JP3002599B2 - 清浄度の高い極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

清浄度の高い極低炭素鋼の溶製方法

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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、清浄度の高い極低炭素
鋼を効率よく溶製する方法に関しての新規な提案であ
る。
【0002】
【従来の技術】極低炭素鋼の溶製は、転炉において脱炭
および脱りんを行った後、RH真空脱ガス装置やDH装
置などの二次精錬装置を用いて所定の炭素濃度にまで脱
炭、脱酸を行う方式が一般的である。この種の溶製方法
において重要なことは、迅速にしかもより低濃度域まで
脱炭、脱酸することであり、それはまた鋼の品質特性向
上や非金属介在物による表面欠陥防止のためにも望まし
ことである。
【0003】さて、このような要請に応えて、効率よく
脱酸を行う技術が提案されている。例えば、「鉄と鋼」
(1990) No.11, Vol.76,P1932 〜1939には、取鍋内鋼浴
上に浮いている転炉スラグの還元を通じて、このスラグ
中の酸化物(酸化鉄や酸化マンガン)による鋼浴の再酸
化を防止する方法が開示されている。
【0004】しかしながら、この従来技術によれば、取
鍋の鋼浴上に浮いている転炉スラグの量およびその組成
の迅速な実測が不可能なことから、還元が不安定となる
欠点があった。例えば、還元剤を過剰に投入したような
場合には、この還元剤が鋼中の溶存酸素と反応して脱炭
に必要な酸素量の不足を招いたり、このスラグ還元作用
に伴って復りんが生じてしまうなどの問題が生じた。
【0005】しかも、肝心な脱炭に関しても、特に極低
炭素領域において、停滞現象が起こる場合(例えば、
「材料とプロセス」(1990) No.1, Vol.3,P168〜171
の研究報告) があることが指摘されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、極低炭素鋼
を溶製する時に見られる従来技術が抱えている上述した
各種の問題点、すなわち、極低炭素濃度域での脱炭停滞
による極低炭素化の障害や、高清浄度化を阻害するとい
う問題を克服することにある。
【0007】すなわち、本発明は、極低炭素化を効率よ
く実現することと同時に、清浄度の高い鋼を、溶製する
ことを、互いに他を犠牲にすることなく果すことを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、RH
脱ガス装置の真空槽内に、主として、上吹きランスを通
じて酸素または酸化性ガスと共に、脱炭の促進や再酸化
防止を主目的とする粉末を吹きつけることにより、実現
できる。
【0009】本発明の特徴は、RH真空脱ガス装置を用
いて極低炭素鋼を溶製する方法において、この装置の真
空槽に設けた上吹きランスから、酸素もしくは酸化性ガ
ス、水酸化物粉末、および溶鋼の再酸化防止用粉末を、
真空槽内鋼浴面に吹きつけると同時に脱酸剤を添加する
ことを特徴とする清浄度の高い極低炭素鋼を溶製する点
にある。
【0010】すなわち、本発明は、少なくとも次のよう
な(1) 〜(4) の溶製段階を経ることを特徴とする溶製方
法である。 (1) RH真空脱ガス装置の真空槽に設けた上吹きランス
から、処理中の少なくても一部の間、酸素または酸化性
ガスを、真空槽内鋼浴面に吹きつける工程。 (2) 上記(1) 工程の処理前または処理後に、前記上吹き
ランスから水酸化物粉末を吹きつける工程 (3) 上記(1) もしくは(2) 工程の処理後であって、溶鋼
の炭素濃度が所定のレベルに達したら、真空槽内鋼浴中
に脱酸剤を添加する工程 (4) 上記(3) 工程の処理と同時にまたはその後前記上吹
きランスを用いてCaO を主成分とする溶鋼の再酸化防止
粉末を、真空槽内鋼浴に吹きつける工程
【0011】
【作用】本発明は、RH真空脱ガス装置の真空槽内の溶
鋼表面に、上吹きランスから酸化ガスおよび各種粉体を
吹きつけることによって、清浄度の高い極低炭素鋼を溶
製する方法に関する提案である。
