【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、耐疲労性にすぐれた高シリコンバネ鋼の製造
法に関する。
バネ鋼の主要特性の１つである耐疲労性は、鋼中に存在
する非金属介在物によって悪影響を受けることが知られ
ている。
とりわけ、大型の非金属酸化物の存在は有害である。バ
ネ鋼、特にＳＵＰ６等のごとき高シリコン（Ｓｉ）バネ
鋼では、Ｓｉ濃度が高いため、溶鋼の段階で大型の複合
酸化物が生成し易く、これが浮上分離されないま）鋼中
に残留し、巨大介在物となって耐疲労性を著しく損なつ
ｏ本発明者等は、高Ｓｉバネ鋼の大型介在物による上記
弊害を防止すべく、漆鋼処理技術を含め、脱酸および脱
酸生成物浮上分離の促進について種々検討を重ねた結果
、一定の条件下で敬鍋内の溶鋼を燈梓処理することによ
り、大型介在物量を効果的に低減し得ることを見出し、
本発明を完成するに到つた。
，以下、本発明方法について詳しく説明する。
本発明は、大型非金属介在物の生成し易い高Ｓｉバネ鋼
を対象とし、その一般的組成としてＣ約０．４〜１．０
％、Ｓｉ約０．８〜２．２％を含む鋼に適用される。こ
の鋼の熔製は、転炉（ＬＤ転炉など）において通常の条
件に従って行なえばよい。本発明によれば、所定の製錬
過程を経て溶製された炉中の溶鋼は、敬鍋に受鋼され、
該取鍋中でＳｉ脱酸処理が施こされる。
本発明での脱酸処理には、通常使用されるカルシウム（
Ｃａ）やアルミニウム（ＡＩ）などのごとき強脱酸剤は
用いられず、鋼中の酸素The present invention relates to a method for producing high-silicon spring steel with excellent fatigue resistance. It is known that fatigue resistance, one of the main properties of spring steel, is adversely affected by non-metallic inclusions present in the steel. In particular, the presence of large non-metal oxides is harmful. Spring steel, especially high-silicon (Si) spring steel such as SUP6, has a high Si concentration, so large complex oxides are likely to form during the molten steel stage, and until they are floated and separated, they remain in the steel and become huge. In order to prevent the above-mentioned adverse effects caused by large inclusions in high-Si spring steel, the present inventors have developed methods for deoxidizing and flotation of deoxidized products, including lacquer steel treatment technology. As a result of various studies on promoting separation, we discovered that the amount of large inclusions can be effectively reduced by subjecting the molten steel in the ladle to the Touzasa treatment under certain conditions.
The present invention has now been completed. , Hereinafter, the method of the present invention will be explained in detail. The present invention targets high-Si spring steel that is prone to the formation of large nonmetallic inclusions, and its general composition is approximately C 0.4 to 1.0.
%, applied to steels containing approximately 0.8-2.2% Si. This steel may be melted in a converter (such as an LD converter) under normal conditions. According to the present invention, molten steel in a furnace that has been smelted through a predetermined smelting process is received in a ladle,
Si deoxidation treatment is performed in the ladle. In the deoxidizing treatment in the present invention, calcium (
Strong deoxidizers such as Ca) and aluminum (AI) are not used, and oxygen in the steel is
〔０〕の脱酸反応は、専らＳｉ
脱酸反応に依存する。これは、カルシア（Ｃａ○）系化
合物、アルミナ（ＡＩ２０３）系化合物、およびチタン
化合物（ＴＩＮＯ）などの非延性非金属介在物の生成を
防ぐことにより、耐疲労性を悪くする大型０介在物、特
に有害な球形状（もしくはそれに近い）大型介在物の発
生防止を狙ったものである。上記鍋中での脱酸処理は、
出鋼中に行なうと、溶鋼燈梓効果を伴ない有利である。
