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JP2013044046A - Method for manufacturing high-clean steel - Google Patents

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JP2013044046A
JP2013044046A JP2011184725A JP2011184725A JP2013044046A JP 2013044046 A JP2013044046 A JP 2013044046A JP 2011184725 A JP2011184725 A JP 2011184725A JP 2011184725 A JP2011184725 A JP 2011184725A JP 2013044046 A JP2013044046 A JP 2013044046A
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Japan
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molten slag
steel
metal mold
oxygen
consumable electrode
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JP2011184725A
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Japanese (ja)
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Nobuyuki Gomi
伸幸 五味
Chikao Nakagawa
知可夫 中川
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

【課題】非金属介在物を低減させた高清浄鋼の製造方法であるESR法により、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造する製造方法を提供する。
【解決手段】添加元素若しくは不純物元素としてs−Alを含み、少なくとも質量%で1.0〜2.0%のSiを含有する鋼種の製造方法であって、懸下した消耗電極5を金属鋳型2中の溶融スラグ6に上部から降下させていくとともに前記消耗電極5と前記金属鋳型2との間に通電し前記溶融スラグ6上面近傍で前記消耗電極5を溶解させこの溶滴を前記溶融スラグ6中を通過させてから前記金属鋳型2の底部近傍で捕捉して前記鋼種の鋼塊9を得るESR法において、前記溶融スラグ6上面近傍を少なくとも酸素を含む不活性ガスからなる混合ガスで置換する。
【選択図】図1
Provided is a production method for stably producing a high clean steel having a relatively high Si concentration by an ESR method which is a method for producing a high clean steel with reduced non-metallic inclusions.
A method for producing a steel type containing s-Al as an additive element or impurity element and containing at least 1.0% to 2.0% by mass of Si, wherein the suspended consumable electrode 5 is a metal mold. The molten slag 6 in FIG. 2 is lowered from above and energized between the consumable electrode 5 and the metal mold 2 to melt the consumable electrode 5 in the vicinity of the upper surface of the molten slag 6 and the droplets are melted into the molten slag. In the ESR method of obtaining the steel ingot 9 of the steel type by passing the inside of the metal mold 2 and capturing in the vicinity of the bottom of the metal mold 2, the vicinity of the upper surface of the molten slag 6 is replaced with a mixed gas composed of an inert gas containing at least oxygen. To do.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、非金属介在物を低減させた高清浄鋼の製造方法に関し、特に、比較的Si濃度の高い高清浄鋼の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a high clean steel with reduced non-metallic inclusions, and more particularly to a method for producing a high clean steel having a relatively high Si concentration.

非金属介在物を低減させた高清浄鋼を得る製鋼技術として、ESR(Electro Slag Remelting)法が知られている。所定の成分組成を有する棒状の消耗電極を鍛造成形し、これを懸下して徐々に降下させながら金属鋳型中の溶融スラグの上部から浸漬させていく。このとき消耗電極と金属鋳型との間に通電すると、スラグ上面近傍で抵抗加熱により消耗電極の先端が溶解し、生じた溶滴が重力により溶融スラグ中を通過して金属鋳型の底部に堆積していく。溶滴は、溶融スラグ−溶融メタル反応により高清浄化されて堆積するため、高清浄鋼塊を得られるのである。   An ESR (Electro Slag Remelting) method is known as a steelmaking technique for obtaining highly clean steel with reduced non-metallic inclusions. A rod-shaped consumable electrode having a predetermined component composition is formed by forging, and dipped from the upper part of the molten slag in the metal mold while being suspended and gradually lowered. At this time, if current is applied between the consumable electrode and the metal mold, the tip of the consumable electrode is melted by resistance heating in the vicinity of the top surface of the slag, and the resulting droplet passes through the molten slag by gravity and accumulates at the bottom of the metal mold. To go. Since the droplets are highly purified and deposited by the molten slag-molten metal reaction, a highly clean steel ingot can be obtained.

かかるESR法では、一般的に、溶融スラグの酸化や、意図しないガス成分の溶融スラグへの取り込みを防止すべく、溶融スラグの上部に空気よりも重いアルゴンなどの不活性ガスを与えて、溶融スラグが直接、空気と接触しないようにしている。   In such an ESR method, generally, an inert gas such as argon heavier than air is given to the top of the molten slag in order to prevent the oxidation of the molten slag and the unintentional incorporation of gas components into the molten slag. The slag is kept out of direct contact with air.

