JP3404760B2 - 溶鋼の脱硫方法 - Google Patents

溶鋼の脱硫方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、RH真空脱ガス装置
を用いて溶鋼の脱ガス、脱酸あるいは成分調整と同時に
脱硫を行う方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】RH真空脱ガス装置を用いた例として特
開昭53−92320 号公報には、真空槽内の溶鋼の浴面に、
キャリアガスとともにフラックス粉を斜めに吹付けて溶
鋼の精錬を行う方法が開示されている。この従来技術
は、溶鋼の酸素濃度を低減する方法に関する発明であ
り、脱硫処理時には極めて重要となる取鍋浴面上のスラ
グ組成に関する示唆がなく、後述の本発明の如き脱硫処
理に適用しても効果的な脱硫ができない。 【0003】また、特開昭58−9914号公報には、上吹き
ランスを用いて減圧下の鋼浴にキャリアガスとともに粉
体を吹付ける方法が開示されている。しかしながら、R
H真空脱ガス装置を用いた処理において問題となる, 1
次精錬炉から取鍋に不可避的に流入する酸化性スラグの
影響に関する技術的開示がなく、従って、この従来の方
法を上記の条件に適用しても十分な効果が得られない。 【0004】さらに、特開昭63−114918号公報には、溶
鋼を脱硫して低硫清浄鋼を製造する方法に、転炉のスラ
グが取鍋内に流入するのを防ぐ、いわゆるスラグカット
法を用いることが記載されているが、スラグカットを実
施すると、溶鋼浴表面からの熱損失が大きくなるため、
経済性に問題が残るものであった。すなわち、この方法
によれば、ノズルの閉塞防止のために、フラックス粉の
吹付けがないときでもノズルから不活性ガスの供給を継
続する必要があることから、多量のガスを必要とする点
で不経済であり、さらに、例えば水素の脱ガス処理に必
要な高真空雰囲気が得られないという問題もあった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、上掲の各
従来技術が抱えている各種の問題を解消し、RH真空脱
ガス装置の真空槽内の溶鋼浴面上に吹付けるフラックス
粉量が少量であっても、高い効率の脱硫を達成し得る方
法について提案することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らの研究による
と、上記の目的を成就するには、RH真空脱ガス処理に
供する取鍋内溶鋼における浴面上スラグの組成が非常に
重要であることが判明した。すなわち、RH真空脱ガス
装置を用いた溶鋼の脱硫にあっては、取鍋内溶鋼上のス
ラグはほとんど攪拌されることがないため、従来、この
スラグの組成に関しては何ら検討されていなかった。ち
なみに、従来技術として掲げた特開昭53−92320 号及び
同63−114918号各公報には、スラグ組成に関する記載は
なく、一方、特開昭58−9914号公報には、スラグ組成の
記載はあるが、この技術はスラグが鋼溶と強く攪拌され
るVODプロセスに関するもので、しかも、スラグ組成
は塩基度について触れられているだけである。本発明者
らは、このスラグ組成を適切な範囲とすることで、従来
法に比べて効率の高い脱硫処理が、復燐などの溶鋼汚染
の危惧をまねくことなしに実現されることを確認し、こ
の発明を完成するに到った。 【0007】すなわち、この発明は、RH真空脱ガス装
置の真空槽内に取鍋からの還流溶鋼の浴面上に、キャリ
アガスとともにフラックス粉を吹付けて溶鋼の脱硫を行
うに当たり、前記取鍋内の溶鋼上のスラグにおける酸化
鉄および酸化マンガンの合計濃度を5wt%(以下単に%
と示す)以下とし、かつこの取鍋内溶鋼中のAl濃度を0.
