JP3855553B2 - 高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法 - Google Patents
高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法に係わり、詳しくは、方向性電磁鋼板の基になる高Ｓｉ含有溶鋼を溶製するに際して、含有させるＡｌを狭い濃度範囲に的中させる技術である。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器や発電機の鉄心材料として使用される高Ｓｉ（通常、１重量％以上）の方向性電磁鋼板は、最も重要な特性として、高磁束密度、且つ低鉄損であることを要求される。そのためには、該方向性電磁鋼板の製造時に、結晶方位をゴス方位と呼ばれる状態にする必要がある。つまり、｛１００｝面を＜００１＞方位に高度に集積させるのである。
【０００３】
このような二次再結晶の集積を促進させるためには、一次再結晶の成長を選択的に抑制するインヒビターと呼ばれる析出分散相を、鋼中に均一且つ適正なサイズで形成させるのが一般的である。このインヒビターの一つにＡｌＮがある。ＡｌＮを前記インヒビターとして働かせるには、溶鋼段階で鋼中のＡｌ及びＮ濃度をある範囲内に調整する必要がある。その範囲をわずかでもはずれると、これらの元素は有害元素としてふるまい、前記特性が劣化することになるからである。
【０００４】
現在、この高Ｓｉ含有溶鋼は、転炉出鋼後の該溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽を用いて減圧下でＡｌ源を投入して、Ａｌ濃度の調整を行なっている。しかしながら、Ａｌは非常に酸化し易い元素であり、溶鋼の溶製時には酸化物としてスラグに移行してしまい、溶鋼のＡｌを狭い濃度範囲に調整することが非常に難しい状況にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、溶鋼が高Ｓｉであっても、Ａｌ濃度を非常に狭い範囲に調整可能な高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、Ｓｉ：１．５〜５．０重量％を含む高Ｓｉ含有溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽で溶製するに際して、脱ガス処理により溶鋼中のＳｉＯ2の浮上を図る浮上処理期間の経過後に、Ａｌ源を溶鋼に添加することを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【０００８】
また、本発明は、前記ＳｉＯ2の浮上処理期間は、脱ガス処理開始から取鍋内の全溶鋼が脱ガス槽との間で1回環流するに要する時間の７倍であることを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記Ａｌ源を、フェロアルミニウムとすることを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【００１０】
本発明によれば、溶鋼中に存在するＳｉＯ2がほとんどスラグに移行してから、Ａｌ源を溶鋼に添加するようにしたので、ＳｉＯ2に邪魔されることなく溶鋼中へのＡｌが溶解するようになる。すなわち、ＳｉＯ2によるＡｌ酸化を防止したＡｌ添加ができるようになる。その結果、溶鋼のＡｌ濃度が目標値から狭い範囲に留まるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯を交え、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、ＲＨ真空脱ガス槽を用いた従来の溶鋼中Ａｌ濃度の調整方法を説明する。
【００１３】
ＲＨ真空脱ガス槽１は、図３に示すように、２本の浸漬管２を介して溶鋼３を吸い上げたり、降下させて、取鍋４内の溶鋼３を脱ガス槽１と取鍋４間で環流（循環）し、減圧した雰囲気にある溶鋼３から脱ガスする作用をする。その際、溶鋼３の脱炭も行なったり、あるいは合金源５を添加し、溶鋼３の成分調整も行なわれる。
【００１４】
高Ｓｉ溶鋼のＡｌ濃度を調整するにも、従来よりこのＲＨ真空脱ガス槽１が用いられており、転炉内及び／又は出鋼中に添加されるＳｉ源、脱ガス処理中に添加されるＡｌ源の順で、溶鋼３に添加されている。ところが、前記したように、高Ｓｉ含有鋼の場合には、Ａｌ濃度の狭幅な調整を難しくするという問題が生じていた。つまり、方向性電磁鋼板用の溶鋼３とするには、目標Ａｌ濃度に対して、±１０ｐｐｍの精度で調整するのが理想であるが、それが達成できていなかった。
【００１５】
