JP2000063933A

JP2000063933A - 低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法

Info

Publication number: JP2000063933A
Application number: JP10242562A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Aoki; 裕幸青木; Kunihiko Fujiwara; 邦彦藤原
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】同一の浸漬管を用いてブースター等に供給す
る蒸気等の消費量の増大や耐火物の損耗を防止し、吸窒
素による窒素ピックアップを抑制した低窒素低硫黄溶鋼
の減圧精錬方法を提供する。【解決手段】一本の浸漬管１３を取鍋１１内の溶鋼１
２に浸漬して、取鍋１１の底部１８から不活性ガスを吹
き込みながら、浸漬管１３内を減圧して脱炭及び脱ガス
精錬を行う溶鋼１２の減圧精錬方法において、脱炭及び
脱ガス精錬を行って後、浸漬管１３内を低真空度にし
て、浸漬管１３内にフラックスを添加して溶鋼１２の脱
硫精錬を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱炭及び脱ガス精
錬を行う減圧精錬装置を用いた吸窒素を抑制した低窒素
低硫黄溶鋼の減圧精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の炭素あるいは窒素濃度を低下させ
る方法として、真空（減圧）を利用したＲＨ、ＤＨやＶ
ＯＤ等が広く用いられている。しかし、これ等の方法で
は、溶鋼の炭素や窒素をある程度にまで低減できるが、
十分に低減した溶鋼の溶製は困難である。従って、減圧
下における精錬効率を高めて極低炭素、低窒素や低硫黄
の溶鋼の溶製を行う方法として、例えば、特開平１−９
２３１４号公報には、脱炭及び脱ガス処理（精錬）で
は、取鍋内径の０．５以下の内径を有する浸漬管を用い
て、この浸漬管内を排気して減圧すると共に、取鍋の底
部から不活性ガスを吹き込んで溶鋼の攪拌を行い、更
に、脱硫処理（精錬）では、取鍋内径の０．５より大き
い内径を有する円筒形の浸漬管を用いて、浸漬管内を減
圧すると共に、取鍋の底部の羽口あるいはランスから溶
鋼中に脱硫剤を吹き込む取鍋精錬方法が提案されてい
る。また、特開平７−２７８６３９号公報には以下に示
す精錬方法が記載されている。すなわち浸漬管内径Ｄ₁
／取鍋内径Ｄを０．５〜０．８にした浸漬管を溶鋼に浸
漬する。この浸漬管内を排気して減圧し、溶鋼を吸い上
げた状態で取鍋の底部から不活性ガスを吹き込んで溶鋼
を攪拌しながらＡｌあるいはＡｌ合金鉄を添加して吹酸
を行って昇温する。次いで、減圧した状態で浸漬管内に
脱硫用のフラックスを添加して精錬を行う。そして、浸
漬管内を大気圧に複圧し、浸漬管の浸漬深さを０．５ｍ
未満にして不活性ガスによる攪拌を行なっている。この
精錬は、溶鋼を吹酸昇温できるので、脱硫精錬等に要す
る時間の経過によって低下する溶鋼の温度を考慮して予
め昇温できること、精錬炉（転炉）等に配合する冷鉄源
（スクラップ）の使用量を増加できること等の利点があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−９２３１４号公報に記載された精錬方法では、脱炭
及び脱ガス精錬に用いる浸漬管と脱硫精錬に用いる浸漬
管の条件が異なるので二種類の浸漬管が必要になる。従
って、脱炭及び脱ガス精錬を行った浸漬管をそのまま用
いて、引き続き脱硫精錬を連続した工程で行なうことが
困難となり、それぞれに別の浸漬管を用いるので浸漬管
の耐火物の消耗を招き耐火物コストが上昇する。更に、
脱炭、脱ガス精錬と同様に、脱硫精錬においても２ｔｏ
ｒｒ近傍の高真空度に減圧して脱硫反応を向上させるた
めに、ブースター等に供給する蒸気等の消費量が増大す
る等の問題がある。また、特開平７−２７８６３９号公
報に記載された精錬方法では、ＡｌあるいはＡｌ合金鉄
を添加し、吹酸を行って昇温してから、減圧下で脱硫精
錬を行うために、スラグが過剰に酸化されて、脱硫反応
の阻害や昇温に伴う耐火物の損耗が生じる。更に、この
精錬は、１００ｔｏｒｒ以下の高真空度に減圧して、溶
鋼の攪拌を強めて脱硫するので、ブースター等に供給す
る蒸気等の消費量が増大する。また、この脱硫精錬を終
了した後に、浸漬管内を大気圧に複圧してから不活性ガ
スにより溶鋼の攪拌を行うので、浸漬管及び排気系等か
らの浸入空気によって、溶鋼への吸窒素（窒素ピックア
ップ）が発生して低窒素の溶鋼の溶製が困難となる等の
問題がある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、同一の浸漬管を用いてブースター等に供給する蒸気
等の消費量の増大や耐火物の損耗を防止し、吸窒素を抑
制した低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法は、一本の浸漬
管を取鍋内の溶鋼に浸漬して、前記取鍋の底部から不活
性ガスを吹き込みながら、前記浸漬管内を減圧して脱炭
及び脱ガス精錬を行う溶鋼の減圧精錬方法において、前
記脱炭及び脱ガス精錬を行って後、前記浸漬管内を低真
空度にして、該浸漬管内にフラックスを添加して前記溶
鋼の脱硫精錬を行う。

