JP2880842B2 - 清浄な鋼の製造方法 - Google Patents
清浄な鋼の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合吹錬転炉、いわゆ
る上底吹き転炉によって清浄な鋼を製造する方法にかか
わり、具体的には脱酸時の１次脱酸生成物と脱酸後の再
酸化生成物を同時に低減することにより鋼の清浄化を図
る方法に関するものである。
る上底吹き転炉によって清浄な鋼を製造する方法にかか
わり、具体的には脱酸時の１次脱酸生成物と脱酸後の再
酸化生成物を同時に低減することにより鋼の清浄化を図
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より鋼を製品にするには溶鋼段階に
おいて、酸化精錬で鋼中に溶解した［Ｏ］を除去するた
めの脱酸処理が施されている。この際、脱酸剤を添加し
た時に生成する１次脱酸生成物および脱酸したあとに鋼
中に溶解した脱酸元素が取鍋スラグ、耐火物あるいは空
気により酸化して生ずる再酸化生成物が鋼中に残留し、
様々な品質欠陥の原因となっている。この問題に対して
は、溶鋼攪拌やガス気泡によるこれら介在物の凝集浮上
促進、あるいはスラグ改質、断気、耐火物改善等の２次
脱酸生成物の低減などが図られている。
おいて、酸化精錬で鋼中に溶解した［Ｏ］を除去するた
めの脱酸処理が施されている。この際、脱酸剤を添加し
た時に生成する１次脱酸生成物および脱酸したあとに鋼
中に溶解した脱酸元素が取鍋スラグ、耐火物あるいは空
気により酸化して生ずる再酸化生成物が鋼中に残留し、
様々な品質欠陥の原因となっている。この問題に対して
は、溶鋼攪拌やガス気泡によるこれら介在物の凝集浮上
促進、あるいはスラグ改質、断気、耐火物改善等の２次
脱酸生成物の低減などが図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法を徹底しても、微小な介在物は完全には分離でき
ず、結局ある確率で鋼中に残留することになり、これら
が種々の製品欠陥の原因となつている。すなわち、現状
の製鋼方法では、転炉吹錬後に鋼中に含まれる［Ｏ］
（２５０〜５００ｐｐｍ）が脱酸時に脱酸元素と結合し
て生ずる１次脱酸生成物が必ず生成し、これに基づく介
在物の残留が不可避的に生ずる。また、脱酸後において
も、特に転炉の出鋼中に取鍋に混入した転炉スラグによ
る再酸化が不可避的におこり、それによる再酸化生成物
が介在物として鋼中に残留する。
の方法を徹底しても、微小な介在物は完全には分離でき
ず、結局ある確率で鋼中に残留することになり、これら
が種々の製品欠陥の原因となつている。すなわち、現状
の製鋼方法では、転炉吹錬後に鋼中に含まれる［Ｏ］
（２５０〜５００ｐｐｍ）が脱酸時に脱酸元素と結合し
て生ずる１次脱酸生成物が必ず生成し、これに基づく介
在物の残留が不可避的に生ずる。また、脱酸後において
も、特に転炉の出鋼中に取鍋に混入した転炉スラグによ
る再酸化が不可避的におこり、それによる再酸化生成物
が介在物として鋼中に残留する。
【０００４】したがって、これらの問題点を根本的に解
消し得る製鋼方法、すなわち、転炉吹錬後の鋼中［Ｏ］
および転炉スラグ中（ＦｅＯ）の大幅低減を実現する具
体的方法が強く望まれていた。
消し得る製鋼方法、すなわち、転炉吹錬後の鋼中［Ｏ］
および転炉スラグ中（ＦｅＯ）の大幅低減を実現する具
体的方法が強く望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、溶銑予備処理にて脱燐処理を施した
溶銑を複合吹錬転炉におけるレススラグ吹錬で脱炭する
さい、吹錬末期にスラグ排滓を施すこと無く底吹きガス
の流量を０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上で攪拌しつつ、
