TWI824546B - 熔鋼之脫氮方法及鋼之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種可穩定地於短時間內達到極低氮濃度範圍之方法。本發明的熔鋼之脫氮方法係自含有CaO及Al
2O
3之爐渣上吹送含氧氣體而實施脫氮處理的熔鋼之脫氮方法；上述含有CaO及Al
2O
3之爐渣係組合對熔鋼中添加含金屬Al之物質而進行脫酸從而製成含Al之熔鋼的Al添加步驟，及對熔鋼中添加含CaO之物質的CaO添加步驟所形成；其特徵在於，脫氮處理後之爐渣中T.Fe為3.0 mass%以下。於脫氮處理中，供給含氧氣體時，較佳為使爐渣之厚度L
S 0與因吹送含氧氣體所產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0為0.9以下。本發明的鋼之製造方法係對所獲得之熔鋼調整成分後進行鑄造。
Description
本發明係關於一種藉由使填充於盛桶(ladle)等反應容器中之熔鋼、添加/形成於熔鋼上之爐渣(slag)、及吹送至爐渣之含氧氣體發生反應而除去熔鋼中之氮的方法、及藉由該方法所熔製的鋼之製造方法。
對於金屬材料而言，氮為有害成分。於習知之製鋼製程中，主要使熔鐵中之氮[N]吸附於熔鐵的脫碳處理時所產生之一氧化碳的氣泡表面而除去。因此，有關碳濃度較低之熔鋼，由於一氧化碳的產生量有限，因此無法藉由相同的方法除去氮至低濃度。
另一方面，為了減少CO
2排出量，有必要將製鋼製程自習知使用高爐、轉爐之方法轉變為熔解碎鐵(scrap)或還原鐵之方法。於此情形時，所獲得的熔融鐵之碳濃度變低，因上述理由而有無法熔製低氮鋼之虞。
因此，已提出有若干自使用爐渣之熔鋼的脫氮方法。例如，專利文獻1中揭示一種於真空吹氧脫碳(VOD，Vacuum Oxygen Decarburization)爐中將熔鋼中之Al濃度保持在0.7 mass%以上之濃度至少5分鐘，藉由生成氮化鋁(以下記為AlN)而進行脫氮的方法。
又，專利文獻2中揭示一種利用電爐以鐵屑為主鐵源熔製熔鋼，並將熔鋼倒出至另一精煉容器中加以保持，然後添加包含含Al物質之脫氮用助熔劑，而使AlN轉變為爐渣後，對熔鋼吹送含氧氣體從而進行脫氮的方法。
又，專利文獻3中揭示一種藉由將熔融金屬裝入具有氣體頂吹功能之精煉容器中，利用以CaO及Al
2O
3為主成分之爐渣覆蓋該熔融金屬之表面，然後對該被覆爐渣面以氣體與熔融金屬不直接接觸之程度吹送氧化性氣體從而進行脫氮的方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平5-320733號公報
專利文獻2：日本專利特開2007-211298號公報
專利文獻3：日本專利特開平8-246024號公報
[非專利文獻]
非專利文獻1：上野等人：鐵與鋼，101(2015)，74
(發明所欲解決之問題)
然而，上述習知技術存在有以下問題點。
即，專利文獻1或2所記載之技術存在有如下問題：為了脫氮而利用AlN之生成，所生成之AlN之一部分被殘存於熔鋼中，在後續步驟之鑄造時成為破裂之起點。
又，若想使用利用AlN生成之脫氮方法來熔製數十massppm左右之低氮鋼，從Al與N之溶度積考量則至少需要使Al濃度為數mass%～10 mass%左右。或者，要想有效地利用脫氮反應，則需要數百massppm左右之初始氮濃度。專利文獻1或2所記載之技術存在如下問題：為了熔製低氮鋼，步驟方面所用之成本變得非常高，導致其僅可用於不鏽鋼等熔解氮量較高之鋼種。
專利文獻3所記載之技術中，用以使熔鋼與氧化性氣體阻隔之條件，可例舉：
(1)每1噸熔鋼至少確保15 kg之爐渣量；及
(2)將爐渣量、底吹氣體量、頂吹氣體組成及其流量、噴槍(lance)高度及環境壓力等控制在適當之範圍內
