TW201339316A - 鋼的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提出可減低起因於氧化物系介在物所致的不良發生率之高潔淨度鋼的製造方法。本發明的解決手段為一種鋼的製造方法，其具有以下步驟所成：於轉爐中將鋼吹煉之轉爐吹煉步驟；將經前述轉爐吹煉步驟所吹煉的熔鋼與熔渣一起出鋼至澆桶之出鋼步驟；在前述澆桶所受鋼的熔鋼上浮遊的熔渣中，添加碳酸鈣而成為使產生二氧化碳之狀態後，將Al渣滓散佈在熔渣上而使與熔渣中的FeO反應，使熔渣中的(T.Fe)：10mass%以下，(CaO)/(Al2O3)：以質量比計成為1~2之熔渣改質步驟；藉由氧頂部噴吹真空脫氣裝置，將經前述熔渣改質的熔鋼予以脫碳，以將熔鋼中的[C]減低至100massppm以下為止後，進行脫氧之二次精煉步驟；與，將經前述二次精煉的熔鋼在無氧化環境下連續鑄造之連續鑄造步驟；其中，將二次精煉結束後的熔鋼中[O]減低至50massppm以下。

Description

鋼的製造方法
本發明關於高潔淨度鋼的製造方法，具體地關於可減低起因於製品中的氧化物系介在物尤其Al2O3系介在物所致的不良發生率之高潔淨度鋼的製造方法。
近年來，隨著以汽車用鋼板為主的極低碳鋼當作素材的表面處理鋼板等之需求的增加，對於加工性之提高，同時表面品質或內部品質之向上的要求係正在升高，即使於極低碳鋼中，也強烈希望進一步的極低碳化與低氧化。
以往的極低碳鋼之熔製步驟，一般係由以下步驟所構成：使用頂吹轉爐，在大氣壓下將氧吹入熔鋼中，進行粗脫碳直到鐵的氧化損失少之C：0.03~0.05mass%為止的吹煉步驟，於將該經粗脫碳的熔鋼出鋼至澆桶時，添加熔渣改質劑以將熔鋼上浮遊的熔渣改質之熔渣改質步驟，及將具有該經改質的熔渣之熔鋼予以真空脫碳脫氣處理之二次精煉步驟。
於得到最終C為100massppm以下的極低碳鋼用之二次精煉中，使用RH真空脫氣裝置等進行真空脫碳，具體一般為了確保真空脫碳時所必要的鋼中[O]，在轉爐中將C脫碳至0.03~0.05mass%為止，確保300massppm以上的鋼中[O]，更藉由氧頂部噴吹RH真空脫氣裝置將此予以真空脫碳，而減低至C：100massppm以下為止。
另一方面，於極低碳鋼的低氧化技術之中，作為減低自轉爐所流出的熔渣量之技術，例如專利文獻1中提出使用出鋼孔用栓來減低流出熔渣量之技術，另外專利文獻2~4中提出在澆桶熔渣上添加熔渣還原用助熔劑之方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開昭60-135511號公報
[專利文獻2]特開昭59-070710號公報
[專利文獻3]特開平02-066111號公報
[專利文獻4]特開平07-041824號公報
以上述的先前技術之中，使用出鋼孔用栓的專利文獻1中揭示之流出熔渣量減低方法，係無法安定地得到效果。特別地，於最終C為100massppm以下的極低碳鋼時，僅流出熔渣量減低，係難以安定地將[O]減低至20~50massppm。又，於專利文獻2或專利文獻3揭示的在熔渣上添加熔渣還原用助熔劑之方法中，隨著熔渣中的(T.Fe)之降低，P自熔渣轉移到熔鋼(回P)，有脫離規定的熔鋼成分範圍之虞的問題。另一方面，於專利文獻4揭示的技術中，藉由鐵液預備處理來規制P的含量，雖然某一程度地解決該問題，但助熔劑添加後的澆桶熔渣中之(T.Fe)的減低效果係有不充分的問題點。
