JP3071445B2 - 溶鋼の真空精錬における窒素の低減方法 - Google Patents
溶鋼の真空精錬における窒素の低減方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は溶鋼の真空精錬における溶鋼中の窒素濃度
（以下〔Ｎ〕と記す）の低減方法に関する。
（以下〔Ｎ〕と記す）の低減方法に関する。
（従来技術） 一般に、鋼材品質に対する要求は、益々厳しく従来の
〔Ｐ〕、〔Ｓ〕等の低減に加えて、最近特に、低
〔Ｃ〕、〔Ｏ〕、〔Ｎ〕の低下をも含めた高純度鋼が要
求されている。この要求に呼応するために、鋼材の溶製
において、溶銑予備処理あるいは二次精錬等を駆使し
て、〔Ｐ〕、〔Ｓ〕、〔Ｃ〕、〔Ｏ〕の低減化に努め、
かなり高純度な鋼の溶製が可能になっている。
〔Ｐ〕、〔Ｓ〕等の低減に加えて、最近特に、低
〔Ｃ〕、〔Ｏ〕、〔Ｎ〕の低下をも含めた高純度鋼が要
求されている。この要求に呼応するために、鋼材の溶製
において、溶銑予備処理あるいは二次精錬等を駆使し
て、〔Ｐ〕、〔Ｓ〕、〔Ｃ〕、〔Ｏ〕の低減化に努め、
かなり高純度な鋼の溶製が可能になっている。
低〔Ｎ〕化に関しても、いくつかの方策が提案されて
いる。例えば、真空脱ガス処理により低窒素鋼を溶製す
るために、真空槽内の溶鋼面へ、鉄鉱石、Mn鉱石等の固
体酸素源、あるいは、酸素ガスを吹き付けて脱炭反応を
起こし、発生したCOガス気泡中へ窒素を吸収させ、脱窒
を促進する方法が特開昭60−184618号公報、特開昭60−
184619号公報等に記載されている。しかし、これらの方
法では、極低〔Ｎ〕領域まで脱窒を促進するほどの脱炭
反応を進行させるためには、溶鋼中の過剰酸素濃度を高
める必要がある。しかしながら、溶鋼中の酸素濃度を高
めることは、脱酸後の酸化物系介在物の増加という品質
上好ましくない結果をもたらす。さらに、酸素濃度を10
0ppm以上に高めた場合には脱窒反応の界面抵抗が著しく
増大し、脱窒反応の進行が期待できないという結果をも
たらす。
いる。例えば、真空脱ガス処理により低窒素鋼を溶製す
るために、真空槽内の溶鋼面へ、鉄鉱石、Mn鉱石等の固
体酸素源、あるいは、酸素ガスを吹き付けて脱炭反応を
起こし、発生したCOガス気泡中へ窒素を吸収させ、脱窒
を促進する方法が特開昭60−184618号公報、特開昭60−
184619号公報等に記載されている。しかし、これらの方
法では、極低〔Ｎ〕領域まで脱窒を促進するほどの脱炭
反応を進行させるためには、溶鋼中の過剰酸素濃度を高
める必要がある。しかしながら、溶鋼中の酸素濃度を高
めることは、脱酸後の酸化物系介在物の増加という品質
上好ましくない結果をもたらす。さらに、酸素濃度を10
0ppm以上に高めた場合には脱窒反応の界面抵抗が著しく
増大し、脱窒反応の進行が期待できないという結果をも
たらす。
一方、還流管中の溶鋼あるいは取鍋内の溶鋼にAr等の
不活性ガスを吹き込むことにより、ガス気泡−溶鋼界面
を通じた脱窒反応を進行させようという提案もある。こ
ういった提案では、真空脱ガス槽の内部は真空雰囲気で
あり、真空槽内の溶鋼自由表面においては脱窒反応が生
じているものとされていた。しかしながら、本発明者ら
が、真空槽内の窒素分圧について調査したところ、真空
槽内の溶鋼自由表面における窒素分圧は、かなり高いこ
とが明らかになった。たとえば、1600℃において20ppm
の窒素濃度と平衡する窒素分圧は、0.002atmであるが、
実際の真空槽内の溶鋼自由表面における窒素分圧は、こ
れよりも高い0.0021atm程度のレベルであり、従って、
〔Ｎ〕が20ppm以下の低窒素濃度領域では、溶鋼自由表
面においてはかえって吸窒反応が進行していることにな
る。
不活性ガスを吹き込むことにより、ガス気泡−溶鋼界面
を通じた脱窒反応を進行させようという提案もある。こ
ういった提案では、真空脱ガス槽の内部は真空雰囲気で
あり、真空槽内の溶鋼自由表面においては脱窒反応が生
じているものとされていた。しかしながら、本発明者ら
が、真空槽内の窒素分圧について調査したところ、真空
槽内の溶鋼自由表面における窒素分圧は、かなり高いこ
とが明らかになった。たとえば、1600℃において20ppm
の窒素濃度と平衡する窒素分圧は、0.002atmであるが、
実際の真空槽内の溶鋼自由表面における窒素分圧は、こ
れよりも高い0.0021atm程度のレベルであり、従って、
〔Ｎ〕が20ppm以下の低窒素濃度領域では、溶鋼自由表
面においてはかえって吸窒反応が進行していることにな
る。
この問題の解決として、特開昭63−157814号公報で
は、真空槽内の溶鋼表面にArガスを吹き付けることを提
案している。この方法では、脱ガス処理開始から処理終
了まで、15.3〜30.6N/ton・minのArガスを終始吹き付
けることにより、〔Ｎ〕が20ppm以下の低窒素鋼を安定
溶製できるとしている。しかしながら、高価なArガスを
