JP2000345231A - 溶鋼の二次精錬方法 - Google Patents
溶鋼の二次精錬方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以下、
Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、蛍石を使用せ
ずに安定した脱硫を行う方法を提供する。 【解決手段】 溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以
下、Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、二次精錬
スラグの組成を以下のように制御する溶鋼の二次精錬方
法。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%
TiO2)) (1) (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3) (%TiO2)＞３ (4) 且つ、(%F)＝０ (5)
Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、蛍石を使用せ
ずに安定した脱硫を行う方法を提供する。 【解決手段】 溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以
下、Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、二次精錬
スラグの組成を以下のように制御する溶鋼の二次精錬方
法。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%
TiO2)) (1) (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3) (%TiO2)＞３ (4) 且つ、(%F)＝０ (5)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｈ2Ｓを含んだ石
油、天然ガスに用いるラインパイプ用として有用な耐水
素誘起割れ性に優れ、かつ、低温靱性に優れた鋼板を製
造するための低[Al]濃度条件で、溶鋼中の硫黄濃度を
０．００１ｍａｓｓ％以下の極低濃度にまで除去するに
あたって、蛍石（CaF2）を用いないで溶鋼の脱硫を行う
際の二次精錬スラグの組成に関するものである。
油、天然ガスに用いるラインパイプ用として有用な耐水
素誘起割れ性に優れ、かつ、低温靱性に優れた鋼板を製
造するための低[Al]濃度条件で、溶鋼中の硫黄濃度を
０．００１ｍａｓｓ％以下の極低濃度にまで除去するに
あたって、蛍石（CaF2）を用いないで溶鋼の脱硫を行う
際の二次精錬スラグの組成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼業においては、構造用鋼板やライン
パイプ用鋼管を製造してきた。その際にＳを低減させる
為に転炉の出鋼後の二次精錬時にスラグを用いて脱硫を
行ってきた。
パイプ用鋼管を製造してきた。その際にＳを低減させる
為に転炉の出鋼後の二次精錬時にスラグを用いて脱硫を
行ってきた。
【０００３】脱硫反応はCaOを主成分とするスラグを溶
鋼と反応させることにより、 (CaO)+[S]=(CaS)+[O] の反応を促進させる為に、 1)CaOの活量の高いスラグを使用する 2)溶鋼中の酸素の活量[O]を低減すること が必要であり、通常は[O]を下げる為に脱硫前の溶鋼にA
lを添加することが行われてきた。
鋼と反応させることにより、 (CaO)+[S]=(CaS)+[O] の反応を促進させる為に、 1)CaOの活量の高いスラグを使用する 2)溶鋼中の酸素の活量[O]を低減すること が必要であり、通常は[O]を下げる為に脱硫前の溶鋼にA
lを添加することが行われてきた。
【０００４】なお、本明細書において[Ｘ]は溶鋼中にお
ける成分Ｘを示し、(Ｙ)はスラグ中における成分Ｙを示
す。
ける成分Ｘを示し、(Ｙ)はスラグ中における成分Ｙを示
す。
【０００５】加えて、脱硫するためにはスラグを液体化
する必要があり、蛍石（CaF2）の５％程度の微量添加が
通常行われてきた。蛍石の役割は固体の石灰と反応して
CaとOのネットワークをフッ素が切断してCaO-CaF2の融
点が低い化合物を生成する為である。ところが、近年、
環境へのフッ素の溶出量を減少させる要求が生じ蛍石を
使わない精錬方法が必要になった。
する必要があり、蛍石（CaF2）の５％程度の微量添加が
通常行われてきた。蛍石の役割は固体の石灰と反応して
CaとOのネットワークをフッ素が切断してCaO-CaF2の融
点が低い化合物を生成する為である。ところが、近年、
環境へのフッ素の溶出量を減少させる要求が生じ蛍石を
使わない精錬方法が必要になった。
【０００６】一方、[Al]を低くしてチタンによる脱酸を
