(57)【要約】【課題】  溶鋼中に窒化ボロンの生成をできるだけ少なくして焼入性に優れた自動車のドライブシャフト用のボロン鋼を得る溶製方法を提供する。【解決手段】  電気炉で溶製した溶鋼を取鍋にて取鍋精錬して溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するとともに溶鋼中のＮ含有量を１２０ｐｐｍ以下とし、さらにこの溶鋼をＲＨ脱ガス装置により脱ガスするとともにさらにＴｉを添加して含有窒素を窒化チタンとすることにより脱窒してＮ含有量を６０ｐｐｍ以下とした後、Ｂを添加することによりＢを０．０００５〜０．００５質量％含有するボロン鋼を精製する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉で溶製した溶鋼を取鍋にて取鍋精錬して溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するとともに溶鋼中のＮ含有量を１２０ｐｐｍ以下とし、さらにこの溶鋼を脱ガス装置により脱ガスするとともにＴｉを添加して含有窒素を窒化チタンとすることにより脱窒してＮ含有量を６０ｐｐｍ以下とした後、Ｂを添加することを特徴とするＢを０．０００５〜０．００５質量％含有するボロン鋼の精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は中炭素ボロン鋼における窒化ボロンの生成を抑制した低窒素中炭素ボロン鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に自動車関係のドライブシャフトに用いられる材料として、ボロン鋼がある。このボロン鋼はボロンを鋼成分として添加することにより、鋼の焼入性を向上させてドライブシャフトに適した鋼材としている。しかし、このボロン添加したボロン鋼では鋼中のｆｒｅｅ−Ｎが存在すると、ボロンは窒素と結びついて窒化ボロンからなる窒化物となりやすく、窒化ボロンが鋼中に多くなると鋼の焼入性が十分に確保できないという問題が生じる。そこで、通常はＴｉを０．０１〜０．０５％程度添加し、ｆｒｅｅ−Ｎを固定する方法をとっている（例えば、特許文献１参照。）が、このことによりオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制するＡｌＮが減少し、浸炭時に混粒あるいは粗粒となり、機械的性質、疲労特性および熱処理時の歪量に対して悪影響を及ぼす問題がある（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００３】
そこで、窒化ボロンを鋼中に生成させないようにするために、上記のＴｉを０．０１〜０．０５％程度添加する問題点を解消するとともに、溶鋼の精製において低窒素操業を行う必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１４５７４５号公報
【特許文献２】特開平９−２１７１４４号公報
【特許文献３】特開平１０−１３０７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、焼入性に優れたボロン鋼を製造するために、窒化ボロンを鋼中に生成させないようにする溶製方法であり、溶鋼中に窒化ボロンの生成をできるだけ少なくする低窒素操業による焼入性に優れたボロン鋼の溶製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電気炉により溶鋼を溶製し、得られた溶鋼を取鍋精錬して溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するとともに、精錬中の溶鋼中のＮ含有量の上昇をを１２０ｐｐｍ以下に抑え、さらに例えばＲＨ等の脱ガス装置を使用して脱ガスすることに加えてＴｉ添加により窒化チタンとすることで脱窒する方法である。
【０００７】
上記のＲＨ脱ガス装置を用いる脱窒は、より早く脱窒させるために、上記とおりＲＨ脱ガス装置で脱ガスする前にＳを０．００５％以下まで下げておくものとする。ＲＨ脱ガス装置により９０ｐｐｍ以下にまで、好ましくは８０ｐｐｍ以下にまで脱窒した後に、Ｂを添加する前にＴｉを添加し、最後にＢを添加し、最終的に窒素の含有量は６０ｐｐｍ以下とし、鋳造してボロン鋼とする。
【０００８】
上記の手段の原理について説明すると、脱窒反応は溶鋼の界面での反応なので、表面活性化元素であるＳが少ないほど早く脱窒することができる。そこで予め取鍋精錬において溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するものとする。この脱硫した溶鋼をさらにＲＨ脱ガス装置などの真空脱ガス法により脱窒する。この場合、この脱ガスによる脱窒に加えて、Ｔｉを添加することにより、ＴｉがＮと結びついてＴｉＮとなることで脱窒する。この脱窒後の最終段階でＢを添加することで、ＢＮ窒化物ができにくくなり、目的とする焼入性を十分確保したボロン鋼である溶鋼が得られることとなる。
