JPH06271923A

JPH06271923A - 極低炭素高マンガン鋼の溶製方法

Info

Publication number: JPH06271923A
Application number: JP8246593A
Authority: JP
Inventors: Jun Hirama; 潤平間; Fumio Kurita; 文男栗田; Yoshihiro Murakami; 義弘村上
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】真空脱ガス装置を用いて極低炭素高マンガン
鋼を安価に溶製できる方法を提供する。【構成】真空脱ガス装置の脱ガス槽内の雰囲気圧を５
０００Ｐａ以上４００００Ｐａ以下に保持し、酸素を９
５vol％以下含む不活性ガスとの混合ガスを脱ガス槽内
に供給して炭素濃度が３００〜５００ｐｐｍになるまで
脱炭を行い、その後、脱ガス槽内の雰囲気圧を１０００
０Ｐａ以下に保持して脱ガス処理を行い、マンガン濃度
が１mass％以上の極低炭素高マンガン鋼を溶製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空脱ガス装置を用い
て極低炭素高マンガン鋼を溶製する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車などの軽量化を図るため、
加工性に優れしかも高張力である鋼板の開発が要求され
ている。マンガンの添加は鋼板の高張力化に有効であ
り、また、極低炭素鋼とすることにより鋼板の加工性が
向上する。このことから極低炭素高マンガン鋼の需要は
年々高まっている。極低炭素鋼の溶製は転炉出鋼後の溶
鋼を真空脱ガス装置により減圧処理して行われるのが一
般的である。しかし、極低炭素高マンガン鋼の溶製を同
様に真空処理で実施しようとすると、マンガン濃度が高
いことから以下の２点の問題が生じる。

【０００３】先ず、マンガンの蒸気圧が高いために、真
空脱ガス装置における通常の雰囲気圧（３０〜１００Ｐ
ａ、Ｐａはパスカル）で高マンガンの溶鋼を減圧処理す
ると溶鋼中のマンガンが急速に蒸発・損失してしまうと
いった問題がある。このようなマンガンの蒸発速度を低
下させるためには、脱ガス槽内の雰囲気圧を５０００Ｐ
ａ以上に保つ必要があるが、そうすると平衡ＣＯ分圧
（以下Ｐcoと表す）を十分に低くできなくなり、極低炭
素域まで脱炭を行うのが困難になる。また、マンガンは
酸化されやすく、従来のＲＨ−ＯＢ法のように、真空脱
ガス装置における減圧処理中に低炭素域から脱炭を促進
する目的で溶鋼に酸素を供給すると、その際に多くのマ
ンガンが酸化して、スラグ中に失われるといった問題が
ある。従って、これら蒸発・酸化といった２つの問題か
ら、従来の極低炭素高マンガン鋼の溶製は、マンガン源
を脱炭処理後に添加するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、溶製コストを
低くおさえるには安価なフェロマンガンを使用すること
が望ましいが、フェロマンガンは高炭素であり、溶鋼へ
の炭素のピックアップがはげしいため脱炭の妨げとな
る。従って、従来の溶製方法では、脱炭処理後に添加す
るマンガン源として炭素含有量の少ない高価な金属マン
ガンを用いる必要があり、溶製のコストが増大するとい
う問題があった。本発明の目的は、以上のような課題を
解決し、極低炭素高マンガン鋼の安価な溶製方法を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、マンガン濃度が
１mass％以上の極低炭素高マンガン鋼を真空脱ガス装置
で脱炭処理しながら溶製するに際し、脱ガス槽内の雰囲
気圧を５０００Ｐａ以上４００００Ｐａ以下に保持しな
がら、不活性ガスと９５vol％以下の酸素との混合ガス
を脱ガス槽内に供給して炭素濃度が３００〜５００ｐｐ
ｍになるまで脱炭を行い、その後、脱ガス槽内の雰囲気
圧を１００００Ｐａ以下に保持して脱ガス処理を行うよ
うにした。そして、酸素と不活性ガスの混合ガスは真空
脱ガス装置の上吹きランスから溶鋼表面に供給すること
とし、転炉出鋼時における溶鋼の炭素濃度（脱炭処理に
供する溶鋼の初期炭素濃度）を０.１０mass％以上０.２
５mass％以下の範囲として極低炭素高マンガン鋼を溶製
する。

