JP3870627B2

JP3870627B2 - 高燐極低炭素鋼の製造方法

Info

Publication number: JP3870627B2
Application number: JP28370299A
Authority: JP
Inventors: 英寿松野; 祐一山岡; 栄司櫻井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: JP2001107133A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉等の製鋼炉及びＲＨ真空脱ガス装置を用いてＰを０．０５ｗｔ％以上含有する高燐極低炭素鋼を製造する方法に関し、詳しくは、高燐極低炭素鋼のＴｉ濃度を安定して低く抑えることができる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、材料の用途拡大や軽量化等により、極低炭素鋼であり、鉄心材料等に使用される電磁鋼板では、鉄損値、磁束密度等の磁気特性の向上に対する要求が年々高まっている。この磁気特性は結晶粒の成長性と関連があり、粒成長を阻害する要因として窒化物、硫化物、酸化物等が挙げられ、磁気特性向上のためにこれら介在物の低減が望まれている。
【０００３】
ＭｎＳに代表される硫化物に関しては脱硫用フラックスを用いた精錬により鋼中Ｓ濃度を１０ｐｐｍ以下にしてその析出を防止し、酸化物に関してはＲＨ真空脱ガス装置における脱酸後の攪拌時間の延長や環流用不活性ガス流量の増大により、酸化物の浮上分離を促進して無害化を図っている。
【０００４】
窒化物に関しては特開昭５５−９７４２６号公報に開示されるように、鋼中に０．１ｗｔ％以上のＡｌを含有させ、粒成長の妨げとならない比較的大きなＡｌＮを析出させる方法があるが、Ｓｉ濃度が１ｗｔ％未満の比較的低級な電磁鋼板では、このような多量のＡｌ添加はコスト増を招くと云う弊害があり、実施されることは少ない。更に、Ａｌを添加させない場合には電磁鋼板の硬度を維持するために、Ｐ濃度を０．１ｗｔ％程度まで増加させることが一般的であり、成分調整のための合金鉄として燐鉄（フェロホスホルとも云う）が用いられている。
【０００５】
ところで、極低炭素鋼の製造には溶鋼を未脱酸状態とした真空脱炭処理が必要であり、この真空脱炭処理時の酸化による添加成分の歩留まり低下を防止するために、極低炭素鋼においては合金鉄を用いた成分調整は真空脱炭処理後に行われることが一般的である。又、真空脱炭処理が可能なＲＨ真空脱ガス装置等の二次精錬設備には、ホッパー、秤量機、切り出し装置等の合金鉄添加装置が備わっており、従って、成分調整は、真空脱炭処理に引き続いて二次精錬炉において行われることが一般的である。
【０００６】
しかしながら、真空脱炭処理後に燐鉄を用いてＰ濃度を調整すると、燐鉄中にはＴｉが２ｗｔ％前後含まれているため、Ｔｉが溶鋼中に溶解してＴｉＮを生成し、電磁鋼板の粒成長に悪影響を及ぼして磁気特性を劣化させる。従って、Ｓｉ濃度が１ｗｔ％未満の比較的低級な電磁鋼板の磁気特性を向上させるためには、燐鉄から持ち越されるＴｉの低減対策が必要である。尚、燐鉄以外にＰ濃度を調整することのできる物質として不純物含有量の少ない赤燐があるが、赤燐は高価でありコスト増を招くため、製鋼プロセスでは通常使用されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、０．０５ｗｔ％以上のＰを含有する電磁鋼板用の高燐極低炭素鋼のＴｉ濃度を安定して低く抑えることができる製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
溶鋼中のＴｉを除去するには、下記の（１）式に示すようにＴｉを酸化させて、Ｔｉ酸化物の形態でスラグ中に取り込んでしまう方法が考えられる。
３Ｔｉ＋５Ｏ＝Ｔｉ₃Ｏ₅ ……（１）
【０００９】
