JP2000212632A - 溶融金属の脱硫処理剤および脱硫処理方法 - Google Patents

溶融金属の脱硫処理剤および脱硫処理方法

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JP2000212632A
JP2000212632A JP11014412A JP1441299A JP2000212632A JP 2000212632 A JP2000212632 A JP 2000212632A JP 11014412 A JP11014412 A JP 11014412A JP 1441299 A JP1441299 A JP 1441299A JP 2000212632 A JP2000212632 A JP 2000212632A
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desulfurization
mgo
molten steel
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treatment
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JP11014412A
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Yuzo Tajiri
裕造 田尻
Toshiyuki Ueki
俊行 植木
Hiroyoshi Okano
博義 岡野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 RH処理槽のような真空脱ガス設備で上吹き
ランスから脱S剤を上吹きする場合、耐火物の溶損を抑
えながら、溶鋼脱Sを効率よく実施できる脱硫処理方法
とそれに用いる脱硫処理剤を提供する。 【解決手段】 脱硫処理剤をMgO:5〜10質量%、CaF2:
20〜50質量%、残部CaO から構成し、MgO を含有する塩
基性耐火物によってライニングした容器内に減圧下に保
持された溶鋼に、上吹きで添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属、例えば
溶鋼を減圧下に保持する容器、例えば真空槽内に吸い上
げて真空処理するRH真空脱ガス設備などの真空精錬炉
内において、溶融金属を脱硫( 以下において脱Sとも記
す) するために上吹きする脱硫処理剤( 以下、脱S剤と
も称する) に関するものである。なお、以下において
は、RH真空脱ガス槽 (単にRH処理槽ということもあ
る) によって溶鋼を脱硫処理する場合を例にとって本発
明を説明する。
【0002】
【従来の技術】近年、ラインパイプ材の耐水素誘起割れ
特性の改善への要求が増加する傾向にある。このような
要求に対応するためには、溶鋼中のS( 硫黄) を極限ま
で低下する必要がある。
【0003】従来から、溶鋼のS濃度を低下する技術と
しては、大気下に置かれた取鍋内の溶鋼中に浸漬ノズル
を通して脱S剤を吹き込む、いわゆるインジェクション
方式が用いられてきたが、大気下での精錬のため、大気
の巻き込みに伴う溶鋼中のN濃度およびO濃度の増加等
の品質の悪化が問題であった。
【0004】このような課題を克服するために、特開昭
58−9914号公報に提案されているように真空槽内で上吹
きランスを用いて脱S剤等の粉体を上吹きする技術が開
発された。なお、便宜上、以下においてこれを上吹方式
という。
【0005】この技術は真空槽内で溶鋼に脱S剤を上吹
きすることにより、脱S剤と溶鋼を十分反応させ、効率
よく脱硫処理を実施する技術であるが、脱S剤中に一般
的に含有されるCaO あるいはCaF2により、耐火物、特に
MgO を含有する塩基性耐火物の溶損が大きく、耐火物コ
スト、連続処理という観点からは不利であった。
【0006】このような欠点を克服するために、特開昭
61−201716号公報ではRH真空槽内でインジェクション
方式により脱硫処理するときの脱S剤として、MgO を10
〜60重量%含有するものを使用することを提案してい
る。かかる脱S剤を使用することで、耐火物の溶損を抑
制しながら、脱S効率を確保することが可能であった。
【0007】ところが、このようなMgO 濃度の高い脱S
剤をRH処理槽のような真空槽内で上吹きした場合、脱
S効率の低下が認められ、脱S剤の原単位の増加、処理
時間の延長が生じ、逆に耐火物の溶損が増加するという
問題点が発生した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、RH
処理槽のような真空脱ガス装置で上吹きランスから脱S
剤を上吹きする場合、耐火物の溶損を抑えながら、溶鋼
脱Sを効率よく実施することができる脱硫処理方法とそ
れに用いる脱硫処理剤を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明者らは脱S剤を溶鋼に上吹方式で投入した場
合とインジェクション方式で投入した場合のそれぞれに
ついて脱S剤の溶鋼中の挙動について、検討した。
【0010】図1は、RH処理槽10において脱S剤12を
浸漬ノズル13を経てインジェクション方式で溶鋼14に投
入した場合の脱S剤12の溶鋼中の軌跡16を示す模式的説
