JPH04318118A

JPH04318118A - 極低炭・極低硫鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH04318118A
Application number: JP11224791A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Isono; 磯野　貴宏; Kazuo Onuki; 一雄大貫; Hideo Ikeda; 秀夫池田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1992-11-09

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃ≦０．００８％、Ｓ
≦０．００１％の極低炭・極低硫鋼を、容易にかつ経済
的に製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、極低硫鋼を溶製するに際しては、
溶銑の脱硫処理のみによっては、Ｓ≦０．００１％の極
低硫鋼を得る事は困難である。そこで、製鋼炉からの出
鋼後、二次精錬段階で脱硫処理を行う必要がある。二次
精錬段階での脱硫処理方法としては、例えば、特公平２
−４５６８６号公報に見られるように、製鋼炉での出鋼
後に取鍋内のスラグを除滓し、その後、取鍋内に脱硫に
最適なスラグ組成を形成するような添加物を添加して、
アーク加熱によりスラグの滓化を促進し、不活性ガスに
より、スラグ−溶鋼間を攪拌し、脱硫処理（いわゆる、
取鍋精錬炉（以後ＬＦと呼ぶ）の脱硫操業）を行うもの
が公知であるが、このアーク加熱を用いる方法では、ア
ーク電極としての炭素電極の溶損による溶鋼中へのカー
ボンピックアップが問題となり、実際上Ｃ≦０．００８
％の極低炭組成の溶鋼は溶製出来ないのが実情である。また、極低炭・極低硫鋼を製造する場合、以下の例が公
知である。例えば、特公昭５８−１７２４８号公報によ
れば、転炉にて精錬された溶鋼をＲＨなどの真空脱ガス
処理により脱炭後、Ａｌ、Ｓｉのどちらか一方あるいは
両方を添加して脱酸し、引き続いて例えばＣａＯとＣａ
Ｆ２を主成分とするフラックスを同一の設備内で添加し
て攪拌処理し、無方向性電磁鋼用の極低炭・極低硫溶鋼
が製造されている。ところが、上記のフラックスの添加
により真空脱ガス槽内の耐火物の溶損が増大し、耐火物
コストが上昇するのみならず、溶損により安定操業が困
難となり、結果として極低硫鋼の製造が困難となるとい
う問題がある。また、脱炭、脱酸処理後に脱硫処理を行
うことで処理時間が増加するため、転炉の出鋼温度を上
げざるを得なくなり、転炉耐火物コストの上昇や生産量
の低下も問題となる。一方、文献（鉄と鋼、７６（１９
９０）ｐ．１９４８）に紹介されているＲＨ処理設備に
粉体吹き込み機能を付与した処理方法を用いる場合でも
、脱硫反応を促進するために吹き込みフラックスの溶融
促進を図る必要があることから、フラックスはＣａＯと
ＣａＦ２を主成分とするものを使用し、上述と同様に耐
火物の溶損が問題となることを予測できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
ような真空脱ガス設備の耐火物コスト増大あるいは製鋼
炉の出鋼温度上昇を有利に解決する極低炭・極低硫鋼の
製造方法を得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るための、この発明の要旨とするところは、Ｃ≦０．０
０８重量％、Ｓ≦０．００１％の極低炭・極低硫溶鋼の
製造方法において、製鋼炉で溶製された溶鋼を取鍋に出
鋼し、この取鍋内の溶鋼を真空脱ガス処理によりＣ≦０
．００８％まで脱炭し、更にｓｏ１．Ａｌ≧０．２％を
溶鋼に含有させた条件で、続いて、この溶鋼に対してプ
ラズマ加熱方式により溶鋼上部から加熱するとともに、
取鍋内溶鋼を攪拌しながら、スラグ中のＣａＯとＳｉＯ
２の含有量の比率で規定される塩基度（以下塩基度と呼
ぶ）が８以上の条件で脱硫処理を行って、Ｓ≦０．００
１％にすることを特徴とする極低炭・極低硫鋼の製造方
法である。

