JP2005089776A - 取鍋内スラグの改質方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多量のスラグ改質材を用いることなく、鋼の清浄性を向上させることができ、鋼の靭性向上、表面品位向上、鋳造時ノズル詰まりの抑制などの効果を得ることができる取鍋内スラグの改質方法を提供する。
【解決手段】Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼中に、Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄから選択された１種以上のＲＥＭ（希土類元素）３を添加したうえ、Ｓをトレーサーとして測定された均一混合時間τの２〜１０倍の時間にわたり攪拌し、希土類元素により取鍋内スラグ４を溶鋼２側界面から還元する。これによりスラグ中のＦｅＯとＭｎＯを低減させ、溶鋼の清浄性の向上、鋼の靭性向上、表面品位向上、鋳造時ノズル詰まりの抑制などの効果を得ることができる。
【選択図】図１
【解決手段】Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼中に、Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄから選択された１種以上のＲＥＭ（希土類元素）３を添加したうえ、Ｓをトレーサーとして測定された均一混合時間τの２〜１０倍の時間にわたり攪拌し、希土類元素により取鍋内スラグ４を溶鋼２側界面から還元する。これによりスラグ中のＦｅＯとＭｎＯを低減させ、溶鋼の清浄性の向上、鋼の靭性向上、表面品位向上、鋳造時ノズル詰まりの抑制などの効果を得ることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼を収納した溶鋼中に添加した取鍋内スラグの改質方法に関するものである。
Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼を取鍋に収納したとき、溶鋼表面のスラグに含まれるＦｅＯ，ＭｇＯ等の低級酸化物によって溶鋼中のＡｌが再酸化され、アルミナが生成される。その結果、鋼の清浄性が悪化し、鋼の靭性低下、鋼の表面品位低下、鋳造時ノズル詰まりなどが発生する。
そこで従来から特許文献２〜４に示されるように、取鍋のスラグ上に改質材を添加することにより、スラグ中の低級酸化物を還元あるいは希釈し、溶鋼中のAｌの再酸化を抑制する方法が用いられている。これらの特許文献には、スラグ上にＡｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＭｇＯ，ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３等のスラグ改質材を添加することが開示されている。
しかし、これらのスラグ改質材は還元力が不足しており、改質のために多量の添加を必要とする。また、溶鋼の清浄性を悪化させるのは主としてスラグが溶鋼と接する溶鋼側の界面であるから、スラグ上面から改質材を投入する場合には大量の投入が必要となる。このように従来の改質法では、改質材の多量添加を必要とし、コスト面の問題があった。
特開２００３−３２０９号公報
特開２００１−２３４２２９号公報
特開２００１−２５４１１８号公報
特開平６−１００２５号公報
本発明は上記した従来の問題点を解決し、多量のスラグ改質材を用いることなく、鋼の清浄性を向上させることができ、鋼の靭性向上、表面品位向上、鋳造時ノズル詰まりの抑制などの効果を得ることができる取鍋内スラグの改質方法を提供するためになされたものである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の取鍋内スラグの改質方法は、Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼中に、Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄから選択された１種以上のＲＥＭ（希土類元素）を添加したうえ、均一混合時間τの２〜１０倍の時間にわたり攪拌し、希土類元素により取鍋内スラグを還元することを特徴とするものである。なお、均一混合時間τとして、溶鋼中に添加したＳをトレーサーとして、平衡濃度の±５％に達した時間として定義されたものを用いることが好ましい。また溶鋼の攪拌を、ＣＡＳ（成分微調整設備），ＲＨ（真空脱ガス設備）、ボトムバブリング（炉底部からのガス吹込み）のいずれかの方法によって行うことができる。
本発明の取鍋内スラグの改質方法によれば、Ａｌよりもはるかに強力な脱酸力を持つＲＥＭを溶鋼中に添加し、均一混合時間τの２〜１０倍の時間にわたり攪拌を行うことにより、ＲＥＭとスラグとの接触性を高め、スラグの溶鋼側界面を優先して改質することができる。このため、従来のような大量の改質材を用いることなく低コストでスラグを改質することができ、鋼の清浄性の向上、鋼の靭性向上、表面品位向上、鋳造時ノズル詰まりの抑制などの効果を得ることができる。