このため、本発明では、ＡＩ脱酸やＣａ脱酸は行なわず
、またＳｉ脱酸反応に用いられる脱酸剤も、ＡＩ、Ｃａ
およびＴｉ含有量の少ないもの、好ましくはＣａ約０．
１０％以下、Ｎ約０．０５％以下、Ｔｉ約０．０４％以
下のものが適用される。かかるＳｉ脱酸剤として、例え
ば低山・低Ｔｉのフェロシリコン（ＦｅＳｉ）合金鉄で
ある「ＦｅＳｉＬＡＩＬＴｉ」等が挙げられる。なお、
このＳｉ脱酸には、高炭素フェロマンガン合金鉄「Ｆｅ
ＭｍＨＣ」を併用することを妨げない。同合金鉄に含ま
れるＭｎは脱酸元素として寄与する以外に、生成したＭ
ｎ酸化物が、前記Ｓｉ税酸反応で生成したＳｉ酸化物と
複合酸化物を形成し、溶鋼からの浮上分離を容易にする
働きを有するので、鋼中のトータル酸素量の低減を強化
するうえで有効である。取鍋の内張耐火物は塩基性、中
性、酸性のいずれを使用することも可能であるが、特に
塩基性のものが好ましい。
受鋼後、取鋼内の溶鋼に不活性ガスの吹込みが行なわれ
る。
同処理は、大気との接触による溶鋼の再酸化を防ぐ必要
上、アルゴン（Ａｒ）ガスまたは窒素（Ｎ２）ガス等の
如き不活性ガス雰囲気、好ましくは〜ガス雰囲気で行な
われる。また、不活性ガス吹込みによる溶鋼燈拝は、前
記Ｓｉ脱酸の反応生成物の浮上およびスラグへの吸着分
離を促進し、同反応の平衡状態到達を早期に２達成せし
めんとするものである。
従って、蝿梓処理の際における漆鋼表面上のスラグはト
塩基性を有し、Ｓｉ脱酸反応で生成したＳｉ０２等の酸
性酸化物に対する強い吸着能を備えることが必要である
。スラグの塩基度は好ましくは、約２．０以上に調整３
される。上記塩基度調整剤の添加量は「取鍋内転炉スラ
グ組成に応じて適宜調整されるが、通常、Ｃａ○約０．
２〜６ｋ９／トン（溶鋼、以下同じ）、ＣａＦ２約０〜
２ｋ９／トン、Ｎ２０３約０〜２ｋ９／トン程度添加さ
れる。添加は、スラグ上に直接散布す３る方法によって
もよいが、縄梓用不活性ガスをキャリャガスとして港鋼
中に吹込む方法が、Ｓｉ脱酸速度を遠くし、また若干量
存在するカルシア系やアルミナ系の大型介在物（厚さ約
１５〃以上）を減少させる等の点で有利である。
４不活性ガスとしては、心ガスが好ましく用
いられる。同ガスによる溶鋼の麓粋処理は、第１図に示
されるように、取鍋１にカバー２を軟直し、取鋼１内の
溶鋼３上面空間部を〜ガス雰囲気にするとともに、該カ
バ−２を通して港鋼３内に適当深さに浸潰したランス４
によりＡｒガスを吹込み、バブリングを生起させること
によって行なうことができる。Ａｒガスの吹込量は、十
分な縄梓効果が得られる量であることが必要であるが、
一例として、流量約６００夕／分にて行なうことができ
る。また蝿梓処理時間は、縄梓の強度、溶鋼量にもよる
が、通常、約１０〜１８分間の吹込みにより好結果が得
られる。また、上記澄梓処理の際、不活性ガスとともに
適当なフラツクスを溶鋼中に吹込み、Ｓｉ脱酸反応の促
進、若干量存在するカルシァ系やァルミナ系の大型介在
物（厚さ約１５仏以上）の減少等とは。
このフラツクスとして、Ｃａ○約５０〜９０％、ＣａＦ
２約５〜４０％、山２０３約０〜３０％を含む造連剤を
溶融後粉砕して得られる、所謂プリメルトフラツクスを
用いる。上記脱酸・損梓処理により、Ｓｉ脱酸反応を平
衡に到達させると、溶鋼中の酸素量約４Ｑ血（トータル
酸素量）以下の低酸素鋼が得られる。
脱酸・蝿杵処理を終えたのちは、常法に従い、造塊、分
塊および圧延等の工程を経て、所定のバネ鋼を製する。
次に実施例を挙げて本発明方法および得られる製品の品
質について具体的に説明する。実施例 １
転炉にてＳＵＰ６バネ鋼を溶製し（成分：ＣＯ．６０％
「 Ｓｉｌ．６５％、Ｍｈｏ．９０％、ＰＯ．０１５％
、ＳＯ．０１０％）、これに下記成分の脱酸剤「ＦｅＳ
ｉＬ山ＬＴｉ」（Ｓｉ：？２〜７３％、ＡＩ：０．０２
〜０．０５％、Ｃａ：０．１％以下、Ｔｉｏ．０２〜０
．０４％）を２３ｋ９／トンおよび「ＦｅＭｍＨＣ」（
Ｍｎ７５％、Ｃ７％、残部鉄）を９ｋ９／トン添加した
のち、塩基性取鍋に受鋼し、第１図に示すごとき態様に
て、アルゴンガス雰囲気下、アルゴンガス吹込みによる
溶鋼蝿梓処理を約１８分間施した。
なお、スラグ調整剤として、Ｃａ０３ｋ９ノトン、Ｃａ
Ｆ２１ｋｇ／トン、山２０３１ｋ９／トンを取鍋内溶鋼
上に添加し、その後Ａｒバブリングを行なった。塩基度
は約２．０に調整した。処理後、溶鋼を下往々入にて６
トン鋼塊に造捜し、通常の手順に従い、分魂、圧延工程
を経て、線材（４５肌０）を得た。
得られた線村（抗張力：１６０ｋｇ／孫）を「中村式回
転曲げ疲労」試験に付し耐疲労性を測定し、第２図に示
す結果を得た。
図中、Ａは本発明方法によるもの、Ｂは従来法による比
較材である。これより、本発明方法によるバネ鋼の耐疲
労性は、従来材に比し著しくすぐれていることが判る。
実施例 ２実施例１と同様に（但し、溌梓用アルゴンガ
スにてプリメルトフラツクスＣａ○：ＡＩ２０３：Ｃａ
Ｆ２＝６：２：１）添加、脱酸・蝿梓処理を行なって、
４．５肋中線材を得、耐疲労性を測定した結果、実施例
１と同様の結果が得られた。
なお、上記各実施例における溶鋼鷹梓処理中の溶鋼中ト
ータル酸素量の経時変化は第３図に示すごとくであり、
（図中、０印は実施例１、●印は実施例２の場合）、Ｓ
ｉ脱酸後、約１５分の櫨梓処理により鋼中酸素量は約３
の蝿こまで低減し、Ｓｉ脱酸反応はほゞ平衡に達してい
ることが確認された。
以上のように、本発明方法によれば、Ｓｉ脱酸と縄杵処
理にて、鋼中酸素は十分に低減することができ、またＣ
ａ、ＡＩ等の脱酸剤を用いないので非延性の介在物、す
なわち球形状に近い介在物量は大幅に減少し、得られる
バネ鋼の耐疲労性が著しく改善される。The deoxidation reaction of [0] is carried out exclusively by Si
