JP3297998B2 - 高清浄極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents
高清浄極低炭素鋼の溶製方法Info
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Description
の溶製方法に関する。
鋼は、その用途から表面キズの徹底した低減が要求され
る。表面キズは、製鋼段階で生成したアルミナ介在物が
原因であるが、溶鋼から除去されないまま製品中にまで
残留するため、発生する。したがって、表面キズの低減
には製鋼段階で、溶鋼からのアルミナ介在物の除去、あ
るいはアルミナ介在物の生成抑止を図ることが効果的で
ある。
ている。転炉で炭素を0.03%程度まで脱炭し、取鍋
内に出鋼した後、RH式真空脱ガス装置などを用いて真
空脱炭を行う。この真空脱炭は溶鋼中の酸素と溶鋼中の
炭素を反応させ、COガスとして溶鋼から除去すること
により行われる。
酸素が必要であり、転炉出鋼時、溶鋼中の酸素濃度は4
00〜600ppm 程度とする。
中の炭素濃度は製品深絞り性を確保するために30ppm
以下まで低減されるが、溶鋼中の酸素濃度は通常250
〜400ppm となる。脱炭後、過剰に酸素が残留するの
は脱炭反応を高速で進行させるためである。
ために溶鋼に金属Alなどの脱酸剤を投入し、酸素濃度
を10ppm 以下まで低減した後、合金添加による成分調
整を施し連続鋳造機などを用いて鋼材とする。
に酸素として溶解している酸素(以下、溶存酸素)は1
0ppm 以下まで低減される一方で、この脱酸反応により
溶鋼中にAl2 O3 (以下、アルミナと表記する)が生
成する。脱酸により生成したアルミナなどの酸化物は非
金属介在物あるいは単に介在物とよばれ、その大部分は
溶鋼から浮上しスラグに捕捉除去される。
ミナ介在物は真空脱ガス処理中に溶鋼から除去され表面
キズの原因とはならない。しかし、以下の現象により溶
鋼中にアルミナ介在物が新たに生成し、表面キズの新た
な原因となることが知られている。極低炭素鋼では、溶
鋼中の酸素濃度が高い状態で出鋼し、引き続いて真空脱
炭処理を施すが、この高酸素操業により溶鋼表面に存在
するスラグ中のFeOやMnOの濃度が上昇する。真空
脱炭処理後、脱酸を行うが、これにより溶鋼中の酸素濃
度は低下するが、スラグ中のFeOやMnOの濃度はほ
とんど低下しない。真空脱ガス処理後から鋳造にかけて
通常30分から60分を要するがこの間に、スラグ中の
FeOおよびMnOが溶鋼中のAlと徐々に反応し、溶
鋼中にアルミナ介在物が大量に生成する。このアルミナ
介在物が表面キズの原因となる。
アルミナの生成反応はスラグによる再酸化と呼ばれる。
表面キズの直接原因はアルミナ介在物であるが、その介
在物を生成させる要因はスラグ中のFeO、MnOであ
ると言え、表面キズを低減するには、スラグ中のFe
O、MnOを低減すればよい。
nOを低減する技術が提案されてきている。一般に、ス
ラグ中のFeO、MnOを低減する技術は総称してスラ
グ改質と呼ばれる。
時に脱酸剤とスラグ還元剤を併用添加し、出鋼時にスラ
グ中FeO、MnOを低減する方法が開示されている。
特開平6−256836号公報には、真空脱炭処理後に
取鍋内スラグ上にスラグ還元剤を投入し、取鍋内スラグ
改質を行う方法が開示されている。
れた技術には下記に示す問題があり、実操業において適
用することができない。
いるように、出鋼時にスラグ改質を実施しても、溶鋼中
の酸素濃度が初めから高いこと、あるいは酸素濃度を高
めるために真空脱炭処理前に酸素添加を行うなどの理由
から、真空脱炭処理、脱酸処理の間にスラグ中のFe
O、MnOは再び上昇することは回避できない。以上の
メカニズムでスラグ中のFeO、MnOは再び上昇し、
真空脱ガス装置処理後、スラグによる再酸化が進行し、
アルミナ介在物が溶鋼中に大量に発生・残留することに
なる。
後にスラグ改質を行った場合、以下の問題が生じる。特
開平6−256836号公報に示されているように、還
元剤を投入して、ガス撹拌を行うと、スラグ中のFe
O、MnOは十分低減できるが、ガス吹き込み条件によ
っては、スラグが溶鋼へ巻き込まれスラグ成分由来の介
在物が溶鋼中に増加する事態となり、問題である。この
スラグ巻き込みを回避するためにガス撹拌を弱めると、
スラグ改質そのものの効率が悪化する。
などを行わないと、還元剤によるFeO、MnO低減効
果が不安定となり、安定的に表面キズを低減できない。
本発明の課題は、真空脱ガス処理後に介在物個数の増加
を防止し、製品の表面キズの少ない高清浄極低炭素鋼の
溶製方法を提供することにある。
を低減させる方法を鋭意検討した結果、下記の知見を得
た。
