JP3662712B2 - 高清浄度鋼の溶製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋中の溶鋼を浸漬式簡易精錬装置で処理して高清浄度鋼を溶製する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車用鋼板、ブリキ材を中心とした冷延鋼板に対するユーザー要求は一段と厳しさを増し、これに伴い素材の高清浄化が求められている。
製鋼工程においては、溶鋼清浄化には特に真空２次精錬工程が重要な役割を果しており、溶鋼清浄化の徹底を図るために、真空２次精錬工程前において溶鋼汚染の原因となる取鍋スラグを脱酸・無害化を行い、アルミナ介在物吸収能の高いスラグとすることが重要である。
【０００３】
一般的に取鍋スラグの脱酸・無害化手段として、溶鋼を取鍋内に受鋼するに際し、スラグ脱酸材を取鍋内に投入し、浮遊するスラグを改質する方法があり、この取鍋内のスラグ改質を図るための数多くの提案がなされている。例えば、特開昭６０−１５２６１１号には、溶鋼鍋内に浮上しているスラグ中にスラグ還元材と共にガス発生物質を併用添加し、酸化性スラグを改質する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平４−７２００９号にはＡｌ滓を還元材として使用し、さらに生石灰粉を添加し、スラグ中にＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ の比を１．６〜１．８に制御するスラグ改質方法が開示され、さらに特開平６−３３０１３８号には、取鍋溶鋼上の高温スラグにスラグ改質材としてＡｌ灰を添加し、その直後にＣａＯを添加し、ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ 比を１．０〜１．１に調整し、さらに出鋼終了直前にＡｌを添加し、出鋼後の取鍋スラグにＡｌ灰を添加するスラグ改質法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した公開公報に開示された取鍋スラグの改質技術は、何れも大半が流出した取鍋内スラグ全部についての改質を行うもので、コスト的に不利となるばかりではなく、流出スラグ量の多少、またスラグ組成のバラツキにより、改質材の添加量によりスラグ改質の度合そのものが大きくバラツク結果となる。
このようにスラグ改質の完全化を図るためには大量の改質材の使用、それによる改質作業量の増大、改質作業時間の経過による取鍋内溶鋼温度の降下等多くの問題点を有していた。
【０００６】
また、何れのスラグ改質においても２次精錬装置として真空脱ガス装置を用いており、精錬総合費用の点からコストアップは免れなかった。特に、冷延鋼板等の素材については溶鋼の２次酸化による脱酸生成物や、スラグ捲き込み等による微細介在物が成品の品質に大きな影響を及ぼす。
しかし、２次精錬工程における取鍋スラグの無害化技術については、今だ確立される技術はなく、そのための開発すべき課題が多く残されてその対策に苦慮していた。
【０００７】
本発明はスラグ−メタル界面の改質が可能であり、生成Ａｌ₂ Ｏ₃ を効果的に吸収分離すると共に、溶鋼中Ａｌとスラグの反応を最小限とし、溶鋼の清浄度を格段に向上させる２次精錬方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、下記手段にある。
（１）取鍋下方から供給された攪拌ガスの気泡領域に浸漬式簡易精錬装置の浸漬槽の下部を浸漬した状態で、該取鍋内に脱酸および成分調整用合金を添加して、前記溶鋼の成分調整を行うに際し、前記成分調整用合金を添加する前に、該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さをスラグ−メタル界面近傍まで浅くし、前記合金を添加した後、該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さを深くすることを特徴とすることを特徴とする高清浄度鋼の溶製方法。
【０００９】
