JPH04293711A - 転炉における極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空脱ガス装置を使用
することなく、転炉において極低炭素鋼を溶製する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用鋼板等、プレス加工が施される
薄板用鋼板において、加工性を高めるために鋼板中の炭
素濃度を極力低下させた極低炭素鋼が知られている。従
来、この極低炭素鋼を溶製するためには、転炉等で炭素
濃度を０．０４％程度まで脱炭させた溶鋼を未脱酸状態
で取鍋等の容器に受鋼した後に、ＲＨ法やＤＨ法等のご
とく、真空脱ガス装置等の排気装置を用いるプロセスに
より溶鋼の一部分を減圧（真空）雰囲気中に曝し、気体
側の圧力を低下させることで気体と溶鋼の界面のＣＯガ
ス分圧を低下させる条件下において、次式に示すように
溶鋼中の炭素と酸素を反応させ、さらに脱炭した後、目
標の溶鋼成分となるように、合金を添加して調整を行う
溶製方法が広く行われている。

【０００３】 Ｃ　　＋　　Ｏ　　→　　ＣＯ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（１） 一般に溶鋼を脱炭する場合、（１）式で示したように、
溶鋼中の炭素と酸素とを反応させることでＣＯガスを生
成させ、このガスを気体側に除去する方法が用いられる
。この脱炭反応を進めさせるためには溶鋼中に酸素が必
要であり、このため一般的には酸素を上方や下方から、
あるいは上下方向から同時に供給する純酸素転炉方式が
採用されている。

【０００４】しかし、この方法では溶鋼中の炭素濃度が
０．０４％程度以下となると脱炭の進行が停滞し、むし
ろ鉄やマンガン等の酸化が生じ、溶鋼の歩留り低下や溶
鋼中の有効な成分であるマンガン濃度の低下を招く等の
問題がある。そこで、前記炭素濃度以下でも、鉄等が酸
化せず溶鋼中の炭素が優先的に酸化するように、気体側
の一酸化炭素の分圧を低下させることにより、（１）式
の反応を右の方向へ進行させる方法として真空脱ガス装
置が広く普及しているわけである。

【０００５】つまり、次に示す（２）式において、気体
側の一酸化炭素の分圧Ｐｃｏを小さくすれば、同じ溶鋼
中酸素濃度であっても、炭素濃度をより小さくすること
ができるわけである。

【０００６】

【数１】

【０００７】本法によれば、減圧度を高める（真空度を
上げる）ほど（１）式で示す右方向への脱炭反応が進行
するため、現在工業的にＲＨ法やＤＨ法等において極力
高い真空度を維持することで、炭素濃度０．００５％以
下という極低炭素鋼の溶製が可能となっている。ここで
、これら真空脱ガス装置において、脱炭速度をより短縮
するために、酸素あるいは二酸化炭素等の酸化性ガス、
ないしは、酸化鉄等の固体状酸化源を添加する方法（例
えば、特開昭４９−３４４１４号公報、特開昭５１−１
５１２１１号公報、特開昭５１−１５１２１２号公報）
、反応の界面積を大きくするため大量のガスを溶鋼中に
吹き込む方法（特開昭５２−５６４１号公報）等も開発
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記真空脱ガス装置を
用いた極低炭素鋼溶製方法は、炭素濃度を低下せしめる
ために平衡論的にも非常に有効な方法であり、現在広く
普及している。しかし、前述したように溶鋼の一部分を
高い減圧雰囲気中に曝すために非常に大がかりで高価な
真空装置が必要であり、また減圧下で溶鋼を処理するこ
とから耐火物等が溶損し、さらに高温下において減圧状
態を維持するために各嵌合部の密着性を高めるための、
きめ細かなメンテナンスを要する。