結果於以往的技術中，屢屢發生在製品階段中的起因於氧化物系介在物所致的表面缺陷或內部缺陷。
本發明係鑒於以往技術所擔負的上述問題點而完成者，其目的在於提出可安定地減低以極低碳鋼作為素材的製品中之起因於氧化物系介在物，尤其Al2O3系介在物所致的不良發生率之高潔淨度鋼的製造方法。
發明者們針對上述問題的解決，重複專心致力的檢討。結果，發現在自轉爐將熔鋼出鋼至澆桶之際，添加生石灰及/或輕燒白雲石而使熔融於熔渣中，於出鋼結束後，在熔渣上添加CaCO3而使發生CO2氣體攪拌後，將Al渣滓散佈在熔渣上而使與熔渣中的FeO反應，更添加調整用的CaO以施予將熔渣中的(T.Fe)調整至10mass%以下，將CaO/Al2O3調整至1~2的範圍之熔渣改質，然後，藉由氧頂部噴吹真空脫氣裝置進行二次精煉，適宜地連續鑄造，而終於開發出本發明。
即，本發明係一種鋼的製造方法，其具有以下步驟所成：於轉爐中將鋼吹煉之轉爐吹煉步驟；將經前述轉爐吹煉步驟所吹煉的熔鋼與熔渣一起出鋼至澆桶之出鋼步驟；在前述澆桶所受鋼的熔鋼上浮遊的熔渣中，添加碳酸鈣而成為使產生二氧化碳之狀態後，將Al渣滓散佈在熔渣上而使與熔渣中的FeO反應，使熔渣中的(T.Fe)：10mass%以下，(CaO)/(Al2O3)：以質量比計成為1~2之熔渣改質 步驟；藉由氧頂部噴吹真空脫氣裝置，將經前述熔渣改質的熔鋼予以脫碳，以將熔鋼中的[C]減低至100massppm以下為止後，進行脫氧之二次精煉步驟；與，將經前述二次精煉的熔鋼在無氧化環境下連續鑄造之連續鑄造步驟；其中，將二次精煉結束後的熔鋼中[O]減低至50massppm以下。
本發明之鋼的製造方法之特徵為：於上述熔渣改質步驟中，以熔渣改質後的熔渣中(T.Fe)與澆桶熔渣量之乘積滿足下述式(1)之關係的方式，按照轉爐出鋼時的熔鋼中[O]或熔渣中(T.Fe)的分析值來調整Al渣滓的添加量，(T.Fe)(mass%)×澆桶熔渣量(kg/熔鋼T)≦30………(1)。
又，本發明之鋼的製造方法之特徵為：於上述出鋼步驟中，在出鋼之間添加生石灰及/或輕燒白雲石。
另外，本發明之鋼的製造方法之特徵為：於上述熔渣改質步驟中，在熔渣上散佈Al渣滓後，更添加生石灰。
依照本發明，將經轉爐所吹煉的熔鋼出鋼結束後，藉由在熔渣上添加CaCO3而成為使產生CO2氣體攪拌之狀態後，散佈Al渣滓，以進行使熔渣中的(T.Fe)成為10mass%以下、(CaO/Al2O3)成為1~2的範圍之熔渣改質，由於可安定地達成二次精煉後的鋼中[C]≦100massppm且[O]≦50massppm，故可提供製品中起因於介在物所致的不良發生率極低之鋼。
[實施發明的形態]
茲具體說明本發明之高潔淨度鋼的製造方法。
<轉爐吹煉步驟>
鋼的吹煉從必須在短時間得到指定的鋼成分來看，較佳為使用頂部底部噴吹轉爐。所使用的鐵液，為了防止由於後述的熔渣改質步驟中的回P所造成的成分規格外，宜使用藉由鐵液預備處理將P的含量脫磷至0.10mass%以下為止的預備處理鐵液。又，轉爐停吹時的C較佳為0.10mass%以下。再者，轉爐停吹時之熔渣量，由於影響熔渣改質時的還原劑添加量，故較佳為儘可能地少。作為其所用的方法，較佳為進行少熔渣精煉，使用出鋼孔用栓，或使用外插式熔渣塞棒。又，作為其它方法，亦可使用提高CaO/SiO2來固化之方法。
<出鋼步驟>