【０００５】以下、本発明の内容を詳細に説明する。従
来、　極低炭・極低硫鋼の溶製は、真空脱ガス設備にて
脱炭、脱酸、成分調整、脱硫を一括して順次処理してい
たが、本発明の特徴とするところは、真空脱ガス設備に
よる脱炭、脱酸および成分調整処理とプラズマ加熱設備
による脱硫処理とを分割し、製鋼炉ならびに真空脱ガス
工程の熱負荷ならびにフラックスによる耐火物溶損の負
荷を大幅に軽減するとともにプラズマ加熱で容易に脱硫
処理を実施し、Ｓ≦０．００１％の極低硫鋼を得ること
にある。本発明による極低炭・極低硫鋼の溶製において
は、まず、製鋼炉から出鋼された溶鋼を真空脱ガス処理
装置においてＣ≦０．００８％の極低炭領域まで脱炭処
理を行い、ひきつづき、同装置で調整の必要な各種合金
鉄を添加して成分調整を行う。既述のように、従来法で
はここで溶鋼中に主としてＣａＯおよびＣａＦ２よりな
るフラックスを投入するが、本発明では、真空脱ガス処
理はこの時点で終了する。このため、真空脱ガス槽内の
耐火物はＣａＯ、ＣａＦ２による大きな溶損を受ける事
がなく、真空脱ガス装置の耐火物費用が低減される。ま
た、脱硫に要する溶鋼攪拌時間も必要なくなるため、真
空脱ガス処理時間が短縮され耐火物損耗量が低減される
と共に、真空処理中の溶鋼温度降下量も低下し、製鋼炉
の出鋼温度を低減することにより、熱負荷の低減を行う
ことが出来る。

【０００６】次に、プラズマ処理における溶鋼加熱、脱
硫特性に関して述べる。いわゆるＬＦに代表される電極
加熱方式ではスラグの滓化と溶鋼加熱とを同時に行う事
ができる点はプラズマ加熱と同じだが、スラグ中に電極
を浸漬させ、アーク放電を行うため、スラグ厚みを確保
することが加熱効率を高めるポイントとなっている。　
これに対し、プラズマ加熱設備では、電極を浸漬する必
要がない事から、スラグ厚みの制約はなく、可能な限り
スラグ厚みを薄くすることができる。したがってスラグ
の溶融を促進でき、スラグ温度を高められる。また、溶
鋼への着熱量も自ずと高まり、プラズマ処理中における
溶鋼の自然温度低下を防止でき、投入電力にも依存する
が、溶鋼温度を保持し、あるいは上昇させることも可能
となる。さらに、プラズマ加熱では電極を非浸漬である
ため、ＬＦで問題となるような炭素汚染の問題は皆無で
ある。

