JPH0256406B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、鉛やビスマスを溶鋼に添加する方法
に関するものである。 従来の技術 鋼中の微細鉛、あるいはビスマスは、該金属単
独あるいは硫化物と結合して存在するが、これら
は鋼の被削性を大巾に改善することが知られてい
る。又従来これらの低融点金属含有物質の添加方
法としては、大略以下の３つの方法がある。 (1) 鋼塊鋳型への溶鋼注入流中に添加する。 (2) 溶鋼中にAr又はN₂ガスのような不活性ガス
を吹き込み撹拌しながら低融点金属含有物質を
上方より添加する。 (3) インジエクシヨンランスを用いて不活性ガス
と共に低融点金属含有物質を添加する。 しかし最近は連鋳化が促進され、鉛やビスマス
快削鋼も既に連鋳化が図られていることや、上記
(1)および(2)の自然落下による取鍋上部からの添加
方法では、低融点金属特に鉛やビスマスの比重が
鉄よりも大きい為に、溶鋼中で不均一に分散し、
その結果、均一な被削性を有する鋼材を得ること
が困難であることから、(3)の方法がより一般的で
ある。 インジエクシヨンランスを用いて鉛やビスマス
を添加する場合、金属鉛やビスマス単体では比重
が大きいことから、見掛け上の比重を小さくする
ために生石灰と混合し、インジエクシヨンする方
法が知られている。（鉄と鋼、No.４、Vol.68、
MAR.1982、82―S253）。又本願出願人は同様の
目的で、鉛とビスマスおよびその酸化物を混合し
て添加することを特開昭60−46311号において示
した。 又、低融点金属の一つである金属鉛とその酸化
物と生石灰の三者の混合添加については特願昭60
−95898号に、又、溶鋼中に鉛を添加する際の適
正な撹拌力については特願昭60−29896号で提案
した。又、特願昭60−82538号で、低融点金属と
低融点金属の酸化物と炭素物質の三者の混合添加
方法について提案した。 発明が解決しようとする問題点 しかし、前記生石灰と混合する方法に於ては、
生石灰は、通常脱〔Ｓ〕フラツクスである為に、
機械構造用Al―Siキルド鋼に鉛やビスマスを添
加する場合、あるいは低炭〔Ｓ〕快削鋼に鉛やビ
スマスを添加する場合でも、脱〔Ｓ〕反応が進行
し、特に低炭〔Ｓ〕快削鋼では、〔Ｓ〕規格があ
る為に、〔Ｓ〕の成分不適中が発生し易く、品質
上問題となる。 また生石灰は吸湿性に富む為に、生石灰を多量
に溶鋼中に添加した場合、生石灰中の水分が解離
し、鋼中の〔Ｈ〕濃度が上昇する。特に機械構造
用鋼材は鋼中〔Ｈ〕を嫌うため生石灰の特別な管
理が必要となる。従つて生石灰の使用量は、でき
るだけ少なくすることが望ましい。 ここで、生石灰原単位と脱〔Ｓ〕率の関係を第
１図に示す。鋼種はSUM系（低炭〔〕快削鋼）
であり、鋼中〔Ｓ〕濃度は0.320〜0.330％の高
〔Ｓ〕である。生石灰添加量が増加するほど脱
〔Ｓ〕率は増加し、約10Kg／ｔ―ｓ生石灰量で25
％の脱〔Ｓ〕率である。従つて、実際の製造プロ
セスでは、鉛やビスマスを添加後高純度硫化鋼ま
たはFe―Ｓを添加し、所定の〔Ｓ〕濃度に成分
調整を行なう。または生石灰添加中の脱〔Ｓ〕巾
を考慮し、転炉出鋼中に予め〔Ｓ〕濃度を高くし
ておく方法がとられる。 又第２図に示すごとく、生石灰添加と共に、添
加後の鋼中〔Ｈ〕は上昇する。従つて機械構造用
