JPH06306443A - 真空精錬による極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極低炭素鋼をＲＨ脱ガスにより溶鋼中のＣ濃
度を的中率よく溶製する。 【構成】 真空槽３内でのＲＨ脱ガス処理による極低炭
素鋼の溶製において、脱炭処理中にサンプリング装置11
でサンプリングした溶鋼を分析装置14で分析してＣ濃度
を測定する。このＣ濃度に基づく脱炭終了時の炭素濃度
推定に加えて、脱炭末期の酸素センサ12による鋼中酸素
濃度測定値に基づく最終炭素濃度の推定を行うことによ
り炭素濃度の的中率向上を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転炉等の製鋼炉で製鋼
された溶鋼を真空精錬して極低炭素鋼を溶製する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、転炉等により製鋼された溶鋼に
対して脱水素、脱酸、脱炭等を目的として真空精錬を施
すことが行われており、そのための真空精錬装置として
は、代表的にはＲＨ式脱ガス装置およびＤＨ式脱ガス装
置が主流になっている。ＲＨ式脱ガス装置は真空ポンプ
により真空吸引される真空槽の下端に２本の浸漬管を設
けておき、これら浸漬管を取鍋内の溶鋼中へ浸漬し、一
方の浸漬管内にArガスを吹き込んでエアリフトポンプの
原理により溶鋼を真空槽内へ上昇させ、他方の浸漬管か
ら溶鋼を取鍋へ吐出させ、これによって溶鋼を連続的に
循環させる構成とされている。

【０００３】このようなＲＨ式脱ガス装置においては、
吸上げられた溶鋼が真空槽内を通過する際にその溶鋼が
真空下に曝されることにより、脱水素、脱酸等の脱ガス
反応が進行すると共に真空脱炭作用等が進行するのであ
る。一方、ＤＨ式脱ガス装置は、真空槽の底部に設けた
１本の浸漬管を取鍋内の溶鋼中に浸漬して真空槽内を真
空吸引すると溶鋼は大気圧相当の高さまで真空槽内に上
昇してくる。その後に、取鍋を上昇させるか真空槽内を
下降させるとその高さだけ溶鋼面は真空槽内を下降す
る。この上昇、下降を繰り返すことにより真空槽内で溶
鋼が脱ガス処理される。

【０００４】ところで、冷延鋼板の材質向上ならびに焼
鈍プロセスの連続化に伴い真空脱ガス処理によりＣ濃度
を低下させた極底炭素鋼の溶製方法が種々に試みられて
いる。たとえば、特開昭59−116315号公報には、真空脱
ガス装置で極底炭素鋼を脱炭精錬するに際し、初期炭素
濃度により設定される前半Ｔ₁ 時間処理後、中間サンプ
リングを行い後半Ｔ₂ 時間を推定処理し、目標の炭素濃
度に適中せしめる真空脱ガス法が開示されている。

【０００５】この真空脱ガス法における溶鋼の脱炭速度
Ｋ_C は次の式（１）で示される。 Ｋ_C ＝（lnＣ₀ ／Ｃ）／ｔ …（１） ここでＣ₀ ： 鋼中の初期炭素濃度（ppm) Ｃ ： 脱炭処理中の鋼中の炭素濃度（ppm) ｔ ： 脱炭時間分 図４はこのような式（１）で表される脱炭速度Ｋ_C を用
いてＣ濃度と脱炭時間（分）との関係を示す曲線の例で
あり、脱炭速度Ｋ_C が0.15、0.2 および 0.3の場合の曲
線を示している。

【０００６】真空脱ガス精錬により極低炭素鋼を溶製す
る際に、脱炭開始前の溶鋼の炭素濃度Ｃ₀ および脱炭処
理中の炭素濃度Ｃを測定することにより、この間におけ
る脱炭速度Ｋ_C を式（１）を用いて算出し、この脱炭速
度Ｋ_C から目標炭素濃度に到達する時間を推定する。た
とえば、鋼中の目標炭素濃度Ｃ＝20ppm の場合、図４を
用いて脱炭速度Ｋ_Cが0.15、0.2 または0.3 の場合にお
けるＣ＝20ppm に到達する時間（分）を推定していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述のよ
うな従来法では図５に示すように目標Ｃ濃度と実績Ｃ濃
度の差およびその頻度との関係で示すようにばらつきが
多く、目標Ｃ濃度に対する的中率が悪く極めて不満足な
制御結果であった。本発明は、前記従来技術の問題点を
解消し、脱炭処理後の炭素濃度が目標炭素濃度に的中率
よく真空精錬することができる極低炭素鋼の溶製方法を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図２はＲＨ式脱ガス装置
により極低炭素鋼を溶製する際に溶鋼の脱炭処理を終了
しAlを投入して脱酸処理する時のＣ濃度(ppm) と脱酸処
理を行ってＲＨ脱ガスを終了した後のＣ濃度(ppm) との
関係を示している。図２に示すように脱ガス処理後のＣ
濃度は、Al投入時のＣ濃度より低くなっており、このこ
とはAl投入後に鋼中の酸素Ｏは瞬時にキリングされずに
Al投入後にも溶鋼中の脱炭反応は進行していると考えら
れる。

