JP2864961B2 - Decarburization refining method for high Mn steel - Google Patents

Decarburization refining method for high Mn steel

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、[Mn]≧3wt%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]≧1wt%の溶鋼をも包含するものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for decarburizing and refining high Mn molten steel having [Mn] ≧ 3 wt%. Here, the high-Mn molten steel also includes [Cr] ≧ 1 wt% molten steel.

【0002】[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、Mn含有量がおよ
そ3% (以後特に断らない限り、%は「重量%」を意味
する)以上の高Mn鋼もその一つである。
2. Description of the Related Art In recent years, as the field of use of steel materials has been diversified, many new steel types have been developed. However, the Mn content is approximately 3% (hereinafter, unless otherwise specified,% is "% by weight"). Higher Mn steel is one of them.

【0003】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] High-Mn steel is austenitic in structure and is not only inexpensive than Ni-containing austenitic stainless steel, but also has advantages of high strength and low magnetic permeability. Applications for magnetically levitated railways, nuclear fusion devices, degaussing devices, electrical devices, etc. are expanding as non-magnetic steel, structural steel, and wear-resistant steel.

【0004】高Mn鋼は一般に[C] が高いと、透磁率、溶
接性、切削性が悪化するため、従来はMn源として高価な
金属Mnを用い、安価なフェロマンガンは[C] 規格の許容
する範囲内で使用していた。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。したが
ってこの方法では、高価な金属Mnを多量に使用し、溶製
コストが高くなる欠点があった。
[0004] High Mn steels generally have high permeability, weldability and machinability deteriorate when the [C] is high. Therefore, expensive metal Mn is conventionally used as the Mn source, and inexpensive ferromanganese is based on the [C] standard. Used within the allowable range. In some cases,
[P] may be added as long as the specifications allow. Therefore, this method has a disadvantage in that a large amount of expensive metal Mn is used and the melting cost is high.

【0005】近年高Mn鋼の[C] 低減についての要求が一
段と厳しくなってきており、0.1 〜0.2 %以下の[C] 規
格も多く、ますます溶製コストが高くなっきている。そ
こで、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Mn溶鋼を
脱炭処理して低C高Mn溶鋼を製造するといった、より安
価な技術の確立が求められている。
[0005] In recent years, the demand for reducing the [C] of high-Mn steels has become more severe, and there are many [C] standards of 0.1 to 0.2% or less, and the melting cost is becoming higher. Therefore, a more inexpensive technology, such as blending most of Mn as fairly inexpensive high-C ferromanganese and decarburizing the resulting high-Mn molten steel with a high C content to produce low-C high-Mn molten steel Is required.

【0006】今日、一般的な脱炭精錬法としては、溶鋼
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。この方法は、高Mn鋼に許容される[C] が高い場合
には適用できたが、低C高Mn鋼を製造する場合、[C]≦
0.2 %の領域では次のような問題点が生じる。
[0006] Today, as a general decarburization refining method, a method of refining molten steel under vacuum is widely used. A typical example is VOD, which is known for its stainless steel manufacturing method.
(Vacuum Oxygen Decarburization, O 2 top blowing under vacuum). This method was applicable when the [C] allowable for high Mn steel was high, but when manufacturing low C high Mn steel, [C] ≦
In the area of 0.2%, the following problems occur.

【0007】 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。[0007] The decarburization rate is extremely slow, only Mn is oxidized and lost by the upper blowing O 2 , the molten steel temperature rises due to the heat of oxidation of the Mn, and high MnO slag is generated by the oxidation of the Mn. The material is severely eroded.

【0008】そこで本発明者らは、[Mn]≧3%の高Mn溶
鋼を脱炭精錬して、[C] <0.1 %にまで脱炭できる、高
Mn鋼のより安価な脱ガス精錬方法について以下の如く開
発してきた。
Accordingly, the present inventors decarburized and refined high-Mn molten steel with [Mn] ≧ 3% and decarburized to [C] <0.1%.
A less expensive degassing and refining method for Mn steel has been developed as follows.

【0009】すなわち、日本国特許第 1539737号 (特公
平1−25370 号公報、特開昭58−113314号公報) 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] 10
ppm 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、Cr酸化物、Mn酸化物、そしてFe酸化物
をそれぞれ主成分とするものが例示されている。
[0009] That is, in Japanese Patent No. 1539737 (Japanese Patent Publication No. 1-25370, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113314), "In decarburization refining under vacuum, powdery decarburization refining is applied to the surface of molten steel. [C] 10 by spraying additives for refining, carrier gas, etc. at a speed that can penetrate molten steel sufficiently
The method of "melting ultra-low C steel of less than ppm" is disclosed. Examples of the additives include those mainly containing Cr oxide, Mn oxide, and Fe oxide.