。由於條件(1)係根據填充熔鋼的容器之尺寸來增大爐渣量，條件(2)中並未記載具體之控制手段、控制範圍，且確認氣體與熔鋼的阻隔之方法不明確，因此適合條件不明確。本發明人等已確認，即便在與專利文獻3所記載之合適例相同之範圍內進行試驗，實際上亦會因氧化性氣體使爐渣-金屬界面之表觀氧分壓增加，而抑制爐渣-金屬間之氮轉移，因此脫氮速度變慢，於操作上並不實用。
本發明係鑒於此種情況所完成者，其目的在於提出一種於使用爐渣進行熔鋼之脫氮處理時，可穩定地於短時間內達到極低氮濃度範圍的熔鋼之脫氮方法。進而，提出一種使用藉由該熔鋼之脫氮方法所熔製之熔鋼的鋼之製造方法。
(解決問題之技術手段)
本發明人等鑒於該等問題反覆銳意研究，結果發現於對爐渣吹送含氧氣體，經由爐渣除去熔鋼中之氮的脫氮處理中，若想獲得較大之脫氮速度，則必須將處理後之爐渣中的T.Fe濃度抑制在固定值以下。
可有效地解決上述問題之本發明的熔鋼之脫氮方法係對含有CaO及Al
2O
3之爐渣上吹送含氧氣體而實施脫氮處理的熔鋼之脫氮方法；上述含有CaO及Al
2O
3之爐渣係組合對熔鋼中添加含金屬Al之物質而進行脫酸從而製成含Al之熔鋼的Al添加步驟，及對上述熔鋼中添加含CaO之物質的CaO添加步驟所形成；其特徵在於，使上述脫氮處理後的爐渣中之T.Fe為3.0 mass%以下。
又，有關本發明的熔鋼之脫氮方法，被認為可採取如下等更佳之解決手段：
(a)在上述脫氮處理中供給上述含氧氣體時，使上述爐渣之厚度L
S 0與因吹送含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0為0.9以下；
(b)於上述脫氮處理中
，上述含氧氣體係利用除N
2氣體以外之惰性氣體稀釋O
2氣體所得者；
(c)於上述Al添加步驟中，使熔鋼中之Al濃度[Al]為0.1 mass%以上且1.0 mass%以下；
(d)於上述脫氮處理中，將上述含Al之熔鋼及爐渣之表面設為減壓環境；
(e)上述爐渣中之MgO濃度(MgO)每增加1.0 mass%，則使上述脫氮處理中之熔鋼溫度T
f增加5℃以上。
可有效地解決上述問題之本發明的鋼之製造方法其特徵在於，對藉由上述熔鋼之脫氮方法中之任一者所熔製的熔鋼任意地調整成分後進行鑄造。
(對照先前技術之功效)
根據本發明，於使用爐渣進行熔鋼之脫氮處理時，可穩定地於短時間內除去氮至極低氮濃度範圍。
以下，對本發明之實施形態具體說明。再者，各圖式為示意圖，其有時與實際情況不同。又，以下實施形態係例示用以實現本發明之技術思想之裝置或方法者，並非為構成被限定或特定為下述者。即，本發明之技術思想可在申請專利範圍所記載之技術範圍內施加各種變更。
圖1中表示實施本發明較佳之裝置構成。於內襯有耐火物2之盛桶等容器1中填充熔鋼3，並於其上形成含有CaO及Al
2O
3之爐渣4。於具有排氣系統11及合金添加系統12之真空容器13中將熔鋼3及爐渣4表面設為減壓環境之狀態下，自與供給氧氣之氣體配管5及供給惰性氣體之氣體配管9連接之氣體頂吹用噴槍6對爐渣4吹送含氧氣體。熔鋼3藉由與氣體配管9連接之底吹噴嘴8吹入攪拌用惰性氣體10而進行攪拌。攪拌用惰性氣體10較佳為不包含氮氣之Ar氣體等。
對熔鋼3中添加含金屬Al之物質而進行脫酸從而製成含Al之熔鋼的步驟(Al添加步驟)、及對熔鋼3中添加含CaO之物質的步驟(CaO添加步驟)可使用合金添加系統12進行，亦可於放入真空容器13前之步驟中進行。對熔鋼3進行脫酸之步驟(脫酸步驟)與Al添加步驟可被分開進行。CaO添加步驟可於任意時期實施。CaO添加步驟若於脫酸步驟後實施，則可將脫酸反應所致之熔鋼溫度上升用於爐渣之渣化，因此較佳。CaO添加步驟若於Al添加步驟之後實施，則可抑制因所添加之含Al物質被具有厚度之爐渣阻礙而無法到達熔鋼從而導致脫酸不良或爐渣組成之偏差，因此進而更佳。
含有CaO及Al
2O
3之爐渣4的形成係利用含CaO之物質的添加及因熔鋼之脫酸而產生之Al
2O
3。例如亦可將作為預熔金屬(pre-melt)或預混品之鋁酸鈣作為含CaO之物質使用而進行。關於爐渣組成，如爐渣熔融之比例(渣化率)越高，則對脫氮反應越有利，較佳為使CaO與Al
