JPH04180512A - 極低炭素鋼の溶製方法 - 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） この発明は、酸素上底吹き転炉、又は底吹き転炉による
精錬につづいて、還流式真空脱ガスによる脱炭処理を施
す極低炭素鋼の溶製方法に関するものである。 近年、冷延鋼板のＣＡＬ化にともなう極低炭素化など、
極低炭素鋼の需要が増大しつつある状況のもとで、溶製
処理時間の短縮が可能な品質の優れる極低炭素鋼の溶製
方法の開発が強く望まれている。 （従来の技術） これまで、極低炭素鋼を転炉・還流式真空脱ガスにて溶
製する場合には、還流式真空脱ガスにおける真空脱炭処
理を容易にするために、転炉で出ｍ　〔Ｃ〕を十分に低
下させることから、溶鋼中の〔Ｏ〕濃度は必然的に高く
せざるを得なかった。 これは、還流式真空脱ガスでの真空脱炭処理がＣＣＥ　
＋　（ｏ）　　−＋　ｃｏ↑ の反応を利用したものであり、真空脱炭処理前の溶鋼は
低〔Ｃ］、高

〔０〕とすることと適合する。 □　そして、上記の溶［Ｃ）を低下させ、溶鋼

〔０〕を
高くしすぎると、転炉および転炉より流出した取鍋内の
スラグ中（Ｔ、　Ｆｅ　）濃度が上昇し、ＡＩ！。 の脱酸効率を減少させ、真空脱炭処理後のｆ４鋼

〔０〕
の低下が不十分となって製品の品質に著しく悪影響を与
えていた。 従来技術として例えば、特公昭６２−１４６０２号公報
には、酸素上吹製鋼法における精錬効率の向上方法が開
示されている。この方法は底吹き機能を有する酸素上吹
き転炉による製鋼法で、スラグ中の低（Ｔ、　Ｆｅ　）
化については、吹酸の全期間について、上吹ランスより
酸素を綱溶面に吹きつけて精錬するため、明細書中に示
されているようにスラグ中酸化鉄成分は１０−１％以上
あり、これはＱ−ＢｏＰで溶製した場合のスラグ中成分
と同等であり、したがって、低酸素化を十分満足すると
は云えない。 また、特公昭５６−５１２１２号公報↓こは連続鋳造用
溶鋼の製造方法として、転炉出訓後真空脱ガスを行う方
法が開示されている。これは必ずしも極低炭素鋼の溶製
方法ではないが、極低炭素鋼の溶製に真空脱ガスを適用
したとしても、転炉における吹上め〔Ｃ〕が高いため（
０，０９ｗｔ％以上）、還流式真空脱ガスで酸素の上吹
きを実施しても脱炭処理に長時間を要するという問題が
生じる。 さらに、特開昭５１−１４０８５号公報には、減圧下に
おける溶鋼の脱炭方法が開示されているが、この方法は
、減圧下においても溶鋼浴面下、すなわち溶鋼中に酸化
性ガスを吹込むもので、吹込んだ酸素が溶鋼中に熔は込
むため、溶鋼［０）が上昇するという不利がある。 （発明が解決しようとする課題） 前記問題点を解決すべく、特願平２−１１３９６５号明
細書に、予め予備処理を施した溶銑を用いて転炉精錬を
施し、出鋼した溶鋼の〔Ｃ］と［０］の関係を規制して
、真空槽内で上記溶鋼表面に酸素ガスを吹きつけること
により〔Ｃ３を安定して低下させる極低炭素鋼の溶製方
法の開発結果を開示したところであるが、 この発明は、さらに改善を計り、転炉出鋼における溶鋼
中の低〔Ｏ〕化を実現しながら〔Ｃ〕をさらに低下させ
ることにより、還流式真空脱ガスでの脱炭時間の短縮、
及び鋼品質の向上を計ることを目的とする。 （課題を解決するための手段） この発明の要旨は以下の通りである。 極低炭素鋼を溶製するに当り、酸素上底吹き転炉、又は
底吹き転炉の精錬工程において、脱炭反応が遅滞し始め
た後の一時点までは、精錬ガスとして酸素を供給し、そ
の後、Ａｒ、　Ｃｏ□、及びＮ２の１種又は２種以上と
酸素との混合ガスを用いる底吹きに切換えて吹錬を継続
し、０．０４０％１ｔ％以下に達する吹上め〔Ｃ〕にて
、未脱酸又は弱脱酸状態で下記式を満たす溶鋼を取鍋に
出鋼し、この溶鋼を還流式真空脱ガス槽内にて、上吹き
ランスにより酸素ガス又は酸素含有ガスを溶鋼表面に吹
き付けながら脱炭処理を行うことを特徴とする極低炭素
鋼の溶製方法。 記 〔Ｃ〕　、≧０．５　ＣＯ）　Ｓ　　　　　−−−−−
−−−−−−（１）ここで 〔Ｃ）　３　：還流式真空脱ガス前の溶鋼中の〔Ｃ］濃
度（ｗｔｐｐｍ） （ｏ）　Ｓ　：還流式真空脱ガス前の溶鋼中の