【０００７】次に、プラズマ処理による脱硫の特徴につ
いて述べる。発明者らは、種々の実験を重ねた結果、攪
拌しながら交流プラズマ加熱処理を行う事により、溶鋼
を脱硫し、目標としている。Ｓ≦０．００１％を達成す
るスラグ条件を見出した。これを図３および図４に示す
。同図は現行の転炉出鋼成分条件を前提にしたものであ
る。図２に示すように、スラグの塩基度が８以上、溶鋼
中のＡｌ含有量が０．２％以上であれば容易に脱硫する
ことを見出した。なお、図３の縦軸に示した脱硫率は、
下記の式で規定される値である。　　従来、高塩基度のスラグはスラグ融点が高くなるの
で、塩基度調整のためにＣａＯを添加したのみではＣａ
Ｏは溶融せず脱硫能は向上しない。そこで、ＣａＯの溶
解を促進しスラグの流動性を確保するため、ＣａＦ２な
どの滓化促進剤を添加することが一般に行われている。しかしながら、この副作用として耐火物の溶損が助長さ
れていることは前述の通りである。本発明では、　スラ
グ上方からのプラズマ加熱方式のためにスラグ温度が上
昇し、滓化促進剤を添加しなくても安価なＣａＯ添加で
高塩基度のスラグが容易に溶融する状態になる。しかも
、ＬＦに比べてスラグ厚みが薄いため、スラグ溶融時間
も短いことが特徴である。また、図４については、溶鋼
中のＡｌ含有量およびスラグ塩基度による脱硫処理後の
スラグ中の酸化性成分（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）の含有量の変
化を示したものである。溶鋼中のＡｌ含有量が高い程、
また、スラグの塩基度が高い程プラズマ処理によってス
ラグが強還元される事が分かる。脱硫が効率よく進める
ためには、スラグ中の酸化性成分（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）含
有量を１％以下に抑える事が重要であり、このため、溶
鋼中のＡｌ含有量は０．２％以上とする必要がある。鋼
中のＡｌ含有量が０．２％以下では、スラグの還元が不
充分であり、充分な脱硫能が得られない。また、同一鋼
中Ａｌ濃度の場合であっても、スラグ塩基度が低いと、
スラグ中の酸化性成分（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）の還元が進ま
ず、スラグ塩基度は８以上である事が必要である。この
ように、鋼中のＡｌ含有量が０．２％以上、スラグ塩基
度が８以上であれば、プラズマ加熱処理中に溶鋼中のＡ
ｌがスラグ中の酸化性成分（ＦｅＯ、ＭｎＯ等）を還元
する事により、　スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）が１％
以下に低減し、スラグの脱硫能が向上し、Ｓ≦０．００
１％の脱硫を行う事が可能である事を見出した。また、
溶鋼中へのＡｌ添加は、真空脱ガス処理中の脱炭処理後
に行うことが望ましいが、プラズマ加熱処理装置での処
理中に行う事も可能であり、脱硫処理上の問題はない。なお、プラズマ処理における取鍋耐火物の溶損の程度は
軽微である。これは、スラグに滓化促進剤を用いていな
いことが要因としてあげられる。プラズマ発生方式とし
ては、交流プラズマ加熱方式を用いれば、プラズマトー
チ同士の間でプラズマが発生するため、溶鋼側に電極を
持つ必要がなく（直流プラズマでは一般にトーチ側を陰
極とし、溶鋼側を陽極として（取鍋底部に陽極を設置）
両者の間にプラズマを発生させる）、取鍋側の設備制約
がまったく無く、設備上有利である。

【０００８】次に、溶鋼の攪拌条件に関して述べると、
攪拌の付与により溶鋼とスラグとの反応は促進されるこ
とは公知の事項であるが、本発明においては鋼中のＳを
スラグによって除去するため、溶鋼とスラグとを同時に
攪拌する事が不可欠である。このような、溶鋼・スラグ
の攪拌方式としては、電磁誘導攪拌・インペラー等によ
る機械的攪拌等の方法もあるが、設備的簡易さ、安価さ
、溶鋼・スラグ間の攪拌効率等を考えれば、取鍋底部か
ら吹き込むガスによる攪拌を行うことが望ましい。吹き
込みガスの種類としては、溶鋼に対する汚染の少ない不
活性ガス（Ａｒ等）を用いる事が望ましい。ただし、攪
拌力の増大によりスラグによる脱硫反応は向上するもの
の、一方では処理費用の増大や溶鋼飛散によるプラズマ
トーチ損傷などの観点から最適な攪拌条件があり、ガス
攪拌の場合には０．３〜１５．０Ｎｌ／ｍｉｎ／ｔｏｎ
のガス吹き込み量が望ましい。また、加熱室内雰囲気の
ガスシールや電力条件については、雰囲気中の微量酸素
が溶鋼中の還元剤、例えばＡｌやＳｉ、と反応し、溶鋼
を汚染するため、工業上可能な限り、雰囲気の不活性ガ
スシールを実施する必要がある。プラズマ電力は、これ
も工業上可能な限り、大容量化することが望ましいが、
目安として溶鋼の温度を処理前後で低下させないために
は、３０〜５０ｋＷ／ｔｏｎの電力が望ましい。

