JP3390478B2 - 高清浄度鋼の溶製方法 - Google Patents

高清浄度鋼の溶製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、清浄度に優れた極低炭
素鋼の製造方法に関し、特に真空脱ガス処理に際してス
ラグ脱酸剤を2段階に分けて添加することにより、真空
脱炭処理の促進を図るとともに、脱酸生成物の溶鋼中へ
の残留を極力抑えて高清浄度の鋼を製造する方法につい
て提案する。
【0002】
【従来の技術】一般的な極低炭素鋼は、精錬炉にて溶製
したC含有量0.01〜0.06wt%の未脱酸鋼を真空脱ガス処
理して、C+→CO↑ 反応を起こさせて脱炭するこ
とにより製造されており、得られるCの含有量は 0.006
wt%以下のものである。
【0003】この既知の脱炭方法において、例えば、
C:400 ppm の溶鋼を30ppm まで脱炭するには、493 pp
m の酸素が必要となる。ところで、かかる真空脱炭処理
で必要とする酸素は、未脱酸鋼に含まれる溶存酸素(フ
リー酸素)とスラグ中の低級酸化物である酸化鉄などか
ら、溶鋼中に供給される酸素によりまかなわれている。
なお、未脱酸鋼は、鋼中フリー酸素濃度とスラグ中低級
酸化物濃度とが互いに平衡状態にあることが知られてい
る。従って、真空脱炭により極低炭素領域までの脱炭反
応を効率よく行わせるためには、スラグ中低級酸化物濃
度を高めにコントロールすることが有効である。。しか
し、これらのスラグ中低級酸化物(FeO, MnO等)は、
溶鋼の脱炭後にあっては十分に還元がされず、2次精錬
以降もそのまま高濃度でスラグ中に存在するおそれが高
い。そして、これらの残存低級酸化物は、溶鋼脱酸後に
鋼中の〔Al〕,〔Ti〕等の脱酸剤と反応して微小介在物
を生成し、溶鋼清浄度を低下させるのである。
【0004】このような問題を克服するために、従来、
特開平2−30711 号公報では、「鋼精錬炉で低炭素未脱
酸鋼を溶製し、取鍋に出鋼後、取鍋内スラグ上に脱酸剤
を投入し、スラグ中のT.Fe濃度を5%以下とし、引続
き真空脱ガス処理装置にて、槽内に酸素を吹かしつつ脱
炭処理を行い、C含有量を 0.006%以下とすることを特
徴とする清浄度に優れた極低炭素鋼の製造方法」を提案
している。
【0005】この方法によれば、真空脱ガス処理によっ
て(T.Fe)や(MnO)は低くなるものの、真空槽内に
酸素を吹き込むために、脱炭に必要な鋼中酸素の不足が
生じるようなことはない。
【0006】また、他のスラグ改質方法として、特公昭
62−39205 号公報では、製鋼炉からの出鋼時に溶鋼を脱
酸し、その脱酸生成物の合体を促進するフラックスを添
加し、さらにスラグ還元剤を併用添加する方法を提案し
ている。
【0007】さらに、特公平2−19168 号公報では、ス
ラグ改質反応を促進する方法として、スラグ還元剤とと
もにCaCO3 などのガス発生物質 (スラグ還元剤を予混合
したものも可) を添加する方法を提案している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
前記特開平2−30711号公報に開示の方法は、真空脱ガス
処理時に槽内に送酸するため、出鋼時に(T.Fe)<5
%までスラグ改質をしたとしても、送酸終了時には図1
に示すように、(T.Fe)が2〜4%も上昇してしまう。
従って、スラグ改質が不十分となり、十分な溶鋼清浄度
が得られないという問題があった。また、前記特公昭62
−39205号公報に開示の方法は、出鋼時に溶鋼を脱酸す
る方法であるため、極低炭素鋼の溶製には不向きであ
る。さらに、前記特公平2−19168号公報に開示の方法
は、ガス発生物質が別途必要となるばかりでなく、発煙
処理設備も必要となる。また、これらの特公昭62−3920
5号公報や特公平2−19168号公報に記載のスラグ改質方
法を製鋼炉出鋼時に実施したとしても、真空脱ガス処理
時の(T.Fe)の増大は避けることができないという間
題があった。
【0009】本発明の目的は、真空脱ガス処理時の脱炭
反応を阻害せずに高清浄度の極低炭素鋼を製造する技術
を確立することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記各従
来技術が抱えている上述した課題の克服に向けて鋭意研
究した結果、特に、上述した真空脱ガス処理時の(T.