於將吹煉後的熔鋼出鋼至澆桶時，與熔鋼一起排出至澆桶的流出轉爐熔渣，較佳為限制在3~15kg/熔鋼T之範圍。於出鋼中，較佳為添加生石灰或輕燒白雲石或此兩者，在出鋼流中促進與熔渣之熔融，更均勻地調整熔渣中的CaO濃度。
<熔渣改質步驟>
在澆桶所受鋼的熔鋼之表面，(T.Fe)為25mass%以下的熔渣係浮遊，在此熔渣之上，添加碳酸鈣CaCO3。藉由自碳酸鈣所產生的二氧化碳CO2，成為熔渣被攪拌的狀態後，將Al渣滓散佈於熔渣之上，使Al渣滓與熔渣中的FeO反應，更且在反應結束後，按照需要添加組成調整用的生石灰CaO。Al渣滓係相對於一般轉爐停吹時的氧含量100massppm而言，以0.22kg/熔鋼T的原單位來添加，但取決轉爐的攪拌能力，此值係增減。再者，Al渣滓作為熔渣改質劑，為成本上有利的還原劑，其主要成分組成係如表1中所示。
此處，將CaCO3加到熔渣上之目的，係因為澆桶所流出的熔渣之流動性差，即使將Al渣滓散佈也難以反應，故添加CaCO3，藉由熱分解所產生的CO2，使發生氣體攪拌而進行攪拌，促進反應。CaCO3的添加時期，在Al渣滓散佈前係比散佈後較佳，因為與熔渣的反應性高，亦不易發生與熔鋼的直接反應。
又，按照需要添加CaO之理由係如以下。依照發明者們的先前之研究，查明對於在添加Al渣滓進行熔渣改質時所生成的Al2O3及以後步驟的RH真空脫氣處理中Al脫 氧、淨靜(killed)處理時所生成的Al2O3，吸收能力高之熔渣組成，係CaO/Al2O3：質量比為1.4~1.8者。因此，為了提高Al2O3的吸收能力，必須將CaO/Al2O3調整至恰當的範圍，作為因此使用的調整劑，添加CaO者係有效。
再者，於本發明中，將上述CaO/Al2O3之質量比調整至1~2之範圍的理由，係因為CaO/Al2O3未達1.0時，熔渣中所吸收的Al2O3飽和，同時熔渣的黏性變高，Al2O3系介在物在熔渣的捕捉變困難，另一方面，因為CaO/Al2O3超過2.0時，熔渣的熔點成為1600℃以上，熔渣固化，Al2O3系介在物在熔渣中的捕捉變困難。CaO/Al2O3係至少以質量比計應控制在1.0~2.0之間，較佳為以質量比計宜控制在1.4~1.8之範圍。
上述CaO亦可與CaCO3一起按照流出熔渣量來添加。因此，藉由CaCO3的分解所產生的CO2氣體來攪拌熔鋼，促進未反應的Al渣滓之反應，同時保證Al2O3系介在物之吸收能力之確保。
藉由上述熔渣之改質，熔渣中的(T.Fe)成為10mass%以下，更藉由調整至CaO/Al2O3：1.0~2.0之範圍，可將以後的RH處理中之淨靜處理中所產生以Al2O3為主體之介在物高效率地吸收在熔渣中。
如上述，熔渣組成由於影響Al2O3的吸收能力，亦大幅影響最終製品中的因氧化物系介在物所造成的不良發生率。依照發明者們之先前的研究，明顯地如圖1及圖2所示，當熔渣改質後的熔渣中(T.Fe)與澆桶內的熔鋼每T的 熔渣量之乘積滿足下述(1)式的關係時，(T.Fe)[mass%]×澆桶熔渣量(kg/熔鋼T)≦30………(1)
可製造沒有起因於介在物所致的缺陷之製品。因此，為了減低鋼中[O]，較佳為減低熔渣中的(T.Fe)或熔渣量中之任一者或兩者，減低(T.Fe)與熔渣量之乘積。因此，於本發明中，較佳為以熔渣改質後的澆桶內之熔渣滿足上述(1)式之方式，根據轉爐出鋼時的[O]濃度或熔渣中的(T.Fe)濃度分析值，調整Al渣滓的添加量。
<二次精煉步驟>
