔を存し
て配置された一対のロール８・８に巻装された無端ルー
プを成しており、流滴６よりなる堆積層９はベルト又は
パレット７の移動に伴って下流側に配設された圧延ロー
ル１０で、厚みを制御する程度に圧延されて鋼板１１と
成される。そして、この鋼板１１は圧延ロール１０の下
流側に配設されたクーリングゾーン１２でガス冷却又は
放冷され、ピンチロール１３を経てコイル巻取機１４で
巻取られる。

【００１７】下記表１に示す成分例の溶湯を落差１．５
　ｍでＮ２　分散方式の上記した構成の流滴造塊装置で
連続的に目標厚さ４．５５ｍｍに鋳込み、軽圧下して板
厚４．５　ｍｍの製品としたところ、全ての溶湯につい
てほぼ完全な製品となった。更に、この場合に得られた
鋼板の性質は、図５（イ）（ロ）に示すように、特に合
金元素を添加しなくても良好な機械的性質を示し、コス
ト低減が図れた。

【００１８】

【表１】

【００１９】なお、比較として上記と同じ溶湯１５ｔｏ
ｎ　を５００　ｍｍ×１５００ｍｍ×２８００ｍｍの下
注鋼塊に鋳造し、分塊圧延した後、１５０　ｍｍ×１５
５０ｍｍ×９０００ｍｍのスラブと成し、更にこのスラ
ブを加熱炉に挿入して加熱後、種々の圧延温度で４．５
　ｍｍ厚さの熱延鋼板に圧延した結果、製品にはヒビ割
れ現象が起こり、製品不良を発生させた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、金属スククラップから不純物元素の蓄積を問題にす
ることなく、少ない処理費で、かつ低コストに鋼製品を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に適用する真空流滴造塊装置の一例
を示す概略図である。

【図２】Ｃｕ×スケール生成量ときず等級との関係図で
ある。

【図３】大気中における鋼の腐食に及ぼすＣｕ添加の影
響を示す図である。

【図４】大気中に２７カ月間放置後の低炭素鋼の重量減
少に及ぼすＣｕ、Ｐの影響を示す図であり、（イ）は田
園地帯、（ロ）は工場地帯を示す。

【図５】（イ）（ロ）は共に本発明方法によって製造し
た鋼製品における、Ｃｕと機械的性質との関係を示す図
である。

【符号の説明】

１　　　　溶湯 ３　　　　ノズル ５　　　　真空室 ６　　　　流滴 １１　　鋼板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属スクラップを原料として鋼製品を
   製造する方法であって、不純物の種類・量の多少にかか
   わらず、金属スクラップを原料としてこれを溶融し、主
   たる熱間加工を施すことなく直接製品に鋳造することを
   特徴とする鋼製品の製造方法。
2. 【請求項２】　　主たる熱間加工を施すことなく直接製
   品に鋳造する手段として流滴造塊法を使用することを特
   徴とする請求項１記載の鋼製品の製造方法。