JPH05287361A - 極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

極低炭素鋼の溶製方法

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JPH05287361A
JPH05287361A JP8375992A JP8375992A JPH05287361A JP H05287361 A JPH05287361 A JP H05287361A JP 8375992 A JP8375992 A JP 8375992A JP 8375992 A JP8375992 A JP 8375992A JP H05287361 A JPH05287361 A JP H05287361A
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JP
Japan
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molten steel
gas
mass
decarburization
mol
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Withdrawn
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JP8375992A
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English (en)
Inventor
Akito Kiyose
清瀬明人
Hironori Goto
後藤裕規
Muneyasu Nasu
那須宗泰
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空脱ガス処理により、極低炭素鋼を効率的
かつ経済的に溶製する方法を提供する。 【構成】 [C]濃度が0.02mass%以下の領域
において、炭素源を含まない固体TiH2 ,MgH2
VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の一種もしくは二種以
上の混合物を溶鋼1トン当り毎分0.75モル以上7.
5モル以下の添加速度で溶鋼に添加し、発生するガスに
より気・液反応界面積を増大させ、脱炭反応を促進す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の真空脱ガス装置
において、溶鋼中の炭素(以下、[C]と記す)の含有
量を極微量、例えば、0.001mass%以下まで除
去し、極低炭素鋼を溶製するための効率的かつ経済的な
極低炭素鋼の溶製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、製鉄業においては、溶鋼の脱炭
処理を、例えば第3版鉄鋼便覧II製銑・製鋼671〜6
85ページに示されているような減圧脱炭装置を用いて
実施している。しかし、[C]濃度が0.005mas
s%以下になると脱炭速度が急激に低下し、[C]含有
量を極微量まで迅速に低減することは容易でない。
[C]濃度が0.005mass%以下では、溶鋼内部
からのCO気泡の発生を伴う脱炭反応が少なくなり、溶
鋼自由表面あるいは、吹込まれたAr気泡と溶鋼との界
面における脱炭反応が主体となると言われている。した
がって、[C]濃度が0.005mass%以下の領域
において、気・液反応界面積を増大させて脱炭反応を促
進させる方策がとられる。
【0003】例えば、RH真空脱ガス装置において、
[C]濃度が0.01mass%以下の領域で気・液反
応界面積の増大と溶鋼強撹拌を狙ってH2 ガス、H2
Arガス、アンモニアガスなどの水素含有物質を溶鋼中
に吹込み、水素ガスボイリングをおこなわせることによ
り脱炭反応を促進する方法が特公昭60−21207号
公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この方法の場合、水素
含有ガスを溶鋼中に吹込む際、ガスを吹込むためのポー
ラスレンガや浸漬ランスの異常溶損のため安定して溶鋼
にガスを吹込むことは困難である。さらに、水素を一旦
溶鋼中に溶解させるため、脱炭処理の後に溶鋼から水素
を除去する工程が必要である。このため、処理時間が長
くなり、経済的には不利である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、減圧下において、溶鋼の脱炭処理を実施する
にあたり、溶鋼中の炭素濃度が0.020mass%以
下の領域で、真空槽内の溶鋼に、固体TiH2 ,MgH
2 ,VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の一種もしくは二
種以上の混合物を溶鋼1トンあたりに毎分0.75モル
以上、7.5モル以下の添加速度で添加することを特徴
とする極低炭素鋼の溶製方法を提供するものである。
【0006】
【作用】以下、本発明について詳細に述べる。本発明の
本質は、ガス成分を含有する固体物質を溶鋼に添加した
ときに瞬間的に分解して発生するガスによって、気・液
反応界面積を増大させることにある。
【0007】一般に、減圧下での溶鋼の脱炭反応は、大
きくつぎの3種類に分類される。すなわち、 溶鋼内部、耐火物表面で[C]と酸素(以下、[O]
と記す)との反応。この場合はCO気泡の発生を伴う。 減圧雰囲気にさらされている溶鋼自由表面での、
[C]と[O]との反応。 溶鋼中に吹込まれたアルゴン気泡と溶鋼との界面で起
こる[C]と[O]との反応。 とに分類される。これらの反応の内、[C]濃度が0.
