JP2976855B2 - 溶鋼の脱酸方法 - Google Patents

溶鋼の脱酸方法

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JP2976855B2 JP7195149A JP19514995A JP2976855B2 JP 2976855 B2 JP2976855 B2 JP 2976855B2 JP 7195149 A JP7195149 A JP 7195149A JP 19514995 A JP19514995 A JP 19514995A JP 2976855 B2 JP2976855 B2 JP 2976855B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の脱酸方法、特に
転炉製鋼法における溶鋼出鋼時の脱酸剤投入による脱酸
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、転炉からの溶鋼出鋼時に溶鋼を脱
酸するためには出鋼中の溶鋼流への脱酸剤(例:合金)
投入による溶鋼脱酸が一般的に行われているが、その順
序、タイミングについては種々の方法が報告されてい
る。
【0003】特開昭54−94422 号公報には脱酸合金投入
の順序が規定されているが、それによれば脱酸力の弱い
順序つまりMn→Si→Alが非金属介在物の低減のためには
よいとされている。その理由としては、脱酸力の弱い順
に投入した場合に形成される酸化物は複数の酸化物のか
たまりであり、表面に浮上しやすいので鋼中の酸化物含
有量を大幅に減少できることを挙げている。
【0004】ここで、低級酸化物であるスラグ中の FeO
+MnO の濃度、あるいはT.Fe+MnOの濃度 (=以下、低
級酸化物と総称) に着目すると、上述のような脱酸法に
よって生ずる酸化物は初期にMnを投入するため、溶存酸
素と結合して生成するMnO の生成量が最も多く、この酸
化物がそのまま浮上し、取鍋スラグ中に吸収されるとス
ラグの (%MnO)が高くなる。
【0005】一方、スラグ中の低級酸化物の濃度が高く
なると溶鋼の清浄性が悪化する傾向があるということ
は、例えば第126 回、第127 回西山記念技術講座の「高
清浄鋼」p.14に記述している図17からもわかるように従
来から公知の知見である。
【0006】したがって、Mn→Si→Alの順序で脱酸合金
を投入すると、スラグ中の低級酸化物濃度が高くなり、
溶鋼清浄性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【0007】特開昭57−2819号公報には脱酸順序の方法
として出鋼時にSi、Mnのみ投入し、Alは2次精錬にて投
入する方法を開示しているが、これは脱酸処理の初期に
Si−Mnを投入して低融点介在物を生成させ、浮上させや
すくするという目的である。しかし、これは基本的な考
え方が特開昭54−94422 号公報のそれと同じであり、や
はり、出鋼中に多くのMnO を生成するため、スラグ中の
MnO 濃度が高くなるという問題を抱えていた。
【0008】特開昭57−158316号公報にはAl2O3 を生成
させない方法として脱酸処理の初期にSiを投入すること
を規定しているが、この場合のAlの投入は2次精錬中で
の添加であり、また、Mnの投入タイミングの指定は特に
ないものの、実施例からもわかるようにMn投入はAl投入
前であることが前提となっているため、Mn投入前にSiを
投入したとしても、Mnの酸化は避けられずスラグ中MnO
濃度増加の問題は回避できない。
【0009】特開平1−123018号公報には窒素吸収防止
法として出鋼中のAl投入タイミングを規定しているが、
出鋼末期での投入であるため、それ以前のタイミングで
投入するMnの酸化によるMnO 生成という問題は変わらな
い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来法の
問題としては、いずれの方法もMnの投入タイミングはAl
投入前であるため、溶鋼中の溶存酸素によるMnの酸化反
応で出鋼中にMnO が生成し、スラグに吸収されてしま
う。Mn投入前にSiを投入してもSiの脱酸力は弱いため、
MnO の生成は避けられなかった。
【0011】スラグ中の低級酸化物の一つであるスラグ
中MnO の濃度が高いと溶鋼の清浄性に悪影響を及ぼすた
めMnO の生成を抑制することは、清浄鋼溶製上、非常に
大切である。
【0012】従来の方法では出鋼中に大量に生成するMn
O がスラグ中MnO 濃度を上昇させてしまうため、清浄鋼
溶製のためにスラグ中低級酸化物を低減させるには、例
えば、「鉄と鋼」Vol.71、No.4に示しているようにラン
スバブリング等の二次精錬にてスラグ−メタル攪拌を行
うか、特開平2−19168 号公報に示しているようにスラ
グ改質材を用いてスラグ還元を行う等の方法をとらねば
ならず、経済的損失も大きかった。
【0013】ここに、本発明の目的は、安価な手段でも
って、溶鋼脱酸に際してのスラグ中MnO 濃度の上昇を防
止しながら、効果的な脱酸処理を行うことのできる方法
を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】すでに述べたように、溶
鋼脱酸に際してMnを他の脱酸合金よりも先に投入すれ
ば、溶存酸素が多いため、生成するMnO 量も増加する。
そこで、本発明者らは、Mn投入順序を最後にし、AlとSi
で溶存酸素を十分脱酸してから、Mnを投入することによ
り、MnO 生成を抑制させることに着目した。
【0015】しかし、Alを最初に投入すると、脱酸力が
非常に強く、Al投入と同時に微細なAl2O3 が大量に生成
