向钢水中添加锌的方法以及锌添加钢的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种可以成品率良好地且简便地向钢水中添加锌的方法。是一种向钢水中添加锌的方法，其中，将Zn与Al和/或Si的复合氧化物投入到钢水中。而且，是一种向钢水中添加锌的方法，其中，将Ca的氧化物投入到前述钢水中。钢水优选为热加工工具钢的钢水。而且，是锌添加钢的制造方法，其中，将通过这些向钢水中添加锌的方法添加有锌的钢水进行铸造。铸造后的锌添加钢中包含的Zn的含量优选为0.001质量%以上。
【专利说明】向钢水中添加锌的方法以及锌添加钢的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在钢的熔化工序中向钢水中添加锌的方法，以及利用其的锌添加钢的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，从废料等混入的钢中的锌，被视为作为杂质而使钢制品的机械特性劣化的元素，因此期望去除至极低的量。另一方面，本 申请人:已确认添加一定量的锌，例如能够使热加工工具钢的韧性提高，因此提出了其方法(参照专利文献I)。专利文献I的方法是通过将Zn作为合金元素利用而能够实现热加工工具钢的韧性的提高。
[0003]然而，锌是与钢(铁)相比为熔点、沸点非常低的挥发性元素。因此，在钢的熔化工序中，以金属锌的状态单纯地添加到钢水中时，从其添加之后立刻即有许多蒸发出来，漏出到外部，相对于目标添加量的成品率差。于是，关于向钢中添加锌的方法，提出了事先准备隔着纸、塑料这类绝热材料用与金属熔液相同成分的材料将金属锌包覆而成的物质并将该物质投入到金属熔液中，由此能够抑制由锌的蒸发导致的成品率的降低的方法(参照专利文献2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2007-224418号公报
[0007]专利文献2:日本特开平2-61006号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]专利文献2的方法能够使金属锌到达至金属熔液的深部，对于锌添加量的成品率提高具有一定的效果。但是，所添加的锌自身依然为金属单质的状态，因此一方面锌熔入金属熔液中，另一方面锌的蒸发量也较多。另外，金属锌的包覆工序繁杂，因此也存在成本增加的因素。由此，要求能够更简便地达成成品率更加提高的方法。
[0010]本发明的目的在于，提供能够成品率更好地且简便地将锌添加到钢水中的方法以及利用其的锌添加钢的制造方法。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]钢水中所添加的锌立即蒸发的主要原因是因为将其以金属单质的状态添加。因此，本发明人等对以化合物状态添加锌的技术进行了研究。其结果，发现了适于同时实现高添加成品率和低添加成本的锌化合物的形态，从而完成了本发明。
[0013]即，本发明是一种向钢水中添加锌的方法，其特征在于，将Zn与Al和/或Si的复合氧化物投入到钢水中。而且，本发明是一种向钢水中添加锌的方法，其特征在于，将Ca的氧化物投入到前述钢水中。钢水优选为热加工工具钢的钢水。
[0014]而且，本发明是一种锌添加钢的制造方法，其特征在于，将通过上述向钢水中添加锌的方法添加有锌的钢水进行铸造。铸造后的锌添加钢中包含的Zn的含量优选为0.0Ol质量％以上。
[0015]发明的效果
[0016]根据本发明的添加方法，可以成品率良好地且低成本地使钢中含有例如0.001质量％以上、进而达到0.01质量％的锌。而且，可以制造含有上述量的锌的锌添加钢。因此，成为除了制造专利文献I的热加工工具钢之外，在制造Zn含量高的钢中也有用的技术。
【具体实施方式】
[0017]关于本发明的方法中的、在添加锌时使用的化合物等，以下详细地进行说明。需要说明的是，本发明的方法不限定于以下说明和实施例中记载的方法。
[0018](I)投入到钢水中的化合物为Zn与Al和/或Si的复合氧化物。
[0019]钢水的温度甚至达到1600°C。而且，从将锌投入到钢水中后到铸造结束的期间，锌的蒸发快速进行的原因在于，该金属锌本身所具有的约900°C的低沸点(高蒸汽压)。因此，只要将金属锌制成例如在1600°C、向大气开放的环境下也难以分解(Zn成分的蒸汽压较低)的锌化合物的形态后投入到钢水中，化合物中的锌成分就不会立即蒸发，可以使其留在钢水中。
[0020]本
【发明者】人等对能够满足上述条件的锌化合物进行了研究。其结果发现，单纯的Zn氧化物在1600°C的高温下容易进行分解，但如果为Zn与Al的复合氧化物、Zn与Si的复合氧化物，则在该高温下也不容易分解。而且，这些锌化合物可以通过钢水中通常包含的S1、Mn、Al、以及Mg、Ca进行还原。因此，应添加的锌成分如果以Zn与Al和/或Si化合而成的复合氧化物的状态投入到钢水中，锌成分就不会立即蒸发，而在钢水中进行还原反应，其结果变得可以将大量的金属锌添加到钢水中。