【０００６】請求項２記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精
錬方法は、請求項１記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬
方法において、前記浸漬管内を２００〜７５５ｔｏｒｒ
の低真空度にする。ここで、脱硫精錬を行う際の真空度
が２００ｔｏｒｒ未満の高真空度では、ブースター等に
供給する蒸気等の消費量が増大し、攪拌が強くなって浸
漬管内に形成されたスラグによる耐火物の損耗等が発生
する。一方、７５５ｔｏｒｒを超える低真空度では、排
気ダクト等の排気系から浸入する空気による溶鋼の吸窒
素（窒素ピックアップ）が発生する。

【０００７】請求項３記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精
錬方法は、請求項１又は２記載の低窒素低硫黄溶鋼の減
圧精錬方法において、前記浸漬管内に添加するフラック
スのＣａＯ含有量を５０〜９９重量％とする。浸漬管内
に添加するフラックスのＣａＯ含有量が５０重量％未満
では、フラックス中のＣａＯ含有量が不足して溶鋼の脱
硫が悪くなる。一方、フラックスのＣａＯ含有量が９９
重量％を超えると、ＣａＯの純度が高くなるのでフラッ
クスの価格が高くなり、脱硫精錬費用が増大する。

【０００８】請求項４記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精
錬方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の低窒素
低硫黄溶鋼の減圧精錬方法において、前記浸漬管の溶鋼
浸漬部の内表面積が前記取鍋内の全溶鋼表面積の０．１
〜０．７を有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法を適用する減圧精錬装
置１０の断面図である。まず、減圧精錬装置１０は、鋼
製で耐火物（図示せず）を内張りした取鍋１１と、取鍋
１１内の溶鋼１２に浸漬する一本の浸漬管１３及び真空
槽１４と、浸漬管１３及び真空槽１４の内部を排気して
減圧するためのエゼクターに連接した排気ダクト１５
と、浸漬管１３内に合金鉄等を添加するための貯蔵ホッ
パー１６、添加シュート１７を備えている。更に、取鍋
１１の底部１８には、取鍋１１内に不活性ガスを吹き込
むためのポーラスプラグ１９を設けている。なお、１２
ａは浸漬管１３内の溶鋼１２の湯面であり、１３ａ、１
４ａは浸漬管１３と真空槽１４をボルト・ナット等の締
結手段により接合するためのフランジである。

【００１０】次に、本実施の形態に係る低窒素低硫黄溶
鋼の減圧精錬方法について説明する。取鍋１１に図示し
ない転炉等の精錬炉により、炭素濃度が２００〜５００
ｐｐｍに脱炭精錬された１５０トンの溶鋼１２を受鋼
し、ポーラスプラグ１９から不活性ガスの一例であるア
ルゴンガスを溶鋼１２中に０．６〜１５ＮＬ／（分・溶
鋼トン）吹き込みながら、この溶鋼１２内に浸漬管１３
を浸漬して、浸漬管１３及び真空槽１４内を０．１〜１
００ｔｏｒｒに減圧して脱炭及び脱ガス精錬を行った。
また、この取鍋１１と浸漬管１３の条件としては、浸漬
管の溶鋼浸漬部の内表面積（Ｓ₂）／取鍋１１内の全溶
鋼表面積（Ｓ₁）を０．１〜０．７となるようにした。
これは、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）が０．１より小さいと、浸
漬管１３内に吹き込まれるアルゴンガスにより形成され
る気泡活性面（アルゴンガス気泡の放出面）が狭くなり
脱炭や脱ガス後に行う脱硫精錬の促進が阻害される。ま
た、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）が０．７より大きくなるとサン
プリング等の作業性が阻害される。この理由から
（Ｓ₂）／（Ｓ₁）を０．１５〜０．６５にするとより
好ましい結果が得られる。そして、ポーラスプラグ１９
から供給されるアルゴンガスによって、取鍋１１内の溶
鋼１２が図１中の矢印で示す流れによって攪拌され、浸
漬管１３内の溶鋼１２の湯面１２ａで膨張したアルゴン
ガスの気泡の活性面によって脱炭反応が促進され、脱炭
と減圧雰囲気による脱水素及び脱窒素等の脱ガスが行わ
れる。この脱炭及び脱ガス精錬は、溶鋼１２中の炭素濃
度が３〜１０ｐｐｍ、水素濃度が１〜４ｐｐｍに到達し
た時点で終了した。