【０００９】そこで図３に示すように溶鋼へのAl投入時
の鋼中のＯ濃度とAl投入後の脱炭量(ppm) の関係を調べ
たところ、Al投入時の鋼中Ｏ(ppm) とAl投入後の溶鋼の
脱炭量(ppm) には相関があり、鋼中Ｏ濃度により脱炭量
(ppm) が整理できることを知見した。本発明は前記の知
見に基づいてなされたものでありその要旨とするところ
は次の通りである。

【００１０】本発明は、炭素濃度が50ppm 以下である極
低炭素鋼を真空精錬にて溶製するに際し、脱炭開始前お
よび脱炭処理中の溶鋼の炭素濃度を測定することによ
り、この間における脱炭速度を算出し、この脱炭速度か
ら目標炭素濃度に到達するまでの脱炭処理時間を推定
し、当該脱炭処理時間に到達したら溶鋼の脱炭処理を終
了し、引続いて脱酸用Alを投入する前の溶鋼の酸素濃度
を測定し、この酸素濃度に基づいて脱酸用Al投入後の溶
鋼の脱炭量を推定し、この脱炭量から溶鋼中の最終炭素
濃度を求めることを特徴とする真空精錬による極低炭素
鋼の溶製方法である。

【００１１】本発明は図１に示すＲＨ式脱ガス装置の構
成例を用いて行う。図１において、取鍋４中の溶鋼５ａ
に真空槽３の底部に取付けられた２本の浸漬管６ａ、６
ｂの下部を浸漬した後、排気ダクト８に連結された真空
ポンプ（図示せず）により真空槽３内を排気、減圧する
と取鍋４中の溶鋼５ａの一部５ｂは槽内真空度と大気圧
とのバランスが成立する高さだけ真空槽３内に吸上げら
れる。上昇側の浸漬管６ａの途中より還流ガス供給管７
からArガスを吹込むと、Arガスの気泡10は溶鋼中を上昇
し、いわゆるガスリフトポンプの作用により溶鋼を取鍋
→上昇側浸漬管→真空槽→下降側浸漬管の循環系を還流
する。

【００１２】真空槽３内に上昇した溶鋼５ｂの脱炭によ
り生じたCOガスは排気ダクト８からそのまま系外に排出
される。脱ガス槽３にはAl、加炭材、合金等を添加する
添加装置９が設けてあり、また取鍋４の溶鋼５ａはサン
プリング装置11および固体電極質からなる酸素センサ12
が配備してある。さらに真空脱炭制御装置２に取鍋４中
の溶鋼５ａのＣ、Ｏ等の成分、温度などの情報を入力さ
れ、さらにプロセスコントロール計算機１に入力できる
ようになっている。

【００１３】真空脱炭処理前および処理中に次の方式を
とる。 （１）入力側を処理前溶鋼の成分重量、昇熱材、冷材、
合金等の添加材成分の重量、支出側を処理後の溶鋼の成
分重量として物質収支計算式を立てる。 （２）入力側を処理前の溶鋼含熱量、処理前の昇熱材、
冷材もしくは合金鉄等から供給される成分の酸化反応に
よる発熱量、排ガスの酸化発熱からの溶鋼への着熱量と
し、支出側を処理後溶鋼の含熱量、生成スラグの含熱
量、排ガスの含熱量として熱収支計算式を立てる。

【００１４】前記の収支計算式において、処理後溶鋼重
量、昇熱材、冷却材投入量、合金投入量を未知数とすれ
ば前記（１）、（２）で述べた収支式は連立方程式とな
り未知数に対する解が得られる。これらを真空脱炭制御
装置に設定して、計算結果のように昇熱材、冷材や合金
を自動的に供給する。以上のようにしてスタテック制御
により溶鋼の脱炭処理を行い脱ガス処理中にサンプリン
グ装置11を用いてサンプリングを行い分析装置14により
溶鋼中のＣ濃度を測定し、脱炭開始前および脱炭処理中
のＣ濃度から前記の式（１）を用いてこの間の脱炭速度
Ｋ_C を算出する。この脱炭速度Ｋ_C から真空脱炭制御装
置２では目標炭素濃度に到達する脱炭処理時間を推定
し、当該脱炭処理時間に到達したら溶鋼の脱炭処理を終
了すると共に、サンプリング装置11を用いてサンプリン
グし、分析装置14を用いて脱炭終了時の鋼中Ｃ濃度を測
定する。

