JPH08157934A - 溶鋼のCa処理方法 - Google Patents

溶鋼のCa処理方法

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JPH08157934A
JPH08157934A JP29924994A JP29924994A JPH08157934A JP H08157934 A JPH08157934 A JP H08157934A JP 29924994 A JP29924994 A JP 29924994A JP 29924994 A JP29924994 A JP 29924994A JP H08157934 A JPH08157934 A JP H08157934A
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JP
Japan
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carrier gas
molten steel
inclusions
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steel
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JP29924994A
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English (en)
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Mitsuhiro Numata
光裕 沼田
Yoshihiko Higuchi
善彦 樋口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】溶鋼のCa処理方法を提供する。 【構成】予め脱酸処理された取鍋内溶鋼にCa含有物質を
キャリヤーガスを用いて吹込むに際し、Ca含有物質の添
加速度Cに応じてキャリヤーガス吹込速度Vを下記式
(1) に従い制御する溶鋼のCa処理方法。 (5.6 ×C+1.5)≦V≦(46.4×C+5.23)・・・(1) ただし、C:Ca含有物質添加速度〔kg/(T・min)〕 V:キャリヤーガス吹込速度〔Nl /(T・min)〕 【効果】Ca歩留を安定化させることができ、有害介在物
の改質及び清浄性向上が得られる。耐HIC性に極めて
優れた鋼材を製造するのにも好適な方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有害介在物を効果的に
改質し無害化するとともに、清浄度を向上させた鋼材を
製造するのに好適なCa処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製鋼工程や鋳造工程で鋼中に生成したMn
S 、Al2O3 などの非金属介在物は、圧延工程時に伸延ま
たは破砕され、HIC(水素誘起割れ)の起点となるこ
とが知られている。そのため、ラインパイプ材など高い
耐HIC性が要求される鋼材の製造にあたっては、この
ような有害介在物の低減または無害な介在物(例えば、
CaO ・Al2O3 )への改質が必須となる。
【0003】有害介在物の形態制御方法としては、脱
酸、脱硫処理を施した溶鋼にCaを添加する方法が一般
的に知られている。CaはAl2O3 を低融点組成の CaO・
Al2O3介在物に変化させるとともに、一部は CaO−Al2O
3 −CaS 系介在物となり、MnSの生成を抑止する。
【0004】Caは通常、CaSi、CaAl、FeCaなどのCa
含有物質の形で溶鋼に添加される。
【0005】その添加方法には、溶鋼に浸漬したランス
からキャリヤーガスとともにCa含有物質を吹き込むイ
ンジェクション法がある。
【0006】しかし、Ca添加方法や添加量が不適切で
あると、有害介在物の改質が不十分であったり、CaS 、
CaO などの有害介在物が新たに生成したりするため、耐
HIC性を著しく低下させてしまう。そのため、添加方
法や添加量などを検討した多くのCa処理方法が提案さ
れてきた。
【0007】特開昭56−98415号公報には、次の
ような方法で脱硫およびCa添加を行うことにより、硫
黄濃度を2〜9ppm まで低減し、優れた耐HIC鋼を製
造する方法が提案されている。この方法では、出鋼中の
溶鋼に生石灰を2〜8kg/T添加し、出鋼完了後、Alを0.