図１は本発明の実施形態を示す断面図である。溶鋼鍋１中のＡｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸された溶鋼２に、Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄから選択された１種以上のＲＥＭ３が添加され、スラグ４の改質が行われる。この実施形態では、溶鋼鍋１中の溶鋼２はＲＨ（真空脱ガス設備）５により攪拌処理されている。しかし、溶鋼２の攪拌方法はこの実施形態に示したＲＨのほか、ＣＡＳ，ＢＢ（ボトムバブリング）など任意の方法を採用することができる。
溶鋼２中に通常の合金成分を添加した場合には、均一混合時間τに相当する時間だけ攪拌を行うのが普通である。この均一混合時間τは、溶鋼中に添加した、通常はＳ、場合によってはＣｕ等をトレーサーとして、トレーサーの濃度が平衡濃度の±５％に達した時間として定義されたものである。しかし本発明では、ＲＥＭ３を溶鋼２中に均一分散させることが目的ではないので、添加した後の攪拌時間は、均一混合時間τの２〜１０倍の時間とする。
このようにＲＥＭ３の添加後に長時間の攪拌を行うことにより、ＲＥＭ３は溶鋼２の表面のスラグ４と接触し、３ＭＯ＋２Ｒ→Ｒ２Ｏ３＋３Ｍの反応式（ただしＭ：Ｆｅ，Ｍｎ、Ｒ：Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ）に従ってスラグ４中のＦｅＯやＭｎＯを還元し、スラグ４を改質する。
このように溶鋼２中に添加したＲＥＭ３によってスラグ４の改質を行わせるには、均一混合時間τの２倍以上の時間にわたり攪拌を継続することが必要である。図２のグラフは、攪拌時間によるスラグ酸化度の変化を示すもので、攪拌時間が均一混合時間τの２〜１０倍の範囲でスラグ酸化度が最も低下していることが分る。攪拌時間が長すぎると、溶鋼２の温度が低下するうえ、溶鋼鍋１などの耐火物の溶損も生じ易いので、コスト的にも見合わなくなる。
なお、溶鋼の脱酸元素としてはＡｌが一般的である。しかし図３、図４のグラフに示すように、ＲＥＭはＡｌに比較して非常に微量で優れた脱酸効果を示す。図３、図４の縦軸はスラグ酸化度指数であり、スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ等の低級酸化物の濃度を指数化したものである。すなわち、図３に示すように溶鋼中のスラグ酸化度指数を例えば６にするためには、Ａｌを用いるとその濃度は５００ｐｐｍとしなければならない。これに対して脱酸元素としてＲＥＭの一種であるＣｅを用いた場合、図４（図３の原点付近の拡大図）に示されるように、スラグ酸化度指数を同じ６にするために必要なＣｅの濃度は３ｐｐｍでよく、添加量を非常に少なくすることができる。このため本発明によれば、脱酸元素であるＲＥＭ４の添加量は従来に比較してごく微量でよい。
また本発明によれば、従来のようにスラグ４の上面から改質材を投入するのではなく、溶鋼２との接触によりスラグ改質が行われる。このため鋼の性状に影響を与えるスラグ４の溶鋼側界面を優先して改質できる利点があり、この点からもスラグ改質材の過剰投入が不要となる。
図１に示した溶鋼鍋内の１６００℃の極低炭素鋼の溶鋼２８０トンに対して、表１に示す組成のＦｅ-Ｓｉ-ＲＥＭを１００ｋｇ添加し、ＲＨにより攪拌した。その均一混合時間τは７０秒であるのに対し、攪拌時間は１２０秒とし、攪拌時間／均一混合時間τの値は１.７である。この結果、溶鋼界面スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯは４％となり、十分なスラグ改質がなされた。
第１の比較例：上記実施例において、他の条件は同一としたままでＲＥＭの添加をなくしたところ、溶鋼界面スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯは２５％であり、スラグ改質がなされていない。
第２の比較例：上記実施例において、ＲＥＭの添加量を１０ｋｇとし、攪拌時間を１０秒とした。この場合は攪拌時間／均一混合時間τの値は０.１４である。この場合、溶鋼界面スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯは２２％であり、スラグ改質がなされていない。
第３の比較例：実施例と同一条件の溶鋼に表２に示す組成のショットＡｌを８００ｋｇ添加した後、１８０秒攪拌した。この場合は攪拌時間／均一混合時間τの値は２.５７である。この場合、溶鋼界面スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯは６％でありかなりのスラグ改質がなされたが、ショットＡｌの添加量は実施例のＲＥＭ添加量に比較して８倍を要した。
１ 溶鋼鍋
２ 溶鋼
３ ＲＥＭ
４ スラグ
５ ＲＨ
２ 溶鋼
３ ＲＥＭ
４ スラグ
５ ＲＨ
Claims (3)
- Ａｌ脱酸またはＡｌ-Ｓｉ脱酸した溶鋼中に、Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄから選択された１種以上の希土類元素を添加したうえ、均一混合時間τの２〜１０倍の時間にわたり攪拌し、希土類元素により取鍋内スラグを還元することを特徴とする取鍋内スラグの改質方法。
- 均一混合時間τが、溶鋼中に添加したＳをトレーサーとして、平衡濃度の±５％に達した時間として定義されたものである請求項１記載の溶鋼中に添加した取鍋内スラグの改質方法。
- 溶鋼の攪拌を、ＣＡＳ，ＲＨ、ボトムバブリングのいずれかの方法によって行う請求項１または２記載の溶鋼中に添加した取鍋内スラグの改質方法。
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