【０００６】

【作用】真空脱ガス装置によって極低炭素域まで脱炭す
るためには、脱ガス槽内におけるＰcoを低下させなけれ
ばならない。その方法として、脱ガス槽内を減圧する方
法と、不活性ガスによってＣＯガスを希釈する方法があ
る。図１に示したＲＨ真空脱ガス装置を説明すると、脱
ガス槽１を取鍋２の溶鋼３に浸漬し、還流ガス羽口４か
らＡｒガスなどの不活性ガスを供給することによって、
連続的に溶鋼３を脱ガス槽１内に吸い上げて脱ガスする
ようになっている。そして、上吹きランス５から溶鋼３
の表面に不活性ガスと酸素の混合ガスを供給することに
より脱炭を行うものである。

【０００７】以上のような真空脱ガス装置において、本
発明者らは、脱ガス槽の内部を５０００Ｐａ以上に保ち
ながら、上吹きランスより不活性ガスと酸素の混合ガス
を供給することにより、溶鋼からのマンガンの蒸発・酸
化による損失を抑えることができ、炭素を優先的に酸化
・除去できるといった知見を既に得ている。しかし、炭
素濃度（以下［Ｃ］と記す）が３００〜５００ｐｐｍ程
度まで脱炭が進行した低炭素域でさらに酸素を含有する
混合ガスを供給し続けると、鉄やマンガンの酸化損失が
著しくなるといった問題が生じてくる。そこで、［Ｃ］
が３００〜５００ｐｐｍとなった後は、脱ガス槽内の雰
囲気圧を１００００Ｐａ以下の高真空に保持することに
よって脱ガス処理を行い、溶鋼表面のＰcoを低減させ
て、さらに極低炭素域まで脱炭を進行させる構成を採用
した。

【０００８】なお、脱ガス槽内部の雰囲気圧の上限は４
００００Ｐａとした。これは、それ以上の圧力とする
と、脱ガス槽内に溶鋼が実質的に環流しなくなり、ま
た、脱ガス槽内で爆発の危険性が生じることによるもの
である。また、上吹きランスから溶鋼の表面に吹き付け
られる混合ガスの酸素濃度が９５％を越えると、Ａｒに
よる希釈の効果がほとんど達成されず、マンガンと鉄の
酸化が著しくなって、純酸素を吹き付けた場合と精錬効
果が変わらない結果となる。そこで、上吹きランスから
の供給混合ガスの酸素濃度範囲は９５vol％以下に保持
することとした。

【０００９】そして、［Ｃ］が５００ｐｐｍ付近である
低炭素域から極低炭素域まで短時間で脱炭するために
は、脱ガス槽内をできるだけ高真空にして脱炭速度を向
上するとよい。このように脱ガス槽内を高真空とする
と、既に述べたように、蒸発によるマンガンの損失が問
題となるが、真空度を高くして脱炭速度を上げることに
より迅速な脱炭が行えるようになるので、処理時間を短
くでき、マンガンの蒸発損失量を実質的に少なくするこ
とが可能になる。

【００１０】また、転炉出鋼時における溶鋼の［Ｃ］を
０.１mass％以上にすることによって、転炉吹錬末期に
おけるマンガンの酸化ロスをおさえることが可能にな
り、製鋼工程全体のコストを大幅に低減できるといった
特徴がある。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。転炉出
鋼後の入鍋時において、炭素濃度［Ｃ］とマンガン濃度
［Ｍｎ］がそれぞれ０.２１５mass％と１.８４mass％で
あった溶鋼９０ｔをＲＨ法真空脱ガス装置によって溶製
し、極低炭素高マンガン鋼を製造した。表１に示すごと
く、脱ガス槽内の圧力を５７００Ｐａとし、酸素３３vo
l％残りＡｒの混合ガスを上吹きランスから溶鋼表面に
吹き付けて１１分間脱炭処理した。上吹きした混合ガス
の流量は３０００Ｎｍ³／ｈである。こうして、［Ｃ］
が４００ｐｐｍになるまで混合ガスを上吹きして脱炭を
行い、その後、脱ガス槽内の圧力を７０Ｐａ以下まで減
圧して、さらに１２分間の脱ガス処理を行った。

