JPH01259113A - 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、低炭素鋼の製造方法、特にＲＨ，ＤＩ＋等の
真空脱ガス装置を用いることなく、転炉吹錬のみで炭素
含有量が２００ｐｐｍ　（ｐｐｍ表示は重量割合を表す
）以下の低炭素鋼を溶製する方法に関する。 （従来の技術） 通常の転炉（ＬＤ転炉、上下吹き転炉、底吹き転炉等）
における脱炭の限界は、溶鋼中炭素（以下（Ｃ）と記す
）濃度が２５０〜３００ｐｐｍである。このため〔Ｃ〕
が２００ｐｐｍ以下の低炭素鋼を溶製する場合には、転
炉吹錬を終了した溶鋼をＲ１１，ＤＩ＋等の真空脱ガス
装置を用い、真空脱炭を行い低炭素化していた。また（
Ｃ）が低下し過ぎた場合には、加炭するなどの不合理な
ことも行われている。 このような真空脱ガス装置の使用は、処理コストが高く
なるばかりでなく、大量生産できないという問題があっ
た。従って、低炭素鋼を大量に、かつ安価に提供するに
は、転炉吹錬のみで製造するのが好ましく、その実現が
望まれていた。 これまでにも、転炉吹錬のみで低炭素鋼を製造する方法
が幾つか提案されている。例えば、■上下吹き転炉で酸
素吹き終了後、転炉の底部からＡｒ等の不活性ガスを０
．０３〜０．５Ｎｍ’／ｍｉｎ吹き込み、このＡｒガス
によるＣＯガス分圧希釈効果で脱炭し、低炭素鋼を溶製
する方法、所謂Ａｒリンス法がある。しかしながら、こ
の方法では、Ａｒコストが高くつき、また処理時間が長
くなると共に溶Ｍ＠温度が低下するという問題がある。 ■脱燐溶銑を準備し、この脱燐溶銑を転炉で造滓剤なし
で吹錬する方法がある。この方法ではスラグがＦｅＯの
みになるため、平衡論的に脱炭が進行し、〔Ｃ〕が１１
００ｐｐ程度の低炭素鋼を溶製できる。つまり、脱燐お
よび脱炭を大きな機能とする転炉に脱炭のみを行わせ、
−層脱炭を促進させる方法、所謂スラグレス脱炭法であ
る。しかし、この方法においては、脱炭後の溶鋼中酸素
濃度が著しく高くなり、また転炉装入に先立って、溶銑
脱燐を実施すためにコスト高となる。更にスラグレスの
ため、ヒユームロスが大きく鉄歩留の低下をきたし、そ
の上に、ＦｅＯによる炉内耐火物の損傷が著しいという
問題がある。 以上のように、上記方法は、いずれも解決すべき多くの
問題点を有している。そこで、本出願人は特開昭６２−
１９２５２０号公報において改良された方法を提案した
。すなわち、この公報の方法は、■転炉吹錬終了後、転
炉内湾鋼にキャリヤーガスと共に、酸化鉄粉を吹き込む
方法である。溶鋼内に吹き込まれたＦｅ２Ｏ，ないしＦ
ｅ３Ｏ４が溶鋼内を浮上する間、酸化鉄粉の近くで、平
衡する（Ｃ）が１１００ｐｐ以下になる条件が与えられ
、かつ、この酸化鉄粉自身がＣＯガス生成の核となるこ
と、および酸化鉄粉が溶鋼内に分散することにより、（
Ｃ）の物質移動必要距離が短くなること等の作用によっ
て、（Ｃ）　２００ｐｐｍ以下の低炭素鋼が製造できる
ようになった。しかし、この方法においても、酸化鉄粉
の吹き込みにより溶鋼温度が低下すること、酸化鉄粉に
より吹き込み用配管および羽口内面が摩耗することなど
改良すべき点がある。 （発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、上述した従来法の問題点を解消し、
転炉吹錬のみで（Ｃ）が２００ｐｐｍ以下の低炭素鋼を
安価に、かつ、歩留よく大量に製造し得る方法を提供す
ることにある。 （課題を解決するための手段） 本発明者らは、安価で大量生産に適した低炭素鋼の製造
