JP3747653B2

JP3747653B2 - Ｒｈ真空脱ガス装置における清浄鋼の製造方法

Info

Publication number: JP3747653B2
Application number: JP29856398A
Authority: JP
Inventors: 剛村井; 英寿松野; 昌紀狛谷; 真一赤井; 栄司櫻井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP2000129337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて、酸化物系非金属介在物の少ない清浄鋼を安定して製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄鋼材料の高機能化及び高品質化への要求の高まりから、燐、硫黄等の不純物元素や、脱酸生成物、転炉スラグ及びモールドパウダー等を起源とする酸化物系非金属介在物（以下、「介在物」と記す）を極力低減することが要望されている。この内、介在物は薄鋼板製品での表面欠陥の主原因となるため、精錬から鋳造に至るまで、その発生原因が検討され、そして、介在物の主要な発生原因の１つとして、取鍋内におけるスラグ中の鉄酸化物やＭｎＯ等の低級酸化物による溶鋼の再酸化が挙げられるに至り、清浄鋼を製造する手段として、スラグに脱酸剤を添加してこれら低級酸化物を還元し、溶鋼の再酸化を防止する方法が多数提案されてきた。
【０００３】
例えば、特開平２−３０７１１号公報には、転炉出鋼後、取鍋内スラグ上に脱酸剤を投入してスラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を５％以下とし、その後、ＲＨ真空脱ガス装置にて溶鋼を脱炭し、次いで脱酸して極低炭素鋼を製造する方法が開示され、又、特開平２−９３０１７号公報には、ＲＨ真空脱ガス装置での溶鋼の脱炭後に、取鍋内スラグ上に脱酸剤を添加してスラグを還元し、次いで溶鋼を脱酸して極低炭素鋼を製造する方法が開示されている。尚、Ｔ．Ｆｅ濃度とは、スラグ中の全ての鉄酸化物（ＦｅＯやＦｅ₂Ｏ₃等）中の鉄分の濃度を合計した値を表わすものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開平２−３０７１１号公報に開示された方法では、還元されたスラグが、溶鋼が脱酸されるまでの期間に溶鋼中の溶解酸素により再度酸化されて、スラグ中にＦｅＯ等の低級酸化物を再度生成する。そのため、脱酸剤を添加して溶鋼を脱酸した後に、スラグと溶鋼中のＡｌとが反応して溶鋼中に介在物を生成し、十分な清浄性を得られないという問題点がある。
【０００５】
又、特開平２−９３０１７号公報に開示された方法では、ＲＨ真空脱ガス装置においては取鍋内のスラグと溶鋼とを攪拌できないため、ＲＨ真空脱ガス装置での処理中にスラグ上に添加された脱酸剤はスラグを十分に還元できないという問題点がある。このように、従来の方法では、スラグの還元が未だ十分とは言えず、清浄性の高い鋼を安定して製造するまでには至っていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的は、スラグを十分に還元して溶鋼とスラグとの反応を防止し、介在物の少ない清浄鋼をＲＨ真空脱ガス装置で安定して製造する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＲＨ真空脱ガス装置における清浄鋼の製造方法は、ＲＨ真空脱ガス装置による溶鋼の精錬終了後、取鍋内溶鋼に浸漬していた浸漬管を一旦溶鋼から引き上げるか、取鍋を下降させて溶鋼と浸漬管とを引き離した後、浸漬する場所を変えて再度浸漬管を浸漬させ、取鍋内のスラグを還元することを特徴とするものである。その際に、再度浸漬する浸漬管の中心位置を、精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置から少なくとも浸漬管の内径以上離れた場所とすることが好ましい。
【０００８】
本発明者等は上記目的を解決するために鋭意研究を重ね、ＲＨ真空脱ガス精錬終了後、スラグを浸漬管で強制的に攪拌すれば、スラグ中の鉄酸化物やＭｎＯ等の低級酸化物が還元されて減少し、低級酸化物による溶鋼の再酸化が防止されることに思い至り、そこで、後述する実施例で用いた浸漬管内径が６００ｍｍのＲＨ真空脱ガス装置を使用して、精錬終了後に一旦浸漬管を引き離してから、浸漬する場所を変えて浸漬管を再度浸漬させる試験操業を実施した。
【０００９】
試験では、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時のスラグ中のＴ．Ｆｅ濃度とＭｎＯ濃度との合計値（以下、「Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ」と記す）を５〜７ｗｔ％に制御し、又、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時の溶鋼中溶解Ａｌ濃度（以下、「ｓｏｌ．Ａｌ」と記す）を０．０３０〜０．０３５ｗｔ％に制御して、取鍋を水平方向に３００ｍｍ又は６００ｍｍ移動させて、再度浸漬する浸漬管の中心位置と精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置との距離を３００ｍｍと６００ｍｍの２水準とし、又、浸漬管の再浸漬回数を１回と３回の２水準として、合計４水準の試験を行い、溶鋼中のｓｏｌ．Ａｌ及びスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯの経時変化を調査した。又、比較として浸漬管を再浸漬しない試験も１水順実施した。表１に合計５水順の試験操業の試験条件と調査結果を示す。尚、表１に示すＲＨ払出時とは、試験No.１〜No.４では、浸漬管を再度浸漬した後の連続鋳造設備への取鍋の払い出し時を表わし、試験No.５では、ＲＨ真空脱ガス精錬終了直後の連続鋳造設備への取鍋の払い出し時を表わしている。
【００１０】
【表１】