[0021]作为本发明的锌化合物，可以使用ZnO与Al2O3的复合氧化物即铝酸锌、ZnO与SiO2的复合氧化物即硅酸锌。其中，硅酸锌的熔点比铝酸锌低，分解(还原反应)会比较快速地进行，因此可以在较短时间内将规定量的Zn添加到钢水中。但是，相应于上述的分解快速进行的程度，分解后的Zn发生气化而开始从钢水中漏出为止所需要的时间也比铝酸锌的情况短。在实际操作中，成分调整结束后的钢水通常由此未经I小时就被铸造。而且，如果在成分调整的最后投入硅酸锌，则在大量的Zn开始从该投入后的钢水中漏出之前，可以结束铸造作业。因此，使用硅酸锌在提高锌的成品率方面是优选的。另一方面，上述还原反应比较缓慢进行的铝酸锌的情况，可以抑制在刚投入到钢水中后，由于锌化合物急剧分解而使Zn蒸发导致的激烈冒烟。在实际操作中，使用铝酸锌在例如可以简化排烟设备方面为优选。
[0022]在投入到钢水中的锌化合物使用Zn与Al的复合氧化物和Zn与Si的复合氧化物两种时，除了可以投入各自的复合氧化物之外，也可以以Zn与Al与Si共同化合而成的复合氧化物的形态投入。而且，本发明所述的锌化合物除了可以直接投入到钢水中之外，在不对钢的各种特性产生恶劣影响的范围内，也可以用金属等包裹后投入。在将锌化合物直接投入时，呈锌化合物覆盖钢水表面的状态。此外，也可以使用投入引导件等投入到钢水的深部。在投入锌化合物时，也可以在其事前或事后用金属熔渣覆盖钢水的表面。由此，可以防止钢水的表面与外部气体接触，延缓分解后的Zn的蒸发。对于金属熔渣的形成，包括其组成在内可以利用通常的方法，此外也可以适用后述优选的方法。[0023](2)优选的是，将Ca的氧化物投入到钢水中。
[0024]即使通过上述方法可以在钢水中添加大量的金属锌，但如果从添加开始经过较长时间，则钢水中的锌会从钢水的表面逐渐蒸发。因此，优选的是，进一步将Ca的氧化物投入到钢水中。Ca的氧化物通常为钢铁精炼的造渣剂。而且，在本发明的情况下，由该Ca的氧化物产生的金属熔渣覆盖钢水的表面，防止钢水的表面与外部气体接触。由此，钢水中的金属锌即使从其添加开始经过较长时间，也可以延缓蒸发的进行。对于投入的时期，在添加后的Zn在钢水中充分停留为止的期间，投入锌化合物的前后均可。也可以通过与锌化合物混合和/或化合而与其同时投入。与锌化合物混合和/或化合来投入的情况下，Ca的氧化物的投入量优选为与锌化合物总和的整体的10?50质量％。该投入量过多时，投入时的锌化合物的熔点下降，且锌化合物的分解快速进行，与此相伴，分解后的Zn的蒸发时期也变快。提高金属熔渣流动性的Ca的氟化物(CaF2)可以取代Ca的氧化物的一部分而进一步投入。
[0025](3)优选的是，钢水为热加工工具钢的钢水。
[0026]将本发明的方法适用于热加工工具钢的熔化工序来添加Zn时，可以提高热加工工具钢的韧性(参照专利文献I)。因此，本发明的锌添加方法适合向热加工工具钢的钢水中添加锌。而且，进一步优选的是，添加有锌的热加工工具钢的钢水在其铸造后含有0.001质量％以上的Zn。对于热加工工具钢的成分组成，除了专利文献I之外，还可以根据需要添加JIS等的标准钢种、以往提出的兀素种。
[0027]实施例1
[0028]准备JIS标准的热加工工具钢SKD61，并对其实施本发明的锌添加方法。将所准备的SKD61的化学成分示于表I (未添加N1、W、Zn、Nb、Co)。
[0029][表 I]
[0030](质量％)
[0031]
【权利要求】
1.一种向钢水中添加锌的方法，其特征在于，将Zn与Al和/或Si的复合氧化物投入到钢水中。
2.根据权利要求1所述的向钢水中添加锌的方法，其特征在于，将Ca的氧化物投入到所述钢水中。
3.根据权利要求1或2所述的向钢水中添加锌的方法，其特征在于，钢水为热加工工具钢的钢水。
4.一种锌添加钢的制造方法，其特征在于，将通过权利要求1?3中的任一项所述的向钢水中添加锌的方法添加有锌的钢水进行铸造。
5.根据权利要求4所述的锌添加钢的制造方法，其特征在于，铸造后的锌添加钢中所含的Zn的含量为0.0Ol质 量％以上。
【文档编号】C22C38/52GK103443297SQ201180069426
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年12月19日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】佐藤奈翁也, 印藤雄辉, 福岛英子, 片冈公太, 绫部阳介, 谷口彻, 三木贵博 申请人:日立金属株式会社