（２）攪拌ガスの供給を取鍋底部に設けたガス吹き込みプラグから行なうことを特徴とする（１）記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（３）攪拌ガスの供給を浸漬式精錬装置の浸漬槽の下方に浸漬した浸漬ランスのガス吹き込み口から行なうことを特徴とする（１）記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（４）前記合金を添加した後、スラグ−メタル界面遮断材を添加し、その後該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さを深くすることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【００１０】
（５）スラグ−メタル界面遮断材を浸漬式槽内に添加することを特徴とする（４）記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（６）スラグ−メタル界面遮断材を取鍋底部に設けたガス吹き込みプラグから攪拌ガスの供給と共に添加することを特徴とする（４）記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（７）スラグ−メタル界面遮断材を浸漬式簡易精錬装置の浸漬槽の下方に浸漬した浸漬ランスのガス吹き込み口から攪拌ガスの供給と共に添加することを特徴とする（４）記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【００１１】
（８）スラグ−メタル界面遮断材としてＭｇＯを用いることを特徴とする（４）ないし（７）のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（９）スラグ−メタル界面遮断材としてＣａＯを用いることを特徴とする（４）ないし（７）のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
（１０）該合金またはスラグ−メタル界面遮断材を添加すると共に、攪拌用ガス流量を増加することを特徴とする（１）ないし（９）のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、真空脱ガス処理装置を用いず、簡易な溶鋼への浸漬精錬装置（以下、ＣＡＳと称す）での処理で真空脱ガス処理と同等程度の２次精錬を行い、高清浄度鋼の溶製を達成させようとするものである。
【００１３】
従来、ＣＡＳでの処理は溶鋼の成分調整を行うことを主な目的として開発されたもので、その目的のために現在多く使用されている。
しかし、本発明者らはＣＡＳを使用するに当って種々の検討を重ねた結果、その活用を上手に図ることによって、上述した真空脱ガス処理と同等またはそれ以上の品質を有する清浄度の高い鋼を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
ＣＡＳ方式での処理は、一般的に高清浄度鋼溶製に使用される真空２次精錬装置に比べ以下の特徴を有する。すなわち、スラグ−メタル界面の流動は、攪拌ガスの気泡領域に浸漬された浸漬槽の浸漬深さと取鍋下方からの攪拌ガス流量によって左右される。また、スラグ−メタル界面反応は、界面流動のあるＣＡＳ処理の方がＲＨ真空脱ガス処理より有利である。
【００１５】
そこで、ＣＡＳ処理の特徴であるスラグ−メタル界面流動状態を浸漬槽浸漬深さ、攪拌ガス流量により制御し、スラグ−メタル界面状態をＣＡＳの精錬状態に併せ制御することにより、理想的な精錬が行うことができる。
【００１６】
従来の考え方では、取鍋内のスラグ−メタル界面を流動させずに、メタルのみについていかにして成分調整を行うかに主眼が置かれていた。すなわち、スラグ−メタル界面が流動するとスラグとメタルとの反応が起り、スラグから供給される酸素により溶鋼中の種々の元素が酸化され非金属介在物量が増大する。
【００１７】
これに対し、ＣＡＳを利用すると浸漬槽の浸漬深さを自由に調整できるため、浸漬深さを浅くすることで溶鋼流れの主流をスラグ−メタル界面方向へ向かわせ、逆にスラグ−メタル界面の流動を利用して脱酸および成分調整用合金、またはその成分が濃化した溶鋼をその流れに乗せることにより、少ない量の合金で短時間に効果的にスラグ−メタル界面近傍の、本来改質したい部分のスラグの酸素量を低減することができる。
