JP2722899B2 - 高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法 - Google Patents
高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、[Mn]≧８wt％の高Mn溶
鋼の脱炭精錬方法に関する。ただし、ここで高Mn溶鋼
は、[Cr]を１％以上含有する溶鋼をも包含するものとす
る。
鋼の脱炭精錬方法に関する。ただし、ここで高Mn溶鋼
は、[Cr]を１％以上含有する溶鋼をも包含するものとす
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、鋼材の使用分野が多様化するなか
で、多くの新鋼種の開発がみられるが、マンガン含有量
がおよそ８％ (特に断らない限り、％は「重量％」を意
味する) 以上の高Mn鋼もその一つである。高Mn鋼は、組
織としてはオーステナイトであって、Niを含有するオー
ステナイト系ステンレス鋼に比べて安価であるだけでな
く、高強度、低透磁率という利点を有しており、近年、
磁気浮上鉄道用部材、核融合装置用部材、消磁装置用部
材、電気機器用部材等に非磁性鋼、構造用鋼、耐摩耗鋼
として用途が拡大している。
で、多くの新鋼種の開発がみられるが、マンガン含有量
がおよそ８％ (特に断らない限り、％は「重量％」を意
味する) 以上の高Mn鋼もその一つである。高Mn鋼は、組
織としてはオーステナイトであって、Niを含有するオー
ステナイト系ステンレス鋼に比べて安価であるだけでな
く、高強度、低透磁率という利点を有しており、近年、
磁気浮上鉄道用部材、核融合装置用部材、消磁装置用部
材、電気機器用部材等に非磁性鋼、構造用鋼、耐摩耗鋼
として用途が拡大している。
【０００３】ところで、一般に高Mn鋼中の炭素(C) は、
透磁率、溶接性、切削性に悪影響を及ぼす有害元素であ
る。そこで、高Mn鋼の製造においては、Mn源として、安
価なフェロマンガンを[C]規格の許容する限り添加し、
場合によっては、さらに[P] も規格の許容する限り添加
することもあるが、残りの所要Mn分を高価な金属Mnによ
り補充することにより、[C] の配合割合が高くならない
ようにするのが常であった。
透磁率、溶接性、切削性に悪影響を及ぼす有害元素であ
る。そこで、高Mn鋼の製造においては、Mn源として、安
価なフェロマンガンを[C]規格の許容する限り添加し、
場合によっては、さらに[P] も規格の許容する限り添加
することもあるが、残りの所要Mn分を高価な金属Mnによ
り補充することにより、[C] の配合割合が高くならない
ようにするのが常であった。
【０００４】しかしながら、この方法では、高価な金属
Mnを多量に使用するので溶製コストが高くなる。そこ
で、より安価な溶製技術として、大部分のMn分をかなり
安価である高Ｃフェロマンガンとして配合し、得られる
Ｃ含有量の高い高マンガン溶鉄を脱炭処理して低Ｃ高マ
ンガン溶鉄を製造する技術の確立が求められる。
Mnを多量に使用するので溶製コストが高くなる。そこ
で、より安価な溶製技術として、大部分のMn分をかなり
安価である高Ｃフェロマンガンとして配合し、得られる
Ｃ含有量の高い高マンガン溶鉄を脱炭処理して低Ｃ高マ
ンガン溶鉄を製造する技術の確立が求められる。
【０００５】ところで、今日、一般的な脱炭精錬法とし
ては、溶鉄を真空下で精錬する方法が広く用いられてい
る。その代表的なものとして、ステンレス鋼製造法で知
られるVOD (Vacuum Oxygen Decarburization、真空下O2
上吹法) がある。しかしながら、このVOD 法により低Ｃ
高Mn鋼を製造する場合、次のような問題点が見られる。
ては、溶鉄を真空下で精錬する方法が広く用いられてい
る。その代表的なものとして、ステンレス鋼製造法で知
られるVOD (Vacuum Oxygen Decarburization、真空下O2
上吹法) がある。しかしながら、このVOD 法により低Ｃ
高Mn鋼を製造する場合、次のような問題点が見られる。
【０００６】まず、電気炉において、Mn源として高炭素
フェロマンガンを主として使用して溶製した粗溶鋼につ
いて、脱炭処理前の成分の一例を示す。 [C] ＝ 1.5％ [Mn]＝ 20 ％ 次に、上記粗溶鋼をVOD 炉内にてポーラスプラグにて攪
拌ガスを供給しながら、O2上吹きしながら脱炭処理す
る。脱炭後の成分は、粗溶鋼が前述のような組成である
場合に下記のような組成となる。 [C] ＝ 0.2％ [Mn]＝ 16 〜17％ このとき、溶鋼表面にはO2上吹きにより生成した FeO−
