JP5251360B2 - Manufacturing method of clean steel by ladle refining method - Google Patents

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Description

本発明は、VOD,VADやタンク脱ガス装置などの減圧機能を有する取鍋精錬設備を用いて、精錬剤としてフッ素を含有するフラックスを使用せず、Ti≦0.0030%、T.O≦0.0010%の軸受鋼やそれに類する清浄鋼の溶製を可能にする、清浄鋼の製造方法に関する。   The present invention uses a ladle refining facility having a pressure reducing function such as VOD, VAD, tank degassing apparatus, etc., and does not use a flux containing fluorine as a refining agent. The present invention relates to a method for producing clean steel, which enables melting of O ≦ 0.0010% bearing steel and similar clean steel.

清浄鋼の溶製のための二次精錬を行う場合、取鍋内に添加する精錬材として、生石灰、アルミナなどのフッ素を含有しない原料にフッ素を含有する蛍石などを混合あるいは合成したフラックスを添加し撹拌操作を行う、いわゆるスラグ精錬が行われていた。   When performing secondary refining for smelting of clean steel, as a refining material to be added to the ladle, a flux that mixes or synthesizes fluorine-containing fluorite with raw materials that do not contain fluorine, such as quick lime and alumina, is used. So-called slag refining, in which the mixture is added and stirred, has been performed.

フッ素を含有する蛍石を添加する目的は、それ自体の融点が低く、またCaOを含むスラグの溶融する温度を下げる、すなわち滓化を促進することにある。フッ素を含有することにより、CaO濃度の高いスラグ、いわゆる高塩基度スラグであっても、滓化が良好となるため、スラグ‐メタル反応促進が可能となる。その結果、溶鋼脱硫や酸素濃度低下が促進され、処理時間の短縮や清浄度の向上が期待できる。   The purpose of adding fluorine-containing fluorite is to lower the melting temperature of the slag containing CaO, that is, to promote hatching. By containing fluorine, even in the case of slag having a high CaO concentration, so-called high basicity slag, hatching is improved, and slag-metal reaction can be promoted. As a result, molten steel desulfurization and oxygen concentration reduction are promoted, and it can be expected that processing time is shortened and cleanliness is improved.

しかしながら、製鋼スラグのフッ素濃度が上昇すると、このスラグを路盤材や土木用資材としてリサイクルする場合に周辺土壌へフッ素が溶出する。フッ素は、水質汚濁に関する要監視項目であり、環境基本法の水質環境基準および土壌環境基準において溶出水中のフッ素濃度を0.8mg/L以下とすることが定められているので、製鋼スラグを上記用途に使用する場合には、これらの基準を超える汚染を引き起こさないことが必要である。また、フッ素含有スラグを使用すると、取鍋耐火物の溶損を助長する問題も生じる。したがって、環境、操業の両面の課題から、スラグのフッ素含有濃度を低減することが急務となっている。   However, when the fluorine concentration of steelmaking slag increases, fluorine is eluted into the surrounding soil when this slag is recycled as roadbed material or civil engineering material. Fluorine is an important monitoring item for water pollution, and it is stipulated that the concentration of fluorine in the elution water is 0.8 mg / L or less in the water quality standard and soil environment standard of the Basic Environment Law. When used in the field, it is necessary not to cause contamination exceeding these standards. Moreover, when fluorine-containing slag is used, the problem which promotes the melting loss of a ladle refractory also arises. Therefore, there is an urgent need to reduce the fluorine-containing concentration of slag due to environmental and operational issues.

上記基準を厳守するためには、ごく少量のフッ素含有であっても、スラグ組成によっては容易に基準値を超えてしまうことから、蛍石等のフッ素含有する精錬材を無添加にする必要がある。   In order to adhere strictly to the above standards, even if a very small amount of fluorine is contained, it may easily exceed the standard value depending on the slag composition, so it is necessary to add no fluorine-containing refining material such as fluorite. is there.

蛍石等のフッ素を含有する精錬剤を無添加にした場合、(1)スラグの滓化が遅れる、(2)スラグ−メタル反応(脱S反応効率)が低下する、つまり脱硫不良、酸素濃度が低下しない(S,Oが低下し難い)といった問題点が生じる。   When no fluorine-containing refining agent such as fluorite is added, (1) slag hatching is delayed, (2) slag-metal reaction (desulfurization S reaction efficiency) decreases, that is, desulfurization failure, oxygen concentration Does not decrease (S and O are difficult to decrease).