明図であり、図2は、RH処理槽10で脱S剤12を上吹き
ランス18を経て上吹方式で溶鋼14に投入した場合の同じ
く溶鋼中の軌跡16の模式的説明図である。なお、図1、
2において同一要素は同一符号でもって示す。
【0011】両方式とも、脱S反応は、脱S剤がRH処
理槽内の溶鋼中を還流し、取鍋中の溶鋼に排出された
後、取鍋上に浮上する間に生じる。ここで両者を比較し
た場合、RH処理槽でインジェクション方式による場合
の方が、溶鋼中を滞留する経路が長いことがわかる。
【0012】すなわち、RH処理槽で上吹きランスを用
いて脱S剤を上吹方式で添加するほうが脱S剤が真空下
のRH処理槽内を滞留する時間が短いため、脱S反応が
進行しにくい。一方、RH処理槽内で脱S剤が耐火物と
接触する機会は少ないため、耐火物の溶損はインジェク
ション方式の場合よりも少ない。
【0013】従って、RH処理槽内において上吹方式で
溶湯に投入する脱S剤としては、脱S効率を向上させる
CaO 、CaF2の濃度を増加させ、耐火物溶損が少ないため
MgO濃度を低下させることにより、脱S効率を確保しな
がら耐火物溶損を抑制することが可能となるとの知見を
得た。
【0014】かかる知見を基に、本発明者の行った種々
の調査の結果から、MgO を5〜10%、CaF2を20〜50%含
有する脱S剤がRH処理槽内での脱S剤上吹きには最も
適正であることが判明した。
【0015】ここに、本発明は次の通りである。 (1) MgO:5〜10質量%、CaF2: 20〜50質量%、残部CaO
から成る、減圧下に保持された溶融金属に投入して脱S
を行う溶融金属の脱S剤。 (2) MgO を含有する塩基性耐火物によってライニングし
た容器内に減圧下に保持された溶融金属に、MgO:5〜10
質量%、CaF2: 20〜50質量%、残部CaO から成る脱S剤
を上吹きで添加することを特徴とする溶融金属の脱硫処
理方法。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
するが、まず、本発明において脱硫処理剤の組成を上述
のように規定する理由は次の通りである。なお、本明細
書において組成割合はとくにことわりがない限り、質量
%で表す。
【0017】MgO: 5%未満ではMgO 含有耐火物の溶損防
止効果がなく、10%超では脱S剤の粘性を悪化し、脱硫
反応を悪化させる。好ましくは、6〜9%である。CaF2
を20〜50%に規定したのは、CaF2が20%未満であると脱
S剤の融点が増加し、脱S反応効率が低下するためであ
り、逆に50%超になると下記の脱硫反応を生じさせる主
成分であるCaO の含有量が低下し脱硫反応効率が低下す
るためである。好ましくは、30〜40%である。
【0018】CaO +S=CaS +O CaO は上記脱硫反応からも分かるように脱S剤の主要成
分を構成し、上述のMgO 、CaF2を除いた部分を占める
が、可及的多量とすることが脱硫反応促進には好まし
い。
【0019】このように、本発明にかかるRH処理槽内
で上吹きされる脱S剤の組成は、具体的にはMgO を5〜
10質量%、CaF2を20〜50質量%、残部不可避的不純物と
CaOを含有する。
【0020】なお、本発明にかかる脱S剤における、通
常不可避的に含まれる不純物としては、Al2O3 、SiO2
があり、それぞれの許容含有量は3%以下である。本発
明において使用する脱S剤は上吹きランスにより溶鋼に
投入するため各成分の粉末を混合してもよく、各成分を
一旦溶融して塊状にしてから粉砕して使用してもよい。
好適粒径は50〜1000μmである。
【0021】本発明はその別の面においては、RH処理
槽のような真空処理槽内に収容された溶鋼に上吹方式で
上述の脱S剤を投入する。そのときのRH処理槽の耐火
物はMgO を含有する塩基性耐火物をライニングしたもの
を使用することで耐火物の溶損を低減できる。
【0022】そのような塩基性耐火物としては、例えば
MgO:50〜80%を含有するれんが一般を言い、マグネシア
れんが、マグクロれんが、ドロマイトれんがを例示でき
る。定形耐火物あるいは不定形耐火物のいずれの形態で
用いられてもよく、また真空槽内をすべて同じ耐火物で
ライニングする必要はなく、MgO-Cr2O3 、MgO-C 系であ
ってもよい。
【0023】本発明にかかる脱S剤の投入の操作自体
は、慣用の上吹方式による脱硫処理に準じて行えばよ
く、それ自体特に制限はない。例えばRH処理槽の場
合、取鍋に注入された溶鋼に浸漬管を浸漬して槽内を80
〜100 トールに減圧してから還流を開始し、脱酸処理終
了後に、槽内の上部に設けた上吹ランスからArガスなど
の不活性ガスに同伴させてほぼ0.5 〜2.0 kg/min/tonの
割合で本発明にかかる脱S剤を溶鋼内に投入する。脱硫
処理が終了してからは、合金元素の投入などによって合
金組成の調整を行い、処理を終了する。
【0024】かくして、本発明による脱S剤をRH処理
槽内で上吹きした場合、耐火物の溶損を抑制しながら、
脱S効率を確保することができる。本発明は、RH法を対
象に説明してきたが、その他DH法の真空精錬法において
実施できるばかりでなく、周知のVOD 、VAD 等をも含む
広く減圧下における鋼の精錬法において実施できる。
【0025】また、適用鋼種も、ステンレス鋼をはじ