転炉内を４００Ｔｏｒｒ以下に減圧することにより、吹
止時の鋼中［Ｏ］濃度およびスラグ中（ＦｅＯ）濃度を
低減し、脱酸工程での１次脱酸生成物およびその後の取
鍋スラグによる再酸化を低減することを特徴とする清浄
な鋼の製造方法である。
するものであって、溶銑予備処理にて脱燐処理を施した
溶銑を複合吹錬転炉におけるレススラグ吹錬で脱炭する
さい、吹錬末期にスラグ排滓を施すこと無く底吹きガス
の流量を０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上で攪拌しつつ、
転炉内を４００Ｔｏｒｒ以下に減圧することにより、吹
止時の鋼中［Ｏ］濃度およびスラグ中（ＦｅＯ）濃度を
低減し、脱酸工程での１次脱酸生成物およびその後の取
鍋スラグによる再酸化を低減することを特徴とする清浄
な鋼の製造方法である。
【０００６】
【作用】本発明者らは、脱酸時の１次脱酸生成物および
脱酸後の再酸化生成物を大幅に低減する方法として、転
炉吹錬末期の炉内を減圧状態にすることを考えた。すな
わち、ＣＯ分圧１気圧での［Ｃ］−［Ｏ］平衡で規定さ
れた現状の吹止条件（［Ｏ］、（ＦｅＯ））に対し、炉
内を減圧にしてＣＯ分圧を１より小さな値に制御した場
合には、平衡論的に現吹止条件より同一［Ｃ］における
鋼中［Ｏ］とスラグ中（ＦｅＯ）がいずれも減少するこ
とを利用するものである。
脱酸後の再酸化生成物を大幅に低減する方法として、転
炉吹錬末期の炉内を減圧状態にすることを考えた。すな
わち、ＣＯ分圧１気圧での［Ｃ］−［Ｏ］平衡で規定さ
れた現状の吹止条件（［Ｏ］、（ＦｅＯ））に対し、炉
内を減圧にしてＣＯ分圧を１より小さな値に制御した場
合には、平衡論的に現吹止条件より同一［Ｃ］における
鋼中［Ｏ］とスラグ中（ＦｅＯ）がいずれも減少するこ
とを利用するものである。
【０００７】そこで、転炉吹錬末期条件における炉内圧
力と鋼中［Ｏ］および（ＦｅＯ）の関係について実験を
重ねた結果、図１に底吹ガス量０．１５Ｎｍ3 ／ｍｉｎ
・ｔ、吹止［Ｃ］：０．１％の場合についての例を示す
ように炉内圧力を４００Ｔｏｒｒ以下にするとその減圧
の程度に応じて鋼中［Ｏ］が従来法（１気圧）に比べて
大幅に低減する事が判明した。さらに、スラグ中の（Ｆ
ｅＯ）も鋼中［Ｏ］と同様に低下する現象も認められ
た。なお、これらのデータにおける（ＦｅＯ）はスラグ
中の全鉄量からこれがすべてＦｅＯになっているとして
求めた値である（以下も同様）。これらの結果は、以下
のように解釈される。すなわち、転炉内で起こる脱炭反
応は、（１）式で示される。
力と鋼中［Ｏ］および（ＦｅＯ）の関係について実験を
重ねた結果、図１に底吹ガス量０．１５Ｎｍ3 ／ｍｉｎ
・ｔ、吹止［Ｃ］：０．１％の場合についての例を示す
ように炉内圧力を４００Ｔｏｒｒ以下にするとその減圧
の程度に応じて鋼中［Ｏ］が従来法（１気圧）に比べて
大幅に低減する事が判明した。さらに、スラグ中の（Ｆ
ｅＯ）も鋼中［Ｏ］と同様に低下する現象も認められ
た。なお、これらのデータにおける（ＦｅＯ）はスラグ
中の全鉄量からこれがすべてＦｅＯになっているとして
求めた値である（以下も同様）。これらの結果は、以下
のように解釈される。すなわち、転炉内で起こる脱炭反
応は、（１）式で示される。
【０００８】 ［Ｃ］＋［Ｏ］＝ＣＯ（ｇ）・・・・・・・・・・・・（１）
【０００９】ここで、（１）式の平衡定数Ｋ1 は、炉内
ＣＯ分圧をｐco、（１）式の標準自由エネルギー変化を
△Ｇ0 coとすると数１で示される。なお鋼中［Ｃ］、
［Ｏ］は活量に代えて近似的に用いている（数２におい
ても同様）。
ＣＯ分圧をｐco、（１）式の標準自由エネルギー変化を
△Ｇ0 coとすると数１で示される。なお鋼中［Ｃ］、
［Ｏ］は活量に代えて近似的に用いている（数２におい
ても同様）。
【００１０】
【数１】