また、ESR法の1手法であるVSR(Vacuum electro Slag Remelting)法は、溶融スラグ上部を覆って外殻を形成し、これを気密空間にすることで該空間内の真空度を高められるように、若しくは、置換雰囲気を与えるとともにその雰囲気を精度良く制御できるようになっている。例えば、特許文献1にはこのような装置が開示されている。ここでは、真空度を100〜600Torrの範囲内に制御できて、スラグのボイリングを実質上生じさせない圧力条件を維持しながら製鋼処理を行なうことを述べている。   Moreover, VSR (Vacuum electro slag remelting) method, which is one of the ESR methods, forms an outer shell that covers the upper part of the molten slag and makes it an airtight space so that the degree of vacuum in the space can be increased. Alternatively, a replacement atmosphere is provided and the atmosphere can be controlled with high accuracy. For example, Patent Document 1 discloses such an apparatus. Here, it describes that the degree of vacuum can be controlled within a range of 100 to 600 Torr, and the steelmaking process is performed while maintaining a pressure condition that does not substantially cause slag boiling.

ところで、製鋼技術においては脱酸工程が重要である。ESR法における脱酸は、主として、消耗電極に脱酸剤として添加されているSi成分の反応による。これについて特許文献2では、スラグ表面において、以下の溶融スラグ−溶融メタル反応:

Figure 2013044046
が平衡することから説明をしている。すなわち、溶融メタルとして溶解した消耗電極の溶滴のうち、Si成分は酸素と反応してSiOとなって溶融スラグ側に取り込まれていく。すると、溶滴においては上記反応式が左方向に進み、脱酸が進行するのである。すなわち、Si濃度が高い鋼種については比較的容易に低酸素化が達成可能である。他方、Si濃度が低い鋼種については、逆に低酸素化が困難である。 By the way, a deoxidation process is important in steelmaking technology. Deoxidation in the ESR method is mainly due to the reaction of the Si component added to the consumable electrode as a deoxidizer. In this regard, Patent Document 2 describes the following molten slag-molten metal reaction on the slag surface:
Figure 2013044046
Is explained from the equilibrium. That is, among the droplets of the consumable electrode dissolved as molten metal, the Si component reacts with oxygen to become SiO 2 and is taken into the molten slag side. Then, in the droplet, the above reaction formula proceeds to the left, and deoxidation proceeds. That is, for a steel type having a high Si concentration, oxygen reduction can be achieved relatively easily. On the other hand, low oxygen reduction is difficult for steel types with low Si concentration.

これに対して、特許文献2では、低シリコン・低酸素鋼の製造方法について、ESRの装置全体を密封構造にしてその内部空間内を大気と遮断し、反応系の雰囲気を酸素遮断雰囲気にした上で、Si濃度を0.30重量%以下に調整した鋼種を消耗電極として再溶解し、Si濃度を0.30重量%以下、且つ、酸素濃度を0.002重量%以下に清浄化した低シリコン・低酸素鋼を得られることを開示している。かかるESR法は一種のVSR法である。   On the other hand, in Patent Document 2, regarding the manufacturing method of low silicon and low oxygen steel, the entire ESR apparatus is sealed to block the interior space from the atmosphere, and the atmosphere of the reaction system is set to an oxygen blocking atmosphere. In the above, the steel grade whose Si concentration was adjusted to 0.30% by weight or less was redissolved as a consumable electrode, and the Si concentration was 0.30% by weight or less and the oxygen concentration was cleaned to 0.002% by weight or less. It discloses that silicon and low oxygen steel can be obtained. Such ESR method is a kind of VSR method.

特開2007−302954号公報JP 2007-302954 A 特開平7−233426号公報JP-A-7-233426

熱間工具鋼の一種であり、Si濃度を0.3質量%以下としたDH31(商品名)の如きは、上記したようなESR法やVSR法により高清浄鋼塊を製造し得る。一方、DH31(商品名)よりもSi濃度を約1.0質量%と高くした鋼種では、同様にESR法やVSR法によって高清浄鋼塊を製造しようとしても、機械的特性にムラが生じ易く、特に、衝撃値についてのばらつきが大きくなり易かった。   A type of hot tool steel, such as DH31 (trade name) with a Si concentration of 0.3% by mass or less, can produce a highly clean steel ingot by the ESR method or the VSR method as described above. On the other hand, in the steel type having a Si concentration of about 1.0% by mass higher than DH31 (trade name), even if an attempt is made to produce a highly clean steel ingot by the ESR method or the VSR method, unevenness in mechanical characteristics is likely to occur. In particular, the variation in impact value was likely to increase.

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、非金属介在物を低減させた高清浄鋼の製造方法であるESR法により、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造する製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to achieve a high cleanliness with a relatively high Si concentration by the ESR method, which is a manufacturing method of high clean steel with reduced nonmetallic inclusions. It is providing the manufacturing method which manufactures steel stably.

