JPH0718322A - 高清浄度アルミキルド鋼の精錬方法 - Google Patents

高清浄度アルミキルド鋼の精錬方法

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JPH0718322A
JPH0718322A JP16817193A JP16817193A JPH0718322A JP H0718322 A JPH0718322 A JP H0718322A JP 16817193 A JP16817193 A JP 16817193A JP 16817193 A JP16817193 A JP 16817193A JP H0718322 A JPH0718322 A JP H0718322A
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Japan
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molten steel
ladle
refining
steel
molten
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JP16817193A
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Kimiharu Yamaguchi
公治 山口
Satoshi Idokawa
聡 井戸川
Hideji Takeuchi
秀次 竹内
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 RH等の真空脱ガス装置を用いて脱炭精錬す
るに際し、処理時間を延ばさずに脱酸生成物である微小
なアルミナ系介在物を凝縮・浮上させ鋼中全酸素量
(〔T.O〕)を10ppm 以下にする。 【構成】 主として金属Alからなる脱酸剤を脱ガス装
置を介さず、直接取鍋内の溶鋼中に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、転炉精錬後の溶鋼を原
料とする高清浄度のアルミキルド鋼の溶製に係わり、詳
しくはRHあるいはDH真空脱ガス装置を用いて、転炉
などで溶製した未脱酸もしくは弱脱酸溶鋼に、主として
金属Alからなる脱酸剤を添加して脱酸処理を行う精錬
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、薄板用鋼に代表されるように、高
品質化のニーズが高まり、それに対応する精錬技術の開
発も求められている。その様な鋼材品質の向上と安定化
を目的として、多種、多様の炉外精錬技術が開発されて
きたが、その代表的な精錬法として吸上式真空精錬法が
あり、その代表例として、DH法は真空槽を昇降させて
1本の吸上管から溶鋼を入出させることを特徴とし、R
H法は2本の浸漬管を持ち、その一方からArガスを吹
込み、ガスリフトポンプの原理で溶鋼を環流させること
を特徴としている。
【0003】その際の真空精錬効果としては(1) 水素、
酸素、窒素などの溶解ガスの脱ガス、(2) CO分圧低下
と攪拌機能による溶鋼の脱炭、(3) 攪拌効果による成
分、温度の均一化、非金属介在物の浮上、が挙げられる
が、そのうちの脱酸反応に伴う脱酸効果に関しては、通
常、溶鋼中の全酸素濃度(〔T.O〕)で30〜60p
pmまでの脱酸が限度である。
【0004】そのため、それ以下の低酸素鋼を必要とし
溶製する場合は、酸素との親和力が鉄より大きい合金
(例えばAl金属など)を真空脱炭進行後真空槽内で添
加し、脱酸処理している。たとえば、特開昭62−21
4120号公報では脱ガス設備でAlを添加してAlキ
ルド鋼を溶製している。
【0005】しかしその際、特開平3−10015号公
報にも開示されている通り、溶鋼中のアルミナ残存量と
到達〔T.O〕は相互に密接な相関関係があり、到達
〔T.O〕のレベルに応じて、溶鋼中の脱酸生成物であ
るアルミナ量も増え、鋳片品質に影響を及ぼす。その一
例として、特開平3−10016号公報には、Al脱酸
生成物(アルミナ)等の非金属介在物が鋳造鋳片に多く
存在した場合、製品鋳片に表面疵が生じ、品質および製
品歩留りの低下を招くことが開示されている。
【0006】そのため、取鍋内溶鋼をRHまたはDH真
空脱ガス装置を用いて脱炭精錬すると同時に、溶鋼環流
による真空精錬開始後、主として金属Alからなる脱酸
剤を真空槽内に添加して脱酸処理を行っている。そし
て、特に高清浄度のAlキルド鋼を溶製する場合には、
アルミナ系介在物の残留を低減するために、従来より環
流時間を延長して介在物の凝集、浮上の確率を上げる方
法がとられてきた。例えば、第3版鉄鋼便覧II、製銑・
製鋼、P.674 、図13・11には真空脱ガス処理時間と共に
鋼中[O] が低減することが示されている。
