WO2024252763A1 - 溶鋼の製造方法 - Google Patents

溶鋼の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024252763A1
WO2024252763A1 PCT/JP2024/012506 JP2024012506W WO2024252763A1 WO 2024252763 A1 WO2024252763 A1 WO 2024252763A1 JP 2024012506 W JP2024012506 W JP 2024012506W WO 2024252763 A1 WO2024252763 A1 WO 2024252763A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molten steel
addition
concentration
slag
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2024/012506
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭介 溝端
剛 村井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to CN202480036143.XA priority Critical patent/CN121219429A/zh
Priority to EP24819002.7A priority patent/EP4711477A1/en
Priority to KR1020257040331A priority patent/KR20260003295A/ko
Priority to JP2024539827A priority patent/JP7639995B1/ja
Publication of WO2024252763A1 publication Critical patent/WO2024252763A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06Deoxidising, e.g. killing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2300/00Process aspects
    • C21C2300/06Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing molten steel using a vacuum degassing device to produce deoxidized molten steel.
  • Patent Document 1 discloses a technique for controlling the Al concentration in molten steel by adding a deoxidizer to the slag above the molten steel in the ladle after the steel is tapped from a converter, thereby suppressing the oxidation of Al by the slag.
  • Patent Document 2 discloses a technique for determining the degree of oxidation of the slag by measuring the T.Fe and MnO concentrations in the slag using an oxygen probe or the like before vacuum refining, and determining the amount of Al to be added according to the measured value of the degree of oxidation of the slag.
  • Patent Document 2 the T.Fe and MnO concentrations in the slag are measured using an oxygen probe, but in order to quickly measure the oxidation degree of the slag in the steelmaking process, an oxygen probe for the slag is required.
  • the unit price of the oxygen probe for the slag is high, so the processing cost increases significantly.
  • the present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a method for producing molten steel that can control the Al concentration of molten steel to a target concentration of 0.01 mass% or more without significantly increasing processing costs when performing deoxidation refining using a vacuum degassing device.
  • a method for producing molten steel in which Al is added to molten steel two or more times in a vacuum degassing apparatus to produce molten steel having an Al concentration of 0.01 mass% or more comprising predicting an Al yield from a temperature change in slag before and after a first Al addition, and determining an amount of Al to be added from the second time onwards using the predicted Al yield.
  • determining the evaporation rate of Al from the change in heat quantity of the molten steel before and after the first addition of Al The method for producing molten steel according to [1], wherein an Al yield is predicted from a temperature change and an evaporation rate of the slag.
  • the present invention it is possible to produce molten steel in which the Al concentration is controlled to a target concentration of 0.01 mass% or more without significantly increasing processing costs.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an RH vacuum degassing apparatus 10.
  • 2 is a graph showing the relationship between the sol. Al concentration and the number of charges after the RH vacuum degassing treatment.
  • Vacuum degassing equipment capable of implementing the molten steel manufacturing method according to the present invention includes an RH vacuum degassing device, a DH vacuum degassing device, and a REDA vacuum degassing device. An embodiment of the molten steel manufacturing method according to the present invention will be described using the most representative RH vacuum degassing device among these.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an RH vacuum degassing apparatus 10.
  • reference numeral 12 denotes a ladle
  • reference numeral 14 denotes molten steel
  • reference numeral 16 denotes slag
  • Reference numeral 18 denotes a vacuum vessel, which is composed of an upper vessel 20 and a lower vessel 22.
  • Reference numeral 24 denotes an ascending immersion tube (ascending tube)
  • reference numeral 26 denotes a descending immersion tube (descending tube).
  • Reference numeral 28 denotes a carbonization gas inlet tube
  • reference numeral 30 denotes a duct
  • reference numeral 32 denotes a raw material inlet
  • reference numeral 34 denotes a top blowing lance.
  • the top blowing lance 34 is a device that adds oxygen gas and a flux by blowing them into the molten steel in the vacuum vessel, and is installed at the top of the vacuum vessel 18 and can move up and down inside the vacuum vessel 18.
  • Reference numeral 36 denotes a thermal camera, which is used to measure the slag temperature.
  • the ladle 12 containing the molten steel 14 that has been subjected to dephosphorization and decarburization processes is raised by a lifting device (not shown), and the ascending side immersion tube 24 and the descending side immersion tube 26 are immersed in the molten steel 14 in the ladle 12.
