JP4183524B2

JP4183524B2 - 高清浄度鋼の製造方法

Info

Publication number: JP4183524B2
Application number: JP2003030483A
Authority: JP
Inventors: 淳一大武
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2004238698A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、未脱珪溶銑又は未脱珪溶銑と冷鉄源を一定量配合した主原料を用い、転炉型反応容器（以下、「転炉型反応容器」を単に「転炉」と表示する）にて脱珪、脱炭、脱隣した溶鋼を取鋼内で真空二次精錬し、非金属介在物を少なくしたＣ≧０．０３重量％（以下、「重量％」を単に「％」と表示する）の高清浄度の低炭素鋼又は中炭素鋼を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
高炉から出銑された溶銑は従来、図１に示すように溶銑鍋で予備処理を行って脱硫したのち、転炉に移し、転炉にて脱珪、脱炭、脱燐を行い、ついで取鍋に移し、真空脱ガス処理装置で真空二次精錬を行って脱炭、合金調整及び脱酸したのちタンディッシュに移し、連続鋳造していたが、近年、図２に示すように高炉から出銑された溶銑を予備処理工程にて脱珪、脱隣、脱硫を行ったのち転炉に移し、転炉にて脱炭を行い、取鍋に移したのち、真空脱ガス処理装置で真空二次精錬を行って脱炭、合金調整及び脱酸したのちタンディッシュに移し、連続鋳造する方法が多用されるようになっている。
【０００３】
この方法に関連したものとして下記特許文献１には、転炉にて〔Ｃ〕：０．０３〜０．０６％、〔Ｍｎ〕：０．０１〜０．２％、〔Ｓｉ〕：０．０１〜０．０３％に精錬したのち、スラグカットして取鍋に流出スラグ量が溶鋼ｔ当り８〜１２kgにして出鋼し、ついでＲＨ真空脱ガス装置で〔Ｃ〕：≦０．００５％まで脱炭したのちＡｌを添加して脱酸を行い、その後Ａｒバブリング装置へ移動し、溶鋼中の酸素濃度に応じて所定量のアルミ灰よりなるスラグ改質剤を添加したのち、スラグ改質の反応促進のため溶鋼中にＡｒガスを吹き込んでガス撹拌を行う方法が開示され、スラグ改質によるスラグ中の(ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は少なくとも１０％以下、好ましくは５％以下にするとよい、と記載されている。ここで、〔〕は溶鋼中の成分を、（）はスラグ中の成分であることを表す。
【０００４】
特許文献２には、転炉から〔Ｃ〕：０．０２〜０．０６％、〔Ｍｎ〕：０．０１〜０．２％、〔Ｓｉ〕：０．０１〜０．０３％の化学組成を有する溶鋼をスラグの流出を極力抑制して取鍋に出鋼したのち、Ａｌ灰、Ａｌ-ＣａＯ系フラックスよりなるスラグ改質剤を添加し、ついでＲＨを用いて真空下で炭素含有量が０．００５％以下になるまで脱炭処理を行ったのちＡｌを添加して脱酸を行い、触媒剤を添加して環流する方法が開示され、スラグ改質後のスラグ中の(ＦｅＯ＋ＭｎＯ)濃度は、５．３〜１１．０％となっている。
【０００５】
また特許文献３には、転炉から取鍋に出鋼した〔Ｃ〕：０．１％の溶鋼にＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃のフラックスを溶鋼ｔ当り２．６kg添加し、減圧下でＡｒガスを吹き込みつつ脱炭精錬を行ったのち、脱酸剤としてＡｌを添加して脱酸する方法が開示され、脱炭精錬後の〔Ｃ〕は０．０７％、スラグ中の全Ｆｅ濃度(以下、(Ｔ．Ｆｅ)という)は３％である、としている。
【０００６】