【０００９】
そして、本発明である溶解方法が適用できる代表的な鋼は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ）および機械構造用合金鋼（ＳＭｎ、ＳＣｒ、ＳＣＭ、ＳＮＣ、ＳＮＣＭ）をベースとし、これらにＢとＴｉを添加したボロン鋼である。なおこれらＪＩＳ規格をベースにして成分を改良した鋼に対してＢとＴｉを添加したボロン鋼であっても適用可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、電気炉で溶製した溶鋼を取鍋精錬して溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するとともに、精錬中の溶鋼中のＮ含有量を１２０ｐｐｍ以下とし、さらにＲＨ脱ガス装置により脱ガスするとともにＴｉを添加して含有窒素を窒化チタンとすることにより脱窒してＮ含有量を６０ｐｐｍ以下とした後、最終段階でＢを添加することで、ＢがＢＮの生成にとられることなく必要なＢの０．０００５〜０．００５質量％を含有するボロン鋼として精製でき、自動車のドライブシャフト用の焼入性を十分確保したボロン鋼が得られ、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態について説明する。例えば、表１に示す溶鋼を電気炉で溶製した湯の成分を示す。さらに、この溶鋼を取鍋にて取鍋精錬により脱酸し、かつ、溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％以下に脱硫するとともに、精錬中の溶鋼中のＮ含有量の上昇を１２０ｐｐｍ以下に抑え、表２に示す湯を得る。なお、Ｎの管理は温度、合金元素の種類や投入量、スラグの成分や量や湯との界面の面積等の諸々によって変化するので、本来は溶製毎にＮ量を測定して精錬の操業時間等を管理すべきであるが、各鋼種毎に経験的にＮ含有量が１２０ｐｐｍとなる操業時間等を把握しておき、それまでに精錬を終了するようにすればよい。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【表２】
2005248317.tif 000003
【００１４】
引き続き、この表２に示す溶鋼をＲＨ脱ガス装置によりＲＨ脱ガスを３０分間実施して表３に示す湯とし、さらにこの湯にＴｉさらにはＳとＢを添加する。この湯はＳ含有量を０．００５質量％以下にまで低減してあるので脱窒が容易であり、この脱ガス処理開始後１５分経過した時点で表３に示すようにＮ含有量が８０ｐｐｍにまで低減できた。
【００１５】
【表３】
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【００１６】
さらにこの１５分を経過した時点でＴｉを添加して溶鋼中の含有窒素を窒化チタンとすることにより脱窒して、最終的には表４に示すようにＮ含有量を５５ｐｐｍとしＮ含有量６０ｐｐｍ以下を達成した。その後、Ｂを添加することにより、Ｂを０．０００５〜０．００５質量％含有するボロン鋼に精製する。なお、本実施例では切削性を考慮しＳを添加する例を挙げたが、このＳの合金元素を添加する場合には、脱硫を阻害しないように脱ガス工程の末期に添加するとよい。本発明の実施例においてはＢと共に添加した。
【００１７】
【表４】
2005248317.tif 000005
【００１８】
次いで生成された表４に示す溶鋼を連続鋳造により鋳片として焼入性の向上した自動車部品、例えばドライブシャフトに適した鋼材であるボロン鋼を得た。
【００１９】
比較例として溶鋼中のＳ含有量を０．００５質量％を超えて脱硫を終えた場合について示す。電気炉から出鋼した時点の比較例の湯の成分は表５に示すよう実施例の湯の成分と同様である。
【００２０】
【表５】
2005248317.tif 000006
【００２１】
これが取鍋精錬後の脱ガス処理前の湯では、表６に示すように、Ｓ含有量が０．００７質量％、Ｎ含有量が１２０ｐｐｍ以下であり、実施例に比べてＮ含有量はほぼ同じであるが脱硫は不十分である。
【００２２】
【表６】
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【００２３】
このため取鍋精錬後の脱ガスでは、実施例では１５分で８０ｐｐｍにまで低下しトータルで３０分で脱ガスを完了したのに、比較例では表７に示すとおり、１５分では９２ｐｐｍにまでしか脱窒できず、Ｔｉ添加前のＮ含有量を実施例と同様のレベルにまで低減するのに４５分も要し、その結果、実施例に比べて脱窒により多くの時間を要した。
【００２４】
【表７】
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