JPH0543930A - 常圧下における極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

常圧下における極低炭素鋼の溶製方法

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JPH0543930A
JPH0543930A JP19949591A JP19949591A JPH0543930A JP H0543930 A JPH0543930 A JP H0543930A JP 19949591 A JP19949591 A JP 19949591A JP 19949591 A JP19949591 A JP 19949591A JP H0543930 A JPH0543930 A JP H0543930A
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gas
molten steel
oxygen
blowing
treatment
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JP19949591A
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Minoru Ishikawa
稔 石川
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気圧下での脱炭処理で炭素100ppm以下の極
低炭素鋼を溶製する。 【構成】 過熱水蒸気と酸素ガスのうちの一種以上、な
らびに水素ガスとアルゴンガスのうちの一種以上を吹き
込む仕上げ脱炭処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、常圧下における極低炭
素鋼の溶製方法、特に常圧下で溶鋼中の炭素を酸化除去
し、その濃度を低下させることによって加工性の優れた
鋼材を得る極低炭素鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼材中の炭素含有量はその加工性に大き
く影響する。特に深絞り加工のように局部的に加工度が
大きい場合は炭素含有量を少なくとも100 ppm 以下、理
想的には30ppm 以下まで低下させることが必要となる。
そのような材料は、自動車および家庭電気器具等用に用
いられるため、大量に使用され、したがって安価な材料
であることが要求される。ところで、現在の技術では炭
素濃度をこのような低濃度まで低下させるためには一般
的に大気圧下の脱炭では困難であり、現状では真空下で
処理を行うRH法等の真空取鍋処理が使用されている。RH
法は溶鋼の上昇管および下降管を有する真空槽内に溶鋼
を吸引し、Arガスを吹き込むことによって溶鋼を環流さ
せ脱炭、脱水素等を行う方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】RH法による極低炭素鋼
の溶製は現在広く実施されており、実用技術としてその
完成度は高い。しかし、転炉吹錬工程以外に真空下での
脱炭処理工程を追加しなければならず、処理コストが高
くなる欠点があった。また、RH法においては脱炭の酸素
源を専ら溶鋼内の酸素に頼っているため、転炉での終点
〔C〕、〔O〕の適中精度の要求レベルが高く、それを
実現するための操業が複雑となり、この点からもコスト
上昇が避けられないという欠点があった。
【0004】さらにRH法においては溶鋼のハンドリン
グ、浸漬管への熱移動等により、脱炭処理期間中に溶鋼
温度がかなり低下するため、あらかじめ転炉からの出鋼
温度を高めておく必要があり、転炉および取鍋の耐火物
の負荷が大きいという欠点もあった。一方、大気圧下で
脱炭を促進する方法としてAOD 法等の不活性ガス稀釈脱
炭法がある。しかし、この方法も高価なArガスを大量に
使わなければならないため、処理コストが非常に高いと
いう問題があった。
【0005】特開平2−209414号公報には予めガス中の
酸素分圧を0.3 気圧未満に調整して希釈化した脱炭用ガ
スを湯面上より吹き付ける極低炭素鋼の溶製方法が開示
されているが、この方法でもArを大量に使用しなければ
ならず処理コストが高いという問題があった。ここに、
本発明の目的は、上記のようにコスト的に問題のあるRH
等の真空処理装置を用いることなく、大気圧下で安価に