【0012】この発明の実施に用いるRH真空脱ガス装
置は、真空槽5の下部に設けた2本の浸漬管1a, 1bを、
取鍋2内の溶鋼3中に浸漬し、真空槽の上部に設けた排
気口4から排気を行ないつつ取鍋2内溶鋼3を真空槽5
内に吸い上げると同時に、吸い上げ浸漬管1aにアルゴン
ガスを吹き込むことにより、そのリフトポンプ作用によ
って溶鋼3を取鍋と真空槽との間に還流させながら脱ガ
ス処理を行なう装置である。
【0013】そして、本発明にかかる鋼の溶製方法は、
前記真空槽5に上吹きランス6を配設し、この真空槽5
内鋼浴面に臨んで開口するその上吹きランス6先端部よ
り、上述したガスおよび粉体を、鋼浴面に向けて吹きつ
けることを特徴の1つとする。
【0014】以下に本発明にかかる溶製方法について詳
述する。本発明方法の基本的な段階は、転炉から出鋼し
た溶鋼を、RH真空脱ガス装置にて処理する際に、溶鋼
温度や鋼中酸素濃度を最適に保つために、前記上吹きラ
ンス6から酸素もしくは酸化性ガスを適時に吹きつける
ことである。このガス吹きつけの処理は、濃度維持のた
めに処理中の任意の時期に実行するか、特に処理開始時
の鋼中酸素濃度が低いと脱炭速度が低下するので、多く
は処理開始時から処理の前半に行うことが望ましい。
【0015】上記の処理工程に相前後して本発明では、
上述した酸素などの吹きつけの前段階に、あるいは酸素
などの吹付け処理の後に、また、場合によっては、酸素
などの吹きつけ処理中に、鋼浴攪拌による脱炭の促進を
目的として、Ca(OH)2 等の水酸化物粉末を、上記上吹き
ランスから吹きつける工程を採用する。この処理工程に
よって、真空槽5内鋼浴内では、 Ca(OH)2 → CaO+2 の反応が生じて鋼中水素濃度が高くなり、さらに真空槽
5内鋼浴表面近傍では、 2 → H2 の脱水素反応が生じる。この時、この反応ガスが核とな
って → CO や → N2 などの反応が生じ、脱炭、脱室反応が促進される。
【0016】しかも、このような反応においてCa(OH)2
の分解によって生じたCaO 粉は、真空槽5内から取鍋内
溶鋼中を流動し、その間に浮力によって上昇し、取鍋ス
ラグ8と溶鋼3の間に滞留してこの両者を分断する遮断
層9を形成する。なお、この遮断効果をさらに高めるた
めに、水酸化物中には、CaO やMgO などの粉末を混合さ
せることが好ましい。
【0017】このような水酸化物粉末の吹きつけ処理に
よって、脱炭の停滞を招くことなく炭素濃度を所定のレ
ベルまで低下させた後、次に、本発明では真空槽5内に
アルミニウムなどの脱酸剤を添加し、2Al+3
Al2O3 の反応をおこさせる。
【0018】通常、溶鋼中のAl2O3 は、溶鋼流動中に凝
集して浮上するが、その際、上吹きランス6からCaO 系
フラックスが吹きつけられると、このCaO とAl2O3 とが
結合した低融点組成のスラグを生成させる。そして、こ
の低融点スラグは取鍋スラグ8またはスラグ−メタル間
に生じた、前記遮断層9中に吸収される。したがって、
本発明方法にあっては、溶鋼攪拌のみを目的とする通常
のRH真空脱ガス処理に比べて、低酸素濃度域に達する
までの処理を迅速に行いうるのである。
【0019】すなわち、本発明においては、Ca(OH)2
分解したCaO および、前記脱酸剤添加時または添加後に
上吹きランス6を通じて吹きつけたCaO 粉末が、上述し
たように取鍋2内スラグ8−メタル3間に形成される遮
断層9を形成することにより、スラグ8中のT.FeやMn
O による取鍋2内溶鋼中Alの再酸化を抑制し、低酸素化
を実現する。
【0020】なお、このスラグ8−メタル3間の遮断
は、既にCa(OH)2 分解CaO により予め得られているの
で、脱酸剤添加時まはた添加後に上吹きランス6を通じ
て吹きこむCaO 粉量は、1kg/t程度でも十分に目的が達
成される。
【0021】なお、上述した説明から判るように、本発
明では、鋼の高清浄度化を達成するために通常行われる
スラグ改質、すなわち、転炉出鋼時または出鋼後に、Al
含有還元剤等を添加してスラグ中のFeO やMnO を還元す
る処理を行う必要がなくなるという副次的効果を生む。
【0022】
【実施例】この実施例は、約300tの溶鋼をRH真空脱ガ
ス処理したときの報告である。このときの実施の条件