【００１１】数１からわかるように、平衡定数Ｋ1 は一
定温度の下では一定となる。したがつて、炉内圧力を低
減することは、ｐcoを低減することであるので、Ｋ1 お
よび［Ｃ］一定の条件から［Ｏ］を低下せしめることが
できる。一方、スラグ中（ＦｅＯ）は溶鋼Ｆｅと溶鋼中
の［Ｏ］との間で（２）式の平衡が成立する。
定温度の下では一定となる。したがつて、炉内圧力を低
減することは、ｐcoを低減することであるので、Ｋ1 お
よび［Ｃ］一定の条件から［Ｏ］を低下せしめることが
できる。一方、スラグ中（ＦｅＯ）は溶鋼Ｆｅと溶鋼中
の［Ｏ］との間で（２）式の平衡が成立する。
【００１２】 （ＦｅＯ）＝Ｆｅ＋［Ｏ］・・・・・・・・・・・・・（２）
【００１３】ここで（２）式の平衡定数Ｋ2 はスラグ中
ＦｅＯ活量をａFeO 、（２）式の標準自由エネルギー変
化を△Ｇ0 FeO とすると数２で示される。したがってス
ラグ中（ＦｅＯ）は［Ｏ］の低減とともに低減する。
ＦｅＯ活量をａFeO 、（２）式の標準自由エネルギー変
化を△Ｇ0 FeO とすると数２で示される。したがってス
ラグ中（ＦｅＯ）は［Ｏ］の低減とともに低減する。
【００１４】
【数２】
【００１５】このように、転炉吹錬末期を減圧にするこ
とにより、鋼中［Ｏ］と（ＦｅＯ）の低減が図られるた
め、脱酸時の１次脱酸生成物と脱酸後の取鍋スラグ（転
炉スラグが混入したもの）による再酸化生成物の大幅低
減を同時に図ることが出来る。
とにより、鋼中［Ｏ］と（ＦｅＯ）の低減が図られるた
め、脱酸時の１次脱酸生成物と脱酸後の取鍋スラグ（転
炉スラグが混入したもの）による再酸化生成物の大幅低
減を同時に図ることが出来る。
【００１６】図１の実験は、小型上底吹き転炉による結
果であり、底吹き攪拌を０．１５Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ一
定の条件であったが、本発明者らは、更に底吹き攪拌力
を種々変えて実験した。その結果を図２に示す。このさ
いの炉内圧力は２００Ｔｏｒｒとし、吹止［Ｃ］は０．
１％とした。図からわかるように、脱炭最盛期以降の吹
錬末期における底吹き攪拌力が０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・
ｔより小さくなると、［Ｏ］および（ＦｅＯ）が十分に
低減しない。すなわち、介在物低減の立場からは、その
効果が低下してしまう。これは、溶鋼の攪拌が十分でな
いために（１）式の反応を促進するためのガス−メタル
界面の確保ができないし、（２）式の反応を促進するた
めのスラグ−メタル界面の確保も不十分となるため、反
応の進行が遅れるためである。したがって、減圧の効果
を享受するには０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上の攪拌力
が必要である。
果であり、底吹き攪拌を０．１５Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ一
定の条件であったが、本発明者らは、更に底吹き攪拌力
を種々変えて実験した。その結果を図２に示す。このさ
いの炉内圧力は２００Ｔｏｒｒとし、吹止［Ｃ］は０．
１％とした。図からわかるように、脱炭最盛期以降の吹
錬末期における底吹き攪拌力が０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・
ｔより小さくなると、［Ｏ］および（ＦｅＯ）が十分に
低減しない。すなわち、介在物低減の立場からは、その
効果が低下してしまう。これは、溶鋼の攪拌が十分でな
いために（１）式の反応を促進するためのガス−メタル
界面の確保ができないし、（２）式の反応を促進するた
めのスラグ−メタル界面の確保も不十分となるため、反
応の進行が遅れるためである。したがって、減圧の効果
