JP2000129338A - 清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents
清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法Info
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Abstract
炭処理した後、脱酸処理用のAl添加と同時にまたは添
加後に、真空槽内に見掛け比重が1.0〜3.5の媒溶
剤粒を、媒溶剤粒の添加速度W(kg/分・溶鋼t)、
真空処理時の溶鋼の環流量Q(t/分・溶鋼t)とした
とき、W/Qが0.5〜12に相当する量添加する。M
gOを主要成分とする媒溶剤粒が望ましい。また、1〜
30mmの間に90%以上入る媒溶剤粒径が望ましい。
Description
低炭素鋼の溶製方法に関する。
ることが要求される自動車の外装用鋼板には、極低炭素
鋼が用いられており、溶製の際には、鋼の極低炭素化お
よび高清浄化対策が採られている。
装置を用いて未脱酸溶鋼の脱炭反応をおこさせる方法が
一般的である。すなわち、転炉等の製鋼炉より炭素含有
率が0.02〜0.1重量%の未脱酸溶鋼を取鍋に出鋼
し、その後に真空処理装置を用いて減圧下で溶鋼中酸素
と炭素を反応させることにより炭素含有率0.001〜
0.005重量%まで脱炭する。
ために必要な酸素含有率は、0.04重量%以上である
ことが知られている。このような酸素含有率の高い溶鋼
を転炉等の製鋼炉で得る場合、スラグ中の低級酸化物で
あるFeOとMnOの含有率の合計が、15〜20重量
%程度と高くなる。
った極低炭素溶鋼では、真空処理後から連続鋳造中の間
に、取鍋内溶鋼中のAlとスラグ中の低級酸化物が反応
する。この反応によりAl酸化物(Al2 O3 )が生成
する。この酸化物の一部は、連続鋳造中にタンデイッシ
ュ内や鋳型内の溶鋼から除去されずに鋳片に残存して非
金属介在物となり、鋼の清浄性を悪化させる。
表面付近に集積しやすく、そのため自動車の外装用鋼板
の表面欠陥となったり、また、連続鋳造中の浸漬ノズル
が閉塞する原因となったりする場合がある。浸漬ノズル
が閉塞すると連々鋳ができなくなり生産性が阻害される
ばかりでなく、ノズル内を通過する溶鋼に偏流が生じて
鋳型内の流動状態が変化し表面欠陥が生じる。さらにこ
のノズル閉塞を防ぐために、ノズルの上部より吹き込ま
れるAr等の不活性ガスの流量を増加する必要が生じ
る。この吹き込まれた不活性ガスも、鋳片の表面近傍に
残留し捕捉された場合には、表面欠陥の一因となる。こ
のような表面欠陥を防止するために、鋳片や熱間圧延し
た鋼板用素材の表面を手入れする場合は、経済性や生産
性の面から大きな問題を生じる。
処理を行った後に、真空槽内に酸化物系の媒溶剤を添加
することにより、鋼中のAlと反応を起こしやすいFe
OやMnOなどの低級酸化物の含有率が高いスラグの組
成を制御したり、スラグと溶鋼との間を遮断する対策な
どが採られてきた。
脱炭処理後にAlにより脱酸処理を行った後に、真空槽
内にCaOを添加し、スラグ中のCaOのAl2 O3 に
対するモル比を0.5〜2.0の範囲にして、スラグ組
成を制御する方法が開示されている。この方法は、Ca
Oを真空槽内の上部シュートから、1〜2kg/溶鋼t
程度添加する方法であるが、添加したCaOがスラグと
溶鋼の界面に均一に分散しない場合がある。すなわち、
CaO量が不足したり、または過剰になって部分的に固
まったりする場合がある。
脱炭処理後にAlにより脱酸処理を行った後に、真空槽
内にMgOを主成分とする酸化物を添加し、スラグと溶
鋼の界面に介在させる方法が開示されている。MgO
を、真空槽内のシュートまたは真空槽外の取鍋内に浸漬
した管から、2〜5kg/溶鋼t程度添加する方法であ
る。この方法では、MgO添加を概念的に示したにすぎ
ず、スラグと溶鋼の界面に均一に分散しない場合があ
る。すなわち、MgO量が不足したり、または過剰にな
って部分的に固まったりする場合がある。
理における脱炭速度を損なうことなく、かつスラグから
の溶鋼の再酸化を抑制し、さらに連続鋳造の際に浸漬ノ
ズルの閉塞が起こり難い、清浄性に優れた極低炭素鋼の
溶製方法を提供することを目的とする。
(1)に示す清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法にあ
る。
鋼を脱炭処理した後、脱酸処理用のAl添加と同時にま
たは添加後に、真空槽内に見掛け比重が1.0以上3.
