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特表2023-535587ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-18
(54)【発明の名称】ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ
(51)【国際特許分類】
C21C 7/076 20060101AFI20230810BHJP
C21C 7/00 20060101ALI20230810BHJP
【ＦＩ】
C21C7/076 A
C21C7/00 F
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023504765
(86)(22)【出願日】2021-07-29
(85)【翻訳文提出日】2023-02-03
(86)【国際出願番号】 CN2021109204
(87)【国際公開番号】W WO2022022629
(87)【国際公開日】2022-02-03
(31)【優先権主張番号】202010752034.1
(32)【優先日】2020-07-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523025469
【氏名又は名称】中天鋼鉄集団有限公司
(71)【出願人】
【識別番号】523025296
【氏名又は名称】常州中天特鋼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100207561
【弁理士】
【氏名又は名称】柳元 八大
(72)【発明者】
【氏名】王 昆鵬
(72)【発明者】
【氏名】徐 建飛
(72)【発明者】
【氏名】▲ホウ▼ 磊
(72)【発明者】
【氏名】王 ▲エイ▼
(72)【発明者】
【氏名】▲マク▼ ▲ビン▼干
(72)【発明者】
【氏名】林 俊
(72)【発明者】
【氏名】万 文華
【テーマコード（参考）】
4K013
【Ｆターム（参考）】
4K013AA09
4K013BA14
4K013CA02
4K013CC02
4K013CD02
4K013DA10
4K013EA01
4K013EA03
4K013EA04
4K013FA05
(57)【要約】
本発明によれば、コード鋼の精錬に用いられ、鉄鋼冶金産業の二次精錬技術分野に属する鉄鋼ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグが提供され、その特徴は、合理的に設計される精錬スラグの成分にあり、精錬スラグの各組成の質量百分率は、ＭｇＯ＝１５～２５％、Ａｌ２Ｏ３＜３％であり、残りはＣａＯとＳｉＯ２であり、ＣａＯとＳｉＯ２との質量比は、０．７～１．０である。産業的な適用では、本発明で設計される精錬スラグは低融点ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系介在物を得ることができると示されている。このような介在物は、熱間圧延プロセスにおいて変形が均一で十分であり、最終的に線材中の介在物の幅を２ミクロン以下に制御することができる。同時に、取鍋の耐火材に対する精錬スラグの浸食を低減させ、寿命を２倍以上に向上させることができる。
【選択図】図６
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグであって、前記精錬スラグ中の各組成の質量百分率は、ＭｇＯ＝１５～２５％、Ａｌ２Ｏ３＜３％であり、残りがＣａＯとＳｉＯ２である、
ことを特徴とするＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ。
【請求項2】
前記精錬スラグ中のＣａＯとＳｉＯ２との質量比は、０．７～１．０である、ことを特徴とする請求項１に記載のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ。
【請求項3】
ＬＦ精錬工程における精錬スラグの適用は、ＬＦ精錬工程において、電極が加熱されて昇温し、出鋼プロセスにおいて精錬スラグを添加してスラグを作り、ＬＦ処理プロセス全体で取鍋に対してアルゴンガスを底吹きして撹拌し、溶鋼成分が完成品の要求を満たすように溶鋼成分を微調整し、ＬＦ総処理時間≧４５ｍｉｎ、アルゴンガスソフトブロー時間≧２５ｍｉｎでＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得ることである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ。
【請求項4】