ズ発生率との関係を調査した結果を示す。図1に示すよ
うに、表面キズを防止するためには、溶鋼中の介在物個
数指数を0.2以下まで低減する必要がある。なお、キ
ズ発生率(%)とは(キズが原因で製品とならなかった
鋼量)/(生産鋼量)×100%で定義し、溶鋼中の介
在物個数指数とはキズ発生率15%となるときの溶鋼中
の介在物個数を1とした時の指数表示である。
ラグ中の(FeO+MnO)濃度との関係を示す。図2
に示すように、溶鋼中の介在物個数指数を0.2以下と
するにはスラグ中の(FeO+MnO)濃度を3%以下
まで低減する必要がある。
酸処理終了後にスラグ中の(FeO+MnO)濃度を3
%以下まで低減する必要がある。
およびスラグの撹拌を行うことが効果的であるが、取鍋
内の溶鋼にガスを吹き込むことにより溶鋼とスラグを撹
拌し、溶鋼中のAlとスラグ中のFeO、MnOとの反
応を促進させ、スラグ中の(FeO+MnO)濃度を低
下させる方法が簡便で効率的であり、同時にスラグ巻き
込みによる溶鋼中の介在物個数指数の増大を招かないガ
ス吹き込み条件を明確にすることが重要である。
ない、ランスを使用したガス吹き込みの臨界条件を見出
したものであり、その要旨は、下記の通りである。転炉
出鋼後の取鍋内溶鋼を真空脱ガス装置を用いて脱炭処理
を施し、引き続いて真空処理下の脱酸処理終了後に、取
鍋内の溶鋼にランスを使用して不活性ガスを吹き込み、
スラグ中の(FeO+MnO)濃度を低下させる方法に
おいて、吹き込み深さdおよび吹き込みガス流量gをそ
れぞれ下記(1) および(2) の範囲内で行うことを特徴と
する高清浄極低炭素鋼の溶製方法。
中の溶鋼深さ(mm)、F:ガス流量(Nl/min)、V:取
鍋中の溶鋼量(ton ) なお、本発明における濃度の表示は全て重量%である。
の溶鋼をRH式真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を施す
場合を例に説明する。
まで脱炭し、取鍋に溶鋼を出鋼する。取鍋内溶鋼をRH
式真空脱ガス装置にて真空脱炭処理を行う。真空脱炭処
理後のスラグ改質をより容易にするために、転炉出鋼時
にスラグ改質剤を添加してもよいし、真空脱炭処理前
に、予備的にスラグ改質を行い、スラグ中の(FeO+
MnO)濃度を10%程度まで低減しておいてもよい。
003%以下まで低減した後、RH式真空脱ガス装置内
でAlを添加し溶鋼を脱酸する。脱酸剤の溶鋼中のAl
濃度は、0.007〜0.1%が良く、好ましくは0.
02〜0.07%である。脱酸後、Ti、Mnなどの濃
度調整が必要な場合は、RH式真空脱ガス装置内にてこ
れらの成分調整を行う。
た後、RH式真空脱ガス装置を取鍋から取り外した取鍋
内溶鋼にガス吹き込み用のランスを浸漬させ、ガス吹き
込みを行う。吹き込みランスはいかなる形状でもよい
が、Nピックアップや再酸化を抑制するために、ガスは
Arなどの不活性ガスが望ましい。
心部が望ましく、その理由は、スラグ全体に均一に攪拌
効果が及ぶからであり、取鍋耐火物の局所的な溶損を防
ぐためにも望ましからである。
グ量は溶鋼1ton当たり10kg〜25kg程度が望
ましい。また、スラグ組成をスラグ融点が低く流動性が
良い方が望ましく、例えば、スラグ中のCaO濃度とA
l2 O3 濃度の比が重量比で1〜1.5なるような組成
のCaO−Al2 O3 −SiO2 系スラグが望ましい。
質速度を向上させるために、CaCO3 やAlとCaC
O3 との混合物などのスラグ改質剤を添加しても良い。
また、ガス吹き込み終了後、さらに清浄度を向上させる
ため、溶鋼温度に余裕があれば、RH式真空脱ガス装置
内の溶鋼循環処理(脱酸処理のArガスによる循環処
理)を再度行っても良い。
深さdの臨界的な範囲について述べる。図3に、溶鋼に
ランスを浸漬させ、Arガスにて吹き込みを行った際
の、ガス流量とスラグ中の(FeO+MnO)濃度と溶
鋼中の介在物個数指数との関係を示す。ただし、溶鋼中
の[Al]濃度を0.04%、ガス吹き込み時間を5分
とし、吹き込み深さdは(溶鋼表面からの浸漬深さ) /
(溶鋼深さ)で定義し、dは0.4の一定とした。ま
た、ガス流量gはガス流量(Nl/min)/溶鋼量(ton)の
比で示す。
に、スラグ中の(FeO+MnO)濃度は低下するが、
ガス流量がある値を超えて増大すると、溶鋼中の介在物
個数指数を目標の0.2以下にすることができないこと
がわかる。発生した介在物を電子顕微鏡で調査したとこ
ろ、介在物組成はスラグ組成とほぼ同一であったことか
ら、ガス吹き込みによりスラグの巻き込みが発生し、溶
鋼中の介在物個数指数が増大したものと推定できる。
以下であり、溶鋼中の介在物個数指数を0.2以下であ
るガス流量gの範囲は、0.5〜7であり、好ましくは