5以下の媒溶剤粒を、媒溶剤粒の添加速度W(kg/分
・溶鋼t)、真空処理時の溶鋼の環流量Q(t/分・溶
鋼t)としたとき、W/Qが0.5以上12以下に相当
する量添加する清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法。
処理装置などの環流型真空処理装置をいう。
は、真空脱炭処理後、脱酸処理した後のスラグからの溶
鋼の再酸化を防止することが最も効果的である。すなわ
ち、RH真空処理装置などの環流型真空処理装置では、
スラグは浸漬管と取鍋の間に拘束されて、ほとんど流動
や撹拌が起こらない。このような装置では、真空処理後
のスラグ改質あるいはスラグ層と溶鋼の間の界面の遮断
による溶鋼の再酸化の防止方法が効果的である。
するためには、下記が重要である。すなわち、先ず真空
槽内に添加した媒溶剤粒を、取鍋内の溶融したスラグ層
に平面的に均一に分散させることである。次に、溶融し
たスラグ層に到達した媒溶剤粒を、スラグ層の溶鋼との
界面近傍に均一に集積させることである。
溶剤粒の見掛け比重の値を適正な範囲の値とする。これ
により、真空槽内に添加した後、溶融したスラグ層に達
した媒溶剤粒を、スラグ層の溶鋼との界面近傍に集積さ
せることができる。
速度Wと真空処理時の溶鋼の環流量Qの比W/Qの値
を、適正な範囲の値とする。これにより、真空槽内に添
加した媒溶剤粒を、取鍋内の溶融したスラグ層に平面的
に均一に分散させることができる。その理由を、以下に
説明する。
たスラグ層に平面的に均一に分散させるためには、環流
する溶鋼の流れを利用して媒溶剤粒を分散させるのが効
果的である。たとえば、一度に多量に媒溶剤粒を添加し
た場合には、媒溶剤粒は溶鋼中に侵入しきれず、真空槽
内の溶鋼の上部にその一部が留まったり、あるいは真空
槽外まで溶鋼により搬送されても、均一にスラグ層に分
散されずに、浸漬管近傍で直ちに浮上して固まりとなり
やすい。したがって、媒溶剤粒の添加の際には、環流す
る溶鋼の量に応じて、媒溶剤粒の添加速度を制御するこ
とにより、媒溶剤粒をスラグ層に平面的に均一に分散さ
せることが必要である。そこで、媒溶剤粒の添加速度W
を、真空処理時の溶鋼の環流量Qに応じて、W/Qを適
正な範囲の値とすることによって、この問題を解決し
た。
溶鋼の環流量Qに対する添加速度Wの値W/Qを適正な
範囲の値とすることにより、真空槽内に添加された媒溶
剤粒を、溶融したスラグ層に平面的に均一に分散させる
ことができるし、スラグ層の溶鋼との界面近傍に均一に
集積させるができる。
環流量は、通常t/分の単位で表されているが、本発明
で用いる溶鋼の環流量Qは、処理する溶鋼tで除したt
/分・溶鋼tの単位の値を用いる。
加する媒溶剤粒の見掛け比重を1.0〜3.5とする。
た媒溶剤粒がスラグ層に集積するときのスラグ層の溶鋼
との界面からの距離との関係を示す図である。なお、図
1はRH真空処理装置を用いて、処理する溶鋼量270
t(以下、ケースAと記す)および180t(以下、ケ
ースBと記す)の場合について、次に示す条件の実験に
より求めた図である。
天然マグネシアドロマイト(55重量%MgO−40重
量%CaO)を配合して焼成し、種々の見掛け比重に調
整した。粒径は、1〜13mmの間に95%以上が入る
ものとした。媒溶剤粒の添加量は、ケースA約600k
g、ケースB約500kgである。W/Qの値は、A、
Bいずれのケースでも約2〜8とした。処理中の溶鋼の
温度は1600〜1660℃、スラグは20〜40重量
%のAl2 O3 および5〜10重量%のSiO2 を含有
するCaO−Al2 O3 −SiO2 系で、低級酸化物と
