JP7328535B2

JP7328535B2 - 鋼の溶製方法

Info

Publication number: JP7328535B2
Application number: JP2019199444A
Authority: JP
Inventors: 亮司眞壁; 政樹宮田; 正嗣石橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: JP2021070856A

Description

本発明は、鋼の溶製方法に関する。

従来、鋼材の特性を向上させるために、高純度の鋼を製造するための種々の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された製造方法では、脱炭工程の後、取鍋精錬工程（脱硫処理）を行う前に、ＲＨ式脱ガス装置を用いて脱ガス工程が実施される。脱ガス工程では、溶鋼から窒素等のガス成分が除去されるとともに、アルミニウム濃度が０．０２０ｍａｓｓ％以上０．０８０ｍａｓｓ％以下となるように溶鋼にアルミニウムが添加される。

特許文献１には、アルミニウム濃度が上記の範囲内に調整された溶鋼を用いて取鍋精錬工程を実施することによって、極低硫低窒素鋼を溶製できることが記載されている。

特開２０１９－１１９９３２号公報

しかしながら、本発明者らによる種々の研究の結果、特許文献１に開示された方法によって鋼を製造した場合でも、介在物の生成を十分に抑制できない場合には、鋼材の特性を十分に向上させることができない場合があることが分かった。

そこで、本発明は、介在物の発生を抑制できる鋼の溶製方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記の鋼の溶製方法を要旨とする。

（１）溶鋼を製造する溶鋼製造工程と、
前記溶鋼製造工程において製造された溶鋼に対して取鍋において脱炭処理を行う脱ガス精錬工程と、
前記脱ガス精錬工程後に取鍋内のスラグを排出する排滓工程と、
前記排滓工程後に前記溶鋼に対して取鍋において脱硫処理を行う取鍋精錬工程とを備える、鋼の溶製方法。

（２）前記取鍋精錬工程において溶鋼中の炭素濃度が質量％で０．０１％以下となる、上記（１）に記載の鋼の溶製方法。

本発明によれば、溶鋼を製造するに際して介在物の発生を抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る鋼の溶製方法の各工程を示すフロー図である。図２は、介在物の個数の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る鋼の溶製方法について説明する。図１は、本実施形態に係る鋼の溶製方法の各工程を示すフロー図である。図１に示すように、本実施形態に係る溶製方法は、溶鋼製造工程、脱ガス精錬工程、排滓工程、および取鍋精錬工程を備える。

溶鋼製造工程では、主原料（鉄鉱石、還元鉄、溶銑、型銑、およびスクラップ等）から溶鋼が製造される。溶鋼製造工程における溶鋼の製造方法は特に限定されず、公知の種々の製造方法を利用することができる。例えば、高炉において銑鉄を取り出した後、転炉において銑鉄に対して脱炭処理等を行うことによって溶鋼を製造してもよく、電気炉を用いて溶鋼を製造してもよい。また、例えば、冷鉄源溶解法を用いて溶鋼を製造してもよい。

溶鋼製造工程において製造された溶鋼は、取鍋に出鋼され、脱ガス精錬工程において、取鍋内の溶鋼に対して脱炭処理が行われる。本実施形態では、真空脱ガス炉（例えば、ＲＨ式脱ガス炉）を用いて、溶鋼の脱炭処理が行われる。また、本実施形態では、例えば、後述する取鍋精錬工程において溶鋼中の炭素濃度が質量％で０．０１％以下となるように、脱ガス精錬工程における脱炭処理条件を調整することが好ましい。なお、脱ガス精錬工程においては、脱窒処理および各種成分の調整等を行ってもよい。脱ガス精錬工程における処理方法としては、公知の脱ガス精錬工程における処理方法を利用できるので、詳細な説明は省略する。

脱ガス精錬工程において脱炭を行った後、排滓工程において、取鍋内に生じているスラグが排出される。なお、取鍋からのスラグの排出方法としては公知の方法を利用できるので、詳細な説明は省略する。

排滓工程においてスラグを排出した後、取鍋精錬工程において脱硫処理が行われる。本実施形態では、取鍋内の溶鋼をアーク放電によって加熱および攪拌することによって脱硫を行う取鍋加熱炉（ＬＦ）を用いて取鍋精錬工程が行われる。なお、取鍋精錬工程における脱硫方法としては、公知の取鍋精錬工程における脱硫方法を利用できるので、詳細な説明は省略する。また、脱硫工程は、取鍋加熱炉を用いたものに限らず、取鍋出鋼後に脱硫を実施できるものであれば採用できる。例えばインジェクションによる脱硫工程、底吹撹拌による脱硫工程等、取鍋加熱炉を用いた脱硫方法に限定されず、公知の脱硫方法を利用してもよい。