  • the inside of the vacuum chamber 18 is then evacuated by an exhaust device (not shown) connected to a duct 30 to reduce the pressure inside the vacuum chamber 18, and reflux gas is blown into the ascending side immersion tube 24 from the carbonization gas blowing tube 28.
  • the molten steel 14 in the ladle 12 rises in proportion to the difference between atmospheric pressure and the pressure (vacuum degree) inside the vacuum chamber, and flows into the vacuum chamber 18.
  • the molten steel 14 rises up the ascending side immersion tube 24 together with the reflux gas and flows into the vacuum chamber 18.
  • the molten steel 14 is exposed to a reduced pressure atmosphere in the vacuum tank 18, and the gas components in the molten steel 14 move to the atmosphere in the vacuum tank 18, causing the degassing reaction of the molten steel 14 to proceed.
  • an alloy that reacts with oxygen to produce oxides as a deoxidizer is added to the molten steel 14 in the vacuum tank 18 through the raw material inlet 32.
  • Metallic Al or an alloy containing Al is generally used as a deoxidizer because of its strong deoxidizing power.
  • metallic Al and an alloy containing Al are used as deoxidizers, and these metallic Al and alloys containing Al are collectively referred to as Al.
  • the slag 16 is heated by the heat of reaction of the Al.
  • the inventors assumed that the slag temperature rises according to the amount of reaction of Al, and used a thermal camera to measure the slag temperature before and after the addition of Al during the vacuum degassing process. As a result, it was confirmed that there is a good correlation between the temperature change of the slag 16 and the amount of reaction of Al.
  • the inventors found that, assuming that Al is added to the molten steel 14 two or more times, the Al yield taking into account the amount of Al consumed by the slag 16 is predicted from the temperature change of the slag 16 before and after the first addition of Al, and the amount of Al to be added to the molten steel 14 from the second addition onward is determined using the Al yield, thereby enabling the Al concentration of the molten steel 14 after the deoxidation process to be controlled with high precision.
  • the method for producing molten steel when deoxidizing molten steel in the RH vacuum degassing apparatus 10, Al, a deoxidizing agent, is added two or more times to produce molten steel with an Al concentration of 0.01 mass% or more.
  • the approximate Al yield is estimated based on the oxygen concentration of the molten steel 14 from past operating results, and the amount of Al added the first time is determined and added to the molten steel 14 so that the oxygen concentration of the molten steel 14 after the Al addition is less than 0.0002 mass%.
  • a thermal camera 36 is installed in a position where the slag 16 in the ladle 12 can be measured from above, and the slag temperature is continuously measured using the thermal camera 36.
  • the thermal camera 36 is an example of a radiation thermometer.
  • the Al reacts with oxides such as FeO in the slag 16, causing the slag temperature to rise.
  • the yield of the first added Al can be predicted using the following formula (1).
  • the slag temperature is the average temperature of a specified area measured by the thermal camera 36.
  • the slag temperature after the addition of Al is the slag temperature after the increase in the slag temperature due to the addition of Al has stopped.
  • is the Al yield (-).
  • ⁇ T is the temperature change (°C) of the slag 16.
  • d is the thickness (mm) of the slag 16.
  • is a correction coefficient (-).
  • is the evaporation rate (-) of the Al added the first time.
  • a 0 is the oxygen concentration (mass%) of the molten steel before the first Al addition.
  • f 0 is the activity coefficient (-) of oxygen in the molten steel 14.
  • W steel is the weight (kg) of the molten steel 14.
  • W Al_1st is the amount of Al added the first time (kg).
  • the unit (-) means dimensionless.
  • the correction coefficient is determined so that the Al yield calculated from the actual amount of Al added in actual operation and the Al analysis value (average value of the past 3 months to 1 year) coincides with the Al yield calculated from formula (1).
  • the activity coefficient of oxygen in the molten steel 14 is calculated using the following formula (7).
  • f 0 is the activity coefficient (-) of oxygen in the molten steel 14.
  • e i 0 is the interaction auxiliary coefficient (-) that component i in the molten steel 14 exerts on oxygen.
  • (% i) is the concentration (mass %) of component i in the molten steel 14.
  • the slag thickness in the above formula (1) can be obtained by measuring the height of the molten steel surface using a molten steel level gauge, or by immersing a metal rod in the molten steel 14 in the ladle 12 and measuring the length of the portion dissolved by the slag 16.
  • the oxygen concentration of the molten steel 14 measured before deoxidation and after dephosphorization and decarburization may be used.
  • the amount of Al added from the second time onwards is determined using the Al yield obtained from the above formula (1) and the following formula (2).