【００１５】引続き、Alを投入する前に取鍋４内の溶鋼
５ａ中のＯ濃度を固体電解質を用いた酸素センサ12の起
電力に基づき酸素濃度測定装置13により溶鋼中のＯを測
定する。この鋼中Ｏ濃度からたとえば図３を用いてAl投
入時のＣ濃度に対応するAl投入後の脱炭量(ppm)9を推定
し、脱炭終了時に分析により測定したＣ濃度とAl脱酸時
における脱炭量とから脱ガス処理終了時の最終Ｃ濃度を
推定するものである。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。未脱酸状態で
転炉から出鋼した溶鋼 250ｔを図１に示す構成のＲＨ式
脱ガス装置にて真空脱炭処理を行った。表１に成分など
の推移を示す。処理開始前に、処理前成分および目標成
分にスタティック計算を行った。中間サンプリング時期
は、処理開始から５分後でありその時のＣ濃度は 80ppm
であった。その後、この結果をベースにして前記式
（１）を用いてＣ濃度の推定を行い推定Ｃ濃度＝20ppm
のところでサンプリングを行った。その結果、Ｃ濃度は
ほぼ20ppmで狙い通りとなったので脱炭処理を終了し
た。

【００１７】引続き、Al投入による脱酸処理時の溶鋼酸
素濃度Ｏを測定したところ500ppmであった。図３を用い
てＯ500ppmに対応するAl投入後の脱炭量２ppm を推定
し、脱炭処理終了時のＣ濃度 20ppmから該脱炭量２ppm
を差し引いてAl脱炭後のＣ濃度を推定したところ最終Ｃ
濃度は 18ppmとなり、目標Ｃ濃度を下廻ったので加炭材
を 0.002kg／ｔ添加して目標Ｃ濃度に調整した。

【００１８】

【表１】

【００１９】本発明によれば、従来のＣ濃度的中率が標
準偏差σ＝４ppm であったのに対しσ＝２ppm に向上す
ることができる。なおその他に脱炭処理中に溶鋼のＯ濃
度を測定することによりAl投入前に脱ガス処理終了時の
Ｃ濃度を推定し、脱炭処理時間を決定することもでき
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
鋼の真空精錬による脱炭終了に引続いて行われるAl投入
による脱酸処理後の最終Ｃ濃度を的中率よく推定するこ
とができ、極低炭素鋼の効率的な脱炭処理が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するＲＨ脱ガス装置を示す全体構
成図である。

【図２】Al投入時のＣ(ppm) と脱ガス処理後のＣ(ppm)
との関係を示すグラフである。

【図３】Al投入時の鋼中Ｏ(ppm) とAl投入後の脱炭量(p
pm) との関係を示すグラフである。

【図４】ＲＨ脱ガス処理時の脱炭速度の推移を示すグラ
フである。

【図５】従来例の（目標Ｃ−実績Ｃ）と頻度との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ プロセスコントロール計算機 ２ 真空脱炭制御装置 ３ 真空槽 ４ 取鍋 ５ 溶鋼 ６ 浸漬管 ７ 還流ガス供給管 ８ 排気ダクト ９ 添加装置 10 気泡 11 サンプリング装置 12 酸素センサ 13 酸素濃度測定装置 14 分析装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素濃度が50ppm 以下である極低炭素鋼
   を真空精錬にて溶製するに際し、脱炭開始前および脱炭
   処理中の溶鋼の炭素濃度を測定することにより、この間
   における脱炭速度を算出し、この脱炭速度から目標炭素
   濃度に到達するまでの脱炭処理時間を推定し、当該脱炭
   処理時間に到達したら溶鋼の脱炭処理を終了し、引続い
   て脱酸用Alを投入する前の溶鋼の酸素濃度を測定し、こ
   の酸素濃度に基づいて脱酸用Al投入後の溶鋼の脱炭量を
   推定し、この脱炭量から溶鋼中の最終炭素濃度を求める
   ことを特徴とする真空精錬による極低炭素鋼の溶製方
   法。