MnO 系の低融点のスラグが存在する。なお、耐火物に及
ぼす上記スラグの溶損は極めて大きいため、上記スラグ
の存在は操業上好ましくない。
フェロマンガンを主として使用して溶製した粗溶鋼につ
いて、脱炭処理前の成分の一例を示す。 [C] ＝ 1.5％ [Mn]＝ 20 ％ 次に、上記粗溶鋼をVOD 炉内にてポーラスプラグにて攪
拌ガスを供給しながら、O2上吹きしながら脱炭処理す
る。脱炭後の成分は、粗溶鋼が前述のような組成である
場合に下記のような組成となる。 [C] ＝ 0.2％ [Mn]＝ 16 〜17％ このとき、溶鋼表面にはO2上吹きにより生成した FeO−
MnO 系の低融点のスラグが存在する。なお、耐火物に及
ぼす上記スラグの溶損は極めて大きいため、上記スラグ
の存在は操業上好ましくない。
【０００７】次いで、スラグ中のMn分を回収すべく、Fe
−SiおよびCaO などを添加し還元精錬を行い、下記のよ
うな組成となる。 [C] ＝ 0.2％ [Mn]＝ 17 〜18％ ところが、近年、前記したような機械的あるいは化学的
特性についての要求が一段と厳しくなっており、高Mn鋼
についても[C] 規格は0.1 〜0.2 ％以下となっているも
のも多い。
−SiおよびCaO などを添加し還元精錬を行い、下記のよ
うな組成となる。 [C] ＝ 0.2％ [Mn]＝ 17 〜18％ ところが、近年、前記したような機械的あるいは化学的
特性についての要求が一段と厳しくなっており、高Mn鋼
についても[C] 規格は0.1 〜0.2 ％以下となっているも
のも多い。
【０００８】そこで、[C] ≦0.1 〜0.2 ％の高Mn鋼を溶
製すべく、[C] ≦0.2 ％の領域で前記VOD 法による脱炭
精錬を適用しても 脱炭速度は極めて遅く、 Mnのみが上吹O2により酸化ロスし、 上記Mnの酸化熱により溶鋼温度が上昇し、 上記Mnの酸化により、高MnO スラグが生成し、 、により耐火物の溶損が激しくなるなどの問題
点が生じる。
製すべく、[C] ≦0.2 ％の領域で前記VOD 法による脱炭
精錬を適用しても 脱炭速度は極めて遅く、 Mnのみが上吹O2により酸化ロスし、 上記Mnの酸化熱により溶鋼温度が上昇し、 上記Mnの酸化により、高MnO スラグが生成し、 、により耐火物の溶損が激しくなるなどの問題
点が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、低Ｃ高
Mn鋼を安価に溶製するために、高Mn溶銑段階で脱炭する
技術が必要である。しかしながら、従来の真空下O2上吹
法、つまりVOD 法による脱炭精錬法では、成品[C] ＝0.
1 〜0.2 ％レベル以下への脱炭は極めて困難である。こ
こに、本発明の目的は、[Mn]≧８wt％の高Mn溶銑を脱炭
精錬して、成品[C]＝0.1 ％未満にまで脱炭できる、高M
n鋼のより安価な脱炭精錬方法を提供することである。
Mn鋼を安価に溶製するために、高Mn溶銑段階で脱炭する
技術が必要である。しかしながら、従来の真空下O2上吹
法、つまりVOD 法による脱炭精錬法では、成品[C] ＝0.
1 〜0.2 ％レベル以下への脱炭は極めて困難である。こ
こに、本発明の目的は、[Mn]≧８wt％の高Mn溶銑を脱炭
精錬して、成品[C]＝0.1 ％未満にまで脱炭できる、高M
n鋼のより安価な脱炭精錬方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、日本国特
許No.1539737号 (特公平１−25370 号、特開昭58−1133
14号))にて「真空下の脱炭精錬において、溶鋼表面に粉
体状の脱炭精錬用添加剤を精錬用気体、キャリア気体な
どで溶鋼中に十分侵入しうる速度で吹き付けることによ
り、[C] 10ppm 以下の極低Ｃ鋼を溶製する」方法を開示
した。添加剤の例としては、クロム酸化物、マンガン酸
化物、そして鉄酸化物をそれぞれ主成分とするものが例
示されている。
許No.1539737号 (特公平１−25370 号、特開昭58−1133
14号))にて「真空下の脱炭精錬において、溶鋼表面に粉
体状の脱炭精錬用添加剤を精錬用気体、キャリア気体な
どで溶鋼中に十分侵入しうる速度で吹き付けることによ
り、[C] 10ppm 以下の極低Ｃ鋼を溶製する」方法を開示
した。添加剤の例としては、クロム酸化物、マンガン酸
化物、そして鉄酸化物をそれぞれ主成分とするものが例
示されている。
【００１１】しかしながら、上記方法はその対象が高々
1.7 ％Mnの溶鋼であって、しかも粉体上吹後ではMn＝1.
