JPH1192819A - 高清浄極低窒素鋼の真空精錬方法 - Google Patents

高清浄極低窒素鋼の真空精錬方法

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JPH1192819A
JPH1192819A JP9248733A JP24873397A JPH1192819A JP H1192819 A JPH1192819 A JP H1192819A JP 9248733 A JP9248733 A JP 9248733A JP 24873397 A JP24873397 A JP 24873397A JP H1192819 A JPH1192819 A JP H1192819A
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JP
Japan
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flux
molten steel
alloy
cao
steel
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Application number
JP9248733A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Numata
光裕 沼田
Makoto Fukagawa
信 深川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高清浄極低窒素鋼を高能率・高歩留に製造にす
る方法を提供する。 【解決手段】Ca活量を低位安定に制御するために、C
aとCaO−Al2 3 系フラックスを同時に添加す
る。多種類のCa系介在物を生成することがなく、形態
制御精度がCaの単独添加に比較して良好となる。Ca
に替わり、各種Ca合金とCaとの混合物でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高清浄極低窒素鋼
の真空精錬方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼材の機械的特性・加工性を向上させる
には、鋼中窒素濃度を低下させる必要がある。これまで
に、溶鋼の低窒素化を図る様々な技術が提案されている
が、次の2種類に大別される。
【0003】(I)溶鋼への大気中からの吸窒を抑制す
る技術。 (II) 溶鋼から窒素を除去する技術。(I)の
吸窒抑制技術は、主に転炉出鋼時あるいはRHなどの真
空脱ガス処理時の吸窒を防止する技術であるが、その後
の処理で吸窒が進行し、その効果は小さいため、(II)
の溶鋼から窒素を除去する脱窒技術が数多く提案されて
きている。 窒素の除去反応すなわち脱窒反応を促進す
るには、(1)溶鋼−ガス間の界面面積を増加させるこ
と、(2)減圧すること、(3)酸素、硫黄などの溶鋼
中表面活性元素を低減することが有効であることが知ら
れている。
【0004】主な脱窒促進方法は、 (a):上記(1)に基づくガスを吹き込む方法、 (b):上記(1)(2)(3)に基づく真空下の脱炭
反応を活用する方法、 (c):上記(3)に基づく脱窒フラックスをインジェ
クションまたは上吹きする方法などにさらに分けられ
る。
【0005】(a)のガスを吹き込む方法としては、微
細気泡を生成させる方法、水素とアルゴンの混合ガスを
吹き込む方法などが提案されている。水素を加えるの
は、溶鋼−ガス間の界面面積を増加させることと、溶鋼
−ガス間の界面において酸素と反応させて表面活性元素
としての酸素を低減することを主な目的としている。吹
き込みガスが不活性ガスであれば界面活性元素の低減が
進行しないため、脱窒速度は遅く、吹き込みガスが強還
元性の水素などの場合は安全上の問題から実操業で用い
ることは困難である。COガスを用いる場合でも、溶鋼
中炭素濃度上昇の問題から、高炭素鋼には用いることが
できるが、低炭素鋼、極低炭素鋼には用いることができ
ない。
【0006】(b)の真空脱炭反応を利用する技術は、
脱炭時に発生するCO気泡により溶鋼−ガス間の界面面
積が増大することとともに、脱炭時に表面活性元素の酸
素が低減することを活用した技術であり、真空脱ガス処
理中に酸化物や固体炭素を添加する方法などがある。
【0007】しかし、真空脱炭を利用する場合、極低炭
素鋼には容易に適用できるが、低炭素鋼・中高炭素鋼に
適用する場合、脱窒処理後に炭素濃度を調整しなければ
ならず、操業に大きな障害をきたす。
【0008】さらに、真空脱炭を行うと、溶鋼中窒素濃
度および炭素濃度は低下するが、一方、溶鋼中の酸素濃
度は上昇する。この酸素を低減するためにAlなどの脱
酸剤を添加するが、大量のアルミナ介在物が溶鋼中に生
成し、溶鋼の清浄性を著しく悪化させる。
【0009】(c)の脱窒フラックスを用いる技術とし
ては、水酸化物を吹き込む方法(特開平5−20921
4号公報)、アルカリ金属化合物を吹き付ける方法、C
aCO3 と強還元剤を吹き込む方法(特開昭62−16
4815号公報)、金属Al、Mg、Caなどを還元性
ガスで吹き込む方法(60−238412号公報)、C
a、Mgなどのハライドを含有したフラックスを添加す
る方法などが提案されている。
【0010】これらの方法では溶鋼−ガス界面において
界面活性元素の酸素、硫黄を低減することを目的として
いる。金属Caまたはハライド系フラックスを溶鋼に添