【００１８】
この場合、その効果をより増長させるためには、取鍋下方から溶鋼攪拌ガスの供給量を増大することにより、スラグ−メタル界面の溶鋼流動を向上させることができる。またその後、その部分に界面遮断材を供給することにより、界面遮断材を均一に分散させ、取鍋内のスラグ−メタルを遮断することができ、界面の無害化を図ることができる。
【００１９】
その後は逆に浸漬槽の浸漬深さを深くすることで、溶鋼流れは浸漬槽内での攪拌が主流となりスラグ−メタル界面の流動性を低減させ、スラグの溶鋼への捲き込みを抑制する。このような操作を行うことにより、スラグ−メタル界面に影響されず、溶鋼のみに対し効率的に処理材を添加することができる。
この場合、その効果をより増長させるためには、取鍋下方から攪拌ガス量を減じることが有効である。
【００２０】
本発明におけるスラグ−メタル界面の遮断材としては、ＭｇＯ系フラックスまたはＣａＯ系フラックスが用いられる。また、脱酸および成分調整合金としては通常用いられているＡｌ，Ｓｉ合金等が使用される。
【００２１】
このようにＣＡＳ処理内容に応じたスラグ−メタル界面流動制御により、短時間でスラグ−メタル界面の無害化を図り、安定した高清浄度鋼の溶製が可能となった。
【００２２】
溶鋼の攪拌ガスの供給方法は取鍋下方から行うものであるが、取鍋底部に設置したガス吹き込みプラグから行う方式と、取鍋内下部に浸漬したガス吹き込みランスより行う方式とが考えられ、どちらを採用しても差し支えない。
また、スラグ−メタル界面遮断材の添加であるが、これも浸漬槽の上方から添加する方式と、溶鋼攪拌ガスと同時に添加する方式があり、後者については当然界面遮断材を粉体にしてキャリアーガスを担体として用い、同一ガス吹き込みノズルから添加すれば、設備的に無駄な費用を要せず簡便に実施できる。
【００２３】
これ等の例を図１〜４にて示す。
図１において溶鋼鍋１（取鍋）に収容した溶鋼２はその上面にスラグ３が浮遊している。その溶鋼鍋１へ浸漬槽（ＣＡＳ）４を所定の位置まで浸漬し、浸漬槽４の上方より合金１３、界面遮断材５を添加する。この時、溶鋼鍋１の底部に設けられたガス吹き込み用プラグ７より攪拌ガス６が溶鋼２に供給されスラグ−メタル界面を流動させる。なお、図中１０は攪拌ガス供給管を、１２は遮断弁を示している。
【００２４】
図２は、界面遮断材５を攪拌ガス６の供給と共に溶鋼中に添加する場合を示したもので、界面遮断材５の添加方法以外は図１と同様である。なお、図中１１はキャリアーガス供給管を示したが、キャリアーガスは攪拌ガスと同一種類のガスを用いるのが好ましい。
【００２５】
図３は溶鋼攪拌ガス６の供給を溶鋼鍋１の下方から、浸漬ランス８によって行う様子を示したもので、浸漬槽４の下方まで挿入した浸漬ランス８のガス吹き込みノズル９から溶鋼攪拌ガス６を供給し、界面遮断材５は浸漬槽４の上方より添加する。他は図１と同様である。
図４は浸漬ランス８から溶鋼攪拌ガス６と共に界面遮断材５を添加する状況を示したもので、他は図３と同様である。
【００２６】
本発明の処理に当っては溶鋼を溶鋼鍋に収容後、ＣＡＳの浸漬深さの位置決めを行いＣＡＳ処理を開始する。処理開始と同時に浸漬槽深さをスラグ−メタル界面近傍まで（浸漬槽深さは取鍋内に流出するスラグ量で異なる）浅くした後、攪拌ガス量を通常の供給量より増量する。次いで、界面遮断材を添加し１〜２分後、浸漬槽を処理開始時の浸漬位置より深く浸漬し、攪拌ガス量の供給を低減して処理開始時と略同等とする。その後、溶鋼成分調整材を浸漬槽内へ添加する。
【００２７】
本発明での処理の１例を比較例と共にその概念を図５に示した。図は経過時間に応じ処理材の添加時期、浸漬槽の浸漬深さ、攪拌ガスの供給量を示したもので、本発明が従来の比較例と異なる処理を行っていることが明らかである。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
本発明に用いた溶鋼はアルミキルド鋼で、その主な成品組成はＣ：０．０５５％、Ｓｉ：０．０２％、Ｍｎ：０．４０％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０２％、Ａｌ：０．０５％である。