SC材への低融点金属添加の際は、低融点金属添
加後、真空脱ガス設備を用いて、脱〔Ｈ〕精錬を
実施する必要がある。又前記特開昭60−46311号
のように鉛とビスマスおよびその酸化物との混合
だけでは、低融点金属の見掛比重をあまり小さく
とれないという難点を有する。 又酸化鉛や酸化ビスマスなどのような低融点金
属の酸化物での添加時は、酸化物が溶鋼中に添加
された際に、鋼中のＣ、，ｌ，Si等により還元さ
れ、Al₂O₃，SiO₂等の介在物が発生する。従つて
Al，Si等の成分変動が同きく、低融点金属の酸
化物を加後再度の成分調整が必要となる。 更に、前記特願昭60−95898号に示されるもの
は、低融点金属とその酸化物と生石灰三者の混合
であり、炭素物質を混合添加する点についての記
載はない。特願昭60−29896号については、適正
撹拌力の開示にとどまつており、特願昭60−
82538号については、低融点金属とその酸化物と
炭素物質三者の混合であり、生石灰をも加えた混
合添加については開示していない。 問題点を解決するための手段 本発明は前記の状況に鑑みてなされたものであ
り、溶鋼中に、低融点金属として鉛（Pb）ある
いはビスマス（Bi）またはそれらの混合物を添
加する際、比重の大きいこれらの金属の見掛け上
の比重（嵩比重）を小さくして、配管内搬送を容
易にし、かつ、溶鋼への均一分散を計ると共に、
従来低融点金属と混合して用いられている生石灰
による脱Ｓ反応を極力抑制する目的で、鉛やビス
マスとそれらの酸化物と生石灰と炭素物質の四者
を混合して添加し、かつその際の混合比率を規定
することにより、前記目的を効率良く達成すると
共に溶鋼の撹拌力を適正範囲内に規定するもので
ある。 本発明では、比重の大きい鉛やビスマスを見掛
上その比重を軽減する物質として、それらの酸化
物と生石灰と炭素物質を併用して、且つ下記に示
す〜式の範囲内に規定された領域で生石灰を
使用するものである。そのため、従来法と比較
し、極めて少量の生石灰使用量となり、かつ、前
述したような生石灰による、脱〔Ｓ〕、〔Ｈ〕ピツ
クアツプの問題を回避できるようにしたものであ
る。 ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｍ＝１ …式 5.5x＋3.3y＋ｚ＋ｍ≦5.0 …式 ０＜ｘ＜１ ０≦ｙ＜１ ０＜ｚ≦0.30 ０＜ｍ＜0.25 0.1≦ｚ＋ｍ≦0.30 …式 ｘ，ｙ，ｚ，ｍは各々低融点金属であるPb、
Bi粉、その酸化物、生石灰粉、炭素物質に重量
割合を示す。上式中、式、式は混合物の総て
の重量割合の和が１、及び各々の重量割合の範囲
を示す式であり、式は、粉体混合物の平均嵩比
重が、5.0以下であれ、安定した搬送及び溶鋼中
への均一分散が可能となることを示す実験式であ
る。 混合物の平均嵩比重と、搬送や均一分散などの
操業の安定度合の関係を第３図に示す。 操業の安定度合は、混合物の平均嵩比重が小さ
いほど良好で、平均嵩比重が大きくなると不良と
なる。そして、平均嵩比重が5.0を境に操業安定
度が急激に悪化する。従つて混合物の平均嵩比重
は5.0以下が良い。 平均嵩比重が5.0を超えると、特に配管内搬送
が不能に陥ることがある。 前記式におけけるｘ，ｙの係数5.5，3.3は生
石灰粉（250meshより細かい微粉）の平均嵩比重