CaOを高濃度で含有するスラグの滓化を促進するためにはAl(アルミナ)を添加して低融点組成域に調整するのが一般的であり、その代表的なフラックスとしてカルシウムアルミネートが挙げられる。 In order to promote hatching of slag containing CaO at a high concentration, it is common to add Al 2 O 3 (alumina) to adjust to a low melting point composition region, and as a typical flux, calcium aluminum Nate.

特許文献1には、電気炉出鋼中に低融点の複合造滓材を投入し、取鍋精錬を開始し、ついで生石灰、カルシウムアルミネート、脱酸材をスラグの流動性を確保するように投入するLF(Ladle Furnance)での蛍石無添加処理方法が開示されている。しかしながら、蛍石を無添加にすることで、滓化性が悪化するのは明確であり、さらなる滓化に対する考慮が欠けている。   In Patent Document 1, a low melting point composite steelmaking material is introduced into the steel from the electric furnace, ladle refining is started, and then the quick lime, calcium aluminate, and deoxidizing material are ensured to have slag fluidity. A fluorite-free additive treatment method in LF (Laddle Furnance) to be introduced is disclosed. However, it is clear that hatchability is deteriorated by adding no fluorite, and there is a lack of consideration for further hatching.

また、特許文献2には、アルミキルド鋼の製造方法において取鍋耐火物の組成および精錬後のスラグ組成が開示されているが、この文献でのスラグの流動性を適度に確保する方法としては、Al濃度を規定しているのみである。 In addition, Patent Document 2 discloses the composition of the ladle refractory and the slag composition after refining in the method for producing aluminum killed steel. As a method for appropriately ensuring the fluidity of the slag in this document, It only defines the Al 2 O 3 concentration.

特許文献3は、TiO含有量が0.05質量%以下のアルミナ系造滓材を用いることが開示されている。しかし、取鍋汚染などの条件の考慮が欠けているため、生成スラグによる溶鋼精錬という特性を考えると、鋼中Ti濃度のコントロールには不充分と考えられる。
特開2004-204313号公報 特開2007-84838号公報 特開平8-81710号公報
Patent Document 3 discloses the use of an alumina-based steelmaking material having a TiO 2 content of 0.05% by mass or less. However, due to lack of consideration of conditions such as ladle contamination, considering the characteristics of molten steel refining with the generated slag, it is considered insufficient to control the Ti concentration in the steel.
JP 2004-204313 A JP 2007-84838 A JP-A-8-81710

本発明は、VOD,VADやタンク脱ガス装置などの減圧機能を有する取鍋精錬設備を用いて、精錬剤としてフッ素を含有するフラックスを使用せず、Ti≦0.0030%、T.O≦0.0010%の軸受鋼やそれに類する清浄鋼の製造を可能にすることを目的とする。   The present invention uses a ladle refining facility having a pressure reducing function such as VOD, VAD, tank degassing apparatus, etc., and does not use a flux containing fluorine as a refining agent. The object is to enable the production of bearing steel with O ≦ 0.0010% and similar clean steel.

上記課題を解決すべく、本発明者が検討を行った結果、減圧機能を有する取鍋精錬設備(例えば、VOD、VAD)において、Ti≦0.0030%、T.O≦0.0010%の軸受鋼やそれに類する清浄鋼を溶製する際に、精錬剤としてフッ素を含有しないフラックスを使用することに伴い、取鍋精錬後のスラグ組成CaO、SiO、Al、MgOの他にNaOおよびKOを用い、かつ、鋼中Ti濃度を低目管理するために、TiOを規定することが好適であるとの知見が得られた。ここで、鋼中のTi濃度を低目管理する目的は、軸受鋼製品使用時の静粛性の観点からである。 As a result of studies by the present inventors to solve the above-described problems, in a ladle refining facility (for example, VOD, VAD) having a decompression function, Ti ≦ 0.0030%, T.P. When melting a bearing steel of O ≦ 0.0010% and similar clean steel, a slag composition after ladle refining CaO, SiO 2 , Al 2 is used with the use of a flux containing no fluorine as a refining agent. It was found that it is preferable to use TiO 2 in order to use Na 2 O and K 2 O in addition to O 3 and MgO and to control the Ti concentration in the steel at a low level. Here, the purpose of low-level control of the Ti concentration in the steel is from the viewpoint of quietness when using bearing steel products.

この知見を得るにあたって、本発明者は次のような検討を行った。
フッ素を含有することなくCaO系スラグの滓化を促進するには、酸性酸化物であるFeOやMnO濃度を上昇させることが考えられたが、これらFeO、MnOはいわゆる低級酸化物であり、これ自体が溶鋼に酸素を供給する酸化源となり、清浄度をむしろ悪化させる。
In obtaining this knowledge, the present inventor conducted the following examination.
In order to promote the hatching of CaO-based slag without containing fluorine, it was considered to increase the concentration of FeO and MnO, which are acidic oxides. These FeO and MnO are so-called lower oxides. It itself becomes an oxidizing source that supplies oxygen to the molten steel, and rather deteriorates cleanliness.

