JP2678779B2 - 極低窒素・極低炭素溶鋼の溶製方法 - Google Patents
極低窒素・極低炭素溶鋼の溶製方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶鋼に含有されている窒素［Ｎ］と炭素
［Ｃ］を除去し、極低窒素・極低炭素溶鋼を溶製するた
めの効率的且つ簡便で安価な溶鋼の精練方法に関する。
［Ｃ］を除去し、極低窒素・極低炭素溶鋼を溶製するた
めの効率的且つ簡便で安価な溶鋼の精練方法に関する。
（従来の技術） 鋼に含まれる炭素［Ｃ］と窒素［Ｎ］の濃度は、自動
車用薄鋼板，飲料缶用薄鋼板として使用する鋼板の場合
には、加工性向上，時効防止等のために極微量である必
要がある。
車用薄鋼板，飲料缶用薄鋼板として使用する鋼板の場合
には、加工性向上，時効防止等のために極微量である必
要がある。
一般に製鉄業においては、溶鋼の脱炭・脱窒処理を、
例えば第３版鉄鋼便覧II製銑・製鋼671〜685頁に示され
ているような各種の減圧精練設備を用いて実施してい
る。即ち、溶鋼中に含有させた酸素［Ｏ］、あるいは鉄
鉱石FexOy、酸素ガスO2などの酸化源を用いて下記
（２）式で示される反応によってCOガスを発生せしめ、
溶鋼に含有される炭素［Ｃ］を除去しつつ溶鋼に含有さ
れる窒素［Ｎ］を下記（３）式で示される反応によって
除去している。即ち脱窒反応は、溶鋼の脱炭処理中に溶
鋼内に発生するCOガス気泡と溶鋼との間の気・液界面あ
るいは溶鋼と減圧雰囲気との間の気・液界面を反応サイ
トとして進行する。
例えば第３版鉄鋼便覧II製銑・製鋼671〜685頁に示され
ているような各種の減圧精練設備を用いて実施してい
る。即ち、溶鋼中に含有させた酸素［Ｏ］、あるいは鉄
鉱石FexOy、酸素ガスO2などの酸化源を用いて下記
（２）式で示される反応によってCOガスを発生せしめ、
溶鋼に含有される炭素［Ｃ］を除去しつつ溶鋼に含有さ
れる窒素［Ｎ］を下記（３）式で示される反応によって
除去している。即ち脱窒反応は、溶鋼の脱炭処理中に溶
鋼内に発生するCOガス気泡と溶鋼との間の気・液界面あ
るいは溶鋼と減圧雰囲気との間の気・液界面を反応サイ
トとして進行する。
［Ｃ］＋［Ｏ］＝CO（gas） ｙ［Ｃ］＋FexOy＋＝yCO（gas）＋xFe …（２） ［Ｃ］＋1/2O2＝CO（gas） ［Ｎ］＝1/2N2（gas） …（３） （発明が解決しようとする課題） しかし溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が0.01wt％以下になると
脱炭速度が極端に低下し、それにともない脱窒反応も停
滞し、極低炭素でしかも極低窒素の溶鋼の溶製は極めて
困難である。
脱炭速度が極端に低下し、それにともない脱窒反応も停
滞し、極低炭素でしかも極低窒素の溶鋼の溶製は極めて
困難である。
極低炭素溶鋼の溶製方法として、本発明者等は既に特
開昭62−240712号公報において、［Ｃ］との反応成分で
ある［Ｏ］濃度を脱炭処理すべき溶鋼の硫黄［Ｓ］濃度
に対応して最適濃度範囲に制御・調整する事によって、
極低炭素溶鋼の溶製を可能にした。しかしこの方法だけ
では、極低炭素でしかも極低窒素溶鋼の溶製は極めて困
難であった。
開昭62−240712号公報において、［Ｃ］との反応成分で
ある［Ｏ］濃度を脱炭処理すべき溶鋼の硫黄［Ｓ］濃度
に対応して最適濃度範囲に制御・調整する事によって、
極低炭素溶鋼の溶製を可能にした。しかしこの方法だけ
では、極低炭素でしかも極低窒素溶鋼の溶製は極めて困
難であった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、溶鋼に含
有されている窒素［Ｎ］を除去すると同時に該溶鋼に含
有されている炭素［Ｃ］を極く微量まで除去し、極低窒
素で且つ極低炭素鋼を溶製するための効率的且つ簡便で
安価な溶鋼の精練方法を提供することを目的とする。
有されている窒素［Ｎ］を除去すると同時に該溶鋼に含
有されている炭素［Ｃ］を極く微量まで除去し、極低窒
素で且つ極低炭素鋼を溶製するための効率的且つ簡便で
安価な溶鋼の精練方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、減圧下で溶鋼の脱窒・脱炭処理を行うにあ
たり、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が0.005wt％以下の領域で
該溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を溶鋼に含有される硫黄濃度
［Ｓ］に応じて下記（１）式の関係で示される範囲に保
持する減圧下での極低炭脱炭処理に先立ち、溶鋼中の炭
素［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の溶鋼に粒状の固体酸化
物を添加して溶鋼の脱炭速度を0.005（wt％/min）以上
に確保し、同時に固体及び／又は気体の炭素源を溶鋼に
供給して［Ｃ］濃度を0.010wt％以上に保持しつつ減圧
下で脱窒処理することを特徴とする極低窒素・極低炭素
溶鋼の溶製方法である。
たり、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が0.005wt％以下の領域で
該溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を溶鋼に含有される硫黄濃度
［Ｓ］に応じて下記（１）式の関係で示される範囲に保
持する減圧下での極低炭脱炭処理に先立ち、溶鋼中の炭
素［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の溶鋼に粒状の固体酸化
物を添加して溶鋼の脱炭速度を0.005（wt％/min）以上
に確保し、同時に固体及び／又は気体の炭素源を溶鋼に
供給して［Ｃ］濃度を0.010wt％以上に保持しつつ減圧
下で脱窒処理することを特徴とする極低窒素・極低炭素
溶鋼の溶製方法である。
｛（１＋72［wt％Ｓ］）/180｝（１−0.25）≧ ［wt％０］ ≧｛（１＋72［wt％Ｓ］）/180（１＋0.25） …（１） （作 用） 以下本発明を作用とともに詳述する。
本発明の技術的思想の根源は、脱窒処理に最適な条件
を付与して溶鋼を脱窒し、脱窒した溶鋼をそのまま効率
的に脱炭処理を行うことに基づいている。
を付与して溶鋼を脱窒し、脱窒した溶鋼をそのまま効率
的に脱炭処理を行うことに基づいている。
即ち減圧下で溶鋼の脱窒・脱炭処理を実施するにあた
り、炭素［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の濃度範囲で、粒
状の固体酸化物と固体及び／又は気体の炭素源を溶鋼に
添加して強制的に脱炭速度を0.005（wt％/min）以上を
確保し、該溶鋼を強撹拌して脱窒処理することを特徴と
する第一工程と、しかる後に溶鋼に含有される硫黄
［Ｓ］濃度に応じて溶鋼の酸素［Ｏ］濃度を制御し、溶
鋼を強撹拌し脱炭処理する第二工程とを組合せた方法で
あることを特徴としている。
り、炭素［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の濃度範囲で、粒
状の固体酸化物と固体及び／又は気体の炭素源を溶鋼に
添加して強制的に脱炭速度を0.005（wt％/min）以上を
確保し、該溶鋼を強撹拌して脱窒処理することを特徴と
する第一工程と、しかる後に溶鋼に含有される硫黄
［Ｓ］濃度に応じて溶鋼の酸素［Ｏ］濃度を制御し、溶
鋼を強撹拌し脱炭処理する第二工程とを組合せた方法で
あることを特徴としている。
この第一工程の脱窒処理のポイントは、前記（３）式
に従って溶鋼の脱窒反応を進行せしめるにあたり、脱窒
処理すべき溶鋼に粒状の固体酸化物を添加して、脱窒反
応に甚大なる悪影響をおよぼす溶鋼の酸素［Ｏ］をでき
うる限り低濃度に抑制しながら［Ｃ］と反応させ、脱炭
反応によるCOガス気泡の生成量を多くして単位溶鋼重量
当たりの気・液界面積を大きくし、脱窒反応サイトの増
大を図る点にある。
に従って溶鋼の脱窒反応を進行せしめるにあたり、脱窒
処理すべき溶鋼に粒状の固体酸化物を添加して、脱窒反
応に甚大なる悪影響をおよぼす溶鋼の酸素［Ｏ］をでき
うる限り低濃度に抑制しながら［Ｃ］と反応させ、脱炭
反応によるCOガス気泡の生成量を多くして単位溶鋼重量
当たりの気・液界面積を大きくし、脱窒反応サイトの増
大を図る点にある。
この時粒状の固体酸化物を供給して脱炭を継続的に進
行させつつ［Ｏ］濃度の増加を抑制するために、溶鋼に
固体及び／又は気体の炭素源を供給し脱炭で消費される
［Ｃ］の一部あるいは全てを補う。このようにして
［Ｃ］を補給し、［Ｃ］濃度を0.010wt％以上に保ちつ
つ脱炭速度0.005（wt％/min）以上が確保でき、脱炭反
応で生成したCOガス気泡と溶鋼との気・液界面を十分確