〔０〕濃
度（ｗｔｐｐｍ） なお、上記において、脱炭反応が遅滞し始めた後の一時
点とは、精錬中の溶鋼のＣが０，６　ｗｔ％から０．１
　ｗｔ％の範囲に低下した時点とすることが好ましく、
これは、あまり早くから酸素ガスと不活性ガスの混合ガ
スを用いて吹錬すると、精錬時間が長くなるためである
。 また、還流式真空脱ガスにおいて吹き付ける酸素含有ガ
スとは、八ｒ＋　ＮＺ＋水蒸気、　Ｈｅのうち１種又は
２種以上を含有するガスのことである。 （作　用） この発明の詳細を以下に説明する。 まず、この発明による上底吹き転炉又は底吹き転炉操業
を行なえば、低出鋼〔Ｃ；域でも低酸素化が達成され、
前記（１）式を満足する溶鋼が得られることについて述
べる。 ２３０Ｔｏｎ上底吹き転炉における精錬工程で、精錬ガ
スを溶鋼中の〔Ｃ〕が０．５　ｗｔ％に達するまで酸素
ガスのみで吹錬し、その後、底吹きによる酸素ガスと不
活性ガス（Ａｒ）の混合ガスに切換え強撹拌吹錬を低炭
素域まで行なう。この発明の送ガスパターン２例を第１
図に示す。第１図は横軸に溶鋼［Ｃ）濃度、縦軸に底吹
きガス量、及び上吹きガス量をとったもので、この送ガ
スパターン２例と、従来法による転炉操業から得られる
［Ｃ１０と（０）よの平衡曲線を第２図に示す。 なお、従来法の上底吹き転炉の吹錬は、酸素のみを使用
し、中炭域（０，６ｗｔ％Ｃ）までは上吹き及び底吹き
で送酸し、以後、吹上めまで底吹きのみの送酸としたも
のである。 第２図から明らかなように、従来法では〔Ｃ〕が０．０
３５ｗｔ％以下で前記（１）式を満足することばできな
いが、この発明方法では低ＳＣ：域でも十分に（１）式
を満足し、〔Ｃ：が０．０４０ｗｔ％以下の低炭素域で
ＣＯ）　５００　ｗｔｐｐＷｌ以下が達成できている。 すなわち、従来法の転炉精錬では、（１）式を満足しよ
うとすると必然的に出Ｅ　（Ｃ〕を高くするよりなかっ
たが、この発明の送ガスパターンで吹錬すれば出Ｎ［Ｃ
］が低い領域でも低酸素化が達成され、かつ、（１）式
を満足することができる。 なお、吹上め〔Ｃ〕と吹上め

〔０〕の平衡については、
第１図における溶鋼ＣＣ）が０．５　ｗｔ％以下の底吹
きによる吹錬期間で、酸素ガスと不活性ガスの混合比を
変えることで制御でき、混合比としては、その〔Ｃ〕濃
度により変化させることが望ましく、可能な吹錬時間に
より左右されるものであるが、 ０゜ の範囲が好ましい。 つぎに、精錬後、還流式真空脱ガスによる脱炭処理前の
溶鋼〔Ｃ〕ｓと

