JPWO2018155334A1 - 鋼の溶製方法 - Google Patents

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Abstract

この鋼の溶製方法は、MnとTiを含有するAlキルド鋼からなる鋼の溶製方法であって、転炉において一次精錬を行う一次精錬工程と、前記転炉から処理炉に溶鋼を移送し、前記処理炉において、溶鋼の成分組成を調整する二次精錬工程と、を備え、前記二次精錬工程は、Al原料を前記処理炉内の溶鋼に供給するAl原料供給工程と、前記Al原料供給工程と同時、又は、前記Al原料供給工程の後に、Mn原料を前記処理炉内の溶鋼に供給するMn原料供給工程と、前記Al原料供給工程の後であって、且つ、前記Mn原料供給工程と同時、又は、前記Mn原料供給工程の後に、Ti原料を前記処理炉内の溶鋼に供給するTi原料供給工程と、を備える。

Description

本発明は、MnとTiを含有するAlキルド鋼からなる鋼鋳片を製造する鋼の溶製方法に関する。
本願は、2017年2月21日に、日本に出願された特願2017−029645号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
一般に、鋼鋳片を連続鋳造する際には、転炉で一次精錬を行った後、真空槽等を備えた処理炉に溶鋼を移送し、この処理炉で二次精錬を行って成分調整を行い、得られた溶鋼を連続鋳造装置に供給する。連続鋳造装置においては、タンディッシュに貯留された溶鋼がノズル等を介して鋳型内へ供給され、所定形状の鋳片が連続的に鋳造される。
ここで、鋳造中にノズル等の溶鋼経路において閉塞が生じた場合には、鋳造を続行することが困難になり、予定の鋳造量を鋳造できないことがあった。すなわち、予定した連々鋳回数を実施できなくなり、取鍋の溶鋼を戻すことがあった。また、ノズル等に付着した介在物等が鋳造時に鋳片に巻き込まれ、鋳片の品質が低下してしまうといった問題があった。
特に、アルミニウムを添加して脱酸を行ったAlキルド鋼においては、溶鋼中にアルミナが介在物として存在しており、ノズル等の耐火物にアルミナや地金が付着して成長することにより、溶鋼経路の閉塞が発生しやすい傾向にあった。
そこで、従来より、ノズルの加熱やノズル等の溶鋼経路へのArガスの吹き込みを実施することにより、アルミナや地金の付着を抑制する技術が実施されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
日本国特開2002−336942号公報 日本国特開2004−243407号公報 日本国特開2008−055472号公報 日本国特開2010−167495号公報
ここで、溶鋼経路の閉塞の発生状況は、溶鋼の成分組成によって大きく異なる。例えばMn及びTiを含むAlキルド鋼においては、上述のように、ノズルの加熱やArガスの吹き込みを実施しても、溶鋼経路の閉塞を十分に抑制することができず、予定した連々鋳回数を実施することができないことがあった。
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定して鋳造することが可能な鋼の溶製方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は下記の方法を採用する。
(1)本発明の一態様は、MnとTiを含有するAlキルド鋼からなる鋼の溶製方法であって、転炉において一次精錬を行う一次精錬工程と、前記転炉から処理炉に溶鋼を移送し、前記処理炉において、前記溶鋼にAl原料、Mn原料、及びTi原料を供給して成分組成を調整する二次精錬工程と、を備え、前記二次精錬工程では、前記処理炉内の前記溶鋼に対し、前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順又は同時に行う、又は、前記処理炉内の前記溶鋼に対し、前記Al原料の供給及び前記Mn原料の供給をこの順又は同時に行い、その後、前記Ti原料の供給を行う。
(2)上記(1)に記載の鋼の溶製方法では、前記二次精錬工程において、前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順又は同時に行ってもよい。
(3)上記(2)に記載の鋼の溶製方法では、前記Al原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Mn原料の供給を開始してもよい。
(4)上記(2)又は(3)に記載の鋼の溶製方法では、前記二次精錬工程において、前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順に行ってもよい。
(5)上記(4)に記載の鋼の溶製方法では、前記Mn原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Ti原料の供給を開始してもよい。
(6)上記(2)〜(5)のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法では、前記Al原料を前記溶鋼に供給する際の前記溶鋼中の酸素が質量比で150ppm以上であってもよい。
