JP2002012912A

JP2002012912A - 高炭素低窒素鋼の製造方法

Info

Publication number: JP2002012912A
Application number: JP2000197808A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oshima; 健二大島; Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中; Toshio Fujimura; 俊生藤村; Hiroshi Nomura; 寛野村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP4470287B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特にタイヤコード等硬鋼線材に使用される炭
素含有量が0.7〜0.9%であって、窒素含有量が30ppmの高
炭素低窒素鋼を転炉を用いて安定的に製造する手段を提
供する。【解決手段】転炉によって吹錬した溶鋼を出鋼する際
に加炭剤を炭素量に換算して0.15〜0.8%添加する。特
に、、鋼中炭素含有量を製品の最終目標値よりも低く溶
製し、出鋼時に加炭して製品目標値に調整することを好
適とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低窒素鋼の溶製方法
に係り、特に、タイヤコード等の硬鋼線材に使用される
炭素含有量が0.7〜0.9%と高く、窒素含有量が30ppm以下
と低い高炭素低窒素鋼の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、タイヤコード等に用いられる鋼
鋼線材では、鋼中窒素が高いときには、撚り線加工時に
断線を生ずるおそれがあるため、鋼中窒素を30ppm程度
に低下させなければならない。この低窒素鋼は、一般に
転炉における鋼の溶製段階および出鋼期間中での大気か
らの窒素ピックアップを極力抑制するとともに、例えば
RH脱ガス処理によって脱窒素を図って製造されている。
しかしながら、高炭素鋼では、真空脱ガス時に生ずる
〔C〕＋〔O〕＝CO反応が不活発であるため、いわゆるリ
ムド処理を利用して脱窒素を図ることが困難であり、そ
のため、取鍋に出鋼された溶鋼の窒素含有量を厳しく制
限しなければならない。

【０００３】そのような製鋼ないしは取鍋への出鋼段階
において溶鋼中の窒素含有量を低減させる技術として、
例えば特開昭51-10118号公報には、溶銑中のTi含有量を
0.12%以上とし溶銑配合率を90%以上にして転炉塩基度を
3.5以下とする低窒素鋼の製造方法が開示されており、
溶銑中の窒素をTiによりTiNの形で固定して低窒素化を
図っている。また、特開昭48-92213号公報には、吹錬期
に転炉の出鋼口を閉鎖しておき、大気の転炉内への侵入
防止を図って窒素のピックアップを抑制する手段が開示
されている。また、特開平2-301508号公報には、転炉に
付随する排ガスフード部の上部にガス吹き込み装置を設
け、転炉吹錬終了直前には、この装置から不活性ガス等
を転炉内に吹き込むことによって大気の侵入を防止する
手段が開示されている。これらの大気侵入防止措置によ
り、大気中の窒素による窒素ピックアップ（侵窒）が防
止される。

【０００４】さらに、特公昭49-42203号公報には、転炉
からの出鋼の際に溶鋼流に炭素あるいは水素の酸化物を
形成する物質を接触せしめ発生するガスによって溶鋼流
を大気から遮断する方法が開示されている。ここでは、
溶鋼と接触すると溶鋼の周囲の酸素と結合して燃焼分解
する物質を用いることにより、出鋼流の雰囲気調整を行
い、それによって窒素を低下させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭51-10118号
公報、特開昭48-92113号公報および特開平2-301508号公
報に開示されている従来の技術では、鋼の溶製段階での
低窒素化は可能であるものの、その後の出鋼段階で大き
く窒素が上昇するいわゆる窒素ピックアップが問題にな
る。一方、前記特開昭48-42203号公報に開示される雰囲
気調整では、目的とする低窒素化は果たせない。すなわ
ち、空気中の酸素と結合して分解する物質を出鋼流に接
触せしめても、空気中には窒素が容積比で78%存在し、
これにより溶鋼が吸窒するからである。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、特に、
タイヤコード等の鋼鋼線材に使用されるC含有量が0.7〜
0.9%であって、窒素含有量が30ppm以下、好ましくは20p
pm以下の高炭素低窒素鋼を転炉を用いて安定的に製造す
る手段を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、高炭素低
窒素鋼の溶製のためには、転炉で一旦目標炭素含有量よ
り低い炭素量まで過剰脱炭して低炭素、高酸素の溶鋼を
溶製し、これを出鋼する際にC源（加炭剤）を溶鋼流に
添加する操作を行えば、加炭の際に生ずる〔C〕＋〔O〕
＝CO反応により発生するCOガスが受鋼鍋から放出され、
このCOガスによって溶鋼流の大気からの保護が行われ、
かつ、C量の目標値への的中も達成されることを見出
し、本発明を完成した。また、COガスは、受鋼鍋内の溶
鋼から発生するため大気の随伴がなく、そのため大気中
の窒素ガスからの吸窒が阻止される。