【００１１】
図１は、表１に示すｓｏｌ．Ａｌ及びＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯの減少量を図示したものであり、表１及び図１に示すように、浸漬管を再度浸漬させた試験No.１〜No.４では、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時からＲＨ払出時までに、即ち浸漬管を再度浸漬させることで、溶鋼中ｓｏｌ．Ａｌが０．００２ｗｔ％以上減少していることが分かる。そして、再浸漬回数を多くした試験ほど、又、再度浸漬する浸漬管の中心位置と精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置との距離を大きくした試験ほど、溶鋼中ｓｏｌ．Ａｌの減少量が大きいことが分かる。これに対して、再浸漬をしない試験No.５では、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時からＲＨ払出時まででは、ｓｏｌ．Ａｌの差は０．０００２ｗｔ％であり、溶鋼中ｓｏｌ．Ａｌの減少量は極めて少ない。
【００１２】
同様に、ＲＨ払出時から鋳造された鋳片までのｓｏｌ．Ａｌの減少量は、再浸漬させた試験No.１〜No.４では、０．００２ｗｔ％以下であり、特に再浸漬回数を３回とした試験No.２及び試験No.４では０．０００５ｗｔ％以下であり、極めて少ないことが分かる。これに対して試験No.５では、ＲＨ払出時から鋳造された鋳片までのｓｏｌ．Ａｌの減少量は０．００３４ｗｔ％と多いことが分かる。
【００１３】
又、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時からＲＨ払出時まで、即ち浸漬管再浸漬の有無によるスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯの変化をみると、再浸漬させた試験No.１〜No.４では、何れもスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯが減少し、その減少量は再浸漬回数を多くするほど、又、再度浸漬する浸漬管の中心位置と精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置との距離を大きくするほど、増大することが分かる。これに対して、再浸漬しない試験No.５では、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時からＲＨ払出時まででは、スラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯに変化はみられない。
【００１４】
以上の調査結果から、ＲＨ真空脱ガス精錬終了後に浸漬する場所を変えて再度浸漬管を浸漬すると、取鍋内溶鋼上のスラグは溶鋼中に押し込まれ、溶鋼中のｓｏｌ．Ａｌとスラグ中の鉄酸化物やＭｎＯ等の低級酸化物とが反応し、これら低級酸化物が還元されて減少し、これ以降、取鍋内において溶鋼中のｓｏｌ．Ａｌとスラグ中の低級酸化物との反応、即ちスラグによる溶鋼の再酸化を抑えられ、その結果、溶鋼の清浄性が向上することが分かる。
【００１５】
そして、その際に再度浸漬する浸漬管の中心位置を、精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置から少なくとも浸漬管の内径以上離れた場所とすることで、溶鋼中に押し込まれるスラグの更新される量が増加して、スラグ中の低級酸化物の還元が促進し、溶鋼の清浄性が更に向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき説明する。図２は、本発明を実施したＲＨ真空脱ガス装置の縦断面概略図である。
【００１７】
図２に示すように、ＲＨ真空脱ガス装置１は、上部槽７及び下部槽８からなる真空槽６と、下部槽８の下部に設けた内径がＤの浸漬管９及び浸漬管１０とで、その基部が構成されており、上部槽７には、原料投入口１２と、排気装置（図示せず）と接続するダクト１３とが設けられ、又、浸漬管９にはＡｒ吹き込み管１１が設けられている。Ａｒ吹き込み管１１からは環流用Ａｒが浸漬管９内に吹き込まれる構造となっている。
【００１８】
このような構成のＲＨ真空脱ガス装置１における本発明の適用方法を以下に説明する。先ず、転炉や電気炉等で精錬して溶鋼４を得、こうして得た溶鋼４を収納する取鍋２を台車３に積載して、真空槽６の直下に搬入する。取鍋２内には転炉及び電気炉精錬時のスラグ５が一部混入し、溶鋼４の湯面を覆っている。
【００１９】
次いで、昇降装置１４にて取鍋２を上昇させ、浸漬管９、１０を取鍋２内の溶鋼４に浸漬させる。そして、Ａｒ吹き込み管１１から浸漬管９内にＡｒを吹き込むと共に、真空槽６内を排気装置にて排気して真空槽６内を減圧する。真空槽６内が減圧されると、取鍋２内の溶鋼４は、Ａｒ吹き込み管１１から吹き込まれるＡｒと共に浸漬管９を上昇して真空槽６内に流入し、その後、浸漬管１０を介して取鍋２に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ真空脱ガス精錬が施される。尚、浸漬管９を上昇側浸漬管、浸漬管１０を下降側浸漬管ともいう。
【００２０】