そこで、発明者は、その原因について鋭意研究を行ない、転炉内又は出鋼中に大量に添加されたＳｉがＳｉＯ2として溶鋼３中に存在し、これがＡｌを酸化する酸素源となってＡｌの添加歩留りを不安定にし、Ａｌ濃度の狭幅な調整を難しくするという結論を得た。そして、Ａｌ歩留りが不安定になる原因が溶鋼３中に大量に存在する珪素介在物であるなら、この介在物を浮上させた後にＡｌを添加すれば、Ａｌ歩留りは安定すると考え、真空脱ガス処理中におけるＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間経過後にＡｌ源を添加するようにしたものである。また、このＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間は、溶鋼中に懸濁しているＳｉＯ2を分析することで求められる。つまり、脱ガス処理中の溶鋼サンプリングを行なってＳｉ濃度が一定の値に安定した時、浮上処理が完了したとみることができ、この間をＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間とするのである。この浮上処理期間は、使用している脱ガス装置の大きさや能力別処理溶鋼量毎に予め調査しておくことでも、設定することができる。また、ＳｉＯ2浮上に要する浮上処理の時間から設定することもできる。発明者らは、このＳｉＯ2浮上に要する浮上処理の時間を調査した。
【００１６】
その調査は、溶鋼３の環流量Ｑを表わす下記（２）式を用いて、取鍋内の溶鋼３の全量が脱ガス槽との間で一回の還流をするに要する時間Ｈを（１）式で求め、環流回数（環流時間の何倍の時間であるか）と溶鋼中のＳｉ濃度との関係を求めることで行なわれた。得られた結果を図１に示す。なお、図１で、［Ｓｉ％］は各時間でのＳｉ濃度であり、［Ｓｉ％］fは処理後の値である。
【００１７】
ＳｉＯ2介在物もＳｉとして分析されるため、図１より、脱ガス処理の開始から溶鋼を７回還流（（７×Ｈ）分後）すれば、溶鋼３中のＳｉ濃度に変化がなくなる。このことは、、溶鋼３中のＳｉＯ2がほぼ全量浮上し、スラグ７にトラップされたことを意味している。
【００１８】
従って、発明者は、溶鋼が７回環流した状態になってからＡｌ源を溶鋼に添加すれば、溶鋼のＡｌ濃度は目標値から大きく変動することはないと考え、この考えを本発明としたのである。
【００１９】
【実施例】
方向性電磁鋼板を製造するため、Ｃ：０．０３〜０．１０重量％、Ｓｉ：１．５〜５．０重量％、Ｍｎ：０．０４〜０．１５重量％を含む高Ｓｉ含有溶鋼を、図３に示したＲＨ真空脱ガス槽１で溶製した。１回の溶製で処理した溶鋼量Ｗは１９０トンであり、予め転炉（図示せず）から出鋼した前記溶鋼１９０トンを取鍋４に装入し、該取鍋４をＲＨ真空脱ガス槽１にセットした。直ちに、ＲＨ真空脱ガス槽１の内部雰囲気を４０ｔｏｒｒに減圧し、環流ガス６を流して溶鋼３を脱ガス槽１に吸引し、環流を開始した。その後は、作業者がコンピュータにより前記（１）〜（２）式に基き、環流時間Ｈを求め、脱ガス開始からの経過時間が７Ｈを超えてから、フェロアルミを８２０ｋｇ／ｍｉｎで溶鋼面上に投入した。なお、目標Ａｌ濃度は、０．０１０〜０．０３０ｗｔ％の範囲で、処理毎に変更した。
【００２０】
かかる操業で得た溶鋼３の実績Ａｌ濃度と目標値と差を、その出現度数割合で図２に示す。なお、図２には、比較のため従来の方法での操業結果も示してある。図２より、本発明によれば、溶鋼３中のＡｌ濃度が目標値に対して±１０ｐｐｍで調整されたことが明らかである。また、脱ガス処理後の溶鋼中のＮ濃度は、１００ｐｐｍであり、ＡｌＮを形成するに十分な量であった。
【００２１】
上記実施例では、溶鋼として電磁鋼板用のものを使用したが、本発明はそれに限らず、高Ｓｉであれば如何なる鋼材の溶鋼にも適用できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度が狭い範囲で調整できるようになる。その結果、高磁気密度、低鉄損特性に優れた方向性電磁鋼板が安定して製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼の脱ガス処理期間（溶鋼全量の１回還流時間の何倍であるか）と溶鋼中Ｓｉ濃度との関係を示す図である。
【図２】本発明に係るＡｌ濃度調整方法と従来方法でのＡｌ濃度の的中精度を示す図である。
【図３】ＲＨ真空脱ガス槽を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ＲＨ真空脱ガス槽
２ 浸漬管
３ 溶鋼
４ 取鍋
５ 合金源
６ 環流ガス
７ スラグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法に係わり、詳しくは、方向性電磁鋼板の基になる高Ｓｉ含有溶鋼を溶製するに際して、含有させるＡｌを狭い濃度範囲に的中させる技術である。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器や発電機の鉄心材料として使用される高Ｓｉ（通常、１重量％以上）の方向性電磁鋼板は、最も重要な特性として、高磁束密度、且つ低鉄損であることを要求される。そのためには、該方向性電磁鋼板の製造時に、結晶方位をゴス方位と呼ばれる状態にする必要がある。つまり、｛１００｝面を＜００１＞方位に高度に集積させるのである。
【０００３】
このような二次再結晶の集積を促進させるためには、一次再結晶の成長を選択的に抑制するインヒビターと呼ばれる析出分散相を、鋼中に均一且つ適正なサイズで形成させるのが一般的である。このインヒビターの一つにＡｌＮがある。ＡｌＮを前記インヒビターとして働かせるには、溶鋼段階で鋼中のＡｌ及びＮ濃度をある範囲内に調整する必要がある。その範囲をわずかでもはずれると、これらの元素は有害元素としてふるまい、前記特性が劣化することになるからである。
【０００４】