【０００８】本発明は、具体的には、高炭素低窒素鋼の
製造方法を、転炉によって吹錬した溶鋼を出鋼する際に
加炭剤を炭素量に換算して0.15〜0.8%添加することとす
るものである。

【０００９】また、転炉によって溶鋼を吹錬するに当た
り、鋼中炭素含有量を製品の最終目標値よりも低く溶製
し、出鋼時に加炭して製品目標値に調整することとする
ものである。この加炭は、出鋼期間の前半に行い、しか
る後Mn及びSiによる脱酸を行うのがよい。

【００１０】さらに、溶鋼を吹錬するに当たり、原料溶
銑にはTiを質量比で0.02〜0.05%含有するものを用いる
こと、また、転炉内への大気吸引防止手段を講ずること
をを好適とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を具体的
に説明する。本発明では、転炉で一旦目標炭素量より低
い炭素量まで過剰脱炭して低炭素、高酸素の溶鋼を溶製
し、これを出鋼する際に炭素源（加炭剤）を溶鋼流に添
加する操作を行う。そのため、転炉における脱炭限度
は、製品の目標炭素含有量から加炭剤の添加による加炭
量、すなわち、加炭剤の添加量に歩留まりを乗じたも
の、を差し引いたものとする。具体的には、製品目標炭
素量よりほぼ0.15〜0.8%低い炭素含有量まで脱炭精錬を
行う。

【００１２】また、転炉で溶製される溶鋼は、加炭の際
にいわゆるCO反応により溶鋼流のCOガスによる保護が行
われるものであるから、出鋼の際に十分な酸素を含有し
ていなければならない。この出鋼の際に溶鋼中に含有さ
れる酸素量は、上記CO反応を十分行わせるに足る量とな
っていればよいが、本発明では、この鋼中の酸素量を、
過剰脱炭するという転炉精錬時の操作によって生じさせ
る。このため、本発明では、上記過剰脱炭を少なくとも
0.15%、好ましくは0.2%以上とする。本発明は、このよ
うに過剰脱炭により生じた十分な酸素を含有する溶鋼に
対し、出鋼時に炭素を投入しCO反応を行わせるものであ
るから、転炉吹錬による脱炭終了後出鋼までの間には、
いかなる強制脱酸剤も使用すべきではない。

【００１３】このように、製品の目標炭素含有量より相
当に低い炭素含有量まで過剰脱炭され、かつ、酸素含有
量が高い溶鋼は、出鋼の際に加炭剤が添加されることに
よって、いわゆるCO反応によって発生するCOガスによっ
て出鋼されるときの溶鋼流および取鍋内の溶鋼が大気か
ら遮断され、窒素のピックアップが阻止される。

【００１４】かかる目的を達するための加炭剤の添加量
は、転炉における吹き止め炭素量および溶鋼の酸素ポテ
ンシャル（これは良く知られているようにスラグのFeO
量から定めることができる）に基づき定めることができ
る。一般的には、経験に基づいて、前記CO反応による加
炭剤の消費、歩留まりを考慮して加炭剤の添加量を定め
ればよい。なお、硬鋼線、特にタイヤコード用の硬硬線
は、製品の目標炭素含有量が0.7〜0.9%程度であるた
め、加炭量の上限を、転炉精錬コストを考慮して、0.8%
以下とするのが好ましい。

