JPH06306442A - 極低硫鋼の製造方法 - Google Patents

極低硫鋼の製造方法

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JPH06306442A JP29984593A JP29984593A JPH06306442A JP H06306442 A JPH06306442 A JP H06306442A JP 29984593 A JP29984593 A JP 29984593A JP 29984593 A JP29984593 A JP 29984593A JP H06306442 A JPH06306442 A JP H06306442A
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Abstract

(57)【要約】 【構 成】 溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行っ
た溶銑を転炉に入れ、SiMnを〔Mn〕レベルが製品
を要求されるレベル近くまで添加して吹錬を行い、吹止
時の〔C〕を0.1%以上としたのち、スラグカットし
ながら溶鋼を出鋼する。その後スラグを除滓することな
く、取鍋スラグ上にスラグ脱酸剤を添加してスラグの脱
酸を行ってから、RH真空脱ガス処理槽に送り、脱炭、
脱酸、昇熱、成分調整及び脱硫を行う。 【効 果】 吹止時の〔C〕≧0.1%以上とすること
により、(FeO)+(MnO)を少なくし、吹錬時に
添加されるSiMnのMn歩留りを向上させて出鋼後の
Mn添加量を少なくし、(MnO)の生成を少なくす
る。それにより脱硫効率を上げて取鍋スラグの除滓を省
く。またSiMnの添加によりカーボン系昇温剤の使用
量を少なくし硫黄のピックアップを少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加工性に優れた極低硫
鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属の加工性を向上させるには、金属中
のマンガン含有量(以下〔Mn〕という)を増加させる
と共に、硫黄含有量(以下〔S〕という)を低下させる
ことが重要である。従来行われている極低硫鋼の一般的
な製造方法は、溶銑予備処理工程で溶銑の脱硫及び脱燐
を行ったのち、転炉吹錬で脱炭及び脱燐を行い、吹錬終
了時点(以下吹止時という)でのカーボン含有量を0.
05%程度まで低下させたのち、取鍋へ出鋼し、ついで
多量のFeMnを添加したのち、除滓し、二次精錬にて
脱酸処理後、溶鋼脱硫処理を行い、脱硫後、真空脱ガス
処理装置にて脱ガス、介在物の浮上促進等成分調整を行
ってから連続鋳造している。
【0003】この方法で除滓を行うのは、出鋼時に転炉
にて生成したスラグをスラグカットするにしても、一部
取鍋へ流出したスラグや出鋼中或いは出鋼後のFeMn
添加により生成したスラグ中にFeO、MnOの割合が
多く、溶鋼脱硫時にスラグ中の酸素ポテンシャルが高い
と、脱硫反応の進行が悪いためで、除滓には一般に簡便
で安全性のあるスラグドラッガーが用いられている。
【0004】また溶鋼の脱硫方法としては、取鍋内の溶
鋼にランスを挿入し、脱硫用フラックスをインジェクシ
ョンする方法、取鍋の底に設置したポーラスプラグを通
じて吹込んだ不活性ガスで溶鋼を攪拌すると共に、溶鋼
上部に添加した脱硫用フラックスを電極にて加熱し、脱
硫反応を促進させるLF等が採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】転炉より出鋼後、除滓
を行う従来の溶鋼脱硫工程においては、除滓のための設