保できる。さらに供給されたこれらの炭素源は溶鋼に
［Ｃ］として溶鋼し、［Ｏ］濃度の上昇が抑制できる。
この時炭素源中の炭素Ｃの供給速度Fc（mol/min）と、
固体酸化物中の酸素Ｏの供給速度Fo（mol/min）との比
を0.5〜1.5の範囲とする。
行させつつ［Ｏ］濃度の増加を抑制するために、溶鋼に
固体及び／又は気体の炭素源を供給し脱炭で消費される
［Ｃ］の一部あるいは全てを補う。このようにして
［Ｃ］を補給し、［Ｃ］濃度を0.010wt％以上に保ちつ
つ脱炭速度0.005（wt％/min）以上が確保でき、脱炭反
応で生成したCOガス気泡と溶鋼との気・液界面を十分確
保できる。さらに供給されたこれらの炭素源は溶鋼に
［Ｃ］として溶鋼し、［Ｏ］濃度の上昇が抑制できる。
この時炭素源中の炭素Ｃの供給速度Fc（mol/min）と、
固体酸化物中の酸素Ｏの供給速度Fo（mol/min）との比
を0.5〜1.5の範囲とする。
第一工程の脱窒処理に用いられる炭素窒は、固体の炭
素源としては例えば石炭，コークスあるいは黒鉛の一種
もしくは二種以上の混合物を用いることができる。本発
明において用いられる固体炭素源の大きさには特に限定
はないが、溶鋼内部にキャリァーガスと共にインジェク
ションする場合には、粒径が3mm以下であることが好ま
しい。溶鋼の上部から投入する場合には、0.1〜10mm程
度の大きさがよい。
素源としては例えば石炭，コークスあるいは黒鉛の一種
もしくは二種以上の混合物を用いることができる。本発
明において用いられる固体炭素源の大きさには特に限定
はないが、溶鋼内部にキャリァーガスと共にインジェク
ションする場合には、粒径が3mm以下であることが好ま
しい。溶鋼の上部から投入する場合には、0.1〜10mm程
度の大きさがよい。
さらに気体の炭素源としては、炭化水素系ガス、例え
ばメタン、エタン、プロパン、ブタン等が使用でき、炭
素源として固体及び気体の炭素源を同時に供給すること
ができる。
ばメタン、エタン、プロパン、ブタン等が使用でき、炭
素源として固体及び気体の炭素源を同時に供給すること
ができる。
本発明の方法を実施するにあたり、供給する炭素源は
でき得るかぎり低窒素含有量の炭素源であることが好ま
しい。なぜならば、炭素源中の窒素が溶鋼に吸収され脱
窒効果を阻害するからである。炭素源と固体酸化物の溶
鉄への供給は、同時に溶鋼上部から実施してもよく、溶
鋼内部に例えばインクジェクションしてもよい。
でき得るかぎり低窒素含有量の炭素源であることが好ま
しい。なぜならば、炭素源中の窒素が溶鋼に吸収され脱
窒効果を阻害するからである。炭素源と固体酸化物の溶
鉄への供給は、同時に溶鋼上部から実施してもよく、溶
鋼内部に例えばインクジェクションしてもよい。
溶鋼の脱炭を促進するために添加する粒状の酸化源
は、鉄鉱石，マンガン鉱石，クロム鉱石等の溶鋼中の炭
素で容易に還元される固体酸化物の一種もしくは二種以
上の混合物であり、そのサイズは0.1〜30mmである。
は、鉄鉱石，マンガン鉱石，クロム鉱石等の溶鋼中の炭
素で容易に還元される固体酸化物の一種もしくは二種以
上の混合物であり、そのサイズは0.1〜30mmである。
第二工程の脱炭処理においては、脱窒処理後の該溶鋼
の［Ｃ］濃度が0.005wt％以下の領域で、溶鋼の［Ｏ］
濃度を該溶鋼に含有される硫黄［Ｓ］濃度に応じて
（１）式で示される範囲に保持し、該溶鋼の脱窒・脱炭
処理を実施し、極低窒素・極低炭素溶鋼を溶製するもの
である。
の［Ｃ］濃度が0.005wt％以下の領域で、溶鋼の［Ｏ］
濃度を該溶鋼に含有される硫黄［Ｓ］濃度に応じて
（１）式で示される範囲に保持し、該溶鋼の脱窒・脱炭
処理を実施し、極低窒素・極低炭素溶鋼を溶製するもの
である。
｛（１＋72（wt％Ｓ］）/180｝（１＋0.25）＜ ［wt％０］ ＜｛（１＋72［wt％Ｓ］）/180｝（１−0.25）…（１） 以下本発明をさらに具体的に説明する。
まず粒状の固体酸化物が溶鋼の脱窒速度に及ぼす影響
を明らかにした。
を明らかにした。
雰囲気圧力10mmHgで温度が1600℃、重量が100kgであ
る溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施し、見掛けの脱
窒速度定数kN（cm/％・min）を測定した。フィーダーを
用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさが0.
