JPH04333512A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents
極低炭素鋼の溶製方法Info
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- JPH04333512A JPH04333512A JP3156755A JP15675591A JPH04333512A JP H04333512 A JPH04333512 A JP H04333512A JP 3156755 A JP3156755 A JP 3156755A JP 15675591 A JP15675591 A JP 15675591A JP H04333512 A JPH04333512 A JP H04333512A
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Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼炉で溶製された未
脱酸もしくは弱脱酸溶鋼をRH法、DH法、VOD法等
を用いて脱炭して、鋼中炭素濃度10ppm未満の極低
炭素鋼を迅速にかつ装置の操業性を損なうことなく溶製
することができる、真空脱炭処理による極低炭素鋼の製
造方法に関するものである。
脱酸もしくは弱脱酸溶鋼をRH法、DH法、VOD法等
を用いて脱炭して、鋼中炭素濃度10ppm未満の極低
炭素鋼を迅速にかつ装置の操業性を損なうことなく溶製
することができる、真空脱炭処理による極低炭素鋼の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冷延鋼板の焼鈍プロセスの短期化及び能
率向上の観点から、連続焼鈍設備の採用が近年盛んであ
る。これに適合する素材として炭素濃度(重量分率、以
下〔C〕と記す)10ppmないし数ppmの極低炭素
鋼が要求されるようになってきた。
率向上の観点から、連続焼鈍設備の採用が近年盛んであ
る。これに適合する素材として炭素濃度(重量分率、以
下〔C〕と記す)10ppmないし数ppmの極低炭素
鋼が要求されるようになってきた。
【0003】極低炭素鋼は従来から、転炉において〔C
〕=0.02〜0.05重量%まで脱炭した溶鋼を、R
H法等の真空脱ガス装置を用いて減圧下で脱炭する方法
により溶製されてきた。真空脱ガス装置による脱炭では
、〔C〕<50ppmの極低炭領域において、次第に脱
炭速度が低下するため、〔C〕<10ppmといった極
低炭素鋼を工業的に大量に溶製することは困難であった
。例えばRH真空脱ガス装置を用いて転炉で溶製された
未脱酸溶鋼を〔C〕<10ppmまで脱炭する場合には
、環流速度を増大するなどの対策をとったとしても30
〜40分以上といった長時間の脱炭処理を必要としてい
た。
〕=0.02〜0.05重量%まで脱炭した溶鋼を、R
H法等の真空脱ガス装置を用いて減圧下で脱炭する方法
により溶製されてきた。真空脱ガス装置による脱炭では
、〔C〕<50ppmの極低炭領域において、次第に脱
炭速度が低下するため、〔C〕<10ppmといった極
低炭素鋼を工業的に大量に溶製することは困難であった
。例えばRH真空脱ガス装置を用いて転炉で溶製された
未脱酸溶鋼を〔C〕<10ppmまで脱炭する場合には
、環流速度を増大するなどの対策をとったとしても30
〜40分以上といった長時間の脱炭処理を必要としてい
た。
【0004】このような極低炭素濃度領域における反応
の律速過程は、溶鋼中の炭素の反応サイトへの物質移動
過程であると考えられていることから、反応界面積を増
大して反応速度を向上する試みがなされている。その場
合の反応サイトとしては、溶鋼内気泡/溶鋼界面、脱ガ
ス容器内鋼浴表面、気泡が鋼浴を離脱する際に随伴する
スプラッシュなどが想定されるが、その各々の寄与は必
ずしも明確ではなく、撹拌用あるいは環流用のArガス
量を増すことが上記3点に有効であろうとの観点から、
5Nm3 /分にも及ぶ大量のArガスを溶鋼中へ吹き
込む技術がRH脱ガス装置において採用されている現状
にとどまる。
の律速過程は、溶鋼中の炭素の反応サイトへの物質移動
過程であると考えられていることから、反応界面積を増
大して反応速度を向上する試みがなされている。その場
合の反応サイトとしては、溶鋼内気泡/溶鋼界面、脱ガ
ス容器内鋼浴表面、気泡が鋼浴を離脱する際に随伴する
スプラッシュなどが想定されるが、その各々の寄与は必
ずしも明確ではなく、撹拌用あるいは環流用のArガス
量を増すことが上記3点に有効であろうとの観点から、
5Nm3 /分にも及ぶ大量のArガスを溶鋼中へ吹き
込む技術がRH脱ガス装置において採用されている現状
にとどまる。
【0005】さらに、極低炭素濃度域での脱炭反応の促
進方法としては、真空脱炭処理中に溶鋼中に多量の水素
を添加して脱ガス容器内で気泡を活発に発生させること
により気液界面積を増し脱炭反応を促進する方法が、特
開昭57−194206号公報に開示されている。真空
脱炭処理を継続しながら水素含有物質を添加する方法で
は、脱炭を効果的に促進するには235トン規模のRH
の場合で0.2〜1kg/分もの大量の水素ガスを溶鋼
鍋底部に設置した多孔質耐火物プラグ等を通して溶鋼中
