JPH10245619A - 低炭素鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明方法は、低炭素鋼を低コストで、しか
も高生産性を維持しつつ、製造することのできる方法を
提供する。 【解決手段】 予備処理した溶銑を酸素上吹精錬によ
り、最終目標炭素量より０．０１〜０．１％高い炭素量
に精錬し、次いで軽真空脱ガス処理して炭素量０．０２
〜０．０５％に精錬する低炭素鋼の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明方法は、低炭素鋼の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低炭素鋼の製造（精錬）方法において
は、通常酸素上吹（転炉）精錬によって、最終目標炭素
量まで脱炭し、次いで簡易取鍋精錬設備等の二次精錬で
最終成分に調整して、次工程の連続鋳造工程へ移行する
ものである。しかして、上記のごとく酸素上吹精錬にお
いては、脱炭精錬とともに、脱珪、脱燐することからＣ
ａＯ等の副原料の使用量が増大する。また脱珪反応時に
生成するＳｉＯ₂ 及副原料として使用するＣａＯ等によ
りスラグ（鋼滓）量が増加して、精錬中に成分調整のた
めに投入するＭｎ鉱石中のＭｎ歩留りが低下する。この
ため酸素上吹（転炉）精錬に先立ち溶銑の脱珪、脱燐を
施す、溶銑の予備処理方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、酸素上
吹（転炉）精錬で低炭素鋼としての最終目標炭素量まで
脱炭処理する場合、鋼中炭素量が低下（脱炭）するに従
い、鉄の酸化が優先してＦｅＯとしてスラグになり、鉄
の酸化損失が増大するとともに、ＦｅＯ濃度の上昇によ
り精錬炉の耐火物の溶損が増大する。また、鉄の酸化損
失にともない、精錬中に成分調整のために投入するＭｎ
鉱石中のＭｎ歩留りが低下する。更に、ＦｅＯ濃度が高
くなることによって、鋼中の酸素濃度が高くなり後工程
でＡｌ等による脱酸時に合金歩留りを低下させ、かつ非
金属介在物を多量に生成して材質上好ましくない等の課
題がある。

【０００４】このようなことから酸素上吹（転炉）精錬
で最終目標炭素量より若干高めに脱炭処理して、ＲＨ、
ＤＨ等の真空脱ガス装置で脱炭処理することが提案され
ているが、このような真空脱ガス処理においては、約
１．０ｔｒの高真空度で処理するため、ランニングコス
トが増大する等経済的に不利である。また、最終目標炭
素量より高めで精錬を停止すると、酸素上吹（転炉）精
錬での脱燐反応はほとんど進行しないため、製品の硬度
に悪影響を及ぼすことになる等の課題がある。本発明方
法は、このような課題を有利に解決するためなされたも
のであり、溶銑予備処理を施した後、酸素上吹精錬し次
いで、軽真空脱ガス処理することによって、低コストで
低炭素鋼を製造する方法を提供することを目的とするこ
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明方法の特徴とする
ところは、予備処理した溶銑を酸素上吹精錬により、最
終目標炭素量より０．０１〜０．１０％高い炭素量に精
錬し、次いで軽真空脱ガス処理して炭素量０．０２〜
０．０５％に精錬することを特徴とする低炭素鋼の製造
方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態】上記のごとき溶銑の予備処理とし
ては、例えば高炉から溶銑を払い出すとき、傾注樋で溶
銑中へ脱珪剤として生石灰等を投入して脱珪する。さら
に、溶銑を混銑車へ装入して酸素上吹精錬工程へ搬送す
るとき、混銑車内溶銑中へ脱燐剤として例えば、生石灰
等を投入して脱燐を施す。この他、容器内へ溶銑中へ脱
燐剤を投入して、酸素ガスを吹き込み脱珪と脱燐を施す
ものである。このような溶銑の予備処理で溶銑中の珪素
０．０１％以下、燐０．０２％（最終目標燐量）以下に
脱珪と脱燐を施す。このように溶銑の珪素と脱燐を施す
ことによって、次記のごとき酸素上吹精錬において、Ｓ
ｉＯ₂ 系スラグの増大を抑え、かつ副原料として使用す
るＣａＯの使用量が低減できることから、成分調整用の
Ｍｎ歩留り等を向上するとともに、最終目標炭素量より
若干高めに脱炭することができる。このようにして溶銑
の予備処理後、次記のごとく酸素上吹（転炉）精錬する
ものである。

【０００７】酸素上吹精錬に際しては、一般に溶銑に対
してスクラップを５〜１５％装入（溶銑配合率８５〜９
５％）して精錬するものであるが、溶銑とスクラップを
装入して最終目標炭素量より高い炭素量で精錬すると、
スクラップの溶解により酸素上吹精錬での熱源が不足す
ることから、最終目標炭素量まで脱炭して温度を補償し
なければならなくなること、あるいはスクラップの溶解
タイミングのバラツキにより、酸素上吹精錬での操業が
不安定になることから、例えば上記溶銑の予備処理で、
酸素ガスを吹き込み予備処理するとき必要スクラップ量
を溶銑とともに装入しておき、脱珪等の予備処理を施す
と同時にスクラップを溶解させることによって、酸素上
吹精錬ではスクラップを装入しないため熱源は不足しな
い。また、スクラップの溶解タイミングのバラツキによ
る操業が不安定にならず、最終目標炭素量より高い炭素
量で脱炭処理が、安定的にでき極めて有意義である。