12％と大幅なマンガンロスが見られる。[Mn]≧８wt％の
溶鋼に対しても脱炭精錬が効率的に行われ得るか否か、
マンガンロスが見られるか否かについては全く教えるこ
とがない。まして、[Mn]≧８wt％の溶鋼の場合の最適な
粉体組成、還元精錬条件などについて何一つ教えること
がない。
1.7 ％Mnの溶鋼であって、しかも粉体上吹後ではMn＝1.
12％と大幅なマンガンロスが見られる。[Mn]≧８wt％の
溶鋼に対しても脱炭精錬が効率的に行われ得るか否か、
マンガンロスが見られるか否かについては全く教えるこ
とがない。まして、[Mn]≧８wt％の溶鋼の場合の最適な
粉体組成、還元精錬条件などについて何一つ教えること
がない。
【００１２】そこで、本発明者らは、同じくVOD 法の優
位性に着目し、[Mn]≧８wt％の溶鋼の場合にあってもマ
ンガンロスを最小限に抑えるとともに〔C 〕＜0.2 ％に
まで効率的に脱炭できる手段について検討を重ね、脱炭
精錬剤として酸化マンガン粉末を使用することで、上述
の目的が達成されることを知り、本発明を完成した。
位性に着目し、[Mn]≧８wt％の溶鋼の場合にあってもマ
ンガンロスを最小限に抑えるとともに〔C 〕＜0.2 ％に
まで効率的に脱炭できる手段について検討を重ね、脱炭
精錬剤として酸化マンガン粉末を使用することで、上述
の目的が達成されることを知り、本発明を完成した。
【００１３】ここに、本発明の要旨とするところは、
［Ｍｎ］≧８ｗｔ％の高Ｍｎ鋼を減圧下で脱炭精錬する
際に、Ｍｎ酸化物を含有する粉体状の脱炭精錬用添加剤
を、精錬用気体および／または他のキャリアガスによっ
て、前記添加剤が溶鋼中に十分侵入し得る速度で、［Ｍ
ｎ］≧８ｗｔ％の溶鋼表面に吹き付け、吹付が終了して
から、Ｓｉを含有する合金およびＣａＯを含有する化合
物をスラグ中に添加し、スラグ中のＭｎ酸化物を還元す
ることを特徴とする高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法である。
［Ｍｎ］≧８ｗｔ％の高Ｍｎ鋼を減圧下で脱炭精錬する
際に、Ｍｎ酸化物を含有する粉体状の脱炭精錬用添加剤
を、精錬用気体および／または他のキャリアガスによっ
て、前記添加剤が溶鋼中に十分侵入し得る速度で、［Ｍ
ｎ］≧８ｗｔ％の溶鋼表面に吹き付け、吹付が終了して
から、Ｓｉを含有する合金およびＣａＯを含有する化合
物をスラグ中に添加し、スラグ中のＭｎ酸化物を還元す
ることを特徴とする高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法である。
【００１４】
【作用】次に、本発明において脱炭精錬条件を上述のよ
うに限定した理由について詳述する。Mnを含有する溶鋼
([Mn]≧８wt％) の脱炭は、従来のVOD 法を適用しても
[C]≒0.1 〜0.2 ％以下に低減させることは困難であ
る。
うに限定した理由について詳述する。Mnを含有する溶鋼
([Mn]≧８wt％) の脱炭は、従来のVOD 法を適用しても
[C]≒0.1 〜0.2 ％以下に低減させることは困難であ
る。
【００１５】しかしながら、本発明によれば、溶鋼の脱
炭法として、Mn酸化物を含有する粉体状の脱炭剤 (酸化
剤) を精錬用気体および／または他のキャリアガスによ
り、溶鋼表面に上吹きすることにより、[C]≒0.05％ま
で効果的に低減できる。すなわち、真空下において上吹
きされた粉体中のMnO2は、飛散することなく溶鋼中へ侵
入し、底吹ガス攪拌の効果により溶鋼中へ分散され、下
記の反応に寄与する。
炭法として、Mn酸化物を含有する粉体状の脱炭剤 (酸化
剤) を精錬用気体および／または他のキャリアガスによ
り、溶鋼表面に上吹きすることにより、[C]≒0.05％ま