現在、この高Ｓｉ含有溶鋼は、転炉出鋼後の該溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽を用いて減圧下でＡｌ源を投入して、Ａｌ濃度の調整を行なっている。しかしながら、Ａｌは非常に酸化し易い元素であり、溶鋼の溶製時には酸化物としてスラグに移行してしまい、溶鋼のＡｌを狭い濃度範囲に調整することが非常に難しい状況にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、溶鋼が高Ｓｉであっても、Ａｌ濃度を非常に狭い範囲に調整可能な高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、Ｓｉ：１．５〜５．０重量％を含む高Ｓｉ含有溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽で溶製するに際して、脱ガス処理により溶鋼中のＳｉＯ2の浮上を図る浮上処理期間の経過後に、Ａｌ源を溶鋼に添加することを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【０００８】
また、本発明は、前記ＳｉＯ2の浮上処理期間は、脱ガス処理開始から取鍋内の全溶鋼が脱ガス槽との間で1回環流するに要する時間の７倍であることを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記Ａｌ源を、フェロアルミニウムとすることを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法である。
【００１０】
本発明によれば、溶鋼中に存在するＳｉＯ2がほとんどスラグに移行してから、Ａｌ源を溶鋼に添加するようにしたので、ＳｉＯ2に邪魔されることなく溶鋼中へのＡｌが溶解するようになる。すなわち、ＳｉＯ2によるＡｌ酸化を防止したＡｌ添加ができるようになる。その結果、溶鋼のＡｌ濃度が目標値から狭い範囲に留まるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯を交え、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、ＲＨ真空脱ガス槽を用いた従来の溶鋼中Ａｌ濃度の調整方法を説明する。
【００１３】
ＲＨ真空脱ガス槽１は、図３に示すように、２本の浸漬管２を介して溶鋼３を吸い上げたり、降下させて、取鍋４内の溶鋼３を脱ガス槽１と取鍋４間で環流（循環）し、減圧した雰囲気にある溶鋼３から脱ガスする作用をする。その際、溶鋼３の脱炭も行なったり、あるいは合金源５を添加し、溶鋼３の成分調整も行なわれる。
【００１４】
高Ｓｉ溶鋼のＡｌ濃度を調整するにも、従来よりこのＲＨ真空脱ガス槽１が用いられており、転炉内及び／又は出鋼中に添加されるＳｉ源、脱ガス処理中に添加されるＡｌ源の順で、溶鋼３に添加されている。ところが、前記したように、高Ｓｉ含有鋼の場合には、Ａｌ濃度の狭幅な調整を難しくするという問題が生じていた。つまり、方向性電磁鋼板用の溶鋼３とするには、目標Ａｌ濃度に対して、±１０ｐｐｍの精度で調整するのが理想であるが、それが達成できていなかった。
【００１５】
そこで、発明者は、その原因について鋭意研究を行ない、転炉内又は出鋼中に大量に添加されたＳｉがＳｉＯ2として溶鋼３中に存在し、これがＡｌを酸化する酸素源となってＡｌの添加歩留りを不安定にし、Ａｌ濃度の狭幅な調整を難しくするという結論を得た。そして、Ａｌ歩留りが不安定になる原因が溶鋼３中に大量に存在する珪素介在物であるなら、この介在物を浮上させた後にＡｌを添加すれば、Ａｌ歩留りは安定すると考え、真空脱ガス処理中におけるＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間経過後にＡｌ源を添加するようにしたものである。また、このＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間は、溶鋼中に懸濁しているＳｉＯ2を分析することで求められる。つまり、脱ガス処理中の溶鋼サンプリングを行なってＳｉ濃度が一定の値に安定した時、浮上処理が完了したとみることができ、この間をＳｉＯ2浮上のための浮上処理期間とするのである。この浮上処理期間は、使用している脱ガス装置の大きさや能力別処理溶鋼量毎に予め調査しておくことでも、設定することができる。また、ＳｉＯ2浮上に要する浮上処理の時間から設定することもできる。発明者らは、このＳｉＯ2浮上に要する浮上処理の時間を調査した。
【００１６】
その調査は、溶鋼３の環流量Ｑを表わす下記（２）式を用いて、取鍋内の溶鋼３の全量が脱ガス槽との間で一回の還流をするに要する時間Ｈを（１）式で求め、環流回数（環流時間の何倍の時間であるか）と溶鋼中のＳｉ濃度との関係を求めることで行なわれた。得られた結果を図１に示す。なお、図１で、［Ｓｉ％］は各時間でのＳｉ濃度であり、［Ｓｉ％］fは処理後の値である。
【００１７】
【００１８】
従って、発明者は、溶鋼が７回環流した状態になってからＡｌ源を溶鋼に添加すれば、溶鋼のＡｌ濃度は目標値から大きく変動することはないと考え、この考えを本発明としたのである。
【００１９】
【実施例】