【０００９】また、減圧雰囲気中に曝した状態の溶鋼中
にガスを吹き込むと、ガスが溶鋼表面から離脱する際に
溶鋼が周辺の密閉容器内に飛び散り付着堆積するため、
溶鋼の歩留りを低下させるばかりか、この付着地金の除
去に多大な労力を要する。上記のような問題点に鑑み、
本発明はこれら問題点を解決し、既存の設備で、従来行
われている真空脱ガス装置で溶製されるのと同等の極低
炭素鋼の溶製方法を提示するために開発されたものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記のとおりである。 （１）　　上底吹き転炉の吹錬末期の溶鋼中炭素濃度が
０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４００〜７００ｐｐ
ｍの時点で上部ランスからの酸素供給を中断し、炉底に
配置した底吹き羽口からの不活性ガス吹き込みにより溶
鋼表面のスラグを除去した後、この部分に耐火物製の浸
漬体を浸漬して特定空間を形成し、かつ底吹き羽口から
の不活性ガス吹き込みにより上記スラグを除去した自由
表面へ常に溶鋼を循環させつつ、該特定空間の溶鋼表面
に連続的に不活性ガスを吹き付けて溶鋼を脱炭する際に
、上記特定空間の溶鋼表面に連続的に吹き付ける不活性
ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上とすると共に溶鋼中の
酸素濃度を随時測定し、その濃度を２５０〜７００ｐｐ
ｍの範囲内に維持するように、かつ前記特定空間の溶鋼
表面には酸化物が蓄積しないように、酸化性のガスを溶
鋼の内部に吹き込みながら供給することを特徴とする転
炉における極低炭素鋼の溶製方法。

【００１１】（２）　　上底吹き転炉の吹錬末期の溶鋼
中炭素濃度が０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４００
〜７００ｐｐｍの時点で上部ランスからの酸素供給を中
断し、炉底に配置した底吹き羽口からの不活性ガス吹き
込みにより溶鋼表面のスラグを除去した後、この部分に
耐火物製の浸漬体を浸漬して特定空間を形成し、かつ底
吹き羽口からの不活性ガス吹き込みにより上記スラグを
除去した自由表面へ常に溶鋼を循環させつつ、該特定空
間の溶鋼表面に連続的に不活性ガスを吹き付けて溶鋼を
脱炭する際に、上記特定空間の溶鋼表面に連続的に吹き
付ける不活性ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上とすると
共に溶鋼中の酸素濃度を随時測定し、その濃度を２５０
〜７００ｐｐｍの範囲内に維持するように、かつ前記特
定空間の溶鋼表面には酸化物が蓄積しないように、酸化
鉄等の固体状酸化源を溶鋼内部に吹き込みながら供給す
ることを特徴とする転炉における極低炭素鋼の溶製方法
。

【００１２】

【作用】本発明者等は、従来の大がかりな真空脱ガス装
置を使用することなく、安定に溶鋼中の炭素濃度を０．
００５％以下まで脱炭する方法について研究開発を進め
た結果、溶鋼と気体の界面の一酸化炭素ガスの分圧を低
下させるために、高価かつ大がかりな真空脱ガス装置等
を用いて溶鋼表面を減圧状態下に保たずとも、アルゴン
や窒素等の不活性ガスを溶鋼界面に吹き付け、界面の一
酸化炭素ガスを除去し、その分圧を低下させれば、大気
圧下において炭素濃度０．００５％以下まで脱炭反応は
充分に進行し、極低炭素鋼の溶製が可能であることを見
出した。

【００１３】ここで、純酸素を供給する転炉方法での脱
炭反応の場合も多量の純酸素ガスを供給しており、気体
側の一酸化炭素ガスの分圧は低いと考えられる。しかし
、先にも述べたように、炭素濃度が０．０４％程度以下
になると炭素よりも鉄やマンガンの酸化が優先的に生じ
て脱炭は停滞し、溶鋼歩留の低下あるいは溶鋼中の有効
な成分であるマンガン濃度の低下を招く。本発明者らは
転炉方法でのこの現象を検討し、炭素の酸化と同時にシ
リコンやりん、マンガン等が酸化し、またこれらの酸化
物を安定に固定するために、主に石灰を成分とする精錬
用のスラグを置いて処理を行っていること、また純酸素
ガスを供給していることそのものが脱炭停滞の原因であ
ることを明らかとした。

【００１４】すなわち、炭素濃度が０．０４％以下の低
い領域まで脱炭反応を進行させようとする場合に、そも
そも溶鋼表面に酸化性のスラグが存在することは、脱炭
に有効な反応界面を減少させていることを意味する。さ
らに、炭素濃度に見合った酸素供給速度を制御すること
が必要であり、上方から純酸素ガスを供給するような状
態では酸素供給速度が大きすぎるため、鉄あるいはマン
ガンの優先的な酸化を引き起こし、これら酸化鉄ないし
酸化マンガンが既に存在するスラグと合わさり、炭素と
酸素の反応を生じさせる反応界面を減少させているわけ
である。