本発明者は、機械的特性のムラの原因が鋼塊中の粗大なアルミナ粒であることを突き止めた。鋼塊中のアルミニウムは目的をもって添加される以外にもスクラップを用いた場合にあっては不可避的に含まれてしまう。そこで、かかるアルミニウムによる粗大なアルミナ粒の生成を抑止するための方法を発案し、製造方法に導入した。   The present inventor has found that the cause of uneven mechanical properties is coarse alumina grains in the steel ingot. Aluminum in the steel ingot is inevitably contained when scrap is used in addition to being added for the purpose. Therefore, a method for suppressing the formation of coarse alumina particles by such aluminum was devised and introduced into the manufacturing method.

すなわち、本発明による製造方法は、添加元素若しくは不純物元素としてs−Alを含み、少なくとも質量%で0.7〜2.0%のSiを含有する鋼種の製造方法であって、懸下した消耗電極を金属鋳型中の溶融スラグに上部から降下させていくとともに前記消耗電極と前記金属鋳型との間に通電し前記溶融スラグ上面近傍で前記消耗電極を溶解させこの溶滴を前記溶融スラグ中を通過させてから前記金属鋳型の底部近傍で捕捉して前記鋼種の鋼塊を得るESR法において、前記溶融スラグ上面近傍を少なくとも酸素を含む不活性ガスからなる混合ガスで置換することを特徴とする。   That is, the production method according to the present invention is a method for producing a steel type containing s-Al as an additive element or impurity element and containing at least 0.7% to 2.0% Si by mass, and suspended consumption. An electrode is lowered from above into the molten slag in the metal mold and energized between the consumable electrode and the metal mold to melt the consumable electrode in the vicinity of the upper surface of the molten slag, and this droplet is passed through the molten slag. In the ESR method of obtaining a steel ingot of the steel type by capturing in the vicinity of the bottom of the metal mold after passing through, the vicinity of the upper surface of the molten slag is replaced with a mixed gas composed of an inert gas containing at least oxygen. .

かかる発明によれば、スラグ上面近傍を少なくとも酸素を含む不活性ガスからなる混合ガスで置換することで、添加元素若しくは不純物元素として含まれるs−Alを酸化させて溶融スラグ側に取り込み得るのである。故に、鋼塊中の粗大なアルミナ粒を抑制できて、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   According to this invention, by replacing the vicinity of the upper surface of the slag with a mixed gas composed of an inert gas containing at least oxygen, s-Al contained as an additive element or impurity element can be oxidized and taken into the molten slag side. . Therefore, coarse alumina grains in the steel ingot can be suppressed, and highly clean steel having a relatively high Si concentration can be produced stably.

上記した発明において、前記溶融スラグの上部に閉塞空間を形成し、前記閉塞空間内を前記混合ガスで置換することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、スラグ上面近傍の不活性ガス中の酸素量を安定させ得るため、鋼塊中の粗大なアルミナ粒を確実に抑制でき、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   In the above-described invention, a closed space may be formed above the molten slag, and the closed space may be replaced with the mixed gas. According to this invention, the amount of oxygen in the inert gas in the vicinity of the upper surface of the slag can be stabilized, so that coarse alumina grains in the steel ingot can be reliably suppressed, and a high clean steel with a relatively high Si concentration can be stably produced. It can be manufactured.

上記した発明において、前記溶融スラグの上部を不活性ガスで置換するとともに前記閉塞空間内に酸素を与えることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、スラグ上面近傍の不活性ガス中の酸素量を容易に調整できて、鋼塊中の粗大なアルミナ粒を確実に抑制でき、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   In the above-described invention, an upper portion of the molten slag may be replaced with an inert gas and oxygen may be given into the closed space. According to this invention, the amount of oxygen in the inert gas in the vicinity of the upper surface of the slag can be easily adjusted, coarse alumina particles in the steel ingot can be reliably suppressed, and highly clean steel having a relatively high Si concentration can be stabilized. Can be manufactured.

上記した発明において、前記溶融スラグの上部に気密空間を形成し、前記気密空間を真空引きした後に、前記混合ガスで置換することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、スラグ上面近傍の不活性ガス中の酸素量を容易に調整できて、鋼塊中の粗大なアルミナ粒を確実に抑制でき、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   In the above-described invention, an airtight space may be formed above the molten slag, and the airtight space may be evacuated and then replaced with the mixed gas. According to this invention, the amount of oxygen in the inert gas in the vicinity of the upper surface of the slag can be easily adjusted, coarse alumina particles in the steel ingot can be reliably suppressed, and highly clean steel having a relatively high Si concentration can be stabilized. Can be manufactured.

