JPH0421730B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は鉄鋼精錬における取鍋、真空処理炉、
タンデイツシユなどの保持容器において溶鋼中の
非金属介在物の低減を目的として使用する合成フ
ラツクスに関するものである。 （従来技術） 取鍋精錬法は電弧炉や転炉などの製鋼炉と組合
せることにより溶鋼を清浄化する方法として近年
広く採用されているが、ここで使用されるフラツ
クスは要求される精錬機能、すなわち、脱燐、脱
硫及び脱酸（介在物除去）などの重要な役割を担
つている。このため、フラツクスの溶融温度、粘
性、表面張力及び精錬機能など物理的、化学的性
質が考慮され、一般にはCaOを主体に、CaO−
SiO₂−（Al₂O₃）系、CaO−CaF−（Al₂O₃）系な
どが使用されている。 これらの合成フラツクスは実際の配合原料（鉱
物）としては酸化カルシウム（生石灰）、アルミ
ナ、マグネシア、シリカ（硅砂又は硅石粉）弗化
カルシウム、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）などの
単一酸化物あるいはこれらの複合酸化物、弗化物
および炭酸塩などを混合して得られる。 脱酸された溶鋼中の非金属介在物を低減させる
目的のフラツクスについての従来技術としては
CaO−CaF₂−（Al₂O₃）系、CaO−SiO₂−
（Al₂O₃）系の他に、CaO−SiO₂−CaF₂−
（Al₂O₃）系などのフラツクスが知られている。
これらの合成フラツクスは粉末で混合したもの、
あるいは焼成（又は焼結（したもの、更に一部又
は全体を溶融したものが提案されている。 配合原料を混合したものあるいは焼成したもの
については、フラツクスの主成分がCaO系である
ことから、一般に吸湿性があり、大気中の水分又
は炭酸ガスとの水和反応又は炭酸塩反応により水
酸化物、炭酸塩を生成し、これを使用すると鋼に
有害な水素が上昇する欠点がある。 又、溶鋼中に直接インジエクシヨンを行なうた
めには少なくともフラツクス粒子径を１mm以下に
する必要があるため、比表面積が増大し不利な条
件となる。 更に、これらのフラツクスは溶鋼との反応に際
してフラツクス自体の反応熱と溶解熱が必要なた
め溶鋼との反応に時間を要し、温度降下が大きい
こと、大量に使用する必要があることなどの欠点
がある。一方、これらの欠点を抑制するため、溶
融処理することも提案され、吸湿性防止について
はほゞ解決をみているが、未だ充分ではない。 溶融タイプのフラツクスとして日本鉄鋼協会誌
「鉄と鋼」に「溶鋼精錬用フラツクスの研究」（第
１報、第２報）−′78−S667および′80−S890−が
あるが溶鋼ヘインジエクシヨンした場合は吹込み
ガスと同時に、又は一部は溶鋼流と共に数秒以内
に浮上し、溶鋼面に至ることから、このような使
用条件に対しての効果は明らかにされていない。 又、特開昭58−157910「耐消化性石灰質鉄鋼精
錬剤」では主成分であるCaOを溶融処理し、
CaF₂、Al₂O₃等を配合後、混合しインジエクシヨ
ンした例が示されているが、フラツクスによる脱
酸効果は明らかではない。 即ち、フラツクスによる溶鋼精錬においてはフ
ラツクスの特性と溶鋼処理条件とを整合させるこ
とによつて効果的な反応が得られる。特にインジ
エクシヨン法のような高速処理方式ではフラツク
スに求められる物理的、化学的特性により、精錬
効果が大きく影響される。 （発明の目的） 本発明は従来技術の吸湿性、吹込み使用量が多
いことおよびこれに伴なう温度降下などの欠点を
解決し、短時間、少量の使用で安定して高清浄度
鋼を得るためのフラツクスを提供するものであ
る。 （発明の構成・作用） 本発明は介在物の吸着を目的としたフラツクス
の具備すべき特性について詳細な検討を行ない、
フラツクスの均一度及び溶鋼中での溶融性を向上
させ、目的とする介在物を効率よく吸着させるた
めの知見を得た。すなわち、本発明はCaO30重量
％以上、CaF10〜40重量％、MgO3〜15重量％、