そこで、CaO系スラグの滓化を促進する新たな着想として、共存するAlやSiOといった両性、あるいは酸性酸化物の活量を抑え、なおかつ融点の降下も期待できるNaOおよびKOに着目した。これらの化合物は、連続鋳造工程におけるモールドパウダー等の成分として工業的に用いられているものである。また、NaOおよびKOには、初期滓化促進以外にAl(アルミナ)、SiO(シリカ)の活量を下げる効果があるため、特に高清浄鋼で脱酸の阻害要因となるスラグ中SiOの悪影響の抑制効果が期待できる。 Therefore, as a new idea for promoting the hatching of CaO-based slag, Na 2 O and K that can suppress the activity of amphoteric or acidic oxides such as Al 2 O 3 and SiO 2 that coexist and can also be expected to lower the melting point. We focused on 2 O. These compounds are industrially used as components such as mold powder in the continuous casting process. In addition, Na 2 O and K 2 O have the effect of lowering the activity of Al 2 O 3 (alumina) and SiO 2 (silica) in addition to promoting initial hatching. It can be expected to suppress the adverse effect of SiO 2 in the slag, which is a factor.

しかしながら、これらの化合物はそれ自体が容易に蒸発し、その蒸発の過程でむしろ酸素供給源となる可能性もあった。
本発明者らはこの点を考慮して、清浄化効果を得られる滓化性とスラグ諸性質を確保可能な、NaOおよび/またはKO含有条件を検討した。なお、NaOの供給源として、珪酸ソーダ、メタ珪酸ソーダ、ソーダ灰(主要化合物はNaCO)、KOの供給源として、炭酸カリウムが挙げられる。
However, these compounds themselves readily evaporate and could rather become an oxygen source during the evaporation process.
In consideration of this point, the present inventors have examined the conditions for containing Na 2 O and / or K 2 O that can ensure the hatchability and various slag properties that can provide a cleaning effect. In addition, as a supply source of Na 2 O, sodium carbonate, sodium metasilicate, soda ash (main compound is Na 2 CO 3 ), and K 2 O include potassium carbonate.

また、本発明で主目的としている軸受鋼などの高清浄鋼の溶製では、析出物を形成するような不純物元素についても極めて低濃度に抑制する必要がある。特に鋼中Ti濃度は、析出物であるTiNを形成して清浄度を損ねるので低くする必要があり、そのためにはスラグ中TiO濃度を低めに管理しなければならない。フッ素含有スラグにより精錬する場合は、酸化物を化学的に安定にする作用があるのでTiO濃度の管理は緩やかで良かったが、フッ素を含有しないスラグの場合には、新たな管理値を持つ必要がある。しかしながら、従来技術にはフッ素を含有しないスラグにおける取鍋精錬後のスラグ組成におけるTiOの管理値や制限値に関する具体的な開示はこれまでなされていなかった。 Further, in the melting of high clean steel such as bearing steel, which is the main purpose of the present invention, it is necessary to suppress the impurity elements that form precipitates to an extremely low concentration. In particular, the Ti concentration in the steel needs to be lowered because it forms TiN as a precipitate and impairs cleanliness. To that end, the TiO 2 concentration in the slag must be controlled to be low. In the case of refining with fluorine-containing slag, the control of TiO 2 concentration was gradual and good because it has the effect of chemically stabilizing the oxide. There is a need. However, the prior art has not made any specific disclosure regarding the control value and limit value of TiO 2 in the slag composition after ladle refining in slag not containing fluorine.

