JP2002030329A

JP2002030329A - 高マンガン含有鋼の溶製方法

Info

Publication number: JP2002030329A
Application number: JP2000213900A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Mitsuzono; 将行満園; Hiroshi Nomura; 寛野村; Takeshi Ebara; 猛江原; Hisashi Osanai; 寿小山内
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、安価な高マンガン合金鉄を溶鋼に投
入する複合脱炭技術を採用しても、真空脱炭処理時に必
要な脱炭速度が確保でき、且つ溶鋼中マンガンの蒸発損
失を従来より抑制可能な高マンガン含有鋼の溶製方法を
提供することを目的としている。【解決手段】精錬炉内で粗脱炭した溶鋼を未脱酸状態で
取鍋へ出鋼する際に、該溶鋼に高炭素マンガン合金鉄を
投入してマンガン量を調整し、その後、真空脱ガス槽に
て取鍋内の溶鋼に酸素を上吹きして真空脱炭を行なって
から、脱酸剤を添加して脱ガスする高マンガン含有鋼の
溶製方法において、前記真空脱ガス槽内の真空度を４０
〜１００Ｔｏｒｒとなるように調整して、前記真空脱炭
を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高マンガン含有鋼
の溶製方法に係わり、詳しくは、マンガン源として高炭
素マンガン合金鉄を多量に使用し、複合脱炭技術で低炭
素の高マンガン含有溶鋼を従来に比べて安価に製造する
技術である。

【０００２】

【従来の技術】今日、ラインパイプを施設するには、低
炭素、高マンガン含有鋼が大量に使用されている。そこ
で、本出願人は、かかる低炭素、高マンガン含有鋼（通
常、Ｃが０．０６ｍａｓｓ％以下，Ｍｎが０．８０ｍａ
ｓｓ％以上）を従来に比べて安価に溶製するため、特開
平２−２０３７０７号公報にて、以前には使用されてい
なかった高炭素マンガン合金鉄（Ｃ；６．８ｍａｓｓ
％，Ｍｎ；７４．７０ｍａｓｓ％）をマンガン源に利用
する溶製方法を提案し、実用化している。それは、該高
炭素マンガン合金鉄を利用する時の問題点である溶鋼中
炭素濃度の増加を、真空脱ガス槽で行なうようにしたも
ので、所謂「複合脱炭技術」と称されるものの1種であ
る。具体的には、転炉等でＣを０．１５〜０．１ｍａｓ
ｓ％程度に粗脱炭した低炭素溶鋼を未脱酸のまま取鍋へ
出鋼するに際し、前記高炭素マンガン合金鉄を投入して
マンガンの成分調整を行い、その後、真空脱ガス槽にて
酸素を上吹きして脱炭すると共に、引き続いて脱酸剤を
加えて真空脱ガスする方法であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平２−２０３７０７号公報記載の方法は、転炉等から
未脱酸で出鋼し、まだ酸素を含有した状態であるので、
マンガンばかりでなく他の成分が厳密に調整されていな
い。そのため、その後の真空脱炭処理では、それら成分
の影響で効率の良い脱炭ができないという問題があっ
た。つまり、最大の脱炭速度が達成されておらず、溶製
コストをまだ低下させる余地がのこされている。また、
その方法では、真空脱ガス槽内の雰囲気を高真空にして
脱炭を行なうので、溶鋼に酸素ガスを吹き付けると、溶
鋼のスプラッシュが激しく生じる。その結果、真空雰囲
気と接する溶鋼の表面積が増大し、マンガンの蒸発損失
が大きいという問題もあった。

【０００４】本発明は、かかる事情に鑑み、安価な高マ
ンガン合金鉄を溶鋼に投入する複合脱炭技術を採用して
も、真空脱炭処理時に必要な脱炭速度が確保でき、且つ
溶鋼中マンガンの蒸発損失を従来より抑制可能な高マン
ガン含有鋼の溶製方法を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化し
た。

【０００６】すなわち、本発明は、精錬炉内で粗脱炭し
た溶鋼を未脱酸状態で取鍋へ出鋼する際に、該溶鋼に高
炭素マンガン合金鉄を投入してマンガン量を調整し、そ
の後、真空脱ガス槽にて取鍋内の溶鋼に酸素を上吹きし
て真空脱炭を行なってから、脱酸剤を添加して脱ガスす
る高マンガン含有鋼の溶製方法において、前記真空脱ガ
ス槽内の真空度を４０〜１００Ｔｏｒｒとなるように調
整して、前記真空脱炭を行なうことを特徴とする高マン
ガン含有鋼の溶製方法である。