【００１１】脱炭及び脱ガス精錬を終了した後、引き続
きポーラスプラグ１９からアルゴンガス量を０．６〜１
０ＮＬ／（分・溶鋼トン）供給しながら、浸漬管１３及
び真空槽１４内を２００〜７５５ｔｏｒｒの低真空度に
減圧する。そして、貯蔵ホッパー１６からＣａＯを５０
〜９９重量％含有した脱硫用のフラックスを１〜５ｋｇ
／（溶鋼トン）を切り出して添加シュート１７から浸漬
管１３内に添加する。このフラックスは、ＣａＯの他に
ホタル石、アルミナ等を１〜５０重量％添加することに
より、溶解あるいは軟化が促進され、脱硫反応が向上す
るので好ましい。添加されたフラックスは、湯面１２ａ
で溶鋼熱により溶解あるいは軟化してスラグ化し、図１
中の矢印で示す流れによって攪拌される溶鋼１２と接触
して溶鋼１２中の硫黄（Ｓ）がフラックスに補足されて
脱硫精錬が行われる。この脱硫精錬の際に、浸漬管１３
及び真空槽１４の内部は、一応外気と遮断された状態で
あるが、排気ダクト１５を含めたガスクーラーやエゼク
ター等の排気系に生じた隙間から空気が浸入して、浸漬
管１３及び真空槽１４内の窒素濃度が高くなり、この窒
素がスラグや溶鋼１２と接触して、溶鋼１２が吸窒素を
行ういわゆる窒素ピックアップが発生する。従って、前
記したように、脱硫精錬の際の浸漬管１３及び真空槽１
４内を２００〜７５５ｔｏｒｒの低真空度に減圧状態に
保持することにより、排気系から浸入する空気を強制的
に排出して、スラグや溶鋼１２と接触する雰囲気中の窒
素濃度を低減できるので、溶鋼１２の窒素ピックアップ
を防止できる。また、浸漬管１３及び真空槽１４内を減
圧しているので、アルゴンガスが湯面１２ａに浮上する
際に積極的に気泡膨張が促進され、攪拌の強化と気泡の
破泡に伴うスラグと溶鋼１２の混合や接触が促進されて
脱硫反応も向上できる。この理由から、脱硫精錬の際の
真空度を３００〜７００ｔｏｒｒの低真空度に減圧する
とより好ましい結果が得られる。

【００１２】

【実施例】次に、低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法の実
施例について説明する。転炉を用いて、炭素濃度を３０
０ｐｐｍに脱炭した１５０トンの溶鋼１２を取鍋１１に
受鋼し、ポーラスプラグ１９からアルゴンガス５ＮＬ／
（分・溶鋼トン）を吹き込みながら、取鍋１１の全溶鋼
表面積に対する浸漬管の溶鋼浸漬部の内表面積（Ｓ₂／
Ｓ₁ )が０．３５の浸漬管１３を浸漬し、浸漬管１３及
び真空槽１４内を減圧して脱炭及び脱ガス精錬を行って
後、引き続き脱硫精錬を行った。そして、硫黄（Ｓ）値
及び窒素濃度を調査した。

【００１３】表１に示すように、実施例１は、まず、浸
漬管１３内を２ｔｏｒｒに減圧して炭素濃度７ｐｐｍの
溶鋼１２を得た後、浸漬管１３内を７００ｔｏｒｒに減
圧し、フラックスの一例である生石灰粉（ＣａＯを９８
重量％含有）を２ｋｇ／溶鋼トン添加して６分間の脱硫
精錬を行った場合であり、硫黄（Ｓ）値が０．００３重
量％と良好な値が得られ、溶鋼１２の窒素ピックアップ
も全く無く窒素濃度１８ｐｐｍの低窒素低硫黄溶鋼が得
られ、総合評価としては優れた結果（○）であった。ま
た、実施例２は、浸漬管１３内を５ｔｏｒｒに減圧して
炭素濃度７ｐｐｍの溶鋼１２を得た後、浸漬管１３内を
３００ｔｏｒｒに減圧し、ＣａＯを６０重量％（残部が
ほたる石）含有した脱硫用フラックスを４ｋｇ／溶鋼ト
ン添加して５分間の脱硫精錬を行った場合であり、硫黄
（Ｓ）値が０．００３重量％と良好な値が得られ、溶鋼
１２の窒素ピックアップも全く無く窒素濃度１６ｐｐｍ
の低窒素低硫黄溶鋼が得られ、総合評価としては優れた
結果（○）であった。