特許文献４には、〔Ｐ〕≦０．０３０％に予備処理された溶銑を用い転炉にて吹錬して未脱酸で取鍋に出鋼し、取鍋出鋼時にスラグ検知が認定レベル以上のスラグ流出を検出すると、スラグストッパーを作動させてスラグカットを行い、ついでスラグ流出量に応じてＡｌ灰を添加し、スラグの脱酸を行う方法が開示され、(ＦｅＯ)、(ＭｎＯ)も安定して低減させることができる、としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９８３１６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７８６３４号公報
【特許文献３】
特開平１０−１５２７１９号公報
【特許文献４】
特開平６−２３５０１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す従来法は、脱珪、脱燐が転炉にて行われ、予備処理では脱硫のみ行われるため予備処理の負荷が小さく、予備処理の熱ロスも小さい。また、予備処理で脱燐すると、軽い脱炭を生じ、転炉での熱源である炭素量が減少することを考慮すると、熱バランス上転炉で脱燐する方がよく、脱珪、脱燐速度は予備処理より転炉の方が速いため、生産能力が向上するが、反面、転炉での脱珪負荷が大きく、スラグ発生量も多くなること、転炉での脱燐負荷が大きく、(Ｔ．Ｆｅ)も高くなり、非金属介在物も多くなること、等の難点がある。
【０００９】
（Ｔ．Ｆｅ）と非金属介在物の関係は、例えば（１）式のように脱酸用のＡｌを再酸化させ、発生したＡｌ_２Ｏ_３が、溶鋼中へ懸濁した状態で鋳造されることで圧延後の品質を低下させるものであり、（Ｔ．Ｆｅ）が低い程清浄度が高いとされている。
３（ＦｅＯ）＋２〔Ａｌ〕＝（Ａｌ_２Ｏ_３）＋３Ｆｅ・・・・（１）
【００１０】
この点、図２に示す方法では、図１に示す従来法に比べ、転炉での脱珪負荷がなく、スラグ発生量も少なくなること、転炉での脱燐負荷が小さく、(Ｔ．Ｆｅ)も低く、かつ非金属介在物を少なくすること等の利点がある反面、予備処理負荷が大きく、生産能力も低くなり、しかも予備処理での熱ロスも大きく、予備処理で脱燐することにより熱バランスも悪い、という難点がある。
表１は、図１に示す方法と図２に示す方法を比較したものである。
【００１１】
【表１】

【００１２】
本発明は、図１に示す従来法による特徴を生かし、非金属介在物を少なくした高清浄度鋼の製造方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】
請求項１に係わる発明は、予備処理で脱硫した未脱珪溶銑又は、該溶銑と冷鉄源を一定量配合した主原料を用い、転炉にて吹錬して〔Ｃ〕：０．０３〜０．１５％、〔Ｐ〕：０．０１０〜０．０２０％まで脱珪、脱炭、脱隣したのち、取鍋に移し、真空二次精錬装置にて最終脱炭、合金調整、脱酸を行う〔Ｃ〕：０．０３％以上の鋼の製造方法において、転炉にて脱珪、脱炭、脱隣したのち、取鍋に移す際、スラグカット手段によりスラグをカットして取鍋へのスラグの流出を一定量とし、取鍋へのスラグの流出を抑制し、かつ真空二次精錬工程の脱酸後かつ工程終了の期間に取鍋へＣａＦ _２またはＡｌ _２Ｏ _３を４０〜５０重量％含有したＣａＯ系フラックスからなるスラグ改質剤を添加して真空二次精錬後の（Ｔ．Ｆｅ）を６〜１２％としたことを特徴とする。
【００１４】
真空二次精錬後の（Ｔ．Ｆｅ）の範囲は、転炉吹錬後の（Ｔ．Ｆｅ）およびスラグ流出量の範囲に起因するものである。段落番号０００９で説明したように、真空二次精錬後の（Ｔ．Ｆｅ）が低い程清浄度が高くなり、１２％を超えると清浄度が低く満足しうる品質とならない。また、更に（Ｔ．Ｆｅ）を低減させるためには取鍋スラグの除去、およびスラグ改質剤の増加が必要になり、製造・作業コストの増加、熱バランス低下、耐火物の溶損増加、および処理時間増加による生産能力の低下が懸念されるため、６％を下限としてよい。
【００１５】
本発明は以上のように、図１に示す従来法において、スラグカット手段と、スラグ改質剤とを併用し、取鍋へのスラグの流量を少なくすると共に、スラグを無害化又は改質することにより、非金属介在物の少ない高清浄度鋼を得ることができる。
【００１６】