〔０〕ｓの関係を（１）式、すなわち、
〔Ｃ］、≧０．５　（０）　ｓ　とする理由について述
べる。 一般に還流式真空脱ガスにおける〔Ｃ〕と

〔０〕の平衡
式は次式で表わされる。 ｌｏｇ　（［Ｃ］　・［０］　・１０−”／Ｐｃｏ）　
＝　−（１６０／Ｔ＋２．００３）−−−−−・−−一
−−−−−・−（２）ここに 〔Ｃ〕　：溶鋼中の炭素濃度（ｗｔｐｐｍ）。 〔Ｏ］　：溶鋼中の酸素濃度（ｗｔｐｐｍ）。 Ｐｅａ：真空槽内のＣＯ分圧（ａｔＩｌｌ）。 Ｔ　：溶鋼温度（Ｋ）。 一方、−船釣に脱炭は次式で表わされる。 〔Ｃ）　＝　（Ｃ〕ｓｊ！ｎ　（ｋｔ）　　　　−−−
−−−−−−−−−−−（３）ここに に：みかけの脱炭速度定数（１／ａ＋ｉｎ）。 Ｌ：脱炭処理時間（ｓｉｎ）。 （Ｃｐｓ：還流式真空脱ガス処理前（脱炭前）の溶鋼中
の炭素濃度（ｗｔｐｐｍ）。 〔Ｃ〕　：還流式真空脱ガス処理による脱炭後の溶鋼中
の炭素濃度（ｗｔｐｐｍ）。 還流式真空脱ガス処理による脱炭を行う場合、上記（２
）弐と（３）式について、Ｔ　：　１５６０°Ｃから１
６８０”Ｃ、Ｐ　ｃｏ　＜　１　ａ　ｔｍの条件で、〔
Ｃ〕ｓと

〔０〕。 の関係が、ｋに影響を及ぼし脱炭の進行を阻害する領域
（単にＡ領域という）と、ｋに影響を及ぼさず脱炭が進
行する領域（単にＢ　ａ−Ｗ域という）を調査した。 この結果は第３図に示すようになった。すなわち、第３
図は横軸を〔Ｃ〕　Ｓ　、縦軸Ｃｏｄｓとして上記Ａ領
域とＢ領域を示したもので、両者の境界は下記の（４）
式で表わされる直線となった。 〔Ｃ〕　ｓ　＝０．５　ＣＯ）　ｓ　　　　−−−−一
・−−一−−−・・−−−−−−（４）従来法で還流式
真空脱ガスによる脱炭処理を行う場合は、Ａ　６５域で
は溶鋼中の〔Ｃ〕に対し溶鋼中の

〔０〕が不足し、十分
な脱炭ができないため、溶鋼中の〔Ｃ〕に対し溶鋼中の
（０）が十分にあって脱炭の進行に支障のないＢ領域で
ある必要があった。したがって、転炉ではＢｆｉｌ域の
組成を有する溶鋼を溶製出鋼せざるを得なかった。第４
図は横軸に〔Ｃ〕、　、縦軸

〔０〕ｓをとり、従来法の
極低炭素鋼の操業領域を斜線で示したものである。なお
、これらは上底吹き転炉、底吹き転炉についてのもので
ある。ここで、吹錬は酸素のみで行ない、上底吹きの場
合は中炭域（０，６ｗｔ％Ｃ）まで上吹き及び底吹きの
送酸、以後吹上めまで底吹きのみで送酸したものであり
、底吹きの場合は、吹上めまで底吹き送酸を続けたもの
である。 この第４図から明らかなように溶鋼中の

〔０〕は多くな
っており、この〔Ｏ′Ｊが、鋼品質に悪影響を及ぼして
いた。 上記に対し、この発明法は、転炉でＡ領域の組成を有す
る溶鋼を溶製出鋼し、これを用いて還流式真空脱ガス処
理を行うに当り、不足する酸素を、還流式真空脱ガス処
理槽内の溶鋼表面に吹きつけることにより、溶鋼の脱炭
を促進させるものであり、かくすることにより、転炉溶
製から還流式真空脱ガス終了までの溶鋼中の

〔０〕は低
く、品質の優れた綱が得られることになる。 ここで、上記真空槽内の溶鋼表面に酸素を吹きつけるこ
とは、脱炭反応は溶鋼表面が最も有利であること、さら
には、前記した特開昭５１−１４０８１５号公報に開示
されている技術のように溶鋼中に酸素を吹き込むことを
しないため、溶鋼中の〔０：が上昇することがないこと
、また、吹きつける酸素の１部が発生するＣＯガスを燃
焼させ、熔綱の温度降下を抑制できることなどにもよる
ものである。 以上のように、還流式真空脱ガスによる脱炭処理前の溶
鋼中の〔Ｃ〕ｓと［０］、の関係は、従来行われていた
Ｂ　’６Ｍ域にくらべ、〔Ｃ〕Ｓが高く、

