JPH05287360A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

極低炭素鋼の溶製方法

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JPH05287360A
JPH05287360A JP8375892A JP8375892A JPH05287360A JP H05287360 A JPH05287360 A JP H05287360A JP 8375892 A JP8375892 A JP 8375892A JP 8375892 A JP8375892 A JP 8375892A JP H05287360 A JPH05287360 A JP H05287360A
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JP
Japan
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molten steel
gas
mass
decarburization
concentration
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Withdrawn
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JP8375892A
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English (en)
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Akito Kiyose
清瀬明人
Hironori Goto
後藤裕規
Muneyasu Nasu
那須宗泰
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空脱ガス処理により、極低炭素鋼を効率的
かつ経済的に溶製する方法を提供する。 【構成】 [C]濃度が0.02mass%以下の領域
において、炭素源を含まない固体Ca(OH)2 ,Mg
(OH)2 ,Fe(OH)2 を溶鋼1トン当り毎分0.
75モル以上7.5モル以下の添加速度で溶鋼に添加
し、発生するガスにより気・液反応界面積を増大させ、
脱炭反応を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の真空脱ガス装置
において、溶鋼中の炭素(以下、[C]と記す)の含有
量を極微量、例えば、0.001mass%以下まで除
去し、極低炭素鋼を溶製するための効率的かつ経済的な
極低炭素鋼の溶製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、製鉄業においては、溶鋼の脱炭
処理を、例えば第3版鉄鋼便覧II製銑・製鋼671〜
685ページに示されているような減圧脱炭装置を用い
て実施している。しかし、[C]濃度が0.005ma
ss%以下になると脱炭速度が急激に低下し、[C]含
有量を極微量まで迅速に低減することは容易でない。
[C]濃度が0.005mass%以下では、溶鋼内部
からのCO気泡の発生を伴う脱炭反応が少なくなり、溶
鋼自由表面あるいは、吹込まれたAr気泡と溶鋼との界
面における脱炭反応が主体となると言われている。した
がって、[C]濃度が0.005mass%以下の領域
において、気・液反応界面積を増大させて脱炭反応を促
進させる方策がとられる。
【0003】例えば、RH真空脱ガス装置において、
[C]濃度が0.01mass%以下の領域で気・液反
応界面積の増大と溶鋼強攪拌をねらってH2 ガス、H2
+Arガス、アンモニアガスなどの水素含有物質を溶鋼
中に吹込み、水素ガスボイリングをおこなわせることに
より脱炭反応を促進する方法が特公昭60−21207
号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この方法の場合、水素
含有ガスを溶鋼中に吹込む際、ガスを吹込むためのポー
ラスレンガや浸漬ランスの異常溶損のため安定して溶鋼
にガスを吹込むことは困難である。さらに、水素を一旦
溶鋼中に溶解させるため、脱炭処理の後に溶鋼から水素
を除去する工程が必要である。このため、処理時間が長
くなり、経済的には不利である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、減圧下において、溶鋼の脱炭処理を実施する
にあたり、溶鋼中の炭素濃度が0.020mass%以
下の領域で、真空槽内の溶鋼に、Ca(OH)2 ,Mg
(OH)2 ,Fe(OH)2 の一種もしくは二種以上の
混合物を溶鋼1トンあたりに毎分0.75モル以上、
7.5モル以下の添加速度で添加することを特徴とする
極低炭素鋼の溶製方法、を提供するものである。
【0006】
【作用】以下、本発明について詳細に述べる。本発明の
本質は、ガス成分を含有する固体物質を溶鋼に添加した
ときに瞬間的に分解して発生するガスによって、気・液
反応界面積を増大させることにある。
【0007】一般に、減圧下での溶鋼の脱炭反応は、大
きくつぎの3種類に分類される。すなわち、 溶鋼内部、耐火物表面で[C]と酸素(以下、[O]
と記す)との反応、この場合はCO気泡の発生を伴う。 減圧雰囲気にさらされている溶鋼自由表面での、
[C]と[O]との反応。 溶鋼中に吹込まれたアルゴン気泡と溶鋼との界面で起
こる[C]と[O]との反応。 とに分類される。これらの反応の内、[C]濃度が0.