以上の検討に基づき、上記課題を解決すべく提供される本発明は、具体的には次のとおりである。
(1)転炉または電気炉からの出鋼後、減圧下でArまたはNガスを使用して溶鋼およびスラグを撹拌して精錬する取鍋精錬法による清浄鋼の製造方法であって、精錬剤としてフッ素を含有するフラックスを使用せず、取鍋精錬後のスラグ組成が、質量濃度で、CaO:30%〜60%、MgO:3.0%〜15%、Al:10%〜30%、(%CaO)/(%SiO):2.0〜10.0、TiO:1.0%以下、かつ、NaOとKOとの合計として0.05〜1.00%とすることを特徴とする、製品中に含まれる元素の質量含有量が、C:0.15%〜1.10%、Si:0.10%〜0.50%、Mn:0.20%〜1.20%、P≦0.025%、S≦0.010%、Cr:1.30〜1.60%、Mo≦0.08%、sol.Al≦0.045%、Ti≦0.0030%、T.O≦0.0010%、残部Feおよび不純物である清浄鋼の製造方法。
Based on the above examination, the present invention provided to solve the above-described problems is specifically as follows.
(1) A method for producing clean steel by a ladle refining method in which molten steel and slag are stirred and refined under reduced pressure using Ar or N 2 gas after steel is output from a converter or electric furnace. fluorine without using flux containing as agent, slag composition after ladle refining, in mass concentration, CaO: 30% ~60%, MgO: 3.0% ~15%, Al 2 O 3: 10% ~30%, (% CaO) / (% SiO 2): 2.0~10. 0, TiO 2 : 1.0% or less, and the total content of Na 2 O and K 2 O is 0.05 to 1.00%, and the mass content of the elements contained in the product However, C: 0.15% to 1.10%, Si: 0.10% to 0.50%, Mn: 0.20% to 1.20%, P ≦ 0.025%, S ≦ 0.010 %, Cr: 1.30 to 1.60%, Mo ≦ 0.08%, sol.Al ≦ 0.045%, Ti ≦ 0.0030%, T.I. A manufacturing method of clean steel which is O ≦ 0.0010%, balance Fe and impurities.

取鍋加熱装置やタンク脱ガス装置などの取鍋精錬設備を用いて清浄鋼を溶製する際に、本発明に係る製造方法を実施することで、フッ素を含有するフラックスを精錬剤として使用しなくても、フッ素を含有する従来の精錬剤と同等の滓化性、流動性および精錬特性を得ることができる。   When melting clean steel using a ladle refining facility such as a ladle heating device or a tank degassing device, a flux containing fluorine is used as a refining agent by carrying out the production method according to the present invention. Even if not, the hatchability, fluidity and refining characteristics equivalent to those of conventional refining agents containing fluorine can be obtained.

以下、本発明を詳細に説明する。以下の説明において、スラグ組成における%および高組成における%は、いずれも質量%を意味する。
1.スラグ
減圧機能を有する取鍋精錬設備において、蛍石無添加のカルシウムアルミネート系フラックスを使用すると、滓化性と清浄度に問題が残る。そこで、次の対応を実施することにより、滓化は良好となり、蛍石添加フラックス同等の精錬特性を得ることが実現される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the following description, both% in the slag composition and% in the high composition mean mass%.
1. In a ladle refining facility with a slag decompression function, if calcium aluminate-based fluxes without fluorite are used, problems remain in hatchability and cleanliness. Therefore, by implementing the following measures, hatching is improved and it is possible to obtain refining characteristics equivalent to fluorite-added flux.

(A)滓化性向上目的で、カルシウムアルミネート系フラックスにNaOを10%含有する珪酸ソーダを添加する。
(B)珪酸ソーダに関してはフッ素を含有しないフラックスに直接混合して入れるまたは、フッ素を含有していないフラックスとは別に添加する。
(C)初期滓化をさらに促進するために攪拌条件も強攪拌とする。
以下に、スラグ組成および攪拌条件について詳しく説明する。
(A) For the purpose of improving hatchability, sodium silicate containing 10% Na 2 O is added to the calcium aluminate flux.
(B) About sodium silicate, it mixes directly in the flux which does not contain fluorine, or is added separately from the flux which does not contain fluorine.
(C) In order to further promote the initial hatching, the stirring conditions are also strong stirring.
Below, a slag composition and stirring conditions are demonstrated in detail.

(1)スラグ組成
スラグ中CaO濃度は、30質量%以上60%以下が必要である。その理由は、30%未満では、溶鋼の脱酸が不十分となり、60%を超えると本技術を用いても滓化不良となるからである。スラグ中CaO濃度は望ましくは、45%以上60%以下である。
(1) Slag composition The CaO concentration in the slag needs to be 30% by mass or more and 60% or less. The reason is that if it is less than 30%, deoxidation of the molten steel becomes insufficient, and if it exceeds 60%, hatching is poor even if this technology is used. The CaO concentration in the slag is desirably 45% or more and 60% or less.

スラグ中SiO濃度は、溶鋼の清浄度の観点から、(%CaO)/(SiO)=2.0〜10.0となるように設定する。
スラグ中Al濃度は、10%未満、または30%より大きい場合には、スラグの融点が上昇し、滓化性が悪化する。したがって、スラグ中Al濃度は10%以上30%以下とする。
The SiO 2 concentration in the slag is set so that (% CaO) / (SiO 2 ) = 2.0 to 10.0 from the viewpoint of the cleanliness of the molten steel.
When the Al 2 O 3 concentration in the slag is less than 10% or more than 30%, the melting point of the slag increases and the hatchability deteriorates. Therefore, the Al 2 O 3 concentration in the slag is 10% or more and 30% or less.

