低氧纯净钢以及低氧纯净钢产品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及低氧纯净钢（purifiedsteel)W及由该低氧纯净钢制造的钢产品，特 别设及由WAl或者M-Si脱氧的低氧纯净钢水铸造而成的低氧纯净钢W及由该低氧纯净 钢制造的低氧纯净钢产品。
[0002] 本申请基于2013年4月24日提出的日本专利申请特愿2013-091725号并主张其 优先权，运里引用其内容。
【背景技术】
[0003] 一直W来，作为棒钢或线材用钢，要求机械特性优良的钢。通常，在供给运些用途 的钢中，伴随着高强度化，容易发生起因于非金属夹杂物的断丝和疲劳折损。非金属夹杂物 的主要成分是在脱氧过程中生成的包含Al2〇3的夹杂物。
[0004] 在包含Al2〇3的夹杂物中，WAl2〇3为主体的夹杂物粒子彼此之间形成簇状物，或者 吸取CaO等成分而使夹杂物粒子的烙点降低，从而相互凝聚合并而容易大型化。通过凝聚 合并而大型化的夹杂物招致钢材的性能降低。因此，对不使夹杂物大型化的方法进行了各 种研究。关于抑制因夹杂物粒子彼此之间的凝聚合并引起的簇状物的形成而减小夹杂物大 小的方法，迄今为止提出了大量的方案。 阳0化]例如，在专利文献1~6中，公开了在钢材中添加微量的REM而使氧化侣簇状物的FeO粘结剂降低的方法。但是，该方法虽然对化0粘结剂的降低有效，但单凭REM的添加，不 能完全防止起因于不可避免地混入钢中的微量化或者CaO的化O-AI2O3系粗大夹杂物的生 成。
[0006] 在专利文献7中，公开了通过Mg的添加而使氧化侣簇状物的FeO粘结剂降低的方 法。但是，该方法也与专利文献1~6所公开的方法同样，通过微量的化或者化0、和从精 炼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系粗大夹杂 物。
[0007] 在专利文献8中，公开了将用Al对钢中的阳](溶解氧）进行了控制脱氧的钢进 一步按Ti一REM的顺序脱氧而防止粗大夹杂物的生成的方法。但是，该方法由于意图在钢 中残存[0]，因而在二次精炼工序中，不能避免烙渣氧化度的上升，从而不适合低氧纯净钢 的制造。
[0008] 在专利文献9中，公开了通过Al巧i+REM的复合脱氧而防止可能导致压力加工裂 纹的簇状夹杂物的生成的方法。但是，专利文献9所记载的方法与专利文献8所记载的方 法同样，由于必须用Ti进行脱氧，因而不适用于低Ti钢的制造。另外，专利文献9所记载 的方法在强脱氧精炼下，意图形成Al2〇3为50%W上的夹杂物是困难的，因而不适用于高纯 净度钢的制造。
[0009] 在专利文献10中，公开了为了降低T. 0(钢中的总氧）而添加REM作为脱氧剂的、 包含WSi化为主的延伸性夹杂物的钢材。但是，在W悬挂弹黃W及轴承用钢为代表的钢中， 为了结晶粒径的微细化，需要Al的添加。因此，在Al脱氧的作用下，夹杂物的组成由Si化 主体成为Al2〇3主体。因此，专利文献10所记载的技术不能适用于Al添加钢。
[0010] 在专利文献11中，公开了在铸造含有REM的钢水时，根据钢水中的阳]和[S]而添 加REM，从而提高铸造时的制造性的方法。但是，该方法是在REM添加时用于防止生成REM 硫化物的方法，其目的并不在于进行夹杂物的改质。因此，REM的目标值明显地高。
[0011] 在专利文献12中，公开了疲劳特性W及冷加工性优良的高纯净度钢。然而，专利 文献12的特征是Si脱氧钢中氧化物系夹杂物的组成调整，并不设及通过REM的添加而改 质W AI2O3为主体的夹杂物。
[0012] 现有技术文献 阳〇1引专利文献
[0014] 专利文献1 :日本特开2004-052076号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开2004-052077号公报
[0016] 专利文献3:日本特开2005-002420号公报
[0017] 专利文献4:日本特开2005-002421号公报
[0018] 专利文献5:日本特开2005-002422号公报
[0019] 专利文献6:日本特开2005-002425号公报
[0020] 专利文献7 :日本特开2005-002419号公报
[0021] 专利文献8:日本特开2007-186744号公报
[0022] 专利文献9 :日本特开2006-097110号公报
[0023] 专利文献10 :日本特开昭63-140068号公报
[0024] 专利文献11 :日本特开2005-060739号公报 阳0巧]专利文献12 :日本特开2005-029888号公报
【发明内容】
[00%] 发明所要解决的课题
[0027] 如前所述，W前对于提高棒钢或线材用钢的机械特性的方法提出了各种方案。然 而，运些方法基本上都是抑制夹杂物的生成、或者减小夹杂物的大小的方法。
[0028] 近年来，棒钢或线材用钢要求更进一步提高机械特性。为了适应运样的要求，有必 要研究W与W往的方法不同的观点为基础的改善对策。
[0029] 本发明人为了更进一步提高棒钢或线材用钢的机械特性特别是疲劳特性，着眼于 在W往的方法中没有的"夹杂物的改质"而进行了潜屯、的研究。