【００１５】このように出鋼時にCO反応を積極的に行わ
せることに高炭素鋼の低窒素化を図ることができるが、
かかる低窒素化には限度があり、通常これだけでは十分
低い窒素量、例えば、30ppmとすることができない。し
たがって、溶鋼が転炉から出鋼される段階、いいかえれ
ば溶鋼の吹き止めの段階で十分低い窒素量にしておかな
ければならない。

【００１６】かかる溶鋼の低窒素化の手段は、公知の手
段を用いれば良く、例えば、先に先行技術として示した
特開昭51-10118号公報、特開昭48-92213号公報あるいは
特開平2-301508号公報にに記載の技術を単独あるいは組
み合わせて利用することができる。また、これらの手段
に加えて吹錬中の炉内圧力を大気圧に比べて水柱20mm程
度プラス圧にしたり、いわゆるサブランスを含めてラン
ス孔の開口部を蒸気等窒素ガスを含まない気体でシール
することができる。

【００１７】また、Tiは吹錬過程において鋼中窒素をTi
Nとして固定し、スラグ中に移行せしめる作用があるの
で、転炉吹錬用の原料溶銑としてTiを質量比で0.02〜0.
05%含有するものを用いるのも有利である。この窒素固
定作用は、0.02%未満では不十分であり、一方、0.05%を
超えると、溶鋼中Ti含有量の上昇、精錬コストの増加等
の不利を招くので好ましくない。したがって、溶銑中の
Ti含有量は0.02〜0.05%とするのが良い。なお、一般に
溶銑脱珪（Si）、脱リン（P）等の予備処理を行うと、
溶銑中Tiが0.02%未満となり、上記窒素の固定作用が行
われ難くなるので、予備処理後、例えばFe-Ti合金等を
適宜添加して転炉での吹錬開始までに溶銑中Ti含有量を
調整する手段を講ずるのが良い。この手段は、予備処理
の完了したトピードカー内に、あるいは溶銑装入鍋内
に、又は転炉へ溶銑装入後の転炉内に添加することによ
って行いうる。

【００１８】このように転炉吹き止め時のC含有量を製
品目標炭素含有量に比べて低くする過剰脱炭を行うとと
もに、窒素含有量を低く押さえ、出鋼時に加炭してCO反
応を起こさせ、溶鋼流の大気接触を遮断することによっ
て高炭素低窒素鋼の安定製造が可能になるが、さらに以
下に述べるように出鋼時の条件、特に、脱酸剤の使用条
件について配慮を加えるのがよい。

【００１９】まず、加炭材の溶鋼流への添加は、出鋼期
間の前半に行うのがよい。また、本発明は、過剰脱炭さ
れた未脱酸溶鋼の出鋼時に加炭材を添加し、その際起こ
るCO反応を利用するものであるから、加炭材が主として
添加される出鋼期間前半には、いかなる脱酸剤も添加し
てはならない。

【００２０】したがって、脱酸剤の添加は、出鋼期間の
後半であって加炭材の添加が終了した後とすべきであ
る。また、使用する脱酸剤も、Si又はMnのような比較的
脱酸能の低いものを少量使用するに留め、CO反応による
溶鋼保護が継続して行われるようにすべきである。Al脱
酸を行うときも、加炭処理が完全に終了した後とすべき
である。

【００２１】

【実施例】（実施例１）タイヤコード用素材（目標鋼
種、C：0.75%、Si：0.2%、Mn：0.5%）を溶製するに当た
り、容量180tの転炉を用いこれにＣ：4.2%、Si：tr、M
n：0.2%、Ti：trを含有する溶銑を装入して酸素上底吹
き方式により吹錬を行った。吹錬に当たっては、転炉出
鋼口を閉塞し、転炉炉口のスカートを下げて転炉炉口と
の間隙を最小化するとともに炉内圧力を大気圧に比べ水
柱で2〜6mmプラス圧として大気の侵入の防止を図った。