行い、チタン脱酸で生成したチタンの酸化物によって材
質制御を行う研究も行われている。この場合には材質制
御のためチタン酸化物を凝固中及び凝固後に析出させ
る。従って溶鋼中[O]はむしろ高値に制御する必要があ
り、そのため溶鋼段階では積極的な脱硫は行わなかっ
た。
行い、チタン脱酸で生成したチタンの酸化物によって材
質制御を行う研究も行われている。この場合には材質制
御のためチタン酸化物を凝固中及び凝固後に析出させ
る。従って溶鋼中[O]はむしろ高値に制御する必要があ
り、そのため溶鋼段階では積極的な脱硫は行わなかっ
た。
【０００７】更に、特開平7-41823号公報には、スラグ
中のAl2O3,SiO2,CaO濃度を調整して脱硫能と液相率を確
保する試験結果が開示されている。この場合にも、脱硫
スラグ中に若干の蛍石（CaF2）を加えて脱硫処理を行っ
た方が安定化した。言い換えれば、全く蛍石（CaF2）を
用いないで脱硫する場合には脱硫が不安定になることが
あった。
中のAl2O3,SiO2,CaO濃度を調整して脱硫能と液相率を確
保する試験結果が開示されている。この場合にも、脱硫
スラグ中に若干の蛍石（CaF2）を加えて脱硫処理を行っ
た方が安定化した。言い換えれば、全く蛍石（CaF2）を
用いないで脱硫する場合には脱硫が不安定になることが
あった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】脱硫スラグ中に蛍石
（CaF2）を全く用いないで溶鋼の二次精錬により脱硫を
行い、脱硫後の[S]濃度を0.001mass%以下にする場合に
おいて、安定して脱硫を行うための溶鋼の二次精錬方法
が求められている。この際に、チタン酸化物によって鋼
材の材質制御を行うため、溶鋼中のAl濃度は低濃度であ
る必要があり、0.005mass%以下にする必要がある。
（CaF2）を全く用いないで溶鋼の二次精錬により脱硫を
行い、脱硫後の[S]濃度を0.001mass%以下にする場合に
おいて、安定して脱硫を行うための溶鋼の二次精錬方法
が求められている。この際に、チタン酸化物によって鋼
材の材質制御を行うため、溶鋼中のAl濃度は低濃度であ
る必要があり、0.005mass%以下にする必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは、溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以
下、Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、二次精錬
スラグの組成を以下のように制御する溶鋼の二次精錬方
法である。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%TiO2)) (1) (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3) (%TiO2)＞３ (4) 且つ、(%F)＝０ (5)
るところは、溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以
下、Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、二次精錬
スラグの組成を以下のように制御する溶鋼の二次精錬方
法である。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%TiO2)) (1) (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3) (%TiO2)＞３ (4) 且つ、(%F)＝０ (5)
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、製品中Ａｌ含有量が
０．００５％以下であることを必要とする鋼の製造にお
いて、溶鋼での脱硫を行う二次精錬方法を対象にする。
０．００５％以下であることを必要とする鋼の製造にお
いて、溶鋼での脱硫を行う二次精錬方法を対象にする。
【００１１】脱硫スラグの組成を決めるのに先だって、
溶鋼中のアルミニウム濃度を0.005mass％以下に制御す
るための、スラグ中の(%Al2O3)濃度と (%CaO),(%SiO2)
濃度の関係について検討した。
溶鋼中のアルミニウム濃度を0.005mass％以下に制御す
るための、スラグ中の(%Al2O3)濃度と (%CaO),(%SiO2)
濃度の関係について検討した。
【００１２】その結果、特開平7-41823号公報に有るよ
うに(%CaO)/(%SiO2)濃度が高くて(%Al2O3)濃度が高い場
合には、スラグ中の(Al2O3)の還元が生じて溶鋼中の[A
l]濃度が高くなるため、(%TiO2)=0の場合には、スラグ
中(%Al2O3)濃度は下式の条件を満足することが必要なこ
