JP3279157B2 - 清浄鋼の溶製方法 - Google Patents

清浄鋼の溶製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、環流型真空脱ガス
装置を用いて清浄性の高い鋼を製造するための清浄鋼の
溶製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼材料の使用用途の拡大に伴う特性向
上とともに品質保証の面から高品質化の要求が高まって
おり、溶鋼段階での清浄性の向上が強く求められてい
る。溶鋼段階でAl、Si等を添加して溶鋼中の溶存酸
素量を低下させるが、このとき生成されるアルミナ、シ
リカ等の脱酸生成物の多くはガス撹拌等により溶鋼外へ
分離、除去されるものの、一部は溶鋼中に残存したまま
凝固する。この残存する介在物の量および大きさがある
値を越えて大きくなると、最終製品に重大な欠陥を及ぼ
すため、製鋼工程においてこのような脱酸生成物を徹底
的に除去するようにしている。
【0003】脱酸時の清浄化方法としては脱酸生成物を
無害化する方法として、特開平6−33132号公報に
記載された脱酸方法ではAl、Siで脱酸を行う際に、
脱酸剤と同時にCaO−SiO2 系フラックスを溶鋼に
添加する。これにより鋼中介在物が延性に優れたCaO
−SiO2 −Al23 系の組成となり、鋼の諸特性に
とって無害となる。
【0004】また、スラグからの再酸化を防止する方法
として、特開平2−30711号公報に記載された方法
ではアルミニウム源を取鍋スラグに添加し、取鍋スラグ
の低級酸化物を還元した後に、RH脱ガス炉で脱炭し、
アルミニウム脱酸する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術のように、フラックスを添加したり、スラグの改
質を行うのは、製造コストの増大を招くばかりでなく、
最終段階の清浄化にはあまり大きな効果は期待できな
い。つまり、上記の従来技術はともに脱酸剤を溶鋼に添
加するまでの工程であり、その後に溶鋼へ添加するもの
に関しては影響力が小さいからである。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、環流式脱ガス型脱ガス装置を用いて溶鋼の
清浄性を高めることができ、介在物性欠陥の少ない鋼の
溶製を簡易に行うことができる清浄鋼の溶製方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1に、本発明に係る清
浄鋼の溶製方法は、環流式真空脱ガス装置においてガス
吹き込みにより溶鋼を環流させながら冷材を添加する際
に、溶鋼1トンあたりの冷材添加量W(kg)と冷材添
加後の環流時間t(分)とが下式で規定される範囲にな
るように調整し、溶鋼の温度を制御することを特徴とす
る。
【0008】t≧0.25W+2 第2に、本発明に係る清浄鋼の溶製方法は、環流式真空
脱ガス装置においてガス吹き込みにより溶鋼を環流させ
ながら冷材を添加する際に、脱ガス処理中の溶鋼温度と
溶存酸素及びそれ以後の処理時間、鋳造までの処理時間
の関係から冷材投入量を求めておき、脱酸剤の添加前に
予め冷材を添加することを特徴とする。
【0009】溶鋼での脱酸反応は、溶鋼中の溶存酸素を
低減させるために、Al、Si等の元素を含有する物質
を溶鋼に添加する。脱酸剤を溶鋼に添加すると、下式
(1),(2)で示す反応に従ってAl23 、SiO
2 等が一次脱酸生成物として生成し、溶鋼中に懸濁す
る。
【0010】 2[Al]+3[O]=Al23 …(1) [Si]+2[O]=SiO2 …(2) これらの脱酸生成物を溶鋼から反応系外に排出するため
に、アルゴンガス等の不活性ガスを吹き込み、溶鋼を撹
拌する。
【0011】一般的に、環流式脱ガス型脱ガス装置はL
F等他の取鍋精錬装置がない工場においては、精錬工程
の最終段階であることが多く、連続鋳造機等の鋳造工程
に直結する前段階のプロセスである。従って温度管理の
最終段階であるため、RH処理終了前に温度調整用とし
て冷材を添加する場合がある。
【0012】冷材の中には表面が酸化しているものも存
在し、すでにAl等の脱酸剤で溶鋼がキルド状態である
ならば、下式(3)の反応で溶鋼中の[Al]と反応す
るため、Al23 が生成する。この冷材添加時のAl
23 生成による溶鋼の清浄性の悪化は、処理中のサン
プルを多数採取することにより見いだした。
【0013】 Fe23 +2[Al]=2[Fe]+Al23 …(3) ここで、生成したAl23 を除去するため、冷材添加
後の環流時間を確保する必要がある。本発明では、冷材
添加量と環流清浄化のための環流時間との関係を上記の
不等式を用いてその範囲を明らかにした。
【0014】さらに、現状の温度と今後の処理時間の関
係から脱酸剤の添加前に予め冷材を添加する量を計算す
ることで、上式(3)の反応を生じさせなくてすむため
清浄化が図られることも見いだした。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の好ましい実施形態について説明する。 (実施例1)高炉からでた溶銑を脱硫、脱燐等の溶銑予
備処理を経た後に、転炉で吹錬した。約250トンの溶
鋼を取鍋1に未脱酸状態で出鋼した。出鋼溶鋼として
[C]:0.03〜0.04重量%、[Si]:0.0
3〜0.06重量%、[Mn]:0.3〜0.5重量
%、[P]:0.007重量%以下、[S]:0.00
30重量%以下の組成のものを用いた。
【0016】その後、RH脱ガス装置4で約15分間の
脱炭処理を行い、溶鋼の炭素濃度[C]が所定値(30
ppm以下)に到達したことを確認した後に、ホッパ7
からシュータ8を介して溶鋼2にアルミニウム源を添加
した。このアルミニウム脱酸処理により溶鋼2中のアル
ミニウム濃度[Al]が0.02〜0.04重量%の範
囲になるように溶鋼成分を調整した。
【0017】RH脱ガス処理中における槽5内の真空度
を0.5〜2torrの範囲に制御し、環流用アルゴン
ガス6の流量を毎分1500〜3000Nlの範囲に制
御した。また、取鍋内のスラグ3をCaO−SiO2
Al23 −MgO系の組成とし、(T.Fe)+(M
nO)を低下させるためCaOを主成分とするスラグ改
質材を添加し、(T.Fe)+(MnO)の濃度を合計
で4重量%以下となるように制御した。ここで、(T.