処理する鋼種の用途に従い、脱水素、脱炭等の処理を施し、次いで、原料投入口１２から真空槽６内の溶鋼４にＡｌを添加して脱酸し、更に、必要によりＣ、Ｓｉ、Ｍｎ等の成分を調整する。添加するＡｌは金属ＡｌやＡｌ合金等を使用し、Ａｌ添加量は、脱酸後の溶鋼４中に０．０１ｗｔ％以上のＡｌが残留する程度とする。尚、Ａｌ脱酸の時期はＲＨ真空脱ガス精錬中に限るものではなく、取鍋２への受鋼直後でも、又、受鋼直後とＲＨ真空脱ガス精錬中との２回以上に分けてＡｌを添加しても良い。成分調整後、真空槽６内を大気圧に戻してＲＨ真空脱ガス精錬を終了する。そして、昇降装置１４により取鍋２を台車３に積載される位置まで下げて、浸漬管９、１０を溶鋼４から一旦引き離す。
【００２１】
次いで、浸漬管９、１０が共に取鍋２内から出ない程度に台車３を移動させた後、昇降装置１４にて取鍋２を上昇させて、浸漬管９、１０を再度溶鋼４又はスラグ５に浸漬させる。スラグ５は浸漬管９、１０により溶鋼４中に押し込まれ、スラグ５中の低級酸化物が還元される。
【００２２】
その際に、再浸漬回数は１回でも良いが、多いほど低級酸化物の還元が促進されるので、複数回行うことが好ましい。又、台車３の移動距離は、浸漬管９、１０の内径（Ｄ）以上とすることが好ましい。又、浸漬管９、１０の再浸漬の前に、例えば、転炉出鋼時又はＲＨ真空脱ガス精錬時、スラグ５に金属ＡｌやＡｌ灰等の脱酸剤を添加することが好ましい。これは、脱酸剤の添加により、スラグ５中の低級酸化物の還元が促進され、より清浄性の優れた鋼を製造することができるからである。
【００２３】
又、溶鋼４とスラグ５とが反応して、溶鋼４中ｓｏｌ．Ａｌが減少する。溶鋼４中のｓｏｌ．Ａｌが０．０１ｗｔ％以下になるとスラグ５の還元速度が遅くなるので、再浸漬中に溶鋼４から分析試料を定期的に採取して溶鋼４中のｓｏｌ．Ａｌを分析し、ｓｏｌ．Ａｌが０．０１ｗｔ％以下となる場合には、金属Ａｌ等を追加供給して、溶鋼４中のｓｏｌ．Ａｌを０．０１ｗｔ％以上となるように制御することが好ましい。
【００２４】
浸漬管９、１０の再浸漬を終えた後、昇降装置１４により取鍋２を台車３に積載される位置まで下げて、次工程の連続鋳造設備や普通造塊設備等の鋳造設備に取鍋２を搬出し、溶鋼４を鋳造して鋳片を得る。
【００２５】
このようにＲＨ真空脱ガス装置１の浸漬管９、１０を再浸漬することで、スラグ５を十分に還元することができ、その結果、スラグ５による溶鋼４の再酸化を防止して介在物の少ない清浄鋼を安定して製造することができる。
【００２６】
尚、上記説明では、浸漬管９、１０を再浸漬する際に、取鍋２を１回移動させているが、本発明はこれに限るものではなく、１回移動させて再浸漬した後、再度取鍋２を移動させて更に再浸漬させても良く、又、上記説明では、再浸漬の際に、取鍋２を真空槽６に対して前後に移動させているが、取鍋２を真空槽６に対して水平方向に回転させる方法としても良い。更に、このＲＨ真空脱ガス装置１は取鍋２を昇降させる方式であるが、真空槽６を昇降させる方式であっても何ら支障なく本発明を適用できる。
【００２７】
【実施例】
図２に示すＲＨ真空脱ガス装置を用いて本発明を実施した例を以下に説明する。対象とした溶鋼は、高炉から出銑された溶銑を転炉精錬して取鍋に出鋼したもので、溶鋼の炭素濃度は０．０２〜０．０６ｗｔ％、転炉からの出鋼量は１ヒート２５０トンであり、未脱酸の状態でＲＨ真空脱ガス装置に搬送した。
【００２８】
取鍋内スラグの組成はＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系であり、そして、環流用Ａｒ流量を３０００Ｎｌ／ｍｉｎ、真空槽内の圧力を０．５〜２ｔｏｒｒまで減圧して所定時間真空脱炭精錬を行った後、溶鋼中の溶解酸素濃度を酸素プローブにて測定し、溶解酸素濃度に基づいて算出した所定量の金属Ａｌを原料投入口から添加した。金属Ａｌの添加後、溶鋼を環流させつつ、成分調整を行いＲＨ真空脱ガス精錬を終了した。浸漬管内径（Ｄ）は６００ｍｍである。
【００２９】
次いで、一旦取鍋を台車に積載させた後、取鍋を移動させて再度取鍋を上昇させて浸漬管を溶鋼中に再度浸漬させた。その時の取鍋の水平方向移動距離を約３００ｍｍ程度と約７００ｍｍ程度の２水準とし、再浸漬回数を１回と３回の２水準として、９ヒートの実施例を行った。そして、所定の回数再浸漬させた後、連続鋳造機にてスラブ鋳片に鋳造し、熱間圧延及び冷間圧延を経て、薄鋼板製品とした。
【００３０】
その際、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時と再浸漬後の連続鋳造機への払い出し時とで、スラグから分析試料を採取してスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯを分析し、その減少量から浸漬管の再浸漬によるスラグ中の低級酸化物の還元状況を調査した。又、鋳片の清浄性は、薄鋼板製品における介在物性表面欠陥の発生率を指数化した製品欠陥指数で評価した。製品欠陥指数が低いほど、清浄性が高いことを表わしている。
【００３１】
又、比較のために浸漬管の再浸漬は行わないが、その他の条件を実施例と同一とした従来例も３ヒート実施した。表２に、９ヒートの実施例及び３ヒートの従来例における操業条件、スラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯの減少量、及び製品欠陥指数を示す。
【００３２】
【表２】