備や要員が必要であるほか、除滓による熱ロスが非常に
大きく、また除滓後、溶鋼を被覆するための造滓剤が多
量に必要となる難点があった。除滓を行わずに溶鋼脱硫
処理を行った場合、脱硫効率が低く、極低硫化を達成し
ようとすれば、多量のフラックスを必要とするほか、フ
ラックスコストの上昇、熱ロスの増大、耐火物の溶損
等、操業に支障を来たす問題があり、スラグの酸素ポテ
ンシャルを低下させるため、取鍋スラグ上にスラグ脱酸
剤を多量に添加しても、その大半が未反応として残り、
十分なスラグ改質が行われない難点があった。
【0006】また転炉からの出鋼中、或いは出鋼後に添
加された多量のFeMnは、一部が取鍋スラグ中の酸素
や大気と反応してMnOを生成し、その全てがスラグ中
に吸収され、溶鋼脱硫効率を低下させる原因となってい
る。本発明の目的は、従来法における取鍋のスラグの除
滓を不要にすると共に、出鋼後に添加されるマンガン添
加を少なくし、取鍋スラグ中の酸素ポテンシャルを低く
して、脱硫効率を向上させる極低硫鋼の製造方法を提供
しようとするものである。
【0007】
【課題の解決手段及び作用】本発明の極低硫鋼の製造方
法は、溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行った溶銑
を用いて転炉吹錬を行い、吹止時の溶鋼中の炭素含有量
(以下〔C〕という)を0.1%以上に抑制して出鋼し
たのち、取鍋スラグにスラグ脱酸剤を添加し、ついで除
滓を実施することなく脱炭処理し、所定の炭素含有量に
調整したのち、脱酸処理を行い、その後溶鋼脱硫処理を
行うことを特徴とするものである。
【0008】転炉吹錬を行うと、当初は〔C〕濃度が低
下するが、〔C〕濃度がある程度低下すると、〔Mn〕
が酸化されるようになる。図1は、吹止時の〔C〕濃度
と、スラグ中のFeO、MnO濃度(以下(FeO)、
(MnO)という)との関係を示すもので、〔C〕濃度
が高い程(FeO)、(MnO)が低く、〔C〕<0.
1%となると、(FeO)、(MnO)が急増する様子
を示している。(FeO)、(MnO)は低い程、脱硫
反応が進行するから、脱硫効率を上げるには吹止時の
〔C〕≧0.1%とするのが望ましく、吹止時の〔C〕
制御精度のばら付きを考慮すれば、〔C〕≧0.15%
がより望ましい。
【0009】吹止時〔C〕≧0.1%とすることによ
り、(FeO)、(MnO)が低くなることはまた、吹
止時〔Mn〕濃度が高く維持され、添加されるマンガン
歩留りが高くなることを意味する。添加されるマンガン
の歩留りが向上すると、出鋼後、製品に要求される〔M
n〕レベル近くまでマンガンを添加する際のマンガン添
加量を低減させることができ、したがってそれによって
生成されるMnOを低減し、スラグ脱酸剤添加により
(MnO)を溶鋼脱硫に必要な程度まで減少させること
が容易となる。
【0010】〔Mn〕レベルを製品に要求されるレベル
に到達させるには、従来法のようにFeMnを出鋼中、
或いは出鋼後に多量添加してもよいが、転炉溶鋼の昇熱
を必要とする場合には、出鋼中或いは出鋼後のFeMn
の添加の代わりに、転炉吹錬中にSiMnを製品に要求
される〔Mn〕レベル近くまで添加するのが望ましい。
【0011】後の溶鋼脱硫工程において添加されるフラ
ックスによる熱ロスを補償するため、極低硫鋼の吹止時
における溶鋼温度は、一般鋼種に比べて高く、溶鋼の昇
熱のため、従来用いられてきた黒鉛等のカーボン系昇温
剤は、一般に不純物として硫黄を含有し、そのため吹錬
中に硫黄がピックアップされ、溶鋼中の〔S〕が増加す
るのに対し、SiMnはSiが酸化発熱反応を生じるた
め、カーボン系昇温剤の使用をなくすか、或いはその使
用量を少なくすることができ、したがって溶鋼中の硫黄