【００１５】このような研究結果から、本発明者等は先
に、取鍋内溶鋼表面上の酸化性スラグの占める面積を２
０％以下に減少せしめた炭素濃度０．０４〜０．０２％
の溶鋼表面上に、酸素分圧０．５〜０．０１気圧に調整
した酸化性ガスと不活性ガスの混合ガスを吹き付け、溶
鋼の酸化を抑制しつつ溶鋼を脱炭すれば、炭素濃度０．
０２％以下の極低炭素鋼の溶製が可能であることを見出
し、この知見に基づいて極低炭素鋼の溶製方法を創案（
特願昭６３−１５３４５４号）した。

【００１６】さらに本発明者等は、この転炉から溶鋼を
出鋼した取鍋における脱炭に要する時間を短縮するため
、この反応を転炉内にて行わしめることができないかと
いう点から研究開発を進め、従来の通常吹錬の末期の溶
鋼中炭素濃度が０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４０
０〜７００ｐｐｍの時点で上部ランスからの酸素供給を
中断し、炉底に配置した底吹き羽口からの不活性ガス吹
き込みにより溶鋼表面のスラグを除去した後、この部分
に耐火物製の浸漬体を浸漬して特定空間を形成し、かつ
底吹き羽口からの不活性ガス吹き込みにより上記スラグ
を除去した自由表面へ常に溶鋼を循環させつつ、該特定
空間の溶鋼表面に連続的に不活性ガスを吹きつけて溶鋼
を脱炭する際に、上記特定空間の溶鋼表面に連続的に吹
き付ける不活性ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上とする
と共に溶鋼中の酸素濃度を随時測定し、その濃度を２５
０〜７００ｐｐｍの範囲内に維持するように、かつ前記
特定空間の溶鋼表面には酸化物が蓄積しないように酸素
の濃度を制御することによって、短時間で安定に炭素濃
度０．００５％以下の極低炭素領域まで脱炭が進行する
ことを確認した。

【００１７】ここで、本発明の要件である吹錬末期の溶
鋼中炭素濃度が０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４０
０〜７００ｐｐｍの時点で上吹きランスからの酸素供給
を中断する理由は、前述のように純酸素を供給する場合
、炭素濃度が０．０３％よりも低い領域になると、脱炭
反応よりも鉄ないしマンガンの酸化反応が優先的に進む
状況に到るからである。

【００１８】なお、転炉内の溶鋼表面上の酸化性スラグ
を除去する面積については、溶鋼表面積に対して２０％
未満の面積では吹き付ける不活性ガスの反応界面への供
給が阻害され、脱炭に有効な反応界面積の確保が難しく
なる点から、２０％以上除去することが望ましい。この
酸化性スラグが存在しない溶鋼表面積を２０％以上確保
する方法としては、底吹きガスのみによって上部のスラ
グを除去する方法が最も簡単であるが、より確実にスラ
グの存在しない溶鋼表面を確保するため、前述のように
底吹きガスによる攪拌を行い、上部のスラグが取り除か
れた溶鋼表面に、事前に炉内上部に吊り下げたリング状
の耐火物製の浸漬体を下降、浸漬させ、スラグのない溶
鋼表面を露呈する方法、あるいは上記リング状の耐火物
製の浸漬体の下端部に鉄板製のキャップ（陣笠状キャッ
プ）を装着し、この浸漬体を底吹きガスによる攪拌で上
部のスラグが取り除かれた、あるいは減少させた溶鋼表
面に浸漬させ、スラグのない溶鋼表面を露呈する方法等
が有効である。

【００１９】次に溶鋼の表面に吹き付けるガスとして不
活性ガスを用いる理由は、吹き付けるガス中の酸素濃度
が５％を越えると鉄および溶鋼中のマンガンの酸化が同
時に起こり、界面に溶融状態の酸化物が生成し、これら
の酸化物が脱炭に有効な界面積を減少させるため、脱炭
の速度が減少して炭素濃度０．００５％以下まで脱炭さ
せるのに、より長時間を要してしまうことが判明したた
めである。ここで用いる不活性ガスとしては、アルゴン
ガスが一般的であるが、ヘリウムガス等の使用も可能で
あるし、鋼の材質上問題がなければ窒素ガスの使用も可
能であり、これらのガスを混合して使用することもでき
る。