長時間、大量に消費することは、経済的な観点からは極
めて不利である。また、Arガス流量が過大な場合は、真
空槽内のスプラッシュ増加による地金付着量の増大とい
う問題も生じる。
は、真空槽内の溶鋼表面にArガスを吹き付けることを提
案している。この方法では、脱ガス処理開始から処理終
了まで、15.3〜30.6N/ton・minのArガスを終始吹き付
けることにより、〔Ｎ〕が20ppm以下の低窒素鋼を安定
溶製できるとしている。しかしながら、高価なArガスを
長時間、大量に消費することは、経済的な観点からは極
めて不利である。また、Arガス流量が過大な場合は、真
空槽内のスプラッシュ増加による地金付着量の増大とい
う問題も生じる。
（発明の目的） 本発明は、上記問題点を解決し、効率的かつ、経済的
に溶鋼の脱窒処理を行なうことを目的に発明されたもの
である。
に溶鋼の脱窒処理を行なうことを目的に発明されたもの
である。
（問題解決に関する知見） 本発明者らは、還流式真空脱ガス装置において、脱ガ
ス処理中の溶鋼中の〔Ｎ〕について詳細に調査した結
果、〔Ｎ〕はAl等による脱酸の直前まで、処理時間の経
過とともに低下するが、最終脱酸の直後に吸窒を生じ、
再び上昇することを知った。そこで本発明者らは、Al等
による脱酸の直前から、溶鋼表面にArガスを吹きつける
ことによって窒素分圧を減少させることによって窒素濃
度の上昇が抑制できることを知見した。
ス処理中の溶鋼中の〔Ｎ〕について詳細に調査した結
果、〔Ｎ〕はAl等による脱酸の直前まで、処理時間の経
過とともに低下するが、最終脱酸の直後に吸窒を生じ、
再び上昇することを知った。そこで本発明者らは、Al等
による脱酸の直前から、溶鋼表面にArガスを吹きつける
ことによって窒素分圧を減少させることによって窒素濃
度の上昇が抑制できることを知見した。
（発明の構成） 本発明は溶鋼内に浸漬管を浸漬して、該溶鋼を循環す
るか、もしくは吸い上げ、吐出する真空脱ガス装置にお
いて、Ar等による最終脱酸の直前から、脱ガス処理終了
までの間、真空槽内の溶鋼表面に５〜15N/ton・minの
Arガスを吹き付けることを特徴とする、溶鋼の真空精錬
における窒素の低減方法を提供する。
るか、もしくは吸い上げ、吐出する真空脱ガス装置にお
いて、Ar等による最終脱酸の直前から、脱ガス処理終了
までの間、真空槽内の溶鋼表面に５〜15N/ton・minの
Arガスを吹き付けることを特徴とする、溶鋼の真空精錬
における窒素の低減方法を提供する。
（発明の具体的な開示） 第１図は本発明者らが、還流式真空脱ガス装置におい
て、脱ガス処理中の溶鋼の〔Ｎ〕について詳細に調査し
た結果を示す。この図において明らかな通り、脱ガス処
理開始の〔Ｎ〕が30ppmであったものが、Al等による最
終脱酸の直前まで、処理時間の経過と共に〔Ｎ〕は低下
し続け、一旦、15ppm以下のレベルになったのち、最終
脱酸の直後に吸窒を生じ、再び26ppm程度の高い〔Ｎ〕
レベルに戻った。このことは脱ガス処理の前半では、脱
炭反応により発生したCOガス気泡中への窒素吸収および
還流用のArガス気泡中への窒素吸収による脱窒反応が促
進されるが、処理時間の経過につれ、〔Ｃ〕レベルの低
下によるCOガス発生量の減少に伴ない、脱窒そのものが
律速されることに加えて、Al等による脱酸によって界面
抵抗が低下し、かつ真空槽内の容鋼自由表面における窒
素分圧が高いために、却って、吸窒反応が進行すること
を示すものと考えられる。
て、脱ガス処理中の溶鋼の〔Ｎ〕について詳細に調査し
た結果を示す。この図において明らかな通り、脱ガス処
理開始の〔Ｎ〕が30ppmであったものが、Al等による最
終脱酸の直前まで、処理時間の経過と共に〔Ｎ〕は低下
し続け、一旦、15ppm以下のレベルになったのち、最終
脱酸の直後に吸窒を生じ、再び26ppm程度の高い〔Ｎ〕
レベルに戻った。このことは脱ガス処理の前半では、脱
炭反応により発生したCOガス気泡中への窒素吸収および
還流用のArガス気泡中への窒素吸収による脱窒反応が促
進されるが、処理時間の経過につれ、〔Ｃ〕レベルの低
下によるCOガス発生量の減少に伴ない、脱窒そのものが
律速されることに加えて、Al等による脱酸によって界面
抵抗が低下し、かつ真空槽内の容鋼自由表面における窒
素分圧が高いために、却って、吸窒反応が進行すること
を示すものと考えられる。
そこで、本発明者らは、吸窒が認められた最終脱酸の
直前から脱ガス処理終了までの間、真空槽内の溶鋼表面
にArガスを吹き付けることにより、溶鋼自由表面におけ
る窒素分圧を下げ、低窒素濃度領域でも、脱窒反応を進
行させることを考え、本発明をなすにいたった。この
際、Arガスの吹き付け流量は５〜15N/ton・minとする
ことが肝要である。吹き付けガス流量が5N/ton・min
より少ない場合には、溶鋼自由表面の窒素分圧の低減効