020mass%超の領域ではの反応が主体であるこ
とが明らかにされている。この領域では、溶鋼内部から
CO気泡発生が活発に起こっており、ガス成分含有物質
を溶鋼に添加して、気・液反応界面積を拡大しても脱炭
反応の促進には効果が小さい。
【0008】[C]濃度が0.020mass%以下、
0.005mass%超の領域では、(1)の反応の割
合が[C]濃度の低下とともに小さくなり、気・液反応
界面積を増大させ脱炭反応を促進させるため、ガス発生
物質を添加することは重要であるが、ガス発生物質添加
による脱炭反応促進効果は不十分である。
【0009】一方、[C]濃度が0.005mass%
以下の領域では、脱炭反応はの溶鋼自由表面および
のアルゴン気泡と溶鋼との界面での反応が主体となる。
この領域では、気・液反応界面積を大きくすることが脱
炭反応の促進には特に重要である。
【0010】脱炭促進のために溶鋼に添加すべきガス成
分含有物質は、溶鋼に接触したときすぐに分解し、ガス
を発生させ、かつ、炭素源を含有しないものが望まし
い。したがって、ガス成分を含有する物質として、Ti
2 ,MgH2 ,VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 を用
いることとする。さらに、これらの物質を単独で添加し
ても、二種以上を混合してもよく脱炭促進効果は同等で
ある。
【0011】TiH2 ,MgH2 ,VH2 ,ZrH2
TiFeH2 を溶鋼に添加したときにはそれぞれ(a)
式、(b)式、(c)式、(d)式、(e)式に示す反
応により、水素気泡が発生する。
【0012】 TiH2 →[Ti]+H2 (a) MgH2 →[Mg]+H2 (b) VH2 →[V]+H2 (c) ZrH2 →[Zr]+H2 (d) TiFeH2 →Fe+[Ti]+H2 (e) ただし、[Ti],[Mg],[V],[Zr]はそれ
ぞれ溶鋼中に溶解したTi,Mg,V,Zrを表わす。
【0013】1モルのTiH2 ,MgH2 ,VH2 ,Z
rH2 ,TiFeH2 より1モルのH2 ガスが発生す
る。
【0014】TiH2 ,MgH2 ,VH2 ,ZrH2
TiFeH2 を溶鋼に添加し、脱炭を促進させるために
は、その添加速度が重要である。そこで、つぎにこれら
のガス成分含有固体物質の溶鋼への添加速度を溶鋼トン
当り毎分0.75モル以上7.5モル以下に限定した理
由について述べる。
【0015】前述したように、[C]濃度が0.005
mass%以下では、溶鋼内部から発生するCOガスの
量が少なくなり、真空槽内の自由表面がガスによって乱
される度合いが小さくなる。そのため気・液反応界面積
が小さくなり、溶鋼自由表面での脱炭速度が小さくな
る。そこで、溶鋼内部からのCOガス発生量の減少を上
記ガス成分含有固体物質を添加することによって補うこ
とにより脱炭を促進することができる。
【0016】通常の真空脱ガス設備では、[C]濃度が
0.005mass%のときには、(f)式で表わされ
る脱炭速度の容量係数kc としては、0.2(1/mi
n)程度の値が得られている。
【0017】 −d[mass%C]/dt=kc ・[mass%C] (f) ここで、[mass%C]は、溶鋼中の炭素濃度(ma
ss%)、tは時間、kc は脱炭反応の容量係数(1/
min)をそれぞれ表わす。
【0018】[C]濃度が0.005mass%のとき