に吹込む必要があった。本発明者らがこの方法について
250トン規模のRH脱ガス装置で実験を行ったところ
では、効果的に脱炭反応を促進するために5ppm程度
の鋼中水素濃度を維持するには、2.5Nm3 /分も
の大量の水素ガス相当の水素を溶鋼中に添加することが
必要である。
進方法としては、真空脱炭処理中に溶鋼中に多量の水素
を添加して脱ガス容器内で気泡を活発に発生させること
により気液界面積を増し脱炭反応を促進する方法が、特
開昭57−194206号公報に開示されている。真空
脱炭処理を継続しながら水素含有物質を添加する方法で
は、脱炭を効果的に促進するには235トン規模のRH
の場合で0.2〜1kg/分もの大量の水素ガスを溶鋼
鍋底部に設置した多孔質耐火物プラグ等を通して溶鋼中
に吹込む必要があった。本発明者らがこの方法について
250トン規模のRH脱ガス装置で実験を行ったところ
では、効果的に脱炭反応を促進するために5ppm程度
の鋼中水素濃度を維持するには、2.5Nm3 /分も
の大量の水素ガス相当の水素を溶鋼中に添加することが
必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】RH真空脱ガス装置で
は、脱炭速度を増大するために環流速度を増大する方法
をとっても、〔C〕<10ppmまで脱炭するにはなお
30〜40分以上といった長時間の脱炭処理を必要とし
、大幅な溶製コストの増大と生産性の低下を招いていた
。
は、脱炭速度を増大するために環流速度を増大する方法
をとっても、〔C〕<10ppmまで脱炭するにはなお
30〜40分以上といった長時間の脱炭処理を必要とし
、大幅な溶製コストの増大と生産性の低下を招いていた
。
【0007】また真空脱炭処理中に溶鋼中に水素を添加
する方法では効果的に脱炭を促進するには大量の水素を
溶鋼中に添加する必要があった。しかし溶鋼鍋底部に設
置した多孔質耐火物プラグやインジェクションランスを
用いてこのような大量の水素ガスを取鍋内の溶鋼中に吹
込むことは、ガス撹拌に伴う溶鋼の飛散による設備損傷
の問題やガス吹込み羽口や浸漬管耐火物等の耐用性の観
点から工業的規模で実施することが困難であると考えら
れる。またRH脱ガス装置の場合浸漬管に設置された環
流ガス吹込み用羽口から水素ガスを吹込む方法も考えら
れるが、そのような方法では水素ガスの溶解効率が低く
、脱炭処理中の鋼中水素濃度が3ppm程度までしか上
昇せず、効果的な鋼中水素濃度が維持できないため脱炭
の促進効果が小さかった。
する方法では効果的に脱炭を促進するには大量の水素を
溶鋼中に添加する必要があった。しかし溶鋼鍋底部に設
置した多孔質耐火物プラグやインジェクションランスを
用いてこのような大量の水素ガスを取鍋内の溶鋼中に吹
込むことは、ガス撹拌に伴う溶鋼の飛散による設備損傷
の問題やガス吹込み羽口や浸漬管耐火物等の耐用性の観
点から工業的規模で実施することが困難であると考えら
れる。またRH脱ガス装置の場合浸漬管に設置された環
流ガス吹込み用羽口から水素ガスを吹込む方法も考えら
れるが、そのような方法では水素ガスの溶解効率が低く
、脱炭処理中の鋼中水素濃度が3ppm程度までしか上
昇せず、効果的な鋼中水素濃度が維持できないため脱炭
の促進効果が小さかった。
【0008】本発明は〔C〕<10ppmまでの極低炭
領域での脱炭を迅速に行うと共に、従来安定大量生産が
困難であった〔C〕<10ppmの超極低炭素鋼を安定
的に溶製可能な技術を提供しようとするものである。そ
の際に従来の方法に見られるような地金付きによる操業
性の悪化や、羽口や耐火物の耐用性などの問題を生じる
ことなく、工業的規模において上記課題を達成できる方
法を提供しようとするものである。
領域での脱炭を迅速に行うと共に、従来安定大量生産が
困難であった〔C〕<10ppmの超極低炭素鋼を安定
的に溶製可能な技術を提供しようとするものである。そ
の際に従来の方法に見られるような地金付きによる操業
性の悪化や、羽口や耐火物の耐用性などの問題を生じる
ことなく、工業的規模において上記課題を達成できる方
法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の技術手段は、製
鋼炉で溶製された未脱酸もしくは弱脱酸溶鋼をRH法、
DH法、VOD法等を用いて真空脱炭処理を行うにあた
り、所定の鋼中炭素濃度まで真空脱炭処理を行った後、
脱炭速度を低下させるかもしくは実質的に脱炭を停止し
て、水素を溶鋼中へ溶解させる水素添加処理を行って所
定水素濃度に調整し、その後再度真空脱炭処理を行うこ
とを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法である。この場合
に〔C〕が25ppm以下の時点において前記水素添加
処理を行い、水素添加処理後の溶鋼中水素濃度(重量分
率、以下〔H〕と記す)を次の(1)式を満たす範囲と
するよう水素添加処理を行うとよい。
鋼炉で溶製された未脱酸もしくは弱脱酸溶鋼をRH法、
DH法、VOD法等を用いて真空脱炭処理を行うにあた
り、所定の鋼中炭素濃度まで真空脱炭処理を行った後、
脱炭速度を低下させるかもしくは実質的に脱炭を停止し
て、水素を溶鋼中へ溶解させる水素添加処理を行って所