とが判っている。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２ (6)
うに(%CaO)/(%SiO2)濃度が高くて(%Al2O3)濃度が高い場
合には、スラグ中の(Al2O3)の還元が生じて溶鋼中の[A
l]濃度が高くなるため、(%TiO2)=0の場合には、スラグ
中(%Al2O3)濃度は下式の条件を満足することが必要なこ
とが判っている。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２ (6)
【００１３】しかし、スラグ中に(TiO2)が含まれる場合
には、上記(6)式を超える高い(%Al2O3)濃度であっても
溶鋼中のアルミニウム濃度が0.005mass％以下になるこ
とが判った。これは、(TiO2)がスラグ中に含まれること
により(Al2O3)の活量が下がる為であると考えられる。
具体的には、スラグ中に(TiO2)が含まれる場合に(%Al2O
3)が具備すべき条件は以下の式で表せられる。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%TiO2)) (1)
には、上記(6)式を超える高い(%Al2O3)濃度であっても
溶鋼中のアルミニウム濃度が0.005mass％以下になるこ
とが判った。これは、(TiO2)がスラグ中に含まれること
により(Al2O3)の活量が下がる為であると考えられる。
具体的には、スラグ中に(TiO2)が含まれる場合に(%Al2O
3)が具備すべき条件は以下の式で表せられる。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%TiO2)) (1)
【００１４】溶鋼での脱硫は溶鋼中の硫黄をスラグに吸
収させて行われる。この際に硫黄はスラグと溶鋼にそれ
ぞれ分配するが、例えば溶鋼中のＳ濃度を１０ｐｐｍ以
下にする場合には、硫黄の分配値を(S)/[S]で２５０程
度以上確保する必要があることが、溶鋼とスラグのマス
バランスから求められた。
収させて行われる。この際に硫黄はスラグと溶鋼にそれ
ぞれ分配するが、例えば溶鋼中のＳ濃度を１０ｐｐｍ以
下にする場合には、硫黄の分配値を(S)/[S]で２５０程
度以上確保する必要があることが、溶鋼とスラグのマス
バランスから求められた。
【００１５】この分配値に到達させる為には 1)スラグの脱硫能を増やす。即ち、スラグ中のCaO活量
を増すことと、溶鋼中の酸素活量を下げる。 2)スラグの液相率を増やす。ことが必要である。
を増すことと、溶鋼中の酸素活量を下げる。 2)スラグの液相率を増やす。ことが必要である。
【００１６】この2)について、従来は(Al2O3)濃度を増
加させる、または蛍石を微量添加することで対応した
が、前者は溶鋼中アルミ濃度の規制から式（１）の制限
があり、高々２０％程度が上限である。また、本発明の
主旨から蛍石の使用は出来ない。
加させる、または蛍石を微量添加することで対応した
が、前者は溶鋼中アルミ濃度の規制から式（１）の制限
があり、高々２０％程度が上限である。また、本発明の
主旨から蛍石の使用は出来ない。
【００１７】本発明において、液相率を増やす目的で、
チタン酸化物の利用を考えた。チタン酸化物は従来よ
り、溶鋼の脱燐時のスラグの滓化剤としての検討がなさ
れており、例えばイルメナイト(TiO2-Fe2O3が主成分の
チタン鉱石)が試験的に添加されたりしていたが、際だ
った効果は認められなかった。
チタン酸化物の利用を考えた。チタン酸化物は従来よ
り、溶鋼の脱燐時のスラグの滓化剤としての検討がなさ
れており、例えばイルメナイト(TiO2-Fe2O3が主成分の
チタン鉱石)が試験的に添加されたりしていたが、際だ
った効果は認められなかった。
【００１８】また、(%CaO)濃度が高い場合のTiO2の挙動
についての状態図も見つからなかった。
についての状態図も見つからなかった。
【００１９】そこで、発明者らは、チタン酸化物の量と
スラグの流動性、脱硫能について検討を行った。
スラグの流動性、脱硫能について検討を行った。
【００２０】その結果、(%TiO2)を３％以上とすること
によってスラグの液相率が向上し、同時に脱硫能が向上
することが判明した。一方、(%TiO2)の高濃度側の限界
については、(%CaO)/(%SiO2)が２．５程度の場合にはTi
O2で20%以下、(%CaO)/(%SiO2)が５−６程度の場合には
(%TiO2)で15%以下では液相が保てる。これは、TiO2がCa
OとSiO2の分子結合のネットワークを切断する為と考え
られる。しかし、これ以上の濃度ではCaOとTiO2の高融
点析出相が生じて液相率は急激に低下した。
によってスラグの液相率が向上し、同時に脱硫能が向上
することが判明した。一方、(%TiO2)の高濃度側の限界
については、(%CaO)/(%SiO2)が２．５程度の場合にはTi
O2で20%以下、(%CaO)/(%SiO2)が５−６程度の場合には