2〜4である。
スにて吹き込みを行った際の吹き込み深さとスラグ中の
(FeO+MnO)濃度と溶鋼中の介在物個数指数との
関係のを示す。ただし、溶鋼中Al濃度0.04%、ガ
ス吹き込み時間5分とし、ガス流量gは2Nl/min・tと
した。
くすると撹拌が強化されスラグ中の(FeO+MnO)
濃度は低下するが、ある値を越えて大きくすると溶鋼中
の介在物個数指数を目標の0.2以下にできない。この
増加した介在物は、その組成の分析からスラグが溶鋼へ
巻き込まれた物と推定でき、吹き込み深さを大きくする
と、スラグ中の(FeO+MnO)濃度は低下するが、
吹き込み深さが大き過ぎるとスラグの巻き込みが発生す
る。
以下であり、溶鋼中の介在物個数指数を0.2以下であ
る吹き込み深さdの範囲は、0.07〜0.8であり、
好ましくは0.1〜0.5である。以上から、ガス吹き
込みによってスラグ中の(FeO+MnO)濃度の低減
は図れるが、それには適正なガス流量と吹き込み深さが
存在することがわかる。
鋼250tを取鍋に出鋼し、RH式真空脱ガス装置を用
いて真空脱炭を行い、[C]=20〜25ppm とした。
引き続いてAlを添加し、真空下で脱酸処理を実施し、
RH式真空脱ガス装置を取鍋から取り外した取鍋内溶鋼
にランスを浸漬させ、Arガスにより吹き込みを実施し
た。ただし、スラグ中FeO、MnO低減のため、ガス
吹き込み開始前の溶鋼中のAl濃度を0.055重量%
に調整した。ガス吹き込みランスは単孔ストレ−トノズ
ルを有したもので、取鍋内の溶鋼表面中心部付近から溶
鋼に浸漬させた。表1に、ガス吹き込み条件と吹き込み
後のスラグ中の(FeO+MnO)濃度と溶鋼中の介在
物個数指数およびキズ発生率との関係を示す。
+MnO)濃度を3%以下に低下でき、溶鋼中の介在物
個数指数は0.2以下に低減でき、キズ発生率は全てゼ
ロ%であった。
の(FeO+MnO)濃度を3%以下であり、かつ溶鋼
中の介在物個数指数を0.2以下にすることができず、
キズ発生率は5〜7%と高かった。
鋼中の介在物個数の増加を防止し、製品の表面キズが少
ない高清浄極低炭素鋼を溶製することができる。
を示すグラフである。
介在物個数指数との関係を示すグラフである。
度および溶鋼中の介在物個数指数との関係を示すグラフ
である。
O)濃度および溶鋼中の介在物個数指数との関係を示す
グラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼を真空脱ガス装
置を用いて脱炭処理を施し、引き続いて真空処理下の脱
酸処理終了後に、取鍋内の溶鋼にランスを使用して不活
性ガスを吹き込み、スラグ中の(FeO+MnO)濃度
を低下させる方法において、吹き込み深さdおよび吹き
込みガス流量gをそれぞれ下記(1) および(2) の範囲内
で行うことを特徴とする高清浄極低炭素鋼の溶製方法。 0.8≧d≧0.07 (1) 7≧g≧0.5 (2) ただし、g=F/V、d:ランス浸漬深さ(mm)/取鍋
中の溶鋼深さ(mm)、 F:ガス流量(Nl/min)、V:取鍋中の溶鋼量(ton )
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04573698A JP3297998B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 高清浄極低炭素鋼の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04573698A JP3297998B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 高清浄極低炭素鋼の溶製方法 |
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JPH11241117A JPH11241117A (ja) | 1999-09-07 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR101022068B1 (ko) | 2006-03-30 | 2011-03-17 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 신선성과 피로 특성이 우수한 고탄소강 선재용 강의 제조 방법 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP04573698A patent/JP3297998B2/ja not_active Expired - Fee Related
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