定水素濃度に調整し、その後再度真空脱炭処理を行うこ
とを特徴とする極低炭素鋼の溶製方法である。この場合
に〔C〕が25ppm以下の時点において前記水素添加
処理を行い、水素添加処理後の溶鋼中水素濃度(重量分
率、以下〔H〕と記す)を次の(1)式を満たす範囲と
するよう水素添加処理を行うとよい。
【0010】
〔H〕≧(〔C〕−〔C〕final
)/5+4 …(1)ただし、 〔H〕:溶鋼中水素濃度(ppm) 〔C〕final:脱炭目標〔C〕値(ppm)である
。
)/5+4 …(1)ただし、 〔H〕:溶鋼中水素濃度(ppm) 〔C〕final:脱炭目標〔C〕値(ppm)である
。
【0011】また、水素添加処理中は脱ガス容器内の圧
力を20Torr以上とし、その後脱ガス容器内の圧力
2Torr以下として真空脱炭処理を行うとよい。また
、脱ガス容器内の圧力を30Torr以上とすれば、必
ずしも溶鋼中の深部から水素含有物質を添加する必要は
なく、脱ガス容器内の溶鋼浴面上に水素含有物質を添加
する手段によって水素添加処理を行ってもよい。
力を20Torr以上とし、その後脱ガス容器内の圧力
2Torr以下として真空脱炭処理を行うとよい。また
、脱ガス容器内の圧力を30Torr以上とすれば、必
ずしも溶鋼中の深部から水素含有物質を添加する必要は
なく、脱ガス容器内の溶鋼浴面上に水素含有物質を添加
する手段によって水素添加処理を行ってもよい。
【0012】さらに、真空脱ガス装置としてRH真空脱
ガス装置を用いる場合には、水素を溶鋼中へ溶解させる
手段として、RH上昇管内側面の環流ガス用羽口、RH
上昇管内に吹込みガスが浮上するように鍋内溶鋼中に浸
漬されたインジェクションランス、RH脱ガス容器側面
に設置されたガス吹込み羽口、RH脱ガス容器内の溶鋼
浴面上に設置した水冷構造の昇降可能な上吹きランスの
うちいずれか一箇所以上から水素含有物質を吹込むこと
が好適である。
ガス装置を用いる場合には、水素を溶鋼中へ溶解させる
手段として、RH上昇管内側面の環流ガス用羽口、RH
上昇管内に吹込みガスが浮上するように鍋内溶鋼中に浸
漬されたインジェクションランス、RH脱ガス容器側面
に設置されたガス吹込み羽口、RH脱ガス容器内の溶鋼
浴面上に設置した水冷構造の昇降可能な上吹きランスの
うちいずれか一箇所以上から水素含有物質を吹込むこと
が好適である。
【0013】また、水素添加処理後に再度真空脱炭処理
を行う際に、RH脱ガス装置を用いる場合には、RH上
昇管内側面の環流ガス用羽口、溶鋼鍋に設置されたガス
吹込み羽口、鍋内溶鋼中に浸漬されたインジェクション
ランスのいずれか一箇所以上から水素含有物質を吹込む
ことによりさらに脱炭の促進が可能となる。前記水素含
有物質としては、水素ガス、水蒸気、水酸化カルシウム
、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのうち一つ
以上を含有するものを用いて前記水素添加処理を行う。
を行う際に、RH脱ガス装置を用いる場合には、RH上
昇管内側面の環流ガス用羽口、溶鋼鍋に設置されたガス
吹込み羽口、鍋内溶鋼中に浸漬されたインジェクション
ランスのいずれか一箇所以上から水素含有物質を吹込む
ことによりさらに脱炭の促進が可能となる。前記水素含
有物質としては、水素ガス、水蒸気、水酸化カルシウム
、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのうち一つ
以上を含有するものを用いて前記水素添加処理を行う。
【0014】
【作用】極低炭素濃度域での脱炭反応の促進方法として
、真空脱炭処理中に溶鋼中に多量の水素を添加して脱ガ
ス容器内で気泡を活発に発生させることにより気液界面
積を増し脱炭反応を促進する方法について、主として2
50トン規模のRH脱ガス装置で実験を行ったところ前
述のように水素の添加方法に問題があり、工業的規模に
おいてこの方法を適用することは困難であった。そこで
脱炭を促進するための効果的な水素添加方法について発
明者らが研究を行った結果、本方法を発明するに到った
。
、真空脱炭処理中に溶鋼中に多量の水素を添加して脱ガ
ス容器内で気泡を活発に発生させることにより気液界面
積を増し脱炭反応を促進する方法について、主として2
50トン規模のRH脱ガス装置で実験を行ったところ前
述のように水素の添加方法に問題があり、工業的規模に
おいてこの方法を適用することは困難であった。そこで
脱炭を促進するための効果的な水素添加方法について発
明者らが研究を行った結果、本方法を発明するに到った
。
【0015】真空脱炭処理を継続しながら水素含有物質
を添加する方法では、脱炭反応と同時に脱水素反応が起
こるために、脱炭促進に効果的な高い〔H〕を維持する
には高速で水素を添加する必要があった。しかし本発明
者らは、所定の〔C〕域において所定以上の〔H〕を得
られれば脱炭を促進するのに十分な効果が得られ、必ず
しも長時間にわたって高い〔H〕を維持する必要はない
ことを見出した。真空脱ガス処理中に〔H〕を高値に保
つことは、前述のように水素添加速度の問題で既存の設
備では操業上の困難を伴うが、一時的に真空脱ガス処理
を中断して〔H〕を上昇させるだけならば、比較的低い
添加速度でも容易に実現可能である。