020mass%超の領域ではの反応が主体であるこ
とが明らかにされている。この領域では、溶鋼内部から
CO気泡発生が活発に起こっており、ガス成分含有物質
を溶鋼に添加して、気・液反応界面積を拡大しても脱炭
反応の促進には効果が小さい。
【0008】[C]濃度が0.020mass%以下、
0.005mass%超の領域では、の反応の割合が
[C]濃度の低下とともに小さくなり、気・液反応界面
積を増大させ脱炭反応を促進させるため、ガス発生物質
を添加することは重要であるが、ガス発生物質添加によ
る脱炭反応促進効果は不十分である。
【0009】一方、[C]濃度が0.005mass%
以下の領域では、脱炭反応は、の溶鋼自由表面及び
のアルゴン気泡と溶鋼との界面での反応が主体となる。
この領域では、気・液反応界面積を大きくすることが脱
炭反応の促進には特に重要である。
【0010】脱炭促進のために溶鋼に添加すべきガス成
分含有物質は、溶鋼に接触したときすぐに分解し、ガス
を発生させ、かつ、炭素源を含有しないものが望まし
い。したがって、ガス成分を含有する物質として、Ca
(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe(OH)2 を用いる
こととする。さらに、これらの物質を単独で添加して
も、二種以上を混合してもよく脱炭促進効果は同等であ
る。
【0011】Ca(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe
(OH)2 を溶鋼に添加したときにはそれぞれ(a)
式,(b)式、(c)式に示す反応により、気泡が発生
する。
【0012】 Ca(OH)2 →CaO+H2 O→CaO+[O]+H2 (a) Mg(OH)2 →MgO+H2 O→MgO+[O]+H2 (b) Fe(OH)2 →FeO+H2 O→FeO+[O]+H2 (c) 1モルのCa(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe(O
H)2 より1モルのH2OガスあるいはH2 ガスが発生
する。
【0013】Ca(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe
(OH)2 を溶鋼に添加し、脱炭を促進させるために
は、その添加速度が重要である。そこで、つぎにこれら
のガス成分含有固体物質の溶鋼への添加速度を溶鋼トン
当り毎分0.75モル以上7.5モル以下に限定した理
由について述べる。
【0014】前述したように、[C]濃度が0.005
mass%以下では、溶鋼内部から発生するCOガスの
量が少なくなり、真空槽内の自由表面がガスによって乱
される度合いが小さくなる。そのため気・液反応界面積
が小さくなり、溶鋼自由表面での脱炭速度が小さくな
る。そこで、溶鋼内部からのCOガス発生量の減少を上
記ガス成分含有固体物質を添加することによって補うこ
とにより脱炭を促進することができる。
【0015】通常の真空脱ガス設備では、[C]濃度が
0.005mass%のときには、(d)式で表わされ
る脱炭速度の容量係数kcとしては、0.2(1/mi
n)程度の値が得られている。
【0016】 −d[mass%C]/dt=kc・[mass%C] (d) ここで、[mass%C]は、溶鋼中の炭素濃度(ms
sa%)、tは時間、kcは脱炭反応の容量係数(1/
min)をそれぞれ表わす。
【0017】[C]濃度が0.005mass%のとき
cが0.2(1/min)であるとき、COガス発生
量はおよそ溶鋼1トン当り毎分0.75モルである。
[C]濃度が0.005mass%以下では、[C]濃
度の低下とともにkcが小さくなり、溶鋼内部から発生
するCOガスの量が少なくなる。(a)式〜(c)式に
示すように、上記ガス成分含有固体物質1モルを溶鋼に
添加したとき、1モルのガスが発生するから、溶鋼1ト
ン当りに毎分0.75モルのガスを発生させるために
は、溶鋼1トン当り0.75モルの上記固体物質を添加
すればよい。そうすることによって、[C]濃度が0.