してFeOおよびMnOの合計の含有率は5〜10重量
%の範囲であった。また、スラグ層の厚みは、いずれの
ケースでも120〜150mm程度であった。
を終了し、処理後のスラグを全厚みにわたって取鍋内の
3箇所から採取した。採取したスラグが凝固した後、厚
み方向に切断し、その断面を観察した。天然マグネシア
ドロマイト粒が集積して残存するスラグ層の厚みの位置
を調査した。スラグ層の厚みの位置とは、スラグ層と溶
鋼の界面からの位置とした。
0以上であれば、媒溶剤粒はスラグ層の上部に偏ること
なく、溶融したスラグ層の厚み40mm以内に分散する
ことが分かる。これは、溶融したスラグ層に存在する媒
溶剤粒の重力と溶融したスラグ層から受ける媒溶剤粒の
浮力とがバランスしたためである。
断効果や媒溶剤粒の原単位の低減効果からは、添加した
媒溶剤粒が、よりスラグ層の溶鋼との界面近傍に均一に
分散することが望ましい。すなわち、スラグ層の厚み2
0mm以内に分散することがより望ましい。そのために
は、図1から、見掛け比重は2.8以上がより望ましい
ことが分かる。
溶剤粒の原料の比重の上限が、約4程度であるからであ
る。これらより、真空槽内に添加する媒溶剤粒の見掛け
比重を1.0〜3.5とする。また、2.8〜3.5
が、より望ましい。
(kg/分・溶鋼t)、真空処理時の溶鋼の環流量Q
(t/分・溶鋼t)としたとき、W/Qの値を0.5〜
12とする。
への平面的な分散の均一度(%)との関係を示す図であ
る。図1で説明した実験とほぼ同じ内容の実験により求
めた図である。上述の実験と違うのは、下記に示すよう
に、添加する媒溶剤粒の種類と添加量および調査方法で
ある。
量%、SrO約20重量%からなる焼成した酸化物を用
いた。見掛けの比重を3.4に調整した。また、粒径は
1〜13mmの間に95%以上が入るものとした。Sr
Oはトレーサーとして添加した。媒溶剤粒の添加量は3
00〜1000kgとした。媒溶剤粒のスラグ層への平
面的な分散の均一度(%)は、真空処理後の溶融したス
ラグを、取鍋全体の平均的な10数箇所から採取し、S
rOを3重量%以上検出した箇所の数を、採取した全て
の箇所の数で除して、%表示した数値である。
える場合には、分散の均一度は約80%以下となり、均
一に分散し難い。溶鋼の環流量に対して媒溶剤粒の添加
速度が速すぎるため、媒溶剤粒が溶鋼に均一に混ざらな
かったり、真空槽外まで溶鋼により搬送されても、均一
にスラグ層に分散されずに、浸漬管近傍で直ちに浮上し
て浸漬管の周りに固まったりするからである。
大きくすることが必要になり、このとき、浸漬管径を大
きくしたり、環流用の不活性ガス流量を多くしたり、真
空度をよくするなどの設備対応が必要となる。そのた
め、設備費用が高くなったり、また製造コストが上昇す
る。
度は80%以上となり、添加した媒溶剤粒がスラグ層に
均一に分散されることが分かる。さらに、望ましくはW
/Qが3以下であると、分散の均一度が95%以上とな
り、媒溶剤粒をより均一に分散できる。
2とした。さらに、0.5〜3がより望ましい範囲であ
る。
用剤粒にMgOを主要成分とする酸化物粒を用いるのが
望ましい。スラグ層と溶鋼の界面の遮断効果がよいから
である。MgOを主要成分とする酸化物粒として、天然
マグネシアまたはマグネシアドロマイトなどを用いるこ
とができる。マグネシアドロマイトは、耐火煉瓦材料と
して使用されるので、使用済みの煉瓦を適宜破砕、整粒
したものを用いることができる。
主要成分とする酸化物粒を用いても構わない。この種の
媒溶剤はスラグを希釈することにより、スラグが改質さ