果が不十分となり、脱窒反応の進行が期待できない。一
方、吹き付けガス流量が15N/ton・minを越えると、真
空槽内のスプラッシュが増大し、地金付着量の増大を招
く。
直前から脱ガス処理終了までの間、真空槽内の溶鋼表面
にArガスを吹き付けることにより、溶鋼自由表面におけ
る窒素分圧を下げ、低窒素濃度領域でも、脱窒反応を進
行させることを考え、本発明をなすにいたった。この
際、Arガスの吹き付け流量は５〜15N/ton・minとする
ことが肝要である。吹き付けガス流量が5N/ton・min
より少ない場合には、溶鋼自由表面の窒素分圧の低減効
果が不十分となり、脱窒反応の進行が期待できない。一
方、吹き付けガス流量が15N/ton・minを越えると、真
空槽内のスプラッシュが増大し、地金付着量の増大を招
く。
次に本発明方法を具体的に述べる。第２図に、本発明
方法を実施するための還流式脱ガス装置概念を示す。取
鍋１内の溶鋼２は、脱ガス処理開始と同時に、真空槽３
内に吸引される。その後、Arガス４を浸漬管５の一方に
設けたノズル６から吹き込むことにより、溶鋼２を還流
させる。この状態で、所望の〔Ｃ〕レベルまで脱炭反応
を行わせたのち、Alによる最終脱酸の直前から、脱ガス
処理終了までの間、真空槽胴部に設けられたガス吹き付
けノズル７により、10N/ton・min程度のArガスを溶鋼
表面に吹き付けた。ガス吹き付けノズルの位置は真空槽
の中心軸に対して軸対象となる４箇所とした。第３図に
示すように、本発明方法によるArガス吹き付けにより、
真空槽内の窒素分圧は著しく低減されることが確認でき
た。第３図から明らかなように、吹き付けガス流量が5N
/ton・minより少ない場合は、真空槽内の溶鋼自由表
面の窒素分圧の低減効果は小さく、また、15N/ton・m
inより吹き付けガス流量を増しても、窒素分圧の低減に
はほとんど寄与しないことがわかる。本法を適用した場
合と適用しなかった場合の脱ガス中の〔Ｎ〕の挙動を第
４図に比較して示すが、従来脱ガス処理終了時点で20pp
m以下までは脱窒反応は進行しなかったが、本発明を適
応することにより、15ppm以下まで〔Ｎ〕を低減するこ
とが可能になった。
方法を実施するための還流式脱ガス装置概念を示す。取
鍋１内の溶鋼２は、脱ガス処理開始と同時に、真空槽３
内に吸引される。その後、Arガス４を浸漬管５の一方に
設けたノズル６から吹き込むことにより、溶鋼２を還流
させる。この状態で、所望の〔Ｃ〕レベルまで脱炭反応
を行わせたのち、Alによる最終脱酸の直前から、脱ガス
処理終了までの間、真空槽胴部に設けられたガス吹き付
けノズル７により、10N/ton・min程度のArガスを溶鋼
表面に吹き付けた。ガス吹き付けノズルの位置は真空槽
の中心軸に対して軸対象となる４箇所とした。第３図に
示すように、本発明方法によるArガス吹き付けにより、
真空槽内の窒素分圧は著しく低減されることが確認でき
た。第３図から明らかなように、吹き付けガス流量が5N
/ton・minより少ない場合は、真空槽内の溶鋼自由表
面の窒素分圧の低減効果は小さく、また、15N/ton・m
inより吹き付けガス流量を増しても、窒素分圧の低減に
はほとんど寄与しないことがわかる。本法を適用した場
合と適用しなかった場合の脱ガス中の〔Ｎ〕の挙動を第
４図に比較して示すが、従来脱ガス処理終了時点で20pp
m以下までは脱窒反応は進行しなかったが、本発明を適
応することにより、15ppm以下まで〔Ｎ〕を低減するこ
とが可能になった。
次に、本発明の実施例について述べる。実施例を表１
に要約して示す。本実施例は全て還流式脱ガス装置を用
い、溶鋼は転炉で溶製したものである。処理溶鋼量は18
5tonであり、脱ガス時間は20分である。実施例１は、Al
による最終脱酸直前の、脱ガス処理開始後15分経過時点
から５分間にわたって、2.7Nm3/min（15N/ton・min）
のArガスを真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた例である。
脱ガス処理前の〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱ガス処理するこ
とにより、13ppmまで〔Ｎ〕を低減できた。実施例２
は、脱ガス処理開始から、2.0Nm3/min（10N/ton・mi
n）のArガスを、実施例１同様にAlによる最終脱酸直前
の、脱ガス処理開始後15分経過時点から５分間にわたっ
て、真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた例である。この場
合には、脱ガス処理前の〔Ｎ〕29ppmの溶鋼を脱窒処理
することにより、15ppmまで〔Ｎ〕を低減できた。この
場合には、実施例１よりも脱窒速度はやや小さく、Arガ
ス流量の影響がうかがえた。
に要約して示す。本実施例は全て還流式脱ガス装置を用