方向性電磁鋼板を製造するため、Ｃ：０．０３〜０．１０重量％、Ｓｉ：１．５〜５．０重量％、Ｍｎ：０．０４〜０．１５重量％を含む高Ｓｉ含有溶鋼を、図３に示したＲＨ真空脱ガス槽１で溶製した。１回の溶製で処理した溶鋼量Ｗは１９０トンであり、予め転炉（図示せず）から出鋼した前記溶鋼１９０トンを取鍋４に装入し、該取鍋４をＲＨ真空脱ガス槽１にセットした。直ちに、ＲＨ真空脱ガス槽１の内部雰囲気を４０ｔｏｒｒに減圧し、環流ガス６を流して溶鋼３を脱ガス槽１に吸引し、環流を開始した。その後は、作業者がコンピュータにより前記（１）〜（２）式に基き、環流時間Ｈを求め、脱ガス開始からの経過時間が７Ｈを超えてから、フェロアルミを８２０ｋｇ／ｍｉｎで溶鋼面上に投入した。なお、目標Ａｌ濃度は、０．０１０〜０．０３０ｗｔ％の範囲で、処理毎に変更した。
【００２０】
かかる操業で得た溶鋼３の実績Ａｌ濃度と目標値と差を、その出現度数割合で図２に示す。なお、図２には、比較のため従来の方法での操業結果も示してある。図２より、本発明によれば、溶鋼３中のＡｌ濃度が目標値に対して±１０ｐｐｍで調整されたことが明らかである。また、脱ガス処理後の溶鋼中のＮ濃度は、１００ｐｐｍであり、ＡｌＮを形成するに十分な量であった。
【００２１】
上記実施例では、溶鋼として電磁鋼板用のものを使用したが、本発明はそれに限らず、高Ｓｉであれば如何なる鋼材の溶鋼にも適用できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度が狭い範囲で調整できるようになる。その結果、高磁気密度、低鉄損特性に優れた方向性電磁鋼板が安定して製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼の脱ガス処理期間（溶鋼全量の１回還流時間の何倍であるか）と溶鋼中Ｓｉ濃度との関係を示す図である。
【図２】本発明に係るＡｌ濃度調整方法と従来方法でのＡｌ濃度の的中精度を示す図である。
【図３】ＲＨ真空脱ガス槽を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ＲＨ真空脱ガス槽
２ 浸漬管
３ 溶鋼
４ 取鍋
５ 合金源
６ 環流ガス
７ スラグ
Claims (3)
- Ｓｉ：１．５〜５．０重量％を含む高Ｓｉ含有溶鋼をＲＨ真空脱ガス槽で溶製するに際して、
脱ガス処理により溶鋼中のＳｉＯ2の浮上を図る浮上処理期間の経過後に、Ａｌ源を溶鋼に添加することを特徴とする高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法。 - 前記ＳｉＯ2の浮上処理期間は、脱ガス処理開始から取鍋内の全溶鋼が脱ガス槽との間で１回環流するに要する時間の７倍であることを特徴とする請求項１記載の高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法。
- 前記Ａｌ源を、フェロアルミニウムとすることを特徴とする請求項１又は２記載の高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24313199A JP3855553B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24313199A JP3855553B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001064718A JP2001064718A (ja) | 2001-03-13 |
| JP3855553B2 true JP3855553B2 (ja) | 2006-12-13 |
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ID=17099272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24313199A Expired - Fee Related JP3855553B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 高Ｓｉ含有溶鋼のＡｌ濃度調整方法 |
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| KR100808601B1 (ko) | 2006-12-28 | 2008-02-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 다층 금속배선형성방법 |
| CN102329920B (zh) * | 2011-10-25 | 2013-04-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法 |
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1999
- 1999-08-30 JP JP24313199A patent/JP3855553B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001064718A (ja) | 2001-03-13 |
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