JP2005256027A

JP2005256027A - 溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法

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Publication number: JP2005256027A
Application number: JP2004066005A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中; Mamoru Suda; 守須田; Hiroshi Nomura; 寛野村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP4225219B2

Abstract

【課題】本発明は、高価なＦｅＴｉ合金を使用せずに、溶鋼中のＴｉ濃度を精度良く所望範囲に適中させる溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法を提供することを目的としている。
【解決手段】新たな溶鋼中Ｔｉ濃度の調整法を開発した。その方法は、溶鋼の目標Ｔｉ濃度と該溶鋼を処理するスラグの塩基度から、下記（１）式により（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］の分配比を定め、該分配比中、前記スラグの（質量％ＴｉＯ₂）が所定値になるように、ＴｉＯ₂を含有するフラックスを溶鋼上に存在する該スラグに添加すると共に、その後、該スラグを撹拌処理するものである。
（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝Ａ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]²−Ｂ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]＋Ｃ（１）
ここで、［質量％Ｔｉ］は溶鋼の目標Ｔｉ濃度を、（質量％酸化物）はスラグ中各酸化物の濃度を、Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも鋼種により定まる係数である。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法に係わり、詳しくは、溶鋼中Ｔｉの濃度を、高価なＦｅＴｉ合金を一切使用せずに、精度良く調整する技術に関する。

従来、溶鋼中のＴｉ濃度を調整する技術がいくつか提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１には、取鍋に収容した珪素鋼の溶製用溶鋼に、７０〜８０ｗｔ％のＳｉを含有し、かつＴｉ：０．０２０ｗｔ％以下及びＡｌ：０.０５０ｗｔ％以下に抑制した成分組成のＦｅＳｉ合金を添加し、取鍋内のスラグ成分をＡｌ₂Ｏ₃：８ｗｔ％以下、ＴｉＯ₂：０・５ｗｔ％以下で、かつＣａＯ／ＳｉＯ₂：０．６〜２．０の範囲に調整することで、溶鋼中Ｔｉ濃度の低減を図る技術が開示されている。また、特許文献２には、取鍋に収容した溶鋼に、フラックスを添加して成分調整するに当たり、Ｓｉ又はＦｅＳｉとＳｉＯ₂との混合物を含むフラックスを用いて、形成されるスラグの滓化を促進し、取鍋内のスラグ塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂を０．６〜２．Ｏの範囲に調整することで、Ｔｉのスラグへの分配比を増加し、溶鋼へのＴｉの混入を抑制する技術を開示している。
特許第３１０５５２５号公報特開平５−８６４１３号公報

しかしながら、これらの従来技術は、溶鋼中Ｔｉ濃度を極力低減することだけに着目し、該濃度をある範囲内に収めるためのものでないので、転炉出鋼後の溶鋼を二次精錬する際に、フラックスとしてＴｉＯ₂の少ないものを使用してスラグのＴｉＯ₂濃度を低減させるか、あるいは該スラグの組成を調整してＴｉの分配比を高める手法を利用している。そして、溶鋼中のＴｉ濃度をある範囲に適中させる必要が生じた場合には、上記フラックスの他に、低減させるべきＴｉを含有した高価なＦｅＴｉ合金を使用して、Ｔｉ濃度の調整を行っていた。そのため、操業費の高くなることが避けられなかった。

本発明は、かかる事情に鑑み、高価なＦｅＴｉ合金を使用せずに、溶鋼中のＴｉ濃度を高精度で適中可能にする溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、溶鋼中のＴｉ濃度を調整するに当たり、溶鋼の目標Ｔｉ濃度と該溶鋼を処理するスラグの塩基度から、下記（１）式により（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］の分配比を定め、該分配比中、前記スラグの（質量％ＴｉＯ₂）が所定値になるように、ＴｉＯ₂を含有するフラックスを溶鋼上に存在する該スラグに添加すると共に、その後、該スラグを撹拌処理することを特徴とする溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法である。
（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝Ａ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]²−Ｂ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]＋Ｃ（１）
ここで、［質量％Ｔｉ］は溶鋼の目標Ｔｉ濃度を、（質量％酸化物）はスラグ中各酸化物の濃度を、Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも鋼種により定まる係数である。