本発明で用いるスラグカット手段としては、例えばスラグダーツ、スラグストッパー、スラグボール、不活性ガス、スラグ流出検知器等を用いることができるが、このなかではスラグ、溶鋼との比重差によるスラグカットを利用した、簡単かつ命中率の高いスラグダーツが好ましい。
【００１７】
スラグ改質剤としては、例えばＣａＯ、Ａｌ _２Ｏ _３、ＣａＦ _２の一種以上を主成分とするフラックス、金属Ａｌを含有するＡｌドロス等を用いることができるが、金属Ａｌは還元力は強いものゝ、スラグ中のＰ _２Ｏ _５を還元して鋼中に復燐し、鋼中の燐含有量が多くなること、及びＡｌ _２Ｏ _３となって非金属介在物になる可能性が高いため、高清浄度を得るには、前者のフラックスを使用するのが望ましい。
【００１８】
本発明のように、脱酸後、溶鋼中の〔Ｏ〕濃度が十分に低下したのちにスラグ改質剤を添加すると、スラグ改質剤がフラックスである場合、反応が穏やかになり、スロッピングや発塵の発生を抑制することができる。
【００１９】
請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、スラグカット手段がスラグダーツであることを特徴とする。スラグダーツを用いることにより命中精度が高く、スラグ流出量をほゞ一定にすることができ、スラグ流出量をほゞ一定にすることにより脱酸剤も鋼種に応じて調整する程度で、同じ鋼種では一定にすることができる。
【００２０】
請求項１又は２に係わる発明において、真空二次精錬がＲＨ真空精錬装置を用いて行われ、該ＲＨ真空精錬装置を用いて最終脱炭、合金調整、脱酸を行った後、真空槽内へスラグ改質剤を添加し、その後環流することとすれば、ＲＨ真空精錬装置内での環流は、ガス吹き込み装置によるガス撹拌に比べ、取鍋全体を撹拌しないため、スラグと溶鋼の界面付近を集中的に改質し、スラグカットすることと相まってスラグ改質剤の使用量を少なくすることができ、また撹拌が穏やかであり、Ａｒバブリングのようにスラグを強撹拌して鋼中にスラグを巻込む可能性も少ない。
なお、環流は従来でも脱酸後、Ａｌ_２Ｏ_３を浮上促進させるために行われており、この環流を利用することができるので、時間延長の問題を生じない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
予備処理で脱硫した未脱珪溶銑（〔Ｓｉ〕：０．２〜０．８％、〔Ｍｎ〕：０．１５〜０．３０％、〔Ｐ〕：０．０８０〜０．１００％）と冷鉄源としてのスクラップを一定量配合した主原料に生石灰、石灰石、ドロマイト、Ｍｎ鉱石、焼結鉱、蛍石等の溶媒剤を添加し、上底吹き転炉型反応容器で吹練して〔Ｃ〕：０．０５〜０．１０％、〔Ｐ〕：０．０１０〜０．０２０％まで脱珪、脱炭、脱燐した。このとき反応容器内で生成するスラグは、溶鋼ｔ当り６０〜１２０kg、(Ｔ．Ｆｅ)は１０〜１７％であった。
【００２２】
次に反応容器の溶鋼を取鍋へ移す際、図３に示すように、反応容器１の容器口２より棒鋼と耐火物よりなるスラグダーツ３をブーム４の先端に取付けて挿入し、反応容器１のスラグ５上に投入した。
スラグダーツを投入するタイミングは、反応容器１に投入された溶鋼量と、出鋼時の溶鋼の流速とで出鋼終了時間を予測し、終了１、２分前にブーム４よりダーツ３を放すことにより行われる。
【００２３】
ここでスラグダーツ３の比重は、溶鋼６の比重とスラグ５の比重の中間になるように設定することにより、スラグダーツ３を溶鋼６とスラグ５の間にとどめることができるようになり、これにより約９０％と高い成功率でスラグカットを行うことができ、またスラグ改質剤の使用も少なくできる。そしてスラグダーツ実施以前は、取鍋７へのスラグ流出量が溶鋼ｔ当り５〜２６kg（平均１６kg）であったものが、スラグダーツを用いてスラグカットしたことにより、取鍋７へのスラグ流出量を溶鋼ｔ当り５〜１６kg（平均１０kg）に低減された。図中、8は出鋼孔を示す。
【００２４】