  • the amount of Al-containing alloy added can be determined based on the amount of metallic Al added, which is obtained by multiplying the amount of Al-containing alloy added by the pure Al content of the alloy.
  • W Al_2nd is the amount of Al added (kg) from the second onwards.
  • Target is the target Al concentration (mass%) of the molten steel 14.
  • [Al] 0 is the Al concentration (mass%) of the molten steel 14 before the first Al addition.
  • W steel is the weight (kg) of the molten steel 14.
  • is the Al yield (-).
  • W Al_1st is the amount of Al added (kg) in the first time.
  • the determined amount of Al is added from the second time onwards.
  • the determined amount of Al may be added in its entirety in the second time, or it may be added in two or more portions, for example, by further dividing the determined amount into two or three portions and adding it to the molten steel 14.
  • is the evaporation rate of the Al added the first time.
  • the evaporation rate of the Al added the first time may be a predetermined amount based on past operating results, but it is preferable to determine the evaporation rate of Al from the change in heat quantity of the molten steel 14 before and after the first addition of Al. Specifically, it is preferable to determine the change in heat quantity ⁇ Q of the molten steel 14 before and after the first addition of Al using the following formulas (3) to (5), and to determine the evaporation rate of the Al added the first time using this ⁇ Q and the following formula (6).
  • ⁇ Q is the change in heat quantity of the molten steel 14 due to the first addition of Al (kcal/t-steel).
  • ⁇ Q exo is the change in the reaction heat quantity of the molten steel 14 due to the first addition of Al (kcal/t-steel).
  • ⁇ Q sens is the change in the sensible heat quantity of the molten steel 14 due to the first addition of Al (kcal/t-steel).
  • a 0 is the oxygen concentration (mass%) of the molten steel before the first addition of Al.
  • f 0 is the activity coefficient of oxygen in the molten steel (-).
  • W Al_1st is the amount of Al added the first time (kg).
  • W steel is the weight of the molten steel 14 (kg).
  • is the evaporation rate of the first addition of Al (-).
  • X and Y are constants. f 0 can be obtained using the above formula (7).
  • the constants X and Y may be determined from laboratory experimental results, or may be determined by fitting the actual amount of Al evaporated in actual operation to the calculated values.
  • the evaporation rate of Al can be determined with high accuracy.
  • the amount of Al to be added from the second time onwards is determined using the evaporation rate and the above formulas (1) and (2).
  • the target steel type was an ultra-low carbon steel type with an upper limit of carbon concentration of 25 ppm and a target Al concentration of 0.04 mass%.
  • the chemical composition of the molten steel used in the test was C; 0.04-0.06 mass%, Si; 0.15-0.25 mass%, Mn; 1.2-1.4 mass%, P; 0.02 mass% or less, and S; 0.003 mass% or less.
  • the temperature of the molten steel before deoxidation was 1580-1630°C, and the oxygen concentration of the molten steel before deoxidation was 200-600 ppm.
  • the vacuum level of the RH vacuum degassing device was 2 torr, and the reflux gas flow rate was 2500 NL/min.
  • Metallic Al was used as the deoxidizing material.
  • the oxygen concentration a0 of the molten steel was measured using an acid measuring probe, and the amount of Al to be added in the first increment was determined in the range of 200 to 600 kg based on the value of a0 and the amount of molten steel, and was added.
  • the test was carried out by dividing the charge groups into A, B, and C, each of which had 100 charges, and the amount of Al to be added in the second increment was determined for each charge group as follows:
  • charge group A comparative example
  • the oxygen concentration of the molten steel was measured with an acid measuring probe, the Al concentration of the molten steel was estimated from the Al-O equilibrium, and the amount of Al to be added the second time was determined.
  • charge group B invention example 1
  • the amount of Al to be added the second time was determined using the above formulas (1) and (2).
  • charge group C invention example 2
  • the amount of Al to be added the second time was determined using the above formulas (1) and (2).
  • the value calculated using the above formulas (3) to (6) was used as the evaporation rate of the Al added the first time.
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between the Sol. Al concentration after completion of RH vacuum degassing treatment and the number of charges.
  • the horizontal axis is the Sol. Al concentration (mass%) and the vertical axis is the number of charges (ch).
  • charge groups B and C which are examples of the invention, had smaller variations in Sol. Al concentration from the target concentration of 0.04 mass% than charge group A, which is a comparative example.
  • the standard deviation of the Sol. Al concentration of molten steel after completion of RH vacuum degassing treatment for each charge group is shown in Table 1 below.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