Fe)の増大に対応するには、出鋼時のスラグ改質だけで
なく、真空脱炭処理後にもスラグ改質を実施するという
2段階の処理を施せば、いわゆる高清浄度の極低炭素鋼
を容易に製造できることを知見して本発明に想到した。
すなわち、かかる本発明の要旨構成は次のとおりであ
る。すなわち、鋼精錬炉にて低炭素未脱酸鋼を溶製し、
その後真空脱ガス処理装置にて真空槽内に送酸しながら
脱炭処理を行うことによって高清浄鋼を溶製する方法に
おいて、前記スラグ脱酸剤の添加を、まず、鋼精錬炉か
ら取鍋への出鋼中または出鋼終了直後の取鍋内スラグ
に、スラグ脱酸に必要な量のうちの一部だけを添加し、
その残りの分のスラグ脱酸剤を前記真空脱ガス処理装置
による脱炭処理の後の取鍋内スラグに添加することを特
徴とする高清浄鋼の溶製方法である。さらに、上記の溶
製方法において、出鋼中または出鋼終了直後に添加すべ
きスラグ脱酸剤は、取鍋内スラグ中(T.Fe)を5wt%
未満にするに足りる量を添加する。
【0011】
【作用】図1は、真空脱ガス処理開始前とその処理後の
スラグ中(T.Fe) の関係について示すものであり、こ
の図によれば、真空脱ガス処理(槽内送酸)により、低
級酸化物である(T.Fe) が確実に上昇することが判
る。特に、真空脱ガス処理開始前のスラグ中(T.Fe)
が低いヒート程、送酸による(T.Fe)上昇度が大き
く、一度改質処理を実施しても、真空脱炭処理により
(T.Fe)が上昇し、溶鋼清浄度の点では満足できる状
態にはならない。
【0012】そこで、本発明は、精錬炉からの出鋼終了
直後に、スラグ中(T.Fe)が5%未満になるようにす
ることを目安にスラグ改質剤を添加し、次いで真空脱炭
処理を実施した後にも、真空脱炭処理により上昇した
(T.Fe)を改質するため、全添加スラグ改質剤のうち
の残量分を添加することにより、溶鋼清浄度を向上させ
ようとするものである。
【0013】これに対して、出鋼時にスラグ改質を実施
せず、2次精錬での真空脱炭処理後にのみスラグ改質処
理する方法が考えられる。この方法は、真空脱炭時の溶
鋼への酸素供給量が多いことから脱炭速度が大きく、脱
炭処理時間は短くなるが、改質量が過大となる問題があ
る。すなわち、スラグ改質によって生じた脱酸生成物
が、スラグ−メタル界面から溶鋼中に侵入し、その後、
再び浮上してスラグ中に吸収されることになる。従っ
て、改質処理の終了〜鋳込スタートまでの時間が短い場
合や、2次精錬過程における溶鋼撹拌が不十分で脱酸生
成物の凝集合体が十分に行われない場合には、このよう
なスラグ改質の実施により、かえって溶鋼を汚染した状
態で鋳造をスタートすることになる。
【0014】このような問題を防止するためには、真空
脱炭処理以後の改質量を極力少なくすることが望ましい
と言える。すなわち、真空脱炭終了後のスラグ改質を極
力少量に抑えるためには、まず精錬炉出鋼時に所定量の
スラグ脱酸剤を添加してスラグ中(T.Fe)<5%を目
安に予備的なスラグ改質を行い、次いで真空脱炭中の送
酸により上昇した分のみを真空脱炭後に再度スラグ改質
するという2段階に亘るスラグ改質処理が有効であると
判った。
【0015】このことを確かめるために、発明者らは次
のような実験を行った。この実験は、従来法としては、
製錬炉出鋼後に表1に示す組成のAl灰必要量の全量をス
ラグ還元剤として取鍋に添加し、図2に示すような真空
脱ガス設備で真空槽内に送酸しながら脱処理を行い極
低炭素鋼を溶製した。この方法では、真空槽内での送酸
により一旦、改質(還元)されたスラグが再度酸化され
てしまう。従って、Al灰の効率が低いばかりでなく、鋳
込み時のスラグ改質が不十分となり満足できるレベルに
至っていない。この従来改質法におけるスラグ中(T.