(%TiO2)で15%以下では液相が保てる。これは、TiO2がCa
OとSiO2の分子結合のネットワークを切断する為と考え
られる。しかし、これ以上の濃度ではCaOとTiO2の高融
点析出相が生じて液相率は急激に低下した。
【００２１】したがって、(%TiO2)は(%CaO)/(%SiO2)と
の関係で以下の式（３）に表される。 (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3)
の関係で以下の式（３）に表される。 (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3)
【００２２】また、(%TiO2)は増加するにつれて、脱硫
能は向上した。これは、スラグ中に微量残存して、溶鋼
の酸素活量の増加に影響している(MnO), (FeO)の活量を
下げて、その結果、溶鋼中の酸素濃度を低下させ脱硫能
を向上させたためと考えられる。
能は向上した。これは、スラグ中に微量残存して、溶鋼
の酸素活量の増加に影響している(MnO), (FeO)の活量を
下げて、その結果、溶鋼中の酸素濃度を低下させ脱硫能
を向上させたためと考えられる。
【００２３】さらに、(%Al2O3)濃度も脱硫能に影響し、
以下の式（２）以上の濃度にするのが効果的であった。 (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) 且つ、 (%TiO2)＞３ (4)
以下の式（２）以上の濃度にするのが効果的であった。 (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) 且つ、 (%TiO2)＞３ (4)
【００２４】本発明においては蛍石を全く使用しないた
め、さらに下記の式が成立する。 (%F)＝０ (5) 従来はスラグの滓化が悪い場合には、オペレーター判断
で若干の蛍石を添加していたが、蛍石を全く用いない本
発明の場合には、若干のMgOを添加することもスラグの
滓化に有効と考えられる。
め、さらに下記の式が成立する。 (%F)＝０ (5) 従来はスラグの滓化が悪い場合には、オペレーター判断
で若干の蛍石を添加していたが、蛍石を全く用いない本
発明の場合には、若干のMgOを添加することもスラグの
滓化に有効と考えられる。
【００２５】
【実施例】[C]=0.01-0.07mass%, [Si]=0.05-0.5mass%,
[Mn]=0.8-1.5mass%, [P]:0.015mass%以下, [Al]:0.005m
ass%以下の溶鋼の脱硫処理を実施した。脱硫剤は出鋼時
に取鍋内の溶鋼上に添加した。脱硫スラグの原単位は12
kg/ton程度であり、蛍石は添加しなかった。溶鋼脱硫時
における溶鋼の攪拌はＡｒガスを溶鋼中に吹き込むこと
によって実施した。脱酸はＡｒガス吹込み中にＴｉを添
加することによって行った。生成した脱硫スラグの組成
を表１に示す。溶鋼の酸素濃度は３０ｐｐｍ程度であっ
た。
[Mn]=0.8-1.5mass%, [P]:0.015mass%以下, [Al]:0.005m
ass%以下の溶鋼の脱硫処理を実施した。脱硫剤は出鋼時
に取鍋内の溶鋼上に添加した。脱硫スラグの原単位は12
kg/ton程度であり、蛍石は添加しなかった。溶鋼脱硫時
における溶鋼の攪拌はＡｒガスを溶鋼中に吹き込むこと
によって実施した。脱酸はＡｒガス吹込み中にＴｉを添
加することによって行った。生成した脱硫スラグの組成
を表１に示す。溶鋼の酸素濃度は３０ｐｐｍ程度であっ
た。
【００２６】上記溶鋼攪拌の際にＡｒガスとともに石灰
粉を吹き込む実験も行った。この場合には処理時間を若
干短縮することができたが、到達Ｓ濃度はスラグ組成で
決まり、同一スラグ組成であれば石灰粉吹込みの有無に
よって脱硫能に差は見られなかった。
粉を吹き込む実験も行った。この場合には処理時間を若
干短縮することができたが、到達Ｓ濃度はスラグ組成で
決まり、同一スラグ組成であれば石灰粉吹込みの有無に
よって脱硫能に差は見られなかった。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１に示す実施例において、スラグ組成は
いずれも上記式(1)〜(4)を満足しており、また得られた
溶鋼成分は、同じ表１に示すとおりであり、到達[S]濃
度は0.001mass%以下になった。
いずれも上記式(1)〜(4)を満足しており、また得られた
溶鋼成分は、同じ表１に示すとおりであり、到達[S]濃
度は0.001mass%以下になった。
【００２９】図１は各(%CaO)/(%SiO2)での(%Al2O3)と(%
TiO2)の脱硫での適正域（[S]<0.001%）の領域を示す。
TiO2)の脱硫での適正域（[S]<0.001%）の領域を示す。
【００３０】
【発明の効果】本方法で蛍石を使用しない二次精錬が出
来、環境を汚さない鋼作りの一つが可能になった。