し、その後の二次精錬によっても介在物の浮上は困難で
あり、良好な清浄性が得られない。
【0016】そこで、これらの点について更に検討を重
ねた結果、最初にSi、その後にAlという順序にすれば、
最初にAlを投入した時に生成するAl2O3 と比較して、そ
れよりも大型のAl−Si−O系の複合酸化物が生成するた
め、その後の二次精錬によって介在物は容易に浮上分離
できることを知見して本発明を完成した。
【0017】したがって、本発明によれば、Si→Al→Mn
という順序で脱酸剤を添加して出鋼時に脱酸すると、取
鍋内溶鋼上に浮上しているスラグ中のMnO 濃度が非常に
低下する。また、その後にRH処理等介在物浮上処理を
実施することにより、介在物は低レベルにまで浮上分離
した上、スラグ中のMnO 濃度が低いため、スラグからの
再酸化も少なく、介在物清浄性に優れた鋼を製造するこ
とができる。
【0018】よって、本発明は、Al−Siキルド鋼を溶製
するに当たり、転炉からの出鋼時に添加する脱酸剤であ
るAl、Si、Mnの3種類の投入順序を最初にSi、次にAl、
またはSi、Alの同時添加に続いて最後にMnとする出鋼時
の溶鋼の脱酸方法である。
【0019】このような方法によれば、全酸素量を15pp
m 以下にまで低減できる極低酸素清浄鋼が得られること
から、本発明は、その別の面からは、Al−Siキルド鋼を
溶製するに当たり、転炉からの出鋼時に添加する脱酸剤
であるAl、Si、Mnの3種類の投入順序を最初にSi、次に
Al、またはSi、Alの同時添加に続いて最後にMnとするこ
とを特徴とする極低酸素清浄鋼の製造方法である。
【0020】
【作用】次に、本発明における各脱酸剤についてその作
用とともに具体的に説明するが、本発明において脱酸剤
としてのAlは、Al単体でも化合物の形態でもよく、ある
いは例えばFe−Al合金のように合金の形態であってもよ
い。また、Siも、例えばFe−SiやFe−Al−Si合金のよう
な合金の形態であってもよい。同様にMnも、Mn単体でも
化合物の形態でもよく、あるいはFe−Mn合金のような合
金の形態であってもよい。これらはいずれも好ましくは
塊状として出鋼溶鋼中に添加される。このようにAlおよ
びSiに関しては、それらの合金の形態で添加してもよ
い。その場合にはAl、Siの同時添加になる。
【0021】SiとAl、あるいはAlとMnの脱酸剤投入間隔
については、完全に前の脱酸剤投入が完了してから次の
脱酸剤投入を開始することが本発明の効果を最大限発揮
するためには望ましいが、投入開始タイミングがSi→Al
→Mnの順序になっていれば、それぞれの脱酸剤投入時期
が重複していたとしても、効果はあるので、出鋼時間が
短い場合でも本発明は適用できる。
【0022】本発明において目的とするAl−Siキルド鋼
の鋼組成は特に制限されないが、後述するように、極低
酸素鋼が得られることから、本発明は特に下記鋼組成の
鋼を製造するのに有利である:C:0.02〜0.50%、Si:
0〜1.00%、Mn:0.50〜2.90%、Al:0.010 〜0.085
%、N:0.0015〜0.0100%、合計酸素量:20ppm 以下。
【0023】本発明の好適態様によれば、脱酸剤として
のSi、Al、Mnの添加量のうちSiとMnは出鋼完了後に成品
目標成分値に近くなるように添加することで、二次精錬
での成分調整作業を軽減でき、二次精錬の処理時間短縮
等の効果をもたらす。
【0024】Alの添加量に関しては、成品目標成分値に
近くなるような量だけ出鋼中にAlを添加すると、二次精
錬の負担を軽減できるので経済上好ましいが、出鋼完了
時に溶鋼中Al濃度[Al]が0.010 %を超えてしまうと、出
鋼中に窒素濃度が上昇するため、溶鋼中窒素濃度を上昇
させないためには、出鋼完了時の[Al]が0.010 %以下に
なる程度のAlを投入するのが望ましい。その場合は、出
鋼完了後に行われる二次精錬にて不足分のAlを添加す
る。このようにAlの添加量については目標窒素濃度に応
じて分割投入が好ましい場合がある。
【0025】本発明においては取鍋二次精錬に関して
は、上述の点以外に特に制限はなく、慣用法によって行
えばよい。かくして、本発明によれば次のような優れた
作用・効果が得られる。
【0026】(i) 本発明によれば従来よりMnO 生成が大
幅に低減したため、出鋼完了後の取鍋内トップスラグ中
の低級酸化物濃度が減少した。 (ii)出鋼後、RH処理を施すことにより、出鋼中に生成
したSi−Al−O系介在物は浮上分離できる。しかも、ス
ラグ中の低級酸化物の濃度が低いため、スラグからの再
酸化が減少し、特に全酸素量 (=T.[O])が15ppm 以下の
低酸素鋼の製造が容易になった。
【0027】図1には従来の脱酸方法 (Mn→Si→Al) で
脱酸した場合と本発明法 (Si→Al→Mn) で脱酸した場合
のスラグ中低級酸化物の濃度と鋳込後のスラブ中T.[O]
との比較を示した。
【0028】図1の比較試験のときに処理条件は、出鋼
後の成分が[Mn]:1.0 〜1.3 %、[Si]:0.2 〜0.3 %、
[Al]:>0.01であり、出鋼後にRH処理をした後、連続
鋳造にて製造したスラブでの結果である。図1からわか
るように、本発明の脱酸方法が低酸素鋼溶製に有利であ
ることが明らかである。
【0029】
【実施例】
(実施例1)本例では、表1に示す溶鋼組成を有する出鋼
時に本発明にしたがって、Al→Si→Mnの各脱酸剤を投入
し、その後RH処理を行い製品とした。なお、本例では、
Alは、Al単体の、SiはFe−Si合金の、そしてMnはFe−Mn
合金のぞれぞれ塊状形態の脱酸剤として使用した。
【0030】まず、表1に示す鋼組成の溶鋼に、Mnを9.