【０００８】このようにして、酸素上吹精錬で最終目標
炭素量より０．０１〜０．１０％高い炭素量に脱炭す
る。最終目標炭素量より０．０１％未満になるとＦｅＯ
スラグが増加して精錬歩留りが低下し、鋼中の酸素量が
多くなり後工程での合金鉄添加歩留りを低下させること
になる等好ましくない。また、最終目標炭素量より０．
１０％超になると、後述の軽真空脱ガス処理で長時間処
理することになり、生産性、コスト的に不利となり好ま
しくない。

【０００９】次いで、上記のごとく酸素上吹精錬した溶
鋼を軽真空脱ガス処理によって、鋼中炭素量を０．０２
〜０．０５％の低炭素鋼とするものであり、例えば酸素
上吹精錬後の溶鋼を満たした取鍋を軽真空脱ガス装置へ
位置せしめて、真空度１００〜５００ｔｒの軽真空度で
精錬し、炭素量を０．０２〜０．０５％、の低炭素鋼に
するものである。真空度５００ｔｒ超では、炭素量を
０．０２〜０．０５％に脱炭処理するのに長時間を要し
生産性が低下するとともに、溶鋼温度が低下するので酸
素上吹精錬での出鋼温度を上昇することになり、製鋼炉
の耐火物原単位が高くなる等好ましくない。また、１０
０ｔｒ未満の真空度にしなくとも上記炭素量に短時間で
精錬することができ、かつ真空度保持のためのコストも
軽減することができる。

【００１０】このように本発明方法においては、溶銑の
予備処理で脱珪、脱燐等を施した後、酸素上吹精錬によ
って、軽真空脱ガス処理で炭素量０．０２〜０．０５
％、の低炭素鋼に処理（精錬）するのに好適な炭素量に
精錬し、次いで精錬する軽真空脱ガス処理で高生産性を
維持しつつ、低コストで低炭素鋼に精錬するとともに、
軽真空度であり脱ガス処理中に発生する溶鋼スプラッシ
ュによる真空脱ガス反応容器内壁への地金付着を確実に
防止し、しかもランニングコストも著しく軽減すること
ができる。

【００１１】次に、本発明方法に適用する軽真空脱ガス
処理方法の一例を説明する。図１において、溶銑予備処
理後、酸素上吹精錬した溶鋼１を取鍋２に出鋼し、取鍋
２内の溶鋼１表面下に反応容器３の下部を浸漬位置せし
め、取鍋２底部羽口４を介してＡｒガスを溶鋼１底部か
ら吹き込み、溶鋼１を攪拌しつつ同時に反応容器３内を
メカニカルポンプ５によって、軽真空度に維持しすると
ともに、ランス６から酸素ガスを反応容器３内へ吹き込
み溶鋼１を低炭素鋼に処理（精錬）する。

【００１２】上記のごとき、軽真空脱ガス処理の反応容
器は、容器高さＨ（長さ）としては３５００〜７５００
ｍｍ。反応容器直径は、反応容器直径Ｄ₁ と取鍋直径Ｄ
₂ の比（Ｄ₁ ／Ｄ₂ ）０．２５〜０．５０に構成するこ
とによって、前記のごとく真空度１００〜５００ｔｒ
で、酸素上吹精錬後の炭素量は、最終目標炭素量より
０．０１〜０．１０％高い溶鋼を０．０２〜０．０５
％、の低炭素鋼に安定して精錬することができる。即
ち、反応容器高さが３５００ｍｍ未満。反応容器直径
が、反応容器Ｄ₁ と取鍋直径Ｄ₂ の比（Ｄ₁ ／Ｄ₂ ）で
０．２５未満であると、軽真空脱ガス処理に際し反応容
器内壁に溶鋼地金の飛散付着が多くなり、溶鋼歩留りの
低下、操業が不安定になることがあり好ましくない。ま
た、反応容器高さＨが７５００ｍｍ超、反応容器直径Ｄ
₁ と取鍋直径Ｄ₂ の比（Ｄ₁ ／Ｄ₂ ）が０．５０超にな
ると、ＲＨ等の真空脱ガス装置とほぼ同等の大きさとな
り、ランニングコストを高めることになり好ましくな
い。

【００１３】次に、上記のごとき軽真空脱ガス処理にお
いて、溶鋼飛散による反応容器への付着等を防止しつ
つ、操業することのできる反応容器の高さを設定する数
式の一例を挙げる。

【数１】Ｈ＝２４００＋（７６０−Ｐ）１３．６／７．
２＋〔８６．９／Ｐ（１８．７×ΔＣ×Ｗ／ｔ＋Ｑ_BB／
６０）／πＤ² ／４〕^0.6 ×５５０ Ｄ：反応容器内径（ｍ）、Ｐ：真空度（ｔｏｒｒ）、Δ
Ｃ：脱炭量（％） Ｗ：溶鋼量（ｔ）、ｔ：脱炭時間（ｍｉｎ）、Ｑ_BB：ガ
ス吹込量（Ｎｍ³ ／Ｈ） Ｈ：反応容器高さ