1.0に対する低融点金属（Pb，Bi）粉（0.04〜
0.50mm）と低融点金属（Pb，Bi）の酸化物粉
（0.04〜1.00mm）の夫々の平均嵩比重を示す。 炭素物質としては、黒鉛又は製鉄所で発生する
コークス粉を用いることができる。いずれも嵩比
重としては0.9〜1.1と小さく、鉛、ビスマスの5.5
〜6.0と比較して小さく、混合比率としては炭素
物質を15％以上混合することが望ましい。 又黒鉛やコークス粉等の炭素物質は生石灰と異
なり吸湿性もないので、溶鋼添加時の鋼中水素上
昇の心配もない。 又炭素物質は、還元剤としてだけでなく、Ｃ源
としても一部利用される。Ｃ源としての利用効率
は溶鋼中の〔Ｃ〕の上昇巾からみると鋼種により
大きくバラツキがある。従つて鋼種による歩留を
予じめ整理、事前に転炉出鋼時の〔Ｃ〕の一次成
分調整を行なえば、特に成分制御上の問題とはな
らない。 次に吹込みの条件について述べると、インジエ
クシヨン法による鉛やビスマスの吹込条件、対象
溶鋼量により異なり、特に限定されるものではな
いが、工業規模においては下記の条件が望ましい
範囲である。 (1) 搬送ガス流量≦80Nm³／Ｈ （スプラツシユ防止の為） (2) 低融点金属（Pb，Bi）搬送速度 ≧60Kg／min (3)インジエクシヨン時間≦20分 (4)固気比≧30（処理時間を短 縮しランス寿命 を延長する為） (5) ブロータンク吹込圧力≦10Kg／cm² （高圧設備にしない） (6) Pb，Biのサイズ、平均嵩比重及びバラツキ 0.04〜0.5mm、5.5、5.0〜6.0 (7) 酸化鉛粉および酸化ビスマスサイズ、平均嵩
比重及びバラツキ 0.04〜1.0mm、3.3、2.9〜3.7 (8) 生石灰粉サイズ、平均嵩比重及びバラツキ 250mesh以下、1.0、0.8〜1.2 (9) 炭素物質 第１表参照

【表】 また、上記に示す方法で溶鋼への低融点金属
（Pb，Bi）の添加速度と母溶鋼に与える撹拌力を
制御して、添加金属を母溶鋼に最少時間で均一に
分散させ、その歩留を高位安定させることが有効
である。 本発明は下記式に示す単位撹拌力ε（低融点
金属の添加速度当りの溶鋼撹拌力）を与えること
により最適添加条件を得るものである。 ε＝ε〓／Ｒ≧0.30×10³ 〔Watt／ｔ−ｓ／Kg−Pb，Bi／min・ｔ−ｓ〕…
式 但しε〓は吹込みガスによる撹拌力〔Watt／ｔ−
ｓ〕であり、下記式で求める。 ε〓＝（0.0285Ｑ・Ｔ／Wg）log（１＋Ｚ／148）…
式 ここでＱは撹拌用の不活性ガス量〔Nl／min〕 Ｔは溶鋼温度〔Ｋ〕 Wgは溶鋼量〔ton〕 Ｚはガス吹込み位置の溶鋼深さ〔cm〕 である。 又、Ｒは低融点金属〔Pb，Bi〕の添加速度
〔Kg／min・ｔ−ｓ〕であり、下記式で求める。 Ｒ＝Ｍ／ｔ・１／Wg …式 ここでＭは低融点金属（Pb，Bi）の添加合計
量〔Kg〕 ｔは添加時間〔min〕 Wgは式と同様 である。 前記式の意味するところは、εは母溶鋼の撹
拌力を単位母溶鋼当りの低融点金属（Pb，Bi）
の添加量で除したものであるという事になる。即
ち、母溶鋼の容量を考慮し、添加金属に与える撹
拌力を示している。 以上のような条件下で添加を行なえばランスノ
ズルの詰り、吹込みガスによる溶鋼の飛散を防止
し、安定して鉛、ビスマスを溶鋼中に吹込むこと
ができ、かつその歩留を高位安定させることがで