Al₂O₃1〜20重量％、SiO₂5〜15重量％を実質的な
主成分とし、残部が不可避的不純物からなる組成
を持つ粒度２mm以下の溶鋼精錬溶用非晶質フラツ
クスである。 本発明による組成について、CaOは脱酸生成物
であるアルミナ（Al₂O₃）と反応し、CoO−
Al₂O₃の化合物を生成せしめるために必要な成分
であり、30重量％未満ではフラツクスとして
Al₂O₃の吸収能力が低下しAl₂O₃が単独で溶鋼中
に存在することになり、高洗浄鋼が得られず介在
物欠陥となる。したがつてCaOは30重量％以上必
要である。 CaF₂は物性（例えば粘性、溶融温度）の調整
剤である。10重量％以下であれば溶融温度を1400
℃以下にすることは困難であり、40重量％以上で
は溶鋼容器内張りの耐火物の溶損が激しく、かつ
介在物低減にも限界がみられ、40重量％以下とす
る。したがつてCaF₂として10〜40重量％の範囲
が望ましい。 MgOは溶融後のフラツクスの流動調整剤であ
り、３重量％未満ではまつたくその効果はみられ
ず、少くとも３重量％は必要である15重量％を超
えると溶融温度が高くなり、目的とする溶融温度
が得られなくなる。したがつて、15重量％以下で
使用する必要がある。 Al₂O₃は溶融温度調整剤であるが溶融をフラツ
クス処理する場合、フラツクスを投入し介在物を
低減させるためには低い溶融温度をもつ方が有利
であることは明らかであり、この場合、溶融温度
を低くするため、Al₂O₃を多く含有すれば良い。 しかし、20重量％以上の成分になれば溶鋼中の
Al₂O₃と反応し急激に溶融温度が上昇し吸収能力
が低下することから20重量％以内に抑える必要が
ある。又、時間を充分にかけて精錬を行なう場合
はAl₂O₃の含有量を低めることにより、フラツク
スの初期の溶融温度は上昇するが、逆に溶鋼中の
Al₂O₃とフラツクスの反応は促進されAl₂O₃吸収
能は高まる。 このような場合はできるだけAl₂O₃含有量が少
ない方がよい。ただし、原料中の不純物より１重
量％以下になることはさけられない。したがつて
Al₂O₃は１〜20重量％を使いわける必要がある。
SiO₂はアルミキルド鋼においては可能なかぎり
低い方が望まれる。すなわち、溶鋼中のAlと反
応し、還元されて鋼中に入るSi量を抑え、鋼を汚
染しなくなるが、SiO₂をフラツクス中に５重量
％以上含有しないと、溶融温度を低下することが
できず少くとも５重量％以上必要である。一般の
アルミキルド鋼においては、短時間の添加では、
SiO₂は15重量％以下であれば、還元によるSi汚
染の問題はないことが明確になつており、SiO₂
は５〜15重量％の範囲を使用する。実質的な主成
分とは例えば約95重量％以上を意味し、各使用原
料からくる不可避的不純物を含んでいる。不純物
の中で、酸化鉄（Fe₂O₃など）は鋼の汚染源とな
るので１重量％以下であることが望ましい。 更に使用にあたつての望ましい条件として、溶
融温度及び粒度があげられる。アルミキルド鋼の
炉外精錬温度は1570〜1600℃であり、凝固温度は
1510〜1520℃である。この鋼の主な生成介在物は
アルミナ（Al₂O₃）とカルシウムアルミネートで
ある。これらの介在物とフラツクスの反応による
反応物質が1510℃以下の溶融温度であれば溶鋼中
で液体で存在し浮上分離が容易である。 本発明による組成範囲のフラツクスと上記介在
物と反応した物質は本発明の組成範囲で溶融温度
を1400℃以下にすれば、1510℃以上の溶融温度と
はならず、すべて1450℃以下で存在し、凝固点よ
り約60℃以上の差があり、介在物の吸収、分離、
浮上が良好であつた。このようにフラツクスの溶
融温度は1400℃以下にすることが望ましい。 次に粒度については 取鍋に入置又は溶鋼湯面上に添加する場合、粉
塵発生を防止するため、粒子構成は粗粒が望まし
い。しかしながら、２mm以上の粒径では、入置の
場合、浮上が速く反応効果が薄いので２mm以下に
する必要がある。さらに取鍋等にランスを使用し
て粉体吹込みを行なう場合はフラツクスの浮上速
度を遅くし、充分に介在物との反応を行なわせし