が増加しないか、又は硫黄の増加を制御することができ
る。
【0012】吹錬時にSiMnを多量添加することによ
って、(MnO)も増加するが、出鋼時にスラグカット
装置を用いることにより、転炉内のスラグが取鍋内へ多
量流出しないようにすることができる。出鋼後、取鍋ス
ラグに脱酸剤を添加するには、取鍋内へ流出したスラグ
がFeOを5〜15%、MnOを3〜10%程度含有す
るため、これを脱酸して溶鋼脱硫効率を高めるためであ
る。この場合のスラグ脱酸剤としては、通常Al−Ca
CO3 、Al−Al2 3 等が用いられる。
【0013】図2は、(FeO)+(MnO)と脱硫率
(%)の関係を示すもので、同図から見られるように、
スラグ脱酸剤の添加による脱酸後の(FeO)+(Mn
O)濃度を5%以下とすることにより,脱硫率を向上さ
せることができる。スラグ脱酸剤添加後の脱炭処理は通
常、RH真空脱ガス処理装置を用いて行われ、所定
〔C〕レベルまで脱炭させる。この際、脱炭に必要な酸
素が溶鋼中に溶存していないと、酸素吹付けが行われる
が、酸素吹付けが過剰に行われると、炭素の酸化ばかり
でなく、Mnの酸化も行われるようになり、MnOの増
加を招く。図3に示すように、脱炭終了時の溶鋼中の溶
存酸素を100ppm以下となるように、送酸速度を制
御すれば、Mnの酸化を制御することができる。
【0014】溶鋼の脱硫方式としては、真空脱ガス工程
にて成分調整と、溶鋼脱酸を行ったのち、インジェクシ
ョン或いはLFにて脱硫を行う方法、真空脱ガス処理装
置にて溶鋼脱酸後、フラックスを添加する方法、RH真
空脱ガス処理装置の下部槽下部から不活性ガスをキャリ
ヤガスとしてフラックスを吹込む方法などを用いること
ができるが、RH真空脱ガス処理装置だけで脱硫までの
工程を行うのが、工程が複雑とならず好ましい。
【0015】また、RH真空脱ガス処理装置だけで脱硫
までの工程を行う場合、フラックス添加法では通常の合
金添加装置を用いるため、設備改造は不要であるが、脱
硫剤は自重で溶鋼中に落下するため、粒度を選定する際
に真空排気装置に吸引されない程度の塊状の脱硫剤を使
用せざるを得ない。このため脱硫反応界面積は小さくな
り、脱硫反応の向上は脱硫剤原単位を増加する方法しか
望めない。
【0016】脱硫効果をアップするには、粉状の脱硫剤
を使用するのが望ましく、その方法としてRH脱ガス処
理装置の下部から不活性ガスをキャリアガスとして吹込
む方法があるが、羽口の損耗、常時ガスパージが必要と
いった欠点がある。前述した溶鋼脱硫方法の問題を解決
するためには、RH真空脱ガス槽上部から槽内へ挿入さ
れたランスから、粉状の脱硫剤を環流する溶鋼中へ吹付
ける方法が望ましい。この方法によれば、設備費用、脱
硫剤費用を除いた比例費のコストアップにならない。
【0017】脱硫時のフラックス添加による温度降下に
対する熱補償は通常、Al添加後の酸素吹付けによって
行われる。この場合、昇温後の溶鋼中のAl(以下〔S
Ol・Al〕という)濃度が0.05%以上となると、
昇温中における〔Mn〕酸化を防止できることが分かっ
た。したがって昇温前のAl添加は、昇温後の〔SOl
・Al〕が0.05%以上となるように増加させるのが
望ましい。図4は昇温後の〔SOl・Al〕と昇温中の
〔Mn〕酸化速度との関係を示す。
【0018】
【実施例】
実施例1 溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行った溶銑を転炉
に入れ、表1に示すように、溶銑1ton当り、SiM
nを35kg、Mn鉱石を9kg添加して吹錬を行っ
た。吹錬は吹止時の〔C〕が0.20%になるまで行
い、吹止時の〔Mn〕は1.80%、(FeO)は8.
