低氧純凈鋼以及低氧純凈鋼產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及低氧純凈鋼（purifiedsteel)W及由該低氧純凈鋼制造的鋼產(chǎn)品，特 別設(shè)及由WAl或者M-Si脫氧的低氧純凈鋼水鑄造而成的低氧純凈鋼W及由該低氧純凈 鋼制造的低氧純凈鋼產(chǎn)品。
[0002] 本申請基于2013年4月24日提出的日本專利申請?zhí)卦?013-091725號并主張其 優(yōu)先權(quán)，運里引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 一直W來，作為棒鋼或線材用鋼，要求機械特性優(yōu)良的鋼。通常，在供給運些用途 的鋼中，伴隨著高強度化，容易發(fā)生起因于非金屬夾雜物的斷絲和疲勞折損。非金屬夾雜物 的主要成分是在脫氧過程中生成的包含Al2〇3的夾雜物。
[0004] 在包含Al2〇3的夾雜物中，WAl2〇3為主體的夾雜物粒子彼此之間形成簇狀物，或者 吸取CaO等成分而使夾雜物粒子的烙點降低，從而相互凝聚合并而容易大型化。通過凝聚 合并而大型化的夾雜物招致鋼材的性能降低。因此，對不使夾雜物大型化的方法進行了各 種研究。關(guān)于抑制因夾雜物粒子彼此之間的凝聚合并引起的簇狀物的形成而減小夾雜物大 小的方法，迄今為止提出了大量的方案。 陽0化]例如，在專利文獻1~6中，公開了在鋼材中添加微量的REM而使氧化侶簇狀物的FeO粘結(jié)劑降低的方法。但是，該方法雖然對化0粘結(jié)劑的降低有效，但單憑REM的添加，不 能完全防止起因于不可避免地混入鋼中的微量化或者CaO的化O-AI2O3系粗大夾雜物的生 成。
[0006] 在專利文獻7中，公開了通過Mg的添加而使氧化侶簇狀物的FeO粘結(jié)劑降低的方 法。但是，該方法也與專利文獻1~6所公開的方法同樣，通過微量的化或者化0、和從精 煉用耐火材料中不可避免地混入的微量的Mg或者MgO而生成化〇-Al2〇3-MgO系粗大夾雜 物。
[0007] 在專利文獻8中，公開了將用Al對鋼中的陽](溶解氧）進行了控制脫氧的鋼進 一步按Ti一REM的順序脫氧而防止粗大夾雜物的生成的方法。但是，該方法由于意圖在鋼 中殘存[0]，因而在二次精煉工序中，不能避免烙渣氧化度的上升，從而不適合低氧純凈鋼 的制造。
[0008] 在專利文獻9中，公開了通過Al巧i+REM的復(fù)合脫氧而防止可能導(dǎo)致壓力加工裂 紋的簇狀夾雜物的生成的方法。但是，專利文獻9所記載的方法與專利文獻8所記載的方 法同樣，由于必須用Ti進行脫氧，因而不適用于低Ti鋼的制造。另外，專利文獻9所記載 的方法在強脫氧精煉下，意圖形成Al2〇3為50%W上的夾雜物是困難的，因而不適用于高純 凈度鋼的制造。
[0009] 在專利文獻10中，公開了為了降低T. 0(鋼中的總氧）而添加REM作為脫氧劑的、 包含WSi化為主的延伸性夾雜物的鋼材。但是，在W懸掛彈黃W及軸承用鋼為代表的鋼中， 為了結(jié)晶粒徑的微細化，需要Al的添加。因此，在Al脫氧的作用下，夾雜物的組成由Si化 主體成為Al2〇3主體。因此，專利文獻10所記載的技術(shù)不能適用于Al添加鋼。
[0010] 在專利文獻11中，公開了在鑄造含有REM的鋼水時，根據(jù)鋼水中的陽]和[S]而添 加REM，從而提高鑄造時的制造性的方法。但是，該方法是在REM添加時用于防止生成REM 硫化物的方法，其目的并不在于進行夾雜物的改質(zhì)。因此，REM的目標值明顯地高。
[0011] 在專利文獻12中，公開了疲勞特性W及冷加工性優(yōu)良的高純凈度鋼。然而，專利 文獻12的特征是Si脫氧鋼中氧化物系夾雜物的組成調(diào)整，并不設(shè)及通過REM的添加而改 質(zhì)W AI2O3為主體的夾雜物。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 陽〇1引專利文獻
[0014] 專利文獻1 :日本特開2004-052076號公報