【０００７】また、本発明は、前記精錬炉を転炉又は電
気炉としたことを特徴とする高マンガン含有鋼の溶製方
法である。

【０００８】本発明によれば、未脱酸溶鋼の出鋼時に、
高炭素マンガン合金鉄を該溶鋼に投入しても、真空脱ガ
ス槽の真空度を従来より低くするようにしたので、溶鋼
中マンガンの蒸発損失を従来より抑制できるようにな
る。その結果、後工程の連続鋳造の操業に支障を与えな
い時間内で、安価な高マンガン含有鋼の溶製が可能にな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
交え、本発明の実施の形態について説明する。

【００１０】まず、従来の高マンガン含有鋼の溶製は、
図１に示すようにして実施された。それは、精錬炉１で
溶鋼６の炭素濃度を０．１ｍａｓｓ％まで低下する粗脱
炭が行なわれ、その脱炭済みの溶鋼６を未脱酸状態で取
鍋５に出鋼する。この出鋼時には、取鍋５内に高炭素マ
ンガン合金鉄７（炭素濃度；６．８ｍａｓｓ％）を投入
し、マンガン量が調整される。そして、該溶鋼６を酸素
上吹きランス３を備えた真空脱ガス槽（例えば、ＲＨ
式）４に装入し、雰囲気の真空度を０．１Ｔｏｒｒにし
てから酸素ガスを上吹きして真空脱炭を行い、その後、
脱酸剤８を添加して脱ガスする。この従来技術では、上
記の真空脱炭時に溶鋼６からスプラッシュが多量に発生
して真空脱ガス槽４の内壁や排気系に付着するばかりで
なく、溶鋼表面積が増加する。その結果、マンガンの蒸
発が盛んになり、著しくマンガンの歩留を低下させると
いう問題があった。これを防止するには、上吹きする酸
素ガスの流量を低下して操業していた。しかしながら、
従来は、最終的な溶鋼中の目標炭素濃度（０．０５ｍａ
ｓｓ％）の達成要求が厳しいこと、及び後工程の連続鋳
造機９の操業に支障を生じさせないこと（真空脱炭にか
けられる時間は、２５分しかない）を配慮し、通常は、
酸素流量を０．０８〜０．１Ｎｍ³／（ｔｏｎ・ｍｉ
ｎ）と抑え目にし、その代わりに０．１Ｔｏｒｒ程度の
比較的高い真空度で真空脱炭を行なっていた。なお、こ
の真空度については、前記特開平２−２０３７０７号公
報に何ら記載がない。

【００１１】そこで、発明者は、マンガンの蒸発量と真
空脱ガス槽内の雰囲気圧力と関係があるとの知見を得
て、マンガン蒸発量が従来より著しく少なくなる境界の
真空度を知るため、真空脱ガス槽４と取鍋５（容量１８
０トン）内との間で溶鋼６を環流させる方式の所謂「Ｒ
Ｈ真空脱ガス槽」を用いて、多くの複合脱炭試験を重ね
た。その結果、真空度を４０Ｔｏｒｒまで低下させる、
つまり，真空脱ガス槽４内の雰囲気圧力を常法の操業よ
り高めると、マンガン蒸発量が極めて少なくなることを
見出した。また、さらに圧力を常法の操業より高め、そ
れが１５０Ｔｏｒｒを超えると、著しく脱炭速度が低下
することもわかった。

【００１２】そこで、単に真空度を高めると、脱炭速度
が低下し、所望時間内に後工程の連続鋳造機９に真空脱
炭済みの溶鋼６を搬送できなくなるのを避けるため、発
明者は、さらに脱炭速度について鋭意研究し、現在の目
標炭素濃度領域の脱炭速度が酸素供給に律速されている
ことを見出した。そして、酸素２の供給量をスプラッシ
ュの発生が従来より大きくならない程度に増加させるよ
うにした。その結果、真空脱ガス槽４内へ供給する上吹
き酸素２の流量は、０．１〜０．１５Ｎｍ³／（ｔｏｎ
・ｍｉｎ）が望ましいことがわかった。そこで、この酸
素供給量の下で好ましい脱炭速度を達成する真空脱ガス
槽４内の真空度を検討したところ、１００Ｔｏｒｒが上
限であることを知り、それを本発明で採用したのであ
る。なお、この酸素流量についても、前記特開平２−２
０３７０７号公報に適切な量の示唆が見られない。