詳細な説明は省略するが、上記のようにして製造された溶鋼から、連続鋳造工程によって、ビレット、スラブまたはブルームが製造される。

以上のように、本実施形態に係る溶製方法では、脱ガス精錬工程において脱炭処理を行った後、取鍋精錬工程によって脱硫処理を行う前に、排滓工程において取鍋からスラグが排出される。これにより、介在物の原因となるスラグ中の低級酸化物（ＦｅＯおよびＭｎＯ等）を、取鍋精錬工程前に排出することができる。この場合、取鍋精錬工程における脱硫処理時に、スラグ中の低級酸化物を起因として生じた介在物が溶鋼に混入することを十分に抑制することができる。その結果、高清浄度の鋼が得られる。

なお、溶鋼製造工程において電気炉によって溶鋼を製造する際には、一般に、省エネルギーの観点から石炭吹き込みを行うため、硫黄のインプットが多くなりやすい。このため、高純度の鋼（例えば、高級薄板鋼）を製造する場合には、二次精錬において脱硫（還元精錬）工程が必要となる。一方で、電気炉は炉内の撹拌力が弱いことから、転炉に比べて脱炭が弱く、二次精錬において追加の脱炭（酸化精錬）工程が必要となる。このため、従来、電気炉溶製鋼を利用して鋼を製造する場合には、二次精錬において、取鍋内に酸化スラグを保持したまま脱硫（還元精錬）を行う必要があった。この場合、脱硫処理中に溶鋼中に介在物が混入し、鋼の清浄度が低下するという問題があった。

しかしながら、本実施形態に係る溶製方法では、脱炭処理後にスラグを排出してから脱硫処理を行うので、上述したように、脱硫処理時に介在物が溶鋼に混入することを十分に抑制することができる。これにより、電気炉溶製鋼を利用して鋼を製造する場合でも、高純度かつ高清浄度の鋼を得ることができる。

なお、本発明に係る鋼の溶製方法は、脱ガス精錬工程と取鍋精錬工程との間に排滓工程を実施することを特徴としており、この特徴が維持される限り、他の工程をさらに備えてもよい。したがって、例えば、取鍋精錬工程後にさらに別の脱ガス精錬工程を実施してもよく、脱ガス精錬工程の前にさらに別の取鍋精錬工程を実施してもよい。

以下、実施例によって本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

実施例では、溶鋼製造工程、脱ガス精錬工程、排滓工程、および取鍋精錬工程を順に実施して鋼を溶製し、得られた鋼に含有される介在物の個数を調査した。また、比較例として、溶鋼製造工程、脱ガス精錬工程、および取鍋精錬工程を順に実施して鋼を溶製し、得られた鋼に含有される介在物の個数を調査した。なお、比較例における溶鋼製造工程、脱ガス精錬工程、および取鍋精錬工程は、実施例における溶鋼製造工程、脱ガス精錬工程、および取鍋精錬工程と同様の条件で実施した。

介在物の個数は以下のようにして測定した。まず、実施例の鋼および比較例の鋼をそれぞれ、鋳造によりインゴットとした。そのインゴットから介在物測定用の試験片を切り出し、切断面を鏡面研磨した。鏡面研磨した試験片の断面を、走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を用いて観察し、所定の領域内に存在する介在物の個数を測定した。具体的には、介在物がすべて収まる真円を描いた際の直径を介在物の粒径とし、粒径が１μｍ以上の介在物の個数をカウントした。

図２に測定結果を示す。なお、図２において、介在物の個数は、比較例の鋼の介在物の個数を１００として規格化された値である。図２に示すように、実施例に係る製造方法によれば、排滓工程を実施することによって、排滓工程が実施されない比較例に係る製造方法に比べて、介在物の個数が少ない鋼が得られた。この結果から、本発明によれば、脱硫処理時（取鍋精錬工程中）に介在物の生成を十分に抑制できることが分かる。

Claims

溶鋼を製造する溶鋼製造工程と、
前記溶鋼製造工程において製造された溶鋼に対して取鍋において脱炭処理を行う脱ガス精錬工程と、
前記脱ガス精錬工程後に取鍋内のスラグを排出する排滓工程と、
前記排滓工程後に前記溶鋼に対して取鍋において脱硫処理を行う（但し、前記脱硫処理前に造滓材またはフラックスを投入する場合を除く）取鍋精錬工程とを備え、
前記脱硫処理は、取鍋加熱炉を用いて行う、鋼の溶製方法。
前記取鍋精錬工程において溶鋼中の炭素濃度が質量％で０．０１％以下となる、請求項１に記載の鋼の溶製方法。