を享受するには０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上の攪拌力
が必要である。
【００１７】なお、減圧と攪拌力の必要条件を与える時
期として、転炉吹錬末期と規定したが、具体的には、脱
炭最盛期が終わり脱炭速度が低下し始めるいわゆるＣB
点以降をその対象とする。なぜなら、ＣB より高［Ｃ］
領域では供給された酸素の全てが［Ｃ］と反応するた
め、減圧によって脱炭促進する意味をなさないし、たと
えこの領域に適用したことを想定しても多量のガスの膨
張により操業が極めて困難となることが予想され、現実
的ではない。
期として、転炉吹錬末期と規定したが、具体的には、脱
炭最盛期が終わり脱炭速度が低下し始めるいわゆるＣB
点以降をその対象とする。なぜなら、ＣB より高［Ｃ］
領域では供給された酸素の全てが［Ｃ］と反応するた
め、減圧によって脱炭促進する意味をなさないし、たと
えこの領域に適用したことを想定しても多量のガスの膨
張により操業が極めて困難となることが予想され、現実
的ではない。
【００１８】また、本発明を、溶銑予備処理にて脱燐し
た溶銑に対象を限った理由は、脱燐しない溶銑に本発明
を適用した場合、前述したようにスラグの（ＦｅＯ）が
通常吹錬より遥かに低くなるために脱燐が不可能になる
ことによる。したがって、本発明は、溶銑脱燐技術を前
提として成立する新しい製錬方法を与えるものである。
た溶銑に対象を限った理由は、脱燐しない溶銑に本発明
を適用した場合、前述したようにスラグの（ＦｅＯ）が
通常吹錬より遥かに低くなるために脱燐が不可能になる
ことによる。したがって、本発明は、溶銑脱燐技術を前
提として成立する新しい製錬方法を与えるものである。
【００１９】本発明の方法を実施するためには転炉の炉
内を減圧する設備が必要である。図３（ａ）はその例を
示す転炉の断面図である。上吹きランス５と底吹き羽口
６を有する上底吹き転炉であるが、通常の廃ガス回収の
固定ダクト４と炉口との間にスライド式のフード３を設
け、通常の吹錬時には開けておくが減圧時にはこれを下
降させてシールするようになっている。図３（ｂ）はこ
の部分の拡大図である。
内を減圧する設備が必要である。図３（ａ）はその例を
示す転炉の断面図である。上吹きランス５と底吹き羽口
６を有する上底吹き転炉であるが、通常の廃ガス回収の
固定ダクト４と炉口との間にスライド式のフード３を設
け、通常の吹錬時には開けておくが減圧時にはこれを下
降させてシールするようになっている。図３（ｂ）はこ
の部分の拡大図である。
【００２０】一方、固定ダクト４の先では廃ガス回収装
置へ導かれるＯＧダクト７から減圧ダクト８が分岐して
おり、それぞれの入口にはＯＧダンパー１、減圧ダンパ
ー２が設けられている。通常の吹錬時にはＯＧダンパー
１を開、減圧ダンパー２を閉とし、減圧時にはそれぞれ
の開閉をこれと逆にする。減圧装置は一般の真空脱ガス
装置の場合と同様にスチームエジェクターやメカニカル
ブースターポンプが用いられる。
置へ導かれるＯＧダクト７から減圧ダクト８が分岐して
おり、それぞれの入口にはＯＧダンパー１、減圧ダンパ
ー２が設けられている。通常の吹錬時にはＯＧダンパー
１を開、減圧ダンパー２を閉とし、減圧時にはそれぞれ
の開閉をこれと逆にする。減圧装置は一般の真空脱ガス
装置の場合と同様にスチームエジェクターやメカニカル
ブースターポンプが用いられる。
【００２１】減圧下で溶鋼を処理する技術として、従来
よりＶＯＤ法が知られている。本法とＶＯＤ法の違いは
以下の点にある。すなわち、ＶＯＤ法では転炉で精錬を
終え、転炉内で生成したスラグを分離除去した溶鋼に対
して施されるが、本法では転炉吹錬で発生する２０ｋｇ
／ｔ以上のスラグが存在したままで減圧処理をするもの
である。
よりＶＯＤ法が知られている。本法とＶＯＤ法の違いは