で効果的に低減できる。すなわち、真空下において上吹
きされた粉体中のMnO2は、飛散することなく溶鋼中へ侵
入し、底吹ガス攪拌の効果により溶鋼中へ分散され、下
記の反応に寄与する。
【００１６】 MnO2 ＋ 2C → Mn ＋ 2CO ・・・(1) ここで、Mn酸化物を含有する粉体によりマンガンロスを
伴うことなく脱炭が効果的に進行するのは、 粉体が、脱炭気泡の生成核としての役割を果たすた
め、脱炭反応が促進される、 脱炭サイトにおいて、上吹きで導入された粉体がMn酸
化物を含有するため、MnO が飽和状態に近くなり、溶鋼
中[Mn]の酸化が抑制されるためであり、また 脱炭サイトにおいてMn酸化物が冷材として働くばかり
でなく、Mn酸化物の分解反応の (吸熱反応) により、脱
炭サイトが冷却されるため、溶鋼中[Mn]の蒸発が抑制さ
れることが期待される。なお、低Mn鋼の場合、Mn酸化物
はもとより他の酸化剤を吹き込んでも良好な結果が得ら
れる。一方、高Mn鋼の場合は、低Mn鋼の場合と異なり、
溶鋼中の[Mn]が高いため、Mn酸化物以外の他の酸化物を
添加すると、(1) Mn酸化抑制効果がないため[Mn]の酸化
損失 (数％〜７、８％のオーダー) が激しく、(2) 生成
したスラグが粉体上吹した酸化物とMnO の低融点混合ス
ラグとなるため、かつ大量のスラグが生成するため、耐
火物の侵食が激しくなる。従って、高Mn鋼の場合、酸化
剤として、Mn酸化物を選択しないと良好な効果は得られ
ない。
伴うことなく脱炭が効果的に進行するのは、 粉体が、脱炭気泡の生成核としての役割を果たすた
め、脱炭反応が促進される、 脱炭サイトにおいて、上吹きで導入された粉体がMn酸
化物を含有するため、MnO が飽和状態に近くなり、溶鋼
中[Mn]の酸化が抑制されるためであり、また 脱炭サイトにおいてMn酸化物が冷材として働くばかり
でなく、Mn酸化物の分解反応の (吸熱反応) により、脱
炭サイトが冷却されるため、溶鋼中[Mn]の蒸発が抑制さ
れることが期待される。なお、低Mn鋼の場合、Mn酸化物
はもとより他の酸化剤を吹き込んでも良好な結果が得ら
れる。一方、高Mn鋼の場合は、低Mn鋼の場合と異なり、
溶鋼中の[Mn]が高いため、Mn酸化物以外の他の酸化物を
添加すると、(1) Mn酸化抑制効果がないため[Mn]の酸化
損失 (数％〜７、８％のオーダー) が激しく、(2) 生成
したスラグが粉体上吹した酸化物とMnO の低融点混合ス
ラグとなるため、かつ大量のスラグが生成するため、耐
火物の侵食が激しくなる。従って、高Mn鋼の場合、酸化
剤として、Mn酸化物を選択しないと良好な効果は得られ
ない。
【００１７】次に、図１に示す如き、2.5 トン容量の高
周波真空精錬炉を用いて行った予備的実験の結果を示
す。この粉体上吹きを伴うVOD 精錬は、先ず粗溶鋼に対
する通常のO2上吹きによる粗脱炭工程があり、その低Ｃ
域では一部のMn、Feが酸化され、MnO −FeO 系スラグが
溶鋼表面に堆積することになる。
周波真空精錬炉を用いて行った予備的実験の結果を示
す。この粉体上吹きを伴うVOD 精錬は、先ず粗溶鋼に対
する通常のO2上吹きによる粗脱炭工程があり、その低Ｃ
域では一部のMn、Feが酸化され、MnO −FeO 系スラグが
溶鋼表面に堆積することになる。
【００１８】ここで、極低Ｃ高Mn鋼を溶製するために
は、上記スラグが堆積し始める前に (基礎試験結果によ
れば、O2上吹き速度、底吹き攪拌ガス量により変わる
が、おおよそ[C] ＝0.4 〜0.7 ％) 、O2上吹きを終了さ
せ、本発明に係る粉体上吹きによる極低Ｃ化精錬が行わ
れる。すなわち、図１に示す高周波真空精錬炉の容器１
に巻装したコイル２への高周波通電により、溶鋼３を16
00℃に維持し、また真空度を20Torrと保つべくダクト４