【0007】しかし、このような方法では、同上資料、
第3版鉄鋼便覧II、製銑・製鋼、P.674 、図13・12にも
記述されているように、真空脱炭精錬時の脱炭生成物で
ある微小なアルミナ系介在物がなかなか凝縮・浮上しな
いので低減しにくいとともに、真空脱ガス処理時間の増
加は精錬工程全体の生産性を低下させ、かつ耐火物の溶
損増大、処理費用の増大を招く。従って、これらの改善
は急務であった。
【0008】特に、最近の詳細なる検討によれば、該工
程において生成した10μm以下といった微小なアルミ
ナ系介在物は一旦生成するとなかなか除去できず、その
ため精錬後の鋼中全酸素量(〔T.O〕)を10ppm
程度のレベル以下にすることはかなり困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、未脱酸ある
いは弱脱酸溶鋼をRHまたはDH真空脱ガス装置を用い
て脱炭精錬するに際し、処理時間を延ばさずに脱酸生成
物である微小なアルミナ系介在物を凝縮・浮上させ、精
錬後の鋼中アルミナ系介在物濃度を低減するとともに、
結果として鋼中全酸素量(〔T.O〕)を10ppm以
下のレベルにすることもできる高清浄度アルミキルド鋼
の精錬方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、取鍋内の未脱
酸あるいは弱脱酸溶鋼をRHまたはDH真空脱ガス装置
を用いて精錬するにあたり、溶鋼環流開始後、主として
金属Alからなる脱酸剤を、脱ガス装置を介さず直接取
鍋内の溶鋼中に添加して脱酸処理を行うことを特徴とす
る高清浄度アルミキルド鋼の精錬方法であり、望ましく
は、脱酸剤の添加位置を、取鍋内溶鋼表面からの浸漬深
さが取鍋内径の0.15倍以下の位置とした高清浄度ア
ルミキルド鋼の精錬方法であり、さらに望ましくは、取
鍋内のスラグを予め還元処理してから、RHまたはDH
真空脱ガス処理を行う高清浄度アルミキルド鋼の精錬方
法である。
【0011】また、本発明では、脱酸剤として溶融Al
やAl線材を有利に用いることができる。
【0012】
【作用】RHまたはDH真空脱ガス装置を用いて、高清
浄度のAlキルド鋼を溶製するにあたり、主として金属
Alからなる脱酸剤を溶鋼中に添加する溶鋼の脱酸処理
方法に関し、本発明者らは、Al脱酸時の〔T.O〕の
時間変化、脱酸後に溶鋼中に残存するアルミナ系介在物
の残存量、粒径分布について鋭意研究を重ねた結果、ア
ルミナ系介在物が凝縮・浮上する過程は以下のような機
構によるものと推定した。
【0013】すなわち、上記工程におけるAl脱酸を素
過程に分けて考えると、 (1) 脱酸剤元素の溶解、混合 (2) 脱酸反応(酸化反応、脱酸生成物核の生成、核成
長) (3) 脱酸生成物の凝集と浮上分離 になる。そして、これらの素過程が各々DHやRH処理
での攪拌・混合の影響を受けながら進行し、それに従っ
て総体としての脱酸反応が進行する。
【0014】この際、従来法では脱酸剤である金属Al
を溶鋼の攪拌・混合力の強い真空脱ガス槽中に添加する
ことを特徴としていた。すなわち、従来法では、脱ガス
槽内の溶鋼の攪拌・混合力が強いところに金属Alを添
加するため、添加したAlは槽内の溶鋼中にほぼ均一
に、希薄に溶解した後、取鍋内の未脱酸溶鋼中に拡散し
てゆく混合形態になる。そのため、脱酸生成介在物とし
ては、弱脱酸された部分に微小なハーシナイト(Al2O3
・FeO )が多量に生成した後、鋼中のAlによりさらに
還元されてアルミナとなる過程をとる。すなわち、この
過程においては鋼中には微小なアルミナ介在物が多く含
まれることになる。
【0015】このような微小なアルミナ介在物は、微小
であるがゆえに介在物同志の衝突確率が極端に低く、凝
集しにくい。そのためアルミナ介在物の浮上分離が困難
であった。一方、本発明法では、真空脱ガス槽内ではな
く、取鍋内の溶鋼の攪拌・混合力の弱い溶鋼中に金属A
lを添加することを特徴としている。
【0016】すなわち、本発明法では溶鋼環流開始後、
溶鋼の攪拌・混合力の弱い取鍋内の溶鋼中に金属Alを
添加し、そのため、脱酸の形態としては、大部分はAl
の濃化部分に酸素が拡散していって、直接脱酸生成物で
あるアルミナ介在物を生成することになる。この際に生
成するアルミナ介在物は、ハーシナイト(Al2O3 ・FeO
)とは異なり、溶鋼との表面張力が大きく、ぬれ性が
悪いため、ハーシナイト経由のアルミナ介在物の生成と
比較して、より大きな介在物が生成しやすく、その結果
として介在物同志の衝突確率が高くなり、凝集しやす
く、そのためアルミナ介在物の浮上分離が容易になるも
のと推察される。
【0017】すなわち、脱酸速度が従来法よりも大きく
なり、結果として10μm以下といった微小なアルミナ
介在物の生成量は従来の方法に比べて少なくなる効果を
もたらした。実際において、本発明法を用いて〔T.