【００１２】

【表１】

【００１３】また比較のために、転炉出鋼後の入鍋時に
おいて［Ｃ］と［Ｍｎ］がそれぞれ０.２２１mass％と
１.９１mass％であった溶鋼を取鍋に入れ、脱ガス槽内
の圧力を６０００Ｐａとして上吹きランスから流量１０
００Ｎｍ³／ｈで純酸素ガスを８.３分間溶鋼の表面に吹
き付けて脱炭し、その後、脱ガス槽内の圧力を７０Ｐａ
以下に低減して、さらに１２.７分間の脱ガス処理を行
った。

【００１４】以上の実施例と比較例における［Ｃ］と
［Ｍｎ］の変化とそれぞれの処理時間を表２に示した。
また、［Ｃ］と［Ｍｎ］の時間的変化はそれぞれ図２、
図３のようになった。

【００１５】

【表２】

【００１６】実施例、比較例とも比較的高い炭素濃度で
ある０.２mass％以上から５０ｐｐｍ前後の極低炭素濃
度域まで２０分強の処理時間で迅速に脱炭することがで
きた。マンガンの減少量は比較例に比べて実施例の方が
かなり少なくすることができた。先ず、上吹き中におけ
るマンガンの損失量は、溶鋼の表面に純酸素を吹き付け
た比較例では０.２６mass％とかなりの損失となったの
に比べて、酸素３３vol％残りＡｒの混合ガスを吹き付
けた本発明実施例にあっては、０.０５mass％しかマン
ガンを損失せず、酸化損失量をはるかに低減することが
できた。

【００１７】また、上吹き終了後の高真空処理時におい
ても、実施例、比較例とも同程度の雰囲気圧で処理した
にもかかわらず、比較例のマンガン損失量が０.０９mas
s％となったのに対して、本発明実施例においては、０.
０７mass％と比較例よりも少ない損失におさえることが
できた。これは、比較例は酸素上吹き時に鉄とマンガン
を多く損失するため、トップスラグ中のＴ．Ｆｅが上が
り、これが酸素源となって溶鋼中のマンガンを酸化した
からと考えられる。

【００１８】しかして、真空脱ガス処理全体において、
比較例は０.３７mass％のマンガンを失ったのに対し
て、本発明実施例のマンガンの減少量は０.１２mass％
となり、比較例の約１／３とかなり少なくすることがで
きた。一方、脱炭速度は純酸素上吹きを行った比較例と
さほど変わりがない結果となり、効率的に劣ることがな
く、処理時間は延長しないことを確認した。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、溶鋼中のマンガンの損
失を極力少なくして極低炭素域まで脱炭することが可能
になる。従って、従来の溶製方法のように脱炭処理後に
おいて高価な金属マンガンを溶鋼に添加する必要がなく
なり、極低炭素高マンガン鋼の溶製のコストを低減でき
るといった特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＨ脱ガス装置の概略図

【図２】実施例と比較例における溶鋼中の炭素の経時変
化を示すグラフ

【図３】実施例と比較例における溶鋼中のマンガンの経
時変化を示すグラフ

【符号の説明】

１脱ガス槽２取鍋３溶鋼４環流ガス羽口５上吹きランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マンガン濃度が１mass％以上の極低炭素
高マンガン鋼を真空脱ガス装置で脱炭処理しながら溶製
するに際し、脱ガス槽内の雰囲気圧を５０００Ｐａ以上
４００００Ｐａ以下に保持しながら、不活性ガスと９５
vol％以下の酸素との混合ガスを脱ガス槽内に供給して
炭素濃度が３００〜５００ｐｐｍになるまで脱炭を行
い、その後、脱ガス槽内の雰囲気圧を１００００Ｐａ以
下に保持して脱ガス処理を行うことを特徴とする極低炭
素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項２】混合ガスは上吹きランスから溶鋼表面に
供給される請求項１に記載の極低炭素高マンガン鋼の溶
製方法。
【請求項３】脱炭処理に供される溶鋼の初期炭素濃度
は０.１０mass％以上０.２５mass％以下である請求項１
または２に記載の極低炭素高マンガン鋼の溶製方法。