冷卻鋼錠3。稀 有氣體A的導(dǎo)入壓力通過用壓力測(cè)量裝置6測(cè)量用于從稀有氣體罐進(jìn)給至水冷銅坩堝4的 氣體導(dǎo)入噴嘴5內(nèi)的壓力，并通過設(shè)置壓力控制閥7來控制。
[0030]通過增加稀有氣體的壓力，增加氣體的單位體積的熱容，并且可增加對(duì)流熱傳遞 的效果。從上述觀點(diǎn)，如果氣管內(nèi)的壓力低于l〇〇Pa，則對(duì)流熱傳遞的效果低，因此，冷卻速 度的增加效果變低。另外，由于真空電弧重熔設(shè)備通常在減壓氣氛下操作，即使導(dǎo)入至鋼 錠與坩堝之間的間隙的稀有氣體的壓力增加，稀有氣體仍可從鋼錠與坩堝之間的接觸部逸 出，并且稀有氣體可通過真空栗排氣。如果用于冷卻鋼錠的稀有氣體從鋼錠與坩堝之間的 接觸部逸出，則逸出的稀有氣體可進(jìn)入熔融電極與鋼水池之間的區(qū)域。在這種情況下，起 ?。╝rcing)可能由于進(jìn)入的稀有氣體而變得不穩(wěn)定，并且可增加夾雜物。此外，即使過度 增加稀有氣體的壓力，仍變得難以增加對(duì)流熱傳遞的效果。為了促進(jìn)從鋼水的脫硝和Mg蒸 發(fā)，優(yōu)選的是控制減壓氣氛的壓力盡可能地低。因此，不優(yōu)選的是導(dǎo)入過量的稀有氣體，這 是因?yàn)槊撓鹾蚆g蒸發(fā)受阻?？紤]到上述原因，優(yōu)選的是將用于導(dǎo)入稀有氣體的管內(nèi)壓力設(shè) 定在lOOPa至3,000Pa的范圍內(nèi)。用于導(dǎo)入稀有氣體的管內(nèi)壓力的下限優(yōu)選lOOPa，更優(yōu) 選600Pa，并且還更優(yōu)選1，OOOPa。如果壓力為1，OOOPa以上，則鋼水池的深度的減少效果 變得顯著。特別優(yōu)選的是控制壓力在該范圍內(nèi)，這是因?yàn)樵谠搲毫Ψ秶鷥?nèi)，TiN結(jié)晶和生長(zhǎng) 的固-液共存區(qū)域變小，并且可確保TiN的微細(xì)化效果。用于導(dǎo)入He氣的管內(nèi)壓力的上限 優(yōu)選3,OOOPa，更優(yōu)選2, 500Pa，并且還更優(yōu)選1，900Pa。這是因?yàn)橥ㄟ^增加He氣的壓力來 增加冷卻速度，然而，如果過度增加He氣的壓力，則氣體被抽空，并且可能不利于冷卻，降 低其效果。
[0031] 馬氏體時(shí)效鋼的生產(chǎn)方法特別有效于具有300mm至800mm的平均直徑的鋼錠。這 是因?yàn)殡S著鋼錠的直徑變得越大，由于受鋼錠與坩堝之間的對(duì)流熱傳遞的影響而使受鋼錠 自身熱阻的影響變得越大，還因?yàn)殇撳V的冷卻速度依賴于鋼錠的直徑。如果鋼錠的熱導(dǎo)率 變得越低，鋼錠的冷卻速度趨于越依賴鋼錠的直徑，并且對(duì)于平均直徑為300mm以上的鋼 錠，鋼錠的冷卻速度的增加效果變得顯著。如果鋼錠的平均直徑小于300mm，即使不導(dǎo)入稀 有氣體，冷卻速度仍足夠高，因此即使導(dǎo)入稀有氣體，冷卻速度的增加效果也變低。另一方 面，如果鋼錠的平均直徑大于800_，即使通過導(dǎo)入稀有氣體來增加鋼錠與坩堝之間的對(duì)流 熱傳遞的效果，熱的釋放由于鋼錠自身的熱阻而被抑制，因此在一些情況下甚至到鋼錠中 心部的冷卻速度的增加效果也可能變低。因此，優(yōu)選設(shè)定鋼錠的平均直徑在300mm與800mm 之間。
[0032] 需要說明的是，在生產(chǎn)馬氏體時(shí)效鋼時(shí)，鋼錠的直徑不是一定的并且對(duì)于整個(gè)錠 而言稍微不均一。因此，在確定鋼錠的直徑時(shí)，計(jì)算并使用鋼錠的平均直徑。
[0033] 鋼錠的冷卻速度可設(shè)定在0.ore/秒至0. 1°C/秒的范圍內(nèi)。鋼錠的冷卻速度意 指鋼錠中心部的冷卻速度。難以確定實(shí)際操作期間冷卻速度的測(cè)量值。因此，優(yōu)選的是例 如熔融之前通過進(jìn)行模擬來確定冷卻速度。