【0010】しかしながら、上記方法はその対象が高々
[Mn]が1.7 %の溶鋼であって、しかも粉体上吹後では[M
n]=1.12%と大幅なMnロスが見られた。[Mn]≧3%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、Mn
ロスが見られるか否かについては全く教えることがなか
った。まして、[Mn]≧3%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か
った。
[0010] However, the above method is subject to
[Mn] is 1.7% molten steel, and after powder blowing, [Mn]
n] = 1.12%, showing a significant loss of Mn. [Mn] Whether decarburization and refining can be performed efficiently for molten steel of ≧ 3%, Mn
He did not teach at all whether or not he could see the loss. Furthermore, there was no teaching about the optimum powder composition and the conditions for reduction and refining in the case of molten steel with [Mn] ≧ 3%.

【0011】次いで、本発明者らは、特開平5−125428
号公報( 特願平3−288011号)にて、[Mn]≧8%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]≧8%の溶鋼表面に吹き付ける
ことを特徴とする高Mn鋼の脱炭精錬方法を開示した。
Next, the present inventors disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-125428.
In the official gazette (Japanese Patent Application No. 3-288011), [Mn] ≧ 8% high Mn
When decarburizing and refining steel under reduced pressure, the powdery decarburizing and refining additive containing Mn oxide is sufficiently mixed with the refining gas and / or other carrier gas into the molten steel. Disclosed is a method for decarburizing and refining high Mn steel, characterized by spraying [Mn] ≧ 8% on the surface of molten steel at a speed at which it can penetrate.

【0012】この方法によれば、溶鋼表面に上吹きされ
た粉体中のMnO2は、溶鋼中へ分散され、下記の反応をす
る。これは吸熱反応である。 MnO2 + 2[C] → [Mn] + 2CO ・・・(1) ここで、Mn酸化物を含有する粉体によりMnロスを伴うこ
となく脱炭が効果的に進行するのは、下記の作用による
ことが開示されている。 粉体が脱炭気泡の生成核としての役割を果たし、脱炭
反応が促進される、 上吹きで導入された粉体中のMn酸化物により、溶鋼中
の脱炭サイトの[MnO] が高まるため、溶鋼中Mnの酸化が
抑制される 粉体が冷材として働き、さらにMn酸化物が式(1) に示
す吸熱反応を起こすため、溶鋼が冷却され、溶鋼中の脱
炭サイトでのMnの蒸発が抑制される。
According to this method, MnO 2 in the powder blown onto the surface of the molten steel is dispersed in the molten steel and reacts as follows. This is an endothermic reaction. MnO 2 +2 [C] → [Mn] + 2CO (1) Here, decarburization can proceed effectively without Mn loss by powder containing Mn oxide as follows. It is disclosed that it depends on the action. The powder acts as a nucleus for generating decarburized gas bubbles and promotes the decarburization reaction. [MnO] at the decarburization site in the molten steel increases due to the Mn oxide in the powder introduced by top blowing. However, since the oxidation of Mn in molten steel is suppressed, the powder acts as a cooling material, and the Mn oxide causes an endothermic reaction shown in Equation (1), so that the molten steel is cooled and Mn is removed at the decarburization site in the molten steel. Evaporation is suppressed.

【0013】さらに低Mn鋼の場合は問題ないが、高Mn鋼
の場合は、Mn酸化物以外の他の酸化物(例えばFeその他
の金属酸化物)を添加すると、Mnの酸化損失が進行し、
スラグが増加し、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ことが開示されている。
Although there is no problem in the case of a low Mn steel, in the case of a high Mn steel, when an oxide other than the Mn oxide (for example, Fe or another metal oxide) is added, the oxidation loss of Mn proceeds. ,
Slag increases and refractory erosion becomes severe. Therefore,
It is disclosed that in the case of high Mn steel, good effects cannot be obtained unless Mn oxide is selected as an oxidizing agent.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開平5−125428号公報の方法で、Mn源として高炭素フ
ェロマンガンを使用した場合( 溶け落ち後の[C] は 1.5
〜2.5 %となる) 以下の懸案が残っていた。
However, when high carbon ferromanganese is used as the Mn source according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-125428 ([C] after burn-through is 1.5%).
~ 2.5%) The following concerns remained.

