JPH04198413A - 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） 本発明は溶鋼の減圧処理によって溶鋼中の炭素が１０ｐ
ｐｍ以下の極低炭素鋼の製造方法に関する。

（従来の技術） 自動車用冷延鋼板等加工性のよい冷延鋼板の要求が極め
て高く、これら素材を経済的に製造するべく、連続焼鈍
プロセスの実用化が拡大しており、一方これに適合する
累月として炭素か１０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼か要求さ
れている。

従来から低炭素鋼は転炉において炭素００２〜０．０５
％まて脱炭した溶鋼をＤＨ法やＲＨ法等の真空脱ガス装
置を用いて減圧下で脱炭する方法が行われている。これ
までの操業経験ならひに脱炭挙動解析により減圧下て脱
炭速度を増大するには溶鋼の減圧反応槽内と取鍋間の循
環流速を増大すること、反応界面積を増大することか重
要であることか判明した。

そこで、ＤＨ法てはＥ−降ストロークの確保、昇降パタ
ーンの適正化、またＲＨ法ては環流管径の拡大、環流Ａ
「ガスを増加する等の方法か提案されている。一方極低
炭素化の方法として、例えは特開平１−２４６３１４号
公報に開示するように減圧反応槽内の上方より装入され
た上吹きランスより脱炭反応の後半に不活性カスを浴面
下より供給して脱炭反応を促進するか、あるいは、浴面
上より酸化鉄粉等を吹きつけて脱炭限界を拡充するとと
もに、極低炭素域ての脱炭速度を増大する（鉄と鋼、１
９８６年５１１０４　）等の方法も提案されている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、これ等従来の極低炭素化の方法ては例え
はＤＨ法ては昇降に伴う溶鋼の流入制用の追従性に限界
があり、ＲＨ法ては環流管径の拡大に限界かあり、環流
用Ａｒガスをいたずらに増加すると極低炭素域での脱炭
に必要な高真空度を損なうとともに、激しいスプラッシ
ュにより反応槽内に地金か堆積し正常な減圧化精錬が不
可能になる等の操業上の支障か生じる。

また、減圧反応槽内の上方より装入された上吹きランス
より脱炭反応の後半に不活性カスを浴面下より供給して
脱炭反応を促進する方法、浴面上より酸化鉄粉等を吹き
つりて脱炭限界を拡充するとともに、極低炭素域ての脱
炭速度を増大する方法も極低炭素域での脱炭速度の停滞
を解消するにはいたらない。

本発明は前述のような現状に鑑み極低炭素鋼の脱炭を迅
速に行い、且つ減圧反応槽内の地金イ」着を大幅にφ￥
減しつる極めて効果的な極低炭素鋼の製造技術を提供す
ることにある。

（課題を解決するだめの手段） 発明者は極低炭素鋼溶製時の精錬効率向」二を目標に特
に３０　ｐｐｍ以下の極低炭素域て脱炭反応が停滞する
現象を改善することを検討してきた。通常の精錬ては０
０２〜０．０４％Ｃて転炉の吹錬を終了し真空精錬され
ているが精錬反応は０４０〜５０　ｐｐｍまては旦の拡
散律速て進行する。しかじ脱炭反応速度の絶対値か小さ
くなり気泡の発生が減少し、真空槽内の気体溶鋼界面の
更新も少くなる状況下での脱炭反応では互や旦等の界面
活性元素の存在が反応の進行を阻害することか知られて
いる。この現象に関し数多くの基礎研究を実施して以下
の基礎知見を確認した。

すなわち ■　９が３００ｐｐｍ以下の比較的高いＣ域て脱炭速度
が十分に大きい領域では杏２１０〜８００ｐｐｍで互は
脱炭反応速度にあまり影響しない。

■　上記条件下てＯ＜２００ｐｐｍでは脱炭速度は減少
する。つまり反応かｐの拡散律速より旦の拡散により決
まる。

■　且レベルの影響を評価するべくスタート時のｑレベ
ルを低くした実験すなわちＣ＜３００、Ｓ　＜２００ｐ
ｐｍ、Ｏ〜ｌｏＯｐｐｍに溶＃４浴面上より酸化性ガス
を吹きつけると鋼浴中に酸素レベルの上ｙ、とともに脱
炭速度は速くなりＣ岬２００ｐｐｍ近くまてはほぼ一定
の脱炭速度定数で反応が進行するが９弁１５ｐｐｍ旦今
１３００ｐｐｍ近傍で一段と脱炭反応は停滞する。