01〜50mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石，ニッケル鉱石
およびクロム鉱石である。固体酸化物と共に溶鋼に添加
した炭素源は、粒径が0.1〜10mmの黒鉛屑とコークスお
よびその混合物である。脱炭速度Vcは0.005〜0.006（wt
％/min）の範囲である。固体酸化物中の酸素Ｏの添加速
度Fo（mol/min）と、炭素源中の炭素Ｃの添加速度Fc（m
ol/min）との比Fc/Foは0.9〜1.0である。脱窒処理中の
［Ｃ］濃度は0.015〜0.50wt％の範囲である。添加した
固体酸化物が0.01〜0.05mm大きさの時に得られた脱窒速
度定数kNstan.を基準にし、kN/kNstan.と固体酸化物の
大きさとの関係を第４図に示す。固体酸化物の大きさが
あまりにも小さいと、溶鋼表面で脱炭反応が進行し、溶
鋼内部からのCOガス気泡の発生量が極端に減少し、気・
液界面積を増加させる効果が小さい。一方固体酸化物の
大きさがあまりにも大きいと、局部的な脱炭反応が助長
され、脱窒速度が大きく変動して安定した脱窒反応が進
行しない。
る溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施し、見掛けの脱
窒速度定数kN（cm/％・min）を測定した。フィーダーを
用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさが0.
01〜50mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石，ニッケル鉱石
およびクロム鉱石である。固体酸化物と共に溶鋼に添加
した炭素源は、粒径が0.1〜10mmの黒鉛屑とコークスお
よびその混合物である。脱炭速度Vcは0.005〜0.006（wt
％/min）の範囲である。固体酸化物中の酸素Ｏの添加速
度Fo（mol/min）と、炭素源中の炭素Ｃの添加速度Fc（m
ol/min）との比Fc/Foは0.9〜1.0である。脱窒処理中の
［Ｃ］濃度は0.015〜0.50wt％の範囲である。添加した
固体酸化物が0.01〜0.05mm大きさの時に得られた脱窒速
度定数kNstan.を基準にし、kN/kNstan.と固体酸化物の
大きさとの関係を第４図に示す。固体酸化物の大きさが
あまりにも小さいと、溶鋼表面で脱炭反応が進行し、溶
鋼内部からのCOガス気泡の発生量が極端に減少し、気・
液界面積を増加させる効果が小さい。一方固体酸化物の
大きさがあまりにも大きいと、局部的な脱炭反応が助長
され、脱窒速度が大きく変動して安定した脱窒反応が進
行しない。
kN/kNstan.の値は、固体酸化物の大きさが0.1〜30mm
の範囲の大きさのときに大きな値になる。
の範囲の大きさのときに大きな値になる。
固体酸化物の還元剤として炭素源を連続的に添加して
脱炭反応を継続的に行わしめる場合、固体酸化物中の酸
素Ｏの添加速度Fo（mol/min）と、固体酸化物の還元剤
として炭素源中の炭素Ｃの添加速度Fc（mol/min）の比
を、下記（４）式に示す範囲で添加することが好まし
い。
脱炭反応を継続的に行わしめる場合、固体酸化物中の酸
素Ｏの添加速度Fo（mol/min）と、固体酸化物の還元剤
として炭素源中の炭素Ｃの添加速度Fc（mol/min）の比
を、下記（４）式に示す範囲で添加することが好まし
い。
0.5≦（Fc/Fo）≦1.5 …（４） 0.5≧（Fc/Fo）の場合には酸素源が過剰になり、やが
て炭素源が不足してＯ］濃度が上昇し、脱窒反応が阻害
される。（Fc/Fo）≧1.5の場合には溶鋼の［Ｃ］濃度が
上昇し、不経済である。
て炭素源が不足してＯ］濃度が上昇し、脱窒反応が阻害
される。（Fc/Fo）≧1.5の場合には溶鋼の［Ｃ］濃度が
上昇し、不経済である。
次に、溶鋼の脱窒速度に及ぼす脱炭速度の影響を明ら
かにした。
かにした。
雰囲気圧力10mmHgで温度が1600℃、重量が100kgであ
る溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施した。フィーダ
ーを用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさ
が５〜10mmの範囲の鉄鉱石，マンガン鉱石またはクロム
鉱石の単独および鉄鉱石とマンガン鉱石，鉄鉱石とクロ
ム鉱石の混合物である。供給した固体の炭素源は、粒径
が0.1〜10mmの黒鉛屑，コークス，石炭の単独およびそ
の混合物である。［Ｃ］濃度は0.015〜0.50wt％の範囲