そのためには溶鋼中の溶存酸素が高い時期に燐鉄を添加する必要がある。ＲＨ真空脱ガス装置の真空脱炭処理中は溶鋼は未脱酸状態で溶存酸素が高く、従って燐鉄を添加する１つのチャンスである。そこで、本発明者等は、ＲＨ真空脱ガス装置の真空脱炭処理中に燐鉄を添加して溶鋼中のＴｉの挙動を調査した。しかしながら真空脱炭処理時には溶鋼中のＴｉ濃度は１０ｐｐｍ以下まで低減するが、真空脱炭処理後に成分調整用のＳｉを添加すると溶鋼中溶存酸素が低くなるため、一旦生成してスラグに取り込まれたＴｉ酸化物が解離して、Ｔｉが再び溶鋼中に戻るケースがあることを確認した。従って、燐鉄中のＴｉを効率良く除去するためには、溶鋼が取鍋に入る以前に燐鉄を添加することが重要であるとう云う知見を得た。
【００１０】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、本発明による高燐極低炭素鋼の製造方法は、製鋼炉にて精錬して得た溶鋼を取鍋に出湯した後、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて取鍋内溶鋼の真空脱炭処理及び成分調整を行い、０．０５ｗｔ％以上のＰを含有する高燐極低炭素鋼を製造する方法において、Ｐ濃度を調整するための燐鉄を製鋼炉内にて全量添加し、製鋼炉内溶鋼のＰ濃度を所定値まで上昇させ、製鋼炉出湯後には燐鉄を添加しないことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では燐鉄を製鋼炉内で添加する。本発明における製鋼炉とは転炉、電気炉等、溶銑に酸素ガスを供給して精錬する機能を持つものであればどのような精錬炉であっても良く、その中で転炉が最も一般的である。これらの製鋼炉で精錬中の溶鋼又は製鋼炉精錬直後の溶鋼では溶存酸素が高く、燐鉄中のＴｉはＴｉ酸化物になり、製鋼炉内のスラグ中に取り込まれる。そして、製鋼炉からの出湯時にＴｉ酸化物を取り込んだスラグが取鍋内に持ち込まれないようにする、若しくは取鍋に出湯後、取鍋内に持ち込まれたスラグを取鍋から排出することで、溶鋼がＳｉにより脱酸されてもスラグからのＴｉの戻りを防止することができる。更に、製鋼炉からの出湯後には燐鉄を添加しないので、取鍋内のスラグにはＴｉ酸化物が実質的に含まれないため、溶鋼がＳｉにより脱酸されてもＴｉが再び溶鋼中に戻ることがない。
【００１２】
本発明においてＰ濃度が０．０５ｗｔ％以上のＰ含有鋼を対象とする理由は以下の通りである。即ち、溶銑を製鋼炉で精錬すると、この精錬中に脱燐反応が起こり、精錬後の溶鋼のＰ濃度は高々０．０４ｗｔ％程度にしかならず、Ｐ濃度が０．０５ｗｔ％以上の溶鋼を製造する際には合金鉄として燐鉄が必ず必要になるからである。尚、本発明における極低炭素鋼とはＣ濃度が０．００５ｗｔ％以下の鋼である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
高炉から出銑された溶銑を、必要により、一般的に行われている溶銑予備処理設備にて脱硫処理し、転炉、電気炉等の製鋼炉に装入する。製鋼炉では溶銑に酸素ガスを吹き付け、所謂、酸素吹錬して脱炭精錬する。この製鋼炉での精錬中に燐鉄を添加する。燐鉄の添加時期は脱炭精錬の末期とすること、若しくは、炭素濃度が所定値まで低下した脱炭精錬終了後とすることが好ましい。未脱酸状態の溶鋼では溶鋼中溶存酸素濃度は溶鋼中Ｃ濃度に逆比例し、従って、脱炭精錬の末期及び脱炭精錬終了後では溶鋼中の溶存酸素が高く、燐鉄中のＴｉが迅速にＴｉ酸化物になってスラグ中に移行すると共に、添加したＰの酸素吹錬による酸化ロスが減少するためである。
【００１４】
そして、目標とするＰ濃度とするために必要な燐鉄の全量を製鋼炉内で添加する。燐鉄の添加量は、目標とする電磁鋼板のＰ濃度、精錬終了時の溶鋼中Ｐ濃度、及び燐鉄の歩留まりから算出することができる。Ｐ濃度を正確に調整するため、燐鉄の歩留まりは予め試験操業して求めておくことが好ましい。このようにして、製鋼炉内溶鋼のＰ濃度を所定値まで上昇させる。尚、脱炭精錬終了時の溶鋼中Ｃ濃度は０．０２〜０．０５ｗｔ％程度で良い。又、生成されるＴｉ酸化物を迅速に吸収させるために、製鋼炉内にはスラグ分となるフラックスを添加すること、若しくは前ヒートの精錬で生成されたスラグを製鋼炉内に残留させておくことが好ましい。
【００１５】
次いで、この溶鋼を未脱酸状態のまま取鍋に出湯する。出湯時に製鋼炉内のスラグが大量に取鍋内に排出されないように、例えばスラグ検知装置等を用いて注意深く出湯する。スラグが取鍋内に排出された場合には、出湯後、真空除滓装置等を用いて取鍋内のスラグを取り除くこと、又は、生石灰や合成フラックス等を取鍋内に添加してスラグ中のＴｉ酸化物濃度を希釈しておくことが好ましい。