[0034] 需要說明的是，為了確保上述通過導(dǎo)入稀有氣體而使鋼錠冷卻速度增加的效果， 有效的是例如，在鋼錠生產(chǎn)工序期間設(shè)置多個(gè)用于導(dǎo)入稀有氣體的入口，以使新鮮的稀有 氣體可一直被導(dǎo)入鋼錠的凝固區(qū)域。
[0035] 在本發(fā)明的馬氏體時(shí)效鋼的生產(chǎn)方法中，自耗電極為包含鎂氧化物的馬氏體時(shí)效 鋼。在真空電弧重熔設(shè)備的坩堝內(nèi)部熔融該自耗電極以生產(chǎn)鋼錠（鋼錠生產(chǎn)工序）。Ti系 夾雜物易于以包含主要由鎂氧化物（MgO)作為它們的核構(gòu)成的氧化物的Ti系夾雜物-MgO 復(fù)合物的形式結(jié)晶。因此，馬氏體時(shí)效鋼由于包含鎂氧化物而具有微細(xì)分散的Ti系夾雜 物。因此，如果在鋼錠的制造期間利用冷卻工序制造由包含鎂氧化物的馬氏體時(shí)效鋼制成 的自耗電極，可使殘留在馬氏體時(shí)效鋼中的Ti系夾雜物微細(xì)化并可使夾雜物的尺寸均一。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，在鋼錠生產(chǎn)工序期間防止Ti系夾雜物的生長(zhǎng)。用于該工序的由包含 鎂氧化物的馬氏體時(shí)效鋼制成的自耗電極可通過例如在真空熔融鋼之前添加鎂至馬氏體 時(shí)效鋼來生產(chǎn)（自耗電極生產(chǎn)工序）。
[0037] 在該自耗電極生產(chǎn)工序中，獲得具有Mg氧化物的馬氏體時(shí)效鋼的重熔用自耗電 極。這是因?yàn)槿绻M(jìn)行該工序，對(duì)于Ti系夾雜物易于與主要由MgO作為核構(gòu)成的氧化物結(jié) 晶，因此Ti系夾雜物可轉(zhuǎn)化為Ti系夾雜物和MgO的復(fù)合物。此外，Ti系夾雜物可分散在 自耗電極中而存在。
[0038] 為了將自耗電極中包含的氧化物轉(zhuǎn)化為主要由Mg氧化物構(gòu)成的氧化物，優(yōu)選的 是使自耗電極生產(chǎn)工序中Mg的添加量在lOppm至200ppm的范圍內(nèi)。
[0039] 使用自耗電極進(jìn)行VAR時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過調(diào)整真空栗的強(qiáng)度來使大氣壓力盡可能地減 少，以便促進(jìn)重熔期間從鋼水的表面的Mg的蒸發(fā)。Mg蒸發(fā)后，構(gòu)成Ti系夾雜物-MgO復(fù)合 物的一部分的MgO部消失。因此，殘存的Ti系夾雜物保持微細(xì)分散，并且由于促進(jìn)的熱分 解變得可在鋼水中完全熔融Ti系夾雜物。即，如果在VAR期間一次完全熔融Ti系夾雜物， 則Ti系夾雜物的尺寸變得取決于它們?cè)赩AR的凝固期間的生長(zhǎng)。因此，可優(yōu)良地顯示出上 述稀有氣體的導(dǎo)入效果。
[0040] 本發(fā)明的馬氏體時(shí)效鋼的生產(chǎn)方法對(duì)于上述使Ti系夾雜物微細(xì)化是有效的。因 此，本發(fā)明特別有效于生產(chǎn)積極添加Ti的馬氏體時(shí)效鋼。優(yōu)選組成如下。需要說明的是單 位為質(zhì)量％。
[0041] 當(dāng)進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)鈦（Ti)形成微細(xì)的金屬間化合物，并且是通過析出而有助于 鋼強(qiáng)度的必需元素。優(yōu)選的是使Ti為0. 2%以上。然而，如果Ti的添加含量超過3. 0%， 可劣化延性（ductility)和韌性（toughness)。因此，優(yōu)選的是具有3. 0%以下的Ti。
[0042] 氧（0)為形成氧化物系夾雜物的元素。優(yōu)選的是減少形成氧化物系夾雜物的氧 量。因此，優(yōu)選的是限制0含量為小于0. 001 %。