【0015】Mn酸化物粉体の上吹速度には、装置上の
上限値があり、O2上吹に比べ高速脱炭できず、処理に長
時間を要した。 Mn酸化物粉体の上吹により、溶鋼温度が低下し、かつ
の如く長時間処理を要するため、溶鋼の昇温手段を要
した。
[0015] On吹速of the Mn oxide powder, there is an upper limit value on the device, can not be fast decarburizing compared to O 2 over blown, it took a long time to process. The upward blowing of the Mn oxide powder lowers the temperature of the molten steel and requires a long-time treatment as described above. Therefore, a means for raising the temperature of the molten steel was required.

【0016】すなわち、5〜20トン級の小型炉のように
放熱量が大きい炉の場合、電気、高周波などの加熱手段
を有しない限り適用は困難であり、適用しても処理に長
時間を要した。
That is, in the case of a furnace having a large amount of heat radiation, such as a small furnace of 5 to 20 ton class, application is difficult unless heating means such as electricity and high frequency is provided, and even if it is applied, it takes a long time to process. Cost me.

【0017】本発明の目的は、Mn損失を極力少ない状態
で、低炭域まで脱炭することのできる特開平5−125428
号公報に示した方法を改良することにより、さらに脱炭
反応に直接かかわらない上記昇温手段を用いずに溶鋼温
度を制御し、短時間で脱炭する方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to make it possible to decarburize to a low-carbon region while minimizing Mn loss as much as possible.
It is an object of the present invention to provide a method for controlling the temperature of molten steel without using the above-mentioned heating means which is not directly involved in the decarburization reaction, and for decarburizing in a short time by improving the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-15064.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、 前述の特開平5−125428号公報に示したMn損失を抑制
しつつ、かつ低炭域([C]≦0.1 %) まで脱炭できる方法
と、 従来のO2上吹きに代表されるような酸化性ガスを上吹
し、高速脱炭処理しながら昇温させる方法を交互に組み
合わすことにより、上記課題を解決することを見出し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors are able to decarburize to a low carbon region ([C] ≦ 0.1%) while suppressing the loss of Mn disclosed in the above-mentioned JP-A-5-125428. It has been found that the above problem can be solved by alternately combining a method and a method in which an oxidizing gas typified by conventional O 2 top blowing is blown upward and the temperature is raised while performing high-speed decarburization treatment. .

【0019】ここに本発明は[Mn]≧3wt%の高Mn鋼の減
圧下での脱炭精錬において、酸化性ガスを溶鋼表面に吹
き付け、高速で脱炭しながら昇温させる第1脱炭工程
と、Mn酸化物を含有する粉体状の脱炭精錬用添加剤を、
キャリアガスによって、前記添加剤が溶鋼中に十分侵入
し得る速度で溶鋼表面に吹き付け、溶鋼を冷却しながら
脱炭する第2脱炭工程とを備え、第1脱炭工程を昇温手
段、第2脱炭工程を冷却手段として溶鋼温度を制御し、
少なくとも、第1脱炭工程の後に第2脱炭工程を行うこ
とを特徴とする高Mn鋼の脱炭精錬方法である。
Here, in the present invention, in the decarburization refining of a high Mn steel of [Mn] ≧ 3 wt% under reduced pressure, an oxidizing gas is sprayed on the surface of the molten steel to raise the temperature while decarburizing at a high speed. Process, a powdery decarburizing refining additive containing Mn oxide,
A second decarburization step in which the additive is sprayed onto the surface of the molten steel by a carrier gas at a speed at which the additive can sufficiently penetrate into the molten steel, and decarburization is performed while cooling the molten steel. 2 Control the molten steel temperature using the decarburization process as cooling means,
At least a second decarburization step is performed after the first decarburization step.

【0020】さらに前記脱炭精錬が終了してから、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。
Further, after the decarburization refining is completed, an alloy containing Si and a compound containing CaO are added to the slag to reduce the Mn oxide in the slag, thereby reducing the Mn oxide in the slag. It is a decarburization refining method.

【0021】[0021]

【作用】溶鋼温度制御について 溶鋼温度が1650℃以上では、Mnの蒸発が進行するためMn
損失が多くなり、またMnO 含有スラグが溶鋼表面に存在
している場合においては、耐火物溶損が促進されるなど
問題が生じる。
[Action] About molten steel temperature control When the molten steel temperature is 1650 ° C or more, Mn evaporation proceeds, so Mn
If the slag containing MnO is present on the surface of molten steel, problems such as accelerated erosion of refractories are caused.