真空脱ガス装置を用いて脱酸精錬を行う際に、処理コストを大きく増大させることなく、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度に制御できる溶鋼の製造方法を提供する。 真空脱ガス装置内で溶鋼にAlを2回以上添加して、Al濃度が0.01質量%以上の溶鋼を製造する溶鋼の製造方法であって、1回目のAl添加前後におけるスラグの温度変化からAl歩留りを予測し、予測されたAl歩留りを用いて2回目以降のAl添加量を決定する。

Description

溶鋼の製造方法
 本発明は、真空脱ガス装置を用いて脱酸された溶鋼を製造する溶鋼の製造方法に関する。
 未脱酸、又は半脱酸の溶鋼をRHやDHなどの真空脱ガス装置を用いて脱ガス処理を行う場合には、一般的に処理途中に金属Alを真空雰囲気の溶鋼に添加することで溶鋼の脱酸精錬を行う。しかしながら、脱酸時の金属Alの歩留りは操業条件によって大きくばらつき、このばらつきが成分外しやAl合金コスト増加の要因になっている。このため、Al歩留りのばらつきを低減させるための技術として、いくつかの技術が報告されている。
 例えば、特許文献1には、転炉出鋼後における取鍋内の溶鋼上のスラグに対して脱酸材を添加し、スラグによるAlの酸化を抑制することで溶鋼のAl濃度を制御する技術が開示されている。特許文献2には、真空精錬の前に酸素プローブを用いるなどでスラグ中T.Fe及びMnO濃度を測定しスラグの酸化度を求め、スラグの酸化度の測定値に応じてAlの投入量を決定する技術が開示されている。
特開昭63-183117号公報 特開2006-283089号公報
Thermodynamic datafor steelmaking edited by Mitsutaka Hino and Kimihisa Ito Tohoku UniversityPress, 2010
 しかしながら、特許文献1に開示された方法ではスラグ上に脱酸材を添加しているが、当該脱酸材の添加で完全にスラグ中の酸化物が還元されるわけではない。このため、一部のAlはスラグと反応するので、溶鋼のAl濃度のばらつきは大きくなる。極低炭素鋼の処理のように未脱酸出鋼後に真空脱ガスで送酸脱炭を行う場合には、スラグ上への脱酸材添加後の送酸によりFeOが発生し、発生したFeOとAlとが反応するので、溶鋼のAl濃度のばらつきがさらに大きくなる。
 特許文献2では、酸素プローブを用いてスラグ中のT.Fe及びMnO濃度を測定しているが、製鋼プロセスにおいてスラグの酸化度を迅速に測定するにはスラグ用の酸素プローブが必要になる。スラグ用の酸素プローブは単価が高いので、処理コストが大きく増加する。
 本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、その目的は、真空脱ガス装置を用いて脱酸精錬を行う際に、処理コストを大きく増大させることなく、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度に制御できる溶鋼の製造方法を提供することである。
 上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1]真空脱ガス装置内で溶鋼にAlを2回以上添加して、Al濃度が0.01質量%以上の溶鋼を製造する溶鋼の製造方法であって、1回目のAl添加前後におけるスラグの温度変化からAl歩留りを予測し、予測された前記Al歩留りを用いて2回目以降のAl添加量を決定する、溶鋼の製造方法。
[2]前記1回目のAl添加前後における前記溶鋼の熱量変化からAlの蒸発割合を求め、
 前記スラグの温度変化と前記蒸発割合とからAl歩留りを予測する、[1]に記載の溶鋼の製造方法。
[3]下記(1)式を用いて前記Al歩留りを予測し、下記(2)式を用いて2回目以降のAl添加量を決定する、[2]に記載の溶鋼の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 
 上記(1)、(2)式において、ηは前記Al歩留り(-)であり、ΔTは前記スラグの温度変化(℃)であり、dは前記スラグの厚み(mm)であり、αは補正係数(-)であり、βは前記蒸発割合(-)であり、aは前記1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)であり、fは前記溶鋼の酸素の活量係数(-)であり、Wsteelは前記溶鋼の重量(kg)であり、WAl_1stは前記1回目のAl添加量(kg)であり、WAl_2ndは前記2回目以降のAl添加量(kg)であり、[Al]Targetは前記溶鋼の目標Al濃度(質量%)であり、[Al]は前記1回目のAl添加前の溶鋼のAl濃度(質量%)である。
[4]下記(3)~(6)式を用いて前記蒸発割合を求める、[2]又は[3]に記載の溶鋼の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 
 上記(3)~(6)式において、ΔQは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の熱量変化(kcal/t-steel)であり、ΔQexoは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の反応熱量の変化(kcal/t-steel)であり、ΔQsensは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の顕熱量の変化(kcal/t-steel)であり、aは前記1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)であり、fは前記溶鋼の酸素の活量係数(-)であり、βは前記蒸発割合(-)であり、X、Yは定数である。
 本発明によれば、処理コストを大きく増大させることなく、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度に制御された溶鋼を製造できる。
図1は、RH真空脱ガス装置10の断面模式図である。 図2は、RH真空脱ガス処理終了後のSol.Al濃度とチャージ数との関係を示すグラフである。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る溶鋼の製造方法を実施できる真空脱ガス設備には、RH真空脱ガス装置、DH真空脱ガス装置及びREDA真空脱ガス装置などがある。これらの中で最も代表的なRH真空脱ガス装置を用いて本発明に係る溶鋼の製造方法の実施形態を説明する。