上記した発明において、前記鋼種は、質量%で、C:0.35〜0.42%、Si:0.80%〜1.20%、Mn:0.25〜0.50%、Cr:4.80〜5.50%、Mo:1.00〜1.50%、V:0.80〜1.15%、s−Al:0.007%以下を含有し、これ以外の不可避的不純物元素と残部Feとを含む成分組成を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、s−Alを確実に酸化させて溶融スラグ側に取り込み得て、鋼塊中の粗大なアルミナ粒を抑制できて、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   In the above-described invention, the steel types are mass%, C: 0.35 to 0.42%, Si: 0.80% to 1.20%, Mn: 0.25 to 0.50%, Cr: 4 .80 to 5.50%, Mo: 1.00 to 1.50%, V: 0.80 to 1.15%, s-Al: 0.007% or less, other inevitable impurity elements And the remaining Fe may be included. According to this invention, s-Al can be reliably oxidized and taken into the molten slag side, coarse alumina particles in the steel ingot can be suppressed, and highly clean steel with a relatively high Si concentration can be produced stably. It can be done.

本発明の製造方法で使用される製造装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing apparatus used with the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法で使用される他の製造装置を示す図である。It is a figure which shows the other manufacturing apparatus used with the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法を示す他のフロー図である。It is another flowchart which shows the manufacturing method of this invention.

〔実施例1〕
本発明の1つの実施例による非金属介在物を低減させた高清浄鋼の製造方法であって、特に、比較的Si濃度の高い高清浄鋼の製造方法について説明する。まず、かかる製造方法において使用されるESR装置1(図1参照)について説明する。
[Example 1]
A method of manufacturing a high clean steel with reduced non-metallic inclusions according to one embodiment of the present invention, in particular, a method of manufacturing a high clean steel having a relatively high Si concentration will be described. First, the ESR device 1 (see FIG. 1) used in the manufacturing method will be described.

図1に示すように、ESR装置1は、水冷式の金属鋳型2と、これに接続される電源3と、電源3に接続される電極保持部4と、不活性ガス源10からバルブ11を介して金属鋳型2内の空間の上部に通じる不活性ガス供給路12とを備える。ESR装置1は、さらに、金属鋳型2の内部に消耗電極5を囲むように仕切板7を備えている。仕切板7によって、金属鋳型2の内部の空間は、上部の空間2aと下部の閉塞空間2bとに仕切られている。金属鋳型2には、さらに、酸素源13からバルブ14を介して閉塞空間2bに通じる酸素供給路15が接続されている。つまり、上記したように、ESR装置1は、通常のESR装置に仕切板7を新たに設け、これにより分割された上部の空間2aと下部の閉塞空間2bとに酸素の供給を可能としたものである。   As shown in FIG. 1, the ESR device 1 includes a water-cooled metal mold 2, a power source 3 connected thereto, an electrode holding unit 4 connected to the power source 3, and a valve 11 from an inert gas source 10. And an inert gas supply path 12 communicating with the upper part of the space in the metal mold 2. The ESR device 1 further includes a partition plate 7 so as to surround the consumable electrode 5 inside the metal mold 2. By the partition plate 7, the space inside the metal mold 2 is partitioned into an upper space 2a and a lower closed space 2b. The metal mold 2 is further connected with an oxygen supply path 15 that leads from the oxygen source 13 through the valve 14 to the closed space 2b. In other words, as described above, the ESR apparatus 1 is provided with the partition plate 7 newly provided in the normal ESR apparatus, thereby enabling supply of oxygen to the upper space 2a and the lower closed space 2b which are divided. It is.

次に、上記したESR装置1を使用した高清浄鋼の製造方法について説明する。なお、本実施例での製造に適した鋼種は、添加元素若しくは不純物元素としてs−Alを質量%で0.007%以下の範囲内で含むとともに、少なくとも質量%で0.7〜2.0%のSiを含む鋼である。例えば、質量%で、C:0.35〜0.42%、Si:0.80%〜1.20%、Mn:0.25〜0.50%、Cr:4.80〜5.50%、Mo:1.00〜1.50%、V:0.80〜1.15%の成分組成を有するDHA1−A(商品名)などの鋼である。   Next, the manufacturing method of the high clean steel using the above-mentioned ESR apparatus 1 is demonstrated. Note that the steel types suitable for production in this example include s-Al as an additive element or impurity element in a range of 0.007% or less by mass% and at least 0.7 to 2.0% by mass. % Steel containing Si. For example, in mass%, C: 0.35 to 0.42%, Si: 0.80% to 1.20%, Mn: 0.25 to 0.50%, Cr: 4.80 to 5.50% , Mo: 1.00 to 1.50%, V: Steel such as DHA1-A (trade name) having a component composition of 0.80 to 1.15%.

