JPH07316625A - 高純度鋼の溶製方法 - Google Patents

高純度鋼の溶製方法

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JPH07316625A
JPH07316625A JP11832494A JP11832494A JPH07316625A JP H07316625 A JPH07316625 A JP H07316625A JP 11832494 A JP11832494 A JP 11832494A JP 11832494 A JP11832494 A JP 11832494A JP H07316625 A JPH07316625 A JP H07316625A
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JP
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steel
molten steel
ladle
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electrode
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JP11832494A
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Hideji Takeuchi
秀次 竹内
Tetsuya Fujii
徹也 藤井
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目 的】 転炉出鋼時の溶鋼温度を特に高くすること
なく、転炉出鋼後の取鍋内溶鋼を、その酸素濃度や炭素
濃度を上昇させずに再加熱し、極低硫黄低炭素鋼や極低
酸素低炭素鋼等の高純度鋼を溶製する方法の提供。 【構 成】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼を再加熱する工程
を含む高純度鋼の溶製方法において、例えばRH処理後
の該取鍋内溶鋼の再加熱を、電極として低炭素鋼材を用
いるアーク加熱により行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低炭素鋼や極低硫黄
低炭素鋼、極低酸素低炭素鋼等の高純度鋼を溶製する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、炭素濃度(以下、〔C〕と略す)
が30ppm以下の極低炭素鋼を工業的に安価に製造す
ることが可能になっている。すなわち、転炉にて〔C〕
を0.02〜0.06重量%(以下%と略す)まで脱炭
した溶鋼を、RH脱ガス装置にて真空下で=CO
の反応により更に30ppm以下まで脱炭する方法が一
般的である。特に、このRH装置での脱炭時に上吹き酸
素により効率よく脱炭する方法も提案されている。
【0003】更に、最近はこの極低炭素鋼中の酸素濃度
(以下、〔O〕)や硫黄濃度(以下、〔S〕)を低減さ
せることが連続鋳造操業の安定や鋼材材質の更なる向上
を目的として要求されている。しかしながら、従来、工
業的規模において、極低硫黄低炭素鋼や極低酸素低炭素
鋼等の高純度鋼を溶製するのは困難であり、経済性を犠
牲にして次のような方法が取られていた。
【0004】すなわち、極低炭素でかつ極低酸素濃度の
溶鋼を得るには、転炉出鋼時の溶鋼温度を非常に高く
し、RH装置での脱炭精錬およびその後の長時間の脱酸
処理(脱酸剤添加後の溶鋼環流による脱酸生成物の浮上
分離除去)によっても溶鋼温度が低下して鋳造操業中に
溶鋼が凝固しないように、転炉や取鍋の耐火物の溶損を
犠牲にしてでも溶鋼温度を高める必要があった。
【0005】一方、転炉出鋼後に脱炭精錬と脱硫精錬を
行うために、やはり転炉出鋼時の温度を非常に高くする
必要があった。ここで脱硫精錬とはCaO−CaF2
ような脱硫剤を粉末として取鍋中の溶鋼にキャリアガス
と共に吹き込む方法(フラックスインジェクション法)
や同様の脱硫剤を脱炭精錬の終わったRH装置の真空槽
内に添加する方法がある。
【0006】このように転炉出鋼時の溶鋼温度を高くす
る方法をとらざるを得なかったのは、溶鋼を汚染せず
に、あるいは炭素のピックアップなしに加熱する手段が
なかったことによる。一般的に溶鋼を加熱する手段とし
て、溶鋼にアルミニウムを添加し、この溶鋼に酸素ガス
を供給してアルミニウムを酸化し、この時の酸化発熱を
利用する方法や黒鉛電極を用いたアーク加熱方法があ
る。
【0007】しかし、前者の方法ではアルミニウムの酸
化時に生成するアルミナ(Al2 3 )により、溶鋼の
酸素濃度が上昇して溶鋼を汚染してしまう問題があっ
た。また、後者の方法では黒鉛電極の炭素の一部が加熱
中に溶鋼に移行してしまい、〔C〕が増加し、極低炭素
鋼の〔C〕の要求を満たさなくなってしまう問題があっ
た。
【0008】また、汚染の少ない加熱方法としてプラズ
