寸更 均一。
[0053] 钢锭的冷却速度可设定在0.ore/秒至0. 1°C/秒的范围内。钢锭的冷却速度意 指钢锭中心部的冷却速度。
[0054] 本发明中，将稀有气体导入钢锭与坩埚之间的间隙。因为稀有气体不与钢水或钢 锭化学反应，所以不会新生成夹杂物，并且考虑到钢锭的冷却速度，优选的是使用在各种稀 有气体中具有高热导率的稀有气体，并且氦（He)是最优选的，这是因为稀有气体中其具有 最高的热导率。使用稀有气体可避免由化学反应引起的爆炸风险。另外，如果使用He，应当 使用以可以忽略与钢水和钢锭的化学反应的程度的量包含杂质气体的He气。为了获得充 分的冷却效果，He的纯度应当为99. 9体积％以上。
[0055] 冷却工序可包括经由稀有气体导入管将稀有气体导入坩埚的稀有气体导入工序。 通过增加稀有气体的压力，增加气体的单位体积的热容，以便增加对流热传递。如果气管 内的压力低于l〇〇Pa，则对流热传递的效果低，因此，冷却速度变低。另外，由于真空电弧重 熔设备通常在减压气氛下操作，即使增加已导入至钢锭与坩埚之间的间隙的稀有气体的压 力，稀有气体仍可通过真空栗排气。因此，即使稀有气体的压力增加至超过3, 000Pa，仍变 得难以增加对流热传递的效果。此外，为了促进从钢水的脱硝和Mg蒸发，优选的是控制减 压气氛的压力尽可能地低。因此，导入过量的稀有气体是无用的，这是因为脱硝和Mg蒸发 受阻。因此，优选的是将用于导入稀有气体的管内压力设定在l〇〇Pa至3, 000Pa的范围内。 用于导入稀有气体的管内压力的下限优选l〇〇Pa，更优选600Pa，并且还更优选1，000Pa。用 于导入He气的管内压力的上限优选3, 000Pa，更优选2, 500Pa，并且还更优选1，900Pa。
[0056] 马氏体时效钢中夹杂物的微细化方法特别有效于具有300mm至800mm的平均直径 的钢锭。这是因为随着钢锭的直径变得越大，受钢锭自身的热阻的影响变得大于钢锭与坩 埚之间的对流热传递的效果，并且还因为钢锭的冷却速度变得更依赖于钢锭的直径。如果 钢锭自身的热导率变得越低，钢锭的冷却速度趋于越依赖于钢锭的直径，并且对于平均直 径为300mm以上的钢锭，钢锭的冷却速度的增加效果变得显著。如果钢锭的平均直径小于 300_，即使不导入稀有气体，冷却速度仍充分高，因此通过导入的稀有气体来增加冷却速 度的效果变低。另一方面，如果钢锭的平均直径大于800_，即使通过导入稀有气体来增加 钢锭与坩埚之间的对流热传递的效果，热的释放由于钢锭自身的热阻而被抑制，因此在一 些情况下甚至到钢锭中心部的冷却速度的增加效果也可能变低。因此，优选使钢锭的平均 直径在30Ctam牵800mmη
[0057] 需要说明的是，马氏体时效钢中的夹杂物的微细化方法中，钢锭的直径不是一定 的并且对于整个锭而言稍微不均一。因此，在确定钢锭的直径时，计算并使用钢锭的平均直 径。
[0058] 通过本发明的钢锭生产工序防止Ti系夹杂物的生长。用于该工序的由包含镁氧 化物的马氏体时效钢制成的自耗电极可通过例如在真空熔融之前将镁添加至马氏体时效 钢来生产（自耗电极生产工序）。
[0059] 根据该自耗电极生产工序，获得用于具有Mg氧化物的马氏体时效钢的重熔的自 耗电极。Ti系夹杂物易于与主要由MgO作为它们的核构成的氧化物结晶，因此Ti系夹杂物 可转化为Ti系夹杂物和MgO的复合物。此外，自耗电极具有分散的Ti系夹杂物。
[0060] 为了将包含于自耗电极的氧化物转化为主要由Mg氧化物构成的氧化物，优选添 加lOppm至 200ppm的Mg。
[0061] 在使用自耗电极进行VAR时，气氛应当控制为具有尽可能低的压力，以促进重熔 期间从钢水表面的Mg的蒸发。Mg蒸发后，构成Ti系夹杂物-MgO复合物的一部分的MgO部 消失。残存的Ti系夹杂物微细分散，并且由于促进的热分解而变得可在钢水中完全熔融Ti 系夹杂物。由于通过进行VAR完全熔融Ti系夹杂物，则Ti系夹杂物的尺寸变得取决于它 们在VAR的凝固期间的生长。因此，可优良地显示出上述稀有气体的导入效果。
[0062] 实施例
[0063] 以下，将参考实施例和参考例更详细地描述本发明，然而，本发明不在任何方面受 限于下述实施例。
[0064](实施例1)