れて、Al2 O3 などの有害な酸化物をスラグが吸収し
やすくなる効果がある。CaOを主要成分とする酸化物
粒として、生石灰、ドロマイト、セメントなどを用いる
ことができる。さらに、これらのMgOやCaOを主要
成分とする酸化物粒を適宜配合して用いても構わない。
0%以上が入るものが望ましい。1mm未満では、真空
処理装置の排気系に引き込まれる。また、30mmを超
えると、添加時に溶鋼中に侵入せず真空槽内に残留した
り、あるいは真空槽外までは溶鋼により搬送されても、
均一に分散されずに、ただちに浸漬管近傍で浮上して、
固まりとなったりする。1〜20mmの間に90%以上
が入る粒径が、より望ましい。
し、引き続き溶鋼を脱酸処理するために溶鋼にAlを添
加し、それと同時かまたはその後5分間程度までに添加
すればよい。また、添加後3分間以上、溶鋼の環流を実
施することが望ましい。
なく、真空槽内への合金添加装置のフィーダ機構を利用
することができる。
0tの極低炭素鋼を溶製した。転炉では、C含有率0.
02〜0.06重量%、Mn含有率0.01〜0.2重
量%、Si含有率0.005〜0.03重量%に精錬
し、1660〜1690℃の溶鋼を取鍋に出鋼した。出
鋼に際し、転炉からのスラグ流出を極力抑制するように
した。出鋼直後の取鍋内の溶融スラグに、造滓剤として
生石灰、Al2 O3 系フラックス、CaO系フラックス
を、スラグ改質剤として、Al灰、Al−CaO系フラ
ックスを適宜添加した。
%のAl2 O3 の重量%に対する比CaO/Al2 O3
が0.6〜2.0、FeOおよびMnOの合計の含有率
が2〜15重量%、SiO2 含有率が12重量%以下で
あった。
の炭素含有率が0.005重量%以下となるまで真空脱
炭を行った。その後に、真空槽内にAlを添加して脱酸
を行い、溶鋼中のAl含有率を0.03〜0.08重量
%に調整した。
CaO系酸化物、またはMgOをそれぞれ含有する媒溶
剤粒を添加した。CaOを含有する媒溶剤粒としては、
CaOを95重量%以上含有する生石灰、MgO−Ca
O系酸化物の媒溶剤粒としては、MgOを約40重量
%、CaOを約55重量%含有するドロマイトクリンカ
ー、MgOを含有する媒溶剤粒としては、MgOを90
重量%以上含有する天然マグネシアクリンカーを用い
た。これらの媒溶剤粒の粒径は、1〜13mmの範囲に
95%入るものを用いた。
加装置を利用して、真空槽内の溶鋼に添加した。媒溶剤
粒の添加後、約10分間の溶鋼の環流時間を確保した。
真空処理中の溶鋼温度は、1600〜1640℃の範囲
であった。
1250mmの形状の鋳片に連続鋳造した。得られた鋳
片から横断面サンプルを採取し、全酸素量および非金属
介在物を調査し、鋼の清浄性を評価した。
直下、1/4厚および1/2厚の位置から採取した3個
の試料の全酸素量分析値の平均値とした。
10mm以内の位置で採取した10cm2 の被顕面積の
試料を400倍で顕微鏡観察することにより調査した。
後述する本発明例の試験No.1の清浄度の調査結果を
指数1.00として、他の試験の清浄度の調査結果を指
数化して表示した。
の内面へのAl2 O3 の付着状況を、連続鋳造終了後に
浸漬ノズルを回収し、浸漬ノズルの高さ方向の中央部の
横断面の孔の断面積を測定した。未使用の浸漬ノズルの
同様な位置の横断面の孔の断面積を、使用後の孔の断面
積で除した値を調査した。後述する本発明例の試験N
o.1の浸漬ノズルの詰まり発生状況、すなわち上述の
断面積の比の値を指数1.00として、他の試験の浸漬
ノズルの使用後の状況を指数化して表示した。
験No.1およびNo.2では生石灰、試験No.3で