c が0.2(1/min)であるとき、COガス発生
量はおよそ溶鋼1トン当り毎分0.75モルである。
[C]濃度が0.005mass%以下では、[C]濃
度の低下とともにkc が小さくなり、溶鋼内部から発生
するガスの量が少なくなる。(a)式〜(e)式に示す
ように、上記ガス成分含有固体物質1モルを溶鋼に添加
したとき、1モルのガスが発生するから、溶鋼1トン当
りに毎分0.75モルのガスを発生させるためには、溶
鋼1トン当り0.75モルの上記固体物質を添加すれば
よい。そうすることによって、[C]濃度が0.005
mass%以下の領域でも、[C]濃度が0.005m
ass%のときに溶鋼内部から発生するCOガスと同等
の流量のガスを溶鋼内部から発生させることができる。
【0019】図1に、脱炭促進効果に及ぼすTiH2
溶鋼への添加速度の影響を示す。ここでは、脱炭促進効
果は、TiH2 を溶鋼1トン当り毎分0.75モルの添
加速度で添加したときの脱炭促進量を基準として相対評
価した。なお、図1の添加速度と脱炭促進効果との関係
はMgH2 ,VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の場合も
同様であった。
【0020】TiH2 の溶鋼への添加速度が大きいほ
ど、脱炭促進効果は大きくなるが、溶鋼1トン当りに毎
分7.5モル超の添加速度で添加すると、溶鋼中の酸素
が[Ti]と反応することにより酸素濃度が低下するた
め、脱炭速度がかえって小さくなることが、実験により
確かめられた。よって、添加速度の上限は溶鋼1トン当
り毎分7.5モルとする。
【0021】以上により、TiH2 ,MgH2 ,VH
2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の一種もしくは二種以上の
混合物の溶鋼への添加速度は溶鋼1トンあたりに毎分
0.75モル以上、7.5モル以下の範囲とする。
【0022】TiH2 ,MgH2 ,VH2 ,ZrH2
TiFeH2 の溶鋼への添加は連続的であっても、断続
的であってもよく脱炭促進効果はいずれも同等である。
【0023】TiH2 ,MgH2 ,VH2 ,ZrH2
TiFeH2 の溶鋼への添加方法は、溶鋼の上方から添
加する方法、溶鋼中にランスを浸漬させて、不活性ガス
を搬送ガスとして溶鋼中に吹込む方法のいずれでもよ
い。
【0024】水素含有ガスを溶鋼中に吹込む際、ガスを
吹込むためのポーラスレンガや浸漬ランスの異常溶損の
ため安定して溶鋼にガスを吹込むことは困難である。さ
らに、水素を一旦溶鋼中に溶解させるため、脱炭処理の
後に水素を除去する工程が必要である。このことは、処
理時間の延長をもたらし、経済的には不利である。
【0025】本発明の方法のように固形物質を溶鋼に添
加する場合には、ポーラスレンガやランスの異常溶損は
なく、溶鋼中に溶解する水素の量も少ないため、脱水素
工程も不要である。
【0026】さらに、溶鋼に添加するガス成分含有物質
の粒径も重要である。すなわち、粒径が小さすぎると、
真空排気のためのガスの流れにより系外に運ばれ溶鋼へ
の添加歩留りが小さくなるため不利である。また、粒径
が大きすぎると、溶鋼に添加したときに発生する気泡が
大きくなり、単位添加量当りの気・液反応界面積増大効
果が小さい。粒径について、詳細に調査した結果、0.
