JP2000212628A - 超高清浄極低炭素鋼の製造方法 - Google Patents

超高清浄極低炭素鋼の製造方法

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JP2000212628A
JP2000212628A JP11013000A JP1300099A JP2000212628A JP 2000212628 A JP2000212628 A JP 2000212628A JP 11013000 A JP11013000 A JP 11013000A JP 1300099 A JP1300099 A JP 1300099A JP 2000212628 A JP2000212628 A JP 2000212628A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内溶鋼のT.[O]濃度が10ppm以
下の超高清浄極低炭素鋼を製造する方法を提供する。 【解決手段】 取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)濃
度が5重量%以下であり、タンディッシュ内スラグの塩
基度((CaO)/(SiO2 ))が0.5以上であ
り、さらにタンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度が20
容量%以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高清浄極低炭素
鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】極低炭素鋼は転炉出鋼時に溶鋼を未脱酸
出鋼し、RH等の真空脱ガス装置で溶鋼中のOによるC
+O=COの脱炭反応を利用して溶鋼中の炭素濃度を3
0ppm以下に低減することにより溶製される。得られ
た極低炭素鋼の溶鋼は、金属Alを添加して脱酸(反
応:2Al+3O=Al2 3 )するため、アルミナ
(Al2 3 )生成量が多く、溶鋼中にアルミナ系介在
物が多くなり易い。
【0003】特開平3−2315号公報には、この問題
に対して取鍋内スラグ中のT.FeおよびSiO2 濃度
と取鍋耐火物中のSiO2 濃度とを管理する方法が開示
されているが、同公報の方法では、溶鋼中のT.[O]
濃度を20ppm程度しか低下することができず、溶鋼
中のT.[O]濃度が10ppm以下の超高清浄極低炭
素鋼を製造することができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】T.[O]が10pp
m以下の超高清浄極低炭素鋼の製造に際しては、溶鋼外
部から進入する酸素対策が重要であり、溶鋼中のAlが
この進入酸素と反応してAl2 3 のような非金属介在
物を生成することを防止する必要がある。
【0005】酸素の進入は、タンディッシュの蓋部分の
空隙を通じて通常行われ、タンディッシュ内雰囲気中の
酸素濃度が増大し、タンディッシュ内の酸素と溶鋼中の
Alとの反応により高融点のAl2 3 介在物が生成す
るといわれている。
【0006】特開昭63−238962号公報には、タ
ンディッシュを密閉する方法が開示されており、タンデ
ィッシュの密閉度はタンディッシュ内雰囲気中の酸素濃
度で評価されている。
【0007】しかし、本発明者等は上記方法は以下
(1)〜(2)の問題点があることを見出した。
【0008】(1)タンディッシュ内雰囲気中の酸素
(以下、単に「タンディッシュ内の酸素」ともいう)
は、溶鋼の酸化反応に使用され、空気リーク量の大小を
酸素濃度で評価できない。
【0009】(2)タンディッシュ内雰囲気中の酸素濃
度を計測するために酸素サンプリング用金属パイプを高
温のタンディッシュ内に導入すると、そのパイプの内面
に酸素分子が吸着したり、酸化反応を起こしたりするた
め、タンディッシュ内雰囲気中の正確な酸素濃度を把握
できない。
【0010】さらに、次の問題点があることを見出し
た。
【0011】(3)タンディッシュ内への酸素供給源と
しては、リーク空気以外にタンディッシュ内スラグ中の
酸化物があり、タンディッシュ内スラグの組成を制御し
なければ超高清浄極低炭素鋼を製造できない。
【0012】本発明の目的は、上記の問題点等を改善し
て鋳型内溶鋼のT.[O]濃度が10ppm以下の超高
清浄極低炭素鋼を製造する方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】発明者等は、以下(a)
〜(g)の知見を得て本発明を完成した。
【0014】(a)タンディッシュ内への空気リークを
評価する方法として、酸素よりも溶鋼との反応性が低い
窒素に着目し、鋳込み中のタンディッシュ内にArガス
を導入し、タンディッシュ内の酸素と窒素濃度を分析し
た。空気中の酸素が溶鋼に吸収されたり、溶鋼と反応し
なければ、タンディッシュ内の酸素と窒素の比率は約