ＬＦ電極の加熱温度は、１５６５～１５８５℃に制御される、ことを特徴とする請求項３に記載のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄鋼冶金産業の二次精錬技術分野に属し、特にＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグに関する。
【背景技術】
【0002】
コード鋼は、直径０．１５～０．３８ｍｍの鋼線であり、主にタイヤ子午線を作るのに用いられる。コード鋼線は、線径が非常に細く、かつ製造プロセスにおいて力受けが複雑であるため、鋼に寸法が大きく変形しない介在物が存在すると、鋼線は引き抜き又は撚線プロセスにおいて断線することになり、生産効率に悪影響を及ぼし、ひいては製品の格下げや廃棄につながることさえある。研究では、低融点塑性介在物に鋼中の介在物を制御することで、コード鋼の断線率を低下させることができると示されている。
【0003】
低融点塑性介在物を得るために、現在、業界では、低アルカリ度酸性ＣａＯ－ＳｉＯ２スラグ系（ＣａＯ／）ＳｉＯ２＝０．８～１．２、Ａｌ２Ｏ３＜１０％、ＭｇＯ＜１０％）を利用して精錬し、スラグ鋼の反応を制御することにより、ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ低融点領域に介在物を制御する一般的な制御手段が用いられている。現在の精錬工程では、低融点塑性介在物が得られるが、低アルカリ度酸性ＣａＯ－ＳｉＯ２スラグは、取鍋のスラグラインに対する浸食が非常に深刻である。低アルカリ度スラグを用いてコード鋼を製錬する取鍋の寿命は、通常の精錬スラグを用いた寿命の３分の１に過ぎず、さらにより低い。したがって、低アルカリ度酸性スラグによる精錬は、現在、コード鋼の生産プロセスにおいて取鍋の耐火材のコストが高い原因となっている。また、ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ系低融点介在物は、冷却凝固や長時間に亘る加熱プロセスにおいて二次結晶しやすく、硬質Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ系スピネル介在物を生成し、このような介在物は変形しない介在物であり、コード鋼の加工プロセスにおける断線を引き起こす可能性が非常に高い。ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯスラグ系の適用に関するいくつかの手段もある。「ＣＮ２０１６１０５８５０８５．３ばね鋼の精錬方法」などでは、ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯスラグ系が提案されているが、精錬後の介在物の成分構成や形態が研究されておらず、かつ、この組成の精錬スラグの融点が高く、精錬構成がスラグに溶融しにくいため、ＣａＦ２をフラックスとして別途添加する必要があり、ＣａＦ２の添加は、精錬スラグの融点を低下させる役割を果たすことができるが、ＣａＦ２は、取鍋に対する浸食が非常に深刻であり、同様に取鍋の寿命の低下につながる。また、ＣａＦ２は、環境に優しくないスラグに属し、含まれているＦ元素は、環境を汚染することになり、多くの先進国では、ＣａＦ２は、製鋼スラグにおける使用が明示的に禁止されている。
【0004】
したがって、環境にやさしい前提で、ＣａＦ２をフラックスとして含まず、取鍋の寿命を向上させると同時に変形性能が優れている低融点介在物を得る新しいタイプの精錬スラグを如何に設計するかは、本発明が解決すべき技術的問題である。
【発明の概要】
【0005】
本発明によれば、上記の技術的問題を解決するために、ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグが提供される。
【0006】
上記目的を実現するために、本発明で採用される技術的手段は以下のとおりである。
【0007】
ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグにおいて、前記精錬スラグ中の各組成の質量百分率は、ＭｇＯ＝１５～２５％、Ａｌ２Ｏ３＜３％であり、残りはＣａＯとＳｉＯ２であり、ＣａＯとＳｉＯ２との質量比は、０．７～１．０である。
【0008】
ＬＦ精錬工程において、電極が加熱されて昇温し、出鋼プロセスにおいて精錬スラグを添加してスラグを作り、ＬＦ処理プロセス全体で取鍋に対してアルゴンガスを底吹きして撹拌し、溶鋼成分が完成品の要求を満たすように溶鋼成分を微調整し、ＬＦ総処理時間≧４５ｍｉｎ、アルゴンガスソフトブロー時間≧２５ｍｉｎである。
【0009】
さらに、ＬＦアルゴンガスソフトブローが完了した後、溶鋼中の酸融解アルミニウムＡｌｓを≦８ｐｐｍに、溶存酸素［Ｏ］を１５～２５ｐｐｍに制御する。
【0010】
好ましくは、ＬＦ総処理時間は、５０ｍｉｎであり、ここで、アルゴンガスソフトブロー時間は、３５ｍｉｎであることが好ましい。
【0011】