い、溶鋼は転炉で溶製したものである。処理溶鋼量は18
5tonであり、脱ガス時間は20分である。実施例１は、Al
による最終脱酸直前の、脱ガス処理開始後15分経過時点
から５分間にわたって、2.7Nm3/min（15N/ton・min）
のArガスを真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた例である。
脱ガス処理前の〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱ガス処理するこ
とにより、13ppmまで〔Ｎ〕を低減できた。実施例２
は、脱ガス処理開始から、2.0Nm3/min（10N/ton・mi
n）のArガスを、実施例１同様にAlによる最終脱酸直前
の、脱ガス処理開始後15分経過時点から５分間にわたっ
て、真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた例である。この場
合には、脱ガス処理前の〔Ｎ〕29ppmの溶鋼を脱窒処理
することにより、15ppmまで〔Ｎ〕を低減できた。この
場合には、実施例１よりも脱窒速度はやや小さく、Arガ
ス流量の影響がうかがえた。
比較例１は、通常処理の場合を示し、脱ガス処理前
〔Ｎ〕29ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、〔Ｎ〕は26ppm
までしか低減できなかった。
〔Ｎ〕29ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、〔Ｎ〕は26ppm
までしか低減できなかった。
比較例２は、Alによる最終脱酸後の脱ガス処理開始後
17分経過時点から３分間にわたって、2.0Nm3/min（10.0
N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に吹き
付けた例である。この場合には、脱ガス処理前〔Ｎ〕30
ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、20ppmまでしか〔Ｎ〕を
低減することができなかった。
17分経過時点から３分間にわたって、2.0Nm3/min（10.0
N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に吹き
付けた例である。この場合には、脱ガス処理前〔Ｎ〕30
ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、20ppmまでしか〔Ｎ〕を
低減することができなかった。
比較例３は、脱ガス処理開始からAlによる最終脱酸直
前までの15分間にわたって、2.0Nm3/min（10.0N/ton
・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた
例である。この場合には、脱ガス処理前〔Ｎ〕31ppmの
溶鋼を脱ガス処理しても、23ppmまでしか〔Ｎ〕を依減
することができなかった。
前までの15分間にわたって、2.0Nm3/min（10.0N/ton
・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に吹き付けた
例である。この場合には、脱ガス処理前〔Ｎ〕31ppmの
溶鋼を脱ガス処理しても、23ppmまでしか〔Ｎ〕を依減
することができなかった。
比較例４は、Alによる最終脱酸直前の、脱ガス処理開
始後15分経過時点から５分間にわたって、0.8Nm3/min
（4.0N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼全体に
吹き付けた例である。この場合には、脱ガス処理前
〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、21ppmまでしか
〔Ｎ〕を低減することができなかった。
始後15分経過時点から５分間にわたって、0.8Nm3/min
（4.0N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼全体に
吹き付けた例である。この場合には、脱ガス処理前
〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱ガス処理しても、21ppmまでしか
〔Ｎ〕を低減することができなかった。
比較例５は、Alによる最終脱酸直前の脱ガス処理開始
後15分経過時点から５分間にわたって、3.7Nm3/min（2
0.0N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に
吹き付けた例である。この場合には、脱ガス処理前
〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱窒処理することにより、12ppmま