取鍋耐火物にMgOが含有されており、その耐火物中のMgO溶損をできる限り防ぐため、スラグ中にMgOを3〜4%添加する。それでも、取鍋のスラグラインにおける耐火物からMgOが若干溶損する。そこで、そのMgOのピックアップも考慮して、スラグのMgO含有量を3%以上15%以下とする。
他のスラグ成分FeO、MnO濃度はそれぞれ1%以下が望ましい。低融点化の効果はあるもののそれ自身が酸素供給源となるためである。
The ladle refractory contains MgO, and 3-4% of MgO is added to the slag in order to prevent MgO from being damaged as much as possible. Still, MgO slightly melts from the refractories in the ladle slag line. Therefore, considering the MgO pickup, the MgO content of the slag is set to 3% or more and 15% or less.
The other slag component FeO and MnO concentrations are each desirably 1% or less. This is because although it has the effect of lowering the melting point, it itself becomes an oxygen supply source.

(2)攪拌条件
本発明に係る方法では、フラックス組成の調整のみならず処理初期の攪拌条件も考慮することで、スラグの滓化促進を行う。また、清浄度向上の観点から処理末期の攪拌条件を考慮することが好ましい。
(2) Stirring conditions In the method according to the present invention, slag hatching is promoted by considering not only the adjustment of the flux composition but also the stirring conditions at the initial stage of the treatment. Moreover, it is preferable to consider the stirring conditions at the end of the treatment from the viewpoint of improving the cleanliness.

具体的には、次式で与えられる攪拌動力密度ε(W/t)と撹拌時間(s)とによる管理も行う。   Specifically, management is also performed based on the stirring power density ε (W / t) given by the following equation and the stirring time (s).

Figure 0005251360
Figure 0005251360

ここで、
ε:攪拌エネルギー密度(W/t)
Q:吹込みガス流量(Nl/min)
T:溶鋼温度(K)
Wg:溶鋼重量(t)
Z:溶鋼深さ(cm)
V:真空度(torr)
である。
here,
ε: Stirring energy density (W / t)
Q: Blowing gas flow rate (Nl / min)
T: Molten steel temperature (K)
Wg: Molten steel weight (t)
Z: Molten steel depth (cm)
V: Degree of vacuum (torr)
It is.

基本的な撹拌処理条件として、初期滓化促進のため処理開始後10分間以上は強撹拌(ε≧30kW/t)とする。ただし、強撹拌にし過ぎると取鍋から溶鋼やスラグが飛散して操業が困難になるため、ε≦60kW/tが適当である。また、この強撹拌時間は15分間程度以内に抑える必要がある。初期滓化促進用にこれ以上の長時間強撹拌が必要となると、全精錬時間が延びてしまうために生産性低下や温度低下などの問題が生じるからである。   As a basic agitation treatment condition, strong agitation (ε ≧ 30 kW / t) is set for 10 minutes or more after the start of treatment to promote initial hatching. However, if excessive stirring is performed, molten steel and slag are scattered from the ladle and the operation becomes difficult, so ε ≦ 60 kW / t is appropriate. Moreover, this strong stirring time needs to be suppressed within about 15 minutes. This is because, if strong stirring longer than this is required for promoting the initial hatching, the total refining time will be extended, resulting in problems such as a decrease in productivity and a decrease in temperature.

一方、精錬処理中に溶鋼へ混入したスラグ滴や生成介在物を浮上除去するため、従来知見に基づいて処理末期3分以上は弱攪拌(ε≦20kW/t)とすることが好ましい。この撹拌力は、あまりに弱過ぎても介在物浮上効果が得られないため、ε≧5kW/tが適当である。この弱撹拌時間は、長過ぎても効果が飽和してしまうから、5分間程度までで通常十分である。   On the other hand, in order to float and remove slag droplets and generated inclusions mixed into the molten steel during the refining treatment, it is preferable to use weak agitation (ε ≦ 20 kW / t) for 3 minutes or more at the end of the treatment based on conventional knowledge. If the stirring force is too weak, the inclusion floating effect cannot be obtained, so ε ≧ 5 kW / t is appropriate. Even if this weak stirring time is too long, the effect is saturated, so about 5 minutes is usually sufficient.