Depends on deoxidation reaction. This prevents the formation of non-ductile nonmetallic inclusions such as calcia (Ca○)-based compounds, alumina (AI203)-based compounds, and titanium compounds (TINO), thereby preventing large 0 inclusions that worsen fatigue resistance. This is especially aimed at preventing the generation of harmful large inclusions that are spherical (or close to spherical). The deoxidation treatment in the above pot is as follows:
If it is carried out during tapping, it is advantageous because it brings about the effect of molten steel.
Therefore, in the present invention, AI deoxidation and Ca deoxidation are not performed, and the deoxidizing agent used in the Si deoxidation reaction is also
and one with a low Ti content, preferably Ca about 0.
10% or less, N approximately 0.05% or less, and Ti approximately 0.04% or less. Examples of such a Si deoxidizing agent include "FeSiLAILTi", which is a low-mountain, low-Ti ferrosilicon (FeSi) alloy iron. In addition,
For this Si deoxidation, high carbon ferromanganese alloy iron “Fe” is used.
MmHC" may be used in combination. In addition to contributing as a deoxidizing element, the Mn contained in the ferroalloy also
The n-oxide forms a composite oxide with the Si oxide produced in the Si-oxygen reaction, and has the function of facilitating flotation separation from the molten steel. is valid. The refractory lining for the ladle may be basic, neutral or acidic, but basic is particularly preferred. After receiving the steel, inert gas is blown into the molten steel in the steel stack. This treatment is carried out in an inert gas atmosphere such as argon (Ar) gas or nitrogen (N2) gas, preferably in a gas atmosphere, in order to prevent re-oxidation of the molten steel due to contact with the atmosphere. In addition, molten steel lighting by inert gas injection promotes the floating of the reaction products of Si deoxidation and adsorption separation into the slag, thereby achieving the equilibrium state of the reaction at an early stage. be. Therefore, it is necessary that the slag on the surface of the lacquered steel during the lacquer treatment has strong basicity and a strong ability to adsorb acidic oxides such as Si02 produced by the Si deoxidation reaction. The basicity of the slag is preferably adjusted to about 2.0 or higher.
be done. The amount of the basicity adjuster added is adjusted as appropriate depending on the composition of the converter slag in the ladle, but is usually about 0% Ca.
2~6k9/ton (molten steel, same below), CaF2 approx. 0~
2k9/ton, N203 is added at about 0 to 2k9/ton. The addition can be done by directly spraying it on the slag, but the method of injecting inert gas into the port steel as a carrier gas slows down the Si deoxidation rate and also removes the presence of some amount of calcia. It is advantageous in terms of reducing large-sized inclusions (thickness of about 15 mm or more) and alumina.