マ加熱の提案があるが、加熱用プラズマトーチの大型化
ができないことやトーチの電極寿命が短いなどの問題が
あり、工業的規模で実施されていないのが現状である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、転炉や取鍋
の耐火物の溶損の問題を解決し、転炉出鋼時の溶鋼温度
を特に高くすることなく、転炉出鋼後の取鍋内溶鋼を、
その酸素濃度や炭素濃度を上昇させずに高純度を保ちな
がら再加熱する工程を含む極低硫黄低炭素鋼や極低酸素
低炭素鋼等の高純度鋼の溶製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、第1に、転炉
出鋼後の取鍋内溶鋼を再加熱する工程を含む高純度鋼の
溶製方法において、該取鍋内溶鋼の再加熱をアーク加熱
により行い、その電極として低炭素鋼材を用いることを
特徴とする高純度鋼の溶製方法であり、第2に、転炉出
鋼後の取鍋内溶鋼をRH装置により脱炭処理し、次いで
該取鍋内溶鋼の再加熱をアーク加熱により行い、その電
極として低炭素鋼材を用い、その後脱酸処理及び/又は
脱硫処理を施すことを特徴とする高純度鋼の溶製方法で
ある。
【0011】
【作用】本発明者らは、長時間の精錬時間を要する精錬
反応工程において、工程途中で溶鋼を再加熱する手段と
して、短時間に大電流が投入でき、投入エネルギー密度
が高いアーク加熱に着目した。しかしその場合、通常の
アーク加熱では電極が黒鉛であるので加熱溶鋼中の炭素
濃度が上昇する問題点を有していた。
【0012】ここで本発明者らは、上記問題点の解決の
ために、種々の実験検討を行い、アーク炉用の電極とし
て何が最適かを検討し、つぎの結果を得た。 (1)電気伝導性が良く、電極部での電圧降下が低い
(図2参照)、なお、図中3は陽極、4は溶鋼、1はア
ーク柱、2はアーク電圧であり、VA は陽極降下、VP
はアーク柱降下、VK は陰極降下を表す。 (2)高温での耐酸化性も良い、 (3)電流変化に起因する大きな振動にも耐える高強度
を有している、 (4)加熱溶鋼を汚染しない、 ことが必要であり、この条件を満たす電極として、被加
熱溶鋼と同等程度の純度の鋼、すなわち低炭素鋼材が好
適であることを見出した。
【0013】さらに、このような鋼電極を用いた場合に
心配された電極の溶融速度に関しては消耗型黒鉛電極を
用いたアーク炉と同様の原理で溶融につれて電極を徐々
に降下させることで解決できることが明らかになった。
また本発明によれば、転炉出鋼後の取鍋内溶鋼の加熱を
するのに、まずアルミニウムの酸化発熱を利用しないの
で、アルミナの生成による〔O〕の上昇を引き起こすこ
とがなく、いわゆる高清浄鋼の溶製が可能であった。
【0014】また、黒鉛電極を用いないため〔C〕の増
加がなく容易に加熱でき、脱硫精錬や脱酸精錬時の温度
低下を補償することができた。さらに、脱酸、脱硫のよ
うな特別な精錬を行わない場合であっても、鋳造やその
他の溶鋼の凝固工程に長時間が必要であり、この時の溶
鋼温度を加熱により一定に保ちたい場合にも本発明は利
用できた。
【0015】本発明で使用するアーク加熱用電極は、被
加熱溶鋼と同等程度の純度の鋼が好適であるが、該電極
の溶解量が被加熱溶鋼量より少ないと予想される場合は
必ずしも溶鋼と同等の純度である必要はない。逆に、極
低炭素濃度溶鋼の加熱の場合には、例えば〔C〕<30
ppmの極低炭素鋼を電極母材とすることが望ましい。
【0016】加熱装置としては、通常のアーク加熱装置
が使用でき、例えば、取鍋溶鋼加熱装置として工業的に
利用されているレードルファーネス(LFと言われる)
が最適である。また、同様の装置で鋳造中の温度補償用
に使われる電極昇降距離の大きな電極加熱装置も使用可
能である。
【0017】最も簡便で安価な本発明の電極は、炭素含
有量が30ppm以下である極低炭素鋼を丸ビレット状
に鋳造した鋳片であるが、角ブームを丸ビレット状に圧
延した素材の利用も可能である。通常、極低炭素鋼を溶
製するには、転炉から出鋼した溶鋼を取鍋で受け、RH
脱ガス装置で酸素吹きを併用して脱炭処理するが、本発
明は、この時の温度降下を補償するのに適している。本
発明では、RH処理後の温度降下を、この時点で補償で
きるので、予め転炉出鋼段階での溶鋼温度をその分高温
にしておく必要がなく、転炉や取鍋の耐火物の無理な使
用が避けられ、耐火物原単位の向上が著しい。
【0018】
【実施例】
(実施例1)極低炭素かつ極低酸素濃度の溶鋼を溶製す
るに際し、図1に(b)従来法と(a)本発明とのプロ
セスフローを示す。従来法では、RH脱炭処理に長時間
(32分)必要なので、温度降下が大きく(82℃)、
このために転炉出鋼温度を1700℃以上にする必要が
あった。
【0019】一方、本発明では、RH脱炭処理後にアー
ク加熱を低炭素鋼材(〔C〕:24ppm)の電極で行
うため、〔C〕の上昇を伴うことなく75℃の温度補償
が可能であり、その後、脱酸剤を添加した後、そのスラ
グを除去し、CaO−Al23 −CaF2 の合成フラ