〔０〕ｓの低
いＡ　ｇ域とし、かつ、還流式真空脱ガスによる脱炭処
理では、〔０］の上昇のない上記方法を用いることによ
り、

〔０〕の少ない品質の優れた極低炭素鋼が得られる
もので、このためには、前記したＡ領域とＢ領域の境界
の直線式（４）から導き出される前記した（１）式を満
たすことが必要になる。 つぎに、転炉精錬での吹上め〔Ｃ］を０．０４ｗｔ％と
する理由について述べる。 第５図は転炉出鋼〔Ｃ〕と還流式真空脱ガスによる〔Ｃ
〕が１５ｗｔｐｐｎ＋から１０ｗｔｐｐｍの範囲に達す
るまでの脱炭処理時間の関係を示すグラフである。 第５図から出鋼［Ｃ）の増加にともなう脱炭処理時間の
増加する割合は、出鋼〔Ｃ〕が０．０４０　ｗｔ％を屈
曲点としてこれを超えると大きくなり、また、脱炭処理
時間の短縮という観点から脱炭処理時間の上限を１５分
とすると、出ｍ　〔Ｃ〕　、すなわち吹上め〔Ｃ〕は０
．０４０ｗｔ％以下とすることが必要になる。 つぎに、転炉操業頭載から還流式真空脱ガス処理による
脱炭の状況、及び、還流式真空脱ガス終了時の溶鋼〔０
〕と取鍋スラグ中の（Ｔ、　Ｆｅ）濃度の関係などにつ
いて述べる。 第６図は、この発明法と、従来法について、横軸に〔Ｃ
〕ｓ縦軸に（０）をとり、２３０　ｔｏｎ上底吹き転炉
による操業領域から還流式真空脱ガス処理による脱炭の
状況を対比したものである。 第６図から明らかなように、この発明法は従来法と同−
出ｔｌＡ　ＣＣ〕で較べて低酸素とすることができる。 すなわち、従来法で（Ｃ〕ｓが例えば３００ｗｔｐｐｍ
では、前記Ｂ　Ｎ域にならざるを得ないが、この発明法
ではへ領域で転炉操業が可能となる。 さらに、Ａ　Ｓｉ域から還流式真空脱ガスによる脱炭を
開始しても十分に脱炭ができることを示している。 第７図は、２３０Ｔｏｎ上底吹き転炉におけるこの発明
法と、従来法について、還流式真空脱ガスによる脱炭処
理に引き続きキルド処理を施した後の溶鋼トータル〔０
］と取鍋スラグ中の（Ｔ、　Ｆｅ）濃度の関係を示す。 この発明方法による場合は、出鋼

〔０〕を低くしている
ため、転炉スラグ中の（Ｔ、　Ｆｅ）が低く、１０−ｔ
％以下とすることが可能となっている。したがって、第
７図の還流式真空脱ガス処理終了時の溶鋼中の

〔０〕ｓ
取鍋スラグ中の（Ｔ、　Ｆｅ）共に従来法による場合に
比し低い値を示している。 なお、第７図において、（Ｔ、　Ｆｅ）の低下にともな
い

〔０〕も低下しているが、これは上記両者が平衡状態
にあるためである。 つぎに、真空脱ガス処理による脱炭前の溶鋼中の〔Ｃ〕
ｓと〔０］、の調製方法について述べる。 ＣＣ，；ｓと

〔０〕ｓを前記（１）式の関係とするため
には、精錬炉での精錬に際しては、吹上め〔Ｃ：・を下
げすぎないように計算制御を行い、また、吹上め時に溶
鋼中の〔Ｃ〕と（０）を測定し、前記（１）式を満足さ
せるために（０）が高い場合は、出鋼時取鍋へ八２など
の脱酸剤を投入し調製することでよい。 （実施例） ２３０　Ｔｏｎ上底吹き転炉で精錬した後、還流式真空
脱ガス装置にて脱炭処理を行ない、極低炭素鋼を溶製す
る工程に、この発明方法と、従来方法を適用し、それぞ
れ、適合例、比較例とした。 ここで、適合例は９ヒートの例であり、転炉精錬におい
ては、第１図に示す送ガスパターンＩ及び■を用い、真
空脱ガスによる脱炭処理においては上吹き酸素ガスを使
用した。 一方、比較例は５ヒートで、転炉精錬においては、酸素
のみで中度域（０，６ｗｔ％Ｃ）までは上底吹き送酸、
以後吹上めまでは底吹きのみで送酸を実施した。真空脱
力スムこよる脱炭処理においては酸素ガスを使用した場
合と使用しなかった場合の２種類とした。 これらの結果をまとめて表１に示す。 表１においで、比較例として、出鋼：Ｃ：を低下させ、
前記Ｂ領域で従来法の転炉操業を行ったヒートＮｏ、　
１及び２は、脱炭処理後の［Ｃ］は低いが、