【００１４】

【表１】

【００１５】これに対して、比較例は、浸漬管１３内を
２ｔｏｒｒに減圧して炭素濃度７ｐｐｍの溶鋼１２を得
た後、浸漬管１３内を７６０ｔｏｒｒの大気圧にして、
生石灰粉（ＣａＯを９８重量％含有）を２ｋｇ／溶鋼ト
ン添加して６分間の脱硫精錬を行った場合であり、硫黄
（Ｓ）値が０．００４重量％とやや悪い値となり、溶鋼
１２の窒素ピックアップが発生して窒素濃度２５ｐｐｍ
の低窒素低硫黄溶鋼が得らず、総合評価としては悪い結
果（×）であった。

【００１６】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、溶鋼１２の脱硫精錬の前に、溶鋼１２中に
Ａｌ、Ａｌ合金等の脱酸剤を添加してからフラックスを
添加しても良く、フラックスの添加の方法も一括、分割
や連続添加等を行うことができる。更に、フラックスと
して、金属ＭｇやＭｇ合金を用いるか、あるいはこの金
属ＭｇやＭｇ合金にアルミナやＣａＯ等を混合したもの
を用いることができる。また、脱炭精錬の条件として、
極低炭素（炭素濃度１０ｐｐｍ以下）になるまで脱炭し
ていない低炭素の溶鋼１２を用いて、前述の脱硫精錬を
行って低窒素低硫黄溶鋼を得ることもできる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１〜４記載の低窒素低硫黄溶鋼の
減圧精錬方法は、一本の浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し
て、取鍋の底部から不活性ガスを吹き込みながら、浸漬
管内を減圧して脱炭及び脱ガスを行う溶鋼の減圧精錬方
法において、脱炭及び脱ガス精錬を行って後、浸漬管内
を低真空度にしてから、浸漬管内にフラックスを添加し
て溶鋼の脱硫精錬を行うので、同一の浸漬管を用いてブ
ースター等に供給する蒸気等の節減や耐火物の損耗を防
止し、吸窒素による窒素ピックアップを抑制して低窒素
低硫黄溶鋼を溶製することができる。

【００１８】特に、請求項２記載の低窒素低硫黄溶鋼の
減圧精錬方法は、浸漬管内を２００〜７５５ｔｏｒｒの
低真空度にするので、蒸気等の安定した節減が可能とな
り、確実に低窒素の溶鋼を溶製することができる。

【００１９】請求項３記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精
錬方法は、浸漬管内に添加するフラックスのＣａＯ含有
量を５０〜９９重量％とするので、溶鋼に含有する硫黄
（Ｓ）を脱硫反応により脱硫し、復硫等を防止して低硫
黄の溶鋼を容易に得ることができる。

【００２０】請求項４記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精
錬方法は、浸漬管の溶鋼浸漬部の内表面積が取鍋内の全
溶鋼表面積の０．１〜０．７を有するので、脱硫反応が
促進され低硫黄の溶鋼を安定して溶製することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る低窒素低硫黄溶鋼
の減圧精錬方法に適用する減圧精錬装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０減圧精錬装置１１取鍋１２溶鋼１２ａ湯面１３浸漬管１３ａフラン
ジ１４真空槽１４ａフラン
ジ１５排気ダクト１６貯蔵ホッ
パー１７添加シュート１８底部１９ポーラスプラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一本の浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬し
て、前記取鍋の底部から不活性ガスを吹き込みながら、
前記浸漬管内を減圧して脱炭及び脱ガス精錬を行う溶鋼
の減圧精錬方法において、前記脱炭及び脱ガス精錬を行
って後、前記浸漬管内を低真空度にして、該浸漬管内に
フラックスを添加して前記溶鋼の脱硫精錬を行うことを
特徴とする低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法。
【請求項２】前記浸漬管内を２００〜７５５ｔｏｒｒ
の低真空度にすることを特徴とする請求項１記載の低窒
素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法。
【請求項３】前記浸漬管内に添加するフラックスのＣ
ａＯ含有量を５０〜９９重量％とすることを特徴とする
請求項１又は２記載の低窒素低硫黄溶鋼の減圧精錬方
法。
【請求項４】前記浸漬管の溶鋼浸漬部の内表面積が前
記取鍋内の全溶鋼表面積の０．１〜０．７を有すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の低窒
素低硫黄溶鋼の減圧精錬方法。