極低炭素鋼を溶製することのできる方法を提供すること
である。また、本発明の別の目的は、同じく大気圧下で
行うAOD 法等の不活性ガス稀釈脱炭法と異なり、高価な
Arガスを大量に使用することなく、安価な希釈用ガスを
用いて行う極低炭素鋼の溶製方法を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、大
気圧下での脱炭処理に着目した。しかし、前述のように
Arガス等の不活性ガスを酸素と共に溶鋼中に吹き込めば
大気圧下でも脱炭を促進することができるが、Arガスを
大量に使用するから処理コストが高いという致命的な欠
点があった。本発明者はこの点を改善し、極低炭素鋼を
大気圧下で安価に溶製するための方法としてはArガスに
代わるより安価な希釈用ガスについて種々検討した結
果、予想外にも水蒸気が分解して生成するH2ガスでもAr
ガスと同様なCOガス稀釈効果があることを見い出した。
【0007】すなわち、高温下にある溶鋼に過熱水蒸気
を吹き込むという予想外の発想によって意外にも極く低
炭素域への脱炭に有効であることが一連の実験によって
確認され、本発明を完成した。なお、従来にあっても過
熱蒸気を溶鋼に吹込んで脱炭を行うというアイデアは存
在したが、その場合のH2O は脱炭用ガスと考えられ、ま
た実際に用いられることもなかった。特に極低炭素領域
での希釈効果については利用されることがなかった。
【0008】ここに、本発明の要旨とするところは、常
圧下において例えば転炉あるいは取鍋などの溶鋼収容容
器内の溶鋼に過熱水蒸気と酸素ガスのうちの一種以上、
ならびに水素ガスとアルゴンガスのうちの一種以上を吹
き込む仕上げ脱炭処理を行うことを特徴とする極低炭素
鋼の溶製方法である。かかる仕上げ脱炭素処理は、通常
の酸素吹錬によって例えば溶鋼中の炭素濃度が0.05重量
%以下としてから行うのが特に有効である。
【0009】本発明の好適実施態様によれば、溶鋼内に
吹き込む過熱水蒸気、酸素ガス、水素ガス、アルゴンガ
スの流量をそれぞれQH2O 、QO2、QH2、QArとして、
それらの間に下記関係を満足する条件下で前記仕上げ脱
炭処理を行う。 (QAr+QH2)/(QH2O +QO2)≧ 1.2 なお、本発明の実施に際しては、一般には、水素ガスの
流量QH2の流量範囲が0.10Nm3/分/T以上1.5 Nm3/分/T以
下とするのが好ましい。
【0010】ここに、上述のように規定した本発明にみ
られる吹錬原理は次のように説明される。すなわち、過
熱水蒸気ガス (単にH2O とも表記する) を溶鋼に吹き込
めば直ちに分解し、溶鋼中にH2ガスと酸素を生じる。酸
素ガスは溶鋼に溶解する。しかし、H2ガスは溶鋼中で気
体状に保持されるため、希釈用ガスとして作用する。し
たがって、溶鋼中へのH2O の吹き込みにより、脱炭用酸
素の供給、脱炭で発生したCOガスの稀釈が同時に可能と
なる。
【0011】さらに、H2、Ar、O2等を同時に吹き込むこ
とにより鋼中酸素およびPco を任意にコントロールでき
る。また、H2、H2O 吹き込みによる鋼中〔H〕の上昇
は、引き続いてAr吹込または必要ならば真空処理を行い
脱酸することにより容易に防止することができる。通
常、その程度では鋼中〔H〕の上昇は問題とならない
が、例え問題となってもその後に行うAr吹込または真空
処理はRH法で用いる装置と異なり簡便な装置でもって行
うことができ、それによってコスト上昇がもたらされる
ということはない。
【0012】
【作用】次に、本発明を添付図面を参照しながら、さら
に詳述する。図1は、転炉を用いる場合の本発明にかか
る極低炭素鋼の溶製方法の工程図である。図中、転炉に
装入された熔銑は、予め通常の酸素精錬法によって、上
吹き酸素ランスからの酸素ガスの供給を受けて酸素吹錬
を行い脱炭処理を開始する。必要によって、このとき底
吹きを併用してもよい。
【0013】このような慣用手段によって、好ましくは
溶鋼中の炭素濃度を0.05%以下としてから、脱炭を終了
し本発明に従って仕上げ脱炭処理を行う。仕上げ脱炭用
ガスの吹き込みの形態は特定のものに制限されず、例え
ば底吹きノズルから吹き込んでもよい。吹き込み用のガ
スは予め混合しておいても、あるいはノズル口を多重構
造として別々に吹き込んでもよい。まず、仕上げ脱炭処
理を行うには、酸素上吹きランスを引上げ、底吹きノズ
ルから所定の組合せによるガスを溶鋼内に吹き込む。
【0014】別法として、溶鋼表面のスラグ層を一部除