を添加する方法では、脱炭反応と同時に脱水素反応が起
こるために、脱炭促進に効果的な高い〔H〕を維持する
には高速で水素を添加する必要があった。しかし本発明
者らは、所定の〔C〕域において所定以上の〔H〕を得
られれば脱炭を促進するのに十分な効果が得られ、必ず
しも長時間にわたって高い〔H〕を維持する必要はない
ことを見出した。真空脱ガス処理中に〔H〕を高値に保
つことは、前述のように水素添加速度の問題で既存の設
備では操業上の困難を伴うが、一時的に真空脱ガス処理
を中断して〔H〕を上昇させるだけならば、比較的低い
添加速度でも容易に実現可能である。
【0016】また、脱炭処理中の適当な時期において操
業真空度を低下させて脱ガス反応を抑制しつつ水素を添
加する水素添加処理により適当な〔C〕、〔H〕に調節
した後、再度操業真空度を向上させて脱ガス反応を活性
化する方法によっても効果的な脱炭の促進が可能である
。この場合〔H〕は水素添加処理で一旦上昇するが、真
空度を向上させた後は急速に低下して5分程度で2.5
ppm程度にまで低下する。一方、〔C〕は水素添加処
理中はあまり変化せず、その後の脱炭処理の初期5分程
度で急速に低下するが、〔H〕の低下と共に脱炭促進効
果も次第に低下し、〔H〕が2.5ppm程度以下にま
で低下すると脱炭速度は従来法のレベルまで低下する。
業真空度を低下させて脱ガス反応を抑制しつつ水素を添
加する水素添加処理により適当な〔C〕、〔H〕に調節
した後、再度操業真空度を向上させて脱ガス反応を活性
化する方法によっても効果的な脱炭の促進が可能である
。この場合〔H〕は水素添加処理で一旦上昇するが、真
空度を向上させた後は急速に低下して5分程度で2.5
ppm程度にまで低下する。一方、〔C〕は水素添加処
理中はあまり変化せず、その後の脱炭処理の初期5分程
度で急速に低下するが、〔H〕の低下と共に脱炭促進効
果も次第に低下し、〔H〕が2.5ppm程度以下にま
で低下すると脱炭速度は従来法のレベルまで低下する。
【0017】そこで、再脱炭処理開始から〔H〕<2.
5ppmとなるまでの間に〔C〕<10ppmまで脱炭
可能な再脱炭開始時の〔C〕initial,〔H〕i
nitialの範囲を図2に示す。図2の曲線よりも高
水素濃度、低炭素濃度の条件を選べば〔C〕<10pp
mまで脱炭可能であるが、脱炭速度と水素添加速度の兼
ね合いから全体の処理時間が最短となるよう条件を決め
ればよい。
5ppmとなるまでの間に〔C〕<10ppmまで脱炭
可能な再脱炭開始時の〔C〕initial,〔H〕i
nitialの範囲を図2に示す。図2の曲線よりも高
水素濃度、低炭素濃度の条件を選べば〔C〕<10pp
mまで脱炭可能であるが、脱炭速度と水素添加速度の兼
ね合いから全体の処理時間が最短となるよう条件を決め
ればよい。
【0018】図7から〔C〕>25ppmにおいて水素
を添加する場合には、次第に水素添加の効果が小さくな
るため、さらに大幅に水素濃度を上昇する必要があり、
水素添加の効率や水素添加にかかる時間から考えると得
策ではない。また、通常の真空脱ガス装置では〔C〕=
25ppm付近から急に脱炭速度が低下することからも
、〔C〕<25ppmの領域において本発明法を適用す
ることが有利である。
を添加する場合には、次第に水素添加の効果が小さくな
るため、さらに大幅に水素濃度を上昇する必要があり、
水素添加の効率や水素添加にかかる時間から考えると得
策ではない。また、通常の真空脱ガス装置では〔C〕=
25ppm付近から急に脱炭速度が低下することからも
、〔C〕<25ppmの領域において本発明法を適用す
ることが有利である。
【0019】図7は脱炭目標値〔C〕finalを10
ppmとした場合のグラフであるが、この範囲では前記
(1)式を満たす範囲に再脱炭処理前の〔H〕init
ialを調節すれば、脱炭目標値以下に速やかに脱炭可
能であることがわかる。全体の処理時間を短縮するため
には、水素を高速で添加して水素添加処理時の時間も短
縮することが必要である。本発明法では水素添加処理中
の脱ガス容器内の圧力を高値に保つことにより脱水素反
応を抑制すると共に、脱ガス容器内における水素ガスの
溶鋼中への吸収により高速添加が可能である。〔H〕=
7ppmまで添加する場合、平衡水素分圧が約50To
rrであることから脱ガス容器内圧力を50Torr程
度にすればよいと考えられるが、適当な水素添加方法と
すれば20Torrの圧力でも実質的な水素添加速度に
大きな差はない。
ppmとした場合のグラフであるが、この範囲では前記
(1)式を満たす範囲に再脱炭処理前の〔H〕init
ialを調節すれば、脱炭目標値以下に速やかに脱炭可
能であることがわかる。全体の処理時間を短縮するため
には、水素を高速で添加して水素添加処理時の時間も短
縮することが必要である。本発明法では水素添加処理中
の脱ガス容器内の圧力を高値に保つことにより脱水素反
応を抑制すると共に、脱ガス容器内における水素ガスの
溶鋼中への吸収により高速添加が可能である。〔H〕=
7ppmまで添加する場合、平衡水素分圧が約50To
rrであることから脱ガス容器内圧力を50Torr程
度にすればよいと考えられるが、適当な水素添加方法と
すれば20Torrの圧力でも実質的な水素添加速度に