 図1は、RH真空脱ガス装置10の断面模式図である。図1において、符号12は取鍋であり、符号14は溶鋼であり、符号16はスラグである。符号18は真空槽であり、真空槽18は上部槽20と下部槽22で構成される。符号24は上昇側浸漬管(上昇管)であり、符号26は下降側浸漬管(下降管)である。符号28は乾留用ガス吹込み管であり、符号30はダクトであり、符号32は原料投入口であり、符号34は上吹きランスである。上吹きランス34は、真空槽内の溶鋼に酸素ガスや媒溶剤を吹き付けて添加する装置であり、真空槽18の上部に設置され、真空槽18の内部で上下移動が可能となっている。符号36はサーマルカメラであり、サーマルカメラ36はスラグ温度を測定するのに用いられる。
 RH真空脱ガス装置10では、脱燐処理や脱炭処理が施された溶鋼14を収容した取鍋12を昇降装置(図示せず)にて上昇させ、上昇側浸漬管24及び下降側浸漬管26を取鍋12内の溶鋼14に浸漬させる。そして、真空槽18の内部をダクト30に連結される排気装置(図示せず)にて排気して真空槽18の内部を減圧するとともに、乾留用ガス吹込み管28から上昇側浸漬管24の内部に環流用ガスを吹き込む。真空槽18の内部が減圧されると、取鍋12内の溶鋼14は、大気圧と真空槽内の圧力(真空度)との差に比例して上昇し、真空槽18内に流入する。同時に、環流用ガス吹き込み管10から吹き込まれる環流用ガスによるガスリフト効果によって、溶鋼14は、環流用ガスとともに上昇側浸漬管24を上昇して真空槽18の内に流入する。その後、下降側浸漬管26を経由して取鍋12に戻る流れ、所謂、環流が形成されて真空脱ガス精錬が実施される。溶鋼14は、真空槽18内で減圧下の雰囲気に曝され、溶鋼14中のガス成分が真空槽18内の雰囲気に移動することで、溶鋼14の脱ガス反応が進行する。
 真空脱ガス精錬において、未脱酸溶鋼又は半脱酸溶鋼の脱酸処理を行う場合には、脱酸剤として酸素と反応し酸化物を生成する合金を原料投入口32から真空槽18内の溶鋼14に添加する。脱酸材には、その脱酸力の強さから金属Al又はAl含有合金が一般に用いられる。本実施形態に係る溶鋼の製造方法においても、脱酸材として金属Al及びAl含有合金を用い、これら金属Al、及びAl含有合金をまとめてAlと記載する。
 脱酸材として添加したAlとスラグ16の酸化物とが反応するとAlの反応熱によりスラグ16が加熱される。本発明者らは、Alの反応量に応じてスラグ温度が上昇すると仮定し、サーマルカメラを用いて真空脱ガス処理中のAl添加前後におけるスラグ温度を測定した。その結果、スラグ16の温度変化とAlの反応量とが良く相関することを確認した。そこで、本発明者らは、溶鋼14にAlを2回以上添加するとして、まず、1回目のAl添加前後における当該スラグ16の温度変化から、スラグ16によって消費されるAl量を考慮したAl歩留りを予測し、当該Al歩留りを用いて2回目以降に溶鋼14に添加するAlの添加量を決定することで、脱酸処理後の溶鋼14のAl濃度を高い精度で制御できることを見出した。
 そこで、本実施形態に係る溶鋼の製造方法では、RH真空脱ガス装置10内で溶鋼脱酸を行うにあたり、脱酸材であるAlを2回以上添加してAl濃度が0.01質量%以上の溶鋼を製造する。まず、過去の操業実績から溶鋼14の酸素濃度を参考にしておおよそのAl歩留りを推定し、Al添加後の溶鋼14の酸素濃度が0.0002質量%未満になるように、1回目のAl添加量を決定し溶鋼14に添加する。この時、取鍋12内のスラグ16を上部から測定できる位置にサーマルカメラ36を設置しておき、当該サーマルカメラ36を用いてスラグ温度を連続測定する。サーマルカメラ36は放射温度計の一例である。
 1回目のAlが添加されると、スラグ16中のFeO等の酸化物とAlが反応し、スラグ温度が上昇する。このとき、1回目のAl添加後のスラグ温度からAl添加前のスラグ温度を引いた値をスラグ温度変化ΔTとすると、下記(1)式を用いて1回目に添加したAlの歩留りを予測できる。スラグ温度は、サーマルカメラ36で測定される所定領域の平均温度である。Al添加後のスラグ温度は、Al添加によるスラグ温度の上昇が止まった後のスラグ温度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 
 上記(1)式において、ηはAl歩留り(-)である。ΔTはスラグ16の温度変化(℃)である。dはスラグ16の厚み(mm)である。αは補正係数(-)である。βは1回目に添加したAlの蒸発割合(-)である。aは1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)である。fは溶鋼14中の酸素の活量係数(-)である。Wsteelは溶鋼14の重量(kg)である。WAl_1stは1回目のAl添加量(kg)である。単位(-)は無次元を意味する。補正係数は、実操業の実績Al添加量およびAl分析値(過去3ヶ月~1年程度の平均値)から求められるAl歩留りと(1)式から求められるAl歩留りとが一致するように決定される。溶鋼14の酸素の活量係数は下記(7)式を用いて求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 
 上記(7)式において、fは溶鋼14の酸素の活量係数(-)である。e は溶鋼14中の成分iが酸素に及ぼす相互作用助係数(-)である。(%i)は溶鋼14中の成分iの濃度(質量%)である。相互作用助係数e は非特許文献1に記載の値を用いる。
 上記(1)式におけるスラグ厚みは、溶鋼レベル計を用いて溶鋼面高さを測定することや、取鍋12内の溶鋼14に金属棒を浸漬させ、スラグ16により溶解した部分の長さを測定することで求められる。溶鋼14の酸素濃度は、脱酸処理前であって脱燐、脱炭処理後に測定された溶鋼14の酸素濃度を用いてよい。上記(1)式から求められるAl歩留りと、下記(2)式とを用いて2回目以降のAl添加量を決定する。AlとしてAl含有合金を用いる場合には、Al含有合金の添加量に当該合金のAl純分を乗じることで求められる金属Alの添加量に基づいてAl含有合金の添加量を決定すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 
 上記(2)式において、WAl_2ndは2回目以降のAl添加量(kg)である。[Al]Targetは目標とする溶鋼14のAl濃度(質量%)である。[Al]は1回目のAl添加前の溶鋼14のAl濃度(質量%)である。Wsteelは溶鋼14の重量(kg)である。ηはAl歩留り(-)である。WAl_1stは1回目のAl添加量(kg)である。