本発明によれば、アルカリ度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を０．７～１．０範囲にし、ＭｇＯ含有量を１５～２５％に共同して制御し、共同で限定された精錬スラグの１５６５～１５８５℃の精錬温度における精錬時間≧４５ｍｉｎであることが要求されることで、最終的には取鍋の浸食を低下させると同時に変形がより十分な低融点介在物を得ることができ、スラグを溶融して融点を低下させるためにその他のフラックス（ＣａＦ２など）を添加する必要はなく、コストを削減し、環境にやさしいだけではなく、取鍋に対するフラックスの浸食が回避される。
【0012】
本発明の精錬スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量は、２％以内であり、かつ、コード鋼には、一般に低チタン低アルミニウムケイ素鉄と金属マンガン製錬が用いられており、これらの合金のＡｌ含有量が非常に低いため、介在物中のＡｌ２Ｏ３含有量は非常に低く、無視することができ、連続鋳造時に結晶して変形しない硬質ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３スピネル系介在物を生成することが回避される。本発明で生成されるのは、いずれもコード鋼の断線率を顕著に低下させる十分に変形可能な低融点介在物である。
【0013】
従来技術と比較して、本発明の有益な効果は、本発明で提案されるＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得る精錬スラグを精錬した後にＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点介在物を得ると同時にマグネシウム炭素質スラグラインに対する精錬スラグの浸食を効果的に低下させ、従来の工程と比較して、コード鋼の取鍋の寿命を２倍以上に向上させることができ、線材中の酸化物介在物は、圧延方向に沿って変形が十分で均一であり、幅が２ミクロン未満であるため、コード鋼の断線率をさらに低下させる役割が果たされ、コード鋼の取鍋のコストが大幅に低下する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施例１で得られた線材中のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ介在物の圧延方向に沿った形態である。
【図2】実施例２で得られた線材中のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ介在物の圧延方向に沿った形態である。
【図3】実施例３で得られた線材中のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ介在物の圧延方向に沿った形態である。
【図4】実施例４で得られた線材中のＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ介在物の圧延方向に沿った形態である。
【図5】実施例１～４に係る介在物の横方向の幅寸法分布である。
【図6】実施例１～４で得られた線材中の介在物の成分の投影である。
【図7】比較例１で得られた介在物の成分及び形態である。
【図8】比較例２で得られた介在物の成分及び形態である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。
【0016】
以下の実施例において、試験鋼種はＬＸ８２Ａであり、その化学成分は表１に示され、試験プロセスは、本分野で一般的に用いられるコード鋼の生産工程、すなわち「転炉製鋼」－ＬＦ精錬－連続鋳造－線材圧延」を採用することができ、以下の実施例で採用される試験プロセスは、具体的には以下のとおりである（その他の未公開条件は、いずれもＬＸ８２Ａの通常の製錬条件である）。
【0017】
（１）転炉工程において、転炉終点はハイキャッチカーボン工程を採用し、転炉出鋼プロセスにおいて金属マンガン、低チタン低アルミニウムケイ素鉄及び加炭剤を添加する。出鋼が完了した後に金属マンガン、低チタン低アルミニウムケイ素鉄及び本発明で設計される精錬スラグを添加し、金属マンガンと低チタン低アルミニウムケイ素鉄の添加量は、鋼中のＭｎ及びＳｉ含有量が完成品の要求に達し、又は近接することを原則とし、精錬スラグの添加量は、８～１０ｋｇ／トン鋼である。
【0018】
（２）ＬＦ精錬工程において、電極が加熱されて昇温し、加熱温度を１５６５～１５８５℃（好ましくは１５７０℃）に制御し、出鋼プロセスにおいて添加された精錬スラグ（１＃－７＃のいずれか）に対してスラグを作り、ＬＦ処理プロセス全体で取鍋に対してアルゴンガスを底吹きして撹拌し、溶鋼成分が完成品の要求を満たすように溶鋼成分を微調整し、ＬＦ総処理時間≧４５ｍｉｎ（好ましくは５０ｍｉｎ）、アルゴンガスソフトブロー時間≧２５ｍｉｎ（好ましくは３５ｍｉｎ）である。ＬＦアルゴンガスソフトブローが完了した後、溶鋼中の酸融解アルミニウムＡｌｓを≦８ｐｐｍに、溶存酸素［Ｏ］を１５～２５ｐｐｍに制御する。