[0015] 專利文獻2 :日本特開2004-052077號公報
[0016] 專利文獻3:日本特開2005-002420號公報
[0017] 專利文獻4:日本特開2005-002421號公報
[0018] 專利文獻5:日本特開2005-002422號公報
[0019] 專利文獻6:日本特開2005-002425號公報
[0020] 專利文獻7 :日本特開2005-002419號公報
[0021] 專利文獻8:日本特開2007-186744號公報
[0022] 專利文獻9 :日本特開2006-097110號公報
[0023] 專利文獻10 :日本特開昭63-140068號公報
[0024] 專利文獻11 :日本特開2005-060739號公報 陽0巧]專利文獻12 :日本特開2005-029888號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[00%] 發(fā)明所要解決的課題
[0027] 如前所述，W前對于提高棒鋼或線材用鋼的機械特性的方法提出了各種方案。然 而，運些方法基本上都是抑制夾雜物的生成、或者減小夾雜物的大小的方法。
[0028] 近年來，棒鋼或線材用鋼要求更進一步提高機械特性。為了適應(yīng)運樣的要求，有必 要研究W與W往的方法不同的觀點為基礎(chǔ)的改善對策。
[0029] 本發(fā)明人為了更進一步提高棒鋼或線材用鋼的機械特性特別是疲勞特性，著眼于 在W往的方法中沒有的"夾雜物的改質(zhì)"而進行了潛屯、的研究。
[0030] 本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的。本發(fā)明的課題在于抑制夾雜物的生成，同時 對夾雜物進行改質(zhì)而提高機械特性。具體地說，在含有Al2〇3系夾雜物的Al脫氧鋼W及 A^Si脫氧鋼中，其課題在于抑制容易因凝聚合并而大型化的化O-AI2O3系夾雜物的生成， 而且對夾雜物進行改質(zhì)，進而控制夾雜物的形態(tài)，從而更進一步提高機械特性特別是疲勞 特性。而且本發(fā)明的目的在于提供解決上述課題的鋼、W及由該鋼構(gòu)成的鋼產(chǎn)品。
[0031] 用于解決課題的手段
[0032] 本發(fā)明人為了抑制容易大型化的化O-AI2O3系夾雜物的生成和粗大化，想到在抑 制化或者化含有物往鋼水中的混入、從而預(yù)先降低化O-AI2O3系夾雜物的生成量的基礎(chǔ) 上，通過添加某種夾雜物改質(zhì)材料，將殘存的化O-AI2O3系夾雜物改質(zhì)成其它成分組成的夾 雜物是很有效的。本發(fā)明人添加各種物質(zhì)作為夾雜物改質(zhì)材料，調(diào)查了夾雜物的性狀W及 鋼的特性變化。其結(jié)果是，獲得了如下的見解。
[0033] 也就是說，可知在通過抑制化或者化含有物往鋼水中的混入、且進行Al脫氧或 者Al-Si脫氧而使T. 0 (總氧）充分地降低的鋼水中，于脫氧結(jié)束前，通過微量添加La、Ce、 Pr、Nd等REM(稀±類元素）而可W進行夾雜物的改質(zhì)。
[0034] 在此，所謂T.0,是指鋼中的溶解氧和夾雜物等中含有的非溶解氧的合計量。
[0035] 具體地說，如上述那樣通過添加REM而抑制化O-AI2O3系夾雜物的生成。進而可知： 通過采用REM還原少量生成的化O-AI2O3夾雜物中的化0,CaO-Al2〇3夾雜物便改質(zhì)成Al2〇3 系和/或REM2O3系夾雜物、或者包含運些夾雜物的復(fù)合夾雜物。
[0036] 本發(fā)明是基于上述的見解而完成的，其要旨如下。
