JPH01246314A - 真空脱ガス処理による極低炭素鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、溶鋼の真空脱ガス処理によって、極低炭素鋼
を迅速にかつ、該装置の操業性を損なうことなく得るこ
とができる真空脱ガス処理による極低炭素鋼の製造方法
に関するものである。

〈従来の技術〉 冷延鋼板の焼鈍プロセスの連続化、能率向上の観点から
、連続焼鈍設備の採用が近年盛んであるが、これに適合
する素材として炭素含有５１１０ｐｐｍあるいはシング
ルｐｐｍの極低炭素鋼が要求されるようになってきた、
従来から低炭素鋼は転炉においてＣ：０．０２〜０．０
５重景％（以下％と略ず）迄脱炭した溶鋼を、ＲＨ法な
どの真空脱ガス装置を用いて、減圧下に脱炭する手法に
より溶製されてきた。減圧下の脱炭プロセスに関する検
討も相当程度行なわれてきており、その主要な理論は、
鉄と鋼、ＶＯＩ　６９　（１９８３）　Ａ３７に示され
るように、脱炭速度は（１）式で示される。

ｄ　［Ｃ］　／ｄｔ　＝［Ｃ］ｏ　ｅｘｐ（−Ｋｃｔ）
　　−−−（１）また、その速度定数Ｋｃは、（２）式
で示される。

Ｋｃ　＝　（Ｑ’　／Ｖｌ　　（ａｋ　／　（Ｑ’　＋
ａｋ）１−・−（２） ここに、［Ｃ］ｏ：処理開始時の［Ｃ１１度、’　　　
Ｋｃ　　：見かけの速度定数（鋤ｉｎ−’）。

ａｋ　：真空槽内の物質移動容量係数（ｎｒ　／　Ｓ）
　。

Ｑ′　：溶鋼の循環流！（ポ／Ｓ）。

■　　　　　：　　溶　鋼　量　　（ロｆ　）　　。

従って脱炭効率を向上させようとする場合には、Ｑ’、
ａｋを増大せしめる対策を取るべきことが公知となって
いる。

溶鋼の環流量Ｑ′を増大せしめるためには、環流管径を
拡大する方法、環流用に吹込むＡｒガス量を増す方法が
採用されるが、前者には耐火レンガ施工上の問題から、
還流管寿命が短いという問題点、後者には極低炭素域で
必要とされる高真空度を損なうという問題がある。

一方、物質移動容量係数ａｋを増大せしめるためには、
Ｃ≦５ＯｒｌＰ１１の極低炭素域ではＣの反応ザイトへ
の物質移動過程が反応を律速することになるので、反応
界面積ａ　（ｎｆ）を増大せしめることが必須となる０
反応サイトとしては、溶鋼内ガス気泡／溶鋼界面、真空
槽内鋼浴表面、ガス気泡が鋼浴を離脱する際に随伴する
スプラッシュの各々が想定されるが、その各々の寄与は
必ずしも明確ではなく、環流用Ａｒガス量を増ずことが
、上記三点に有効であろうとの観点から、５０００　Ｎ
ｌ　／　ｕｎにも及ぶ大量のＡｒガス吸込みを行なう技
術が採用されている現状に留まる。

ところで、このように火星のＡｒガスを吹込むと、真空
排気装置の高真空下の排気特性から高真空の維持が難し
く、極低炭素域の脱炭速度をむしろ低下せしめること及
び大量に発生するスプラッシュの真空槽内面への付着に
対処する手段がなく、操業性を損うなどの問題があり、
炭素含有量が１０ｐｐｍ以下の迅速脱炭技術との観点か
らは、技術的にまだ不十分な状況にある。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、前述のような現状に鑑み、ｔｏｐｐｍ以下迄
の極低炭素域での脱炭を迅速に行ない、かつ真空槽内へ
のスプラッシュ地金付着を防止しつる有効かつ簡便な方
法を提供するためになされたものである。すなわら、極
低炭素域での脱炭を迅速ならしめるために、環流用Ａｒ
ガス量増大に伴う真空度低下を抑えつつ、かつ反応界面
Ｊｎａ（ｎｒ）を増大せしめる手法を提供し、さらにａ
増大の一手法であるスプラッシュ増加という条件下でも
その真空槽内面への地金付着を防止し得る簡便な方法を
提供するものである。