02%以上に調整することを特徴とする溶鋼の脱硫方法で
ある。ここでフラックス粉の吹付け量は溶鋼1t当たり
0.2 kg/min 以上であることが、実施に当たり有利であ
る。 【0008】さて図1に、この発明の方法に用いるRH
真空脱ガス装置を示す。図において、1は真空槽、2は
ランス、3は取鍋、4は溶鋼、5はフラックス粉、6は
スラグである。 【0009】この発明の特徴は、前記真空槽1内の溶鋼
4にランス2からキャリアガスとともにフラックス粉5
を吹付けて脱硫処理を施すに当たり、取鍋3内の溶鋼4
の浴面上のスラグ6の組成を調整することにある。この
ように調整したスラグは、RH真空脱ガス処理中は取鍋
3浴面上にあって溶鋼4とは混合されないために、従来
法では成分調整の対象となっていなかったが、スラグ中
の酸化鉄濃度(以下〔%FeO 〕と示す)と酸化マンガン
濃度(以下〔%MnO 〕と示す)を調整することで脱硫効
率の向上をはかれることが、次に示す実験によって新た
に判明した。 【0010】すなわち、通常の転炉での精錬工程を経た
溶鋼をRH真空脱ガス装置に導入し、その真空槽内の溶
鋼に、例えばCaO にCaF2を20%含有するフラックス粉を
溶鋼1tに対し4kgで吹付ける脱硫処理において、取鍋
の浴面上のスラグ中の〔%FeO 〕及び〔%MnO 〕を変化
させた場合の脱硫効率について調べた結果を、図2に示
す。 【0011】同図から、〔%FeO 〕+〔%MnO 〕が5%
以下とすると良好な脱硫が実現されることがわかる。と
ころで、転炉から取鍋に流入するスラグ中の〔%FeO 〕
及び〔%MnO 〕は、合計で20%以上であるのが一般的で
あり、このままでは高い効率の脱硫処理を実現できな
い。そこで、取鍋への出鋼中または出鋼後にスラグへAl
粉末からなるかあるいはAlを含むフラックスを添加し、
Alでスラグ中のFeO およびMnO を還元または希釈するこ
とが肝要となる。さらに、このフラックス添加を行って
も、溶鋼中に溶存酸素があるとRH真空脱ガス処理にお
けるスラグ中の〔%FeO 〕および〔%MnO 〕が上昇する
ため、溶鋼中にも脱酸用のAlを添加して溶鋼のAl濃度を
0.02%以上にする必要がある。なお、スラグ中のFeO 及
びMnO を還元すると、転炉吹練において酸化物としてス
ラグ中に取り込まれたPも同時に還元されて溶鋼内に戻
る復燐をも達成できる。従って、溶銑段階で予備処理に
よってPを除去してP濃度を低下させた溶銑を、転炉吹
練に供することが好ましい。この溶銑予備処理で必要と
される脱P量は、最終製品に要求されるPの許容値にも
よるが、製品のP濃度の3倍程度の濃度まで溶銑予備処
理段階で除去するとよい。 【0012】 【作用】さて、RH真空脱ガス装置の真空槽内で溶鋼中
に吹き込まれたCaO などを主成分とするフラックス粉
は、溶鋼中の硫黄と反応してその一部がCaS を形成し、
これが溶鋼に懸濁した状態で取鍋内に流入し、次いで、
取鍋浴面上に浮上することで脱硫が進行するのである。
さらに、一部の未反応フラックスも同様の経路を辿って
浴面上に浮上する。そして、浴面上に浮上したCaS は浴
面上のスラグに混入することになるが、スラグの酸化度
が高い場合、すなわち、〔%FeO 〕+〔%MnO 〕が大き
い場合には、CaS が再び分解してSが溶鋼中に戻って脱
硫の進行が阻害されるものと考えられる。このため、ス
ラグの組成を調整することが、脱硫効率の向上に対して
有効な手段となる。 【0013】また、上記の過程においてフラックス粉の
使用量が一定である場合は、真空槽内で溶鋼に吹付ける
フラックス粉の流量を大きくすることが、脱硫率の上昇
をはかるためには有利である。すなわち、RH真空脱ガ
ス装置の真空槽内に導入した溶鋼に対するフラックス粉
(CaO +20%CaF2:使用量4kg/t)の吹付け速度を変
化させたときの脱硫率について検討したところ、図3に
示すように、溶鋼1t当たり0.2 kg/min 以上の速度で
吹付けることが好ましいという結果が得られた。 【0014】このフラックス粉の吹付け速度が脱硫率に
影響を与える理由は、以下のように考えることができ
る。すなわち、真空槽内の溶鋼に懸濁したフラックス
は、取鍋内に戻って浴面上に浮上するが、浮上したフラ
ックスは層状に堆積すると推測され、この堆積層の厚み
方向の成長速度は、吹付けるフラックス粉の流量に比例
する。また、この堆積層は浴面上のスラグと反応し、ス
ラグ中のFeO やMnO がフラックス中に拡散してスラグと
一体化する傾向が強い。従って、フラックス堆積層の成
長速度が大きい場合は、FeO やMnO を含有する酸化性ス
ラグと一体化する傾向が、フラックス堆積層の成長速度
を上回り、浮上したフラックスの酸化度が上昇し、フラ
ックス中のCaS は酸化性環境下で分解してSが再び溶鋼
中に戻って、脱硫率が低下することになる。 【0015】一方、フラックス堆積層の成長速度が大き