加すると清浄性に以下のような影響を与える。Caは強
力な脱酸能力と同時に脱硫能力を有するため、脱窒を目
的として、溶鋼に添加すると溶鋼中酸素および硫黄と反
応しCaO、CaS等の介在物を生成する。この結果、
溶鋼の清浄度が悪化するのみならず、多種の介在物が同
時に生成するため、介在物形態制御性が著しく悪化し、
製品において予期せぬ欠陥発生の原因となる。
【0011】また金属Ca、Mgなどの単体を使用する
とガス化して溶鋼から激しいスプラッシュと発煙が起こ
り、溶鋼歩留まりを低下させるだけでなく、排気系に地
金付きなどの操業上の支障をきたす。
【0012】Caハライド系フラックス(Caと各種ハ
ロゲン元素との化合物)を用いた場合も、発生するCa
ガスおよび各種ハロゲンガスが操業設備排気系で凝縮・
付着したり、溶鋼のスプラッシュが大量発生し、装置保
守作業の妨げとなる。
【0013】以上のように、従来の技術は脱窒にはある
程度の効果があるものの、清浄度を悪化させるととも
に、操業能率および歩留低下等の支障をきたすといった
問題がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高清
浄極低窒素鋼を高能率および高歩留で製造する方法を提
供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】界面活性元素である酸
素、硫黄を除去するにはCa、Mg等の金属との反応を
利用して除去することが有効であり、さらに脱窒速度を
向上させるには真空下でこれらの金属を添加することが
効果的である。
【0016】しかし、真空下でCa、Mg等の活性金属
を添加すると多様な介在物が生成し、スプラッシュも発
生するためこれらの対策が必要である。多様な介在物生
成は、例えば金属Caを溶鋼に添加してゆくと、Ca活
量は徐々に増加し、CaO、CaS等を生成するCa活
量に至るというメカニズムによるものである。
【0017】本発明者らはCa添加中にCa活量を必要
以上に上昇させなければCaO、CaS等の生成を抑止
できると着想し、Ca添加中にCa活量を制御する方法
を検討した結果、Ca合金と金属Caの少なくとも1種
と、CaO−Al2 3 系フラックスとを同時に真空下
で溶鋼表面へ上吹きする方法が有効であることを見いだ
した。
【0018】この理由は、例えば、CaとCaO−Al
2 3 系フラックスとが溶鋼中で反応し、Ca活量が反
応生成物の活量となり一定に保たれるからである。すな
わち、Caのみを添加すると、Ca活量は経時的に増加
し、CaO、CaSなど様々な介在物が生成するのにた
いして、CaとCaO−Al2 3 フラックスを同時に
添加する方法においては、上記の通りCa活量が反応生
成物の活量となりCa活量を低位安定に制御でき、多種
類のCa系介在物を生成することがなく、形態制御精度
がCaのみの単独添加に比較して良好となる。
【0019】また、CaとCaO−Al2 3 系フラッ
クスとを同時に添加した場合、Caとフラックスとの反
応によりCa活量が過大とならないため、Ca気化反応
が沈静化し、Caガスの異常発生による溶鋼スプラッシ
ュも抑制される。さらに、フラックスが溶鋼に侵入する
際に、安定かつマイルドなCaガスにより、気相−溶鋼
界面積が増大し、脱窒速度が向上する。
【0020】溶鋼中にCaとCaO−Al2 3 系フラ
ックスが共存すると平衡酸素活量および平衡硫黄活量が
低下するため、本来の目的である脱窒速度を十分向上さ
せることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明を転炉、RH式真空脱ガス
装置を用いて実施する場合を例として、以下、詳細に説
明する。その他、タンク脱ガスやDH式脱ガス処理のと
きに本発明を実施してもよい。
【0022】転炉出鋼後、取鍋内溶鋼をRH式真空脱ガ
ス装置にて脱ガス処理を行う。脱酸は出鋼時に実施して
もよいし、極低炭素鋼の場合は真空脱炭後に実施しても
よい。また、取鍋にて溶鋼脱硫処理あるいは昇熱処理を
行ってもよいが、清浄度悪化ならびに取鍋処理中の溶鋼
中窒素濃度上昇防止の観点から、溶鋼脱硫処理あるいは
昇熱処理は真空脱ガス処理前に実施することが望まし
い。
【0023】本発明によれば、真空脱ガス槽内に設けた
上吹きランスからCa合金とCaO−Al2 3 系フラ
ックスを事前に混合したものを不活性ガスをキャリヤー
ガスとして真空槽内溶鋼表面に吹き付ける。
【0024】この吹き付け時点は、例えば脱酸剤、合金
添加の前後があるがいずれでもよい。好ましくは、添加
後のときに行う。真空度は通常のRH脱ガス処理時のそ
れと同じであってよい。
【0025】吹き付ける金属Caは、各種Ca合金の形
態でもよいが鋼材成分の制約がない限り各種Ca合金も
しくはCa合金と金属Caの混合物でもよい。Ca合金
としてはCaSi合金が例示される。
【0026】吹き付けるCaO−Al2 3 系フラック
スは事前にプリメルトされたものが望ましい。この理由
は、CaO−Al2 3 系フラックスが溶鋼に侵入した
際、速やかに反応を開始できるからである。
【0027】CaO−Al2 3 系フラックス中のCa
O濃度は重量%で50%〜95%が望ましい。CaO濃
度が50%未満になると、Caとフラックス中Al2
3 との反応によりCaの活量が適切範囲を超えて低下し
脱窒速度は著しく低下するからである。またフラックス
中CaO濃度が95%を超えて高くなるとCa活量が高
位となり、介在物の形態制御精度が悪化して有害な介在