本発明の実施例と比較例を表１に示したが、発明によれば従来のＲＨ真空脱ガス装置による処理（比較例９）、また従来のＣＡＳ処理（比較例１０）に比し、タンディッシュ内溶鋼の全酸素量が低減されており、さらに製品品質異常指数においても格段に優れた値を示し、本発明により清浄性の良好な鋼が溶製できることが判る。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば２次精錬工程であるＣＡＳプロセスにて、ＣＡＳ方式の特徴を活かし溶鋼の清浄性向上を図るに際し、ＣＡＳ処理中のスラグ−メタル界面流動を浸漬槽浸漬深さ、攪拌ガス流量により制御し、処理内容に応じ界面流動の制御と界面遮断材の添加を行うことにより、従来にない高清浄度鋼を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】取鍋スラグ−メタル遮断材の添加方法と溶鋼攪拌ガスの供給方法の１例を示す図
【図２】取鍋スラグ−メタル遮断材の添加方法と溶鋼攪拌ガスの供給方法の他の例を示す図
【図３】取鍋スラグ−メタル遮断材の添加方法と溶鋼攪拌ガスの供給方法の他の例を示す図
【図４】取鍋スラグ−メタル遮断材の添加方法と溶鋼攪拌ガスの供給方法の他の例を示す図
【図５】本発明における処理パターンの１例を比較例と共に示した概念図
【符号の説明】
１ 溶鋼鍋
２ 溶鋼
３ スラグ
４ 浸漬槽（簡易精錬装置）
５ 界面遮断材
６ 攪拌ガス
７ ガス吹き込みプラグ
８ 浸漬ランス
９ ガス吹き込みノズル
１０ 攪拌ガス供給管
１１ キャリアーガス供給管
１２ 遮断弁
１３ 合金

Claims (10)

1. 取鍋下方から供給された攪拌ガスの気泡領域に浸漬式簡易精錬装置の浸漬槽の下部を浸漬した状態で、該取鍋内に脱酸および成分調整用合金を添加して、前記溶鋼の成分調整を行うに際し、前記成分調整用合金を添加する前に、該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さをスラグ−メタル界面近傍まで浅くし、前記合金を添加した後、該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さを深くすることを特徴とすることを特徴とする高清浄度鋼の溶製方法。
2. 攪拌ガスの供給を取鍋底部に設けたガス吹き込みプラグから行なうことを特徴とする請求項１記載の高清浄度鋼の溶製方法。
3. 攪拌ガスの供給を浸漬式精錬装置の浸漬槽の下方に浸漬した浸漬ランスのガス吹き込み口から行なうことを特徴とする請求項１記載の高清浄度鋼の溶製方法。
4. 前記合金を添加した後、スラグ−メタル界面遮断材を添加し、その後該浸漬槽の溶鋼中への浸漬深さを深くすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
5. スラグ−メタル界面遮断材を浸漬式槽内に添加することを特徴とする請求項４記載の高清浄度鋼の溶製方法。
6. スラグ−メタル界面遮断材を取鍋底部に設けたガス吹き込みプラグから攪拌ガスの供給と共に添加することを特徴とする請求項４記載の高清浄度鋼の溶製方法。
7. スラグ−メタル界面遮断材を浸漬式簡易精錬装置の浸漬槽の下方に浸漬した浸漬ランスのガス吹き込み口から攪拌ガスの供給と共に添加することを特徴とする請求項４記載の高清浄度鋼の溶製方法。
8. スラグ−メタル界面遮断材としてＭｇＯを用いることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
9. スラグ−メタル界面遮断材としてＣａＯを用いることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。
10. 該合金またはスラグ−メタル界面遮断材を添加すると共に、攪拌用ガス流量を増加することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の高清浄度鋼の溶製方法。

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