【0019】
（３）連続鋳造及び線材圧延工程において、連続鋳造により１６０ｍｍ×１６０ｍｍの小ビレットが得られ、小ビレットを１０５０－１１００℃に加熱し、２時間保温し、直径５．５ｍｍのコード鋼線材に圧延する。
（実施例１）
（実施例１）
【0020】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表２に示す１＃精錬スラグである。
（実施例２）
（実施例２）
【0021】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表２に示す２＃精錬スラグである。
（実施例３）
（実施例３）
【0022】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表２に示す３＃精錬スラグである。
（実施例４）
（実施例４）
【0023】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表２に示す４＃精錬スラグである。
（比較例１）
（比較例１）
【0024】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表３に示す５＃精錬スラグである。
【0025】
精錬スラグのアルカリ度は、１．０よりも高く、図７から分かるように、生産用線材中の介在物にはマグネシウムアルミニウムスピネルが析出し、介在物は、変形が不十分であり、塊状をなし、断線のリスクが高まる。
（比較例２）
（比較例２）
【0026】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表３に示す６＃精錬スラグである。
【0027】
介在物中のＡｌ２Ｏ３含有量は、３％よりも高く、図８から分かるように、線材中の介在物にはマグネシウムアルミニウムスピネルが析出し、介在物は、変形が不十分であり、塊状をなし、断線のリスクが高まる。
（比較例３）
（比較例３）
【0028】
本実施例で取鍋に添加した精錬スラグは、表３に示す７＃精錬スラグであり、取鍋の寿命が終了するまで製錬し、取鍋の寿命を統計する。
【0029】
ＭｇＯ含有量は、１５％未満であり、耐火材中のＭｇＯが精錬スラグに多量に溶解することになり、耐火材の浸食が非常に深刻であり、寿命が低下する。
【0030】
上記実施例で得られた線材をそれぞれ取り、走査型電子顕微鏡を用いて酸化物介在物の圧延方向に沿った形態を検査する。図１～図４は、それぞれ実施例１～４で得られた線材中の酸化物介在物の圧延方向に沿った形態であり、本発明の精錬スラグを用いて得られた線材中の酸化物は、圧延方向に沿って変形が十分で均一であり、横方向の幅が２ミクロン以下であり、ほとんどの介在物の寸法幅は、図５に示すように１．２ミクロン以下である。
【0031】
図６は、実施例１－４に係る介在物の成分の投影であり、介在物の成分は、ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯであり、ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ系低融点領域にある。
【0032】
【0033】
また、長期に亘る生産実践では、比較例３に用いられる精錬スラグ（現在コード鋼の通常の精錬スラグを代表する）を採用する取鍋の寿命範囲は２３～２９炉（平均２５炉）でまちまちであり、本発明の精錬スラグを採用して長期に生産した後に寿命を７１～８３炉（平均７６炉）に向上させることができると示されている。
【0034】
表１ 試験鋼種ＬＸ８２Ａの成分、質量百分率
【表1】
【0035】
上記実施例における１＃、２＃、３＃、４＃精錬スラグは、それぞれ表２に示す原料の比率に従って調製され、均一に混合される。
【0036】
表２ 実施例に用いられる精錬スラグの成分、質量百分率
【表2】
【0037】
表３ 比較例に用いられる精錬スラグの成分、質量百分率
【表3】
【0038】
最後に、上記の具体的な実施形態は、本発明の技術的手段を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではないことを説明すべきである。実施例を参照しながら本発明について詳細に説明したが当業者は、本発明の技術的手段の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の技術的手段を修正又は同等に置換することができることを理解する必要があり、それらは、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】