く課題を解決するだめの手段〉 本発明は、■容器内の溶鋼を真空槽内に環流もしくは吸
い上げて減圧雰囲気下に移行し脱炭を行う脱ガス方法で
あって、該真空槽内鋼浴面下より供給する不活性ガスが
鋼浴から離脱する部位に向けて、脱炭反応後半に不活性
ガスを鋼浴面上方に設けた上吹きランスより吹き付ける
ことを特徴とした真空脱ガス処理による極低炭素鋼の製
造方法であり、また■容器内の溶鋼を真空槽内に環流も
しくは吸い上げて減圧雰囲気下に移行し脱炭を行う脱ガ
ス方法であって、該真空槽内鋼浴面下より供給する不活
性ガスが鋼浴から離脱する部位に向けて、脱炭反応前半
には酸素ガスを、脱炭反応後半には不活性ガスを鋼浴面
上方に設けた上吹きランスより吹き付けることを特徴と
した真空脱ガス処理による極低炭素鋼の製造方法であり
、■脱炭反応前半を鋼浴中炭素含有量が１１００ｐｐ以
」二である時期とした請求項■記載の真空脱ガス処理に
よる極低炭素鋼の製造方法で、かつ■脱炭反応後半を鋼
浴中炭素含有量が５０ｐｐ−以下である時期とした請求
項■または■記載の真空脱ガス処理による極低炭素鋼の
製造方法である。

〈発明をなすに至った経過および作用〉発明者らは、ガ
ス気泡の溶鋼離脱時のスブランシュ発生現象について研
究を行なった結果、ただ大量に吹込みガス量を増すだけ
では、離脱気泡径が単調に大きくなり、気泡に随伴する
溶鋼液滴も大径のものがその過半数を占める現象を見出
した。

液滴が大径であればそれが真空中にさらされたとしても
、極低炭素域の反応律速過程が溶鋼中のＣ拡散過程であ
ることから、反応サイトである液滴表面にＣが移動する
に要する時間が大きく脱炭反応に十分には寄与出来ない
のは明らかである。従って液滴を小径とする必要があり
、小径であれば拡散時間が小となり、さらに気液界面積
が著しく増大することになる。

気泡Ｎ］脱に伴う液滴径を小さくする手法として、該部
位の上方あるいは斜め上方よりガスジェットを吹付ける
方法が有効であることに本発明者らは着目した。すなわ
ち、まさに鋼浴から離脱しつつあるガス気泡表面を被覆
する？８鋼膜に向けて、ガスジェットを吹付けることに
より容易に小径の液滴を大量に発生−ｕしむることが可
能であることを見い出した。

この方法を用いれば、鋼浴内に吹込むＡｒガス量を減少
させ、かつ相対的に少号のＡ「ガスを上部より吹きつけ
ることにより、高真空を維持したまま能率の良い脱炭を
進行せしむるのが可能となる。特公昭４９−１２８１０
号公報には、真空槽内鋼浴表面に向けて酸素ガスを吹き
つける方法が示されているが、これは鋼浴中にＯ２を供
給することを目的とするものであり、０□供給が反応律
速過程となる高炭素領域で有効な方法ではある。しかし
、０□過剰でＣ拡１１（が律速する極低炭素域にも０゜
供給を続けることは無意味であるばかりか、０□が溶鋼
に速やかに吸収されスブランシュ小径化に無効であるこ
と及び過剰な溶存酸素が、表面活性元素なのでＣＯ発生
の化学反応を阻害するデメリットが大きいことを本発明
者らは見い出した。

極低炭素域で大量にスプラッシュを発生させる方法は、
脱炭速度の向上に有効ではあるが、地金付きによる操業
トラブルが付随する。この対策として脱炭中に発生する
ＣＯを槽内でＣＯｚ迄燃焼させた熱により地金を溶解除
去する方法を本発明では採用した。地金溶解あるいは地
金付きを防止するための槽内耐火物を過熱状態におくた
めに必要な発生ＣＯガス燃焼を目的とする０□吹付ｃｔ
は、脱炭反応を阻害しない高炭素０３度域、望“ましく
はＣ濃度が１１００ｐｐ以上の条件に限定すべきことを
一連の実験の中で本発明者らは見い出した。

本発明は、真空脱ガス装置による極低炭素域迄の脱炭を
行なうに際して、真空槽内鋼浴表面上に向けてガスを供
給する上吹きランスを設４Ｊて、鋼浴炭素３１度が高い
時１す１、好ましくはＣ’１１７４度が１１００ｐｐに
達するまで、咳上吹きランスより酸素ガスを供給し、鋼
浴炭素濃度が低下した時期、好ましくは５０ｐｐｍ以下
となるときに咳上吹きランスより不活性ガス、望ましく
はＡｒガスを供給することにより地金付きトラブルなく
極低炭素域迄の迅速脱炭を実現する方法である。

〈実施例〉 第１図に本発明を実施する設備の一態様を示す。

真空槽３の下端の環流管４を取鍋１内の２３ＯＬの溶鋼
２の上部に浸漬し、環流用Ａｒガス導入管５よりＡ「ガ
スを吹込みリフトポンプ効果により溶鋼と真空槽内に環
流させる方法は周知のＲＨ法である。