である。固体酸化物を添加せずに溶鋼を脱炭をさせない
時の見掛けの脱窒速度定数kN O（cm/％・min）を基準に
し、固体酸化物を添加して溶鋼を脱炭させたときの見掛
けの脱窒速度定数kN（cm/％・min）と脱炭速度Vc［wt％
/min］との関係を第５図に示す。kN/kN Oの値はVcが大き
くなると増加する。そしてVcが0.005［wt％/min］以上
になると、kN/kN Oの値の増加割合が急激に大きくなる。
る溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施した。フィーダ
ーを用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさ
が５〜10mmの範囲の鉄鉱石，マンガン鉱石またはクロム
鉱石の単独および鉄鉱石とマンガン鉱石，鉄鉱石とクロ
ム鉱石の混合物である。供給した固体の炭素源は、粒径
が0.1〜10mmの黒鉛屑，コークス，石炭の単独およびそ
の混合物である。［Ｃ］濃度は0.015〜0.50wt％の範囲
である。固体酸化物を添加せずに溶鋼を脱炭をさせない
時の見掛けの脱窒速度定数kN O（cm/％・min）を基準に
し、固体酸化物を添加して溶鋼を脱炭させたときの見掛
けの脱窒速度定数kN（cm/％・min）と脱炭速度Vc［wt％
/min］との関係を第５図に示す。kN/kN Oの値はVcが大き
くなると増加する。そしてVcが0.005［wt％/min］以上
になると、kN/kN Oの値の増加割合が急激に大きくなる。
第５図に示すごとく固体酸素源を連続投入した場合に
は、脱炭速度は鉄鉱石の供給速度に比例して大きくな
り、同時に脱窒速度も大きくなる。従って本発明におい
ては、溶鋼中の［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の溶鋼に粒
状の固体酸化物を添加する場合、kN/kN Oの値が大きい即
ちkN/kN O＞20が得られる脱炭速度として、0.005［wt％/
min］以上を確保する必要がある。
は、脱炭速度は鉄鉱石の供給速度に比例して大きくな
り、同時に脱窒速度も大きくなる。従って本発明におい
ては、溶鋼中の［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の溶鋼に粒
状の固体酸化物を添加する場合、kN/kN Oの値が大きい即
ちkN/kN O＞20が得られる脱炭速度として、0.005［wt％/
min］以上を確保する必要がある。
本発明において、反応性の向上を図る上で溶鋼の撹拌
は重要である。溶鋼の撹拌を実施するにあたり、溶鋼の
ガス撹拌，誘導撹拌，電磁撹拌などの技術を適用するの
がよい。溶鋼の撹拌が弱いと、添加した炭素源あるいは
固体酸化物が溶鋼内部に巻き込まれずに、突沸的なCOガ
ス発生を引き起こし、安定した脱炭反応を継続すること
ができない。
は重要である。溶鋼の撹拌を実施するにあたり、溶鋼の
ガス撹拌，誘導撹拌，電磁撹拌などの技術を適用するの
がよい。溶鋼の撹拌が弱いと、添加した炭素源あるいは
固体酸化物が溶鋼内部に巻き込まれずに、突沸的なCOガ
ス発生を引き起こし、安定した脱炭反応を継続すること
ができない。
本発明の方法を実施するにあたり、雰囲気圧力は重要
である。圧力は高真空度であるほどCOガスの発生には有
利であるが、あまりにも高真空であると溶鋼の飛び散り
や溶鋼の突沸がおこり、安定した脱窒処理ができない。
したがって雰囲気圧力は0.05〜50mmHg程度に制御するこ
とが好ましい。このとき溶鋼表面に不活性ガスを吹付け
ると、溶鋼の気相との界面近傍の窒素ガスの移動速度を
大きくすることができ、脱窒速度が向上する。かつ同時
に雰囲気圧力も制御できる。
である。圧力は高真空度であるほどCOガスの発生には有
利であるが、あまりにも高真空であると溶鋼の飛び散り
や溶鋼の突沸がおこり、安定した脱窒処理ができない。
したがって雰囲気圧力は0.05〜50mmHg程度に制御するこ
とが好ましい。このとき溶鋼表面に不活性ガスを吹付け
ると、溶鋼の気相との界面近傍の窒素ガスの移動速度を
大きくすることができ、脱窒速度が向上する。かつ同時
に雰囲気圧力も制御できる。
脱炭処理すべき溶鋼の酸素濃度を調整する場合には、
酸素濃度が高い時には還元ガスを溶鋼に吹込むか、ある
いは通常用いられる金属の脱酸元素（Al,Si,Mn,Ti等）
もしくは脱酸元素を含む合金のような各種の脱酸剤を溶
鋼に添加する方法が有効であるが、その他各種の手段を
用いての酸素濃度を調整してもよい。