Fe)の推移を図4中でc法として示す。
【0016】上記の問題を解決するため真空脱ガスでの
送酸後、すなわち脱ガス処理終了後に上記c法と同量の
Al灰を添加しスラグを撹拌して改質を行った(図4のa
法)。このa法(RH後一括改質)では、真空脱炭前の
(T.Fe)が高いため槽内送酸時にスラグがさらに酸化
される現象は認められなかった。その結果として上記c
法に比較して鋳込み前の(T.Fe)が低くなったが、改
質度(ΔT.Fe)が大きいためとスラグ攪拌をする必要
があることから、非金属介在物を十分に浮上させるため
には改質処理後の静置時間を十分にとる必要のあること
が判った。
【0017】次に、本発明法として、精錬炉出鋼後に、
表1に示す組成のAl灰を必要量の一部だけをスラグ還元
剤として取鍋に添加し、真空脱ガス設備で真空槽内に送
酸しながら脱炭処理を行い極低炭素鋼を溶製し、脱ガス
処理終了後にまた残りのAl灰を添加し、スラグを攪拌し
て再度改質を行う方法を実施した(図4のb法)。
【0018】この本発明に従う方法によれば、真空脱炭
時のスラグ再酸化が発生しても脱炭処理後の改質により
還元することが可能であるし、真空脱炭時の脱炭速度低
下を招くほどスラグを還元してしまうこともない。さら
に、脱炭処理後の改質度も上記a法に比較して小さいこ
とから、改質処理後の静置時間も上記a法に比較して短
くてすむことが判った。しかも、鋳込み前のスラグ中
(T.Fe)も3方法の中で一番低くなっており、良好な
結果が得られた。なお、真空脱炭処理の前後に分けて添
加するAl灰の比率についてこの実施例では半分半分とし
たが、真空脱炭処理に先立つスラグ中(T.Fe)が5wt
%未満となるように、転炉出鋼時のスラグ酸化度を制御
し、また必要であれば処理後の静置時間なども制御すれ
ば、なおよい結果が得られることが判った。
【0019】
【実施例】製錬炉出鋼直後に行うスラグ改質のために、
表1に示す化学組成のAl灰を、表2に示すような条件に
てスラグ還元剤として添加し、その後、図2に示すよう
な真空脱ガス設備のRH脱ガス槽1内にランス2よりO
2 を吹精しながら取鍋3内溶鋼4を真空脱炭処理した。
さらに、一部のヒートについては、真空脱炭処理後に表
1のAl灰を上記取鍋3内のスラグ5上に添加して、図3
に示すような方法でArガスを用いてスラグ5とAl灰を反
応させた。このときの操業結果の一例を表2にまとめて
示す。
【0020】この表2に示す結果より明らかなように、
例4〜6に示すような比較法(真空脱炭処理後スラグ再
改質処理なし)の場合、真空脱炭処理時のO2 吹精によ
りスラグ中の(T.Fe)が著しく上昇する。しかし、本
発明法に従う例1〜3の, いわゆる真空脱炭処理後に再
度スラグ改質を実施したヒートでは、改質後の(T.F
e)は改質未実施のヒートの(T.Fe)に比較して低下
している。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】なお、図5は、溶鋼中の清浄度を基準とし
て 1.0を示す。c法は出鋼時のみに改質を実施した比較
例、b法は出鋼時にのみ改質を実施し、その他はT.F
e)<5%として、真空脱炭後に再度改質を行う場合で
ある。ただし、上記a法は、出鋼時には改質せず、真空
脱炭後に改質を実施した場合である。以上の結果から、
b法のケースが最もT.Feを低下させることができ、高
清浄度鋼を得るのに適した溶製方法であることが判っ
た。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単スラグ改質のタイミングを2段階に分けるだけで、高
清浄度で極低炭素の鋼を、確実に製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空脱ガス処理前後における(T.Fe)の変化
のもようを示すグラフ。
【図2】真空脱ガス設備の一例を示す断面図。
【図3】Arバブリング方法の一例を示す模式図。
【図4】各種改質方法の下での(T.Fe)変動のもよう
を示す模式図。
【図5】各種改質方法の下での(T.O)変動のもよう
を示す模式図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝穂 隆一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 久我 正昭 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平2−30711(JP,A) 特開 平6−256836(JP,A) 特開 昭61−246310(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 7/10 C21C 7/00 C21C 7/068

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼精錬炉にて低炭素未脱酸鋼を溶製し、
    スラグ脱酸剤を添加して真空脱ガス処理装置にて真空槽
    内に送酸しながら脱炭処理を行うことによって高清浄鋼
    を溶製する方法において、 前記スラグ脱酸剤の添加を、まず、鋼精錬炉から取鍋へ
    の出鋼中または出鋼終了直後の取鍋内スラグに、スラグ
    脱酸に必要な量のうちの一部だけを添加し、その残りの
    分のスラグ脱酸剤を前記真空脱ガス処理装置による脱炭
    処理の後の取鍋内スラグに添加することを特徴とする高
    清浄鋼の溶製方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の溶製方法において、出
    鋼中または出鋼終了直後に、添加すべきスラグ脱酸剤
    は、取鍋内スラグ中(T.Fe)を5wt%未満にするに足
    りる量を添加することを特徴とする高清浄鋼の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の溶製方法において、ス
    ラグ脱酸剤の全量を添加し終えた後、取鍋内スラグを機
    械的にもしくはガスを吹込むことにより攪拌することを
    特徴とする高清浄鋼の製造方法。
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