(7)上記(1)に記載の鋼の溶製方法では、前記二次精錬工程において、前記Al原料の供給及び前記Mn原料の供給をこの順又は同時に行い、その後、前記Ti原料の供給を行ってもよい。
(8)上記(7)に記載の鋼の溶製方法では、前記Mn原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Ti原料の供給を開始してもよい。
(9)上記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法では、前記二次精錬工程において酸素の吹き込みを行ってもよい。
(10)上記(9)に記載の鋼の溶製方法では、前記Al原料の供給の開始1分前から前記Al原料の供給の終了1分後までの期間、前記Mn原料の供給の開始1分前から前記Mn原料の供給の終了1分後までの期間、及び、前記Ti原料の供給の開始1分前から、前記Ti原料の供給の終了1分後までの期間においては、前記酸素の吹き込みを行わなくてもよい。
(11)上記(1)〜(10)のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法では、前記二次精錬工程の完了時の溶鋼が、質量比で、C:0.0013%以上0.040%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、Mn:0.20%以上3.00%以下、Ti:0.004%以上0.100%以下、を含有してもよい。
上記(1)に記載の鋼の溶製方法によれば、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料との共存、及び/又は、Mn原料とTi原料との共存が回避されるため、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)、及び/又は、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を抑制することができる。すなわち、処理炉内の溶鋼中には、例えばMnO、Al、TiOが単独で存在することになり、溶鋼中に含まれるAlやその後に添加されるTiによってMnOが還元されても、高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成せず、溶鋼経路の閉塞を抑制することが可能となる。これにより、予定した連々鋳回数を安定して実施することが可能となる。
上記(2)に記載の鋼の溶製方法によれば、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料との共存が回避され、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を抑制することができる。
上記(3)に記載の鋼の溶製方法によれば、供給したAl原料が溶鋼中に溶解して均一に分散した状態でMn原料が供給される。これにより、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料との共存がより確実に回避され、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を更に抑制することが可能となる。
上記(4)に記載の鋼の溶製方法によれば、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料との共存が回避されるだけでなく、Mn原料とTi原料との共存も回避されるため、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)、及び、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を抑制することができる。従って、溶鋼経路の閉塞を更に抑制することが可能となる。
上記(5)に記載の鋼の溶製方法によれば、供給したMn原料が溶鋼中に溶解して均一に分散した状態でTi原料が供給される。これにより、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とTi原料との共存がより確実に回避され、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を更に抑制することが可能となる。
また、(6)に記載された方法のように、溶鋼中酸素が質量比で150ppm以上の高い状態であっても、上述の溶製方法によれば、Al原料を供給してAl原料が溶融した後にMn原料を供給するため、Al原料の供給により溶鋼中の酸素含有量を十分に低減することが可能となるため、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を抑制することが可能となる。従って、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定した鋳造を行うことが可能となる。
上記(7)に記載の鋼の溶製方法によれば、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とTi原料との共存が回避され、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を抑制することができる。