本発明においては真空槽上部より、上吹きランス６を鋼
浴面の環流Ａｒガス上昇部に向けて設け、この上吹きラ
ンスを上吹き酸素ガス配管７及び上吹きＡ「ガス配管８
に連結した。

比較例として、上吹きガスラインを使用せず環流用Ａｒ
ガス量のみを変化さゼて脱炭を行なった。

なお、脱炭処理に供した溶鋼は上底吹き転炉より出鋼さ
れた交＝３００ｐｐｍ、立：５００ρｐＩｌの組成であ
る。

本発明例のケースｌは、溶鋼Ｃｆｉ度が５０ｐｐｍに達
した時点で上吹きランス６を下降させ、Ａｒガスを鋼浴
面上に吹付けた操業、本発明例のケース２は、ケースｌ
の操業に先立って、上吹きランス６より酸素ガスを吹付
け、高炭素域の脱炭反応により発生する大量のＣＯガス
の一部をＣＯア迄燃焼させた操業である。比較例として
、上吹きランス６を使用しない通常のＲ１１１ｉ業をケ
ース３および上吹きランスを使用するものの橿低炭域ま
で酸素ガスを吹き続けるケース４の操業を行った。

上記の実施例、比較例の実施態様と１５分の脱炭処理後
に得られた結果を第１表に示す、ここで、脱炭速度定数
Ｋｃは（１１式で定義されるものである。

第１表の結果から明らかなように、ケース１．ケース２
の本発明例では、Ｃ＜５０ｐｐ−の低炭素域で脱炭速度
定数Ｋｃは０．３（１＋ｉｎ−’程度と著しく大きく、
上吹きＡｒガス吹付けによるスプラッシュ発生が脱炭に
寄与していることが示される。その結果として、１５分
の脱炭処理により、比較例の到達Ｃ量が２０ｐｐｍ程度
であるのに対して、本発明によれば安定してｔｏｐｐ僧
以下を実現できており、高品質の連続焼鈍処理向は冷延
板素材を大川に溶製することができる。

また、スプラッシュの積極的な発生による槽内地金付き
は連続的な処理の場合大きな問題となるが、本発明の脱
炭反応前半に、発生するＣＯガスの一部をＣＯｔ　に燃
焼するために、０．ガスを酸ランスより吹き付けること
による真空槽内耐火物界熱効果が地金付着防止に有効な
ことをケース２で確認した０本方法は、鋼浴面下から鋼
浴攪拌用にＡ７ガスを導入する真空精錬法、即ら・Ｄ　
Ｈ法。

ＶＯＤ法にも同様に適用出来る。

〈発明の効果〉 本発明方法によると、極低炭素域での脱炭が迅速に行え
、かつ炭素含有量が１０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を安定
してえることができ、また真空槽内への大量に発生する
スプラッシュの真空槽内への付着を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する設備の−Ｂ様を示す断面図
である。 １・・・溶鋼取鍋、　　　　　　２・・・溶　　鋼、・
３・・・真空槽、　　　　　４・・・環流管、５・・・
環流用Ａｒガス導入管、 ６・・・上吹きランス、 ７・・・上吹き酸素ガス配管、 ８・・・上吹きＡｒガス配管。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　容器内の溶鋼を真空槽内に環流もしくは吸い上げて
   減圧雰囲気下に移行し脱炭を行う脱ガス方法であって、
   該真空槽内鋼浴面下より供給する不活性ガスが鋼浴から
   離脱する部位に向けて、脱炭反応後半に不活性ガスを鋼
   浴面上方に設けた上吹きランスより吹き付けることを特
   徴とした真空脱ガス処理による極低炭素鋼の製造方法。 ２　容器内の溶鋼を真空槽内に環流もしくは吸い上げて
   減圧雰囲気下に移行し脱炭を行う脱ガス方法であって、
   該真空槽内鋼浴面下より供給する不活性ガスが鋼浴から
   離脱する部位に向けて、脱炭反応前半には酸素ガスを、
   脱炭反応後半には不活性ガスを鋼浴面上方に設けた上吹
   きランスより吹き付けることを特徴とした真空脱ガス処
   理による極低炭素鋼の製造方法。 ３　脱炭反応前半を鋼浴中炭素含有量が１００ｐｐｍ以
   上である時期とした請求項２記載の真空脱ガス処理によ
   る極低炭素鋼の製造方法。 ４　脱炭反応後半を鋼浴中炭素含有量が５０ｐｐｍ以下
   である時期とした請求項１または２記載の真空脱ガス処
   理による極低炭素鋼の製造方法。