【0022】一方、溶鋼温度が1550℃以下ではMnの酸化
が進み、かつ脱炭反応そのものが遅れ気味となる問題が
生じる。さらに低下すると溶鋼が凝固する問題が生じ
る。したがって、溶鋼温度は、1650〜1550℃が望まし
い。溶鋼を冷却したい場合、既に述べたようにMnO2上吹
を実施し(第2脱炭工程)、溶鋼温度が上昇しないよう
に脱炭することが効果的である。
On the other hand, when the temperature of the molten steel is 1550 ° C. or lower, there is a problem that oxidation of Mn proceeds and the decarburization reaction itself tends to be delayed. If the temperature drops further, the problem of solidification of the molten steel occurs. Therefore, the molten steel temperature is desirably 1650 to 1550 ° C. When it is desired to cool the molten steel, it is effective to perform MnO 2 top blowing as described above (second decarburization step) and decarburize the molten steel so that the molten steel temperature does not rise.

【0023】MnO2の分解反応および粉体による溶鋼温度
の低下の度合は、炉のスケール、耐火物厚み、炉の形な
どローカル条件により様々であるが、概して 脱炭量 [C] 1%に対し、−30〜−100 ℃ である。
The degree of MnO 2 decomposition reaction and the reduction of molten steel temperature due to powder vary depending on local conditions such as furnace scale, refractory thickness, furnace shape, etc., but generally 1% decarburization amount [C]. On the other hand, it is -30 to -100 ° C.

【0024】なお、MnO2上吹におけるMn損失は、溶鋼の
攪拌、スラグの有無、スラグの性質により様々である
が、概して 脱炭量 [C] 1%に対し、−2〜+2% である。
The Mn loss in MnO 2 top blowing varies depending on the stirring of the molten steel, the presence or absence of slag, and the properties of the slag, but is generally -2 to + 2% with respect to the decarburization amount [C] of 1%. .

【0025】一方溶鋼を加熱したい場合には、酸化性ガ
スを上吹きし(第1脱炭工程)、昇温しながら (Mnも若
干燃焼する) 脱炭することが効果的である。ここで酸化
性ガスとは具体的にはO2、CO2 等を示す。
On the other hand, when it is desired to heat the molten steel, it is effective to blow up the oxidizing gas (first decarburization step) and decarburize while raising the temperature (Mn also slightly burns Mn). Here, the oxidizing gas specifically indicates O 2 , CO 2, or the like.

【0026】例えばO2上吹法の場合、概して 脱炭量 [C] 1%に対し、溶鋼温度は +100 〜+200 ℃ 〃 Mn損失は −2 〜−4% である。For example, in the case of the O 2 top blowing method, the decarburization amount [C] is generally 1%, and the molten steel temperature is +100 to + 200 ° C. Mn loss is −2 to -4%.

【0027】脱炭速度について O2上吹法は、上記のMn酸化物上吹に比べ、約2〜3倍脱
炭速度を上昇させることが可能で、短時間で処理が可能
である。しかしながら、O2上吹法の場合[C] ≦0.2 %の
低炭化は困難であるので、低[C] 域( 現実的には[C] ≦
0.4 %) においては、主にMn酸化物上吹により脱炭し、
同時にMn損失 (酸化、あるいは蒸発による) を抑制する
ことが好ましい。
Regarding the decarburization rate In the O 2 top blowing method, the decarburization rate can be increased about 2 to 3 times as compared with the above Mn oxide top blowing, and the treatment can be performed in a short time. However, in the case of the O 2 top blowing method, low carbonization of [C] ≦ 0.2% is difficult.
0.4%), decarburization mainly by Mn oxide top blowing,
At the same time, it is preferable to suppress Mn loss (due to oxidation or evaporation).

【0028】したがって、好ましい実施態様は、精錬初
期にはO2上吹を行い、脱炭を短時間で進行させ、精錬中
は、O2およびMn酸化物上吹を適宜組み合わせて行うこと
で温度制御等を行い、精錬末期にはMn酸化物上吹を行い
低[C] 域までの脱炭をしながらMn損失を抑制することで
ある。具体的には、O2上吹の後Mn酸化物上吹を行う方
法、前記のにひき続きO2の上吹を行い、その後Mn酸
化物上吹を行う方法(実施例の方法)、前記のにひ
き続きO2上吹を行う方法(Mn損失が許容できる場合) が
例示できる。
Therefore, in a preferred embodiment, O 2 top blowing is performed in the initial stage of refining, decarburization is advanced in a short time, and O 2 and Mn oxide top blowing is performed in an appropriate combination during refining to increase the temperature. At the end of refining, Mn oxide is blown up to control Mn loss while decarburizing to the low [C] range. Specifically, a method of performing Mn on-oxide sprayed after O 2 on blown performs sprayed over the continuing O 2 in the for, then the method of performing Mn on-oxide sprayed (the method of Example), the Next, a method of performing O 2 upper blowing (when Mn loss is allowable) can be exemplified.