消耗電極5として使用する鋼は、上記した鋼種と同様の成分組成であり、精錬時の脱酸等の効果を考慮して微調整を行うことが好ましい。消耗電極5は、このような鋼からなる鍛造丸棒であるが、スクラップを原料として用いているため、不可避的にアルミニウムを含有している。そこで、得られる鋼塊の粗大なアルミナ粒の生成を容易に抑制できるよう、消耗電極5においてs−Alの含有量は質量%で0.010%以下とすることが好ましい。また、スラグには、例えば、CaF2、Al23、CaOなどを主成分とする一般的な塩基性スラグを用いることができる。本実施例においては、質量%で、CaF2:70%、Al23:30%のスラグを用いた。 The steel used as the consumable electrode 5 has the same component composition as the above-described steel types, and it is preferable to make fine adjustments in consideration of effects such as deoxidation during refining. The consumable electrode 5 is a forged round bar made of such steel, but inevitably contains aluminum because scrap is used as a raw material. Therefore, it is preferable that the content of s-Al in the consumable electrode 5 is 0.010% or less in mass% so that the production of coarse alumina grains in the obtained steel ingot can be easily suppressed. Further, in the slag, for example, it can be a general basic slag CaF 2, Al 2 O 3, CaO and the like as a main component. In this example, slag of CaF 2 : 70% and Al 2 O 3 : 30% was used in terms of mass%.

図2に図1を併せて参照すると、金属鋳型2の底部にスラグを載置する(S1)。電極保持部4から消耗電極5を懸下させ、その下端をスラグに接触させるように位置させる(S2)。   Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the slag is placed on the bottom of the metal mold 2 (S1). The consumable electrode 5 is suspended from the electrode holding part 4, and the lower end thereof is positioned so as to contact the slag (S2).

これとともにバルブ11を開いて、金属鋳型2内の空間2a及び閉塞空間2bを不活性ガスでパージする。本実施例において、不活性ガスはアルゴンガスである。仕切板7と消耗電極5の間には隙間があるため閉塞空間2b内も不活性ガスによりパージされる。さらに、バルブ14を開いて、酸素を閉塞空間2b内に供給する。すなわち、閉塞空間2bを不活性ガスと所定の分圧を有する酸素との混合ガスでパージする(S3)。このように、仕切板7を設けることで閉塞空間2b内の酸素量を安定させ、酸素量の調整を容易とすることができる。なお、不活性ガス供給路12を閉塞空間2bに通じるようにして、閉塞空間2bに不活性ガスを供給してもよい。   At the same time, the valve 11 is opened to purge the space 2a and the closed space 2b in the metal mold 2 with an inert gas. In this embodiment, the inert gas is argon gas. Since there is a gap between the partition plate 7 and the consumable electrode 5, the closed space 2b is also purged with the inert gas. Further, the valve 14 is opened to supply oxygen into the closed space 2b. That is, the closed space 2b is purged with a mixed gas of an inert gas and oxygen having a predetermined partial pressure (S3). Thus, by providing the partition plate 7, the oxygen amount in the closed space 2b can be stabilized and the oxygen amount can be easily adjusted. Note that the inert gas may be supplied to the closed space 2b such that the inert gas supply path 12 communicates with the closed space 2b.

電源を投入して所定の電圧を消耗電極5とスラグとの間に印加させ、スラグをその抵抗加熱により溶融させる(S4)。これによって溶融した溶融スラグ6の抵抗加熱により消耗電極5の下端が溶解される。消耗電極5の溶解に伴い、消耗電極5を上部から徐々に降下させて、消耗電極5の先端を常に溶融スラグ6の表層近傍に浸漬させるように電極保持部4の位置を制御する(S5)。消耗電極5の溶解に伴い生成した溶滴は溶融スラグ6内を通過しつつ精錬される。精錬された溶滴は、溶融スラグ6の下側に形成される溶融プール8に捕捉され、その下端及び周囲から金属鋳型2に冷却されて凝固し、鋼塊9を徐々に形成する(S6)。   The power is turned on to apply a predetermined voltage between the consumable electrode 5 and the slag, and the slag is melted by the resistance heating (S4). As a result, the lower end of the consumable electrode 5 is melted by resistance heating of the molten slag 6. As the consumable electrode 5 is dissolved, the position of the electrode holding portion 4 is controlled so that the consumable electrode 5 is gradually lowered from above and the tip of the consumable electrode 5 is always immersed in the vicinity of the surface layer of the molten slag 6 (S5). . The droplets generated as the consumable electrode 5 is dissolved are refined while passing through the molten slag 6. The refined droplets are captured by the molten pool 8 formed below the molten slag 6, cooled from the lower end and the periphery thereof to the metal mold 2 and solidified to gradually form the steel ingot 9 (S6). .

かかる精錬において、空間2aは不活性ガスで満たされて大気に対して金属鋳型2内を遮断し、また閉塞空間2bは所定の分圧で酸素を含む混合ガスで満たされて溶融スラグ6の上面に所定量の酸素を供給できる。   In such refining, the space 2a is filled with an inert gas to block the inside of the metal mold 2 from the atmosphere, and the closed space 2b is filled with a mixed gas containing oxygen at a predetermined partial pressure, and the upper surface of the molten slag 6 is filled. A predetermined amount of oxygen can be supplied.