於本發明的極低碳鋼之二次精煉中，宜使用如本發明的實施例所用之氧頂部噴吹的RH真空脫氣裝置之具有頂吹氧噴槍的RH真空脫氣裝置。經過熔渣改質步驟後的熔渣中之(T.Fe)為10mass%以下，但一般由於熔鋼中的[O]係確保在300massppm以上之量，故在真空脫碳處理中促進[C]+[O] → CO↑之脫碳反應。
然而，當熔鋼中的[O]不足時，一邊自頂吹噴槍來吹入氧，一邊真空脫碳。氧頂部噴吹真空脫氣裝置係如圖3所示，藉由自環流氣體吹入口4所吹入的環流氣體5，由上升浸漬管6將澆桶2內的熔鋼1吸起至脫氣槽7內，脫碳及脫氣處理係同時自在脫氣槽內垂下的噴槍8來頂吹氧，進行熔鋼1的脫碳處理者，在槽內經脫碳、脫氣處理的 熔鋼1，係自下降浸漬管9回到澆桶2。藉由重複此環流而脫碳、脫氣，熔製[C]：100massppm以下的極低碳鋼。如此地，經脫碳、脫氣之熔鋼，係在其後自添加噴管10等來添加Al而脫氧後，藉由繼續5~15分鐘左右的回流之淨靜處理，將熔鋼中的[O]濃度減低至30massppm以下。
此處，在鋼中[O]與製品中的起因於氧化物系介在物所致的不良發生率之間，係有如圖2所示之關係，若鋼中[O]為50massppm以下，則起因於介在物所致的不良發生率係可減低至實用上沒有問題的水平以下(不良發生率：1%以下)。再者，若[O]為20massppm以下，不良發生率幾乎為0(零)，但由於製造成本偏高，從經濟的觀點來看，適宜的水平為30massppm左右。
<連續鑄造步驟>
上述二次精煉結束後的熔鋼，為了在其後進行連續鑄造，自澆桶經過澆注盤(tundish)，注入鑄模內。於進行此連續鑄造時，將澆注盤的上部之注入孔以外封口，流入使澆注盤內充滿的足量之惰性氣體，例如Ar氣體，以防止熔鋼的再氧化，同時宜防止澆鑄結束時的澆注盤內熔渣之捲入。此時，作為澆注盤的封口方法，例如可舉出以鑄鐵製之蓋來覆蓋等之手段，又，作為防止澆鑄結束時的熔渣捲入方法，有在澆桶下部噴嘴附近，設置檢測熔鋼與熔渣導磁率之差的熔渣自動檢測器等之方法，但本發明不受此等手段所限定，只要是可在無氧化環境下連續鑄造者，則 亦可使用其它的熔鋼之再氧化防止方法、熔渣之捲入防止方法。
[實施例]
於頂部底部噴吹轉爐中將鋼吹煉後，在下述所示的發明例及比較例之2個條件下，將鋼出鋼至澆桶，進行熔渣改質處理後，使用氧頂部噴吹真空脫氣裝置進行二次精煉，連續鑄造而成為鋼扁塊，然後成為各種的鐵鋼製品，進行比較各自的製品中之起因於氧化物系介在物所致的不良發生率之步驟實驗。再者，發明例及比較例係皆在出鋼時，使用出鋼孔用栓與外插式熔渣塞棒，減低熔渣對澆桶的流出量，於連續鑄造中，皆在澆鑄中完全地斷氣，在Ar氣體環境下進行澆鑄，而且在澆桶下部噴嘴附近安裝熔渣自動檢測器，謀求熔渣的捲入防止。
<發明例>
於頂部底部噴吹轉爐中將鋼吹煉，成為停爐C：0.04mass%，於將該鋼出鋼至澆桶時的前半場，在澆桶中添加0.9kg/熔鋼T的生石灰，於出鋼結束後，添加0.45kg/熔鋼T的碳酸鈣以使產生CO2氣體，於發生熔渣攪拌的狀態後，作為熔渣改質劑，添加1.4kg/熔鋼T的Al渣滓，然後添加0.87kg/熔鋼T的生石灰，進行熔渣改質。接著，藉由RH真空脫氣裝置進行15分鐘的真空脫碳處理(沸騰處理)，以將鋼中C減低至20massppm為止後，添 加Al以將熔鋼中所殘存的[O]脫氧。Al添加後的淨靜處理時間係確保10分鐘，使脫氧生成物浮上。再者，出鋼條件、熔渣改質條件及二次精煉的詳細係顯示於表2中。