05〜0.4kg/T 添加して脱ガス処理を行った後、溶鋼内に
浸漬したランスからArガスを6〜9Nl/min で10分間以
上供給し脱硫する。さらに、Ca分として0.125 〜0.5k
g/T を添加した後、Arガスを6〜9N/minで3分間以上
供給する。
【0008】特開昭63−7322号公報には、取鍋内
の溶鋼にCaを添加する際に、或る特定式を満たして行
う方法が提案されている。これは、溶鋼中の酸素と硫黄
濃度に応じてCaの添加量を適正化することにより、Al
2O3 介在物を効果的にCaO ・Al2O3 に改質するととも
に、CaS 介在物の生成を抑止することを特徴とするもの
である。この方法により、CaS 介在物による連続鋳造時
のタンデイッシュノズルの閉塞を防止することができる
としている。
【0009】特開平3−183721号公報には、溶鋼
にCaを添加するに際し、その添加速度を溶鋼中炭素濃
度に応じて定められた或る特定式に従い制御する方法が
提案されている。この方法により、CaS 介在物の生成を
低位に抑制することができ、介在物欠陥の少ない良質の
ブルーム・ビレットの製造が可能であるとしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術は、有害介在物の改質とCa添加時にCaSを生成さ
せないこととを目的として、Caの適正添加速度または
適正添加量を定めるものであるが、それぞれ次のような
問題がある。
【0011】特開昭56−98415号公報の方法で
は、Arガスは主にスラグ−メタル反応による脱硫反応を
効果的に進行させるためのものであり、ガス気泡による
介在物除去効果やCaの適正添加速度については明らか
ではない。そのため、Caの歩留りを安定して制御する
ことができず、介在物の改質も充分に行うことができな
い。
【0012】特開昭63−7322号公報の方法では、
Caの添加量は明らかとなるが、その添加方法について
は不明であり、そのため、Ca添加量が適正であっても
添加速度が不適当であれば、Caの歩留りの低下や取鍋
内のCa濃度の不均一性をもたらし、有害介在物を充分
に改質することができない。
【0013】特開平3−183721号公報の方法で
は、Caの添加速度は示されているが、Caをインジェ
クションで添加する場合のキャリヤーガス条件は明らか
ではない。Caの添加速度が一定でもキャリヤーガスの
流量が大きすぎれば、Ca歩留りは大きな影響を受け、
有害介在物の改質を安定して行うことができない。キャ
リヤーガスの流量が小さすぎると気泡による介在物浮上
除去効果が低下し、鋼の清浄性を低下させてしまう。
【0014】以上のように、従来技術はCa自体の添加
方法に関するものであり、Caをインジェクションで添
加する場合のキャリヤーガス条件については、全く検討
されていない。
【0015】Caは、その蒸気圧が極めて高いため溶鋼
から容易に蒸発するという特性を持つ。Ca吹き込み時
にキャリヤーガスの流量が必要以上に大きいと、Caは
キャリヤーガス気泡とともに気体として溶鋼外に離脱し
てしまい、介在物改質に充分な量のCaを溶鋼中にとど
めることが困難である。したがって、従来技術では、C
aの添加速度と添加量がともに適正であっても、介在物
の改質は極めて不安定であり、例えば鋼材の耐HIC性
などの特性を充分向上させることができない。
【0016】本発明の目的は、上記課題を解決して清浄
性や耐HIC性などに優れた鋼材を製造することができ
るCa処理方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の溶
鋼のCa処理方法にある。
【0018】予め脱酸処理された取鍋内溶鋼にCa含有
物質をキャリヤーガスを用いて吹き込むに際し、Ca含
有物質の添加速度Cに応じてキャリヤーガス吹き込み速
度Vを下記式(1) に従い制御することを特徴とする溶鋼
のCa処理方法。
【0019】 (5.6×C+1.5)≦V≦(46.4×C+5.23)・・・(1) ただし、C:Ca含有物質添加速度〔kg/(T・mi
n)〕 V:キャリヤーガス吹き込み速度〔Nl/(T・mi
n)〕 ここで、「Nl」はノルマルリットル、「T」は溶鋼ト
ンを意味する。
【0020】
【作用】本発明方法を実施するための装置例を、図1に
基づいて説明する。
【0021】図1はインジェクションランスを用いる例
を説明する概略の縦断面図である。
【0022】取鍋1内の脱酸処理された溶鋼2に浸漬さ
れたインジェクションランス3を用いて、Ca含有物質