【０００９】

【実施例】温度１６００℃の溶鋼１００ｔｏｎと前工程
スラグとして転炉スラグが約３００ｋｇ流入した取鍋を
ＲＨにて真空脱炭・脱酸し、さらに所定の組成に成分調
整した後に、以下の処理を施した。図１及び図２に示す
ように、取鍋１をプラズマ加熱処理装置に導入し、上蓋
３を取鍋上に下降し、取鍋１、スラグ６、上蓋３からな
る空間内にシール用不活性ガス導入孔７よりＡｒガスを
導入する。上蓋のトーチ挿入孔８よりプラズマトーチ４
を挿入し、プラスマ９を発生させると共に、合金・副原
料投入孔１０より石灰，硅砂等の添加材を投入し、スラ
グ塩基度が８以上となるように調整する。この時、必要
に応じてＡｌ源も投入する事ができる。また、取鍋１底
部のガス吹込み装置２より、攪拌用Ａｒガスを導入し、
溶鋼５およびスラグ６を攪拌する事により、脱硫処理を
実施する。プラズマ加熱脱硫処理実施前の溶鋼組成を表
１に、また、プラズマ加熱脱硫処理実施後の溶鋼組成お
よび耐火物用損指標・処理中温度降下量を表２に示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】なお、耐火物溶損指標は本発明の耐火物溶
損量を１とした、ＲＨおよび取鍋の耐火物溶損量の比較
指数であり、小さな値ほど溶損量が少ないことを意味す
る。（従来の方法による操業例）製鋼炉により溶製・出鋼さ
れた溶鋼を取鍋に受鋼し、ついでこの溶鋼を真空脱ガス
設備に導入し、脱炭処理を施した後脱酸・成分調整し、
さらに真空処理槽内にＣａＯおよびＣａＦ２を主成分と
するフラックスを投入し、１０分間の攪拌（脱硫処理）
を行った。表３に脱硫処理前の溶鋼成分、表４に脱硫処
理後の到達Ｓ値および脱硫処理前後の温度降下量、耐火
物溶損指標を示した。

【００１３】

【表３】

【００１４】

【表４】

【００１５】（本発明と従来法との比較）本発明の方法
によれば、従来法に比較して、耐火物溶損が少なく、処
理中温度降下量が少ない状態で、　従来法と同等もしく
はそれ以上の脱硫を実現し、極低炭・極低硫鋼を溶製す
ることができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、Ｓ≦０．００１％の極低炭・
極低硫鋼を製造する方法であり、プラズマの加熱能力に
よって難溶融性ではあるが安価なＣａＯを利用し、さら
に耐火物の溶損の問題を解消して併せて前工程の温度負
荷を軽減することができるというコストメリットを有す
る。したがって、極低炭・極低硫鋼の量産を可能にし、
鋼材の品質向上を介して工業上の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するのに用いる設備の一例を示す
上面断面図、

【図２】同、本発明を実施するための設備の一例を示す
断面図、

【図３】脱硫に及ぼす塩基度および溶鋼中Ａｌ含有量の
効果を示す説明図、

【図４】スラグ酸化度（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）の低減の及ぼ
すスラグ塩基度および溶鋼中Ａｌ含有量の効果を示す説
明図である。

【符号の説明】１　　取鍋２　　ガス吹込み装置３　　上蓋４　　プラズマトーチ５　　溶鋼６　　スラグ７　　シール用不活性ガス導入孔８　　プラズマトーチ挿入孔９　　プラズマ１０　　合金・副原料投入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ｃ≦０．００８重量％（以後％）、Ｓ
≦０．００１％の極低炭・極低硫鋼の製造方法において
、溶鋼を真空脱ガス処理によりＣ≦０．００８％まで脱
炭し、　ｓｏ１．Ａｌ≧０．２％を溶鋼に含有させた条
件の下で、続いて、この溶鋼に対してプラズマ加熱方式
により溶鋼上部から加熱するとともに、取鍋内溶鋼を攪
拌しながら、スラグ塩基度８以上の条件にスラグ組成を
コントロールする事により脱硫処理を行って、Ｓ≦０．
００１％にすることを特徴とする極低炭・極低硫鋼の製
造方法。