 このようにして、決定された添加量のAlを2回目以降に添加する。2回目以降とは、決定された添加量のAlを2回目に全て添加してもよく、2回以上に分割、例えば、決定された添加量をさらに2回や3回に分割して溶鋼14に添加してもよい。
 このように2回目以降のAl添加量を決定することで、スラグ用の酸素プローブを用いることなく、スラグ16によって消費されるAl量を考慮したAl歩留りに基づいて2回目以降のAl添加量を決定できる。決定した添加量のAlを溶鋼14に添加することで、スラグ16によるAl量のばらつきを小さくでき、処理コストを大きく増大させることなく、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度に高い精度で制御された溶鋼が製造できるようになる。
 上記(1)式におけるβは、1回目に添加したAlの蒸発割合である。1回目に添加したAlの蒸発割合は、過去の操業実績に基づいた所定量としてもよいが、1回目のAl添加前後における溶鋼14の熱量変化からAlの蒸発割合を求めることが好ましい。具体的には、下記(3)~(5)式を用いて、1回目のAl添加前後における溶鋼14の熱量変化ΔQを求め、当該ΔQと下記(6)式とを用いて1回目に添加したAlの蒸発割合を求めることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 
 上記(3)~(6)式において、ΔQは1回目に添加したAlによる溶鋼14の熱量変化(kcal/t-steel)である。ΔQexoは1回目に添加したAlによる溶鋼14の反応熱量の変化(kcal/t-steel)である。ΔQsensは1回目に添加したAlによる溶鋼14の顕熱量の変化(kcal/t-steel)である。aは1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)である。fは溶鋼の酸素の活量係数(-)である。WAl_1stは1回目のAl添加量(kg)である。Wsteelは溶鋼14の重量(kg)である。βは1回目に添加したAlの蒸発割合(-)である。X、Yは定数である。fは上記(7)式を用いて求められる。定数X、Yはラボ実験結果から求めてもよく、実操業における実績Al蒸発量と計算値が一致するようにフィッティングすることで求めてもよい。
 このように、1回目のAl添加前後における溶鋼14の熱量変化からAlの蒸発割合を求めることで、当該Alの蒸発割合を高い精度で求めることができる。当該蒸発割合と、上記(1)、(2)式を用いて2回目以降のAl添加量を決定する。決定した添加量のAlを溶鋼14に添加することで、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度に、さらに高い精度で制御された溶鋼を製造できるようになる。
 次に、転炉で溶銑を脱炭精錬して溶製した300トンの溶鋼を転炉から取鍋に出鋼し、取鍋内の溶鋼を図1に示したRH真空脱ガス装置10で真空脱ガス精錬する試験を行った実施例を説明する。対象鋼種は炭素濃度の上限が25ppmであり、目標Al濃度が0.04質量%の極低炭鋼種である。試験で用いた溶鋼の成分組成は、C;0.04~0.06質量%、Si;0.15~0.25質量%、Mn;1.2~1.4質量%、P;0.02質量%以下、S;0.003質量%以下であった。脱酸前の溶鋼温度は1580~1630℃であり、脱酸前の溶鋼の酸素濃度は200~600ppmであった。RH真空脱ガス装置の真空度を2torrとし、環流ガス流量を2500NL/minとした。脱酸材として金属Alを用いた。
 脱炭処理が十分に進行した後、測酸プローブを用いて溶鋼の酸素濃度aを測定し、aの値及び溶鋼量から1回目に添加するAlの添加量を200~600kgの範囲で決定して添加した。試験はそれぞれ100チャージずつのチャージ群A、B、Cに分けて実施し、それぞれのチャージ群について下記のように2回目に添加するAlの添加量を決定した。
 チャージ群A(比較例)では、測酸プローブで溶鋼の酸素濃度を測定し、Al-O平衡から溶鋼のAl濃度を推定し、2回目に添加するAl添加量を決定した。チャージ群B(発明例1)では上記(1)式と(2)式を用いて2回目に添加するAl添加量を決定した。但し、チャージ群Bでは、1回目に添加したAlの蒸発割合として過去の操業平均から求めた定数を用いた。チャージ群C(発明例2)では上記(1)式と(2)式とを用いて2回目に添加するAl添加量を決定した。但し、チャージ群Cでは、1回目に添加したAlの蒸発割合として上記(3)~(6)式で求めた値を用いた。
 それぞれのチャージ群において、RH真空脱ガス処理終了後にメタルサンプルを採取し、溶鋼のSol.Al濃度を測定した。
 図2は、RH真空脱ガス処理終了後のSol.Al濃度とチャージ数との関係を示すグラフである。図2において横軸はSol.Al濃度(質量%)であり、縦軸はチャージ数(ch)である。図2に示すように、発明例であるチャージ群B、Cでは、比較例であるチャージ群Aよりも目標濃度である0.04質量%に対してSol.Al濃度のばらつきが小さくなった。それぞれのチャージ群におけるRH真空脱ガス処理終了後の溶鋼のSol.Al濃度の標準偏差を下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 
 表1に示すように、発明例1、2のRH真空脱ガス処理終了後の溶鋼のSol.Al濃度の標準偏差は、比較例1の当該標準偏差よりも小さくなった。この結果から、1回目のAl添加前後におけるスラグの温度変化からAl歩留りを予測し、予測されたAl歩留りを用いて2回目のAl投入量を決定することで、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度(0.04質量%)に高い精度で制御できることが確認された。
 発明例2のRH真空脱ガス処理終了後の溶鋼のSol.Al濃度の標準偏差は、発明例1の当該標準偏差よりも小さくなった。この結果から、上記(1)式の1回目に添加したAlの蒸発割合を、1回目のAl添加前後における溶鋼の熱量変化から求めることで、溶鋼のAl濃度を0.01質量%以上の目標濃度(0.04質量%)にさらに高い精度で制御できることが確認された。
 10 RH真空脱ガス装置
 12 取鍋
 14 溶鋼
 16 スラグ
 18 真空槽
 20 上部槽
 22 下部槽
 24 上昇側浸漬管
 26 下降側浸漬管
 28 乾留用ガス吹込み管
 30 ダクト
 32 原料投入口
 34 上吹きランス
 36 サーマルカメラ