大きな差はない。
【0020】図8は250t規模のRH脱ガス装置にお
いて、上昇管の環流ガス用羽口からH2 ガスを6.0
Nm3 /分、Arガスを1.0Nm3 /分吹込んだ
場合の、脱ガス容器内の圧力と水素ガスの溶解効率の関
係を示した図である。ここで〔H〕は3〜7ppmの範
囲である。従来法では、浸漬管内に大量の水素ガスを吹
込むこと自体は可能であったが、水素ガスの溶解効率が
低いために、十分効果的な水素濃度が得られなかった。 これに対して本発明法では浸漬管から大量の水素ガスを
吹込んだ場合でも溶解効率が高い。
いて、上昇管の環流ガス用羽口からH2 ガスを6.0
Nm3 /分、Arガスを1.0Nm3 /分吹込んだ
場合の、脱ガス容器内の圧力と水素ガスの溶解効率の関
係を示した図である。ここで〔H〕は3〜7ppmの範
囲である。従来法では、浸漬管内に大量の水素ガスを吹
込むこと自体は可能であったが、水素ガスの溶解効率が
低いために、十分効果的な水素濃度が得られなかった。 これに対して本発明法では浸漬管から大量の水素ガスを
吹込んだ場合でも溶解効率が高い。
【0021】さらに脱ガス容器内の圧力を30Torr
以上とすれば、脱ガス容器内の溶鋼中の比較的浅い部分
あるいは、脱ガス容器内の溶鋼浴面上から水素含有物質
を添加しても効率的な水素の添加が可能である。この方
法によれば、例えば上吹ランスを用いるなどして、比較
的設備上あるいは操業上の制約を受けずに、さらに高速
で水素ガスを吹込むことが可能である。
以上とすれば、脱ガス容器内の溶鋼中の比較的浅い部分
あるいは、脱ガス容器内の溶鋼浴面上から水素含有物質
を添加しても効率的な水素の添加が可能である。この方
法によれば、例えば上吹ランスを用いるなどして、比較
的設備上あるいは操業上の制約を受けずに、さらに高速
で水素ガスを吹込むことが可能である。
【0022】図9は250t規模のRH脱ガス装置にお
いて、初期〔H〕濃度約2ppmの溶鋼は脱ガス容器内
に装入した上吹ランスを用いて溶鋼浴面から2.0mの
高さから10Nm3 /分の吹込速度で水素ガスを上吹
した時の5分後の〔H〕濃度と脱ガス容器内圧力の関係
を示した図である。また同じ図に水素分圧と1600℃
での平衡値〔H〕の関係も示した図である。
いて、初期〔H〕濃度約2ppmの溶鋼は脱ガス容器内
に装入した上吹ランスを用いて溶鋼浴面から2.0mの
高さから10Nm3 /分の吹込速度で水素ガスを上吹
した時の5分後の〔H〕濃度と脱ガス容器内圧力の関係
を示した図である。また同じ図に水素分圧と1600℃
での平衡値〔H〕の関係も示した図である。
【0023】RH脱ガス装置を用いる場合、水素添加処
理中の水素添加手段としては、図1〜図4に示す如く、
操業上容易な方法で高速の水素含有物質を脱ガス容器内
、あるいは溶鋼中を通じて脱ガス容器内へ供給すること
が肝要である。すなわち (a)上昇管内側面の環流ガス用羽口4(図1)(b)
上昇管内に吹込みガスが浮上するように鍋内溶鋼中に浸
漬されたインジェクションランス5(図2)(c)脱ガ
ス容器1内の溶鋼浴面上に設置した水冷構造の昇降可能
な上吹きランス6(図3) (d)脱ガス容器側面に設置されたガス吹込み羽口7(
図4) などにより上記のような高速のガス吹込みが可能である
。また、これらの手段のうち複数の手段を併用すること
により、さらに高速で水素を溶解することも可能である
。
理中の水素添加手段としては、図1〜図4に示す如く、
操業上容易な方法で高速の水素含有物質を脱ガス容器内
、あるいは溶鋼中を通じて脱ガス容器内へ供給すること
が肝要である。すなわち (a)上昇管内側面の環流ガス用羽口4(図1)(b)
上昇管内に吹込みガスが浮上するように鍋内溶鋼中に浸
漬されたインジェクションランス5(図2)(c)脱ガ
ス容器1内の溶鋼浴面上に設置した水冷構造の昇降可能
な上吹きランス6(図3) (d)脱ガス容器側面に設置されたガス吹込み羽口7(
図4) などにより上記のような高速のガス吹込みが可能である
。また、これらの手段のうち複数の手段を併用すること
により、さらに高速で水素を溶解することも可能である
。
【0024】また水素添加処理に続く再脱炭処理中にも
水素の添加を継続することは、高〔H〕状態を少しでも
長時間維持してさらに脱炭を促進するのに有効である。 この際の水素添加手段としては、脱ガス容器内での水素
の溶解効率が著しく低下することから、溶鋼中に水素含
有物質を吹込んで浮上距離をできるだけ長くとるなどし
て溶解速度を向上し、しかも操業上容易な手段であるこ
とが肝要である。RH脱ガス装置の場合には、上昇管内
側面の環流ガス用羽口(図1)、溶鋼鍋に設置されたガ
ス吹込み羽口(図5)、鍋内溶鋼中に浸漬されたインジ
ェクションランス(図6)などを用いて適切な速度で水
素含有物質を添加することにより、操業を阻害すること
なく、ある程度有効な水素の溶解が可能である。さらに
これらの添加手段のうち、複数の手段を併用することに
より、水素高速添加時の問題を軽減しつつ、水素の溶解
速度を増大して脱炭を促進することもできる。
水素の添加を継続することは、高〔H〕状態を少しでも
長時間維持してさらに脱炭を促進するのに有効である。 この際の水素添加手段としては、脱ガス容器内での水素