[0043] 氮（N)為形成氮化物夾雜物和碳氮化物夾雜物的元素。本發(fā)明能夠使氮化物系夾 雜物微細(xì)化，但是優(yōu)選的是減少形成氮化物系夾雜物的氮量。因此，優(yōu)選的是限制N含量為 低于0.0015%的水平。
[0044] 碳（C)形成碳化物和碳氮化物，并通過減少析出的金屬間化合物的量來引起疲勞 強(qiáng)度劣化，因此優(yōu)選的是使C含量的上限為0. 01%以下。
[0045] 鎳（Ni)為形成具有高韌性的母相結(jié)構(gòu)的必需元素。如果其含量為8%以下，韌性 劣化。另一方面，如果其含量超過22%，奧氏體變得穩(wěn)定并且變得難以形成馬氏體結(jié)構(gòu)。因 此，優(yōu)選的是具有8至22 %的Ni。
[0046] 鈷（Co)為在不大幅影響作為基質(zhì)的馬氏體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下通過減少M(fèi)o的固溶度 以促進(jìn)Mo的析出并形成微細(xì)的金屬間化合物來有助于析出和強(qiáng)度的元素。然而，如果其含 量小于5%，效果可能不令人滿意，而如果其含量超過20%，脆性（brittleness)趨于發(fā)展。 因此，優(yōu)選的是具有5至20%的Co。
[0047] 鉬（Mo)為當(dāng)進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)形成微細(xì)的金屬間化合物并通過在基質(zhì)中的析出而 有助于強(qiáng)度的元素。然而，如果其含量小于2%，可限制此類效果，而如果其含量超過9%， 趨于形成劣化延性和韌性的粗大析出物（deposits)。因此，優(yōu)選的是具有2至9%的Mo。
[0048] 錯(cuò)（A1)不僅通過時(shí)效析出（ageprecipitation)有助于強(qiáng)度還具有脫氧作用，并 且優(yōu)選的是具有0. 01 %以上的A1，而如果A1的含量超過1. 7%，韌性劣化。因此，優(yōu)選的是 具有1.7%以下的A1。
[0049] 除了上述那些以外，余量可為Fe。因?yàn)榕穑˙)為對(duì)于晶粒微細(xì)化有效的元素，B可 在0. 01 %以下的范圍內(nèi)添加，這是因?yàn)樵谠摲秶鷥?nèi)的B含量不會(huì)劣化韌性。在一些情況下 可存在不可避免的雜質(zhì)元素。
[0050] 接下來，將描述使根據(jù)本發(fā)明的馬氏體時(shí)效鋼中的夾雜物微細(xì)化的方法。微細(xì)化 通過在真空電弧重熔設(shè)備中真空電弧重熔來實(shí)現(xiàn)。該方法至少包括通過在設(shè)備的坩堝中熔 融由包含鎂氧化物的馬氏體時(shí)效鋼制成的自耗電極來生產(chǎn)鋼錠的鋼錠生產(chǎn)工序。
[0051]Ti系夾雜物易于以包含主要由鎂氧化物（MgO)作為它們的核構(gòu)成的氧化物的Ti 系夾雜物-MgO復(fù)合物的形式結(jié)晶。包含鎂氧化物的馬氏體時(shí)效鋼具有微細(xì)分散的Ti系夾 雜物。因此，如果使用由包含鎂氧化物的馬氏體時(shí)效鋼制成的自耗電極，通過進(jìn)行包括含有 冷卻工序的鋼錠生產(chǎn)工序的生產(chǎn)方法，可使殘留在馬氏體時(shí)效鋼中的Ti系夾雜物微細(xì)化 并且可使它們的尺寸更均一。
[0052]該鋼錠生產(chǎn)工序包括使用導(dǎo)入鋼錠與坩堝之間的稀有氣體冷卻鋼錠。這是因?yàn)?其通過鋼錠與坩堝之間的對(duì)流熱傳遞變得可增加凝固的鋼錠的冷卻速度。結(jié)果，變得可防 止VAR期間Ti系夾雜物生長(zhǎng)并使Ti系夾雜物微細(xì)化。此外，因?yàn)樽兊每赏ㄟ^VAR從熔融 初期開始導(dǎo)入稀有氣體來增加整個(gè)鋼錠的冷卻速度，所以可防止沿鋼錠的縱向和徑向的Ti 系夾雜物的粗大化，并且能夠使得可根據(jù)鋼錠中不同位置而不同的Ti系夾雜物的尺