【００１４】

【実施例】次に、本発明方法の実施例を比較例とともに
挙げる。下表の実施例は、溶銑予備処理工程で〔Ｐ〕濃
度を０．０１７％まで脱〔Ｐ〕し、その溶銑を上吹転炉
で炭素濃度を０．０６９％に吹止め、図１に示す底吹き
機能を有する取鍋２に出鋼１（溶鋼１）した後、Ａｒガ
スを３０Ｎｍ³ ／Ｈの割合で取鍋２に設けた底吹き羽口
４から底吹きして、スラグを排出した溶鋼１の表面部位
に内径１．５ｍ、内高４．５ｍの反応容器３を被せた
後、反応容器３をメカニカルポンプ５で排気しつつ３０
０ｔｏｒｒの真空度に保持しながら、酸素ガスを反応容
器３に設けたランス６から吹き付けながら脱炭処理を行
った例である。このときの溶鋼量は、２９１．３ｔであ
る。溶銑予備処理工程と転炉工程にて使用したＣａＯ原
単位は１５．０Ｋｇ／ｔであった。また、炭素濃度は脱
炭前０．０６９％から５．１分後に０．０４％まで脱炭
できた。その後、脱酸用Ａｌを反応容器３内で添加し、
連続鋳造工程で鋳造した。

【００１５】比較例１は、最終目標炭素濃度０．０３％
の低炭素鋼をＲＨ脱ガス装置を用いて精錬した例であ
る。溶銑予備処理工程で〔Ｐ〕濃度を０．０１７％まで
脱〔Ｐ〕し、その溶銑を上吹転炉で炭素濃度を０．０６
８％に吹止め、ＲＨ脱炭を３分間実施したが、最終目標
炭素濃度は０．０２５％であった。しかし使用した電
力、蒸気量は溶鋼１ｔ当たり７．７ＫＷｈ、２．４Ｋｇ
に達した。また、温度降下が大きく昇熱を必要とした。

【００１６】比較例２は、最終目標炭素濃度０．０４％
の低炭素鋼を溶銑予備処理工程で〔Ｐ〕濃度を０．０１
７％まで脱〔Ｐ〕し、その溶銑を上吹転炉で精錬した例
を示す。生成した転炉スラグ中のＦｅＯ濃度は２０．３
％、溶鋼の酸素濃度は５４０ｐｐｍであった。また、転
炉精錬中に投入するＭｎ鉱石中のＭｎ歩留りは３５％で
あった。

【００１７】比較例３は、高炉で出銑した溶銑を、目標
濃度０．０４％の低炭素鋼を上底吹き転炉で精錬した例
を示す。生成した転炉スラグ中のＦｅＯ濃度は１９．４
％、溶鋼の酸素濃度は５２０ｐｐｍであった。このとき
転炉工程で使用したＣａＯ原単位は２８．９Ｋｇ／ｔで
あった。また、転炉精錬中に投入するＭｎ鉱石中のＭｎ
歩留りは３１％であった。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】（表１のつづき） 注：実１は実施例１、比１は比較例１、比２は比較例２、比３は比較例３。

【００２０】

【表３】（表２のつづき） 注：実１は実施例１、比１は比較例１、比２は比較例
２、比３は比較例３。

【００２１】注１：反応容器径は、取鍋径（３９５０ｍ
ｍ）との比。 注２：精錬は、２７０ｔ溶鋼取鍋底部から溶鋼攪拌のた
め３０Ｎｍ³ ／分のＡｒガスを吹き込みつつ処理した。 注３：比較例のＲＨ型真空脱ガス処理は、反応容器高さ
１０７００ｍｍ、径２４００ｍｍの一般に用いられてい
る真空脱ガス処理装置。 注５：精錬後溶鋼成分のＯ量は、Ａｌ脱酸前のＯ量。 注６：電力使用量及び蒸気使用量は、真空度を保持する
ための使用量。

【００２２】

【発明の効果】本発明方法によれば、低炭素鋼を低コス
トで、しかも高生産性を維持しつつ、製造することがで
きる等工業的に大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための真空脱ガス装置の
一例を示す側面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予備処理した溶銑を酸素上吹精錬によ
   り、最終目標炭素量より０．０１〜０．１０％高い炭素
   量に精錬し、次いで軽真空脱ガス処理して炭素量０．０
   ２〜０．０５％に精錬することを特徴とする低炭素鋼の
   製造方法。
2. 【請求項２】 溶銑予備処理において、スクラップを装
   入しＳｉ≦０．０１％まで脱珪及び最終目標燐量より低
   く脱燐処理することを特徴とする請求項１に記載の低炭
   素鋼の製造方法。
3. 【請求項３】 真空度１００〜５００ｔｒで軽真空脱ガ
   ス処理することを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の低炭素鋼の製造方法。