溶融スラグ6は、混合ガスから酸素を供給され、通過する溶滴に含まれるs−Alを酸化させて取込むことができる。これにより、不活性ガスでパージされている場合に比べて、より多くのs−Alを溶融スラグ6に取込むことができるので、鋼塊9の粗大なアルミナ粒の生成を抑制することができる。よって、鋼塊9の機械的特性、特に衝撃値を安定させることができて、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   The molten slag 6 is supplied with oxygen from a mixed gas, and can oxidize s-Al contained in a passing droplet and take it in. As a result, more s-Al can be taken into the molten slag 6 than when purged with an inert gas, so that the formation of coarse alumina grains in the steel ingot 9 can be suppressed. . Therefore, the mechanical properties of the steel ingot 9, in particular, the impact value can be stabilized, and highly clean steel having a relatively high Si concentration can be stably produced.

〔実施例2〕
続いて、本発明の他の実施例による非金属介在物を低減させた高清浄鋼の製造方法において使用されるVSR装置21について説明する。
[Example 2]
Next, a VSR device 21 used in a method for producing highly clean steel with reduced non-metallic inclusions according to another embodiment of the present invention will be described.

図3に示すように、VSR装置21は、水冷式の金属鋳型22と、これに接続される電源23と、電源23に接続される電極保持部24と、金属鋳型22の内部に密閉空間22aを形成するようその上部に固定されつつ電極保持部24の上下動を可能とする炉体上部22’とを備える。また、不活性ガス源30からバルブ31を介して密閉空間22aに通じるよう炉体上部22’に接続されるガス供給路32と、油回転ポンプ40及びルーツ形真空ポンプ41によりコントロールバルブ42及びダストセパレータ43を介して密閉空間22aを減圧する真空経路44を備える。ガス供給路32には、さらにバルブ34を介して酸素源33が接続されている。つまり、上記したように、VSR装置21は、減圧下でESRを行う通常のVSR装置において、酸素の供給を可能としたものである。   As shown in FIG. 3, the VSR device 21 includes a water-cooled metal mold 22, a power supply 23 connected thereto, an electrode holding unit 24 connected to the power supply 23, and a sealed space 22 a inside the metal mold 22. A furnace body upper part 22 ′ that allows the electrode holding part 24 to move up and down while being fixed to the upper part thereof. Further, the gas supply path 32 connected to the furnace body upper part 22 ′ from the inert gas source 30 to the sealed space 22 a through the valve 31, the control valve 42 and the dust by the oil rotary pump 40 and the roots type vacuum pump 41. A vacuum path 44 for depressurizing the sealed space 22a through the separator 43 is provided. An oxygen source 33 is further connected to the gas supply path 32 via a valve 34. In other words, as described above, the VSR device 21 can supply oxygen in a normal VSR device that performs ESR under reduced pressure.

次に、VSR装置21による鋼の製造方法について説明する。なお、本実施例での製造に適した鋼種は、添加元素若しくは不純物元素としてs−Alを質量%で0.007%以下の範囲内で含むとともに、少なくとも質量%で0.7〜2.0%のSiを含む鋼である。例えば、実施例1と同様にDHA1−A(商品名)などの高清浄鋼である。   Next, a method for manufacturing steel by the VSR device 21 will be described. Note that the steel types suitable for production in this example include s-Al as an additive element or impurity element in a range of 0.007% or less by mass% and at least 0.7 to 2.0% by mass. % Steel containing Si. For example, high-clean steel such as DHA1-A (trade name) as in Example 1.

消耗電極25として使用する鋼は、上記した鋼種と同様の成分組成であり、精錬時の脱酸等の効果を考慮して微調整を行うことが好ましい。消耗電極25は、このような鋼からなる鍛造丸棒である。また、実施例1と同様に、消耗電極25においてs−Alの含有量は質量%で0.010%以下とすることが好ましい。また、実施例1と同様に、スラグには、例えば、CaF2、Al23、CaOなどを主成分とする一般的な塩基性スラグを用いることができる。本実施例においては、質量%で、CaF2:70%、Al23:30%のスラグを用いた。 The steel used as the consumable electrode 25 has the same component composition as the above-described steel types, and it is preferable to perform fine adjustment in consideration of effects such as deoxidation during refining. The consumable electrode 25 is a forged round bar made of such steel. Further, as in Example 1, the s-Al content in the consumable electrode 25 is preferably 0.010% or less by mass%. In addition, as in Example 1, for the slag, for example, general basic slag mainly composed of CaF 2 , Al 2 O 3 , CaO or the like can be used. In this example, slag of CaF 2 : 70% and Al 2 O 3 : 30% was used in terms of mass%.