方法について種々研究を重ねて結果、転炉で吹錬した後
、溶鋼内に適正量の酸素ガスを浴面下から吹き込むだけ
で、溶鋼を著しく酸化させることなく脱炭が進行すると
の知見を得、本発明を完成するに到った。すなわち、こ
の発明の要旨は、「浴面下に羽口を有する純酸素上吹転
炉により低炭素鋼を製造する方法において、酸素上吹吹
錬により溶鋼中炭素濃度を０．０３５〜０．０８％（以
下、％表示は重量割合を表す）にし、その後浴面下に設
けた羽口から酸素ガスを溶鋼トン当たり０．２〜１．０
　Ｎｍ３／ｍｉｎの速度で吹き込むことを特徴とする低
炭素鋼の製造方法」にある。 以下、本発明の脱炭原理について詳しく説明する。溶鋼
中炭素（（Ｃ））は、溶鋼中酸素（［０］）と（１）式
で示す関係にあり、その平衡式は（２）式で表せる。 （ｃ）　±（ｏ）　−ｃｏ（６）　　　　　　（１）１
ｏｇＫ　＝　ｌｏｇ　（ｐｅ０／ａｅａｏ）−１１６０
／Ｔ　＋２．００３　　　　　　　　　　　（２）ここ
で、Ｋは平衡定数＋ＰＣＯはＣＯガスの分圧。 ａ、は溶鋼中炭素の活量＋ａＯは溶鋼中酸素の活量、Ｔ
は溶鋼温度（に）である。 前記

〔０〕は、スラグ中の酸化鉄（Ｆｅｄ）と（３）式
の関係にあり、その平衡式は（４）式で表すことができ
る。 ［Ｆｅ　］　＋　（０）　−（ＦｅＯ）　　　　　　　
　（３）１ｏｇＫ　　＝ｌｏｇ（ａｙａｏ／ａｏ　）＝
６１５０／Ｔ−２．６０４　　　　　　　　　　（４）
ここで、ａ８゜はスラグ中（ＦｅＯ）の活量である。 前記（２）および（４）式から（Ｃ）、　　（０）およ
びスラグ中のａ９゜は、第１図に示ような関係にある。 この図から、ＬＤ転炉においては、スラグのａＦｌｌｏ
は０．２’−０，３（Ｔ、Ｆｅ換算１５〜２０％）であ
るから、〔Ｃ〕は０．０３％までしか脱炭できないこと
が分かる。また、上下吹き転炉によりＰＣＯを低下し、
スラグのａＦｅｏを０．４（Ｔ、Ｆｅ換算２５〜３０％
）にしても、（Ｃ）は０．２までしか低下しない。もし
、スラグのａＦｅｏを１．０の状態、すなわち、酸化鉄
と溶鋼が直接反応できるようにすれば、〔Ｃ〕は０、Ｏ
１％程度まで脱炭できることが分かる。 そこで、本発明においては、適量の酸素ガス、即ち、溶
鋼トン当たり０．２〜１．０Ｎｍ”／ｍｉｎの酸素ガス
を溶鋼中に吹き込むのである。そうすると、（５）式の
反応が速やかに進行し、ａＦｅｏを１．０に近い状態を
溶鋼内に局部的に作り出すことができる。 Ｆｅ　　＋　　１／２０２　−ＦｅＯ（５）そして、（
５）式の反応は、発熱反応であるため、同時に反応界面
が局部的に高温になり、脱炭はより一層促進される。 （作用） 以下本発明における限定理由について述べる。 本発明において、酸素上吹吹錬により、〔Ｃ］を０．０
３５〜０．０８０％にするのは、（Ｃ）を０．０３５％
より低くなるまで上吹ランスより送酸すると、いかなる
送酸速度であっても溶鋼の酸化が著しくなって歩留が低
下するからである。一方、〔Ｃ）が０．０８０％を超え
た状態で上吹吹錬を停止すると、この後に行う浴面上羽
口からの送酸により２００ｐｐｍ以下まで脱炭するのに
５分以上を要し、生産性を大きく低下するからである。 また、本発明において、浴面下に設けた羽口から酸素ガ
スを？容鋼トン当たり０．２〜１．０Ｎｍ３７ｍｉｎで
吹き込むのは、０．２重ｍ３／ｍｉｎ未満にすると、脱
炭速度が遅く生産性および溶鋼温度の低下を招くためで
ある。一方、１．０Ｎｍ’／ｍｉｎを越えると、溶鋼を
不必要に酸化し鉄歩留を低下させるためである。なお、
短時間、例えば、３分以内に２００ｐｐｍ程度にしよう
とするならば、０．４重ｍ３７ｍｉｎ以上にするのが好