O〕で6ppm程度の脱酸レベルにまで到達可能となっ
た。
【0018】また、本発明においては、脱酸剤として金
属Alではなく、溶融Al用いた場合も同様の効果が得
られた。また、その場合に、溶融Alの添加位置は、取
鍋溶鋼の攪拌・混合が弱く、溶融Alが滞留しやすい
所、すなわち、真空槽内ではなく、取鍋内の溶鋼中で、
かつ溶鋼表面からの浸漬深さが取鍋内径の0.15倍以
下の位置であることがより好適であった。該位置の攪拌
・混合の強さが弱いことはDHやRH真空脱ガス装置を
用いて取鍋精錬することをシミュレートした計算機によ
る溶鋼流動計算やAuをトレーサーとしたトレーサー実
験によっても確認された。
【0019】また、脱酸剤としてAl線材を用いても同
様の効果が得られた。
【0020】
【実施例】本発明を250t規模のRH真空脱ガス装置にお
いて実施し、低炭Alキルド鋼を溶製した場合の例を以下
に示す。 (実施例1)上底吹き転炉を用いて、鋼中炭素濃度を約
0.05% まで脱炭した未脱酸溶鋼を取鍋に出鋼した後、金
属Al純分で約0.5kg/t-steel のスラグ還元用のAl滓を取
鍋スラグ上に添加し、スラグ中の(%FeO)を0.5%以下に低
下させた。
【0021】次にRH真空脱ガス装置において浸漬管を
溶鋼中に浸漬して溶鋼を吸い上げるとともに、一方の浸
漬管からArガスを吹込み、溶鋼の環流を開始した。この
とき固体電解質酸素プローブで測定した溶鋼中酸素活量
は200〜500ppmの範囲であった。溶鋼の吸い上
げを開始してから約1分後の、溶鋼の環流が安定した段
階で、図1又は図2に示す位置に溶融Al添加用の浸漬
ランスを浸漬し、測定した溶鋼中酸素濃度に対応して、
溶鋼中Al濃度が0.04〜0.06% の範囲となるように所定
量のAlを添加した。吐出口の浸漬深さは取鍋直径約4m
に対して、0.2〜0.6m、すなわち取鍋内径の0.
05〜0.15倍とし、吐出方向は水平方向とした。溶
融Al添加終了の10分後に溶鋼中酸素活量の測定をお
こない、必要に応じてAl濃度の調節を行った。溶鋼の
環流を処理開始後20分まで継続し、脱酸処理を終了し
た。
【0022】RH処理終了時の溶鋼サンプル中の全酸素
量分析値(〔T.O〕)の平均値は7.5ppmであっ
た。また取鍋内のAl濃度の均一性は問題なく、連続鋳
造の鋳込内の鋳込方向のAl濃度分布も見られなかっ
た。なお、図1は本発明を実施する態様を示すRH真空
脱ガス装置の立断面図であり、取鍋2の溶鋼3に浸漬管
10が浸漬され溶鋼が環流処理されているところ、浸漬
ランス6により溶融Al8が供給されているところを示
している。図2(a)は同じく本発明を実施する態様を
示すRH真空脱ガス装置の浸漬ランス6先端レベルの平
断面図、図2(b)はその部分立断面図である。
【0023】(比較例1)実施例1で溶融Alを添加す
る代わりにAlショットを脱ガス槽内に添加して脱酸処
理を行う以外は全て実施例1と同様に処理した。同じ2
0分のRH処理時間においてRH処理終了時の〔T.