図4に図3を併せて参照すると、まず、金属鋳型22の底部にスラグを載置する(S1)。炉体上部22’をその内部を密閉するように金属鋳型22に固定した上で、電極保持部24から消耗電極25を懸下させ、その下端をスラグに接触させるように位置させる(S2)。   4 together with FIG. 3, first, a slag is placed on the bottom of the metal mold 22 (S1). After fixing the furnace body upper part 22 'to the metal mold 22 so as to seal the inside, the consumable electrode 25 is suspended from the electrode holding part 24, and its lower end is positioned so as to contact the slag (S2).

続いて、コントロールバルブ42を通して油回転ポンプ40によって金属鋳型22の内部の密閉空間22aから空気を排出して減圧し、ルーツ形真空ポンプ41によりさらに減圧する(S3a)。   Subsequently, air is discharged from the sealed space 22a inside the metal mold 22 by the oil rotary pump 40 through the control valve 42, the pressure is reduced, and the pressure is further reduced by the roots type vacuum pump 41 (S3a).

続いてバルブ31を開いて、金属鋳型22内の密閉空間22aを不活性ガスでパージする。本実施例において、不活性ガスはアルゴンガスである。さらに、バルブ34を開いて、酸素を密閉空間22a内に供給し、密閉空間22aを不活性ガスと所定の分圧を有する酸素との混合ガスでパージする(S3b)。このように、一旦真空を引いた後に混合ガスでパージすることで、密閉空間22a内の酸素量の調整を容易とする。   Subsequently, the valve 31 is opened, and the sealed space 22a in the metal mold 22 is purged with an inert gas. In this embodiment, the inert gas is argon gas. Further, the valve 34 is opened, oxygen is supplied into the sealed space 22a, and the sealed space 22a is purged with a mixed gas of an inert gas and oxygen having a predetermined partial pressure (S3b). As described above, once the vacuum is pulled and then purged with the mixed gas, the oxygen amount in the sealed space 22a can be easily adjusted.

続いて、電源を投入して消耗電極25を溶解させて溶滴を生成させ、溶融スラグ26を通過する溶滴の精錬を行いつつ鋼塊29を形成させる(S4、S5、S6)。詳細については実施例1と同様であるため、説明を省略する。   Subsequently, the power is turned on to melt the consumable electrode 25 to generate droplets, and the steel ingot 29 is formed while refining the droplets passing through the molten slag 26 (S4, S5, S6). Details are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

かかる精錬において、密閉空間22aは酸素を含む混合ガスで満たされて溶融スラグ26の上面に所定量の酸素を供給できる。   In such refining, the sealed space 22 a is filled with a mixed gas containing oxygen, and a predetermined amount of oxygen can be supplied to the upper surface of the molten slag 26.

溶融スラグ26は、混合ガスから酸素を供給され、通過する溶滴に含まれるs−Alを酸化させて取込むことができる。これにより、不活性ガスのみによりパージされている場合に比べて、より多くのs−Alを溶融スラグ26に取込むことができるので、鋼塊29において粗大なアルミナ粒の生成を抑制することができる。よって、鋼塊29の機械的特性、特に衝撃値を安定させることができて、比較的Si濃度の高い高清浄鋼を安定して製造できるのである。   The molten slag 26 is supplied with oxygen from a mixed gas, and can oxidize s-Al contained in the passing droplets to be taken in. As a result, more s-Al can be taken into the molten slag 26 than when purged with only an inert gas, so that the formation of coarse alumina grains in the steel ingot 29 can be suppressed. it can. Therefore, the mechanical properties of the steel ingot 29, in particular, the impact value can be stabilized, and highly clean steel having a relatively high Si concentration can be stably produced.

上記したような、比較的Si濃度の高い鋼種においては、溶融スラグ中において脱酸を速やかに進行できるが、これにより溶融スラグ中の溶融スラグ−溶融メタル反応に使用できる酸素が不足しがちである。混合ガスから積極的に溶融スラグに酸素を供給することで、不足しがちな溶融スラグ中の酸素を補い、溶融スラグを通過する溶滴中のs−Alを積極的に酸化させることができると考えられる。このようにして生成したアルミナはサイズが大きく、浮上しやすいため、溶融スラグに容易に取込むことができたものと考えられる。   As described above, in steel types having a relatively high Si concentration, deoxidation can proceed rapidly in the molten slag, but this tends to cause a shortage of oxygen that can be used for the molten slag-molten metal reaction in the molten slag. . By actively supplying oxygen from the mixed gas to the molten slag, oxygen in the molten slag that tends to be deficient can be supplemented, and s-Al in the droplets passing through the molten slag can be actively oxidized. Conceivable. Since the produced alumina is large in size and easily floats, it is considered that it could be easily taken into the molten slag.