■　■において酸化性ガスに代り約１００メツシユ粒の
細粒とした鉄鉱石粉をＡｒガスとともに吹きつけること
により９レベルが低くとも■のケースの約２倍の脱炭速
度定数で脱炭が進行する。しかし且≦３０　ｐｐｍ　、
旦≧２５０ｐｐｍで■のケースとほぼ同じ脱炭速度定数
に低下し脱炭反応か阻害される。

本発明は上記基礎知見をベースに極低炭素域での脱炭促
進実験を実施し微粒の酸化鉄粉を溶鋼面上より吹きつけ
脱炭を促進する方法におり１でもなお観察されるＣ　＜
３０　ｐｐｍ以下で認められる脱炭の停滞現象を排除し
、Ｃ＜１０ｐｐｍの極低炭素鋼を効率よく迅速に溶製す
る方法を見出したものである。

すなわち鋼浴中各レベルを２５０ｐｐｍ未満好ましくは
１１００ｐｐ程に低下させるとともに９痣３０ｐｐｍま
で脱炭が進行後立レベルをへρ等の強制脱剤の添加によ
り３００ｐｐｍ未満、好ましくは、２００〜５０　ｐｐ
ｍにコントロールしながら、約１００メ・ンシュの微粒
の酸化鉄粒を鋼浴上面より吹きつけるか、減圧反応槽の
側壁の鋼浴面下の比較的浅い位置５０〜２５０ｍ／ｍ深
さに設置したカス吹込み孔よりアルゴンカスとともに吹
込むことによりＣ＜３０ｐｐｍ域での脱炭反応の停滞現
象を緩和してＣ＜１０ｐｐｍの極低炭素鋼の製造を可能
にするとともに従来の酸化鉄吹きつりに対しても精錬時
間を２０〜５０％と犬１］に短縮てきることを見出した
ものである。

この際減圧反応槽内の真空度は２　Ｔｏｒｒ未渦と出来
るた番プ低くすることが望ましい。

Ｃが４０　ｐｐｍ以下て３０　ｐｐｍに近い炭素レベル
から且レベルを吹込みを開始する微粒の酸化鉄粉はいた
ずらに多く吹きこんでも鋼中の酸素レベルを上げること
になり、また粒径が大きすきるとこの酸化鉄と溶鋼の接
触界面で発生ずるＣＯガスの発生核の個数を低減するこ
とになるので添加時に飛散損失が大きくならない範囲の
粒径１５０μ〜４００μにするのか好ましく、添加速度
も１００ｇ　Ｆｅ２Ｏ３粒／１ｓｔｅｅ１分以下にする
のか望ましい。また脱炭の進行とともに発生ＣＯカス量
も低減し脱炭進行に必要な立置も減少するので添加する
微粒Ｆｅ２Ｏ３粒の添加速度は漸次減少させるのか好ま
しい。なおこの際ＣＯの発生核サイトとなるＦｅ２Ｏ３
粒の個数の減少を防くべく、より小さい方の粒径の酸化
鉄微粒を添加する方が好ましい。

また、微粒の固体酸化物をキャリアガスにより溶鋼浴面
下２００ｍｍ以下になる槽側壁の浅い位置に設けた吹き
込みは孔より吹き込むとより好ましい。

更に、微粒の固体酸化物としては酸化鉄、酸化マンガン
、酸化クロム等の酸素の供給！原となる物を用い、溶鋼
中への添加手段は投入添加、ｍＫ１１浴面への吹きつげ
あるいは溶鋼中へのインセクション等が可能である。こ
の微粒の固体酸化物の添加前及び添加中に添加する脱酸
剤は溶鋼中酸素と反応性の高い例えは’Ａｌｌ、Ａ１合
金、Ｍｎ　、　Ｍｎ合金等が用いられるが特に肩及びへ
Ｕ合金か好ましい。