は、RH真空脱ガス処理前の〔%C〕=0.02〜0.05、
〔%O〕=0.04〜0.07、溶鋼温度=1600〜1630℃であ
る。溶製処理は、RH真空脱ガス処理開始約2分後に、
真空層5の上部から下方に垂直に挿入した水冷上吹きラ
ンス6を用い、そのランス先端が浴表面から1.5 〜2.5m
の位置を保持するようにして、酸素ガスを浴面に向けて
吹きつけて行なった。このときの吹きつけ酸素流量は、
30〜50Nm3/min で吹きつけの時間は5〜8分とし、吹き
つけ後の溶鋼中の酸素は、 500〜 600 ppmであり、溶
鋼温度は1610〜1620℃であった。
【0023】その後、上記上吹きランス6からArガスを
搬送ガスとしてCa(OH)2 粉末を吹付けた。このArガスの
流量は、2〜3Nm3/min 、Ca(OH)2 粉の吹きつけ速度は
30〜60kg/minであり、ランス先端から浴面までの距離は
1.5 〜2.0mとした。
【0024】その後、還元剤として、Alを1.2 〜1.5kg/
t 添加した。なお、このAlの、添加直前のおよび
は、=5〜7ppm 、= 400〜550 ppm で、還元剤添
加直前までの処理時間は12〜18分であった。このAl添加
開始後の0〜3分から、上吹きランス6からArガスを搬
送ガスとしてCaO 粉を吹きつけた。吹きつけ速度は50〜
200kg/min で原単位は 1.0〜3.2kg/t とした。
【0025】このような処理をした後の溶鋼組成は、
=4〜7ppm 、=12〜18ppm 、=8〜12ppm 、〔A
l〕=0.03〜0.04%となった。また、溶鋼温度は1570〜1
580℃となった。
【0026】これらの本発明方法に従う実施例に対し
て、その一部の工程を省略するか、上記実施例で示した
数値の範囲外とした場合を、比較例として表1に示し
た。この表1に示す結果から明らかなように本発明方法
の優位性が確かめられた。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】かくして本発明によれば、清浄度の高い
極低炭素鋼を迅速かつ容易に溶製することができる。し
かも、本発明によれば従来はRH真空脱ガス処理に先立
って、スラグ中のFeO やMnO を低下させる、いわゆるス
ラグ改質工程が必要であったが、この処理を省略するこ
とができるので、脱炭の安定性や経済性に優れた溶製方
法を確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】RH真空脱ガス装置の模式図である。
【符号の説明】
1 浸漬管 2 取鍋 3 溶鋼 4 排気口 5 真空槽 6 上吹きランス 7 粉体 8 取鍋スラグ 9 遮断層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−277711(JP,A) 特開 昭57−194206(JP,A) 特開 平2−93015(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 7/10 C21C 7/04 C21C 7/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】RH真空脱ガス装置を用いて極低炭素鋼を
    溶製するに当たり、下記(1) 〜(4)の工程を経ることを
    特徴とする清浄度の高い極低炭素鋼の溶製方法。 記 (1) RH真空脱ガス装置の真空槽に設けた上吹きランス
    から、処理中の少なくても一部の間、酸素または酸化性
    ガスを、真空槽内鋼浴面に吹きつける工程 (2) 上記(1) 工程の処理前または処理後に、前記上吹き
    ランスから水酸化物粉末を吹きつける工程 (3) 上記(1) もしくは(2) 工程の処理後であって、溶鋼
    の炭素濃度が所定のレベルに達したら、真空槽内鋼浴中
    に脱酸剤を添加する工程 (4) 上記(3) 工程の処理と同時にまたはこの処理後、前
    記上吹きランスを用いてCaO を主成分とする溶鋼の再酸
    化防止用粉末を、真空槽内鋼浴に吹きつける工程
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