の溶解効率が著しく低下することから、溶鋼中に水素含
有物質を吹込んで浮上距離をできるだけ長くとるなどし
て溶解速度を向上し、しかも操業上容易な手段であるこ
とが肝要である。RH脱ガス装置の場合には、上昇管内
側面の環流ガス用羽口(図1)、溶鋼鍋に設置されたガ
ス吹込み羽口(図5)、鍋内溶鋼中に浸漬されたインジ
ェクションランス(図6)などを用いて適切な速度で水
素含有物質を添加することにより、操業を阻害すること
なく、ある程度有効な水素の溶解が可能である。さらに
これらの添加手段のうち、複数の手段を併用することに
より、水素高速添加時の問題を軽減しつつ、水素の溶解
速度を増大して脱炭を促進することもできる。
【0025】また上記の水素含有物質としては水素ガス
を含む気体のほか、水、水蒸気、水酸化カルシウムなど
でも直ちに解離して水素として溶鋼中に溶解するので同
等の効果が得られる。
を含む気体のほか、水、水蒸気、水酸化カルシウムなど
でも直ちに解離して水素として溶鋼中に溶解するので同
等の効果が得られる。
【0026】
【実施例】本発明法を250トン規模のRH脱ガス装置
において実施した場合の例を示す。転炉で溶製した〔C
〕が約350ppm、酸素濃度が約450ppmの未脱
酸溶鋼250トンをRH脱ガス装置を用いて脱炭処理し
た。
において実施した場合の例を示す。転炉で溶製した〔C
〕が約350ppm、酸素濃度が約450ppmの未脱
酸溶鋼250トンをRH脱ガス装置を用いて脱炭処理し
た。
【0027】表1に実施例及び比較例を示した。実施例
1では、脱ガス容器1内の排気及び環流ガス用羽口4か
らArガス2.0Nm3 /分の吹込みを行い、通常の
脱炭処理を12分間行った。その後、6段ある排気エジ
ェクタの運転を一部停止して脱ガス容器内圧力を約30
Torrとして脱炭速度を低下させ、図1に示したRH
上昇管の環流ガス用羽口4からH2 ガスを6.0Nm
3 /分、Arガスを1.0Nm3 /分、3分間吹込
み、水素添加処理を行った。水素添加処理によって〔H
〕は約1ppmから約7ppmに上昇した。その後停止
した排気エジェクタを再起動すると共に、H2 ガスの
吹込みを停止してArガスのみ2.0Nm3 /分を上
昇管の環流ガス用羽口4から吹込み、再脱炭処理を5分
間行った。再脱炭処理開始前の時点での〔C〕は平均約
25ppmであった。排気エジェクタの再起動後は、脱
ガス容器内圧力は1分間以内で2Torr以下まで低下
した。再脱炭処理終了後の〔C〕は平均約8ppm、〔
H〕は平均約3ppmであった。脱炭処理終了後はAl
脱酸処理を5分間引続き行った。
1では、脱ガス容器1内の排気及び環流ガス用羽口4か
らArガス2.0Nm3 /分の吹込みを行い、通常の
脱炭処理を12分間行った。その後、6段ある排気エジ
ェクタの運転を一部停止して脱ガス容器内圧力を約30
Torrとして脱炭速度を低下させ、図1に示したRH
上昇管の環流ガス用羽口4からH2 ガスを6.0Nm
3 /分、Arガスを1.0Nm3 /分、3分間吹込
み、水素添加処理を行った。水素添加処理によって〔H
〕は約1ppmから約7ppmに上昇した。その後停止
した排気エジェクタを再起動すると共に、H2 ガスの
吹込みを停止してArガスのみ2.0Nm3 /分を上
昇管の環流ガス用羽口4から吹込み、再脱炭処理を5分
間行った。再脱炭処理開始前の時点での〔C〕は平均約
25ppmであった。排気エジェクタの再起動後は、脱
ガス容器内圧力は1分間以内で2Torr以下まで低下
した。再脱炭処理終了後の〔C〕は平均約8ppm、〔
H〕は平均約3ppmであった。脱炭処理終了後はAl
脱酸処理を5分間引続き行った。
【0028】実施例2も、実施例1と同様、通常の脱炭
処理を12分間行った後、水素添加処理を3分間、再脱
炭処理を5分間、Al脱酸処理を5分間行った。実施例
1とは異なり、再脱炭処理中には図2に示したようなR
H上昇管の下方に浸漬したインジェクションランス5か
らH2 ガスを1.0Nm3 /分、上昇管の環流ガス
用羽口4からH2 ガスを2.5Nm3 /分、Arガ
スを1.5Nm3 /分それぞれ吹込み、水素の添加を
継続した。 再脱炭処理前の〔C〕は平均約25ppm、〔H〕は平
均約7ppmであった。再脱炭処理終了後の〔C〕は平
均約6ppm、〔H〕は平均約4.5ppmであった。
処理を12分間行った後、水素添加処理を3分間、再脱
炭処理を5分間、Al脱酸処理を5分間行った。実施例
1とは異なり、再脱炭処理中には図2に示したようなR
H上昇管の下方に浸漬したインジェクションランス5か
らH2 ガスを1.0Nm3 /分、上昇管の環流ガス
用羽口4からH2 ガスを2.5Nm3 /分、Arガ
スを1.5Nm3 /分それぞれ吹込み、水素の添加を
継続した。 再脱炭処理前の〔C〕は平均約25ppm、〔H〕は平
均約7ppmであった。再脱炭処理終了後の〔C〕は平
均約6ppm、〔H〕は平均約4.5ppmであった。
【0029】実施例3は、実施例1と同様通常の脱炭処
理を12分間行った後、脱ガス容器内圧力を約30To
rrとして水素添加処理を3分間行い、その後再度全段
のエジェクタを運転して再脱炭処理を5分間、Al脱酸
処理を5分間行った。水素添加処理中は図3に示したよ
うに、上昇管の環流ガス用羽口4からH2 ガスを2.