2O
3之質量比C/A處於0.4～1.8之範圍內，更佳為進而處於0.7～1.7之範圍內。
攪拌用氣體10對熔鋼中之供給除了上述方法以外，亦可為例如經由惰性氣體吹入用噴槍(Injection Lance)注入至熔鋼中之形式。
其次，結合實施過程對本發明較佳之實施形態進行詳細說明。
(第1實施形態)
第1實施形態係因即便於專利文獻3之合適例的範圍內實施試驗，脫氮並不穩定，且極限氮濃度亦不下降，因此為了明確且定量地顯示出對脫氮有利之條件之必要性所進行者。於滿足圖1之構成要件的小型高頻真空感應熔解爐中，對15 kg熔鋼3以肉眼無法確認到熔鋼面之程度的量形成15 kg/t以上之含有CaO及Al
2O
3之爐渣4，並對爐渣吹送O
2氣體。如此一來，本發明人等發現，如圖2所示，以3.0 mass%之處理後的爐渣中之總鐵濃度即T.Fe濃度(T.Fe)為界，極限氮濃度急遽地下降。此時，爐內環境氣壓P為4×10
3Pa，熔鋼中之初始氮濃度[N]
i為50 massppm，Al濃度[Al]為0.7 mass%，爐渣組成以CaO與Al
2O
3之質量比C/A計為1.2，爐渣中之MgO濃度(MgO)為10 mass%，熔鋼溫度T
f為1650℃，處理時間t為30分鐘。
又，在上述試驗中使爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)為15 mass%以上之試驗中，肉眼可明確地確認到氧氣貫通爐渣層而使熔鋼表面露出。另一方面，於未滿15%之試驗中，在包含氧氣吹送面在內之任意部位均未確認到明確之熔鋼表面露出。據此，亦判明於專利文獻3所記載之內容中，難以脫氮至低氮濃度範圍。即，第1實施形態為對含有CaO及Al
2O
3之爐渣上吹送含氧氣體而實施脫氮處理，且上述含有CaO及Al
2O
3之爐渣係組合對熔鋼中添加含金屬Al之物質而進行脫酸從而製成含Al之熔鋼的Al添加步驟，及對上述熔鋼中添加含CaO之物質的CaO添加步驟所形成；同時上述脫氮處理後之爐渣中之T.Fe為3.0 mass%以下的熔鋼之脫氮方法，係根據如上所述之調查結果所獲得者。爐渣中之T.Fe之下限亦可為0 mass%。再者，本說明書中，[M]表示元素M被溶存包含於熔鋼中之狀態，(R)表示化學物質R被溶存包含於爐渣中之狀態，附加單位被用來表示各自之組成比率。
(第2實施形態)
第2實施形態係對如何將脫氮處理後爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)控制在3.0 mass%以下之問題，利用上述小型高頻真空感應熔解爐進行試驗時所發現者。首先，對明確地氧氣貫通爐渣層且處理後之熔鋼中氮濃度[N]高於35 massppm之試驗、與在試驗中熔鋼表面未露出且處理後之熔鋼中之氮濃度[N]下降至35 massppm以下之試驗之各者，進行脫氮處理後之爐渣之X射線繞射(XRD，X ray diffraction)分析。其結果，如圖3所示，在氧氣明確地貫通爐渣層之試驗(圖3(a))之爐渣中確認到高強度之鐵氧化物(FeO、Fe
3O
4及肥粒鐵-氧化鋁(FA))或鐵(Fe)本身之波峰。另一方面，關於極限氮濃度[N]
f充分下降之試驗(圖3(b))之爐渣，則未觀察到鐵氧化物及鐵之波峰、或僅觀察到微弱之鋁酸鈣(CA或CA2)之波峰。理解該結果後，本發明人等調查了脫氮處理前含有CaO及Al
2O
3之爐渣熔融之階段內爐渣之厚度L
S 0(m)的測定結果，與使非專利文獻1所記載之式中之各參數、具體而言為已將液體密度、氣體密度及噴射速度等改變為適合實驗條件之值時的爐渣凹陷深度L
S(m)之比即L
S/L
S 0(-)、和脫氮處理後之爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)