00 K/T、Alを0.6 K/T 、Siを2.20 K/T、それぞれ上述の
塊状合金の形態で転炉出鋼時に投入した。なお、それぞ
れの投入量はいずれも金属純分当たりの投入量であっ
た。以下同じである。
【0031】投入順序は本発明例ではSi→Al→Mnの順序
に、従来例ではMn→Si→Alの順序にした。そしてその添
加タイミングは全ての脱酸剤に関して先の投入が完了し
た時点から次の脱酸剤の投入を開始した。
【0032】Al投入が完了した後、出鋼を完了し、次い
でRH処理を行った。本発明例ではRH処理中にMnを0.50
K/T、Siを0.1 K/T 、Alを0.35 K/T追加投入した。この
ときには投入順序は問題とならないため、それらは同時
に添加した。従来例ではRH処理中にMnを0.80 K/T、Al
を0.30 K/T追加投入した。
【0033】(実施例2)本例では、表2に示す溶鋼組成
の出鋼時に実施例1を繰り返すことによって本発明にし
たがって脱酸処理を行った。本例においては、脱酸剤
は、Mnを10.2 K/T、Siを3.70 K/T、Alを1.05 K/T、それ
ぞれ実施例1と同じ要領で投入した。
【0034】本発明例では実施例1の場合と同様にRH
処理中にMnを0.40 K/T、Siを0.3 K/T 、Alを0.07 K/T追
加投入した。従来例ではRH処理中にMnを0.80 K/T、Si
を0.2 K/T 、Alを0.03 K/T追加投入した。
【0035】実施例1および2の結果は、同じく表1、
表2に示すが、これらの結果からも分かるように、スラ
グ中の低級酸化物(FeO+MnO)濃度は本発明例の方が従来
例よりも少なく、到達酸素レベルも本発明例の方が低く
良好である。
【0036】また、表1、表2とも本発明例ではMn歩留
りが従来例よりもよく、Mn原単位を減少できる効果もあ
る。なお、AlとSiの投入についてはAl−Si合金を用い
て、それらの脱酸剤の同時添加を行っても、本例と同様
の結果が得られた。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】本発明では、出鋼時のMn投入順序を最後
にすることにより、従来問題であった、出鋼中のMnO 生
成を抑制できるのでスラグ中の低級酸化物濃度を低減で
き、スラグからの溶鋼再酸化を防止できる。また、本発
明では出鋼時のMn歩留まりがよいため、Mn合金原単位を
減少できる効果もある。また、SiとAlの投入順序はSi→
AlとすることによりSi−Al−O系介在物ができるため、
RH処理等により介在物を容易に浮上分離させることが
できる。
【0040】よって出鋼時の合金投入順序をSi→Al→Mn
にすることにより、介在物を浮上させやすく、また、到
達酸素レベルが低いため低酸素鋼溶製に非常に適してい
ることがわかる。したがって、かかる本発明の実用上の
意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳込前スラグ中の FeO+MnO 量とスラブ中T.
[O] 量の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−291319(JP,A) 特開 昭50−75517(JP,A) 特開 平5−263121(JP,A) 材料とプロセス,Vol.7,No. 1,p.208(1994) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 7/06 C21C 7/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al−Siキルド鋼を溶製するに当たり、転
    炉からの出鋼時に添加する脱酸剤であるAl、Si、Mnの3
    種類の投入順序を最初にSi、次にAl、またはSi、Alの同
    時添加に続いて最後にMnとする出鋼時の溶鋼の脱酸方
    法。
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