4. As the inert gas, heart gas is preferably used. As shown in FIG. 1, the molten steel treatment with the same gas involves softening the cover 2 on the ladle 1, creating a gas atmosphere in the space above the molten steel 3 in the ladle 1, and The lance 4 is immersed to an appropriate depth into the port steel 3 through the lance 2.
This can be carried out by blowing Ar gas to cause bubbling. It is necessary that the amount of Ar gas injected is such that a sufficient rope azusa effect can be obtained.
As an example, a flow rate of about 600 m/min can be performed. Although the time required for the fly azure treatment depends on the strength of the rope azure and the amount of molten steel, good results are usually obtained by blowing for about 10 to 18 minutes. In addition, during the clearing process, an appropriate flux is injected into the molten steel together with an inert gas to promote the Si deoxidation reaction and remove large calcia-based and alumina-based inclusions (approximately 15 mm or more in thickness). ) decrease, etc. As this flux, approximately 50 to 90% Ca○, CaF
A so-called pre-melt flux is used, which is obtained by melting and pulverizing a connecting agent containing about 5 to 40% of 203 and about 0 to 30% of 203. When the Si deoxidation reaction reaches equilibrium through the deoxidation and deoxidation treatment described above, a low-oxygen steel can be obtained in which the amount of oxygen in the molten steel is approximately 4Q blood (total oxygen amount) or less. After the deoxidation and fly-pull treatments are completed, a predetermined spring steel is manufactured through processes such as ingot-forming, blooming, and rolling according to conventional methods. Next, the method of the present invention and the quality of the products obtained will be specifically explained with reference to Examples. Example 1 SUP6 spring steel was melted in a converter (component: CO.60%
"Sil.65%, Mho.90%, PO.015%
, S.O. 010%), and the deoxidizing agent “FeS” with the following components.
iL Mountain LTi” (Si: ?2-73%, AI: 0.02
~0.05%, Ca: 0.1% or less, Tio. 02～0
．． 04%) to 23k9/ton and "FeMmHC" (
After adding 9k9/ton of 75% Mn, 7% C, balance iron), the steel was placed in a basic ladle and subjected to molten steel treatment by blowing argon gas under an argon gas atmosphere in the manner shown in Figure 1. was applied for about 18 minutes. In addition, as a slag conditioner, Ca03k9noton, Ca
F21kg/ton and mountain 2031k9/ton were added onto the molten steel in the ladle, and then Ar bubbling was performed. Basicity was adjusted to about 2.0. After treatment, pour the molten steel into the bottom 6
A wire rod (45 skin 0) was obtained by digging into a ton steel ingot and subjecting it to a rolling process according to the usual procedure. The obtained Shinmura (tensile strength: 160 kg/min) was subjected to a "Nakamura type rotary bending fatigue" test to measure fatigue resistance, and the results shown in FIG. 2 were obtained. In the figure, A is a material made by the method of the present invention, and B is a comparative material made by the conventional method. From this, it can be seen that the fatigue resistance of the spring steel produced by the method of the present invention is significantly superior to that of conventional materials.
Example 2 Same as Example 1 (However, pre-melt flux Ca○:AI203:Ca
F2=6:2:1) addition, deoxidation and fly azusa treatment,
As a result of obtaining a 4.5 midrib wire rod and measuring its fatigue resistance, the same results as in Example 1 were obtained. Incidentally, the change over time in the total oxygen content in the molten steel during the molten steel Takaazusa treatment in each of the above examples is as shown in Fig. 3.
(In the figure, 0 mark is for Example 1, ● mark is for Example 2), S
i After deoxidation, the amount of oxygen in the steel is reduced to about 3 by the 15-minute process.
It was confirmed that the Si deoxidation reaction had almost reached equilibrium. As described above, according to the method of the present invention, oxygen in steel can be sufficiently reduced by Si deoxidation and rope punch treatment, and C
Since a deoxidizer such as AI is not used, the amount of non-ductile inclusions, that is, inclusions that are close to spherical shapes, is significantly reduced, and the fatigue resistance of the resulting spring steel is significantly improved.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は、不活性ガスのバブリングによる溶鋼蝿梓処理
状況の一例を示す図、第２図は耐疲労性測定結果を示す
グラフ、第３図は不活性ガス吹込み時の鋼中酸素量の経
時変化を示すグラフである。
図面中の主な符号は次のとおりである。
１：取鍋、２：カバー、３：溶鋼、４：ランス。
第１図
第２図
第３図Figure 1 is a diagram showing an example of molten steel treatment by bubbling inert gas, Figure 2 is a graph showing fatigue resistance measurement results, and Figure 3 is the amount of oxygen in steel when inert gas is injected. It is a graph showing a change over time. The main symbols in the drawings are as follows. 1: Ladle, 2: Cover, 3: Molten steel, 4: Lance. Figure 1 Figure 2 Figure 3