なお、初期強撹拌から末期弱撹拌の中間期間は、特に撹拌力をコントロールする必要はない。また、本発明に係る取鍋精錬処理における撹拌開始から撹拌終了までの全撹拌時間は、典型的には15分〜30分間である。   In addition, it is not necessary to control the stirring force in the middle period from the initial strong stirring to the final weak stirring. In addition, the total stirring time from the start of stirring to the end of stirring in the ladle refining process according to the present invention is typically 15 minutes to 30 minutes.

2.溶鋼
本発明に係る製造方法が対象とする溶鋼の化学組成は、C:0.15%〜1.10%、Si:0.10%〜0.50%、Mn:0.20%〜1.20%、P:0.025%以下、S:0.010%以下、Cr:1.30〜1.60%、Mo:0.08%以下、sol.Al≦0.045%、Ti:0.0030%以下、T.O(溶鋼中の全酸素含有量):0.0010%以下、残部Feおよび不純物である。
2. Molten steel The chemical composition of the molten steel targeted by the production method according to the present invention is as follows: C: 0.15% to 1.10%, Si: 0.10% to 0.50%, Mn: 0.20% to 1. 20%, P: 0.025% or less, S: 0.010% or less, Cr: 1.30 to 1.60%, Mo: 0.08% or less, sol. Al ≦ 0.045%, Ti: 0.0030% or less, T.I. O (total oxygen content in molten steel): 0.0010% or less, remaining Fe and impurities.

この溶鋼成分は、C含有量、Si含有量、Mn含有量のいずれも、Ti≦0.0030%かつT.O≦0.0010%の軸受鋼やそれに類する清浄鋼を得るための成分である。
また、本発明に係る製造方法を実施するときの上記の溶鋼の温度は1480〜1650℃とする。溶鋼温度が1480℃未満であるとスラグの滓化が進まず、1650℃より大きい場合は耐火物の溶損が激しくなる。
As for this molten steel component, all of C content, Si content, and Mn content are Ti ≦ 0.0030% and T.I. It is a component for obtaining O ≦ 0.0010% bearing steel and similar clean steel.
Moreover, the temperature of said molten steel when implementing the manufacturing method which concerns on this invention shall be 1480-1650 degreeC. If the molten steel temperature is lower than 1480 ° C, the slag will not hatch, and if it is higher than 1650 ° C, the refractory melts severely.

なお、使用する鍋耐火物のスラグラインは耐食性を考慮したマグネシアカーボン系煉瓦を使用することが好適である。
図1に、上記したスラグ成分条件下において、(NaO+KO)質量%と初期撹拌力とが添加精錬剤の初期滓化時間に及ぼす影響を示す。
In addition, it is suitable for the slag line of the pot refractory to use to use the magnesia carbon-type brick in consideration of corrosion resistance.
FIG. 1 shows the influence of (Na 2 O + K 2 O) mass% and initial stirring force on the initial hatching time of the added refining agent under the above-described slag component conditions.

ここで、添加精錬剤としてはカルシウムアルミネート系フラックス(CaO:57%、Al:35%)を3.0〜25.0kg/t投入した後に、珪酸ソーダ(NaO:24%,SiO:74%)を0.03〜0.25kg/tを添加した。 Here, as an additive refining agent, calcium aluminate-based flux (CaO: 57%, Al 2 O 3 : 35%) was added at 3.0 to 25.0 kg / t, and then sodium silicate (Na 2 O: 24%). , SiO 2 : 74%) was added in an amount of 0.03 to 0.25 kg / t.

初期滓化の良否は、前記精錬剤を投入後直ちに電極にて通電加熱を実施し、2.5±3.5℃/分以上の昇温速度が得られるまでに要した時間を「初期滓化に要した時間」と定義し、その時間が10分以下の場合を「初期滓化良好」と判定した。   The quality of the initial hatching was determined by conducting the current heating with the electrode immediately after the refining agent was added, and the time required until a temperature increase rate of 2.5 ± 3.5 ° C./min or more was obtained. It was defined as “time required for crystallization”, and the case where the time was 10 minutes or less was determined as “initial hatching good”.