【0029】脱炭精錬用粉体の上吹きについて 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。な
お、本発明のような高Mn鋼の精錬の場合は、Mn酸化物以
外の他の酸化物の添加が適当でないことは前述の通りで
ある。
As for the type of powder to be blown upward for the decarburizing refining powder, a compound containing an oxide of Mn, for example, pure MnO 2 or Mn ore is suitable. As described above, in the case of refining high Mn steel as in the present invention, it is not appropriate to add an oxide other than the Mn oxide.

【0030】粉体の供給速度を過度に高めると、溶鋼表
面に堆積するMn酸化物を含むスラグによって、溶鋼の攪
拌および溶鋼−スラグ間の攪拌が阻害される。したがっ
て、粉体の供給速度は0.1 〜1.0 kg/min・トン( 「ト
ン」は溶鋼1トンあたりを示す) が好ましい。
If the supply rate of the powder is excessively increased, the slag containing Mn oxide deposited on the surface of the molten steel hinders the stirring of the molten steel and the stirring between the molten steel and the slag. Therefore, the powder supply rate is preferably 0.1 to 1.0 kg / min · ton (“ton” indicates per ton of molten steel).

【0031】粉体の総供給量は、酸化剤成分、粉体上吹
き前の[C] 値により変わるが、およそ20〜120kg/トンが
好ましい。脱炭精錬用粉体の吹き付けは、具体的には、
例えばキャリアガスとともにマッハ1で溶鋼表面に吹き
付けたが、速度は溶鋼中に十分侵入し得る範囲であれば
よく、この例示によって制限されるものではない。キャ
リアガスは通常使用されるガス例えばArを用いる。
The total supply amount of the powder varies depending on the oxidizing agent component and the [C] value before the powder is blown upward, but is preferably about 20 to 120 kg / ton. The spraying of powder for decarburization refining is, specifically,
For example, the molten steel was sprayed onto the surface of the molten steel at Mach 1 together with the carrier gas, but the velocity is not limited by this example as long as it is within a range capable of sufficiently penetrating into the molten steel. As a carrier gas, a commonly used gas such as Ar is used.

【0032】還元精錬について 脱炭精錬の終了後において、スラグ中のMnを溶鋼に回収
するため、Fe−Siを含有する合金を添加し、さらにスラ
グの融点降下、塩基度調整のためCaO を含有する化合物
を添加し、(2) 式に示すようにMnO を還元してもよい。 2MnO + [Si] → SiO2 + [Mn] ・・・(2) 還元精錬時のスラグの条件を以下に挙げる。
[0032] after completion of the decarburization refining for the reduction refining, for the recovery of Mn in the slag to the molten steel, adding an alloy containing Fe-Si, further melting point depression of the slag, containing CaO for basicity adjustment May be added to reduce MnO 2 as shown in formula (2). 2MnO + [Si] → SiO 2 + [Mn] (2) The conditions of slag at the time of reductive refining are as follows.

【0033】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)/(SiO2)=1〜2とするのが好ましい。 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。その点からもCaO を添加した。
In order to promote the reaction of the formula (2) between the molten steel and the slag, it is advantageous that the melting point of the slag is lower, and the range is (CaO) / (SiO 2 ) = 1 to 2. preferable. In order to promote the reduction of MnO 2, it is considered desirable to lower the solubility of MnO 2. Since MnO 2 is a weak but basic oxide, it is desirable that the slag has a higher basicity. From that point, CaO was added.

【0034】溶鋼の攪拌について 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。そこで、場合により底吹き
等の攪拌強化を行ってもよい。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。
If the stirring of the molten steel is insufficient, the movement of C in the molten steel (from the bulk in the molten steel to the decarburization site) is hindered in the low [C] range. It is considered that the reaction of the formula is delayed, and the decarburization rate is reduced. Therefore, molten steel stirring is important for maintaining a sufficient decarburization rate. Therefore, stirring enhancement such as bottom blowing may be performed in some cases. Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, this is merely an example and is not intended to unduly limit the present invention.

【0035】[0035]

【実施例】【Example】

(予備実験)図1(a) に示す10トン炉を用いて行った予
備実験の結果(成分、温度の変化のグラフ)を図2に示
す。また、図1(b) に本発明に使用するランスを例示す
る。本発明のランスは直径5mm のストレート型中心孔8
と直径2mmの内向き角度3°のラバール型側孔9 (3
孔) からなる。
(Preliminary Experiment) FIG. 2 shows the results (graphs of changes in components and temperature) of a preliminary experiment conducted using the 10-ton furnace shown in FIG. FIG. 1B illustrates a lance used in the present invention. The lance of the present invention has a straight center hole 8 having a diameter of 5 mm.
And a Laval-type side hole 9 (3 mm inward angle 3 ° with a diameter of 2 mm)
Holes).