以下の点にある。すなわち、ＶＯＤ法では転炉で精錬を
終え、転炉内で生成したスラグを分離除去した溶鋼に対
して施されるが、本法では転炉吹錬で発生する２０ｋｇ
／ｔ以上のスラグが存在したままで減圧処理をするもの
である。
【００２２】従って、本発明においてはスラグが存在し
ても脱炭を進行させるための底吹き攪拌力が重要な技術
要素となる。すなわち、底吹き攪拌によりメタルの表面
がスラグ層を破って減圧槽に曝され、スラグーメタル反
応が促進されるし、スラグとメタルの混合も促進されて
スラグ中（ＦｅＯ）による脱炭反応も可能となり、脱炭
が全体として大きく促進される。その結果として、溶鋼
中［Ｏ］は低減し、（ＦｅＯ）も消費されて、介在物の
生成量を大幅に低減できるのである。さらには、本法
は、２次精錬の機能を有した多機能転炉法としても位置
づけられ、製鋼プロセスの工程省略技術にも繁がるもの
であり、単なる２次精錬の１機能に留まるものではな
い。
ても脱炭を進行させるための底吹き攪拌力が重要な技術
要素となる。すなわち、底吹き攪拌によりメタルの表面
がスラグ層を破って減圧槽に曝され、スラグーメタル反
応が促進されるし、スラグとメタルの混合も促進されて
スラグ中（ＦｅＯ）による脱炭反応も可能となり、脱炭
が全体として大きく促進される。その結果として、溶鋼
中［Ｏ］は低減し、（ＦｅＯ）も消費されて、介在物の
生成量を大幅に低減できるのである。さらには、本法
は、２次精錬の機能を有した多機能転炉法としても位置
づけられ、製鋼プロセスの工程省略技術にも繁がるもの
であり、単なる２次精錬の１機能に留まるものではな
い。
【００２３】
【実施例】減圧装置を設けた３５０ｔの上底吹き転炉で
成分Ｃ：３．９０〜４．５０％、Ｓｉ：０．０１〜０．
０３％、Ｍｎ：０．２０〜０．４０％、Ｐ：０．０９〜
０．１１％、Ｓ：０．０２０〜０．０３５％の溶銑を吹
錬した。脱炭最盛期の終点（ＣB 点）までは、通常転炉
と同様に１気圧のもとで吹錬し、ＣB 点以降を減圧にし
て［Ｃ］＝０．０８〜０．１１％で吹止めた。底吹き攪
拌は、吹錬開始から吹止まで一定のガス流量を流した。
攪拌条件と結果とをまとめて、表１に示す。
成分Ｃ：３．９０〜４．５０％、Ｓｉ：０．０１〜０．
０３％、Ｍｎ：０．２０〜０．４０％、Ｐ：０．０９〜
０．１１％、Ｓ：０．０２０〜０．０３５％の溶銑を吹
錬した。脱炭最盛期の終点（ＣB 点）までは、通常転炉
と同様に１気圧のもとで吹錬し、ＣB 点以降を減圧にし
て［Ｃ］＝０．０８〜０．１１％で吹止めた。底吹き攪
拌は、吹錬開始から吹止まで一定のガス流量を流した。
攪拌条件と結果とをまとめて、表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】介在物量の評価はスライム法で抽出された
介在物の分量とガス分析による全酸素量で行った。比較
例１は減圧工程がないもの、比較例２は減圧の圧力が不
足のもの、比較例３および４は底吹きガス流量が不足の
ものであるが、これらに比べて本発明の場合はいずれも
介在物量が少なくなっている。
介在物の分量とガス分析による全酸素量で行った。比較
例１は減圧工程がないもの、比較例２は減圧の圧力が不
足のもの、比較例３および４は底吹きガス流量が不足の
ものであるが、これらに比べて本発明の場合はいずれも
介在物量が少なくなっている。
【００２６】
【発明の効果】本発明にしたがい、溶銑予備処理にて脱
燐処理を施した溶銑を減圧条件で転炉で脱炭することに
より、脱酸工程での１次脱酸生成物およびその後の取鍋
スラグによる再酸化生成物が減少し、製品における介在
物性欠陥の大幅低減が図れるだけでなく、脱酸剤歩留り
の向上に基づくコストメリットも得られ、本発明がこの
種の産業分野にもたらす効果は極めて大きい。
燐処理を施した溶銑を減圧条件で転炉で脱炭することに
より、脱酸工程での１次脱酸生成物およびその後の取鍋