〔０〕が多
く、かつ、真空脱ガスで酸素ガスを使用しないため脱炭
処理時間も長い。また、前記Ａ領域で従来法の転炉操業
を行ったヒートＮＯ３は、出鋼〔Ｃ］が高く、真空脱ガ
スで酸素ガスを使用していないため、脱炭処理後の〔Ｃ
〕も高く、かつ脱炭処理時間も長い。さらに、ヒー）　
Ｎｏ、　３と同様、Ａ％ｉ域で従来法の転炉操業を行っ
たヒート陥、４及び５は、出鋼〔Ｃ〕を高くせざるを得
す、その結果、真空脱ガスで酸素ガスを使用しているも
にもかかわらず、脱炭処理時間が長い。 一方、適合例のヒー）Ｎα６から１４は、いずれも脱炭
処理後の〔Ｃ〕が低く、かつ脱炭処理時間も１５分以下
と短い。さらにスラグ中の低（Ｔ、　Ｆｅ）化も達成さ
れている。 このように、この発明法を適合すれば、酸素の少ない高
級な極低炭素鋼を効率よく溶製することができる。 （発明の効果） この発明は、極低炭素鋼の溶製に当り、転炉で、脱炭反
応が遅滞し始めた後の一時点で、精錬ガスを底吹きによ
る酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスへの切換えのもと
で吹錬を継続して、吹上め〔Ｃ〕　０．０４０　ｗｔ％
以下で、［Ｃ〕ｓ≧０．５［（Ｃｓの関係を達成させ、
続いて行う還流式真空脱ガスによる脱炭処理においては
、酸素ガスを溶鋼表面に吹きつけることにより脱炭効率
を向上させるもので、 この発明によれば、溶製処理時間が短縮され、かつ、従
来より低い〔Ｃ〕で、網中のトータル（０〕の少ない品
質の優れた極低炭素鋼を溶製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、上底吹き転炉操業における、溶鋼中〔Ｃ〕濃
度変化にともなうこの発明法の上吹き酸素、底吹きガス
の送ガスパターン２例を示すグラフ、 第２図は、この発明法と従来法による上底吹き転炉操業
から得られる〔Ｃ］、と〔０］、の平衡曲線を示すグラ
フ、 第３図は、真空脱ガス処理により脱炭を行う場合の〔Ｃ
〕ｓと

〔０〕ｓの関係において、脱炭の進行が阻害され
るＡ領域と脱炭が進行するＢ領域を示すグラフ、 第４図は、転炉操業の〔Ｃ〕と

〔０〕の関係で従来法の
操業領域を示すグラフ、 第５図は転炉出鋼〔Ｃ〕と還流式真空脱ガスによる〔Ｃ
］が１５ｗｔｐｐ−から１０ｗ　ｔｐｐａ＋の範囲に達
するまでの脱炭処理時間の関係を示すグラフ、第６図は
、２３０Ｔｏｎ上底吹き転炉におけるこの発明法と従来
法の転炉操業領域から還流式真空脱ガス処理による脱炭
状況を示すグラフ、及び、第７図は、２３０Ｔｏｎ上底
吹き転炉におけるこの発明法と、従来法について、還流
式真空脱ガスにより脱炭処理に引き続きキルド処理を施
した後の溶鋼トータル

〔０〕と取鍋スラグ中の（Ｔ、　
Ｆｅ）濃度の関係を示すグラフである。 第２図 〔Ｃ〕５　（ｗｔ　ｐｐｍ） 第３図 （Ｃ〕５　（ｗｔ　ｐｐｍ） （０〕＝１０−１５　ｗｔ　ｐ幻１τ０欣／！幻理ｅ１
間（分） （０）ｓ　（Ｗｔ　ＰＰ’ｙｎ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、極低炭素鋼を溶製するに当り、酸素上底吹き転炉、
   又は底吹き転炉の精錬工程において、脱炭反応が遅滞し
   始めた後の一時点までは、精錬ガスとして酸素を供給し
   、その後、Ａｒ、ＣＯ＿２、及びＮ＿２の１種又は２種
   以上と酸素との混合ガスを用いる底吹きに切換えて吹錬
   を継続し、０．０４０ｗｔ％以下に達する吹上め〔Ｃ〕
   にて、未脱酸又は弱脱酸状態で下記式を満たす溶鋼を取
   鍋に出鋼し、この溶鋼を還流式真空脱ガス槽内にて、上
   吹きランスにより酸素ガス又は酸素含有ガスを溶鋼表面
   に吹き付けながら脱炭処理を行うことを特徴とする極低
   炭素鋼の溶製方法。 記 〔Ｃ〕＿ｓ≧０．５〔Ｏ〕＿ｓ・・・（１）ここで 〔Ｃ〕＿ｓ：還流式真空脱ガス前の溶鋼中の〔Ｃ〕濃度
   （Ｗｔｐｐｍ） 〔Ｏ〕＿ｓ：還流式真空脱ガス前の溶鋼中の〔Ｏ〕濃度
   （ｗｔｐｐｍ）