で〔Ｎ〕を低減することができたが、処理後の真空槽内
に多大な地金付着が認められた。
後15分経過時点から５分間にわたって、3.7Nm3/min（2
0.0N/ton・min）のArガスを、真空槽内溶鋼面全体に
吹き付けた例である。この場合には、脱ガス処理前
〔Ｎ〕30ppmの溶鋼を脱窒処理することにより、12ppmま
で〔Ｎ〕を低減することができたが、処理後の真空槽内
に多大な地金付着が認められた。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明による溶鋼の真空精錬にお
ける窒素の低減方法を用いることにより、20ppm以下の
低窒素鋼を効率的、かつ経済的に溶製することが可能で
ある。
ける窒素の低減方法を用いることにより、20ppm以下の
低窒素鋼を効率的、かつ経済的に溶製することが可能で
ある。
第１図は、還流式脱ガス装置における、従来法による脱
ガス処理中の溶鋼中〔Ｎ〕の変化を示すグラフである。 第２図は、本法を適用した際の脱ガス装置の一例を示す
図式的断面図である。 １……取鍋、２……溶鋼、３……真空槽、４……Arガ
ス、 ５……浸漬管、６……ガス吹き込みノズル、 ７……ガス吹き付けノズル 第３図は、真空槽内の溶鋼表面へのガス吹き付け量と、
溶鋼表面における窒素分圧の関係を示すグラフである。 第４図は、本法を適用した場合と適用しなかった場合の
〔Ｎ〕の変化を示すグラフである。
ガス処理中の溶鋼中〔Ｎ〕の変化を示すグラフである。 第２図は、本法を適用した際の脱ガス装置の一例を示す
図式的断面図である。 １……取鍋、２……溶鋼、３……真空槽、４……Arガ
ス、 ５……浸漬管、６……ガス吹き込みノズル、 ７……ガス吹き付けノズル 第３図は、真空槽内の溶鋼表面へのガス吹き付け量と、
溶鋼表面における窒素分圧の関係を示すグラフである。 第４図は、本法を適用した場合と適用しなかった場合の
〔Ｎ〕の変化を示すグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−110523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−125215（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 7/10
Claims (1)
- 【請求項１】溶鋼内に浸漬管を浸漬して、該溶鋼を循環
するか、もしくは吸い上げ、吐出する真空脱ガス装置に
おいて、Al等による最終脱酸の直前から、脱ガス処理終
了までの間、真空槽内の溶鋼表面に５〜15N/ton・min
のArガスを吹き付けることを特徴とする、溶鋼の真空精
錬における窒素の低減方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172388A JP3071445B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶鋼の真空精錬における窒素の低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172388A JP3071445B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶鋼の真空精錬における窒素の低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463221A JPH0463221A (ja) | 1992-02-28 |
| JP3071445B2 true JP3071445B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=15941003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172388A Expired - Fee Related JP3071445B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶鋼の真空精錬における窒素の低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071445B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2172388A patent/JP3071445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0463221A (ja) | 1992-02-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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