f(mass%)之關係。結果發現，如圖4所示，若使L
S/L
S 0為0.9以下，則可穩定地將爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)
f控制在3.0 mass%以下。此時，爐內環境氣壓P為4×10
3Pa，熔鋼中之初始氮濃度[N]
i為50 massppm，Al濃度[Al]為0.7 mass%，爐渣組成以CaO與Al
2O
3之質量比C/A計為1.2，爐渣中之MgO濃度(MgO)為10 mass%，熔鋼溫度T
f為1650℃，處理時間t為30分鐘。第2實施形態係除了上述第1實施形態以外，於脫氮處理中，供給上述含氧氣體時，使上述爐渣之厚度L
S 0與因吹送含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0為0.9以下的熔鋼之脫氮方法，其為根據如上所述之調查結果所獲得。再者，L
S/L
S 0之下限並無特別限定，但就有效地吹送含氧氣體之觀點而言，理想為0.1以上。
於爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0之控制中，可採用增減噴槍高度及氣體流量之方法、或將氣體頂吹用噴槍之噴嘴前端設為適當之形狀等各種方法
。例如，本發明人等確認到，若變更噴槍高度時之L
S/L
S 0與變更氣體流量時之L
S/L
S 0之值相同，則爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)
f為相同程度，不會因控制手段不同而產生差異。又，根據裝置之規模，由於爐渣之一部分浸潤至耐火物中、或因熔鋼之攪拌而被捲入至熔鋼中等理由，處理中之爐渣厚度有可能減少。但是，其只要基於本技術思想，適時地將爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0之上限值調整為未滿0.9即可。
(第3實施形態)
第3實施形態係為了可適用如下設備而在進行研究時所發現者，即，因頂吹噴槍之升降為級數控制等特定理由而難以控制爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0之爐渣中之T.Fe濃度。具體而言係使含氧氣體中之氧氣濃度下降。在使用上述小型高頻真空感應爐之試驗中，自氣體配管9供給惰性氣體而將對爐渣吹送的氣體之氧濃度從1.5 mass%(工業用近Ar級別)稀釋至0.1 massppm(工業用Ar級別)，從而進行脫氮處理。此處，惰性氣體使用不包含氮氣者。其結果，如圖5所示，藉由吹送稀釋氣體，而即便於爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0大於0.9之條件下亦可使極限氮濃度[N]
f為35 massppm以下。此時，爐內環境氣壓P、熔鋼中之初始氮濃度[N]
i、Al濃度[Al]、爐渣組成之C/A、爐渣中之MgO濃度(MgO)、熔鋼溫度T
f及處理時間t與上述第1實施形態相同。關於其原因，雖未明確地被判明，但被認為是於自爐渣相向氣相之脫氮中，即便是十分低之氧分壓下亦可確保化學反應速度；或者是，經由爐渣自熔鋼向氣相之脫氮反應的瓶頸(律速)步驟並非化學反應速度而是爐渣側或金屬側或上述兩側之氮的物質轉移成為瓶頸等理由。第3實施形態係除了上述第1實施形態或第2實施形態以外，於脫氮處理中，上述含氧氣體為利用除N
2氣體以外之惰性氣體稀釋O
2氣體所得的熔鋼之脫氮方法，其為根據如上所述之調查結果所獲得。
(第4實施形態)
於專利文獻3中，為了提高爐渣-金屬間之氮分配比所需之熔鋼中的Al濃度[Al]要求為0.3 mass%至2 mass%之濃度，因此於熔製普通鋼時成本變高。第4實施形態係於為了解決該問題，而進行如將熔鋼中之Al濃度[Al]抑制為更低之濃度則是否可進行脫氮之研究時所發現者。在上述小型高頻真空感應熔解爐中，為了使熔鋼中之氮[N]