きる。 実施例 １ （高炭Al―Siキルド鋼への鉛添加の例） (1) 取鍋内溶鋼量 102.5トン (2) 金属鉛粉添加量（サイズ） 175Kg／ch （0.05〜0.2mm） (3) 酸化鉛粉添加量（サイズ） 100Kg／ch （0.1〜0.4mm） (4) 生石灰粉添加量（サイズ） 20Kg／ch （＜250mesh） (5) 黒鉛粉添加量（サイズ） 20Kg／ch （0.05〜0.1mm） (6) 平均嵩比重 4.20 (7) 吹込みArガス量 60Nm³／hr (8) 吹込み時間 ９分 機械構造用高炭素Al―Siキルド鋼へ、上記添
加条件により金属鉛と酸化鉛と生石灰粉と黒鉛粉
の混合粉添加を行なつた。添加前後の成分・温度
を第２表に示す。添加後Pb＝0.207％となり、鉛
添加歩留は79.3％であつた。添加中に〔Ｓ〕と
〔Ｈ〕の濃度変化はなく、成分としては安定して
いた。鉛添加後弯曲型ブルーム連続鋳造機で247
×300サイズの良好なブルーム100.7tを得ること
ができた。 実施例 ２ （高炭Al−Siキルド鋼への鉛添加の例） (1) 取鍋内溶鋼量 100.0トン (2) 金属鉛粉添加量（サイズ） 260Kg／ch （0.05〜0.2mm） (3) 酸化鉛粉添加量（サイズ） 160Kg／ch （0.05〜0.2mm） (4) 生石灰粉添加量（サイズ） 30Kg／ch （＜250mesh） (5) コークス粉添加量（サイズ） 35Kg／ch （0.05〜0.1mm） (6) 平均嵩比重 4.20 (7) 吹込み速度 50Kg／min (8) 固気化 27 (9) 添加時間 10分 自動車メーカー向SC材Al―Siキルド鋼に、上
記添加条件にて混合粉添加を行なつた。添加前後
の成分・温度を第３表に示す。添加後Pb＝0.335
％となり、トータルのPb歩留は82.0％であつた。
また、〔Ｃ〕は0.01％しか上昇せず成分は安定し
ていた。平均嵩比重は生石灰、コークス粉の添加
により4.20となり、搬送し易い条件である。CaO
の使用量が少ない為、添加前後での〔Ｓ〕と
〔Ｈ〕の変化も非常に小さく安定していた。鉛添
加後弯曲型ブルーム連続鋳造機で247×300mmサイ
ズの良好なブルーム98.2tを得ることができた。 実施例 ３ （低炭Ｓ快削鋼への鉛添加の例） (1) 取鍋内溶鋼量 110.5トン (2) 金属鉛粉添加量（サイズ） 300Kg／ch （0.05〜0.2mm） (3) 酸化鉛粉添加量（サイズ） 75Kg／ch （0.1〜0.4mm） (4) 生石灰粉添加量（サイズ） 40Kg／ch （＜250mesh） (5) コークス粉添加量（サイズ） 40Kg／ch （0.05〜0.1mm） (6) 平均嵩比重 4.35 (7) 吹込みArガス量 60Nm³／hr (8) 吹込み時間 11分 低炭Ｓ快削鋼に、上記添加条件にて混合粉添加
を行なつた。添加前後の成分・温度を第４表に示
す。添加後Pb＝0.304％となり、トータルのPb歩
留は91.0％であつた。また、〔Ｃ〕は、0.01％し
か上昇せず成分は安定していた。CaOの使用量が
少ない為添加前後での〔Ｓ〕と〔Ｈ〕の変化も非
常に小さく無視できる程度である。鉛添加後、弯
曲型ブルーム連続鋳造機で、247×300mmサイズの
良好なブルーム109.5トンを得ることができた。

【表】

【表】