この「初期滓化に要した時間」は、「フラックスが溶解し、スラグとなり溶鋼界面で流動性が良くなり均一になる時間」という考え方に基づく。
NaOとKOの合計を0.05質量%以上とし、かつ、処理開始後10〜11分間をε≧30kW/tにした場合に、初期滓化が促進されることが確認された。(図1)
This “time required for initial hatching” is based on the idea that “the time during which the flux is melted and becomes slag and becomes fluid and uniform at the molten steel interface”.
It was confirmed that initial hatching is promoted when the total of Na 2 O and K 2 O is 0.05 mass% or more and ε ≧ 30 kW / t is set for 10 to 11 minutes after the start of treatment. . (Figure 1)

(1)実験条件
取鍋内の溶鋼重量約70t、溶鋼温度1500〜1600℃、規格がC:0.50%〜1.00%、Si:0.15%〜0.45%、Mn:0.30%〜0.80%、P≦0.025%、S:0.010%以下、Cr:1.30〜1.60%、Mo:0.08%以下、sol.Al:0.045%以下、Ti:0.0030%、T.O:0.0010以下、残部Feおよび不純物である清浄鋼を取鍋精錬設備(VAD)にて処理した。フッ素を含有しないフラックスを使用すると滓化性が低下するため、カルシウムアルミネート系フラックス(CaO:57%、Al:35%)を3.0〜25.0kg/t投入した後に、珪酸ソーダ(NaO:24%,SiO:74%)を0.03〜0.25kg/t添加した。
VADの取鍋精錬条件は、上記の基本的な処理条件の範囲内とした。
(1) Experimental conditions The molten steel weight in the ladle is about 70 t, the molten steel temperature is 1500-1600 ° C., the specifications are C: 0.50% -1.00%, Si: 0.15% -0.45%, Mn: 0 30% to 0.80%, P ≦ 0.025%, S: 0.010% or less, Cr: 1.30 to 1.60%, Mo: 0.08% or less, sol. Al: 0.045% or less, Ti: 0.0030%, T.I. O: 0.0010 or less, the remaining Fe and clean steel as impurities were treated in a ladle refining equipment (VAD). When a flux not containing fluorine is used, the hatchability deteriorates. Therefore, after adding 3.0 to 25.0 kg / t of calcium aluminate flux (CaO: 57%, Al 2 O 3 : 35%), silicic acid Soda (Na 2 O: 24%, SiO 2 : 74%) was added in an amount of 0.03 to 0.25 kg / t.
VAD ladle refining conditions were within the above-mentioned basic processing conditions.

(2)実験結果
表1にVAD処理後スラグ組成を示す。
(2) Experimental results Table 1 shows the slag composition after VAD treatment.

Figure 0005251360
Figure 0005251360

ここで、比較例に関しては、フッ素を含有したフラックスを使用した場合のスラグ組成であって、フッ素濃度が7.5%である。また、NaOまたは/およびKOは添加されていない。 Here, regarding a comparative example, it is a slag composition at the time of using the flux containing a fluorine, Comprising: A fluorine concentration is 7.5%. Further, Na 2 O or / and K 2 O are not added.

表2に取鍋精錬の結果を示す。   Table 2 shows the results of ladle refining.

Figure 0005251360
Figure 0005251360

ここで、脱硫率(%)は、(処理開始時[%S]濃度−処理終了後[%S]濃度)/処理開始時[%S]濃度×100により求めた。   Here, the desulfurization rate (%) was calculated by ((treatment start [% S] concentration−treatment end [% S] concentration) / treatment start [% S] concentration × 100).

清浄度はブルーム連鋳機にて鋳造し、ビレットへ圧延実施した後のT.O濃度で評価を実施した。
介在物は製品での非金属介在物評価であり、ASTM−A法により、評価を実施した。その中でも、寿命を短くする球状あるいはランダム分布のD系(粒状酸化物)Heavyにて評価を実施した。
The cleanliness was measured by T. after casting with a bloom continuous caster and rolling into billets. Evaluation was carried out with O concentration.
Inclusions are non-metallic inclusion evaluations in products, and evaluation was performed by the ASTM-A method. Among them, the evaluation was carried out using a spherical or random distribution D system (granular oxide) Heavy which shortens the life.

総合評価の見方は次のとおりである。
○:結果良好 (スラグ中のF濃度が低く、精錬後の溶鋼(製品)のS、T.OおよびTi含有量が所定の範囲以下である)
×:結果不良
The viewpoint of comprehensive evaluation is as follows.
○: Good result (F concentration in slag is low, and S, T.O and Ti contents of molten steel (product) after refining are below predetermined range)
×: Bad result

比較例1〜6は従来法による精錬の結果であって、処理後スラグ中にFが7.5%含まれているため、このままではスラグが環境基本法に定められた基準を満たすことができない。   Comparative Examples 1 to 6 are the results of refining by the conventional method, and since 7.5% of F is contained in the slag after treatment, the slag cannot satisfy the standards defined in the Basic Environment Law.