スラグによる再酸化生成物が減少し、製品における介在
物性欠陥の大幅低減が図れるだけでなく、脱酸剤歩留り
の向上に基づくコストメリットも得られ、本発明がこの
種の産業分野にもたらす効果は極めて大きい。
【図１】転炉吹錬末期の炉内圧力と鋼中［Ｏ］およびス
ラグ中（ＦｅＯ）の関係を示すグラフ
ラグ中（ＦｅＯ）の関係を示すグラフ
【図２】底吹き攪拌力と鋼中［Ｏ］およびスラグ中（Ｆ
ｅＯ）の関係を示すグラフ
ｅＯ）の関係を示すグラフ
【図３】本発明を実施するための装置を説明する転炉の
断面図
断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 5/35 C21C 7/00 C21C 7/10
Claims (1)
- 【請求項１】 溶銑予備処理にて脱燐処理を施した溶銑
を複合吹錬転炉におけるレススラグ吹錬で脱炭するさ
い、吹錬末期にスラグ排滓を施すこと無く底吹きガスの
流量を０．１Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・ｔ以上で攪拌しつつ、転
炉内を４００Ｔｏｒｒ以下に減圧することにより、吹止
時の鋼中［Ｏ］濃度およびスラグ中（ＦｅＯ）濃度を低
減し、脱酸工程での１次脱酸生成物およびその後の取鍋
スラグによる再酸化を低減することを特徴とする清浄な
鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35811691A JP2880842B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 清浄な鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35811691A JP2880842B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 清浄な鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179330A JPH05179330A (ja) | 1993-07-20 |
| JP2880842B2 true JP2880842B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=18457628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35811691A Expired - Lifetime JP2880842B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 清浄な鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2880842B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100583997B1 (ko) * | 1999-12-11 | 2006-05-26 | 주식회사 포스코 | 용강의 청정도 향상을 위한 가스 취입 방법 |
| KR100868431B1 (ko) * | 2002-09-30 | 2008-11-11 | 주식회사 포스코 | 탈탄촉진제를 이용한 용강의 정련방법 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35811691A patent/JP2880842B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05179330A (ja) | 1993-07-20 |
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