めるため微粉である方が好ましい。したがつて２
mm以下の範囲で目的により使いわける。 フラツクスの形態として溶融品を使用する目的
は一般にはCaO系フラツクスのもつ吸湿性を抑制
し、使用前の保存期間中の安定化にある。この溶
融品の吸湿性抑制効果は前述の「特開昭58−
157910」にも述べられているが、本発明の成分組
成でも同様であり、第一図は従来品と本発明品の
吸湿データを示す如く、吸湿防止効果は明らかで
ある。しかるに本発明ではかかる吸湿性抑制に加
えて、溶融処理後に非晶質化したフラツクスは溶
鋼への添加後の滓化が極めて速くかつ介在物との
反応も速くなり、迅速な精錬効果が発揮される。 本発明品の非晶質化は溶融状態から水冷などの
急速な冷却によつて得られる。徐冷すると結晶質
構造となり、非晶質化の判断はＸ線回折によつて
結晶が検出されないことでわかる。 第２図に本発明品と、同一組成の混合品、焼成
晶及び結晶質のものの溶融温度を示す。図から明
らかなように溶融温度は昇温速度に大きく影響を
うけ、混合品では合成のための反応熱が必要なた
め見掛け上、高融点になり溶融までに時間を要
す。溶融品は反応が完了しているため低く安定し
ている。 このように溶融非晶質化フラツクスは、溶解熱
が少なく、溶鋼中での反応速度が高まると共にフ
ラツクス精錬中の温度降下も大巾に低減されるこ
とが判明した。その効果はインジエクシヨン法の
ような溶鋼中へ直接添加する場合に顕著である。
成分の中でMgOは前述のごとく、溶融温度調整
剤であるが溶融温度低下と共に急速冷却時に非晶
質化しやすく、このほゞ完全に溶融非晶質化した
合成フラツクスは非常に吸湿しにくく、安定して
おり、かつ溶鋼中の介在物との反応性も高いこと
が明らかとなつた。 （実施例） 本発明によるフラツクスの使用効果を具体的に
実施例により説明する。 第１表に本発明の溶融処理後、非晶質化したフ
ラツクスＡの実施例を各種の従来品と比較して示
す。 従来品としては、原料処理方法の比較のため本
発明フラツクスと同一の成分組成に配合し、原料
混合のみのフラツクスａ、焼成処理したフラツク
スｂおよび溶融後、除冷して結晶質としたフラツ
クスｃを示す。 更に公知の成分組成（CaO−CaF₂系）で原料
混合のフラツクスｄおよび本発明と同一成分系で
組成が異なり溶融温度が1400℃以上のフラツスｅ
と比較した。

【表】 第２表に溶鋼250トンに第１表に示す各種フラ
ツクスを吹込み試験評価の結果を示す。対象鋼は
低炭アルミキルド鋼で120〜160Kg／分の粉体供給
速度でアルゴンガスを媒体ガスとして使用した。
吹込み前の溶鋼温度は1600℃（±10℃）、吹込み
時間は５〜６分であつた。吹込み後の温度降下、
介在物指標をもつて効果を示す。

【表】

【表】 （発明の効果） 第２表に示すように本発明によるフラツクスの
使用により溶鋼中のトータル酸素〔ｏ〕の低減は
もとより、吹込み処理後の鋳造品における大型介
在物（37μφ以上）の減少効果が著しい。 すなわち、吹込み処理により、介在物の吸着に
よる減少と共に浮上・分離の促進が図られた結果
である。しかも温度効果も少なく、経済的であ
る。この結果、圧延後の介在物系欠陥も大巾に減
少し顕著な効果が認められた。 なお、本発明品は取鍋内溶鋼への吹込みの他、
真空槽への添加、タンデイツシユ添加等、脱酸さ
れた溶鋼であれば、いずれの添加方法、場所でも
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は大気中の湿分からの保存中の水分吸収
率の経時変化を示す。第２図はフラツクスの原料
処理形態による見掛け上の溶融温度に及ぼす測定
時の炉の昇温速度の影響を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ CaO30重量％以上、CaF₂10〜40重量％、
   MgO3〜15重量％、Al₂O₂1〜20重量％、SiO₂5〜
   15重量％を実質的な主成分とし、残部が不可避的
   不純物からなる組成を持つ粒度２mm以下の溶鋼精
   錬用非晶質フラツクス。