上記(8)に記載の鋼の溶製方法によれば、供給したMn原料が溶鋼中に溶解して均一に分散した状態でTi原料が供給される。これにより、処理炉内の溶鋼上においてMn原料とTi原料との共存がより確実に回避され、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を更に抑制することが可能となる。
上記(9)に記載の鋼の溶製方法によれば、酸素の吹き込みにより処理炉内の溶鋼の温度を上昇させることができる。
上記(10)に記載の鋼の溶製方法によれば、酸素吹き込み直後の酸素濃度の高い溶鋼にTi,Al,Mnの供給と同時に酸素の吹き込みを実施しないため、Alの酸化物、Mnの酸化物、及びTiの酸化物が過剰に生成してしまうことを防ぐことができる。なお、従来は、処理炉において酸素の吹き込みを行うと介在物が増加する懸念があるため、転炉の吹止温度を高く設定し、処理炉における酸素の吹き込みの実施を制限していたが、上述のように酸素の吹き込みのタイミングを適正化することで、処理炉において溶鋼温度を上昇させることが可能となる。よって、転炉の吹止温度を必要以上に高く設定する必要はなく、エネルギーコストの削減を図ることもできる。
上記(11)に記載の鋼の溶製方法によれば、二次精錬工程の完了時に、質量比で、C:0.0013% 以上%以上0.040%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、Mn:0.20%以上3.00%以下、Ti:0.004%以上0.100%以下、を含有する溶鋼を得ることができる。
上述のように、本発明によれば、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定して鋳造することが可能な鋼の溶製方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係る鋼の溶製方法において用いられる処理炉(真空槽)の説明図である。 酸素の吹き込みのタイミングの説明図である。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を行い、溶鋼経路の閉塞は、AlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が原因のひとつであることを確認した。そして、このAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)は、二次精錬工程において、溶鋼に添加されるTiによりMnとAlの複合酸化物(MnO・Al)のMnOが優先的に還元されること、又は、溶鋼中のAlによりMnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)のMnOが優先的に還元されることによって生成するものであるとの知見を得た。
また、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)、及び、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)は融点が低く、溶鋼中では固液二相共存状態又は液相状態の介在物として存在するが、これらの複合酸化物は、MnOがAlやTiにより還元されてAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)となると、融点が高くなり、溶鋼経路の閉塞の要因となる、との知見を得た。
本発明は上記の知見に基づきなされたものである。以下、本発明の鋼の溶製方法について、実施形態に基づき添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではない。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態に係る鋼の溶製方法について説明する。
本実施形態に係る鋼の溶製方法は、MnとTiを含有するAlキルド鋼からなる鋼の溶製方法であり、一次精錬工程と二次精錬工程とを有する。
本実施形態に係る鋼の溶製方法において対象となる鋼鋳片は、MnとTiを含有するAlキルド鋼からなり、具体的には、質量比で、Cの含有量が0.0013%以上0.040%以下、Alの含有量が0.01%以上0.10%以下、Mnの含有量が0.20%以上3.00%以下、Tiの含有量が0.004%以上0.100%以下とされている。
従って、二次精錬工程の完了時の溶鋼は、質量比で、C:0.0013%以上0.040%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、Mn:0.20%以上3.00%以下、Ti:0.004%以上0.100%以下、を含有するように成分が調整される。
好ましくは、二次精錬工程の完了時の溶鋼は、質量比で、C:0.0032%以上0.040%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、Mn:0.20%以上3.00%以下、Ti:0.004%以上0.100%以下、を含有するように成分が調整される。
まず、一次精錬工程では、転炉において溶鋼の一次精錬を行う。