本発明では、溶鋼中のＴｉ濃度を高精度で調整するにあたり、従来のＦｅＴｉ合金の添加に代え、スラグ−メタル間でのＴｉ＋２Ｏ⇔ＴｉＯ₂となる所謂「スラグ・メタル反応」を用いて溶鋼中のＴｉ濃度を調整するようにしたので、高価なＦｅＴｉ合金を添加せずとも、安価に溶鋼中Ｔｉ濃度の調整が達成できるようになると共に、高精度で濃度調整ができるようになる。

本発明によれば、高価なＦｅＴｉ合金を使用せずに、多鋼種の溶鋼中Ｔｉ濃度を精度良く制御、調整できる。しかも、溶鋼中Ｔｉ濃度の調整に必要な操業費が従来より格段に低減される。

以下、図面を参照して本発明の最良な実施形態を説明する。

発明者は、高価なＦｅＴｉ合金を使用しないことに着眼し、それに代わるＴｉ源及びそのＴｉ源を利用した場合の溶鋼中Ｔｉ濃度の調整技術について検討した。そして、Ｔｉ源としては、安価なＴｉＯ₂含有物質を採用することにした。従って、このＴｉＯ₂含有物質を採用する場合には、該ＴｉＯ₂含有物質を従来のように溶鋼に直接添加するのではなく、溶鋼上に存在するスラグに投入し、溶鋼とスラグとの前記「スラグ・メタル反応（[Ｔｉ]＋２[Ｏ]⇔（ＴｉＯ₂））」を用いて、溶鋼中のＴｉ濃度を調整すれば良いと考えた。

なお、本発明の説明では、各成分のスラグ中の濃度を（質量％酸化物）、溶鋼中の濃度を[質量％元素]で表す。

まず、本発明では、スラグ・メタル反応を用いて、溶鋼中のＴｉ濃度を調整するため、上記スラグ・メタル反応を適切に制御する必要がある。そのため、発明者は、試験操業を行い、Ｔｉのスラグ及び溶鋼への分配比（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］とスラグの塩基度（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）との関係を調査した。その結果、下記（１）式で表す関係が成立することがわかった。

（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝Ａ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]²−Ｂ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]＋Ｃ（１）

そして、１８０トン型上底吹き転炉及び１８０トン取鍋を使用しての操業で、トランス等の鉄芯素材として用いられる一方向性珪素鋼板という鋼種の製造においては、

（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝１０．３７４×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]²−１７６．９１×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]＋８１０．７７
の関係が得られた。

従って、この関係を利用すると（図１参照）、以下の具体的な手順例により、溶鋼中のＴｉ濃度が、高精度で制御・調整できることになる。
ステップ１転炉で溶製している溶鋼中Ｔｉ濃度の所望値［質量％Ｔｉ］を決める
ステップ２溶鋼中Ｔｉ濃度の制御を行う鋼種の処理時に生じるスラグの塩基度（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）を決定する
ステップ３溶鋼中Ｔｉ濃度とスラグの塩基度とから上記式で求まるＴｉの分配比（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］から、形成させるスラグ中の（質量％ＴｉＯ₂）の値を定める
ステップ４転炉から取鍋にスラグを伴う溶鋼を出鋼する
ステップ５出鋼時に流出したスラグの塩基度を調整する塩基度調整剤（例えば、ＣａＯ）を出鋼時又は出鋼後にスラグへ投入する
ステップ６前記スラグ中の（質量％ＴｉＯ₂）の値が所定値になるように、安価なＴｉＯ₂含有物質を投入する

なお、上記ステップ５及びステップ６は、順序を逆にしても、又同時に行っても良い。

また、ステップ２で決定される処理時のスラグの塩基度は、鋼種等により選ばれる常法の塩基度（０．５〜８）をさし、例えばアルミキルド鋼の溶製では、アルミナの多量生成を避けるため、高塩基度側（例えば、塩基度６．５以上）で塩基度の決定がなされ、他方、非金属介在物のスラグへの捕捉強化のためには、比較的低塩基度側（例えば、塩基度４以下）が選ばれる等である。