5Nm3 /分、Arガスを1.5Nm3 /分それぞ
れ吹込むと共に、鉛直下向きのラバールノズル1個を持
つ水冷構造の上吹きランスを脱ガス容器内の仮想浴面か
ら2.5mの高さまで下降して、H2 10Nm3 /
分を溶鋼浴面に吹付けた。再脱炭処理中は、上吹ランス
を上昇し、環流ガス用羽口4からのH2 ガス2.5N
m3 /分とArガス1.5Nm3 /分の吹込みを継
続した。再脱炭処理前の〔C〕は平均約25ppm、〔
H〕は平均約7ppmであった。再脱炭処理後の〔C〕
は平均約7ppm、〔H〕は平均約3.8ppmであっ
た。
理を12分間行った後、脱ガス容器内圧力を約30To
rrとして水素添加処理を3分間行い、その後再度全段
のエジェクタを運転して再脱炭処理を5分間、Al脱酸
処理を5分間行った。水素添加処理中は図3に示したよ
うに、上昇管の環流ガス用羽口4からH2 ガスを2.
5Nm3 /分、Arガスを1.5Nm3 /分それぞ
れ吹込むと共に、鉛直下向きのラバールノズル1個を持
つ水冷構造の上吹きランスを脱ガス容器内の仮想浴面か
ら2.5mの高さまで下降して、H2 10Nm3 /
分を溶鋼浴面に吹付けた。再脱炭処理中は、上吹ランス
を上昇し、環流ガス用羽口4からのH2 ガス2.5N
m3 /分とArガス1.5Nm3 /分の吹込みを継
続した。再脱炭処理前の〔C〕は平均約25ppm、〔
H〕は平均約7ppmであった。再脱炭処理後の〔C〕
は平均約7ppm、〔H〕は平均約3.8ppmであっ
た。
【0030】比較例1は、実施例1の場合と同じRH脱
ガス装置を用いて、通常の脱炭処理20分間とAl脱酸
処理5分間を行い、水素添加を行わない場合である。脱
炭処理終了後の〔C〕は平均約17ppmであった。比
較例2は、実施例1の場合と同じRH脱ガス装置を用い
て、通常の脱炭処理5分間の後、水素を添加しつつ脱炭
処理を15分間、Al脱酸処理を5分間行った場合であ
る。脱炭処理中の水素添加は上昇管の環流ガス用羽口4
からH2 ガスを6.0Nm3 /分、Arガスを1.
0Nm3 /分それぞれ吹込んで行い、その間は通常の
脱炭処理と同様全段の排気エジェクタを運転した。脱炭
処理終了後の〔C〕は平均約12ppm、〔H〕は平均
約3.5ppmであった。
ガス装置を用いて、通常の脱炭処理20分間とAl脱酸
処理5分間を行い、水素添加を行わない場合である。脱
炭処理終了後の〔C〕は平均約17ppmであった。比
較例2は、実施例1の場合と同じRH脱ガス装置を用い
て、通常の脱炭処理5分間の後、水素を添加しつつ脱炭
処理を15分間、Al脱酸処理を5分間行った場合であ
る。脱炭処理中の水素添加は上昇管の環流ガス用羽口4
からH2 ガスを6.0Nm3 /分、Arガスを1.
0Nm3 /分それぞれ吹込んで行い、その間は通常の
脱炭処理と同様全段の排気エジェクタを運転した。脱炭
処理終了後の〔C〕は平均約12ppm、〔H〕は平均
約3.5ppmであった。
【0031】脱炭処理終了後の〔C〕値の平均値と標準
偏差を表1に示した。実施例はいずれの場合も〔C〕<
10ppmまで迅速に脱炭が可能でばらつきも小さい。
偏差を表1に示した。実施例はいずれの場合も〔C〕<
10ppmまで迅速に脱炭が可能でばらつきも小さい。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明によって極低炭域での脱炭を迅速
に行うことができ、その結果〔C〕<10ppmの極低
炭素鋼を安定して大量に溶製できるようになった。また
本発明法では溶鋼の飛散による設備損傷の危険や耐火物
の異常損耗等の操業阻害要因がなく、さらに既存設備の
ガス吹込み配管に水素ガスを供給するだけの小改造で実
施が可能なため、広く工業的に適用可能である。
に行うことができ、その結果〔C〕<10ppmの極低
炭素鋼を安定して大量に溶製できるようになった。また
本発明法では溶鋼の飛散による設備損傷の危険や耐火物
の異常損耗等の操業阻害要因がなく、さらに既存設備の
ガス吹込み配管に水素ガスを供給するだけの小改造で実
施が可能なため、広く工業的に適用可能である。
【図1】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図2】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図3】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図4】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図5】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図6】本発明を実施する設備の態様を示すRH装置の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図7】水素添加処理後、再脱炭処理前の〔C〕、〔H
〕の〔C〕<10ppmを得るための好適範囲を示すグ
ラフである。
〕の〔C〕<10ppmを得るための好適範囲を示すグ
ラフである。
【図8】RH上昇管の環流ガス用羽口から水素ガスを吹
込んだ場合の脱ガス容器内圧力と水素ガスの溶解効率の
関係を示すグラフである。
込んだ場合の脱ガス容器内圧力と水素ガスの溶解効率の
関係を示すグラフである。
【図9】脱ガス容器内で水素ガスを上吹きした場合の脱
ガス容器内圧力と〔H〕濃度の関係を示すグラフである
。
ガス容器内圧力と〔H〕濃度の関係を示すグラフである
。
1 脱ガス容器
2 溶鋼鍋3 溶鋼
4 環流ガ
ス用羽口 5 インジェクションランス 6
上吹きランス 7 ガス吹込み羽口
8 ポーラスプラグ
2 溶鋼鍋3 溶鋼
4 環流ガ
ス用羽口 5 インジェクションランス 6
上吹きランス 7 ガス吹込み羽口
8 ポーラスプラグ
Claims (7)
- 【請求項1】 溶鋼を真空脱ガス装置により脱炭して
極低炭素鋼を溶製するにあたり、所定鋼中炭素濃度まで
真空脱炭処理を行った後、脱炭速度を低下させるかもし
くは実質的に脱炭を停止して水素を溶鋼中へ溶解させる
水素添加処理を行って所定鋼中水素濃度に調整し、その
後再度真空脱炭を行うことを特徴とする極低炭素鋼の溶
製方法。 - 【請求項2】 溶鋼中平均炭素濃度〔C〕(ppm)
が25ppm以下の時点において前記水素添加処理を行
い、水素添加処理後の溶鋼中水素濃度〔H〕(ppm)
を下式を満たす範囲とするよう水素添加処理を行うこと