【0036】電気炉出鋼時の初期溶鋼成分は、[C] =
2.1 %、 [Mn] = 18.4 %、精錬処理前温度は1520℃で
あった。まず、ダクト4を介して、雰囲気30Torrまで排
気した。さらに、溶鋼に熱付与すべく上吹ランス6にて
O2上吹し、脱炭を行った。
The initial molten steel component at the time of tapping the electric furnace is [C] =
2.1%, [Mn] = 18.4%, and the temperature before the refining treatment was 1520 ° C. First, the atmosphere was exhausted to 30 Torr through the duct 4. Further, the upper lance 6 is used to apply heat to the molten steel.
O 2 was blown on and decarburized.

【0037】O2上吹時には側孔9より0.5 Nm3/min・ト
ン (5kg/cm2)のO2ガスと中心孔8より詰まり防止のAr
0.1 Nm3/min・トン (3kg/cm2)を上吹きした。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、1100
mmとした。
When O 2 is blown upward, 0.5 Nm 3 / min · ton (5 kg / cm 2 ) of O 2 gas from the side hole 9 and Ar for preventing clogging from the center hole 8.
0.1 Nm 3 / min · ton (3 kg / cm 2 ) was blown upward. Further, the distance between the lower end of the upper blowing lance 6 and the surface of the molten steel 3 is 1100
mm.

【0038】このO2上吹では、Fe、Mnが酸化され MnO−
FeO 系スラグが溶鋼表面に若干堆積した。また、O2上吹
き20分により溶鋼温度は1610℃まで上昇できた。次い
で、Mn酸化物粉体による脱炭を雰囲気20Torrで行った。
In this O 2 top blowing, Fe and Mn are oxidized and MnO-
FeO-based slag was slightly deposited on the molten steel surface. In addition, the temperature of molten steel could be raised to 1610 ° C by O 2 top blowing for 20 minutes. Next, decarburization with Mn oxide powder was performed in an atmosphere of 20 Torr.

【0039】溶鋼3の表面に吹き付ける脱炭剤粉体5と
しては、Mn鉱石(T.Mn =54.4%、T.Fe=1.9 %、Al2O3
=3.9 %、SiO2=1.7 %) を適用した。脱炭剤粉体5は
150〜200 メッシュとし、これを中心孔8からキャリア
ガスのArと共に溶鋼3へマッハ1の高速度で吹き付け
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 で吹き出させ
た。なお、中心孔8のキャリアガスのArの圧力は、3kg
/cm2、ガス流量は0.2 〜0.4Nm3/min・トン 、また側孔
のそれらは5kg/cm2、0.4 〜0.5Nm3/min・トン とし
た。
As the decarburizing agent powder 5 sprayed on the surface of the molten steel 3, Mn ore (T.Mn = 54.4%, T.Fe = 1.9%, Al 2 O 3
= 3.9%, SiO 2 = 1.7%). Decarburizer powder 5
This was sprayed at a high speed of Mach 1 from a central hole 8 to molten steel 3 together with Ar as a carrier gas. Ar was blown out from the side hole 9 at Mach 3.8 to accelerate the decarburizer powder blown out from the center hole 8. The pressure of Ar of the carrier gas in the center hole 8 is 3 kg.
/ cm 2, gas flow rate 0.2 ~0.4Nm 3 / min · ton, also of the side hole thereof 5 kg / cm 2, was 0.4 ~0.5Nm 3 / min · ton.

【0040】一方、脱炭剤粉体の供給速度は、0.8 kg/m
in・トンで総供給量は、40 kg/トンであった。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、600
mmとした。
On the other hand, the supply speed of the decarburizer powder is 0.8 kg / m
The total supply in in tons was 40 kg / ton. Further, the distance between the lower end of the upper blowing lance 6 and the surface of the molten steel 3 is 600
mm.

【0041】さらに、ポーラスプラグ2を介して、攪拌
用ガスとしてArを1〜2 Nl/min ・トン炉底から吹き込
んだ。このMnO2上吹き50分により、溶鋼温度は1570℃ま
で低下し、先程堆積しつつあった Mn0−FeO スラグは、
高[C] 溶鋼により還元されスラグが減少した。
Further, Ar was blown from the furnace bottom through the porous plug 2 as a stirring gas of 1 to 2 Nl / min · ton. By this MnO 2 top blowing for 50 minutes, the molten steel temperature dropped to 1570 ° C, and the Mn0-FeO slag that had just been deposited was
Slag was reduced by high [C] molten steel.