[0037] (1)本發(fā)明的一方式設(shè)及一種低氧純凈鋼，其中，作為化學(xué)成分，含有C、Si、Mn、P W及S，而且W質(zhì)量％計，進一步含有Al:0. 005~0. 20%、Ca:超過0%且在0. 0005%W下、 REM:0.00005 ~0.0004%、T.0:超過 0 %且在 0.003 %W下，并且REM含量、Ca含量、T.0 含量滿足下述式1W及式2;在鋼中分散有非金屬夾雜物，所述非金屬夾雜物于預(yù)測面積為 30000mm2的條件下，采用極值統(tǒng)計法得到的最大預(yù)測直徑為1Jim~30Jim，且包含Al2化W 及REM氧化物，所述非金屬夾雜物中的所述Alz化的平均比例超過50%，所述REM為La、Ce、 Pr、Nd之中的1種或者2種W上的稀±類元素，所述鋼為Al脫氧鋼或者Al-Si脫氧鋼。 陽的8] 0. 15《REM/Ca《4. 00式1
[0039] Ca/T. 0《0. 50 式2
[0040] (2)根據(jù)上述（1)所述的低氧純凈鋼，其中，也可W進一步滿足下述式3。
[0041] 0. 05《REM/T. 0《0. 50式 3
[0042] (3)根據(jù)上述（1)或（2)所述的低氧純凈鋼，其中，作為所述化學(xué)成分，W質(zhì)量％ 計，也可W含有C:1. 20%W下、Si:3. 00%W下、Mn:16. 0%W下、P:0. 05%W下、S:0. 05% W下，剩余部分包括鐵和雜質(zhì)。
[0043] (4)根據(jù)上述（3)中任一項所述的低氧純凈鋼，其中，作為所述化學(xué)成分，W質(zhì) 量％計，也可W進一步含有Cr:3.50%?下、Mo:0.85%?下、Ni:4.50%?下、Nb:0.20% W下、V:0. 45%W下、W:0. 30%W下、B:0. 006%W下、N:0. 06%W下、Ti:0. 25%W下、Cu: 0. 50%W下、Pb:0. 45%W下、Bi:0. 20%W下、Te:0. 01%W下、Sb:0. 20%W下、Mg:0. 01% W下之中的1種或2種W上。
[0044] (5)本發(fā)明的其它方式設(shè)及一種低氧純凈鋼產(chǎn)品，其通過對上述（1)或（2)所述的 低氧純凈鋼進行加工而制造。
[0045] (6)本發(fā)明的其它方式設(shè)及一種低氧純凈鋼產(chǎn)品，其通過對上述（3)所述的低氧 純凈鋼進行加工而制造。
[0046] (7)本發(fā)明的其它方式設(shè)及一種低氧純凈鋼產(chǎn)品，其通過對上述（4)所述的低氧 純凈鋼進行加工而制造。
[0047] 發(fā)明的效果
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的上述方式，可W提供一種在鋼中分散著高烙點且難W凝聚的含有 Al2〇3和REM氧化物的非金屬夾雜物、且疲勞特性優(yōu)良的低氧純凈鋼。此外，上述非金屬夾 雜物有時含有REM硫化物、MgO或其兩者。
【附圖說明】
[0049] 圖1是表示非金屬夾雜物的最大粒徑（Cjim))與疲勞強度（MPa)之間的 關(guān)系的圖（根據(jù)非專利文獻：村上敬宜，"金屬疲勞微小缺陷和夾雜物的影響"）。
[0050] 圖2是表示REM含量（ppm)與鋼巧極值統(tǒng)計（最大預(yù)測直徑）（ym)之間的關(guān)系 的圖。
[0051] 圖3是表示REM/化與鋼巧極值統(tǒng)計（ym)之間的關(guān)系的圖。
[0052] 圖4是表示REM/T. 0與鋼巧極值統(tǒng)計（ym)之間的關(guān)系的圖。
[0053] 圖5是表示在旭M的適當添加（0. 00005~0. 0004% )、旭M的過剩添加（超過 0. 0004% )、W及REM沒有添加（REM含量低于0. 00005% )時調(diào)查得到的化/T. 0與鋼巧極 值統(tǒng)計（ym)之間的關(guān)系的圖。
[0054] 圖6是表示鋼中存在的非金屬夾雜物的形態(tài)（SEM背散射電子圖像（reflected electronimage))的圖。（a)化及（b)表示發(fā)明例（后述的表2-1、表2-2中的"No. 2-1") 的非金屬夾雜物的形態(tài)，（C)W及（d)表示比較例（后述的表2-1、表2-2中的"No. 2-2") 的非金屬夾雜物的形態(tài)。
[0055] 圖7表