酸素濃度が高い時には還元ガスを溶鋼に吹込むか、ある
いは通常用いられる金属の脱酸元素（Al,Si,Mn,Ti等）
もしくは脱酸元素を含む合金のような各種の脱酸剤を溶
鋼に添加する方法が有効であるが、その他各種の手段を
用いての酸素濃度を調整してもよい。
脱炭処理すべき溶鋼の酸素濃度が低すぎる場合におい
ては、酸化鉄粉，鉄鉱石粉等を溶鋼に添加あるいは溶鋼
にインジェクションするのが有効である。さらに酸素ガ
スを用いて溶鋼の酸素濃度を増加させる事もできる。
ては、酸化鉄粉，鉄鉱石粉等を溶鋼に添加あるいは溶鋼
にインジェクションするのが有効である。さらに酸素ガ
スを用いて溶鋼の酸素濃度を増加させる事もできる。
溶鋼に添加する炭素源は、黒鉛，コークス，石炭等の
固体炭素源あるいは炭化水素系ガスの一種もしくは二種
を併用することもできる。炭化水素系ガスと共にCOガス
あるいは水素ガス，およびそれらの混合ガスを用いても
良く、Arガスのような不活性ガスと併用することも出来
る。
固体炭素源あるいは炭化水素系ガスの一種もしくは二種
を併用することもできる。炭化水素系ガスと共にCOガス
あるいは水素ガス，およびそれらの混合ガスを用いても
良く、Arガスのような不活性ガスと併用することも出来
る。
本発明の方法は、現在の真空精錬設備、例えばDH,RH,
VOD,VAD等の設備で溶鋼を脱窒する場合にも適用でき
る。
VOD,VAD等の設備で溶鋼を脱窒する場合にも適用でき
る。
（実施例） 実施例.1 温度が1600℃、重量が100kgで［Ｓ］濃度が50ppmであ
る溶鋼の脱窒・脱炭処理を、誘導炉を用いて本発明の方
法に従って実施した。固体酸化物はサイズが１〜20mmの
鉄鉱石であり、溶鋼に連続的に投入した。雰囲気の圧力
は５〜2mmHgの範囲である。
る溶鋼の脱窒・脱炭処理を、誘導炉を用いて本発明の方
法に従って実施した。固体酸化物はサイズが１〜20mmの
鉄鉱石であり、溶鋼に連続的に投入した。雰囲気の圧力
は５〜2mmHgの範囲である。
溶鋼中の［Ｃ］，［Ｎ］，［Ｏ］濃度の経時変化を第
１図に示す。
１図に示す。
第一工程の初期5min間は、鉄鉱石だけを投入して脱炭
反応を促進しつつ脱窒させ、その後鉄鉱石の投入と同時
に溶鋼に粒径0.2〜3.0mmの黒鉛を供給して［Ｃ］濃度を
0.02〜0.025wt％に保持して脱窒処理し、窒素濃度が10p
pm以下の溶鋼を溶製した。この時黒鉛の供給速度Fc（mo
l/min）と鉄鉱石中の酸素Ｏの供給速度Fo（mol/min）と
の比Fc/Foの値を1.0とした。第二工程に移る前に溶鋼の
［Ｏ］濃度を増加させるために黒鉛の供給を停止し、鉄
鉱石だけを投入し続け、その後25minに［Ｃ］濃度がお
よそ50ppmに到達した第二工程でAlを添加し、［Ｏ］濃
度を前記（１）式で示される最適な［Ｏ］濃度である90
ppmまで脱酸して脱炭処理を実施し、［Ｃ］濃度が10ppm
以下の溶鋼を得た。この事により、極低炭素濃度で而も
極低窒素濃度の溶鋼が溶製できた。
反応を促進しつつ脱窒させ、その後鉄鉱石の投入と同時
に溶鋼に粒径0.2〜3.0mmの黒鉛を供給して［Ｃ］濃度を
0.02〜0.025wt％に保持して脱窒処理し、窒素濃度が10p
pm以下の溶鋼を溶製した。この時黒鉛の供給速度Fc（mo
l/min）と鉄鉱石中の酸素Ｏの供給速度Fo（mol/min）と
の比Fc/Foの値を1.0とした。第二工程に移る前に溶鋼の
［Ｏ］濃度を増加させるために黒鉛の供給を停止し、鉄
鉱石だけを投入し続け、その後25minに［Ｃ］濃度がお
よそ50ppmに到達した第二工程でAlを添加し、［Ｏ］濃
度を前記（１）式で示される最適な［Ｏ］濃度である90
ppmまで脱酸して脱炭処理を実施し、［Ｃ］濃度が10ppm
以下の溶鋼を得た。この事により、極低炭素濃度で而も
極低窒素濃度の溶鋼が溶製できた。
実施例.2 雰囲気圧力10mmHgで温度が1600℃、重量が100kgであ
る溶鋼の脱窒処理を、低周波誘導炉で実施した。この時
の溶鋼の［Ｓ］濃度は0.0095wt％である。フィーダーを
用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさが５
〜10mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石の混合物である。
る溶鋼の脱窒処理を、低周波誘導炉で実施した。この時
の溶鋼の［Ｓ］濃度は0.0095wt％である。フィーダーを
用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物は、大きさが５