をキャリヤーガスにより吹き込む。図1の装置では、キ
ャリヤーガス吹き込み速度Vは、インジェクションラン
ス3に入るキャリヤーガス流量基準である。
【0023】添加するCa含有物質はCaSi、CaAl、FeCa
などの合金であり、特に限定されず、純Caでもよい。
Ca含有物質中のCa濃度も特に限定されない。Ca含
有物質の望ましい形状は、粒度が0.01〜4mmの範囲
の粉体である。
【0024】Ca含有物質の望ましい添加量の範囲は
0.1〜2kg/T、望ましい添加速度の範囲は0.1
〜0.4〔kg/(T・min)〕である。
【0025】インジェクションに用いるランスは、浸漬
型であればどのような形態のものでもよい。
【0026】Ca添加処理前の溶鋼中硫黄濃度は20p
pm以下が望ましい。Ca添加前の硫黄濃度が20pp
mを超えると、CaSの生成抑止が困難となってしまう
からである。
【0027】キャリヤーガスに用いる気体は、アルゴン
等の不活性気体や窒素など、どのようなものでもかまわ
ない。必要に応じて上記キャリヤーガスを任意の比率で
混合して用いてもよい。
【0028】インジェクションランスの先端の望ましい
浸漬深さは、(溶鋼面からの浸漬深さ)/(溶鋼深さ)
が0.75〜0.91となる範囲である。
【0029】本発明者は、上記のような装置、方法およ
び条件でCa含有物質を溶鋼に浸漬したランスからキャ
リヤーガスとともに溶鋼に吹き込む際、キャリヤーガス
吹き込み速度が、鋼の介在物形態や清浄度に大きな影響
を及ぼし、例えば鋼材の耐HIC性を大きく左右するこ
とを知見し、キャリヤーガス吹き込み速度Vについて検
討した。
【0030】Caの沸点は溶鋼温度よりも低いため、溶
鋼に吹き込まれたCaの大部分は、図1に示すように、
気体となり、キャリヤーガスとともに溶鋼中で気泡を形
成する。このCa含有気泡は溶鋼中を上昇して行き、そ
の過程においてCaの一部が溶鋼中へ溶け込む。このC
a気泡から溶鋼へ溶け込むCa量〔%Ca〕は、下記の
平衡反応式にしたがっており、気泡中のCa分圧PCa
比例する。
【0031】 K=〔%Ca〕/PCa、ただし、K:平衡定数 すなわち、気泡中のCa分圧PCa、つまりCa濃度が高
いほど溶鋼中に多くのCaが溶け込むことになる。キャ
リヤーガスの吹き込み速度が大きいと、気泡中のキャリ
ヤ−ガス分圧が高くなり、Ca分圧は低くなってしま
う。したがって、溶鋼中へ溶け込むCa量は小さくな
り、Ca歩留りは低下してしまう。
【0032】図2はCa歩留りに及ぼすキャリヤーガス
吹き込み速度V〔Nl/(T・min)〕の影響を示す
図である。この場合、Ca含有物質としてCa分が30
Wt%のCaSiを用いた。図2に示すように、Ca添加
速度が適正であっても、キャリヤーガスの吹き込み速度
が大きすぎると、Ca歩留りは低下し、所望のMnS の生
成抑制やAl2O3 介在物の改質が充分に行えなくなる。
【0033】図3は、介在物中のCaS 存在比率に及ぼす
キャリヤーガス吹き込み速度Vの影響を示す図である。
図3に示すように、キャリヤーガス吹き込み速度を極端
に低下させると、CaS が生成してしまう。これは、キャ
リヤーガス吹き込み速度を低下させると気泡中Ca濃度
が高くなり、気泡から溶鋼へ溶け込むCaの量が増加し
てしまい、気泡周辺では極端にCa濃度の高い領域が生
成するからである。
【0034】以上のように、Ca含有物質をキャリヤー
ガスとともに溶鋼に吹き込む場合には、Ca含有物質の
添加量、添加速度のみではなく、キャリヤーガスの吹き
込み速度も適正値に制御しなければ、有害介在物の生成
抑止および無害化改質が充分に行えず、例えば鋼材の耐
HIC性を低下させてしまうのである。
【0035】また一方で、キャリヤーガスの吹き込み速
度は、上記のような介在物の組成・形態のみならず、溶
鋼の清浄性にも影響を与える。
【0036】溶鋼中に存在する気泡はその表面に介在物
を吸着しつつ浮上しする。これにより、介在物は気泡に
よって溶鋼からスラグへ運び出され、溶鋼中の介在物数
は減少し、鋼の清浄度が向上する。キャリヤーガス吹き
込み速度を増加させると、気泡表面積、気泡数が増加す
るため、介在物除去効果がより大きくなる。しかし、キ
ャリヤーガスの吹き込み速度が低下すると介在物数低減
効果も低下する。
【0037】図4は、鋼中の全酸素濃度に及ぼすキャリ
ヤーガス吹き込み速度Vの影響を示す図である。図4に
示すように、速度Vが或る限界値以下になると鋼中全酸
素濃度が増大して溶鋼の清浄性が悪化する。
【0038】図5は、以上のような調査結果から、鋼材