を特徴とする請求項1記載の極低炭素鋼の溶製方法。 〔H〕≧(〔C〕−〔C〕final)/5+4ただし
、〔C〕final:脱炭目標〔C〕値(ppm) - 【請求項3】 所定鋼中炭素濃度まで真空脱炭処理を
行った後、脱ガス容器内の圧力を20Torr以上とし
つつ前記水素添加処理を行い、その後脱ガス容器内の圧
力を2Torr以下として真空脱炭処理を行うことを特
徴とする請求項1又は2記載の極低炭素鋼の溶製方法。 - 【請求項4】 前記水素添加処理が、脱ガス容器内の
圧力を30Torr以上としつつ、脱ガス容器内の溶鋼
浴面上に水素含有物質を添加する手段であることを特徴
とする請求項1〜3のいずれか記載の極低炭素鋼の溶製
方法。 - 【請求項5】 前記真空脱ガス装置としてRH真空脱
ガス装置を用い、前記水素添加処理として、RH上昇管
内側面の環流ガス用羽口、RH上昇管内に吹き込みガス
が浮上するように鍋内溶鋼中に浸漬されたインジェクシ
ョンランス、RH脱ガス容器壁面に設置された羽口、R
H脱ガス容器内の溶鋼浴面上に設置した水冷構造の昇降
可能な上吹きランスのうち一つ以上の吹込み手段から水
素含有物質を吹込むことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか記載の極低炭素鋼溶製方法。 - 【請求項6】 前記真空脱ガス装置としてRH脱ガス
装置を用い、前記水素添加処理後にRH上昇管内側面の
環流ガス用羽口、溶鋼鍋に設置されたガス吹込み羽口、
鍋内溶鋼中に浸漬されたインジェクションランスのうち
一つ以上の吹込み手段から水素含有物質を吹込むことを
特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の極低炭素鋼溶
製方法。 - 【請求項7】 前記水素含有物質として、水素ガス、
水、水蒸気、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、
水酸化マグネシウムのうち一つ以上を含有するものを用
いて前記水素添加処理を行うことを特徴とする請求項1
〜6のいずれか記載の極低炭素鋼の溶製方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3156755A JPH0798972B2 (ja) | 1990-10-03 | 1991-06-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
US07/767,984 US5152831A (en) | 1991-06-27 | 1991-09-30 | Method of producing ultra-low-carbon steel |
KR1019910017388A KR940006490B1 (ko) | 1991-06-27 | 1991-10-02 | 극저탄소강의 제조방법 |
DE69118878T DE69118878T3 (de) | 1991-06-27 | 1991-10-02 | Verfahren zum Herstellen kohlenstoffarmer Stähle |
EP91116861A EP0520085B2 (en) | 1991-06-27 | 1991-10-02 | Method of producing ultra-low-carbon steel |
CA002052737A CA2052737C (en) | 1991-06-27 | 1991-10-03 | Method of producing ultra-low-carbon steel |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26384890 | 1990-10-03 | ||
JP2-263848 | 1990-10-03 | ||
JP3156755A JPH0798972B2 (ja) | 1990-10-03 | 1991-06-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04333512A true JPH04333512A (ja) | 1992-11-20 |
JPH0798972B2 JPH0798972B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=26484423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3156755A Expired - Fee Related JPH0798972B2 (ja) | 1990-10-03 | 1991-06-27 | 極低炭素鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0798972B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57194206A (en) * | 1981-05-26 | 1982-11-29 | Kawasaki Steel Corp | Production of molten extra low carbon steel |
JPS63143216A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | Nippon Steel Corp | 極低炭素・低窒素鋼の溶製方法 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156755A patent/JPH0798972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57194206A (en) * | 1981-05-26 | 1982-11-29 | Kawasaki Steel Corp | Production of molten extra low carbon steel |
JPS63143216A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | Nippon Steel Corp | 極低炭素・低窒素鋼の溶製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0798972B2 (ja) | 1995-10-25 |
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