一方、本発明実施例1〜8ではフッ素を含有するフラックスを使用しなかったため、環境基本法に定められた基準を満たすことが出来るものである。その上、比較例においても製品中のS≦0.010%、T.O≦0.0010%、Ti≦0.0030%の規格を満たすものではあったが、本実施例によれば製品中のS≦0.007%、T.O≦0.0007%、Ti≦0.0020%というより高い規格をも満たし得ることが確認された。   On the other hand, in Examples 1 to 8 of the present invention, the flux containing fluorine was not used, so that the standard defined in the Environmental Basic Law can be satisfied. In addition, in the comparative example, S ≦ 0.010% in the product, T.I. Although satisfying the specifications of O ≦ 0.0010% and Ti ≦ 0.0030%, according to this example, S ≦ 0.007% in the product, T.I. It was confirmed that higher specifications of O ≦ 0.0007% and Ti ≦ 0.0020% could be satisfied.

上記の結果を詳しく説明すれば次のとおりである。
滓化促進のために添加したNaOおよびKOの濃度が0.05%未満では、それらが0.05%以上1.0%以下の場合に比べ、滓化が悪い結果となった。NaOおよびKOの濃度が0.05%以上1.0%の場合、フッ素を含有したフラックス同様滓化は良好であった。
The above results will be described in detail as follows.
When the concentration of Na 2 O and K 2 O added to promote hatching was less than 0.05%, hatching was worse than when 0.05% or more and 1.0% or less. . When the concentration of Na 2 O and K 2 O was 0.05% or more and 1.0%, hatching was as good as flux containing fluorine.

NaCOおよびKCOの添加量が多すぎたらスプラッシュおよび発煙が大きくなり、1重量%以下に抑制する必要があることも明らかになった。
滓化が良くなる同一の攪拌条件においてはスラグ-メタル反応が促進されるため、脱S反応も良好であり、T.Oも低くなった。
It has also been clarified that when the amount of Na 2 CO 3 and K 2 CO 3 added is too large, splash and smoke increase, and it is necessary to suppress the amount to 1% by weight or less.
Since the slag-metal reaction is promoted under the same stirring conditions that improve hatching, the de-S reaction is also good. O also became low.

また、スラグ中のTiO濃度が多い場合には、スラグ中TiOが還元され、製品のTi値が高くなる傾向となった。よって、スラグ中TiO濃度の管理も1%以下と制限することで、精錬後の溶鋼のTi含有量を低い状態に管理することが可能であることが確認された。 Also, if often TiO 2 concentration in the slag, slag TiO 2 is reduced, tended to Ti value of a product is increased. Therefore, it was confirmed that the Ti content of the molten steel after refining can be managed in a low state by restricting the TiO 2 concentration in the slag to 1% or less.

スラグ中NaOとKOとの合計濃度と攪拌動力密度との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the total concentration and the agitation power density between in Na 2 O and K 2 O slag.

Claims (1)

転炉または電気炉からの出鋼後、減圧下でArまたはNガスを使用して溶鋼およびスラグを撹拌して精錬する取鍋精錬法による清浄鋼の製造方法であって、
精錬剤としてフッ素を含有するフラックスを使用せず、
取鍋精錬後のスラグ組成が、質量濃度で、CaO:30%〜60%、MgO:3.0%〜15%、Al:10%〜30%、(%CaO)/(%SiO):2.0〜10.0、TiO:1.0%以下、かつ、NaOとKOとの合計として0.05〜1.00%とすることを特徴とする、
製品中に含まれる元素の質量含有量が、C:0.15%〜1.10%、Si:0.10%〜0.50%、Mn:0.20%〜1.20%、P≦0.025%、S≦0.010%、Cr:1.30〜1.60%、Mo≦0.08%、sol.Al≦0.045%、Ti≦0.0030%、T.O≦0.0010%、残部Feおよび不純物である清浄鋼の製造方法。
A method of producing clean steel by a ladle refining method in which molten steel and slag are stirred and refined using Ar or N 2 gas under reduced pressure after steel from a converter or electric furnace,
Without using fluorine-containing flux as a refining agent,
Slag composition after ladle refining, in mass concentration, CaO: 30% ~60%, MgO: 3.0% ~15%, Al 2 O 3: 10% ~30%, (% CaO) / (% SiO 2 ): 2.0-10. 0, TiO 2 : 1.0% or less and 0.05 to 1.00% as a total of Na 2 O and K 2 O,
The mass content of the elements contained in the product is C: 0.15% to 1.10%, Si: 0.10% to 0.50%, Mn: 0.20% to 1.20%, P ≦ 0.025%, S ≦ 0.010%, Cr: 1.30 to 1.60%, Mo ≦ 0.08%, sol.Al ≦ 0.045%, Ti ≦ 0.0030%, T.I. A manufacturing method of clean steel which is O ≦ 0.0010%, balance Fe and impurities.
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