物を生成したり、スプラッシュ発生を誘発することがあ
るからである。
【0028】Ca合金あるいは金属CaとCaO−Al
2 3 系フラックスとの混合比は合金または金属のCa
純分とフラックスとの重量比でCa:フラックス=3:
97〜25:75が望ましい。Ca純分で3%未満とな
ると、Ca活量が適切範囲を超えて低下し脱窒速度が低
下することがある。Ca純分で25%を超えると、Ca
活量が高位となり清浄度が悪化し、スプラッシュも発生
することがある。
【0029】Ca合金あるいは金属CaとCaO−Al
2 3 系フラックスは事前によく混合されていればよい
が、両者をプリメルトして用いてもよい。粒径は、特に
制限ないが、好ましくは粒径1mm以下である。
【0030】上吹き速度は特に規定しないが、溶鋼1ト
ン(t)当たり毎分0.005kg/t・min 〜0.9kg/t
・min が望ましい。添加速度が0.005kg/t・min 未
満となると、上吹き時間が長くなり、温度低下などの操
業上の障害となることがある。添加速度が0.9kg/t・
min を超えて早くなると、粉体自体の溶鋼への突入速度
が速くなりすぎ、スプラッシュが発生することがある。
【0031】CaO−Al2 3 系フラックスに反応促
進・耐火物保護を狙ってCaF2 、MgO、SiO2
どを追加配合してもよいが、これらは重量比で25%以
下が望ましい。25%を超えて高くなると、添加すべき
フラックス量が増大し、温度低下などの操業上の支障と
なる可能性が高い。
【0032】本発明が上吹きなしに比較して優れる理由
は、例えば金属CaとCaO−Al2 3 系フラックス
が溶鋼内を循環する間に介在物を吸着し、取鍋内で合体
し見かけ粒径が大きくなり浮上分離し易くなるからであ
る。従って、上吹きなしの単なるRH処理に比較して本
発明の方法は清浄度も向上できる。
【0033】
【実施例】
(実施例)表1に示す組成に調整した溶鋼250トン
(t)をRH式真空脱ガス装置にて事前によく混合した
Ca合金とCaO−Al2 3 系フラックスを上吹きし
た。上吹きは、真空度1.2Torrで750l/min のAr
ガスをキャリヤ−ガスとして単孔ランスから行った。
【0034】
【表1】
【0035】Ca合金は30%Ca,70%SiのCa
Si合金を、CaO−Al2 3 系フラックスは50%
CaO、50%Al2 3 なるプリメルトフラックスを
用い、CaSi合金とプリメルトフラックスとの混合比
は重量比で1:9とした。
【0036】上吹き速度は0.7kg/t・min とし、総添
加量をCaSi合金とプリメルトフラックス合わせて溶
鋼1t当たり5kg/tとした。同一条件で上吹きを行わな
かった場合および金属Ca単体だけを上吹きした場合を
比較例とした。
【0037】図1は、上記方法別の処理前窒素濃度と処
理後窒素濃度との関係を、図2は方法別に処理後の清浄
度比較をそれぞれ示す。清浄度は処理前を1として、処
理後の清浄度を指数で表示した。
【0038】本発明に従った場合、清浄度を向上させる
とともにに脱窒を促進できるが、比較例の上吹き無しの
場合(何も添加しない場合)に清浄度は悪化しないが、
脱窒はほとんど進行しない。比較例の金属Caのみを上
吹きした場合に脱窒は若干進行するが、清浄度は著しく
悪化した。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、清浄度の良好な極低窒
素鋼を高能率・高歩留に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】方法別の処理前窒素濃度と処理後窒素濃度との
関係を示す図である。
【図2】方法別の処理後の清浄度比較を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ca合金と金属Caの少なくとも1種
    と、CaO−Al2 3系フラックスとを同時に真空下
    で溶鋼表面へ上吹きすることを特徴とする高清浄極低窒
    素鋼の真空精錬方法。
JP9248733A 1997-09-12 1997-09-12 高清浄極低窒素鋼の真空精錬方法 Pending JPH1192819A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529375B2 (en) 2000-10-19 2003-03-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heat sink unit and electronic apparatus using the same
JP2009144221A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 極低窒素鋼および極低硫極低酸素極低窒素鋼の溶製方法
WO2013131213A1 (zh) 2012-03-08 2013-09-12 宝山钢铁股份有限公司 磁性优良的无取向电工钢板及其钙处理方法

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Legal Events

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A02 Decision of refusal

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Effective date: 20021217