ましい。 さて、本発明において、浴面下に設けた羽口とは、炉底
に設置した羽口に限らず、炉槽に設けた羽口でもよいし
、また、炉上方から鋼浴中に浸漬したランスでもよい。 そして、酸素ガス吹き込み位置は、鋼浴面から５００ｍ
ｍ以上深くすることが望ましい。それは、鋼浴が浅いと
脱炭効率が低く、スラグ中のＴ、Ｆｅが増加し歩留が低
下するためである。さらに、本発明における吹き込みガ
スは、酸素ガスが溶鋼トン当たり０．２〜１．０Ｎｍ３
／ｍｉｎであればよく、この要件を満たすのであれば、
純酸素ガスに制限されるものではなく、酸素とＡｒ等の
混合ガス、あるいはＮ　Ｚ＋　ｃｏ□のような羽口冷却
ガスを使用してもよい。しかし、Ａｒ等の不活性ガスの
混合は、ガス価格の上昇を伴うので、本発明においては
、２重管羽口を用い、酸素ガスを内管から、冷却用プロ
パンガスを外管から吹き込むのが最適である。 （実施例） 炉底部に４個の羽口を設置した容量１６０を転炉に、重
量％でＣ：４．５、Ｓｉ：０．５、Ｍｎ：０．４、Ｐ：
０．１、Ｓ：０．０３％の溶銑１４５ｔとスクラップ１
５ｔを装入し、生石灰３５ｋｇ八、軽焼ドロマイ）　３
０ｋｇ／ｌ　、蛍石０．８ｋｇ／ｌを加え、酸素ガス２
４０００Ｎｍ’／ｈで上吹して第１表に示すａ　−ｇの
溶鋼を製造した。そのあと前記ａ　−ｇの溶鋼に対し、
炉底羽口から第２表に示すガスを吹き込み精錬した。 （以下余白） 第１表 第２表 その結果を第１表の浴面下吹錬後欄に示す。この表から
、ａ、ｂおよびＣ溶鋼の場合は、酸素上吹吹錬で本発明
で定める〔Ｃ］範囲で吹き止めた後、浴面上羽口から本
発明で定める範囲の酸素ガスを吹き込んだため、いずれ
も、（Ｃ）は２００ｐｐｍ以下にすることができた。ス
ラグ中Ｔ、Ｆｅも大きな上昇はなかった。ｄ溶鋼の場合
は、浴面上酸素ガス吹き込み中も上吹吹錬を続けたため
、（Ｃ）を２ｏｏｐｐｍ以下まで低下できたが、スラグ
中のＴ、Ｆｅが３０．１％と大幅に上昇し歩留が悪化し
た。ｅ？＠ｔｍの場合は、浴面下に吹込む酸素ガス量が
０．１５　Ｎｍ３／ｍｉｎと少なかったため、ＣＣ）は
２５０ｐｐｍと高く、目標とする２００ｐｐｍを大きく
上回った。ｆ溶鋼の場合は、浴面上酸素ガス量が１．２
０Ｎｍ３／ｍｉｎと多かったために、〔Ｃ〕は１３０ｐ
ｐｍと大幅に低減したが、スラグ中のＴ、Ｆｅが２５．
１％と増加し歩留が悪くなった。ｇ溶鋼の場合は、上吹
酸素による吹き止め〔Ｃ〕が、０．３％と低かったため
、浴面上酸素ガス量が適正であったにも係わらず、スラ
グ中Ｔ、Ｆｅが上吹吹錬の段階で高かったことにもよ１
す るが、２９．３％と高がかった。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明方法によれば、ＲＨあるい
はＤＨ等の真空脱ガス装置を使用することなく、２００
ｐｐｍ以下の低炭素鋼を安価に大量に、しかも歩留よく
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は［Ｃ］、　−（０）平衡および（Ｏｗｌとａ　
ＦｅＯとの関係を示す図、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 浴面下に羽口を有する純酸素上吹転炉により低炭素鋼を
   製造する方法において、酸素上吹吹錬により溶鋼中炭素
   濃度を０．０３５〜０．０８０重量％にし、そのあと浴
   面下に設けた羽口から酸素ガスを溶鋼トン当たり０．２
   〜１．０Ｎｍ＾３／ｍｉｎで吹き込むことを特徴とする
   低炭素鋼の製造方法。