め、高品質化が望まれ、上述のような減圧下での処理を
施される炭素鋼、合金鋼のいずれであってもよい。な
お、本発明の場合、脱硫処理が必要なかぎり、その適用
金属には、Ni基合金のような非鉄合金も包含される。
【0026】
【実施例】以下、本発明の脱S剤を使用した場合の脱硫
効果を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。本実
施例では、図3に示す取鍋20、RH処理槽22、上吹きラ
ンス24からなるRH真空脱ガス設備を用いた。
【0027】転炉から取鍋に出鋼された表1に開示の組
成を有する溶鋼26にRH処理槽22の浸漬管28を浸漬し、
RH処理槽22の排気を開始し、槽内を約80トールにまで
減圧した。同時に一方の浸漬管30からArガスを吹き込む
ことにより槽内における溶鋼の循環を開始する。酸素吹
きによるAl昇熱を実施した後、水冷ランスである上吹き
ランス24を使って0.8kg/min/ton の量の脱S剤 (平均粒
径:150 μm) をArガスを同伴ガスとして溶鋼内に投入
した。なお、使用した脱S剤は各成分の粉末の混合物で
あった。
【0028】
【表1】
【0029】このような脱硫処理を約6分間続けてから
脱硫処理を終了して合金元素の投入によって合金組成の
調整を行った。本例におけるRH処理槽の炉内のライニ
イングは、炉内壁全体をMgO:60%含有したマグクロ(MgO
−Cr2O3)れんがを使って行った。
【0030】表2には、本例で用いた脱S剤の組成と脱
S剤の吹込原単位を5.0k/tに規定した場合の脱硫処理前
のS(ppm) と、脱硫処理後のS(ppm) と、そのときの脱
S率を示した。また当鋼種を10チャージ連続溶製した場
合の耐火物の溶損量を示した。
【0031】図4は、本実施例から得られたデータよ
り、脱S剤中のCaF2濃度を20〜50%としたときのMgO 濃
度と脱S率の関係を示すグラフである。この図より、R
H処理槽内において脱S剤を上吹きした場合、MgO 濃度
を10%以下にすることが脱S効率向上には望ましいこと
がわかる。
【0032】同様に図5には、MgO 濃度を10%以下に限
定した場合のCaF2濃度と脱S率の関係を示した。この図
より、CaF2が20%未満の場合、脱S剤の滓化が妨げら
れ、脱S率は低下することが分かる。一方、CaF2が50%
超の場合、前述の脱硫反応式からも分かるように脱S反
応に寄与するCaO が低減するため、これまた脱S効率が
低下する。
【0033】図6には、MgO 濃度と耐火物溶損量の関係
を示したが、これからも容易に分かるように、MgO 濃度
5%以上で耐火物溶損は低位に安定化することが判る。
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、RH処理槽内の溶融金
属に脱S剤を上吹きする場合、MgO を含有する耐火物の
溶損を抑制しながら、脱S効率の向上が得られる。従っ
て、本発明により、耐火物コストの増大を防止しなが
ら、10 ppm以下という極低S鋼種を安定して大量に連続
的に溶製することができ、大幅な製造コストの低減が実
現できる等、本発明が工業的にもたらす効果は多大であ
って、本発明の実際上の意義が大きいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】RH処理槽でインジェクション脱Sした場合の
脱S剤の軌跡を示す模式図である。
【図2】RH処理槽で上吹きした場合の脱S剤の軌跡を
示す模式図である。
【図3】RH真空脱ガス設備の概略説明図である。
【図4】MgO 濃度と脱S率の関係を示すグラフである。
【図5】CaF2濃度と脱S率の関係を示すグラフである。
【図6】MgO 濃度と耐火物溶損量の関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
20: 取鍋 22: RH処理槽 24: 上
吹きランス 26: 溶鋼 28: 浸漬管
フロントページの続き (72)発明者 岡野 博義 和歌山市湊1850番地 住友金属工業株式会 社和歌山製鉄所内 Fターム(参考) 4K013 BA05 CA12 CB04 CE01 CF19 DA03 DA08 DA12 EA00 EA01 EA03 EA09

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MgO:5〜10質量%、CaF2: 20〜50質量
    %、残部CaO から成る、減圧下に保持された溶融金属に
    投入して脱Sを行う溶融金属の脱硫処理剤。
  2. 【請求項2】 MgO を含有する塩基性耐火物によってラ
    イニングした容器内に減圧下に保持された溶融金属に、
    MgO:5〜10質量%、CaF2: 20〜50質量%、残部CaO から
    成る脱硫処理剤を上吹きで添加することを特徴とする溶
    融金属の脱硫処理方法。
JP11014412A 1999-01-22 1999-01-22 溶融金属の脱硫処理剤および脱硫処理方法 Pending JP2000212632A (ja)

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Effective date: 20030909