を介して排気を行った。
は、上記スラグが堆積し始める前に (基礎試験結果によ
れば、O2上吹き速度、底吹き攪拌ガス量により変わる
が、おおよそ[C] ＝0.4 〜0.7 ％) 、O2上吹きを終了さ
せ、本発明に係る粉体上吹きによる極低Ｃ化精錬が行わ
れる。すなわち、図１に示す高周波真空精錬炉の容器１
に巻装したコイル２への高周波通電により、溶鋼３を16
00℃に維持し、また真空度を20Torrと保つべくダクト４
を介して排気を行った。
【００１９】溶鋼３の表面に吹き付ける脱炭剤５は 150
〜200メッシュの粉末混合物を用い、これを上吹きラン
ス６からキャリアガス (例えばAr) と共に溶鋼３へ高速
で吹き付けた。符号５はこれらの粉末混合物の流れを示
す。この上吹きランスは、図２に示す如き４孔のノズル
を有し、中心孔８は直径５mmのストレート型ノズルであ
り、またその周囲に３等配に形成された３つの側孔９は
直径２mmの内向き角度３°のラバール型ノズルである。
〜200メッシュの粉末混合物を用い、これを上吹きラン
ス６からキャリアガス (例えばAr) と共に溶鋼３へ高速
で吹き付けた。符号５はこれらの粉末混合物の流れを示
す。この上吹きランスは、図２に示す如き４孔のノズル
を有し、中心孔８は直径５mmのストレート型ノズルであ
り、またその周囲に３等配に形成された３つの側孔９は
直径２mmの内向き角度３°のラバール型ノズルである。
【００２０】ここで中心孔８からは、脱炭剤粉体をキャ
リアガスとともにマッハ１(20 Torr下) で吹き出させ
た。また、側孔９からは、中心孔８から吹き出される脱
炭剤粉体の加速のために、Arをマッハ3.8 (20Torr 下)
で吹き出させた。なお、中心孔８のキャリアガス (例え
ばArの場合) の圧力は、３kg/cm2、ガス流量は0.2 〜0.
4 Nm3/min 、また側孔のそれらは５kg/cm2、0.4 〜0.5
Nm3/minとした。
リアガスとともにマッハ１(20 Torr下) で吹き出させ
た。また、側孔９からは、中心孔８から吹き出される脱
炭剤粉体の加速のために、Arをマッハ3.8 (20Torr 下)
で吹き出させた。なお、中心孔８のキャリアガス (例え
ばArの場合) の圧力は、３kg/cm2、ガス流量は0.2 〜0.
4 Nm3/min 、また側孔のそれらは５kg/cm2、0.4 〜0.5
Nm3/minとした。
【００２１】一方、脱炭剤粉体の供給速度は、0.1 〜0.
5 kg/min・トンで総供給量は、酸化剤成分、粉体上吹き
前の[C] 値により変わるが、おおよそ20〜80 kg/トン
(但し、溶鋼への侵入効率と脱炭反応速度とを考慮し、
供給速度を徐々に低下させることもあった) であった。
さらに上吹きランス６の下端と溶鋼３湯面との間の距離
は、400 〜600 mmとした。
5 kg/min・トンで総供給量は、酸化剤成分、粉体上吹き
前の[C] 値により変わるが、おおよそ20〜80 kg/トン
(但し、溶鋼への侵入効率と脱炭反応速度とを考慮し、
供給速度を徐々に低下させることもあった) であった。
さらに上吹きランス６の下端と溶鋼３湯面との間の距離
は、400 〜600 mmとした。
【００２２】そして、ポーラスプラグ７を介して、１〜
２ Nl/min・トンの攪拌用ガス (例えばAr) を吹き込ん
だ。脱炭剤粉体としては、MnO2、もしくはMn鉱石、(T.M
n ＝54.4％、T.Fe＝1.9 ％、Al2O3 ＝3.9 ％、SiO2＝1.
7 ％) などを適用した。
２ Nl/min・トンの攪拌用ガス (例えばAr) を吹き込ん
だ。脱炭剤粉体としては、MnO2、もしくはMn鉱石、(T.M
n ＝54.4％、T.Fe＝1.9 ％、Al2O3 ＝3.9 ％、SiO2＝1.