1:4となるはずであるが、実測した結果は0.1:4
となり酸素濃度が低い濃度となった。
【0015】(b)この状態で鋳込みを継続し、空気リ
ークを模擬するために、意図的にタンディッシュ内に空
気を導入した結果、窒素濃度は4容量%(以下、ガス濃
度は単に%で容量%を示す)から30%に増加したが、
酸素濃度は0.1%からほとんど変化しなかった。この
ことから、タンディッシュ内への空気リークによる介在
物の混入を評価するには、タンディッシュ内雰囲気中の
酸素濃度ではなく、窒素濃度を評価の指標濃度として使
用すべきである。
【0016】(c)図1はタンディッシュ内雰囲気中の
窒素濃度と鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度との関係を示
すグラフである。なお、図1の両矢印は、データのばら
つき範囲を示し、以下の図2〜3も同じである。
【0017】同図に示すように、窒素濃度が20%を越
えると急激に鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度が増大しA
2 3 介在物等の介在物の混入が増加するため、Al
2 3 介在物等の介在物の混入を抑制するためにはタン
ディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を20%以下で管理す
る必要がある。好ましくは、15%以下である。タンデ
ィッシュ内雰囲気中の窒素濃度の下限は、Arシール等
のコストと効果を考慮すると5%以上が望ましい。
【0018】しかし、タンディッシュ内雰囲気中の窒素
濃度を20%以下にしただけでは、同図に示すように、
ばらつきが大きく超高清浄極低炭素鋼を安定して製造で
きない。
【0019】(d)タンディッシュ内スラグの塩基度
((CaO)/(SiO2 ))の値によって、スラグが
溶鋼の酸化の起因となる酸素供給源になることに着目
し、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を20%以下
の条件下、タンディッシュ内スラグの塩基度と鋳型内溶
鋼中のT.[O]濃度との関係を調べた。
【0020】図2は、タンディッシュ内スラグの塩基度
と鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度との関係を示すグラフ
である。
【0021】同図に示すように、塩基度0.5未満では
鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度が高くなる。塩基度0.
5未満ではスラグ中のSiO2 活量が増大し、スラグ中
のSiO2 が溶鋼中Alにより還元(3SiO2 +4A
l=3Si+2Al2 3 )され、Al2 3 介在物が
生成して鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度が高くなるから
である。
【0022】また、同図に示すように、タンディッシュ
内スラグの塩基度を0.5以上とすると、鋳型内溶鋼中
のT.[O]濃度は相対的には低下しているが、ばらつ
きが大きく安定して超高清浄極低炭素鋼を製造するに至
っていない。タンディッシュ内スラグの塩基度の上限
は、塩基度を上げるコストと効果を考慮すると4以下が
望ましい。
【0023】(e)このばらつきの大きい原因として、
さらに、取鍋内スラグ中の酸素供給源であるFeOおよ
びMnO(以下、(FeO+MnO)ともいう)に着目
した。取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)は二次精錬
後から鋳込みにかけて溶鋼中Alに還元される。すなわ
ち、3FeO+2Al=3Fe+Al2 3 、あるい
は、3MnO+2Al=3Mn+Al2 3 なる反応に
よりAl2 3 介在物が生成して清浄性を悪化させる。
従って、取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)濃度は低
いのが望ましい。
【0024】図3は取鍋内スラグ中の(FeO+Mn
O)濃度と鋳型内溶鋼のT.[O]濃度との関係を示す
グラフである。
【0025】同図に図示するように、取鍋内スラグ中の
(FeO+MnO)濃度が5重量%(以下、単に%で重
量%を示す)を超えると、溶鋼の清浄性が悪化し、超高
清浄極低炭素鋼を製造するためには取鍋内スラグ中の
(FeO+MnO)濃度が5%以下であることが必要で
ある。好ましくは、3%以下である。
【0026】(f)上記のように、タンディッシュ内雰
囲気中の窒素濃度、タンディッシュ内スラグの塩基度お
よび取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)濃度を管理す
ることにより、鋳型内溶鋼中のT.[O]濃度のばらつ
きを小さくすることが可能となり、鋳型内溶鋼中のT.