取鍋へ移された溶鋼は、つづいてＲＨ真空精錬装置を用いて最終脱炭、合金調整、脱酸を行ったのち、ＣａＦ₂又はＡｌ₂Ｏ_３を４０〜５０％含有したＣａＯ系フラックスを溶鋼ｔ当り２．７kg真空槽内に添加し、添加後、槽内で６〜１２分環流した。環流後の(Ｔ．Ｆｅ)は、６〜１２％に低減し、フラックス添加により(Ｔ．Ｆｅ)は平均で約３０％低下した。またスラグカットを行ってスラグ流出量を低減させることにより見かけ上のフラックス原単位が増加し、スラグカットと、フラックスを併用したことにより、(Ｔ．Ｆｅ)は平均で約４０％低下した（図４）。
【００２５】
また図５は、スラグカットとフラックス添加を行わない従来法におけるＵＳＴ個数（鋳造・圧延後の鋼板中に含まれる介在物の個数を表す指標）を１００とした場合に、フラックス添加によるスラグ改質のみの個数と、スラグダーツを使用してスラグカットし、かつフラックスを添加してスラグ改質した場合の個数を示すものである。図に示されるように、スラグカットと、フラックスを併用した場合のＵＳＴ個数がスラグカットとフラックス添加を行わない従来法はもとよりのこと、フラックスを添加してスラグ改質を行った場合に比べ、鋼種Ａ、Ｂ共、特にＢについては格段に減少した。なお、鋼種Ａ、Ｂはそれぞれ〔Ｃ〕：０.０８〜０.１２％、〔Ｍｎ〕：１.００〜１.６０％、〔Ｓｉ〕：０.００〜０.３０％、〔Ｐ〕：≦０.２０％のそれぞれ成分の異なる鋼種である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１及び２に係わる発明によると、図１に示す従来法による特徴、すなわち予備処理での負荷が小さく、熱ロスも小さいうえ、熱バランスもよく、生産能力も高い、という特徴を保持し、スラグカットとスラグ改質剤を併用したことにより、非金属介在物が少ない高清浄度鋼を得ることができる。
【００２７】
また、スラグ改質剤を真空二次精錬の脱酸後に添加することにより、スロッピングや発塵の発生を抑制し、或いは鋼中の非金属介在物を少なくし、清浄度の高い鋼を得ることができる。
【００２８】
請求項１又は２に係わる発明において、真空二次精錬がＲＨ真空精錬装置を用いて行われ、該ＲＨ真空精錬装置を用いて最終脱炭、合金調整、脱酸を行った後、真空槽内へスラグ改質剤を添加し、その後環流することとすれば、ガス撹拌に比べ、スラグの巻き込みが少なくなり、清浄度の高い鋼を得ることができる。
また、スラグと溶鋼の界面付近を集中的に改質することができ、スラグカットすることと相まってスラグ改質剤の使用量を少なくすることができる。また撹拌が穏やかなため、スラグを強撹拌して鋼中にスラグを巻込むのをすくなくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来法の製鋼プロセスを示す図。
【図２】近年多用されている製鋼プロセスを示す図。
【図３】スラグダーツを挿入した状態を示す図。
【図４】フラックス量と(Ｔ．Ｆｅ)の関係を示す図。
【図５】従来法及びスラグ改質とダーツを使用した場合のＵＳＴ指数を示す図。
【符号の説明】
１・・反応容器
２・・容器口
３・・スラグダーツ
５・・スラグ
６・・溶鋼
７・・取鍋

Claims

予備処理で脱硫した未脱珪溶銑又は、該溶銑と冷鉄源を一定量配合した主原料を用い、転炉型反応容器にて吹錬して溶鋼成分を〔Ｃ〕：０．０３〜０．１５重量％、〔Ｐ〕：０．０１０〜０．０２０重量％まで脱珪、脱炭、脱隣したのち、取鍋に移し、真空二次精錬装置にて最終脱炭、合金調整、脱酸を行う〔Ｃ〕：０．０３重量％以上の鋼の製造方法において、転炉型反応容器にて脱珪、脱炭、脱隣したのち、取鍋に移す際、スラグカット手段によりスラグをカットして取鍋へのスラグの流出を一定量とし、取鍋へのスラグの流出を抑制し、かつ真空二次精錬工程の脱酸後かつ工程終了の期間に取鍋へＣａＦ _２またはＡｌ _２Ｏ _３を４０〜５０重量％含有したＣａＯ系フラックスからなるスラグ改質剤を添加して真空二次精錬後のスラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）を６〜１２重量％としたことを特徴とする高清浄度鋼の製造方法。
スラグカット手段がスラグダーツであることを特徴とする請求項１記載の高清浄度鋼の製造方法。