なお、溶融スラグに過剰に酸素を供給すると得られる鋼塊において酸化物を過剰に生成してしまい、一方で、少な過ぎるとs−Alを溶融スラグへ取り込む効果を得られなくなると考えられるため、混合ガスの酸素量は、適宜、調整される。   In addition, it is considered that an excessive amount of oxide is generated in the steel ingot obtained when oxygen is excessively supplied to the molten slag, and on the other hand, if it is too small, it is considered that the effect of incorporating s-Al into the molten slag cannot be obtained. The amount of oxygen in the mixed gas is adjusted as appropriate.

また、酸素は予め不活性ガスと混合させた上で、閉塞空間2b又は密閉空間22aに供給するようにすることもできる。   Further, oxygen may be mixed with an inert gas in advance and then supplied to the closed space 2b or the sealed space 22a.

ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。   Up to this point, the representative embodiments according to the present invention and the modifications based thereon have been described, but the present invention is not necessarily limited thereto. Those skilled in the art will recognize a variety of alternative embodiments and modifications without departing from the scope of the appended claims.

1 ESR装置
5、25 消耗電極
6、26 溶融スラグ
9、29 鋼塊
13、33 酸素源
21 VSR装置
1 ESR device 5, 25 Consumable electrode 6, 26 Molten slag 9, 29 Steel ingot 13, 33 Oxygen source 21 VSR device

Claims (5)

添加元素若しくは不純物元素としてs−Alを含み、少なくとも質量%で0.7〜2.0%のSiを含有する鋼種の製造方法であって、
懸下した消耗電極を金属鋳型中の溶融スラグに上部から降下させていくとともに前記消耗電極と前記金属鋳型との間に通電し前記溶融スラグ上面近傍で前記消耗電極を溶解させこの溶滴を前記溶融スラグ中を通過させてから前記金属鋳型の底部近傍で捕捉して前記鋼種の鋼塊を得るESR法において、前記溶融スラグ上面近傍を少なくとも酸素を含む不活性ガスからなる混合ガスで置換することを特徴とする製造方法。
A method for producing a steel type containing s-Al as an additive element or impurity element and containing at least 0.7 to 2.0% Si by mass,
The suspended consumable electrode is lowered from the upper part to the molten slag in the metal mold and energized between the consumable electrode and the metal mold to melt the consumable electrode in the vicinity of the upper surface of the molten slag and In the ESR method for obtaining a steel ingot of the steel type by passing through the molten slag and then capturing near the bottom of the metal mold, the vicinity of the upper surface of the molten slag is replaced with a mixed gas composed of an inert gas containing at least oxygen. The manufacturing method characterized by this.
前記溶融スラグの上部に閉塞空間を形成し、前記閉塞空間内を前記混合ガスで置換することを特徴とする請求項1記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein a closed space is formed in an upper portion of the molten slag, and the inside of the closed space is replaced with the mixed gas. 前記溶融スラグの上部を不活性ガスで置換するとともに前記閉塞空間内に酸素を与えることを特徴とする請求項2記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 2, wherein an upper portion of the molten slag is replaced with an inert gas and oxygen is given into the enclosed space. 前記溶融スラグの上部に気密空間を形成し、前記気密空間を真空引きした後に、前記混合ガスで置換することを特徴とする請求項1記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein an airtight space is formed in an upper part of the molten slag, and the airtight space is evacuated and then replaced with the mixed gas. 前記鋼種は、質量%で、
C:0.35〜0.42%、
Si:0.80%〜1.20%、
Mn:0.25〜0.50%、
Cr:4.80〜5.50%、
Mo:1.00〜1.50%、
V:0.80〜1.15%、
s−Al:0.007%以下を含有し、これ以外の不可避的不純物元素と残部Feとを含む成分組成を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちの1つからなる製造方法。
The steel grade is mass%,
C: 0.35-0.42%,
Si: 0.80% to 1.20%,
Mn: 0.25 to 0.50%,
Cr: 4.80-5.50%,
Mo: 1.00 to 1.50%,
V: 0.80 to 1.15%,
5. The production method according to claim 1, comprising s-Al: 0.007% or less and having a component composition containing other inevitable impurity elements and the balance Fe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109047687A (en) * 2018-10-18 2018-12-21 东北大学 A kind of dual alloy synchronizes the device and method of the large-scale uniformly ingot casting of remelting preparation
CN111315905A (en) * 2017-09-07 2020-06-19 铃木加菲顿有限公司 Method for producing cold-drawn wire
CN111647713A (en) * 2020-04-29 2020-09-11 樟树市兴隆高新材料有限公司 Electroslag treatment system for die steel production

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