【0042】この後、O2上吹、MnO2上吹を再度繰り返す
ことで、図2に示すように溶鋼温度を1600℃前後に制御
しながら [C]≦0.1 %の脱炭を達成した。また、粉体上
吹終了後、Fe−SiおよびCaO を添加した。この還元精錬
によってスラグ中のMnを溶鋼に回収し、溶鋼中の[Mn]は
約2%上昇した。なお、還元処理後のスラグの(CaO) /
(SiO2)は約1.5 であった。
Thereafter, the O 2 top blow and the MnO 2 top blow were repeated again to achieve [C] ≦ 0.1% decarburization while controlling the molten steel temperature to around 1600 ° C. as shown in FIG. After the powder was blown up, Fe-Si and CaO were added. By this refining, Mn in the slag was recovered in the molten steel, and [Mn] in the molten steel increased by about 2%. In addition, (CaO) /
(SiO 2 ) was about 1.5.

【0043】(実施例)本実験として、予備実験より大
きな炉である20トン電気炉および20トンVOD 炉を使用
し、本発明の脱炭精錬(実施例No.1) と、比較のための
O2上吹のみ(比較例No.2)、およびMnO2上吹のみ(比較
例No.3)の脱炭精錬を行った。装置の構造、操作は予備
試験に準じた。
(Example) In this experiment, a 20-ton electric furnace and a 20-ton VOD furnace, which were larger than the preliminary experiment, were used, and the decarburization refining of the present invention (Example No. 1) was performed.
The decarburization refining was performed for only O 2 upper blowing (Comparative Example No. 2) and MnO 2 upper blowing only (Comparative Example No. 3). The structure and operation of the device followed the preliminary test.

【0044】Mn源としては、主に高炭素フェロマンガン
を用いて慣用手段で大気溶解したものを使用し、得られ
た高C高Mn溶鋼([C]≒2.0 〜2.1 %、[Mn]≒18〜19%)
18トンに対し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。表1に脱炭精錬条件および結果を示す。
As the Mn source, a high-carbon high-Mn molten steel ([C] {2.0-2.1%, [Mn]}) obtained by using a high-carbon ferromanganese alloy and melting it in the air by conventional means is used. (18-19%)
Decarburization and reduction refining were performed on 18 tons. In each case, Mach 1 Ar gas was used as a carrier gas. Table 1 shows the decarburization refining conditions and results.

【0045】実施例No.1に示すように、本発明によれば
最終的に[C] は0.1 %以下となり、また還元精錬により
[Mn]も約2%回収でき、低C高Mn鋼が得られた。また、
処理温度も、電気、高周波誘導、Al、Si昇温など脱炭に
直接かかわらない加熱手段を使用せずに、約1550〜1650
℃の間で脱炭できた。
As shown in Example No. 1, according to the present invention, [C] finally becomes 0.1% or less, and
[Mn] was recovered at about 2%, and a low C high Mn steel was obtained. Also,
The processing temperature is about 1550-1650 without using heating means that is not directly involved in decarburization such as electricity, high-frequency induction, Al, Si heating, etc.
Decarburization was possible between ° C.

【0046】一方、比較例No.2に示すようにO2上吹きの
みでは、脱炭が0.4 %付近で停滞し、かつMn酸化が進
み、低C高Mn鋼が得られなかった。しかも溶鋼温度も18
00℃を越え、耐火物溶損の懸念があったので、脱炭を中
止する事態になった。
On the other hand, as shown in Comparative Example No. 2, with only O 2 top blowing, decarburization stagnated at around 0.4% and Mn oxidation proceeded, and a low C high Mn steel could not be obtained. Moreover, the molten steel temperature is 18
Since the temperature exceeded 00 ° C and there was a concern of refractory melting, decarburization was stopped.

【0047】また、比較例No.3に示すようにMnO2上吹き
のみでは、[C] は0.1 %まで低減できるものの、溶鋼温
度が極端に低下し、取鍋底部、壁部の溶鋼が凝固し始
め、操業に支障をきたした。
Also, as shown in Comparative Example No. 3, although only [C] can be reduced to 0.1% by only blowing over MnO 2 , the temperature of molten steel is extremely lowered, and the molten steel at the bottom and wall of the ladle is solidified. And began to hinder operations.