次に、二次精錬工程では、転炉から処理炉に溶鋼を移送し、処理炉において溶鋼の成分組成を調整する二次精錬を行う。尚、二次精錬工程では、まず、脱炭が必要な場合、脱炭処理を行って炭素量を調整し、その後、Alを供給して脱酸を行うとともに、溶鋼に対して成分元素を供給して成分調整を行う。
処理炉としては、図1に示すような真空槽11を有する処理炉10を用いることができる。
この処理炉10は、図1に示すように、真空槽11と、真空槽11内のガスを外部に排出する排気部12と、溶鋼を真空槽11内に吸い上げる吸上管13と、真空槽11内の溶鋼を排出する排出管15と、真空槽11内の溶鋼に対して原料(添加材)を供給する元素供給部17と、を備えている。なお、吸上管13には、不活性ガス(本実施形態ではArガス)を導入する不活性ガス導入手段14が配設されている。
本実施形態に係る鋼の溶製方法では、二次精錬工程において、処理炉内の溶鋼に対しAl原料の供給を行い、その後、Mn原料の供給及びTi原料の供給を行う。すなわち、Al原料を真空槽11内の溶鋼に供給し、その後、供給したAl原料が溶鋼内に溶融して均一に分散した後に、Mn原料の供給とTi原料の供給を行う。
尚、本実施形態に係る鋼の溶製方法においては、Mn原料の供給とTi原料の供給は、この順に行ってもよく、同時に行ってもよい。
本実施形態に係る鋼の溶製方法によれば、Al原料を供給してAl原料が溶融した後にMn原料が供給されるため、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料との共存が回避される。従って、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を抑制することができる。
すなわち、処理炉内の溶鋼中には、例えばMnOやAlが単独で存在することになり、添加されるTiによってMnOが還元されても、高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成せず、溶鋼経路の閉塞を抑制することが可能となる。これにより、予定した連々鋳回数を安定して実施することが可能となる。
ここで、Al原料を溶鋼に供給する際の溶鋼中酸素は、質量比で150ppm以上であってもよい。
通常、酸素含有量が質量比で150ppm以上である溶鋼に対してAl原料とMn原料を用いて二次精錬を行うと、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)が生成しやすい。しかしながら、本実施形態に係る鋼の溶製方法によれば、Al原料を供給してAl原料が溶融した後にMn原料を供給するため、Al原料の供給により溶鋼中の酸素含有量を十分に低減することが可能となる。従って、Al原料を溶鋼に供給する際の溶鋼の酸素含有量が質量比で150ppm以上であっても、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を抑制することが可能となる。従って、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定した鋳造を行うことが可能となる。
なお、溶鋼中酸素が高い溶鋼に対し、先にMn原料を供給すると、真空槽11内でMnOが生成され、そこにAl原料を投入することで、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)が生成されてしまうおそれがある。
また、Al原料を真空槽11内の溶鋼に供給してから30秒以上経過した後にMn原料を供給することが好ましい。Al原料を供給してから30秒以上経過させることにより、確実にAl原料を溶融させることができるためである。
なお、Al原料を真空槽11内の溶鋼に供給してから1分以上経過した後にMn原料を供給することが更に好ましい。
溶鋼の上にMn原料とAl原料とが共存した場合には、Mn原料に含まれる酸素が起因となって、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)が生成する。このMnとAlの複合酸化物(MnO・Al)は、融点が低いため、溶鋼中においては固液二相共存状態の介在物として存在することになる。そして、このMnとAlの複合酸化物(MnO・Al)のMnOが、添加されるTiによって還元されると、AlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成する。このAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)は融点が高いため、ノズル等の溶鋼経路の内壁に付着し、溶鋼経路の閉塞の原因となる。
このため、本実施形態に係る鋼の溶製方法では、真空槽11内の溶鋼上において、Mn原料とAl原料とが共存することがないように、Al原料の供給タイミングと、Mn原料供給タイミングとを調整している。
さらに、この二次精錬工程においては、真空槽11内の溶鋼の昇温を行うために酸素の吹き込みを実施してもよい。
酸素の吹き込みを行う場合には、供給したTi、Al、Mnの酸化を抑制し、過剰なTi酸化物、Al酸化物、Mn酸化物が生成することを抑制するために、Al原料、Mn原料、Ti原料の供給タイミングと酸素ガスの吹き込みタイミングとを1分以上ずらすことが好ましい。