7 ％) などを適用した。
【００２３】処理した溶鋼の初期濃度は、 [Mn] ≒ 18 ％ [Ｃ] ≒ 0.5％ であり、処理量は1.5 トンであった。
【００２４】また、粉体上吹終了後の還元期において、
スラグ中Mnを回収すべく、Fe−Siおよび塩基度調製のた
めCaO を添加し、(2) 式に示すようにMnO を還元した。
スラグ中Mnを回収すべく、Fe−Siおよび塩基度調製のた
めCaO を添加し、(2) 式に示すようにMnO を還元した。
【００２５】 ２MnO ＋ Si → SiO2 ＋ Mn ・・・(2) 図３は、本例における処理時の経過に伴う溶鋼の[C] お
よび[Mn]の挙動を示す。これらの本結果より分かるよう
に、従来達成されていた成品[C] ＝0.1 〜0.2％に対
し、本発明の場合到達[C] は0.01％以下であった[C] は
十分低減できることが分かる。なお、[C] ≧0.05％での
脱炭速度定数は４〜５×10-4 kg/秒・トンと良好であっ
た。
よび[Mn]の挙動を示す。これらの本結果より分かるよう
に、従来達成されていた成品[C] ＝0.1 〜0.2％に対
し、本発明の場合到達[C] は0.01％以下であった[C] は
十分低減できることが分かる。なお、[C] ≧0.05％での
脱炭速度定数は４〜５×10-4 kg/秒・トンと良好であっ
た。
【００２６】また、目視での溶鋼表面観察によれば、
[C] ＝0.2 〜0.4 ％以上ではスラグは観察されず、溶鋼
の強攪拌および溶鋼−スラグの強攪拌を実施できた。こ
こで、溶鋼の攪拌が不十分であれば、低Ｃ域において溶
鋼中のＣの移動 (溶鋼内バルクから脱炭サイトへの) が
阻害されることにより、(1) 式の反応が遅れ、脱炭速度
が低下すると考えられる。従って、脱炭速度を十分保つ
には、溶鋼攪拌は重要である。
[C] ＝0.2 〜0.4 ％以上ではスラグは観察されず、溶鋼
の強攪拌および溶鋼−スラグの強攪拌を実施できた。こ
こで、溶鋼の攪拌が不十分であれば、低Ｃ域において溶
鋼中のＣの移動 (溶鋼内バルクから脱炭サイトへの) が
阻害されることにより、(1) 式の反応が遅れ、脱炭速度
が低下すると考えられる。従って、脱炭速度を十分保つ
には、溶鋼攪拌は重要である。
【００２７】[C] ＝0.2 〜0.4 ％以下では、溶鋼表面に
若干の塊状スラグが生成した。これは成分分析の結果、
MnO を主とする高融点化合物である。耐火物に対する影
響は塊状のためほとんどないと考えられる。
若干の塊状スラグが生成した。これは成分分析の結果、
MnO を主とする高融点化合物である。耐火物に対する影
響は塊状のためほとんどないと考えられる。
【００２８】[Mn]のロスについては、 [C] ≧0.05％では、Δ[Mn]／Δ[C] ≒3.5 の場合で[M
n]が低下するが、 [C] ＜0.05％では、Mnの損失が急激に増加した。
n]が低下するが、 [C] ＜0.05％では、Mnの損失が急激に増加した。
【００２９】また、還元精錬時には[Mn]は約２％スラグ
中より回収できた。なお、還元処理後の (CaO)／(SiO2)
≒1.5 であった。本発明にかかる方法の優位性を明らか
にするため、図４にMn酸化物粉体上吹法と従来法 (O2上
吹法) を比較する。
中より回収できた。なお、還元処理後の (CaO)／(SiO2)
≒1.5 であった。本発明にかかる方法の優位性を明らか
にするため、図４にMn酸化物粉体上吹法と従来法 (O2上
吹法) を比較する。
【００３０】図４は、真空脱炭中の[C] と[Mn]の関係を
示す。ここで、脱炭中に急に脱炭速度が低下し、Mnの損
失が増加し始める[C] 値を臨界[C] と定義すれば、本発
明方法の臨界[C]が約0.05％であるのに対し、従来法の
それは約0.2 ％であり、低Ｃ化に対して、本発明方法が
優れていることは明らかである。なお、この優位性は溶
鋼の[Mn]量が高くなればなる程顕著となる。つまり、高
マンガンになればなるほど、Mn酸化物粉体上吹時の臨界
[C] の値と、従来法 (O2上吹法、その他) の時の臨界
[C] の値の差は大きくなる。
示す。ここで、脱炭中に急に脱炭速度が低下し、Mnの損
失が増加し始める[C] 値を臨界[C] と定義すれば、本発
明方法の臨界[C]が約0.05％であるのに対し、従来法の
それは約0.2 ％であり、低Ｃ化に対して、本発明方法が
優れていることは明らかである。なお、この優位性は溶
鋼の[Mn]量が高くなればなる程顕著となる。つまり、高
マンガンになればなるほど、Mn酸化物粉体上吹時の臨界
[C] の値と、従来法 (O2上吹法、その他) の時の臨界
[C] の値の差は大きくなる。
【００３１】上吹きする粉体の種類については、Mnの酸
化物を含有する化合物、例えば純MnO2、Mn鉱石などが適
している。その他、粉体として、Feの酸化物を含有する
化合物も考えられ、事実、低炭化は可能であったが、以
下の点の如き問題点があることが分かった。
化物を含有する化合物、例えば純MnO2、Mn鉱石などが適
している。その他、粉体として、Feの酸化物を含有する
化合物も考えられ、事実、低炭化は可能であったが、以