去してから仕上げ脱炭用ガスを吹き付けるか、あるいは
浸漬ランスを用いて溶鋼中に直接仕上げ脱炭用ガスを吹
き込んでもよい。その場合、仕上げ脱炭用ガスの吹き込
み期間中は溶鋼の攪拌用として底吹きノズルからArガス
などの不活性ガスを吹き込んでもよい。脱炭処理により
鋼中酸素濃度が上昇した場合は、不活性ガス吹込みある
いは真空処理による脱酸を行う。
【0015】本発明による仕上げ脱炭処理は、炭素含有
量が100ppm以下、好ましくは50ppm以下の目標炭素含有
量となったときに終了し、出鋼する。本発明の処理の対
象となる鋼種は特に制限されず、今日一般に極低炭素鋼
として例えばプレス成形材として用いられている鋼種で
あればその利益が発揮される。その他ステンレス鋼であ
ってもCr酸化抑制の点で有利性が発揮される。本発明に
かかる仕上げ脱炭処理を行うに当たって、前述のような
限定を行った理由は次の通りである。
【0016】(1) H2O およびO2は脱炭に消費される酸素
を供給するために少なくとも1種必要である。また、H2
およびArは脱炭によって発生したCOガスを稀釈すること
により脱炭を促進するために同じく少なくとも1種必要
である。好適組合せとしては、H2O+O2+H2である。 (2) かかるガスの吹き込み量は特に制限はないが、目的
に応じ適宜設定すればよい。しかし、(QAr+QH2)/
(QH2O +QO2)が 1.2未満であると脱炭処理中の鋼中
〔O〕の上昇が著しくなり、必要により行う後続の脱酸
工程での脱酸剤の原単位が高くなって好ましくない。
【0017】(3) QH2の流量が0.10Nm3/分/T未満である
と脱炭で生じたCOガスの稀釈効果が不充分となり好まし
くない。また1.5 Nm3/分/T超となると撹拌が強すぎて炉
口からの地金飛散が激しくなると共に、ガスコストも上
昇するので好ましくない。 (4) 本発明にかかる仕上げ脱炭処理を行うに先立って
は、慣用の脱炭処理を行うが、そのときの炭素濃度が0.
05%を超えて高炭素側にまでくると、本発明方法に従っ
て0.01%以下まで脱炭するのに必要な時間がかえって長
くなり、処理コスト、生産性が悪化して好ましくない。
【0018】
【実施例】
実施例1 本例ではH2O とO2ならびにH2を組合わせて溶鋼に吹き込
む例を示す。転炉にスクラップを27T 、溶銑(C:4.5%、
Si:0.20 %、Mn:0.35 %、P:0.110%) を223T装入し、
通常の手段でもって上底吹送酸を行って〔%C〕を0.040
重量%まで低下させた。この時点で上吹O2を停止し、本
発明にかかる仕上げ脱炭処理を行った。すなわち、炉底
に設置したノズルよりH2を10,000Nm3/hr、H2O(g)を2000
Nm3/hr、O2を1000Nm3/hr、それぞれ15分間吹き込んで15
分間の脱炭精錬を行った。
【0019】脱炭精錬前、および精錬後の溶鋼温度はそ
れぞれ1680℃、1600℃であった。精錬後の〔%C〕は0.00
60重量%であった。比較例として転炉から出鋼した〔%
C〕0.038 重量%の溶鋼をRH法にて15分間の脱炭処理を
行い0.0025重量%まで〔%C〕を低下させた。RH法での環
流用Ar流量は4000 Nl/分、真空度は0.7 Torrであった。
処理前後の溶鋼温度はそれぞれ1630℃、1560℃であっ
た。
【0020】本発明によれば、目標とする100ppm以下、
好ましくは60ppm 以下への脱炭が可能となり、しかもAr
などの高価なガスを使用する必要がなく、さらに処理溶
鋼の温度低下も80℃とほとんどみられないなど、優れた
作用効果が発揮されることが分かる。次に、下記条件で
AOD 法による脱炭処理を行った。結果も併せて示すが、
これからも分かるように、多量のArを必要とし、処理時
間も長い。
【0021】AOD条件 溶鋼量 90T、処理前〔%C〕=0.035 、温度 1690 ℃ Ar流量 2000 Nm3/hr、処理時間 20 分 処理後〔%C〕=0.0070、温度 1600 ℃ 実施例2 本例ではO2ならびにH2とArを組合わせて溶鋼に吹き込む
例を示す。実施例1と同様にして転炉に10T の溶銑を装
入した後、上底吹送酸し、〔%C〕を0.035 〜0.040 重量
%まで低下させた後、本発明に従って、底吹ノズルより
O2を100 Nm3/hr、Arを100 Nm3/hr、H2を0〜600 Nm3/hr
吹き込んで脱炭精錬した。15分間の処理を行ったときの