【表】 本発明では、上記の撹拌力と添加速度の組み合
せから各々の鉛やビスマスの添加方式で最大の添
加歩留を安定して得る為にε＝ε〓／Ｒという単位
溶鋼当りの添加量に対して付加されるべき撹拌力
を規定している。つまり第４図に示すように母溶
鋼量（ton／ヒート）に関係なくε＝ε〓／Ｒを≧
0.3×10³とすることにより各々80〜90％の添加歩
留を安定して得ることができるのである。 発明の効果 本発明によれば、溶鋼への鉛やビスマスの添加
時、配管内詰りをなくし、溶鋼中へ均一に分散さ
せうると共に、脱Ｓ反応を抑制することができ操
業の安定を計ることができる。即ち、従来生石灰
による脱Ｓ反応を考慮し、予じめ前工程で鋼中
〔Ｓ〕濃度を調整しておくか、あるいは鉛やビス
マスの添加後に〔Ｓ〕の成分調整を実施していた
が、その必要をなくすることができる。 又従来の鉛やビスマスと生石灰との混合では、
機械構造用鋼材において〔Ｈ〕を特に嫌う鋼材に
おいて、添加後、真空脱ガス処理を施して、脱
〔Ｈ〕する必要があつたが、本発明では生石灰使
用量が極めて少ないため、添加前後の〔Ｈ〕濃度
の上昇はほとんどなく、特に脱〔Ｈ〕の精錬の必
要はない。 また、歩留よくかつ鋼中に均一に添加すること
ができ、良品質の鉛、ビスマス含有鋼を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は生石灰原単位と脱〔Ｓ〕率の関係を示
すグラフ、第２図は生石灰原単位と処理中〔Ｈ〕
ピツクアツプ量の関係を示すグラフ、第３図は低
融点金属である鉛、ビスマス、その酸化物、生石
灰、炭素物質の混合物の平均嵩比重と操業の安定
度の関係を示すグラフ、第４図は単位撹拌力と鉛
の添加歩留の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶鋼中に、低融点金属である鉛、ビスマスを
   添加する際に、該低融点金属とその低融点金属の
   酸化物と生石灰および炭素物質の四者を下記、
   、式を満足する範囲内で混合して添加するこ
   とを特徴とする低融点金属の添加方法。 ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｍ＝１ …式 5.5x＋3.3y＋ｚ＋ｍ≦5.0 …式 ０＜ｘ＜１ ０≦ｙ＜１ ０＜ｚ≦0.30 ０＜ｍ＜0.25 0.1≦ｚ＋ｍ≦0.30 …式 但し、 ｘ：低融点金属（Pb，Bi）の重量割合 ｙ：低融点金属（Pb，Bi）の酸化物の重量割合 ｚ：生石灰粉の重量割合 ｍ：炭素物質の重量割合 を表わす。 ２ 溶鋼中に低融点金属（Pb，Bi）を添加する
   際、溶鋼の単位撹拌力εを下記の範囲とすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低融点
   金属の添加方法。 ε≧0.30×10³〔Watt／ｔ−ｓ／Kg−Pb，Bi／min・
   ｔ−ｓ〕 但し、 ε＝ε〓／Ｒ ε〓：吹込みガスによる撹拌力〔Watt／ｔ−ｓ〕 ε〓＝（0.0285Ｑ・Ｔ／Wg）log（１＋Ｚ／148） Ｒ：低融点金属添加速度〔Kg／min・ｔ−ｓ〕 Ｒ＝Ｍ／ｔ・１／Wg Ｑ：撹拌用ガス量〔Nl／min〕 Ｔ：溶鋼温度〔Ｋ〕 Wg：溶鋼量〔ton〕 Ｚ：ガス吹込位置の溶鋼深さ〔cm〕 Ｍ：低融点金属添加合計量〔Kg〕 ｔ：添加時間〔min〕