2mm以上10mm以下であれば、添加歩留りが大き
く、気・液反応界面積増大効果も大きく、脱炭促進には
効果的であることが明らかとなった。したがって、ガス
成分含有物質の粒径は0.2mm以上10mm以下が望
ましい。
【0027】本発明の方法は、種々の真空脱ガス装置、
たとえばRH,DH,VODに適用することができる。
【0028】さらに、本発明の方法は、脱炭反応と同様
に気・液界面で起こる脱窒反応の促進にも有効である。
【0029】
【実施例】
実施例−1 初期成分が[C];0.02mass%、[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%、[P];0.005〜0.02mass%、
[S];0.003〜0.015mass%、[A
l];0.002mass%以下で重量が300トンの
溶鋼をRH真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施し
た。真空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmのTiH
2 を毎分11.25kg(溶鋼1トン当り毎分0.75
モル)の添加速度で連続的に添加した。このときの
[C]濃度の経時変化を図2に示す。比較例1は、真空
槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmのTiH2 を毎分
7.5kg(溶鋼1トン当り毎分0.5モル)の添加速
度で連続的に添加した場合の[C]濃度の経時変化であ
る。TiH2 の添加速度が溶鋼1トン当り毎分0.5モ
ルの場合は脱炭促進効果が小さいのに対して、添加速度
が溶鋼1トン当り毎分0.75モルで添加した場合に
は、0.001mass%以下まで[C]濃度を低減す
ることができた。
【0030】実施例−2 初期成分が[C];0.02mass%、[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%、[P];0.005〜0.02mass%、
[S];0.003〜0.015mass%、[A
l];0.002mass%以下で重量が300トンの
溶鋼をRH真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施し
た。真空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmのTiH
2 を毎分112.5kg(溶鋼1トン当り毎分7.5モ
ル)の添加速度で連続的に添加した。このときの[C]
濃度の経時変化を図3に示す。比較例2は、真空槽内の
溶鋼に上方から粒径1〜2mmのTiH2 を毎分150
kg(溶鋼1トン当り毎分10モル)の添加速度で連続
的に添加した場合の[C]濃度の経時変化である。Ti
2の添加速度が溶鋼1トン当り毎分10モルの場合は
脱炭促進効果が小さいのに対して、添加速度が溶鋼1ト
ン当り毎分7.5モルで添加した場合には、[C]濃度
を0.001mass%以下まで低減することができ
た。
【0031】実施例−3 初期成分が[C];0.02mass%、[Si];
0.1mass%以下、[Mn];0.01〜0.5m
ass%、[P];0.005〜0.02mass%、
[S];0.003〜0.015mass%、[A
l];0.002mass%以下で重量が300トンの
溶鋼をRH真空脱ガス装置を用いて脱炭処理を実施し
た。真空槽内の溶鋼に上方から粒径1〜2mmの表1に
示す固体水素化物を溶鋼1トン当り毎分0.75モルの
添加速度で連続的に添加した。このときの脱炭処理開始
から20分後の[C]濃度を表1に併示した。TiH
2 ,MgH2,VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の一種
もしくは二種以上の混合物を添加した場合にはいずれも
[C]濃度が0.001mass%以下にすることがで
きたのに対して、炭素源を含有するCaCO3 を添加し
た場合には[C]濃度を0.001mass%以下に低
減することができなかった。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明により、従来の、水素を一担溶鋼
中に溶解させる。あるいは、C含有のガス成分含有固体
物を添加する事なしに溶鋼の脱炭反応を促進する事がで
き、後工程での脱水素処理、あるいは、脱炭処理の延長
なしに、[C]濃度が0.001mass%以下の極低
炭素鋼を経済的に、且つ、効率的に、溶製できるように
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭促進効果に及ぼすTiH2 添加速度の影響
を示す図。
【図2】[C]濃度の経時変化を示す図。
【図3】[C]濃度の経時変化を示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧下において、溶鋼の脱炭処理を実施
    するにあたり、溶鋼中の炭素濃度が0.020mass
    %以下の領域で、真空槽内の溶鋼に、固体TiH2 ,M
    gH2 ,VH2 ,ZrH2 ,TiFeH2 の一種もしく
    は二種以上の混合物を溶鋼1トンあたりに毎分0.75
    モル以上、7.5モル以下の添加速度で添加することを
    特徴とする極低炭素鋼の溶製方法。
JP8375992A 1992-04-06 1992-04-06 極低炭素鋼の溶製方法 Withdrawn JPH05287361A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6521771B2 (en) 2000-05-19 2003-02-18 Goldschmidt Ag Use of zinc treated with metal hydride in organometallic synthesis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6521771B2 (en) 2000-05-19 2003-02-18 Goldschmidt Ag Use of zinc treated with metal hydride in organometallic synthesis

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Effective date: 19990608