ックスを添加してアルゴンバブリングを行うことが可能
となる。
【0020】なお、従来法のRH脱炭処理の条件は、環
流速度150t/minで、上吹きランスにより酸素ガ
スを溶鋼表面に20Nm3 /minで、5分間吹き付け
た。本発明のRH脱炭処理の条件も従来法と同等であっ
た。また、本発明では、RH処理後、C濃度24ppm
の低炭素鋼材の電極を用い電圧255V、雰囲気Ar
で、15分間、加熱処理した。本発明では、さらにその
後、脱酸剤Alを1.5kg/t添加したのち、スラグ
を除去し、次いで合成フラックスCaO−CaF 2 −A
2 3 を3.5kg/t添加し、アルゴンバブリング
を、流量0.2Nm3 /minで、7分間行った。
【0021】これにより、〔C〕=25ppm、かつ
〔O〕=7ppmの高純度溶鋼の製造が可能となった。
従来法では、かなり長時間の脱酸処理を行っても〔O〕
=15ppmまでの脱酸精錬が限界であった。 (実施例2)極低炭素かつ極低硫黄濃度の溶鋼を、以下
のようなプロセスフローで溶製した。
【0022】まず転炉に装入する溶銑の〔S〕を0.0
03%まで溶銑予備処理工程にて脱硫した。次に転炉で
脱炭精錬を行い、〔C〕=0.05%、〔S〕=0.0
04%の溶鋼を得た。このときの溶鋼温度は1603℃
であった。次に、この溶鋼をRH脱ガス装置にて、
〔C〕=16ppmまで脱炭したのち、同装置内でアル
ミニウムにより脱酸した。このときの溶鋼温度は159
2℃であった。次に同取鍋をLF装置に移し、アルミニ
ウム0.5kg/t、Si合金0.8kg/t添加した
のち、〔C〕=21ppmの極低炭素鋼ビレット電極を
用いた加熱を12分間行った。このときの溶鋼温度は1
628℃であった。
【0023】次に同じLFにて更に脱硫剤80%CaO
−20%CaF2 をアルゴンガスにより溶鋼中に総量
4.7kg/t吹き込み、脱硫処理を行った。最終的に
は、溶鋼温度1587℃、〔C〕=22ppm、〔S〕
=2ppm、〔O〕=10ppmの高純度鋼が得られ
た。これまでの技術ではこのような極低炭素でかつ極低
硫黄溶鋼は溶製できなかった。
【0024】
【発明の効果】本発明は、従来の黒鉛電極に代え、低炭
素鋼材を電極として用いたので、溶鋼加熱中の〔C〕上
昇を回避でき、これにより極低硫黄低炭素鋼や極低酸素
低炭素鋼等の高純度溶鋼を安価に得られるようになっ
た。また、本発明は、転炉出鋼時の溶鋼温度を通常の低
い温度に保つことができるので、転炉や取鍋の耐火物原
単位が従来法に比べて著しく向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法(a)と従来法(b)の一例を示すプ
ロセスフロー図である。
【図2】本発明法での、溶鋼のアーク加熱時のアークの
電圧分布を示す説明図である。
【符号の説明】
1 アーク柱 2 アーク電圧 3 陽極 4 溶鋼 VA 陽極降下 VP アーク柱降下 VK 陰極降下

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼を再加熱する工
    程を含む高純度鋼の溶製方法において、該取鍋内溶鋼の
    再加熱をアーク加熱により行い、その電極として低炭素
    鋼材を用いることを特徴とする高純度鋼の溶製方法。
  2. 【請求項2】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼をRH装置によ
    り脱炭処理し、次いで該取鍋内溶鋼の再加熱をアーク加
    熱により行い、その電極として低炭素鋼材を用い、その
    後脱酸処理を施すことを特徴とする高純度鋼の溶製方
    法。
  3. 【請求項3】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼をRH装置によ
    り脱炭処理し、次いで該取鍋内溶鋼の再加熱をアーク加
    熱により行い、その電極として低炭素鋼材を用い、その
    後脱硫処理を施すことを特徴とする高純度鋼の溶製方
    法。
  4. 【請求項4】 転炉出鋼後の取鍋内溶鋼をRH装置によ
    り脱炭処理し、次いで該取鍋内溶鋼の再加熱をアーク加
    熱により行い、その電極として低炭素鋼材を用い、その
    後脱酸処理及び脱硫処理を施すことを特徴とする高純度
    鋼の溶製方法。
JP11832494A 1994-05-31 1994-05-31 高純度鋼の溶製方法 Pending JPH07316625A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103215406A (zh) * 2013-04-18 2013-07-24 首钢总公司 一种低碳、超低硫钢的冶炼方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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