来、環境を汚さない鋼作りの一つが可能になった。
【図１】各スラグ塩基度（(%CaO)/(%SiO2)）での(%Al2O
3)と(%TiO2)の脱硫での適正域（[S]<0.001%）の領域を
示す。
3)と(%TiO2)の脱硫での適正域（[S]<0.001%）の領域を
示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 溶鋼中にＡｌを０．００５ｍａｓｓ％以
下、Ｓを１０ｐｐｍ以下の鋼を製造する際に、二次精錬
スラグの組成を以下のように制御する溶鋼の二次精錬方
法。 (%Al2O3)＜−１０・(%CaO)/(%SiO2)＋５２・(1+0.05*(%TiO2)) (1) (%Al2O3)＋0.5・(%TiO2)＞２・(%CaO)/(%SiO2) (2) (%TiO2)＜−２・(%CaO)/(%SiO2)+15 (3) (%TiO2)＞３ (4) 且つ、(%F)＝０ (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15506199A JP3950261B2 (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 溶鋼の二次精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15506199A JP3950261B2 (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 溶鋼の二次精錬方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000345231A true JP2000345231A (ja) | 2000-12-12 |
| JP3950261B2 JP3950261B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=15597823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15506199A Expired - Fee Related JP3950261B2 (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 溶鋼の二次精錬方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3950261B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262575A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 溶銑脱燐方法 |
| CN111635981A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种高钛钢用精炼渣及其制备方法和应用 |
| CN114486858A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-13 | 东北大学 | 一种测定高炉型熔渣中TiO2活度的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102274035B1 (ko) | 2020-01-22 | 2021-07-08 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 형석 대체 플럭스를 이용한 용강의 탈황 방법 |
-
1999
- 1999-06-02 JP JP15506199A patent/JP3950261B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262575A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 溶銑脱燐方法 |
| CN111635981A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种高钛钢用精炼渣及其制备方法和应用 |
| CN114486858A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-13 | 东北大学 | 一种测定高炉型熔渣中TiO2活度的方法 |
| CN114486858B (zh) * | 2022-01-12 | 2024-04-19 | 东北大学 | 一种测定高炉型熔渣中TiO2活度的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3950261B2 (ja) | 2007-07-25 |
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