下の点の如き問題点があることが分かった。
【００３２】脱炭処理中にFeO −MnO 系スラグが生成
し、本発明法において塊状MnO 系スラグが生成する場合
に比べ溶鋼のMnの酸化が進行する傾向にある。 上記スラグ生成により、耐火物が溶損される。 また、粉体の供給速度については、溶鋼の攪拌および溶
鋼−スラグの強攪拌を確保する必要もあるため、溶鋼表
面に過度にMn酸化物を含むスラグが堆積するのを抑制し
得る限界の条件、すなわち、おおよそ、0.1 〜1.0 kg／
min ・トンとした。
し、本発明法において塊状MnO 系スラグが生成する場合
に比べ溶鋼のMnの酸化が進行する傾向にある。 上記スラグ生成により、耐火物が溶損される。 また、粉体の供給速度については、溶鋼の攪拌および溶
鋼−スラグの強攪拌を確保する必要もあるため、溶鋼表
面に過度にMn酸化物を含むスラグが堆積するのを抑制し
得る限界の条件、すなわち、おおよそ、0.1 〜1.0 kg／
min ・トンとした。
【００３３】還元精錬時のスラグの条件として、 溶鋼−スラグ間での(2) 式の反応を進行させるため、
スラグの融点は低い方が有利で、その範囲は、(CaO)/(S
iO2)＝１〜２とするのが好ましく、 MnO の還元を促進させるためには、MnO の溶解度を下
げることが望ましいと考えられ、MnO が弱いながらも塩
基性酸化物であることから、スラグの塩基度は高い方が
望ましいことが挙げられる。次に、実施例を挙げて本発
明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であっ
て、不当に本発明を制限するためのものではない。
スラグの融点は低い方が有利で、その範囲は、(CaO)/(S
iO2)＝１〜２とするのが好ましく、 MnO の還元を促進させるためには、MnO の溶解度を下
げることが望ましいと考えられ、MnO が弱いながらも塩
基性酸化物であることから、スラグの塩基度は高い方が
望ましいことが挙げられる。次に、実施例を挙げて本発
明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であっ
て、不当に本発明を制限するためのものではない。
【００３４】
【実施例】50トン電気炉および50トンVOD 炉を使用し、
Mn源として主に高炭素フェロマンガンを用いて慣用手段
でもって大気溶解、脱りん、粗脱炭を実施した。このよ
うにして得られた高Ｃ高Mn溶鋼([C]≒0.9 〜1.0 ％、[M
n]≒18〜19％)42トンに対し、次いで、本発明方法を用
いて脱炭および還元精錬を行った。なお、いずれの場合
にもキャリアガスとしてマッハ１のArガスを使用した。
Mn源として主に高炭素フェロマンガンを用いて慣用手段
でもって大気溶解、脱りん、粗脱炭を実施した。このよ
うにして得られた高Ｃ高Mn溶鋼([C]≒0.9 〜1.0 ％、[M
n]≒18〜19％)42トンに対し、次いで、本発明方法を用
いて脱炭および還元精錬を行った。なお、いずれの場合
にもキャリアガスとしてマッハ１のArガスを使用した。
【００３５】脱炭精錬条件および結果を表１に示す。ま
た比較のためにFe203 もテストした。実施例No.1に示す
ように、本発明によれば[C] は0.1 ％以下となり、また
還元精錬により[Mn]も２％以上回収できた。また、実施
例No.2に示すように、MnO2に脱炭用ガスO2を混合させて
も、同上の結果が得られた。
た比較のためにFe203 もテストした。実施例No.1に示す
ように、本発明によれば[C] は0.1 ％以下となり、また
還元精錬により[Mn]も２％以上回収できた。また、実施
例No.2に示すように、MnO2に脱炭用ガスO2を混合させて
も、同上の結果が得られた。
【００３６】しかしながら、比較例No.3に示すように、
O2上吹 (通常VOD 操業) では脱炭は[C] ≦0.2 ％近傍よ
り停滞し、[Mn]の酸化、蒸発ロスのみ進行した。また、
溶湯も1800℃近くまで達し、耐火物溶損の懸念があり脱
炭精錬を中止した。その後の還元精錬でも[Mn]は１％程
度しか回収できず、大部分のMnが蒸発したものと推定さ
れる。
O2上吹 (通常VOD 操業) では脱炭は[C] ≦0.2 ％近傍よ
り停滞し、[Mn]の酸化、蒸発ロスのみ進行した。また、
溶湯も1800℃近くまで達し、耐火物溶損の懸念があり脱
炭精錬を中止した。その後の還元精錬でも[Mn]は１％程
度しか回収できず、大部分のMnが蒸発したものと推定さ
れる。
【００３７】一方、比較例No.4のようにMn酸化物の代替
としてFe酸化物を吹込んだ場合、極低Ｃ化は可能だった
が、Mnの酸化量は大きく、また耐火物に悪影響を及ぼす
流動性の良い FeO−MnO 系スラグが大量に発生した。
としてFe酸化物を吹込んだ場合、極低Ｃ化は可能だった
が、Mnの酸化量は大きく、また耐火物に悪影響を及ぼす
流動性の良い FeO−MnO 系スラグが大量に発生した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明方法によれば、高マンガン溶鋼段