005mass%以下の領域でも、[C]濃度が0.0
05mass%のときに溶鋼内部から発生するCOガス
と同等の流量のガスを溶鋼内部から発生させることがで
きる。
【0018】図1に、脱炭促進効果に及ぼすMg(O
H)2 の溶鋼への添加速度の影響を示す。ここでは、脱
炭促進効果は、Mg(OH)2 を溶鋼1トン当り毎分
0.75モルの添加速度で添加したときの脱炭促進量を
基準として相対評価した。なお、図1の添加速度と脱炭
促進効果との関係はCa(OH)2 ,Fe(OH)2
場合も同様であった Mg(OH)2 の溶鋼への添加速度が大きいほど、脱炭
促進効果は大きくなるが、溶鋼1トン当りに毎分7.5
モル超の添加速度で添加すると、生成されるMgOが溶
鋼表面を被覆し、脱炭速度がかえって小さくなること
が、実験により確かめられた。よって、添加速度の上限
は溶鋼1トン当り毎分7.5モルとする。
【0019】以上より、Ca(OH)2 ,Mg(OH)
2 ,Fe(OH)2 の一種もしくは二種以上の混合物の
溶鋼への添加速度は溶鋼1トンあたりに毎分0.75モ
ル以上、7.5モル以下の範囲とする。
【0020】Ca(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe
(OH)2 の溶鋼への添加は連続的であっても、断続的
であってもよく脱炭促進効果はいずれも同等である。
【0021】Ca(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe
(OH)2 の溶鋼への添加方法は、溶鋼の上方から添加
する方法、溶鋼中にランスを浸漬させて、不活性ガスを
搬送ガスとして溶鋼中に吹込む方法のいずれでもよい。
【0022】水素含有ガスを溶鋼中に吹込む際、ガスを
吹込むためのポーランスレンガや浸漬ランスの異常溶損
のため安定して溶鋼にガスを吹込むことは困難である。
さらに、水素を一旦溶鋼中に溶解させるため、脱炭処理
の後に水素を除去する工程が必要である。このことは、
処理時間の延長をもたらし、経済的には不利である。
【0023】本発明の方法のように固形物質を溶鋼に添
加する場合には、ポーラスレンガやランスの異常溶損は
なく、溶鋼中に溶解する水素の量も少ないため、脱水素
工程も不要である。
【0024】さらに、溶鋼に添加するガス成分含有物質
の粒径も重要である。すなわち、粒径が小さすぎると、
真空排気のためのガスの流れにより系外に運ばれ溶鋼へ
の添加歩留りが小さくなるため不利である。また、粒径
が大きすぎると、溶鋼に添加したときに発生する気泡が
大きくなり、単位添加量当りの気・液反応界面積増大効
果が小さい。粒径について、詳細に調査した結果、0.