〔%C〕変化を底吹H2流量に対してプロットした結果を図
2に示す。
【0022】図2からも分かるように、H2流量が60Nm3/
hr(0.1Nm3/分/T) 未満では処理後の〔%C〕が高く、100p
pm以下という目標は達成できるが、50ppm 以下という好
適範囲へまでの充分な脱炭ができなかった。なお、本例
ではArガスを使用したが、その場合の流量は、前述のRH
法での流量と比較して大幅に少なくなっているのが分か
る。
【0023】実施例3 本例ではH2O とO2ならびにH2とArを組合わせて溶鋼に吹
き込む例を示す。実施例1と同様にして転炉に10T の溶
銑を装入した後、上吹送酸により〔%C〕を0.030 〜0.03
5 重量%にまで低下させた。その後、上吹を停止し、本
発明に従って底吹ノズルよりH2を200 Nm3/hr、H2O (g)
を100 Nm3/hr、Arを50Nm3/hr、O2を0〜300 Nm3/hr吹き
込んで脱炭精錬した。図3に〔%C〕が0.0060%に到達し
た時の溶鋼〔〕の値を示す。(QAr+QH2)/(Q
H2O +QO2)が 1.2未満においては〔%O〕のレベルが極
端に高くなっているのが分かる。
【0024】実施例4 本例ではO2ならびにH2とArを組合わせて取鍋中溶鋼に吹
き込む例を示す。取鍋内の10T の未脱酸溶鋼(C:0.021
%、Si:0.01 %、Mn:0.15 %、P:0.013 %) に浸漬ラン
スを介してH2を100 Nm3/hr、O2を50Nm3/hr、Arを50Nm3/
hr吹き込んで10分間脱炭処理した。処理前後の〔%C〕は
それぞれ0.021 %、0.0095%であった。
【0025】実施例5〜7 下掲表1に示すように H2O+Ar、O2+H2および H2O+H2
の組合せによるガス吹込みを実施例2に準じて行った。
このときの処理条件および結果を表1にまとめて示す。
いずれの例においても大幅な脱炭が実現されているのが
分かる。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明法により、コストの高い真空処理
を行うことなく、大気圧下での脱炭処理で安価に〔%C〕
≦0.010 の極低炭素鋼を溶製することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる極低炭素鋼の溶製方法の工程図
である。
【図2】実施例の結果を示すグラフである。
【図3】実施例の結果を示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常圧下において溶鋼収容容器内の溶鋼に
    過熱水蒸気と酸素ガスのうちの一種以上、ならびに水素
    ガスとアルゴンガスのうちの一種以上を吹き込む仕上げ
    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。
  2. 【請求項2】 前記仕上げ脱炭処理前の溶鋼中の炭素濃
    度が0.05重量%以下である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 溶鋼内に吹き込む過熱水蒸気、酸素ガ
    ス、水素ガス、アルゴンガスの流量をそれぞれQH2O
    O2、QH2、QArとして、それらの間に下記関係を満足
    する条件下で前記仕上げ脱炭処理を行う請求項1又は2
    記載の方法。 (QAr+QH2)/(QH2O +QO2)≧ 1.2
  4. 【請求項4】 水素ガスの流量QH2の流量範囲が0.10Nm
    3/分/T以上1.5 Nm3/分/T以下である請求項1ないし3の
    いずれかに記載の方法。
JP19949591A 1991-08-08 1991-08-08 常圧下における極低炭素鋼の溶製方法 Withdrawn JPH0543930A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103388053A (zh) * 2013-06-25 2013-11-13 萍乡萍钢安源钢铁有限公司 一种大气条件下向钢包喷吹含氢混合气体精炼钢液的工艺
GB2553342A (en) * 2016-09-02 2018-03-07 Materials Proc Institute Producing steel

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