【００１３】

【実施例】目標炭素濃度が０．０５ｗｔ％、目標マンガ
ン濃度が０．８０ｗｔ％の高マンガン含有鋼を、図１に
示す上底吹き転炉１及び酸素ガス２の上吹きランス３を
備えたＲＨ真空脱ガス槽４を用いて溶製した。つまり、
転炉１から取鍋５へ出鋼時に溶鋼６に投入するマンガン
源として、高炭素マンガン合金鉄７を使用し、それによ
る炭素の目標外れを、本発明に係る複合脱炭技術で補う
ようにしたのである。なお、１チャージ当たりの溶鋼量
は、１８０トンである。

【００１４】主な実施条件は、以下の通りである。

【００１５】・転炉吹止時の溶鋼成分；Ｃ＝０．０６ｍ
ａｓｓ％、・転炉から取鍋への出鋼中に溶鋼へ投入した高炭素マン
ガン合金鉄：・成分は、Ｃ＝６．８ｍａｓｓ％、Ｍｎ＝７４．７ｍａ
ｓｓ％で，投入量は、１０．７ｋｇ／（溶鋼トン当た
り）、・真空精錬開始前の溶鋼成分；Ｃ＝０．１５ｍａｓｓ
％、Ｍｎ＝０．８０ｍａｓｓ％、Ｓｉ≦０．０５ｍａｓ
ｓ％、Ａｌ≦０．０１０ｍａｓｓ％、・真空脱ガス槽の真空度；真空排気系（３段ブースタ式
６段スチームエゼクタ）の操作により４０〜１００Ｔｏ
ｒｒの範囲に調整、・脱炭時間；約１０分、・真空脱ガス槽での酸素上吹き流量；２０Ｎｍ³／ｍｉ
ｎ・上吹きランス先端から溶鋼面までの距離；３５００ｍ
ｍ・これに引き続いて、脱酸剤であるＦｅＳｉ，Ａｌをそ
れぞれ３．０ｋｇ（溶鋼トン当たり）、１．０ｋｇ（溶
鋼トン当たり）、約１５分の真空脱ガス処理なお、本発明の効果を確認するため、真空脱炭処理中の
真空度を変化させた場合と、真空脱炭処理前に脱酸剤を
投入した場合の操業も行なった。操業結果を表１に一括
して示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１より、真空脱ガス槽の真空度を従来よ
り低下させても、従来と同等の脱炭速度が得られたこと
が明らかである。しかも、従来に比べて、溶鋼中マンガ
ンの蒸発損失抑制されるため、マンガンの歩留りが大幅
に上昇した。ちなみに、得られた溶鋼の化学組成を表２
に示しておく。

【００１８】

【表２】

【００１９】なお、上記実施例では、最初の精錬炉に上
吹き転炉を用いたが、本発明は、他の精錬炉（上吹き転
炉、電気炉等）を用いても何らかまわない。また、真空
脱ガス槽としては、酸素を溶鋼に吹き付る手段を備えて
いれば、ＲＨ方式以外のもの（ＶＯＤ式、ＤＨ式等）で
も良い。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る溶鋼の
複合脱炭精錬により、溶鋼中マンガンの蒸発損失を従来
より抑制できばかりでなく、後工程の連続鋳造の操業に
支障を与えない時間内で、安価で、且つ迅速な真空脱炭
が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高マンガン含有鋼の溶製方法を実
施した装置を示す図である。

【符号の説明】

１精錬炉（上底吹き転炉）２酸素ガス３上吹きランス４真空脱ガス槽（ＲＨ，ＶＯＤ等）５取鍋６溶鋼７高炭素マンガン合金鉄８脱酸剤９連続鋳造機１０スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江原猛岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者小山内寿岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内Ｆターム(参考） 4K013 BA02 BA08 CA04 CA12 CE01 EA18 EA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】精錬炉内で粗脱炭した溶鋼を未脱酸状態
で取鍋へ出鋼する際に、該溶鋼に高炭素マンガン合金鉄
を投入してマンガン量を調整し、その後、真空脱ガス槽
にて取鍋内の溶鋼に酸素を上吹きして真空脱炭を行なっ
てから、脱酸剤を添加して脱ガスする高マンガン含有鋼
の溶製方法において、前記真空脱ガス槽内の真空度を４０〜１００Ｔｏｒｒと
なるように調整して、前記真空脱炭を行なうことを特徴
とする高マンガン含有鋼の溶製方法。
【請求項２】前記精錬炉を転炉又は電気炉としたこと
を特徴とする請求項１記載の高マンガン含有鋼の溶製方
法。