階で従来の成品規格[C] ＝0.1 〜0.2％に対し、[C] ＝
0.1 ％以下まで脱炭することができる。本発明方法は、
近年、生産量の増加している高マンガン鋼を低コストで
製造するのに極めて有用なものである。
階で従来の成品規格[C] ＝0.1 〜0.2％に対し、[C] ＝
0.1 ％以下まで脱炭することができる。本発明方法は、
近年、生産量の増加している高マンガン鋼を低コストで
製造するのに極めて有用なものである。
【図１】本発明の実施状態を示す模式図である。
【図２】上吹用ランスの下面図の一例である。
【図３】MnO2粉体上吹による高マンガン溶鋼の脱炭の経
過を示すもので、処理時間と[C] 、[Mn]の関係を示すグ
ラフである。
過を示すもので、処理時間と[C] 、[Mn]の関係を示すグ
ラフである。
【図４】MnO2粉体上吹により高マンガン溶鋼の脱炭を行
う本発明方法と従来方法の脱炭挙動の比較を示すため
に、脱炭処理中の[C] と[Mn]の関係を示すグラフであ
る。
う本発明方法と従来方法の脱炭挙動の比較を示すため
に、脱炭処理中の[C] と[Mn]の関係を示すグラフであ
る。
1 : 容器 2 : コイル 3 : 溶鋼 4 : ダクト 6 : ランス 7 : ポーラスプラグ
Claims (2)
- 【請求項１】 ［Ｍｎ］≧８ｗｔ％の高Ｍｎ鋼を減圧下
で脱炭精錬する際に、Ｍｎ酸化物を含有する粉体状の脱
炭精錬用添加剤を、精錬用気体および／または他のキャ
リアガスによって、前記添加剤が溶鋼中に十分侵入し得
る速度で、［Ｍｎ］≧８ｗｔ％の溶鋼表面に吹き付け、
吹付が終了してから、Ｓｉを含有する合金およびＣａＯ
を含有する化合物をスラグ中に添加し、スラグ中のＭｎ
酸化物を還元することを特徴とする高Ｍｎ鋼の脱炭精錬
方法。 - 【請求項２】 前記添加剤を溶鋼表面に吹き付けている
期間中の少なくとも一部において、溶鋼の表面下に精錬
用または攪拌用気体を導入することを特徴とする請求項
１記載の高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288011A JP2722899B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288011A JP2722899B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125428A JPH05125428A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2722899B2 true JP2722899B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17724655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3288011A Expired - Fee Related JP2722899B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高Ｍｎ鋼の脱炭精錬方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722899B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4491981B2 (ja) * | 2001-03-06 | 2010-06-30 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 真空脱ガス槽内での高マンガン鋼の溶製方法 |
| KR101387333B1 (ko) * | 2012-07-20 | 2014-04-21 | (주)포스코 | 오스테나이트계 스테인리스강의 용강 정련방법 |
| EP3633051B1 (en) | 2017-05-25 | 2021-11-17 | JFE Steel Corporation | Method for manufacturing high manganese steel ingot |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6425370A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | System for positioning head of magnetic disk device |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP3288011A patent/JP2722899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05125428A (ja) | 1993-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971028 |
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