2%、(MnO)は6.0%であった。その後スラグカ
ット装置によりスラグカットしながら溶鋼を取鍋に出鋼
し、取鍋スラグ上にスラグ脱酸剤Al−Al2 3 を溶
鋼1ton当たり2kg添加して脱酸を行い、ついでR
H真空脱ガス処理槽に移して2.3Nm3/tの送酸量で
上方より酸素吹付けを行い、脱炭して〔C〕を0.08
%とした。その後Alを溶鋼1ton当たり2.5kg
添加し、上方より酸素吹付けを行って加熱した。溶鋼昇
温後、溶鋼1t当たりFeMnを3kg添加して成分調
整したのち、脱硫フラックス槽内添加にて脱硫フラック
ス70CaO−30CaF2 を10kg/t、Alを
0.2kg/t添加して脱硫を行った。
【0019】実施例2 実施例1と同様に溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を
行った溶銑を転炉に入れ、表1に示すように、溶銑1t
on当り、SiMnを35kg、Mn鉱石を9kg添加
して吹錬を行った。吹錬は吹止時の〔C〕が0.20%
になるまで行い、吹止時の〔Mn〕が1.80%、(F
eO)は7.4%、(MnO)は6.2%であった。そ
の後スグラカット装置によりスグラカットしながら溶鋼
を取鍋に出鋼し、取鍋スラグ上にスラグ脱酸剤Al−A
2 3 を溶鋼1ton当たり2kg添加して脱酸を行
い、ついでRH真空脱ガス処理槽に移して2.3Nm3
/tの送酸量で上方より酸素吹付けを行い、脱炭して
〔C〕を0.08%とした。その後Alを溶鋼1ton
当たり2.5kg添加し、上方より酸素吹付けを行って
加熱した。溶鋼昇温後、溶鋼1ton当たりFeMnを
3kg添加して成分調整したのち、脱硫フラックス70
CaO−30CaF2 を5kg/t、Alを0.2kg
/t添加して脱硫を行った。
【0020】
【表1】 比較例1 同じく溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行った溶銑
を転炉に入れ、表1に示すように、溶銑1ton当たり
カーボン系昇温剤(黒鉛)を25kg、マンガン鉱石を
18kg添加して吹錬を行った。吹止時の〔C〕は0.
05%、〔Mn〕は0.40%、(FeO)は21.0
%、(MnO)は7.5%であった。その後スラグカッ
ト装置によりスラグカットしながら溶鋼を取鍋に出鋼
し、出鋼中、溶鋼1ton当たりFeMnを22kg添
加した。そして出鋼後、取鍋スラグ上にスラグ脱酸剤A
l−Al2 3 を添加して脱酸を行った。次にこれをR
H真空脱ガス処理槽に移してAlを溶鋼1ton当た
り、1.8kg添加し、上方より酸素吹付けを行って加
熱した。溶鋼昇温後、溶鋼1ton当たりFeMnを3
kg添加して成分調整したのち、脱硫フラックス槽内添
加にて脱硫フラックス70CaO−30CaF2 を10
kg、Alを1.4kg添加して脱硫を行った。
【0021】比較例2 同じく溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行った溶銑
を転炉に入れ、表1に示すように、溶銑1ton当たり
カーボン系昇温剤(黒鉛)を25kg、マンガン鉱石を
18kg添加して吹錬を行った。吹止時の〔C〕は0.