然後，一邊防止澆注盤內的熔鋼再氧化及熔渣捲入，一邊連續鑄造經二次精煉的上述熔鋼，而成為扁塊。
如上述所得之扁塊，係然後進行熱軋、冷軋，施予精加工退火，而成為製品板。再者，於上述製品板的最終檢査生產線中，一邊使板通過線圈，一邊藉由線上的自動表面檢査裝置來測定起因於介在物所致的不良發生率。
<比較例>
在與發明例相同的條件下將鋼吹煉、出鋼，於出鋼結束後，添加1.6kg/熔鋼T的Al渣滓作為熔渣的改質劑，接著分別添加0.45kg/熔鋼T與0.87kg/熔鋼T之碳酸鈣及生石灰，以進行熔渣改質，然後在與前述發明例相同的條件下進行RH脫氣處理後，連續鑄造而成為扁塊。再者，出鋼條件、熔渣改質條件及二次精煉的詳細係顯示於表2中。
由表2可知，於本發明例中，儘管Al渣滓的添加量比比較例還少，但減低(T.Fe)×熔渣量的乘積之值，高效率地熔渣改質，結果二次精煉後的熔鋼中之[O]係可減低至比比較例還低的30massppm以下，而且製品中起因於介在物所致的不良發生率，亦可減低至1/2以下。
1‧‧‧熔鋼
2‧‧‧澆桶
3‧‧‧熔渣
4‧‧‧環流氣體吹入口
5‧‧‧環流氣體
6‧‧‧上升浸漬管
7‧‧‧真空脫氣槽
8‧‧‧噴槍
9‧‧‧下降浸漬管
10‧‧‧添加噴管
圖1係顯示澆桶熔渣中的(T.Fe)×熔渣量與二次精煉後的鋼中[O]之關係的曲線圖。
圖2係顯示二次精煉後的鋼中[O]量與製品中之起因於氧化物系介在物所致的不良發生率之關係的曲線圖。
圖3係顯示本發明中所用的氧頂部噴吹RH真空脫氣裝置之截面模型圖。

Claims (4)

  1. 一種鋼的製造方法，其具有以下步驟所成：於轉爐中將鋼吹煉之轉爐吹煉步驟，將經前述轉爐吹煉步驟所吹煉的熔鋼與熔渣一起出鋼至澆桶之出鋼步驟，在前述澆桶所受鋼的熔鋼上浮遊的熔渣中，添加碳酸鈣而成為使產生二氧化碳之狀態後，將Al渣滓散佈在熔渣上而使與熔渣中的FeO反應，使熔渣中的(T.Fe)：10mass%以下，(CaO)/(Al2O3)：以質量比計成為1~2之熔渣改質步驟，藉由氧頂部噴吹真空脫氣裝置，將經前述熔渣改質的熔鋼予以脫碳，以將熔鋼中的[C]減低至100massppm以下為止後，進行脫氧之二次精煉步驟，與將經前述二次精煉的熔鋼在無氧化環境下連續鑄造之連續鑄造步驟，其中將二次精煉結束後的熔鋼中[O]減低至50massppm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋼的製造方法，其中於前述熔渣改質步驟中，以熔渣改質後的熔渣中(T.Fe)與澆桶熔渣量之乘積滿足下述式(1)之關係的方式，按照轉爐出鋼時的熔鋼中[O]或熔渣中(T.Fe)的分析值來調整Al渣滓的添加量，(T.Fe)(mass%)×澆桶熔渣量(kg/熔鋼T)≦30………(1)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鋼的製造方法，其中 於前述出鋼步驟中，在出鋼之間添加生石灰及/或輕燒白雲石。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之鋼的製造方法，其中於前述熔渣改質步驟中，在熔渣上散佈Al渣滓後，更添加生石灰。
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