【００３３】
表２に示すように、全ての実施例において、浸漬管の再浸漬によりスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯは１ｗｔ％以上還元されて減少していること、及び、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時のスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯが高いほど、再浸漬により還元される低級酸化物量が多くなることが分かった。
【００３４】
図３は、表２に示すＲＨ真空脱ガス精錬終了時のスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯと、製品欠陥指数との関係を示す図であり、図３に示すように、ＲＨ真空脱ガス精錬終了時のスラグ中Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯが同一レベルであった時、本発明によりスラグ中の低級酸化物が還元されて、製品欠陥発生率を低減することが可能となることが分かった。又、本発明の実施例においても、特に、再浸漬回数を３回とし且つ取鍋の水平方向移動距離を浸漬管の内径以上とした実施例８及び実施例９では、介在物性表面欠陥の発生率を皆無とすることができた。
【００３５】
このように、本発明により、スラグ改質剤を添加することなく、スラグ中の低級酸化物を低減することができ、安定して清浄鋼を製造することができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、ＲＨ真空脱ガス精錬後、取鍋内溶鋼に浸漬していた浸漬管を一旦溶鋼から引き離した後、浸漬する場所を変えて再度浸漬管を浸漬させて、スラグを溶鋼中に押し込むので、溶鋼中のＡｌによりスラグ中の低級酸化物が還元されてスラグによる溶鋼の酸化を抑制することができ、介在物の極めて少ない清浄鋼を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】浸漬管を再浸漬させた時の溶鋼及びスラグの組成変化を調査した結果を示す図である。
【図２】本発明を実施したＲＨ真空脱ガス装置の縦断面概略図である。
【図３】ＲＨ真空脱ガス精錬終了時のスラグ中のＴ．Ｆｅ＋ＭｎＯと製品欠陥指数との関係を、本発明の実施例と従来例とで比較して示す図である。
【符号の説明】
１ＲＨ真空脱ガス装置
２取鍋
３台車
４溶鋼
５スラグ
６真空槽
７上部槽
８下部槽
９浸漬管
１０浸漬管
１１Ａｒ吹き込み管
１２原料投入口
１３ダクト
１４昇降装置

Claims

ＲＨ真空脱ガス装置による溶鋼の精錬終了後、取鍋内溶鋼に浸漬していた浸漬管を一旦溶鋼から引き離した後、浸漬する場所を変えて再度浸漬管を浸漬させ、取鍋内のスラグを還元することを特徴とするＲＨ真空脱ガス装置における清浄鋼の製造方法。
再度浸漬する浸漬管の中心位置を、精錬中に浸漬されていた浸漬管の中心位置から少なくとも浸漬管の内径以上離れた場所とすることを特徴とする請求項１に記載のＲＨ真空脱ガス装置における清浄鋼の製造方法。