f下降至25 massppm所需之最低限度的Al濃度[Al]
e進行了調查，結果發現，如圖6所示，根據爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0(-)，所需之Al濃度[Al]
e呈現出下降之傾向；且於向含有CaO及Al
2O
3之爐渣吹送第3實施形態中所記載之氧氣稀釋氣體(氣體中之氧濃度為0.1 ppm～1.5 mass%)之情形時，其與在同一爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0(-)下吹送氧氣之情形相比所需之熔鋼中之Al濃度[Al]
e下降。此處，試驗條件係將爐環境氣壓P設為4×10
3Pa，將熔鋼中之初始氮濃度[N]
i設為50 massppm，將爐渣組成之C/A設為1.2，將爐渣中之MgO濃度(MgO)設為10 mass%，將熔鋼溫度設為1650℃，將處理時間設為30分鐘。其原因係，於相應地包含氧之氣體之情形時，被認為因爐渣-金屬界面之表觀氧活度增加而脫氮速度下降。因此，被認為為了對其進行補償，有必要添加Al而使相應程度之氧活度下降。關於熔鋼中之氮濃度達到[N]
f＝25 massppm所需之最低限度的Al濃度[Al]
e，於吹送氧氣之情形時為0.3 mass%，於吹送氧氣稀釋氣體之情形時為0.1 mass%。第4實施形態係除了第1～3實施形態中之任一者以外，於對熔鋼中添加含金屬Al之物質而製成含Al之熔鋼之Al添加步驟中，使熔鋼中之Al濃度[Al]為0.1 mass%以上且1.0 mass%以下的熔鋼之脫氮方法，其為根據如上所述之調查結果所獲得。
(第5實施形態)
第5實施形態係於調查上述真空容器內之極限真空度P對極限氮濃度[N]
f造成之影響時所發現者。在上述小型高頻真空感應熔解爐中，當吹送至含有CaO及Al
2O
3之爐渣的氣體為氧氣之情形時，使爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0為0.9，於為稀釋氣體(氣體中之氧濃度為0.1 ppm～1.5 mass%)之情形時，使爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0為1.2，以不同之時序進行數次脫氮處理，調查氮極限濃度[N]
f。其結果，如圖7所示，呈現出以低真空度、即0.67×10
5Pa之爐內壓力P為界，極限氮濃度之偏差變大，偏差上限之極限氮濃度Max[N]
f有增加的傾向。此處，熔鋼中之初始氮濃度[N]
i、熔鋼中之Al濃度[Al]、爐渣組成之C/A、爐渣中之MgO濃度(MgO)、熔鋼溫度及處理時間與第1實施形態相同。被認為因偏差下限之極限氮濃度[N]
f維持在25 massppm，因此由於特定理由而於熔鋼面露出時之環境中的氮氣返回至熔鋼中。即便於不減壓情形時之環境氣壓(10
5Pa)下，熔鋼中之氮濃度[N]亦為35 massppm以下，因此達到低氮濃度範圍。於圖1之設備構成之情形時，因密閉空間內之溫度上升或頂吹含氧氣體之影響，而環境氣壓與外部大氣相比壓力上升數%。再者，當於有必要抑制複氮之情形時，較佳為將爐渣及熔鋼表面減壓至0.67×10
5Pa以下，進而較佳為0.33×10
5Pa以下。第5實施形態係除了第1～4實施形態中之任一者以外，於脫氮處理中，將上述含Al之熔鋼及爐渣之表面設為減壓環境的熔鋼之脫氮方法，其根據如上所述之調查結果所獲得。再者，由於過度之減壓會導致排氣系統等設備費用增加，因此較佳為將爐環境氣壓P之下限設為10
3Pa左右。
(第6實施形態)
第6實施形態係於調查含有CaO及Al
2O
3之爐渣中MgO濃度(MgO)的影響時所發現者。已調查使用上述小型高頻真空感應熔解爐，使含有CaO及Al
2O
3之爐渣中的MgO濃度(MgO)於0 mass%至飽和濃度之範圍內變化時，使熔鋼中之氮[N]