換言すると、図2に示すように、Al原料供給の開始1分前からAl原料供給の終了1分後までの期間、Mn原料供給の開始1分前からMn原料供給の終了1分後までの期間、及び、Ti原料供給の開始1分前からTi原料供給の終了1分後までの期間においては、酸素の吹き込みを実施しないことが好ましい。
上述のようにして成分組成が調整された溶鋼を連続鋳造装置に供給し、鋼鋳片を連続して鋳造する。
以上のような構成とされた本実施形態に係る鋼の溶製方法によれば、二次精錬工程において、真空槽11内の溶鋼に対して、Al原料を真空槽11内の溶鋼に供給し、供給したAl原料が溶鋼内に溶融して均一に分散した後に、Mn原料を真空槽11内の溶鋼に供給する構成としているので、溶鋼上においてMn原料とAl原料が共存せず、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成を抑制することができる。
これにより、その後にTiを添加しても、高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)の生成が抑制され、溶鋼経路の閉塞が発生しにくくなり、予定された連々鋳回数を安定して実施することが可能となる。また、介在物の巻き込みを抑制することができ、高品質な鋳片を製造することができる。
さらに、二次精錬工程において酸素の吹き込みを行う場合には、Al原料、Mn原料、Ti原料の供給タイミングと酸素ガスの吹き込みタイミングを1分以上ずらすことで、Al酸化物、Mn酸化物、Ti酸化物の過剰な生成を抑制でき、介在物の巻き込みをさらに抑制することができる。
また、酸素の吹き込みを行うことにより、真空槽11内の溶鋼を昇温することができることから、転炉の吹止温度を必要以上に高く設定する必要はなく、エネルギーコストの削減を図ることができる。
尚、本実施形態に係る鋼の溶製方法においては、二次精錬工程において、Mn原料の供給とTi原料の供給を、この順に行うこと、すなわち、二次精錬工程において、Al原料、Mn原料、Ti原料、の順序で溶鋼に供給することが好ましい。
この場合、Mn原料を供給してMn原料が溶融した後にTi原料が供給されるため、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とTi原料との共存が回避される。従って、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成も抑制することができる。
このMnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)は、溶鋼中のAlによって還元されることにより、AlとTiの複合酸化物(Al・TiO)を生成するため、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)と同様にノズル等の溶鋼経路の内壁に付着し、溶鋼経路の閉塞の原因となる。
従って、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成とMnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を共に回避することにより、溶鋼経路の閉塞をより確実に防ぐことが可能となる。
また、二次精錬工程において、Al原料、Mn原料、Ti原料、の順序で溶鋼に供給する場合においても、Mn原料を確実に溶融させるために、Mn原料を真空槽11内の溶鋼に供給してから、30秒以上経過後にTi原料を供給することが好ましく、1分以上経過後にTi原料を供給することが更に好ましい。
(第二実施形態)
以下、本発明の第二実施形態に係る鋼の溶製方法について説明する。
本実施形態に係る鋼の溶製方法は、二次精錬工程において、処理炉内の溶鋼に対しAl原料、Mn原料、及びTi原料を供給する順序が第一実施形態と異なるものであり、以下においては第一実施形態の説明と重複する説明は省略する。
本実施形態に係る鋼の溶製方法では、二次精錬工程において、処理炉内の溶鋼に対しAl原料の供給及びMn原料の供給を行い、その後、Ti原料の供給を行う。すなわち、Al原料とMn原料を真空槽11内の溶鋼に供給し、その後、供給したMn原料が溶鋼内に溶融して均一に分散した後に、Ti原料の供給を行う。
尚、本実施形態に係る鋼の溶製方法においては、Al原料の供給とMn原料の供給は、この順に行ってもよく、同時に行ってもよい。
本実施形態に係る鋼の溶製方法によれば、Mn原料を供給してMn原料が溶融した後にTi原料が供給されるため、処理炉内の溶鋼上において、Mn原料とTi原料との共存が回避される。従って、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を抑制することができる。
すなわち、処理炉内の溶鋼中には、例えばMnOやTiOが単独で存在することになり、溶鋼中に含まれるAlによってMnOが還元されても、高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成せず、溶鋼経路の閉塞を抑制することが可能となる。これにより、予定した連々鋳回数を安定して実施することが可能となる。
また、Mn原料を真空槽11内の溶鋼に供給してから30秒以上経過した後にTi原料を供給することが好ましい。Mn原料を供給してから30秒以上経過させることにより、確実にMn原料を溶融させることができるためである。