[0030] 本发明是鉴于上述的情况而完成的。本发明的课题在于抑制夹杂物的生成，同时 对夹杂物进行改质而提高机械特性。具体地说，在含有Al2〇3系夹杂物的Al脱氧钢W及 A^Si脱氧钢中，其课题在于抑制容易因凝聚合并而大型化的化O-AI2O3系夹杂物的生成， 而且对夹杂物进行改质，进而控制夹杂物的形态，从而更进一步提高机械特性特别是疲劳 特性。而且本发明的目的在于提供解决上述课题的钢、W及由该钢构成的钢产品。
[0031] 用于解决课题的手段
[0032] 本发明人为了抑制容易大型化的化O-AI2O3系夹杂物的生成和粗大化，想到在抑 制化或者化含有物往钢水中的混入、从而预先降低化O-AI2O3系夹杂物的生成量的基础 上，通过添加某种夹杂物改质材料，将残存的化O-AI2O3系夹杂物改质成其它成分组成的夹 杂物是很有效的。本发明人添加各种物质作为夹杂物改质材料，调查了夹杂物的性状W及 钢的特性变化。其结果是，获得了如下的见解。
[0033] 也就是说，可知在通过抑制化或者化含有物往钢水中的混入、且进行Al脱氧或 者Al-Si脱氧而使T. 0 (总氧）充分地降低的钢水中，于脱氧结束前，通过微量添加La、Ce、 Pr、Nd等REM(稀±类元素）而可W进行夹杂物的改质。
[0034] 在此，所谓T.0,是指钢中的溶解氧和夹杂物等中含有的非溶解氧的合计量。
[0035] 具体地说，如上述那样通过添加REM而抑制化O-AI2O3系夹杂物的生成。进而可知： 通过采用REM还原少量生成的化O-AI2O3夹杂物中的化0,CaO-Al2〇3夹杂物便改质成Al2〇3 系和/或REM2O3系夹杂物、或者包含运些夹杂物的复合夹杂物。
[0036] 本发明是基于上述的见解而完成的，其要旨如下。
[0037] (1)本发明的一方式设及一种低氧纯净钢，其中，作为化学成分，含有C、Si、Mn、P W及S，而且W质量％计，进一步含有Al:0. 005~0. 20%、Ca:超过0%且在0. 0005%W下、 REM:0.00005 ~0.0004%、T.0:超过 0 %且在 0.003 %W下，并且REM含量、Ca含量、T.0 含量满足下述式1W及式2;在钢中分散有非金属夹杂物，所述非金属夹杂物于预测面积为 30000mm2的条件下，采用极值统计法得到的最大预测直径为1Jim~30Jim，且包含Al2化W 及REM氧化物，所述非金属夹杂物中的所述Alz化的平均比例超过50%，所述REM为La、Ce、 Pr、Nd之中的1种或者2种W上的稀±类元素，所述钢为Al脱氧钢或者Al-Si脱氧钢。 阳的8] 0. 15《REM/Ca《4. 00式1
[0039] Ca/T. 0《0. 50 式2
[0040] (2)根据上述（1)所述的低氧纯净钢，其中，也可W进一步满足下述式3。
[0041] 0. 05《REM/T. 0《0. 50式 3
[0042] (3)根据上述（1)或（2)所述的低氧纯净钢，其中，作为所述化学成分，W质量％ 计，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，剩余部分包括铁和杂质。
[0043] (4)根据上述（3)中任一项所述的低氧纯净钢，其中，作为所述化学成分，W质 量％计，也可W进一步含有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种或2种W上。
[0044] (5)本发明的其它方式设及一种低氧纯净钢产品，其通过对上述（1)或（2)所述的 低氧纯净钢进行加工而制造。
[0045] (6)本发明的其它方式设及一种低氧纯净钢产品，其通过对上述（3)所述的低氧 纯净钢进行加工而制造。
[0046] (7)本发明的其它方式设及一种低氧纯净钢产品，其通过对上述（4)所述的低氧 纯净钢进行加工而制造。
[0047] 发明的效果
[0048] 根据本发明的上述方式，可W提供一种在钢中分散着高烙点且难W凝聚的含有 Al2〇3和REM氧化物的非金属夹杂物、且疲劳特性优良的低氧纯净钢。此外，上述非金属夹 杂物有时含有REM硫化物、MgO或其两者。
【附图说明】
[0049] 图1是表示非金属夹杂物的最大粒径（Cjim))与疲劳强度（MPa)之间的 关系的图（根据非专利文献：村上敬宜，"金属疲劳微小缺陷和夹杂物的影响"）。
[0050] 图2是表示REM含量（ppm)与钢巧极值统计（最大预测直径）（ym)之间的关系 的图。
[0051] 图3是表示REM/化与钢巧极值统计（ym)之间的关系的图。
[0052] 图4是表示REM/T. 0与钢巧极值统计（ym)之间的关系的图。
[0053] 图5是表示在旭M的适当添加（0. 00005~0. 0004% )、旭M的过剩添加（超过 0. 0004% )、W及REM没有添加（REM含量低于0. 00005% )时调查得到的化/T. 0与钢巧极 值统计（ym)之间的关系的图。
[0054] 图6是表示钢中存在的非金属夹杂物的形态（SEM背散射电子图像（reflected electronimage))的图。（a)化及（b)表示发明例（后述的表2-1、表2-2中的"No. 2-1") 的非金属夹杂物的形态，（C)W及（d)表示比较例（后述的表2-1、表2-2中的"No. 2-2") 的非金属夹杂物的形态。
[0055] 图7表