【００２２】吹き止め成分は、C：0.55%、Si：tr、Mn：
0.1%、N：15ppmであった。この溶鋼を出鋼する際に出鋼
開始直後から4min間に亘って加炭剤を取鍋中に投入し
た。投入の際、取鍋中ではCO反応による「わき」が観察
された。加炭処理完了後、Mn及びSiによって脱酸を行っ
た。得られた溶鋼の取鍋分析値は、C：0.75%、Si：0.2
%、Mn：0.5%、N：20ppmであり、目標Cを有し、十分低窒
素であった。

【００２３】（実施例２）タイヤコード用素材（目標鋼
種、C：0.73%、Si：0.25%、Mn：0.5%）を溶製するに当
たり、容量180tの転炉を用い、これにC：4.2%、Si：t
r、Mn：0.2%、Ti：0.03%を含有する溶銑を装入して酸素
上底吹き方式により吹錬を行った。Tiの添加はFe-Tiを
溶銑装入鍋内に添加することによって行った。吹錬に当
たっては、実施例１と同様の操作を行って大気の侵入の
防止を図った。

【００２４】吹き止め成分は、C：0.45%、Si：tr、Mn：
0.15%、N：10ppmであった。この溶鋼を出鋼する際に出
鋼開始直後から4min間に亘って加炭剤を取鍋中に投入し
た。投入の際、取鍋中ではCO反応による「わき」が観察
された。加炭処理完了後、Mn及びSiによって脱酸を行っ
た。得られた溶鋼の取鍋分析値は、C：0.75%、Si：0.24
%、Mn：0.5%、N：20ppmであり、目標Cを有し、十分低窒
素であった。

【００２５】（実施例３）タイヤコード用素材（目標鋼
種、C：0.75%、Si：0.2%、Mn：0.5%）を溶製するに当た
り、容量180tの転炉を用い、これにC：4.2%、Si：tr、M
n：0.2%、Ti：trを含有する溶銑を装入して酸素上底吹
き方式により吹錬を行った。吹錬に当たっては、実施例
１と同様の操作を行って大気の侵入の防止を図った。

【００２６】吹き止め成分は、C：0.06%、Si：tr、Mn：
0.1%、N：13ppmであった。この溶鋼を出鋼する際に出鋼
開始直後から6min間に亘って加炭剤を取鍋中に投入し
た。投入の際、取鍋中ではCO反応による「わき」が観察
された。加炭処理完了後、Mn及びSiによって脱酸を行っ
た。得られた溶鋼の取鍋分析値は、C：0.75%、Si：0.2
%、Mn：0.5%、Ti：tr、N：15ppmであり、目標Cを有し、
十分低窒素であった。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上記のようにして高炭素低窒
素鋼を溶製することにしたので、溶鋼自体から発生する
COガスによる保護がなされ、従来の方法に比べて窒素含
有量の低い高炭素低窒素鋼を安定して製造することがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤村俊生岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者野村寛岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内Ｆターム(参考） 4K002 AA01 AB01 AC05 BA02 4K013 AA07 BA11 CB06 EA20 EA28 EA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉によって吹錬した溶鋼を出鋼する際
に加炭剤を炭素量に換算して0.15〜0.8%（質量比、以下
同じ）添加することを特徴とする高炭素低窒素鋼の製造
方法。
【請求項２】転炉によって溶鋼を吹錬するに当たり、
鋼中炭素含有量を製品の最終目標値よりも低く溶製し、
出鋼時に加炭して製品目標値に調整することを特徴とす
る請求項１記載の高炭素低窒素鋼の製造方法。
【請求項３】溶鋼を吹錬するに当たり、原料溶銑には
Tiを質量比で0.02〜0.05%含有するものを用いることを
特徴とする請求項１記載の高炭素低窒素鋼の製造方法。
【請求項４】溶鋼を吹錬するに当たり、転炉内への大
気吸引防止手段を講ずることを特徴とする請求項１、２
又は３記載の高炭素低窒素鋼の製造方法。
【請求項５】加炭剤の添加は出鋼期間の前半に行い、
しかる後Mn及びSiによる脱酸を行うことを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の高炭素低窒素鋼の製造方
法。