はドロマイトクリンカー、試験No.4〜No.6では
天然マグネシアクリンカーを用い、本発明で規定する範
囲内の見掛け比重およびW/Qの値で添加した。いずれ
の本発明例の試験結果も、鋳片の全酸素量は19〜28
ppmであり良好であった。鋳片の清浄度の指数も、
0.68〜1.00の範囲の値であり、良好であった。
また、浸漬ノズルの閉塞も起こらずに、閉塞指数は0.
75〜1.00で良好であった。
No.7およびNo.8では生石灰、試験No.9およ
びNo.10ではドロマイトクリンカー、試験No.1
1およびNo.12では天然マグネシアクリンカーを用
いた。それぞれの試験では、本発明で規定する範囲外で
低い値の見掛け比重の媒溶剤粒を用いるか、または本発
明で規定する範囲外で大きい値のW/Q、すなわち溶鋼
の環流量に対して相対的に速い添加速度で媒溶剤粒を添
加する試験を行った。
素量は30〜37ppmであり悪い結果であった。鋳片
の清浄度の指数も、1.54〜1.89の範囲の値であ
り、劣っていた。また、浸漬ノズルは閉塞の傾向であ
り、閉塞指数は1.50〜1.80で悪かった。本発明
で規定する範囲外で低い値の見掛け比重の媒溶剤粒を用
いた場合には、添加した媒溶剤粒がスラグ層と溶鋼の界
面近傍の近くに分散できず、スラグ層の上部に偏り、溶
融したスラグ層と溶鋼との間を遮断する効果が少なかっ
た。また、本発明で規定する範囲外で大きい値のW/Q
で添加した場合に、媒溶剤粒が浸漬管近傍で浮上して、
固まりとなっており、添加した媒溶剤粒が有効に作用し
なかった。
理における脱炭速度を損なうことなく、清浄性に優れた
極低炭素鋼の溶製が可能である。なお、その他の効果と
して、適切な媒溶剤粒の選択により、復硫防止や復リン
防止ができることは言うまでもない。
置との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】真空処理装置を用いて、取鍋内の溶鋼を脱
炭処理した後、脱酸処理用のAl添加と同時にまたは添
加後に、真空槽内に見掛け比重が1.0以上3.5以下
の媒溶剤粒を、媒溶剤粒の添加速度W(kg/分・溶鋼
t)、真空処理時の溶鋼の環流量Q(t/分・溶鋼t)
としたとき、W/Qが0.5以上12以下に相当する量
添加することを特徴とする清浄性に優れた極低炭素鋼の
溶製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10300580A JP2000129338A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法 |
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JP10300580A JP2000129338A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=17886559
Family Applications (1)
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JP10300580A Pending JP2000129338A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 清浄性に優れた極低炭素鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000129338A (ja) |
Cited By (1)
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