好ましくは、Mn原料を真空槽11内の溶鋼に供給してから1分以上経過した後にTi原料を供給することが好ましい。
溶鋼の上にMn原料とTi原料とが共存した場合には、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)が生成する。このMnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)は、融点が低いため、溶鋼中においては液相状態の介在物として存在することになる。そして、このMnとTiの複合酸化物(MnO・Al)のMnOが、溶鋼中のAlによって還元されると、AlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成する。このAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)は融点が高いため、ノズル等の溶鋼経路の内壁に付着し、溶鋼経路の閉塞の原因となる。
このため、本実施形態に係る鋼の溶製方法では、真空槽11内の溶鋼上において、Mn原料とTi原料とが共存することがないように、Mn原料の供給タイミングと、Ti原料の供給タイミングとを調整している。
上述のようにして成分組成が調整された溶鋼を連続鋳造装置に供給し、鋼鋳片を連続して鋳造する。
以上のような構成とされた本実施形態に係る鋼の溶製方法によれば、二次精錬工程において、真空槽11内の溶鋼に対して、Mn原料を真空槽11内の溶鋼に供給し、供給したMn原料が溶鋼内に溶融して均一に分散した後に、Ti原料を真空槽11内の溶鋼に供給する構成としているので、溶鋼上においてMn原料とTi原料が共存せず、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を抑制することができる。
これにより、高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)の生成が抑制され、溶鋼経路の閉塞が発生しにくくなり、予定された連々鋳回数を安定して実施することが可能となる。また、介在物の巻き込みを抑制することができ、高品質な鋳片を製造することができる。
尚、本実施形態に係る鋼の溶製方法においては、二次精錬工程において、Al原料の供給とMn原料の供給を、この順に行うこと、すなわち、二次精錬工程において、Al原料、Mn原料、Ti原料、の順序で溶鋼に供給することが好ましい。この場合、上述の第一実施形態でも説明した通り、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)の生成とMnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成を共に回避することにより、溶鋼経路の閉塞をより確実に防ぐことが可能となる。
以上、本発明の実施形態である鋼の溶製方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、真空槽で構成された処理炉を用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、二次精錬を実施する処理炉であれば、本発明を適用することができる。
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
表1に示す範囲の組成の溶鋼を用いて、垂直曲げ型連続鋳造機(以下、連鋳機)により鋳造してスラブを製造した。なお、表1の鋼種2は極低炭材であり、転炉では未脱酸出鋼しており、RHで脱炭処理後、Al原料の供給、及び、Mn原料の供給を行う前の溶鋼中酸素は約500ppmであった。
Figure 2018155334
表2に、二次精錬工程におけるAl原料、Mn原料、及びTi原料の供給タイミングを示す。
Figure 2018155334
それぞれの実験例において、8連々鋳を行った時のノズルの閉塞状況(鋳造状況)について、下記の基準で評価した。
A:8連々鋳において、いずれのチャージでもノズル閉塞の傾向が見られなかったケース
B:8連々鋳において、1チャージのみでノズル閉塞の傾向が見られたケース
C:8連々鋳において、2チャージのみでノズル閉塞の傾向が見られたケース
D:8連々鋳において、3チャージ以上でノズル閉塞の傾向が見られたケース(比較例)
E:8連々鋳において、ノズル閉塞が発生したケース(比較例)
「ノズル閉塞の傾向が見られたケース」とは、鋳造開始前の付着物のないノズル断面積に対する、鋳造完了後の付着物を含むノズル断面積の割合が95%以下となったケースを意味し、「ノズル閉塞が発生したケース」とは、鋳造開始前の付着物のないノズル断面積に対する鋳造完了後の付着物を含むノズル断面積の割合が75%以下となったケースを意味する。
Figure 2018155334
適切な原料供給タイミングを採用した実験例1〜6では、ノズル閉塞の発生が抑制されたことが確認できた。Mn原料とAl原料との共存、及び/又は、Mn原料とTi原料との共存が回避されたことにより、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)、及び/又は、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)の生成が抑制され、これにより高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)の生成が抑制されたためであると推定される。