Claims (4)

  1.  真空脱ガス装置内で溶鋼にAlを2回以上添加して、Al濃度が0.01質量%以上の溶鋼を製造する溶鋼の製造方法であって、
     1回目のAl添加前後におけるスラグの温度変化からAl歩留りを予測し、予測された前記Al歩留りを用いて2回目以降のAl添加量を決定する、溶鋼の製造方法。
  2.  前記1回目のAl添加前後における前記溶鋼の熱量変化からAlの蒸発割合を求め、
     前記スラグの温度変化と前記蒸発割合とからAl歩留りを予測する、請求項1に記載の溶鋼の製造方法。
  3.  下記(1)式を用いて前記Al歩留りを予測し、
     下記(2)式を用いて2回目以降のAl添加量を決定する、請求項2に記載の溶鋼の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     
     上記(1)、(2)式において、ηは前記Al歩留り(-)であり、ΔTは前記スラグの温度変化(℃)であり、dは前記スラグの厚み(mm)であり、αは補正係数(-)であり、βは前記蒸発割合(-)であり、aは前記1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)であり、fは前記溶鋼の酸素の活量係数(-)であり、Wsteelは前記溶鋼の重量(kg)であり、WAl_1stは前記1回目のAl添加量(kg)であり、WAl_2ndは前記2回目以降のAl添加量(kg)であり、[Al]Targetは前記溶鋼の目標Al濃度(質量%)であり、[Al]は前記1回目のAl添加前の溶鋼のAl濃度(質量%)である。
  4.  下記(3)~(6)式を用いて前記蒸発割合を求める、請求項2又は請求項3に記載の溶鋼の製造方法。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     
     上記(3)~(6)式において、ΔQは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の熱量変化(kcal/t-steel)であり、ΔQexoは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の反応熱量の変化(kcal/t-steel)であり、ΔQsensは前記1回目に添加したAlによる前記溶鋼の顕熱量の変化(kcal/t-steel)であり、aは前記1回目のAl添加前の溶鋼の酸素濃度(質量%)であり、fは前記溶鋼の酸素の活量係数(-)であり、WAl_1stは前記1回目のAl添加量(kg)であり、Wsteelは前記溶鋼の重量(kg)であり、βは前記蒸発割合(-)であり、X、Yは定数である。

     
PCT/JP2024/012506 2023-06-05 2024-03-27 溶鋼の製造方法 Ceased WO2024252763A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202480036143.XA CN121219429A (zh) 2023-06-05 2024-03-27 钢水的制造方法
EP24819002.7A EP4711477A1 (en) 2023-06-05 2024-03-27 Molten steel production method
KR1020257040331A KR20260003295A (ko) 2023-06-05 2024-03-27 용강의 제조 방법
JP2024539827A JP7639995B1 (ja) 2023-06-05 2024-03-27 溶鋼の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023092188 2023-06-05
JP2023-092188 2023-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024252763A1 true WO2024252763A1 (ja) 2024-12-12