ここで、脱炭を行うに際し、予めｍ　ｔＴＡの成分中の
硫黄を［）、（１２５％以下にする理由は硫黄が表面活
性元素であり、００２５％以上ては溶鋼の界面かほぼ硫
黄で飽和される状態になり、界面ての炭素と酸素が反応
してＣＯガス化する化学反応を阻害する傾向にある。−
力漕鋼中の溶解酸素を３００ｐｐｍ以下に保持理由は酸
化鉄粉を酸素源とする［Ｃ］≦４０　ｐｐｍ低炭素域の
脱炭法において鋼浴中酸素レベルが増大すると脱炭速度
か高炭素濃度側での炭素拡散律速により決まる脱炭速度
より小さくなることを見出した。さらに、この脱炭速度
の低下を防ぐべく酸素レベルを３００ｐｌ）ｍ以下の範
囲（好ましくは２００〜５０　ｐｐｍ）にコントロール
すれば良いことから溶解酸素を３００ｐｐｍ以下に保持
すると脱炭か良好に進行する。この溶解酸素はより好ま
しくは２００〜５０ｐｐｍである。この理由は溶解酸素
が５０ｐｐｍ以下減圧界面と溶鋼間でのＧＯ形成反応を
維持するのに極端に低い真空度の確保か必要になるから
全体として脱炭速度か低下する。また、真空度を２　Ｔ
ｏｒｒ以下保持することにより酸化鉄／溶鋼界面でのＣ
Ｏ反応の他にガス／溶鋼界面での脱炭を期待するにはＰ
　ｃｏ＜３．１〜０．７９Ｔｏｒｒの確保か必要であり
、酸化鉄粉の添加速度も極低炭素鋼の脱炭域では０．１
〜１０ｏｋｇ／を分ておこなう。

このように最適化と酸素源として固体酸化鉄を使用する
ことによる鋼浴温度の低下を最少限にするとともに脱炭
とともに脱窒の進行も期待てきるようになる。

（実　施　例） 溶鉄予備処理工程て予めＳ≦００１５％まて脱硫した溶
銑を用い転炉で００２％Ｃに吹き下げた未脱酸鋼を取鍋
に受＋ｊ１５０　Ｔ　ｏ　ｎ　Ｒ１１て１００Ｔ／分の
環流条件の下て脱炭を開始する。精錬時間の後半には稚
内の真空度はＩ　Ｔｏｒｒ以下になった。

この際 ケースに の三つのケースを比較して第１図に脱炭挙動変化を示し
た。ケースＣの本発明の実施によりＣく３０ｐｐｍての
極低炭素鋼域での脱炭の停滞もなくＣ〜１０ｐｐｍ以下
の極低炭素鋼の溶製も可能にするとともに従来のＦｅ２
Ｏ３吹き込み方法より精錬時間を大巾に短縮することか
可能になった。

なお１０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼の迅速溶製は減圧反応
槽の側壁に浴面化２００ｍ／ｍのガス吹込み孔より５０
０ＯＮＮ／分の過大のへｒガスを吹込んた際にも可能で
あったが槽内へのスプラッシュのイ」着がひどくこの方
法を長期にわたり安定して利用することは操業上難かし
かった。これに対しガス吹込み管径を縮小して約１．５
Ｎｍ３７分の后ガスとともに６０〜２０　ｇ／を分の粒
径的１５０μの微細な酸化鉄粉な脱炭の末期に吹込んだ
際にはスプラッシュの発生を大巾に抑制した状態でほぼ
上述のケースＣに相当する極低炭素鋼の迅速精錬が可能
てあった。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明の極低炭素鋼の製造方法を用いる
ことにより、脱炭を迅速に行ない、且つ減圧反応槽内の
地金付着を犬１］に＠減するとともに、脱窒をも可能と
し極低炭素鋼を安定して溶製できる等極めて優れた精錬
法てあ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明（Ｃ）と従来法（Ａ）　、　（Ｂ）　と
の脱炭経過の比較を示す図である。 他４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　容器内の溶鋼を減圧反応槽内に環流、若しくは吸い
   上げて減圧雰囲気下で脱炭を行うに際し、予め溶鋼の成
   分中の硫黄を０．０２５％以下にし、脱炭反応の後半に
   脱酸剤を添加して溶鋼中の溶解酸素を３００ｐｐｍ以下
   に調整した後、微粒の固体酸化物をキャリアガスにより
   溶鋼に添加するとともに、脱酸剤を添加して常に溶鋼中
   の溶解酸素を３００ｐｐｍ以下に保持しつつ脱炭するこ
   とを特徴とする極低炭素鋼の製造方法。