の耐HIC性を指標例として、キャリヤーガス吹き込み
速度VとCa添加速度C〔kg/(T・min)〕との
関係を整理して示す図である。図中の直線のうち、上側
が、V=46.4×C+5.23の関係を、下側が、V
=5.6×C+1.5の関係を、それぞれ示す。
【0039】図5から、下記式(1) を満たすVの範囲で
あれば、耐HIC性にきわめて優れた鋼が得られ、充分
な有害介在物改質と溶鋼の清浄性向上が可能であること
がわかる。
【0040】 (5.6×C+1.5)≦V≦(46.4×C+5.23)・・・(1) ただし、C:Ca含有物質添加速度〔kg/(T・mi
n)〕 V:キャリヤーガス吹き込み速度〔Nl/(T・mi
n)〕
【0041】
【実施例】転炉出鋼後、取鍋に収容した溶鋼250Tに
脱酸、脱硫、脱ガス処理を施し、表1に示す成分に調整
した。
【0042】
【表1】
【0043】図1に示すような、取鍋内溶鋼に浸漬した
インジェクションランスを用いて、CaSi粉0.3〜
1kg/TをArキャリヤーガスとともに吹き込んだ。
CaSi粉はCa含有量30Wt%(粒度0.05〜2m
m)のものを用いた。キャリヤーガス吹き込み速度は、
本発明例、比較例ともに、CaSi添加速度に応じて8
条件で変化させた。これらの条件を表2に示す。
【0044】
【表2】
【0045】Ca添加後、鋳造し、得られたスラブから
サンプルを切出してHIC試験に供し、耐HIC性を評
価した。HIC試験は以下に示すようなNACE条件下
で行った。
【0046】NACE条件 温度:24.8±2.8℃ pH:max 4.5 溶液:5%NaCl+0.8%CH3 COOH 時間:96時間 H2 S濃度:H2 S飽和 H2 S流量:100〜200cc/min 表2にHIC発生率を併せて示す。表2に示すように、
本発明で定める条件に従いキャリヤーガス吹き込み速度
を制御すると、耐HIC性は著しく向上する。
【0047】一方、比較例に示すように、キャリヤーガ
ス吹き込み速度を本発明で定める条件に従って制御しな
い場合には、HIC発生率が高くなり、介在物の改質が
不十分となることが明らかである。
【0048】
【発明の効果】本発明方法によれば、Ca歩留を安定化
させることができ、有害介在物の改質および鋼の清浄性
向上が得られる。本発明方法は、耐HIC性にきわめて
優れた鋼材を製造するのにも好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための装置例を説明する
概略の縦断面図である。
【図2】Ca歩留りに及ぼすキャリヤーガス吹き込み速
度の影響を示す図である。
【図3】介在物中のCaS 存在比率に及ぼすキャリヤーガ
ス吹き込み速度の影響を示す図である。
【図4】鋼中全酸素濃度に及ぼすキャリヤーガス吹き込
み速度の影響を示す図である。
【図5】HICに及ぼすキャリヤーガス吹き込み速度と
Ca添加速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1:取鍋、 2:溶鋼、 3:インジェクションランス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め脱酸処理された取鍋内溶鋼にCa含有
    物質をキャリヤーガスを用いて吹き込むに際し、Ca含
    有物質の添加速度Cに応じてキャリヤーガス吹き込み速
    度Vを下記式(1) に従い制御することを特徴とする溶鋼
    のCa処理方法。 (5.6×C+1.5)≦V≦(46.4×C+5.23)・・・(1) ただし、C:Ca含有物質添加速度〔kg/(T・mi
    n)〕 V:キャリヤーガス吹き込み速度〔Nl/(T・mi
    n)〕
JP29924994A 1994-12-02 1994-12-02 溶鋼のCa処理方法 Pending JPH08157934A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100553609B1 (ko) * 1999-11-15 2006-02-22 주식회사 포스코 에이피아이 강관용 강판의 제조방법
KR100554739B1 (ko) * 2001-12-14 2006-02-24 주식회사 포스코 칼슘 함량이 높은 용강의 제조방법
WO2020255917A1 (ja) 2019-06-17 2020-12-24 Jfeスチール株式会社 溶鋼へのCa添加方法

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