Family

ID=93795846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/012506 Ceased WO2024252763A1 (ja) 2023-06-05 2024-03-27 溶鋼の製造方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4711477A1 (ja)
JP (1) JP7639995B1 (ja)
KR (1) KR20260003295A (ja)
CN (1) CN121219429A (ja)
TW (1) TWI902198B (ja)
WO (1) WO2024252763A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04362114A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Nisshin Steel Co Ltd アルミニウム含有ステンレス鋼のアルミニウム調整方法
JP2006283089A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Jfe Steel Kk 電磁鋼製造におけるAl添加方法
JP2007177296A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Jfe Steel Kk 溶鋼の脱酸方法
JP2015178646A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 Jfeスチール株式会社 低硫鋼の溶製方法
WO2022259807A1 (ja) * 2021-06-11 2022-12-15 Jfeスチール株式会社 溶鋼の二次精錬方法および鋼の製造方法
WO2023013377A1 (ja) * 2021-08-05 2023-02-09 Jfeスチール株式会社 溶鋼の脱酸精錬方法、鋼材の製造方法およびその鋼材
JP2023183117A (ja) 2022-06-15 2023-12-27 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63183117A (ja) 1987-01-23 1988-07-28 Nkk Corp 溶鋼中の固溶Al量の制御方法
EP3670677A1 (en) * 2018-12-17 2020-06-24 S.A. Lhoist Recherche Et Developpement Process for manufacturing a slag conditioning agent for steel desulfurization
CN111235341B (zh) * 2020-03-23 2021-12-03 江苏利淮钢铁有限公司 一种高洁净度含硫含铝钢生产方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04362114A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Nisshin Steel Co Ltd アルミニウム含有ステンレス鋼のアルミニウム調整方法
JP2006283089A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Jfe Steel Kk 電磁鋼製造におけるAl添加方法
JP2007177296A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Jfe Steel Kk 溶鋼の脱酸方法
JP2015178646A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 Jfeスチール株式会社 低硫鋼の溶製方法
WO2022259807A1 (ja) * 2021-06-11 2022-12-15 Jfeスチール株式会社 溶鋼の二次精錬方法および鋼の製造方法
WO2023013377A1 (ja) * 2021-08-05 2023-02-09 Jfeスチール株式会社 溶鋼の脱酸精錬方法、鋼材の製造方法およびその鋼材
JP2023183117A (ja) 2022-06-15 2023-12-27 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機

Also Published As

Publication number Publication date
CN121219429A (zh) 2025-12-26
KR20260003295A (ko) 2026-01-06
TW202449178A (zh) 2024-12-16
EP4711477A1 (en) 2026-03-18
JPWO2024252763A1 (ja) 2024-12-12
JP7639995B1 (ja) 2025-03-05
TWI902198B (zh) 2025-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6966029B1 (ja) 減圧下における溶鋼の脱炭精錬方法
JP2000129335A (ja) 清浄性に優れた極低硫鋼の製造方法
JPH09202913A (ja) Rh真空脱ガス装置における終点炭素濃度制御方法及び炭素濃度制御装置
JP5601132B2 (ja) 清浄性に優れた低炭素アルミキルド鋼の溶製方法
JP7639995B1 (ja) 溶鋼の製造方法
JP7318821B2 (ja) 溶鋼の脱酸精錬方法、鋼材の製造方法およびその鋼材
JP3915386B2 (ja) 清浄鋼の製造方法
JP5849667B2 (ja) 低カルシウム鋼の溶製方法
JP5087840B2 (ja) 真空脱ガス設備における脱炭終点判定方法
JP4686917B2 (ja) 真空脱ガス設備における溶鋼の溶製方法
JP5387012B2 (ja) Rh脱ガス精錬における溶鋼中炭素濃度の制御方法
JP7180645B2 (ja) 溶鋼中の水素濃度推定方法及び溶鋼の真空脱ガス精錬方法
JP2009203539A (ja) 溶鋼の真空脱ガス処理装置及び真空脱ガス精錬方法
JP7827229B1 (ja) 溶鋼の精錬方法および鋼の製造方法
JP2002030330A (ja) 真空精錬炉における溶鋼の加熱方法
RU2833583C2 (ru) Способ раскислительного рафинирования расплавленной стали и способ получения стального материала
JP3674422B2 (ja) 高清浄度低炭素鋼の溶製方法
JP3126374B2 (ja) 溶鋼の真空脱炭処理制御方法
JPH07166228A (ja) Rh脱ガスによる溶鋼の到達炭素濃度制御方法
JP4035904B2 (ja) 清浄性に優れた極低炭素鋼の製造方法
JPH1192821A (ja) Rh脱ガス装置での清浄鋼の製造方法
JPH06306443A (ja) 真空精錬による極低炭素鋼の溶製方法
JP5463797B2 (ja) 高マンガン極低炭素鋼の溶製方法
JP2003041315A (ja) 高清浄鋼の製造方法
JP2000144232A (ja) 高清浄鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024539827

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24819002

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202517105599

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1020257040331

Country of ref document: KR

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-0-1-A10-A15-NAP-PA0105 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020257040331

Country of ref document: KR

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112025026001

Country of ref document: BR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202517105599

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251125

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020257040331

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP

Effective date: 20251210

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2024819002

Country of ref document: EP