f下降至25 massppm所需之熔鋼溫度T
f。其結果，如圖8所示，隨著爐渣中之MgO濃度增加1.0 mass%，需要使熔鋼溫度增加約5℃。將調查前提之爐環境氣壓P設為4×10
3Pa，將Al濃度[Al]設為0.7 mass%，將初始氮濃度[N]
i設為50 massppm，將爐渣組成之C/A設為1.2，吹送氣體種類為氧氣且將爐渣凹陷深度比L
S/L
S 0設為0.8～0.9，將處理時間t設為30分鐘。藉由該調查，可定量地判明因MgO濃度增加所導致之脫氮反應下降可予以恢復的熔鋼溫度增加量。第6實施形態係除第1～5實施形態中之任一者以外，爐渣中之MgO濃度(MgO)每增加1.0 mass%，使熔鋼之溫度T
f增加5℃以上的熔鋼之脫氮方法，其根據如上所述之調查結果所獲得。再者，熔鋼溫度T
f使用脫氮處理後之熔鋼溫度，其雖亦取決於作為後續步驟之鑄造步驟或搬送時間，但較佳為於1600℃以上結束脫氮處理。
(鋼之製造方法)
對藉由上述熔鋼之脫氮方法所熔製之熔鋼，視需要調整為其他既定之成分，並於中介物之形態控制或懸浮分離之後進行鑄造，如此較佳。其可於製成低氮鋼後，調整各種成分而製造高級鋼。
[實施例]
以下，對本發明之實施例進行詳細說明。使用圖1之構成之裝置，對盛桶內之1600℃～1750℃之熔鋼添加金屬Al，而使熔鋼中之Al濃度成為0.1～1.0 mass%，並且添加CaO或耐火物保護用MgO而形成CaO-Al
2O
3二元系爐渣、或CaO-Al
2O
3-MgO三元系爐渣之後，對爐渣吹送氧氣或含氧氣之稀釋氣體(將氣體中之氧濃度稀釋至0.1 ppm～1.5%)。自安裝於盛桶下部之底吹插塞(plug)以攪拌動力密度成為500～1000 kW/t之方式向熔鋼供給Ar氣體。以160 t之熔鋼量進行試驗。表1中表示試驗條件及結果。於爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe) 充分低之處理No.1～7中，處理後之N濃度[N]
f變為35 massppm以下，結果良好。另一方面，爐渣中之T.Fe濃度(T.Fe)較高之處理No.8於相同之處理時間內脫氮則不足。
[表1]
(產業上之可利用性)
| No. | 爐渣 | 氣體種類 | L S/L S 0 | [Al] | P | Tf | [N]i | [N]f | t | 備註 | ||
| (T.Fe)f | (C/A)* | (MgO) | ||||||||||
| mass% | - | mass% | - | mass% | 10 5Pa | ℃ | massppm | massppm | min | |||
| 1 | 2.9 | 0.67 | 0 | 氧氣 | 0.9 | 0.08 | 1.0 | 1600 | 50 | 35 | 30 | 發明例 |
| 2 | 0.5 | 1.0 | 5 | 氧氣 | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1620 | 50 | 34 | 30 | 發明例 |
| 3 | 1.0 | 1.0 | 5 | 稀釋 | 1.0 | 0.09 | 1.0 | 1624 | 50 | 30 | 30 | 發明例 |
| 4 | 0.5 | 0.67 | 10 | 氧氣 | 0.5 | 0.28 | 1.0 | 1600 | 50 | 24 | 30 | 發明例 |
| 5 | 0.8 | 0.67 | 10 | 氧氣 | 0.6 | 0.5 | 1.0 | 1645 | 50 | 20 | 30 | 發明例 |
| 6 | 0.5 | 1.0 | 10 | 氧氣 | 0.5 | 0.3 | 0.04 | 1600 | 50 | 16 | 30 | 發明例 |
| 7 | 0.9 | 0.67 | 10 | 稀釋 | 0.9 | 0.1 | 0.04 | 1660 | 50 | 13 | 30 | 發明例 |