さらに、上記ステップ５及び６で行うスラグへの各種物質の投入は、必ずしも所謂「二次精錬」として取鍋で行う必要性はなく、連続鋳造に際してのタンディッシュ等において行っても良い。

加えて、本発明では、上記Ｔｉのスラグ及び溶鋼への分配比とスラグ塩基度との関係、つまり（１）式は、その係数Ａ，Ｂ及びＣが鋼種によって異なる。従って、本発明の実施に際しては、それらの係数を鋼種に応じて、試験操業や過去の操業データの解析で予め定めておく必要がある。

さらに加えて、本発明では、上記ＴｉＯ₂含有物質としては、安価であるため、アルミナ分が低いバンド頁岩を利用することが好ましい。

トランス等の鉄芯素材として用いられる一方向性珪素鋼板は、磁化特性及び鉄損特性に優れていることが必要であるので、溶鋼中のＴｉ含有量を０．００３質量％以下とすることが望まれている。そこで、Ｔｉ含有量が０．００２±０．００１質量％に収まる珪素鋼板製造用の溶鋼を多数チャージ溶製した。その際、転炉から取鍋（容量１８０トン）に出鋼した溶鋼の真空脱ガス処理時に、前記した本発明を適用し、そのＴｉ濃度を調整した。また、本発明の効果を比較するため、従来のＦｅＴｉ合金を使用する方法での操業も多数チャージ行った。フラックスの投入を両者で比較して表１に示す。なお、処理時のスラグ塩基度は、４．０〜４．４を予定した。

なお、本発明例では、予定のスラグ塩基度を４．２と想定し、図１よりＴｉの分配比を２５５として操業することにしたので、分配比（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝２５５に基づき、形成させるスラグの（質量％ＴｉＯ₂）は、０．５１質量％とした。また、スラグの塩基度調整は、別途ＣａＯ系フラックス及びフラックス２の投入により塩基度を４．２に調整すると共に、スラグ中ＴｉＯ₂の調整を行った。フラックス２には、Ｔｉの添加源としてバンド頁岩を利用し、ＴｉＯ₂を３．６０質量％含むようにした。さらに、溶鋼の撹拌は、不活性ガスの吹き込みで行った。

一方、従来例では、スラグの塩基度調整は、別途ＣａＯ系フラックス１の投入で行い、微量の（表１では２ｋｇ）ＦｅＴｉ合金を真空脱ガス槽内に配置した取鍋の溶鋼に投入した。

その結果、本発明では、各チャージとも溶鋼中のＴｉ濃度が０．００２±０．００１質量％に収まったが、従来のＦｅＴｉ合金を使用する方法では、０．００１〜０．００５質量％の範囲でばらついていた。また、操業費は、従来を１とすると、本発明では０．８まで低減することができた。

Ｔｉのスラグ及び溶鋼への分配比（（％ＴｉＯ₂）／［％Ｔｉ］で表す）とスラグの塩基度（質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ₂）との関係例を示す図である。試験操業で形成したスラグの塩基度調整結果を示す度数分布図である試験操業で形成したスラグのＴｉＯ₂濃度を示す度数分布図である

Claims

溶鋼中のＴｉ濃度を調整するに当たり、
溶鋼の目標Ｔｉ濃度と該溶鋼を処理するスラグの塩基度から、下記（１）式により（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］の分配比を定め、該分配比中、前記スラグの（質量％ＴｉＯ₂）が所定値になるように、ＴｉＯ₂を含有するフラックスを溶鋼上に存在する該スラグに添加すると共に、その後、該スラグを撹拌処理することを特徴とする溶鋼中Ｔｉ濃度の調整方法。
（質量％ＴｉＯ₂）／［質量％Ｔｉ］＝Ａ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]²−Ｂ×[（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ₂）]＋Ｃ（１）
ここで、［質量％Ｔｉ］は溶鋼の目標Ｔｉ濃度を、（質量％酸化物）はスラグ中各酸化物の濃度を、Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも鋼種により定まる係数である。