2mm以上10mm以下であれば、添加歩留りが大き
く、気・液反応面積増大効果も大きく、脱炭促進には効
果的であることが明らかとなった。したがって、ガス成
分含有物質の粒径は0.2mm以上10mm以下が望ま
しい。
【0025】本発明の方法は、種々の真空脱ガス装置、
例えば、RH,DH,VODに適用することができる。
【0026】さらに、本発明の方法は、脱炭反応と同様
に気・液界面で起こる脱窒反応の促進にも有効である。
【0027】
【実施例】
実施例−1 初期成分が[C];0.02mass%,[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%,[P];0.005〜0.02mass%、
[S];0.003〜0.15mass%,[Al];
0.002mass%以下で重量が300トン溶鋼をR
H真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施した。真空槽
内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmのMg(OH)2
毎分13.05kg(溶鋼1トン当り毎分0.75モ
ル)の添加速度で連続的に添加した。このときの[C]
濃度の経時変化を図2に示す。比較例1は、真空槽内の
溶鋼に上方から粒径1〜2mmのMg(OH)2 を毎分
8.7kg(溶鋼1トン当り毎分0.5モル)の添加速
度で連続的に添加した場合の[C]濃度の経時変化であ
る。Mg(OH)2 の添加速度が溶鋼1トン当り毎分
0.5モルの場合は脱炭促進効果が小さいのに対して、
添加速度が溶鋼1トン当り毎分0.75モルで添加した
場合には、0.001mass%以下まで[C]濃度を
低減することができた。
【0028】実施例−2 初期成分が[C];0.02mass%,[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%,[P];0.005〜0.02mass%,
[S];0.003〜0.015mass%,[A
l];0.002mass%以下で重量が300トンの
溶鋼をRH真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施し
た。真空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmのMg
(OH)2 を毎分130.5kg(溶鋼1トン当り毎分
7.5モル)の添加速度で連続的に添加した。このとき
の[C]濃度の経時変化を図3に示す。比較例2は、真
空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmMg(OH)2
を毎分174kg(溶鋼1トン当り毎分10モル)の添
加速度で連続的に添加した場合の[C]濃度の経時変化
である。Mg(OH)2 の添加速度が溶鋼1トン当り毎
分10モルの場合は脱炭促進効果が小さいのに対して、
添加速度が溶鋼1トン当り毎分7.5モルで添加した場
合には、[C]濃度を0.001mass%以下まで低
減することができた。
【0029】実施例−3 初期成分が[C];0.02mass%,[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%,[P];0.005〜0.02mass%,
[S];0.003〜0.015mass%,[A
l];0.002mass%以下で重量が300トンの
溶鋼をRH真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施し
た。真空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmの表1に
示すガス成分含有固体物質を溶鋼1トン当り毎分0.7
5モルの添加速度で連続的に添加した。このときの脱炭
処理開始から20分後の[C]濃度を表1に併示した。
Ca(OH)2 ,Mg(OH)2 ,Fe(OH)2 及び
Mg(OH)2 とFe(OH)2 の混合物を添加した場
合にはいずれも[C]濃度が0.001mass%以下
にすることができたのに対して、炭素源を含有するCa
CO3 を添加した場合には[C]濃度を0.001ma
ss%以下に低減することができなかった。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】本発明により、従来の水素を一担溶鋼中
に溶解させる、あるいは、C含有のガス成分含有固体物
を添加する事なしに、溶鋼の脱炭反応を促進することが
でき、後工程での脱水素処理、あるいは脱炭処理の延長
なしに、[C]濃度が0.001mass%以下の極低
炭素鋼を経済的に、且つ、効率的に、溶製できるように
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭促進効果に及ぼすMg(OH)2 添加速度
の影響を示す図。
【図2】[C]濃度の経時変化を示す図。
【図3】[C]濃度の経時変化を示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧下において、溶鋼の脱炭処理を実施
    するにあたり、溶鋼中の炭素濃度が0.020mass
    %以下の領域で、真空槽内の溶鋼に、Ca(OH)2
    Mg(OH)2 ,Fe(OH)2 の一種もしくは二種以
    上の混合物を溶鋼1トンあたりに毎分0.75モル以
    上,7.5モル以下の添加速度で添加することを特徴と
    する極低炭素鋼の溶製方法。
JP8375892A 1992-04-06 1992-04-06 極低炭素鋼の溶製方法 Withdrawn JPH05287360A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220532A (zh) * 2016-12-13 2018-06-29 鞍钢股份有限公司 一种提高钢水洁净度的二次精炼方法
CN108611465A (zh) * 2016-12-13 2018-10-02 鞍钢股份有限公司 一种提高rh脱碳速率的钢水精炼方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220532A (zh) * 2016-12-13 2018-06-29 鞍钢股份有限公司 一种提高钢水洁净度的二次精炼方法
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Effective date: 19990608