| 8 | 29 | 0.67 | 0 | 氧氣 | 1.5 | 0.08 | 1.0 | 1600 | 50 | 50 | 30 | 比較例 |
本發明的熔鋼之脫氮方法可適用於利用電爐等熔解低碳之碎鐵或還原鐵而製造熔鋼之製鋼製程中，從而可穩定地量產低氮鋼，因此有助於削減CO
2，於產業上極為有用。
1:容器
2:耐火物
3:熔鋼
4:含有CaO及Al
2O
3之爐渣
5:氣體配管(氧氣)
6:氣體頂吹用噴槍
7:含氧氣體
8:底吹噴嘴
9:氣體配管(惰性氣體)
10:攪拌用惰性氣體
11:排氣系統
12:合金添加系統
13:真空容器
圖1係表示適合本發明之一實施形態之熔鋼脫氮方法的裝置之一例的示意圖。
圖2係表示脫氮處理後之爐渣中總鐵濃度(T.Fe)
f與熔鋼中之極限氮濃度[N]
f之關係的曲線圖。
圖3係表示脫氮處理後之爐渣的X射線繞射分析結果之曲線圖，(a)表示熔鋼中之極限氮濃度[N]
f＞35 massppm之情形時的爐渣，(b)表示熔鋼中之極限氮濃度[N]
f≦35 massppm之情形時的爐渣。
圖4係表示初始爐渣厚度L
S 0與因含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0、和脫氮處理後之爐渣中之總鐵濃度(T.Fe)
f之關係的曲線圖。
圖5係表示含氧氣體種類對初始爐渣厚度L
S 0與因含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0、和熔鋼中之極限氮濃度[N]
f之關係產生之影響的曲線圖。
圖6係表示含氧氣體種類對初始爐渣厚度L
S 0與因含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度L
S的比L
S/L
S 0、和應確保之熔鋼中之Al濃度[Al]
e之關係產生之影響的曲線圖。
圖7係表示含氧氣體種類對爐內壓力P與熔鋼中之極限氮濃度偏差之上限Max[N]
f之關係產生之影響的曲線圖。
圖8係表示爐渣中之MgO濃度(MgO)與用以獲得同一極限氮濃度之熔鋼溫度T
f之關係的曲線圖。
1:容器
2:耐火物
3:熔鋼
4:含有CaO及Al2O3之爐渣
5:氣體配管(氧氣)
6:氣體頂吹用噴槍
7:含氧氣體
8:底吹噴嘴
9:氣體配管(惰性氣體)
10:攪拌用惰性氣體
11:排氣系統
12:合金添加系統
13:真空容器
Claims (6)
- 一種熔鋼之脫氮方法，其係對含有CaO及Al2O3之爐渣上吹送含氧氣體而實施脫氮處理之熔鋼之脫氮方法；其中上述含有CaO及Al2O3之爐渣係組合對熔鋼中添加含金屬Al之物質而進行脫酸從而製成含Al之熔鋼的Al添加步驟，及對上述熔鋼中添加含CaO之物質的CaO添加步驟所形成；該熔鋼之脫氮方法其特徵在於，使上述脫氮處理後之爐渣中之T.Fe為3.0mass%以下；於上述脫氮處理中，上述含氧氣體係利用除N2氣體以外之惰性氣體稀釋O2氣體所得者。
- 如請求項1之熔鋼之脫氮方法，其中，於上述脫氮處理中供給上述含氧氣體時，使上述爐渣之厚度LS0與因吹送含氧氣體而產生之爐渣凹陷深度LS的比LS/LS0為0.9以下。
- 如請求項1或2之熔鋼之脫氮方法，其中，於上述Al添加步驟中，使熔鋼中之Al濃度[Al]為0.1mass%以上且1.0mass%以下。
- 如請求項1或2之熔鋼之脫氮方法，其中，於上述脫氮處理中，將上述含Al之熔鋼及爐渣之表面設為減壓環境。
- 如請求項1或2之熔鋼之脫氮方法，其中，上述爐渣中之MgO濃度(MgO)每增加1.0mass%，則使上述脫氮處理中之熔鋼溫度Tf增加5℃以上。
- 一種鋼之製造方法，其特徵在於，對藉由請求項1至5中任一項之熔鋼之脫氮方法所熔製之熔鋼任意地調整成分後進行鑄造。
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