Fe)はスラグ中に含まれる鉄の総量を表わすものであ
る。
【0018】次に、溶鋼の清浄性を調べた結果につき説
明する。脱炭終了時の溶存酸素[O]を200〜800
ppmの範囲で種々変えた溶鋼にアルミニウム源を添加
し、さらに冷材を添加してからの環流時間と冷材の添加
量を種々変えて、鋼製品中の欠陥との対応を調べた。得
られた鋳片を圧延した後に、製品の断面方向の一部を切
り出し、光学顕微鏡および電子顕微鏡で試験片の清浄性
を調査し、介在物に起因する欠陥の発生数を調べた。こ
の結果を図2に示す。図2は横軸に溶鋼1トンあたりに
添加した冷材投入量(kg/トン)をとり、縦軸に冷材
投入後における溶鋼の環流時間(分)をとって、キルド
状態の溶鋼に冷材を投入した後の環流時間と冷材の投入
量との関係を示すグラフ図である。図中にて、丸マーク
は顕微鏡試験で合格と評価したものを示し、バツマーク
は試験で不合格と評価したものを示す。合否の基準は、
試験片の測定視野中における欠陥の発生率が基準値であ
る1cm2 あたり0.01個(0.01個/cm2 )を
越えるか否かで評価した。図2から明らかなように、冷
材の添加量が少なくなるほど、また環流時間が長くなる
ほど合格品が得られやすくなる傾向にあることが判明し
た。さらに、この結果に基づき環流時間(分)と冷材投
入量(kg/トン)との間には下式(4)の関係が成り
立つことが確認された。
【0019】t≧0.25W+2 …(4) (実施例2)また、処理中の温度と溶存酸素を測定しそ
の後の処理時間、鋳造のタイミングまでの時間との関係
から冷材量を計算により求め、脱酸剤の添加前に予め冷
材を添加する方法を実施した。RH脱ガス装置を用いて
上記の実施例1と同様の手法で試験し、その評価を行っ
た。
【0020】図3は縦軸に製品欠陥の基準値(個/cm
2 )をとり、冷材の添加量を変えて試験片の清浄度を測
定し、実施例(本発明法)と比較例(従来法)とにつき
調べた結果を示すグラフ図である。比較例ではAl添加
後に冷材を投入するため、冷材の添加後の環流時間のバ
ラツキにより不合格のサンプルも存在したが、実施例で
は不合格サンプルは皆無となる結果が得られた。このよ
うに脱酸剤の添加前に冷材を添加することにより鋼の清
浄性が図られることが判明した。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、RH型環流式脱ガス炉
において溶鋼の清浄性を高めることができ、介在物性欠
陥の少ない鋼の溶製を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法を実施するための装置の一例を
示す概略垂直断面図。
【図2】本発明法における製品欠陥に及ぼす冷材添加か
らの環流時間と冷材の投入量の関係を示すグラフ図。
【図3】本発明法と従来法における製品欠陥の比較を示
すグラフ図である。
【符号の説明】
1…取鍋、2…溶鋼、3…取鍋内スラグ、4…真空槽、
5…RHの浸漬管、6…環流用ガス吹き込み管、7…冷
材用ホッパー、8…冷材添加用導入管。
フロントページの続き (72)発明者 川嶋 一斗士 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 櫻井 栄司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−21504(JP,A) 特公 昭48−19045(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 7/10 C21C 7/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環流式真空脱ガス装置においてガス吹き
    込みにより溶鋼を環流させながら冷材を添加する際に、
    溶鋼1トンあたりの冷材添加量W(kg)と冷材添加後
    の環流時間t(分)とが下式で規定される範囲になるよ
    うに調整し、溶鋼の温度を制御することを特徴とする清
    浄鋼の溶製方法。 t≧0.25W+2
  2. 【請求項2】 環流式真空脱ガス装置においてガス吹き
    込みにより溶鋼を環流させながら冷材を添加する際に、
    脱ガス処理中の溶鋼温度と溶存酸素及びそれ以後の処理
    時間、鋳造までの処理時間の関係から冷材投入量を求め
    ておき、脱酸剤の添加前に予め冷材を添加することを特
    徴とする清浄鋼の溶製方法。
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