一方、実験例7、8では、3チャージ以上でノズル閉塞の傾向が見られた。先にMn原料を供給したためにMnOが生成され、そこにAl原料が供給されたため、MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)が生成し、これにより高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成したことに起因すると推定される。
また、実験例9、10では、鋳造の途中でノズル閉塞が発生した。MnとAlの複合酸化物(MnO・Al)、及び、MnとTiの複合酸化物(MnO・TiO)が生成し、これにより高融点のAlとTiの複合酸化物(Al・TiO)が生成したことに起因すると推定される。
以上のことから、本発明例によれば、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定して鋳造することが可能な鋼の溶製方法を提供できることが確認された。
本発明によれば、Mn及びTiを含むAlキルド鋼を連続鋳造した場合であっても、溶鋼経路の閉塞を抑制でき、安定して鋳造することが可能となる。
10:処理炉
11:真空槽
12:排気部
13:吸上管
14:不活性ガス導入手段
15:排出管
17:元素供給部

Claims (11)

  1. MnとTiを含有するAlキルド鋼からなる鋼の溶製方法であって、
    転炉において一次精錬を行う一次精錬工程と、
    前記転炉から処理炉に溶鋼を移送し、前記処理炉において、前記溶鋼にAl原料、Mn原料、及びTi原料を供給して成分組成を調整する二次精錬工程と、
    を備え、
    前記二次精錬工程では、
    前記処理炉内の前記溶鋼に対し、前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順又は同時に行う、又は、
    前記処理炉内の前記溶鋼に対し、前記Al原料の供給及び前記Mn原料の供給をこの順又は同時に行い、その後、前記Ti原料の供給を行う
    ことを特徴とする鋼の溶製方法。
  2. 前記二次精錬工程では、
    前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順又は同時に行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の鋼の溶製方法。
  3. 前記Al原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Mn原料の供給を開始する
    ことを特徴とする請求項2に記載の鋼の溶製方法。
  4. 前記二次精錬工程では、
    前記Al原料の供給を行い、その後、前記Mn原料の供給及び前記Ti原料の供給をこの順に行う
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の鋼の溶製方法。
  5. 前記Mn原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Ti原料の供給を開始する
    ことを特徴とする請求項4に記載の鋼の溶製方法。
  6. 前記Al原料を前記溶鋼に供給する際の前記溶鋼中の酸素が質量比で150ppm以上である
    ことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法。
  7. 前記二次精錬工程では、
    前記Al原料の供給及び前記Mn原料の供給をこの順又は同時に行い、その後、前記Ti原料の供給を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の鋼の溶製方法。
  8. 前記Mn原料の供給を完了してから30秒以上経過後に前記Ti原料の供給を開始する
    ことを特徴とする請求項7に記載の鋼の溶製方法。
  9. 前記二次精錬工程において酸素の吹き込みを行う
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法。
  10. 前記Al原料の供給の開始1分前から前記Al原料の供給の終了1分後までの期間、前記Mn原料の供給の開始1分前から前記Mn原料の供給の終了1分後までの期間、及び、前記Ti原料の供給の開始1分前から、前記Ti原料の供給の終了1分後までの期間においては、前記酸素の吹き込みを行わない
    ことを特徴とする請求項9に記載の鋼の溶製方法。
  11. 前記二次精錬工程の完了時の前記溶鋼が、質量比で、
    C:0.0013%以上0.040%以下、
    Al:0.01%以上0.10%以下、
    Mn:0.20%以上3.00%以下、
    Ti:0.004%以上0.100%以下、
    を含有する
    ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の鋼の溶製方法。
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