くてスラグとの一体化傾向を上回る場合は、フラックス
層へのFeO やMnO の拡散及び浸透がフラックス層の一部
に限定されるため、溶鋼と接する界面近傍のフラックス
組成は変化しない。従って、CaS が分解することもな
く、脱硫率が低下することもない。なお、フラックス粉
の吹付け速度の適正範囲は、取鍋の横断面積などの設備
の大きさによって変化することも考えられるが、図3に
示したように、100 tの取鍋と200 tの取鍋においても
実質的な差がないため、工業的規模の操業においては溶
鋼1t当たり0.2kg/min 以上で吹付ければよい。 【0016】 【実施例】高炉からの溶銑をP:0.036 〜0.048 %およ
びS:0.002 〜0.003 %とし、次いで、溶銑を上底吹き
転炉で吹錬し、約260 tの溶鋼を取鍋に出湯した。そし
て、取鍋内に出湯中にFeSi及びFeMn合金とAlとを添加
し、取鍋内の溶鋼組成をC:0.11〜0.13%,Mn:1.2 〜
1.3 %,Si:0.35〜0.38%,Al:0.025 〜0.053 %,
S:0.003 〜0.004 %,P:0.021 〜0.025 %に調整す
るとともに、取鍋浴面上のスラグ中の〔%FeO 〕および
〔%MnO 〕を低下するために、Alを40%含有するCaO を
主成分とするフラックス粉を、溶鋼1t当たり1.5kg 添
加し、〔%FeO 〕および〔%MnO 〕の合計濃度を5%以
下とした。 【0017】次に、図1に示したRH脱ガス装置を用い
て、RH脱ガス処理開始2分後に、真空槽の上から下へ
垂直に挿入した水冷ランスをその先端が浴面から1.5 〜
2.0mの位置で固定し、このランスからArガスをキャリ
アガスとして、CaF2を20%含有するCaO 粉(平均粒径:
68μm)を溶鋼1t当たり0.2 〜0.5kg/min の流量で、
15〜25分間継続して吹付けた。その後、溶鋼の成分調整
用の合金を添加し、次いで、溶鋼の脱ガス処理を5〜12
分間行ってRH脱ガス処理を終了した。 【0018】上記の処理を10チャージ行い、その処理前
後のS濃度変化から脱硫率について求めた結果を、溶鋼
1t当たりのフラックス使用量との関係において図4に
示す。なお、脱硫率は、処理開始時のS濃度(〔%S〕
i )および処理終了時のS濃度(〔%S〕f )から、
式;(1−〔%S〕f /〔%S〕i )×100 に基づいて
算出した。同図に示すように、この発明に従うことによ
って高い脱硫率が得られた。なお、上記の処理では、ス
ラグのFeO およびMnO の濃度を低下したにもかかわら
ず、溶鋼のP濃度の上昇は0.001 〜0.002 %と許容範囲
であった。 【0019】 【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
多量のフラックス粉を用いることなく高い効率の脱硫を
達成でき、また、従来法で必要とされた転炉スラグの除
去が不要であるため、溶鋼の熱損失を最小限に抑えるこ
とが可能であり、ひいては転炉出鋼温度の低減も実現し
得る。
【図面の簡単な説明】 【図1】RH脱ガス処理装置の模式図である。 【図2】〔%FeO 〕+〔%MnO 〕と脱硫率との関係を示
すグラフである。 【図3】フラックス粉吹付け流量と脱硫率との関係を示
すグラフである。 【図4】フラックス使用量と脱硫率との関係を示すグラ
フである。 【符号の説明】 1 真空槽 2 ランス 3 取鍋 4 溶鋼 5 フラックス 6 スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐原 理 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社 技術研究本部内 (72)発明者 大宮 茂 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 水藤 政人 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 転炉から取鍋への出鋼中にAlを添加する
    ことにより、取鍋内溶鋼中のAl濃度をAl:0.025 〜0.05
    3 %に調整し、出鋼後取鍋内スラグに対してAlを含む
    CaOを主成分とするフラックスを添加することにより、
    その取鍋内スラグ中の酸化鉄および酸化マンガンの合計
    濃度を5wt%以下に調整し、その後、RH真空脱ガス装
    置の真空槽内における前記取鍋からの還流溶鋼の浴面上
    に、フラックス粉を溶鋼1t当たり0.2 kg/min以上の
    吹き付け速度で吹付けて溶鋼の脱硫を行うことを特徴と
    する溶鋼の脱硫方法。
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