【0048】なお、脱炭処理時間の観点から実施例No.1
と比較例No.3を比較すれば、実施例1では、比較的脱炭
速度の大きなO2上吹を40分間使用したので、比較例No.3
の200 分から実施例1の140 分と約30%時間を短縮でき
た。
In addition, from the viewpoint of the decarburization treatment time, Example No. 1
Comparing Comparative Example No. 3 with Comparative Example No. 3, in Example 1, O 2 top blowing having a relatively high decarburization rate was used for 40 minutes.
Approximately 30% of the time was shortened from 200 minutes in Example 1 to 140 minutes in Example 1.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の方法によれば、Mn損失を極力少
ない状態で、脱炭に直接かかわらない昇温手段なしに溶
鋼温度をある一定範囲に制御しながら、短時間で、[C]
=0.1%以下の低炭域まで脱炭できる。したがって本発
明の方法は、近年生産量の増加している低C高Mn鋼を低
コストで製造するのに極めて有用である。
According to the method of the present invention, the Mn loss can be minimized, the molten steel temperature can be controlled within a certain range without a heating means not directly involved in decarburization, and the [C]
Can decarbonize up to low coal area of 0.1% or less. Therefore, the method of the present invention is extremely useful for producing low-C high-Mn steel, which has been increasing in production in recent years, at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a) は本発明の方法に使用する炉および実
施状態の説明図、図1(b)は上吹用ランスの下面図の一例
である。
FIG. 1 (a) is an explanatory view of a furnace used in the method of the present invention and an embodiment thereof, and FIG. 1 (b) is an example of a bottom view of an upper blowing lance.

【図2】本発明の方法(予備実験)による高Mn溶鋼の脱
炭の経過を示すもので、処理時間に対しC濃度、Mn濃
度、溶鋼温度の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the progress of decarburization of a high-Mn molten steel according to the method (preliminary experiment) of the present invention, and is a graph showing a relationship between a C concentration, a Mn concentration, and a molten steel temperature with respect to a processing time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 : 脱炭精錬用容器 2 : ポーラスプラグ 3 : 溶鋼 4 : ダクト 5 : 脱炭精錬用添加剤 6 : 上吹きランス 1: Decarburization refining vessel 2: Porous plug 3: Molten steel 4: Duct 5: Decarburization refining additive 6: Top blowing lance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 英良 大阪市此花区島屋5丁目1番109号 住 友金属工業株式会社製鋼所内 (72)発明者 室井 健 大阪市此花区島屋5丁目1番109号 住 友金属工業株式会社製鋼所内 (72)発明者 森谷 徹 大阪市此花区島屋5丁目1番109号 住 友金属工業株式会社製鋼所内 (56)参考文献 特開 平5−125428(JP,A) 特開 平1−92312(JP,A) 特開 昭63−293109(JP,A) 材料とプロセス,Vol.5,No. 1,p.271(1992) 材料とプロセス,Vol.5,No. 1,p.276(1992) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 7/00 C21C 7/04 C21C 7/068 C21C 7/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideyoshi Yamaguchi 5-1-1109 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steelworks (72) Inventor Ken Muroi 5-1-1, Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi No. 109 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steel Works (72) Inventor Toru Moriya 5-1-1, Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steel Works (56) References JP-A-5-125428 (JP, A) JP-A-1-92312 (JP, A) JP-A-63-293109 (JP, A) Materials and processes, Vol. 5, No. 1, p. 271 (1992) Materials and Processes, Vol. 5, No. 1, p. 276 (1992) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C21C 7/00 C21C 7/04 C21C 7/068 C21C 7/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 [Mn]≧3wt%の高Mn鋼の減圧下での脱炭
精錬において、酸化性ガスを溶鋼表面に吹き付け、高速
で脱炭しながら昇温させる第1脱炭工程と、Mn酸化物を
含有する粉体状の脱炭精錬用添加剤を、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溶
鋼表面に吹き付け、溶鋼を冷却しながら脱炭する第2脱
炭工程とを備え、第1脱炭工程を昇温手段、第2脱炭工
程を冷却手段として溶鋼温度を制御し、少なくとも、第
1脱炭工程の後に第2脱炭工程を行うことを特徴とする
高Mn鋼の脱炭精錬方法。
In a decarburization refining of a high Mn steel of [Mn] ≧ 3 wt% under reduced pressure, a first decarburization step of blowing an oxidizing gas onto a molten steel surface to raise the temperature while decarburizing at a high speed; A powdery decarburizing refining additive containing Mn oxide is sprayed onto the surface of the molten steel by a carrier gas at a speed at which the additive can sufficiently penetrate into the molten steel, and the decarburization is performed while cooling the molten steel. Controlling the molten steel temperature by using the first decarburizing step as a heating means and the second decarburizing step as a cooling means, and performing at least the second decarburizing step after the first decarburizing step. Decarburization and refining method for high Mn steel.
【請求項2】 請求項1記載の脱炭精錬が終了してか
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。
2. After completion of the decarburization refining according to claim 1, an alloy containing Si and a compound containing CaO are added to the slag to reduce Mn oxide in the slag. Refining method for high-Mn steel.
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