[O]濃度を10ppm 以下とすることができる。
【0027】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は下記のとおりである。
【0028】取鍋内溶鋼を取鍋底部からタンディッシュ
に導入し、タンディッシュ底部に設けたノズルから鋳型
に溶鋼を供給して連続鋳造を行うに際して、取鍋内スラ
グ中の(FeO+MnO)濃度が5重量%以下であり、
タンディッシュ内スラグの塩基度((CaO)/(Si
2 ))が0.5以上であり、タンディッシュ内雰囲気
中の窒素濃度が20容量%以下であることを特徴とする
超高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【0029】
【発明の実施の形態】極低炭素鋼は上底吹き転炉出鋼時
に溶鋼を未脱酸出鋼し、RH等の真空脱ガス装置で溶鋼
中の炭素濃度を30ppm以下に低減することにより得
られる。
【0030】真空脱ガス処理後の取鍋内スラグ中の(F
eO+MnO)濃度は5%以下であればよく、下限を特
に定めるものではないが、還元を行うコストと効果を考
慮すると2%以上が望ましい。
【0031】タンディッシュ内スラグの塩基度((Ca
O)/(SiO2 ))は0.5以上であればよく、上限
を特に定めるものではないが、塩基度を上げるコストと
効果を考慮すると4以下が望ましい。
【0032】タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度は2
0%以下であればよく、下限を特に定めるものではない
が、Arシール等のコストと効果を考慮すると5%以上
が望ましい。
【0033】
【実施例】溶銑250トンを上底吹き転炉に装入し、吹
錬した。所定の炭素濃度(ここでは[C]=0.05
%)まで脱炭吹錬後、転炉側壁に設けた出鋼口から溶鋼
を取鍋に出鋼した。
【0034】出鋼の際に、転炉スラグ((FeO+Mn
O)=19%)が不可避的に取鍋に流出するため、溶鋼
の出鋼中にスラグ還元用金属Alの添加量を種々変化さ
せ、取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)濃度を調整し
た後に、RH真空脱ガス装置にて、溶鋼処理を行い炭素
濃度が30ppm以下となるまで真空脱炭を施し、溶鋼
脱酸用金属Alを添加した後に製品成分規格に入るよう
に合金を添加し、成分調整した。
【0035】RH真空脱ガス処理後の取鍋内スラグ中の
(FeO+MnO)濃度は0.2〜14.5重量%であ
った。
【0036】成分調整した取鍋内溶鋼を連続鋳造装置の
タンディッシュに注入し、タンディッシュ内溶鋼にフラ
ックスを添加してタンディッシュ内スラグの塩基度を調
整した。このタンディッシュ上部の蓋に設けたガス導入
口よりArガスをタンディッシュ内に供給してガスシー
ルを行いながらタンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を
設定した。タンディッシュの両側底部の浸漬型タンディ
ッシュノズルから上記各種条件下で製造した溶鋼を鋳型
に供給した。
【0037】以上の条件で、取鍋内スラグ中の(FeO
+MnO)濃度、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃
度、タンディッシュ内のスラグ塩基度と鋳型内溶鋼の
T.[O]濃度との関係を調べた。
【0038】表1に、その結果を示す。
【0039】
【表1】
【0040】表1に示すように、取鍋内スラグ中の(F
eO+MnO)濃度が5%以下、タンディッシュ内のス
ラグ塩基度が0.5以上、タンディッシュ内雰囲気中の
窒素濃度20%以下のいずれかの条件を満たさない場合
には、鋳型内溶鋼でのT.[O]濃度が10ppmを超
え、超高清浄極低炭素鋼を製造できない。
【0041】
【発明の効果】本発明の方法により、鋳型内溶鋼のT.
[O]濃度が10ppm以下の超高清浄極低炭素鋼を製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度と鋳型内
溶鋼中のT.[O]濃度との関係を示すグラフである。
【図2】タンディッシュ内スラグの塩基度と鋳型内溶鋼
中のT.[O]濃度との関係を示すグラフである。
【図3】取鍋内スラグ中の(FeO+MnO)濃度と鋳
型内溶鋼のT.[O]濃度との関係に示グラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取鍋内溶鋼を取鍋底部からタンディッシ
    ュに導入し、タンディッシュ底部に設けたノズルから鋳
    型に溶鋼を供給して連続鋳造を行うに際して、取鍋内ス
    ラグ中の(FeO+MnO)濃度が5重量%以下であ
    り、タンディッシュ内スラグの塩基度((CaO)/
    (SiO2 ))が0.5以上であり、タンディッシュ内
    雰囲気中の窒素濃度が20容量%以下であることを特徴
    とする超高清浄極低炭素鋼の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009113086A (ja) * 2007-11-07 2009-05-28 Nippon Steel Corp 極低炭素鋼の連続鋳造方法
JP2019214057A (ja) * 2018-06-11 2019-12-19 日本製鉄株式会社 連続鋳造方法
CN113981302A (zh) * 2020-12-24 2022-01-28 天津荣程联合钢铁集团有限公司 一种含铝低碳钢及制备工艺

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