05%、〔Mn〕は0.40%、(FeO)は19.8
%、(MnO)は7.6%であった。その後スラグカッ
ト装置によりスラグカットしながら溶鋼を取鍋に出鋼
し、出鋼中、溶鋼1ton当たりFeMnを22kg添
加した。そして出鋼後、取鍋スラグ上にスラグ脱酸剤A
l−Al2 3 を添加して脱酸を行った。次にこれをR
H真空脱ガス処理槽に移してAlを溶鋼1ton当た
り、1.8kg添加し、上方より酸素吹付けを行って加
熱した。溶鋼昇温後、溶鋼1ton当たりFeMnを3
kg添加して成分調整したのち、フラックス吹付けにて
脱硫フラックス70CaO−30CaF2 を5kg、A
lを1.4kg添加して脱硫を行った。
【0022】表2は、上記実施例1及び比較例1の吹止
及びRH脱ガス処理時の〔S〕、〔Mn〕、(FeO)
及び(MnO)を示すものであり、表3は、実施例2及
び比較例2の吹止め及びRH脱ガス処理時の〔S〕、
〔Mn〕、(FeO)及び(MnO)を示すもので、前
者の表2はRH脱硫フラックス槽内添加によるもの、後
者の表3は、RH脱硫フラックス吹付けによるものであ
る。
【0023】図5は同じく出鋼時及びRH脱ガス処理時
の〔Mn〕、〔Sol.Al〕、(MnO)を示すもの
である。図5から見られるように、実施例1はSiMn
の多量添加により吹止時には、〔Mn〕レベルが製品に
要求されるレベルにまで達しており、(MnO)も比較
例に比べ若干高くなっているが、比較例のように出鋼中
のFeMnの添加がないため、RH処理脱ガス処理前の
(MnO)は半減している。また昇温後の(MnO)上
昇もほとんど認められなかった。
【0024】また表2、3に示されるように、溶銑予備
処理後の〔S〕が実施例1、2ではピックアップがない
のに対し、比較例1、2においては、〔S〕が10pp
mも上昇していることが認められた。また、実施例1、
比較例1のRH脱硫フラッックス添加に比べて実施例
2、比較例2のRH脱硫フラッックス吹付けの方が脱硫
フラックス原単位が約半分で同等或いは同等以上の低
[S]が得られた。
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】 図6は、脱硫フラックス添加後の脱硫挙動を示すもの
で、実施例1は(MnO)を低減したことにより、比較
例1に比べ脱硫効率が高まり、〔S〕を20〜30pp
mでも脱硫により10分間で〔S〕を10ppm以下に
安定させることができた。
【0027】また実施例、比較例1に比べ、実施例、比
較例2では、脱硫フラックスの微粉を吹付けることによ
り脱硫効率が高まり、約半分の時間で実施例2では
〔S〕を10ppm以下、比較例2では〔S〕15pp
m以下を得ることができた。 実施例3 表1に示すように、カーボン系昇温剤の添加量を27k
gとし、吹止時の〔C〕を0.20%とする以外は比較
例と同じ条件で吹錬を行った。吹止後の〔Mn〕は0.
55%であった。次に比較例1と同様、出鋼中にFeM
nを20kg添加したのち、取鍋にスラグ脱酸剤Al−
Al2 3 を2kg添加して脱酸を行い、RH真空脱ガ
ス処理槽に移して、実施例1と同様、2.3Nm3/tの
送酸量で上方より酸素吹付けを行って脱炭し、〔C〕を
0.08%とした。その後、Alを2.5kg添加して
酸素吹付けを行い、昇温後のFeMnを3kg添加して
成分調整したのち、脱硫フラックス70caO−30C
aF2 を10kg、Alを0.2kg添加して脱硫を行
った。
【0028】表3は、吹止時及びRH処理時での
〔S〕、〔Mn〕、(FeO)及び(MnO)を示すも
ので、脱硫後の〔S〕は15ppmであった。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上のように構成され、次のよ
うな効果を奏する。請求項1記載の製造法によれば、吹
止時の〔C〕≧0.1%とすることにより、吹止時の
(FeO)、(MnO)を低くし、かつ転炉吹錬時のM
n歩留りを向上させて出鋼時の〔Mn〕調整のため添加
されたるMn量を少なくすることができる。
【0030】したがって、それにより生成される(Mn
O)も低減させることができるため、出鋼後除滓をしな
くてもスラグ脱酸剤を添加することにより(FeO)、