【００１６】
出湯後、未脱酸状態の溶鋼のまま、溶鋼を収容した取鍋をＲＨ真空脱ガス装置に搬送する。ＲＨ真空脱ガス装置では最初に真空脱炭処理を行う。溶鋼が未脱酸であるので、ＲＨ真空脱ガス装置の真空槽内へ溶鋼を環流させるだけで脱炭反応が起こるが、脱炭反応を促進させるために真空槽内に酸素ガスを吹き込んでも良い。
【００１７】
脱炭反応により溶鋼中のＣ濃度が所定値まで低下したならば真空脱炭処理を終了し、Ｆｅ−Ｓｉ合金等のＳｉを含有する合金鉄を溶鋼に添加して溶鋼をＳｉ脱酸する。更に必要により、Ｍｎやその他の成分等の成分調整を行い、真空槽を大気圧に戻してＲＨ真空脱ガス装置による精錬を終了する。ＲＨ真空脱ガス装置における真空脱炭処理後には溶鋼にはＡｌを添加しない。その後、溶鋼を連続鋳造設備や普通造塊設備等の鋳造設備に搬送して鋳造し、電磁鋼板用の鋳片若しくは鋼塊とする。
【００１８】
Ａｌを含有せず、０．０５ｗｔ％以上のＰを含有する電磁鋼板用の高燐極低炭素鋼をこのようしにて製造することにより、Ｔｉ濃度を安定して低く抑えることができ、その結果、電磁鋼板の磁気特性を向上させることが可能となる。
【００１９】
【実施例】
高炉から出銑された溶銑を溶銑予備処理にて脱硫し、この溶銑を転炉で精錬して約２５０トンの溶鋼を得、転炉内で燐鉄（Ｐ含有量：２５ｗｔ％）を添加した後、溶鋼を取鍋に出湯した。燐鉄の添加量は溶鋼トン当たり、Ｐ純分で０．８〜１．０ｋｇとした。出湯時の溶鋼成分はＣ：０．０２〜０．０５ｗｔ％、Ｓｉ：０．０５ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．２〜０．４ｗｔ％、Ｐ：０．０９５〜０．１０５ｗｔ％であった。その後、未脱酸状態のまま溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置に搬送し、ＲＨ真空脱ガス装置にて真空脱炭処理してＣ濃度を２０ｐｐｍ前後まで低下し、更にＳｉ、Ｍｎを調整してＲＨ真空脱ガス装置の精錬を終え、その後、連続鋳造機で鋳造してスラブ鋳片とした。転炉出湯時の溶鋼成分値と鋳片の成分分析値とを比較して、溶鋼中のＴｉ濃度の推移を調査した。又、比較として転炉では燐鉄を添加せずにＲＨ真空脱ガス装置で燐鉄を添加し、その他の条件は同一とした比較例も実施した。表１に、転炉出湯時の成分値及び鋳片成分値の代表例の調査結果を示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１で明らかなように、転炉で燐鉄を添加した実施例では鋳片のＴｉ濃度は０．００１ｗｔ％以下であり、極めて低かったが、ＲＨ真空脱ガス装置で燐鉄を添加した比較例では、燐鉄からのＴｉのピックアップが発生し、鋳片のＴｉ濃度は０．００３〜０．００４ｗｔ％であった。又、実施例ではＰ濃度は転炉出湯から鋳片まで変わることなく安定していた。一方、比較例では転炉出湯時のＰ濃度は転炉精錬により０．０１２〜０．０１５ｗｔ％まで低下していた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明では、０．０５ｗｔ％以上のＰを含有する電磁鋼板用の高燐極低炭素鋼を製造する際に、Ｐ濃度調整用の燐鉄を製鋼炉内で全量装入するので、燐鉄中に含まれるＴｉのピックアップが防止され、Ｔｉ濃度を安定して低く抑えることができ、その結果、電磁鋼板の磁気特性を向上させることが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。

Claims

製鋼炉にて精錬して得た溶鋼を取鍋に出湯した後、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて取鍋内溶鋼の真空脱炭処理及び成分調整を行い、０．０５ｗｔ％以上のＰを含有する高燐極低炭素鋼を製造する方法において、Ｐ濃度を調整するための燐鉄を製鋼炉内にて全量添加し、製鋼炉内溶鋼のＰ濃度を所定値まで上昇させ、製鋼炉出湯後には燐鉄を添加しないことを特徴とする高燐極低炭素鋼の製造方法。