O〕の平均値は13ppmであった。 (実施例2)RH処理前のスラグの還元処理を行わずに
実施例1と同様に溶融Alを添加する方法で脱酸処理を
行った。この時、RH処理前の取鍋スラグ中の(Fe
O)は8〜12重量%であった。ただしAl歩留りの低
下が著しかったため、溶融Alの添加量を10〜20%
増しとし、さらにスラグの流動性を低下させる目的でA
lの添加終了4分後にMgOの小粒を溶鋼1t当たり
0.4〜0.8kg/tだけ脱ガス槽内を経由して取鍋
内に添加した。同じ20分のRH処理時間においてRH
処理終了時の〔T.O〕の平均値は20ppmであっ
た。
【0024】(比較例2)実施例2で溶融Alを取鍋内
で添加する代わりにAlショットを脱ガス槽内に添加す
る方法で、同様の脱酸処理を行った。同じ20分のRH
処理時間において、RH処理終了時の〔T.O〕の平均
値は34ppmであった。 (実施例3)実施例1で溶融Alを添加する代わりに、
図3に示すようにAl線材11を浸漬して連続的に供給
する方法で脱酸処理を行った。同じ20分の処理時間に
おいて、RH処理終了時の溶鋼サンプル中の〔T.O〕
の平均値は8.8ppmであった。
【0025】
【発明の効果】本発明により、Alキルド鋼の〔T.
O〕が比較的容易な方法で大幅に低減し、〔T.O〕≦
10ppmといった高清浄度Alキルド鋼を大量に溶製
することが可能となった。また、取鍋スラグの還元改質
を行うことなく、〔T.O〕≒20ppm程度の清浄鋼
を低コストで溶製可能となった。
【0026】本発明の実施例はRH真空脱ガス装置を用
いた場合についてのみ示したが、同じ吸い上げ式のDH
真空脱ガス装置についても、小型の実験装置において同
様の効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する態様を示すRH真空脱ガス装
置の立断面図である。
【図2】図2(a)は本発明を実施する態様を示すRH
真空脱ガス装置のAl供給浸漬ランスの先端レベルでの
平面図であり、(b)はその部分立断面図である。
【図3】本発明を実施する態様を示すRH真空脱ガス装
置の立断面図である。
【符号の説明】
1 脱ガス槽 2 取鍋 3 溶鋼 4 スラグ 5 合金添加装置 6 浸漬ランス 7 溶融Al添加装置 8 溶融Al 9 Alショット 10 浸漬管 11 Al線材 12 Al線供給装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取鍋内の未脱酸あるいは弱脱酸溶鋼をR
    HまたはDH真空脱ガス装置を用いて精錬するにあた
    り、溶鋼環流開始後、主として金属Alからなる脱酸剤
    を、脱ガス装置を介さず直接取鍋内の溶鋼中に添加して
    脱酸処理を行うことを特徴とする高清浄度アルミキルド
    鋼の精錬方法。
  2. 【請求項2】 脱酸剤の添加位置を、取鍋内溶鋼表面か
    らの浸漬深さが取鍋内径の0.15倍以下の位置とした
    ことを特徴とする請求項1記載の高清浄度アルミキルド
    鋼の精錬方法。
  3. 【請求項3】 取鍋内のスラグを予め還元処理してか
    ら、RHまたはDH真空脱ガス処理を行うことを特徴と
    する請求項1又は2記載の高清浄度アルミキルド鋼の精
    錬方法。
  4. 【請求項4】 脱酸剤として溶融Alを用いることを特
    徴とする請求項1、2又は3記載の高清浄度アルミキル
    ド鋼の精錬方法。
  5. 【請求項5】 脱酸剤としてAl線材を用いることを特
    徴とする請求項1、2又は3記載の高清浄度アルミキル
    ド鋼の精錬方法。
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