(MnO)を溶鋼脱硫に必要な程度まで減少させ、脱硫
効率を上げて脱硫を行うことができる。請求項2記載の
製造法のように、吹止時の〔C〕≧0.15%とする
と、吹止時の〔C〕制御精度にばらつきがあっても、請
求項1記載の効果を奏するができる。
【0031】請求項3記載の製造法のように、転炉吹錬
時にSiMnを添加すれば、Siの酸化発熱反応によ
り、昇温のためのカーボン系昇温剤の使用をなくすか、
或いは少なくすることができ、硫黄のピックアップがな
くなるか、少なくなるため昇温による〔S〕の増加を少
なくすることができる。請求項4記載の製造法のよう
に、(FeO)+(MnO)≦5%とすることにより脱
硫率を向上させることができる。
【0032】請求項5記載の製造法のように、溶存酸素
を100ppm以下にすると、Mnの酸化を抑制するこ
とができる。請求項6記載の製造法のように、RH脱ガ
ス処理槽で脱炭から脱硫まで行うようにすれば、工程が
簡単となる。請求項7記載の製造法のように、昇温後の
〔Sol.Al〕を0.08%以上とすると、昇温中の
〔Mn〕の酸化を防止することができる。
【0033】請求項8記載の製造法のように、RH真空
脱ガス処理装置において、脱硫フラックスを吹付けるこ
とにより脱硫反応界面積を増大させ、脱硫効率を上昇さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 吹止時の〔C〕と、吹止時の(FeO)及び
(MnO)の関係を示すグラフ。
【図2】 (FeO)+(MnO)と脱硫率の関係を示
すグラフ。
【図3】 脱炭後の溶鋼中の溶存酸素と、〔Mn〕減少
との関係を示すグラフ。
【図4】 昇温後の〔Sol.Al〕と昇温中の酸化に
よる〔Mn〕減少率の関係を示すグラフ。
【図5】 実施例1及び比較例のRH処理前後の〔M
n〕〔Sol.Al〕及び(MnO)濃度を示すグラ
フ。
【図6】 脱硫時の脱硫挙動を示すグラフ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶銑予備処理工程で、脱硫及び脱燐を行
    った溶銑を用いて転炉吹錬を行い、吹錬終了時の溶鋼中
    の炭素含有量を0.1%以上に抑制して出鋼したのち、
    取鍋スラグにスラグ脱酸剤を添加し、ついで除滓を実施
    することなく真空脱ガス設備にて脱炭処理し、所定の炭
    素含有量に調整したのち、脱酸処理を行い、その後溶鋼
    脱硫処理を行うことを特徴とする極低硫鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 吹錬終了時の溶鋼中の炭素含有量を0.
    15%以上とする請求項1記載の極低硫鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】 鋼中のMnレベルが製品に要求されるレ
    ベル近くまで吹錬前にSiMnを添加する請求項1記載
    の極低硫鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】 スラグ脱酸剤添加による脱酸後のスラグ
    中のFeO+MnO濃度を5%以下とする請求項1又は
    3のいづれかの請求項に記載の極低硫鋼の製造方法。
  5. 【請求項5】 脱炭終了時の溶鋼中の溶存酸素量を10
    0ppm以下とする請求項1又は3のいづれかの請求項
    に記載の極低硫鋼の製造方法。
  6. 【請求項6】 RH真空脱ガス処理装置で、脱炭、脱
    酸、昇温、成分調整及び脱硫を行う請求項1又は3のい
    づれかの請求項に記載の極低硫鋼の製造方法。
  7. 【請求項7】 脱硫フラックス添加による熱補償のた
    め、Alを添加して昇温した後の溶鋼中のAl濃度を
    0.05%以上とする請求項1又は3のいづれかの請求
    項に記載の極低硫鋼の製造方法。
  8. 【請求項8】 溶鋼の脱硫方法として、RH真空脱ガス
    処理装置上部に設置された非浸漬ランスを槽内に挿入
    し、不活性ガスを介して脱硫剤を吹付ける請求項6記載
    の極低硫鋼の製造方法。
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