〜10mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石の混合物である。
第２図に示すように、溶鋼へ炭素源として0.1〜10mm
のコークスを供給し、［Ｃ］濃度をおよそ0.010wt％以
上に保持すると、［Ｏ］濃度を低濃度に保つことがで
き、脱窒反応の停滞が防止でき、極低窒素濃度の溶鋼が
溶製できる。したがって［Ｏ］濃度を増加させずにCOガ
ス気泡を発生させ、また脱窒反応を進行させるためには
［Ｃ］濃度は0.010wt％以上を確保する必要がある。さ
らに脱窒処理終了後鉄鉱石とマンガン鉱石の添加をやめ
てTiを添加し、［Ｏ］濃度を前記（１）式で示される最
適な［Ｏ］濃度である0.0120〜0.0095wt％まで脱酸して
脱炭処理を実施することにより、脱炭反応の停滞がなく
速やかに［Ｃ］濃度が10ppm以下の溶鋼を溶製できた。
のコークスを供給し、［Ｃ］濃度をおよそ0.010wt％以
上に保持すると、［Ｏ］濃度を低濃度に保つことがで
き、脱窒反応の停滞が防止でき、極低窒素濃度の溶鋼が
溶製できる。したがって［Ｏ］濃度を増加させずにCOガ
ス気泡を発生させ、また脱窒反応を進行させるためには
［Ｃ］濃度は0.010wt％以上を確保する必要がある。さ
らに脱窒処理終了後鉄鉱石とマンガン鉱石の添加をやめ
てTiを添加し、［Ｏ］濃度を前記（１）式で示される最
適な［Ｏ］濃度である0.0120〜0.0095wt％まで脱酸して
脱炭処理を実施することにより、脱炭反応の停滞がなく
速やかに［Ｃ］濃度が10ppm以下の溶鋼を溶製できた。
実施例.3 温度が1600℃、重量が100kgで［Ｃ］濃度が0.10％，
［Ｓ］濃度が50ppmである溶鋼の脱窒・脱炭処理を、誘
導炉を用いて実施した時の溶鋼中の［Ｃ］，［Ｎ］，
［Ｏ］濃度の経時変化を第３図に示す。雰囲気の圧力は
5mmHgである。
［Ｓ］濃度が50ppmである溶鋼の脱窒・脱炭処理を、誘
導炉を用いて実施した時の溶鋼中の［Ｃ］，［Ｎ］，
［Ｏ］濃度の経時変化を第３図に示す。雰囲気の圧力は
5mmHgである。
第一工程のうち、［Ｃ］濃度が0.02％になるまでサイ
ズが0.5〜3mmのクロム鉱石と鉄鉱石の混合物の固体酸素
源を溶鋼に連続添加して脱炭と脱窒を実行し、その後
は、上記固体酸素源を投入しつつ溶鋼表面に炭化水素系
のガス（C2H2）を吹付けると同時に、粒径0.1〜3mmの黒
鉛を投入添加して［Ｃ］濃度を約0.020wt％に保持し、
窒素濃度が0.001％以下に到達したのち上記炭素源の供
給を停止し、［Ｏ］濃度を高めて溶鋼の脱炭を実施し、
［Ｃ］濃度がおよそ30ppmに到達した第二工程でAlを添
加して［Ｏ］濃度を該溶鋼に含有される［Ｓ］濃度に対
応して90ppmに脱酸することによって、極低炭素濃度領
域の脱炭反応を停滞させることなく短時間の処理で溶鋼
の脱炭が実行できる。本方法により、［Ｎ］濃度が0.00
10wt％以下で且つ［Ｃ］濃度が0.0010wt％以下の極低炭
素濃度で而も極低窒素濃度の溶鋼が溶製できた。
ズが0.5〜3mmのクロム鉱石と鉄鉱石の混合物の固体酸素
源を溶鋼に連続添加して脱炭と脱窒を実行し、その後
は、上記固体酸素源を投入しつつ溶鋼表面に炭化水素系
のガス（C2H2）を吹付けると同時に、粒径0.1〜3mmの黒
鉛を投入添加して［Ｃ］濃度を約0.020wt％に保持し、
窒素濃度が0.001％以下に到達したのち上記炭素源の供
給を停止し、［Ｏ］濃度を高めて溶鋼の脱炭を実施し、
［Ｃ］濃度がおよそ30ppmに到達した第二工程でAlを添
加して［Ｏ］濃度を該溶鋼に含有される［Ｓ］濃度に対
応して90ppmに脱酸することによって、極低炭素濃度領
域の脱炭反応を停滞させることなく短時間の処理で溶鋼
の脱炭が実行できる。本方法により、［Ｎ］濃度が0.00
10wt％以下で且つ［Ｃ］濃度が0.0010wt％以下の極低炭
素濃度で而も極低窒素濃度の溶鋼が溶製できた。
比較例 比較例として、雰囲気圧力10mmHgで温度が1600℃、重
量が100kgである溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施
した。この時の溶鋼の［Ｓ］濃度は0.0095wt％である。
フィーダーを用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物
は、大きさが５〜10mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石の
混合物である。第６図に示すように、溶鋼に固体酸化物