[0065] 参考实施例1详细描述本发明。对于自耗电极生产工序，通过真空熔融生产真空 电弧重熔用自耗电极。生产自耗电极时，添加14ppm的Mg以形成Mg氧化物。从自耗电极 取样试验片，并在硝酸溶液中溶解试验片，并通过5μπι的过滤器过滤溶液，从而从自耗电 极获得夹杂物作为不溶于硝酸的残渣。使用扫描型电子显微镜（SEM)观察所得夹杂物，并 进行能量分散型X-射线光谱分析（EDS)以确认Mg氧化物是否存在。结果，确认夹杂物为 包含MgO作为核的TiN系夹杂物。通过VAR重熔自耗电极，从而生产钢锭。
[0066] 需要说明的是，为了实现本发明例和参考例二者的重熔用电极的相同组成、夹杂 物的相同数量和尺寸，在自耗电极生产工序期间，使用具有相同形状的模具同时成形钢水， 从而生产两个重熔用电极。通过使用如图1所示的真空电弧重熔设备10进行真空电弧重 熔。本发明的实施例中，当两个重熔用电极1之一由VAR重熔时，将根据工业He气纯度规 定为4N以上的He气，即具有99. 99体积％以上纯度的He气导入至钢锭3与水冷铜坩埚4 之间，并将该实施例称作本发明例No. 1。当通过真空电弧重熔来重熔另一重熔用电极时，在 钢锭3与水冷铜坩埚4之间未导入He气，并且该情况称作参考例No. 11。在本发明例和参 考例二者中，钢锭的平均直径为500mm。
[0067] 对于用He气冷却，通过使用如图1所示的真空电弧重熔炉安装重熔用电极1并在 水冷铜坩埚4内部进行熔融。熔融期间，经由安装在水冷铜坩埚4的下部的气体导入喷嘴5 将He气导入至钢锭3与水冷铜坩埚4之间的间隙。通过使用压力测量装置6测量用于将 气体从He气罐进给至坩埚4的管内的压力，并使用压力控制阀7将He气的压力控制为总 是恒定的。填充在钢锭3与水冷铜坩埚4之间的间隙而从钢锭3除去热、并从间隙逸出的 导入的He气最终通过使用图中未示出的真空栗排出至外部。
[0068] 在熔融期间打开安装至管的管道阀门8并确认He气的压力控制在设定水平之后， 继续重熔用电极的熔融。用于实施例No. 1的管内He气压力为1，200Pa。完成电极的熔融 后，关闭安装至管的管道阀门8,并且进一步地，将压力控制设备的设定值设定为OPa。用于 本发明例No. 1和参考例No. 11的重熔用电极的组成、和由本发明例No. 1和参考例No. 11 生产的钢锭的组成示于表1。
[0072] 除上述那些以外的元素为Fe和不可避免的杂质。
[0073] 方括号内示出的元素的含量的单位为ppm。
[0074] 接下来，为了从由VAR重熔的马氏体时效钢的钢锭的顶部、中间部和底部取样试 验片用于确认夹杂物，沿与中心轴垂直的方向以等间隔切断钢锭，并从钢锭的顶部、中间部 和底部的钢锭中心部（D/2部，D=钢锭的直径）和钢锭半径中间部（D/4部）取样用于分 析夹杂物的2g试验片。将夹杂物分析用试验片溶解在硝酸溶液中，并通过过滤器过滤不溶 于硝酸的Ti系夹杂物如TiN和TiCN。用SEM观察过滤后残留在过滤器上的残渣以确认包 含TiN和TiCN的Ti系夹杂物的尺寸。
[0075] 需要说明的是，对于包含TiN和TiCN的Ti系夹杂物的直径，通过SEM观察来选择 Ti系夹杂物并拍摄选择的夹杂物，由图像分析软件捕获拍摄的Ti系夹杂物的SEM照片，测 定Ti系夹杂物的轮廓，通过图像处理计算各轮廓内的面积，将各面积转化为圆面积，并将 圆的直径用作Ti系夹杂物的直径。过滤器上观察到的全部Ti系夹杂物的直径中最大的用 作最大长度。对于顶部、中间部和底部确认的包含TiN和TiCN的Ti系夹杂物的尺寸示于 表2和表3。表2示出从钢锭的中心部（D/2部）获得的样品的结果，和表3示出从钢锭半 径的中间部（D/4部）获得的样品的结果。
[0076] [表 2]
[0077]
[0080] 如表2和表3所示，对于导入He气的本发明例No. 1，对于顶部、中间部和底部的全 部位置，Ti系夹杂物的最大长度较小。在参考例11的情况下，观察到像约7. 8μπι-样粗 的粗大的Ti系夹杂物，而本发明例No. 1中，Ti系夹杂物的最大尺寸约为7.2μm。因此，确 认到在由真空电弧重熔生产马氏体时效钢锭时，通过将He气导入至钢锭与坩埚之间的间 隙使Ti系夹杂物微细化。
[0081] 作为在钢锭顶部、中间部和底部处Ti系夹杂物的最大长度之间的比较的结果， 在参考例No. 11的情况下，对于沿钢锭的纵向和径向的不同位置，最大长度从7.2μπι至 7. 8μm的范围内不规则变化（表2和表3)。另一方面，在本发明例No. 1的情况下，对于沿 钢锭的纵向和径向的不同位置，最大长度在7.0至7. 2μπι的范围内（表2和表3)。对于 将He气导入至钢锭与坩埚之间的间隙的情况，钢锭的不同位置的Ti系夹杂物的尺寸的均 一性（evenness)水平高。