を添加して脱炭させると、［Ｃ］濃度が0.010wt％未満
になると、［Ｏ］濃度が増加し、［Ｎ］の除去反応は進
行せず、さらに脱炭反応も停滞する。
量が100kgである溶鋼の脱窒処理を低周波誘導炉で実施
した。この時の溶鋼の［Ｓ］濃度は0.0095wt％である。
フィーダーを用いて溶鋼上部から添加した固体酸化物
は、大きさが５〜10mmの範囲の鉄鉱石とマンガン鉱石の
混合物である。第６図に示すように、溶鋼に固体酸化物
を添加して脱炭させると、［Ｃ］濃度が0.010wt％未満
になると、［Ｏ］濃度が増加し、［Ｎ］の除去反応は進
行せず、さらに脱炭反応も停滞する。
（発明の効果） 従来は低炭素濃度で而も極低窒素濃度溶鋼の溶製が困
難であったが、本発明においては、効率的かつ簡便、安
価な方法で溶鋼の窒素濃度が10ppm以下で且つ炭素濃度
が10ppm以下の極低炭素・極低窒素鋼の製造が容易にな
った。
難であったが、本発明においては、効率的かつ簡便、安
価な方法で溶鋼の窒素濃度が10ppm以下で且つ炭素濃度
が10ppm以下の極低炭素・極低窒素鋼の製造が容易にな
った。
第１図〜第３図は第１、第２および第３の実施例におけ
る溶鋼中の［Ｃ］，［Ｎ］，［Ｏ］濃度の経時変化を示
す図面、第４図は固体酸化物の粒径と脱窒速度の関係を
示す図面、第５図は脱炭速度と脱窒速度の関係を示す図
面、第６図は従来の方法における［Ｃ］，［Ｎ］，
［Ｏ］濃度の経時変化を示す図面である。
る溶鋼中の［Ｃ］，［Ｎ］，［Ｏ］濃度の経時変化を示
す図面、第４図は固体酸化物の粒径と脱窒速度の関係を
示す図面、第５図は脱炭速度と脱窒速度の関係を示す図
面、第６図は従来の方法における［Ｃ］，［Ｎ］，
［Ｏ］濃度の経時変化を示す図面である。
Claims (1)
- 【請求項１】減圧下で溶鋼の脱窒・脱炭処理を行うにあ
たり、溶鋼の炭素濃度［Ｃ］が0.005wt％以下の領域で
該溶鋼の酸素濃度［Ｏ］を溶鋼に含有される硫黄濃度
［Ｓ］に応じて下記（１）式の関係で示される範囲に保
持する減圧下での極低炭脱炭処理に先立ち、溶鋼中の炭
素［Ｃ］濃度が0.010wt％以上の溶鋼に粒状の固体酸化
物を添加して溶鋼の脱炭速度を0.005（wt％/mim）以上
に確保し、同時に固体及び／又は気体の炭素源を溶鋼に
供給して［Ｃ］濃度を0.010wt％以上に保持しつつ減圧
下で脱窒処理することを特徴とする極低窒素・極低炭素
溶鋼の溶製方法。 ｛（１＋72［wt％Ｓ］）/180｝（１−0.25）≧ ［wt％０］≧｛（１＋72［wt％Ｓ］）/180｝（１＋0.2
5） …（１）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319438A JP2678779B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 極低窒素・極低炭素溶鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319438A JP2678779B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 極低窒素・極低炭素溶鋼の溶製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02166206A JPH02166206A (ja) | 1990-06-26 |
| JP2678779B2 true JP2678779B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=18110197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63319438A Expired - Lifetime JP2678779B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 極低窒素・極低炭素溶鋼の溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678779B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP63319438A patent/JP2678779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02166206A (ja) | 1990-06-26 |
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