【００２０】一方、脱炭反応を進めるには、（１）式で
示したように、炭素を酸化させる酸素が必要である。そ
こで、脱炭を開始する前の溶鋼の酸素の濃度としては、
通常の転炉吹錬で炭素濃度０．０４〜０．０３％で吹き
止めた際に得られる４００〜７００ｐｐｍの範囲とし、
この溶鋼中の酸素を用いて炭素を酸化しつつ、脱炭の進
行に伴い減少していく酸素については、公知の測定手段
である例えば酸素濃淡電池等を用いてその濃度を随時測
定しながら、酸素濃度が減少した場合には、最初に酸化
性スラグを除去した溶鋼表面に新たに酸化物が蓄積して
脱炭の反応界面積を減少することがないように、その濃
度を２５０〜７００ｐｐｍに維持する必要がある。

【００２１】前記の如く酸化性スラグを除去した溶鋼表
面に新たに酸化物が蓄積しないように溶鋼中の酸素濃度
を調整する方法としては、下記の手段が使用できる。 （１）純酸素ガス、空気、二酸化炭素ガス、水蒸気等を
単独で、あるいはこれらの酸化性ガス同士の混合ガス、
あるいはこれらの酸化性ガスと一酸化炭素ガスの混合ガ
ス、ないしはこれらの酸化性ガスと不活性ガスの混合ガ
スを、底吹き羽口ないしは耐火物製の浸漬ランス等を介
して溶鋼内部に吹き込みながら供給する方法。

【００２２】（２）底吹き羽口等を介して、酸化鉄や酸
化マンガン等の固体状酸化物の単体または混合物を溶鋼
の内部に供給するか、あるいはこれらの成分を含む鉱石
等を不活性ガス等を用いて底吹き羽口ないしは耐火物製
の浸漬ランス等を介して溶鋼の内部に供給する方法。こ
こで、酸化性ガスないしは酸化性ガスと不活性ガスの混
合ガスを溶鋼の内部に供給するか、あるいは酸化鉄等の
固体状酸化源を溶鋼の内部に供給する場合、酸素濃度を
ほぼ一定に制御できるように、少しずつ連続的に供給し
てもよいし、また短時間にある程度の酸素量分を一括的
に供給しても構わない。

【００２３】酸化性スラグを除去した溶鋼の表面に吹き
付ける不活性ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上に確保す
る理由は、２０ｍ／ｓｅｃ未満であると、そもそも脱炭
によって発生する一酸化炭素ガスの分圧を脱炭が進行す
るための低位に維持できないからである。界面の流速を
２０ｍ／ｓｅｃ以上確保することによって、大気圧下に
おいても界面に充分に減圧下と同様の状態が確保され、
この流速が大きければ大きいほどその効果は大きい。

【００２４】溶鋼中の酸素濃度を２５０ｐｐｍ以上に制
御する必要性があるのは、この濃度未満になると脱炭速
度が低下する傾向があるためであり、また７００ｐｐｍ
以下に制御する理由は、この濃度を超えると、脱炭速度
に酸素濃度の影響がもはや見られず、また後にこの酸素
を脱酸した場合に生成する微小な介在物量が増加するた
め、品質上も好ましくないことによる。

【００２５】こうした方法によって、脱炭の反応界面積
を確保する目的で酸化性スラグを除去した溶鋼表面に、
さらに酸化物が生成し、かつ蓄積していくことをなくし
、ガス吹き付けにより界面の一酸化炭素ガスを除去する
ことによって、常に脱炭速度を高位に維持することがで
きるわけである。以上のような理由から、炭素濃度を０
．００５％以下の極力低くまで、かつ短い時間内で進行
させたい場合には、ガスの吹き付けにより脱炭が進行す
る反応界面積をより大きくするために酸化性スラグが占
める溶鋼表面積の大きさをより小さくし、また反応の界
面に溶鋼中の炭素が常に供給されるように溶鋼を強く攪
拌することが効果的であることは言うまでもない。ここ
で溶鋼を攪拌するためには転炉の底吹き羽口等から供給
するガスの量を大きくするほうが好ましく、またこのた
めのガスは上面から吹き付けるガスと同様の不活性ガス
が好ましいが、前記した酸素濃度を制御するための純酸
素ガス、空気、二酸化炭素ガス、水蒸気等の単独あるい
はこれらの混合ガス、またはこれらの酸化性ガスと一酸
化炭素ガスの混合ガス、ないしはこれらの酸化性ガスと
不活性ガスの混合ガスを用いても構わないし、また酸化
鉄等の固体状酸化源を溶鋼の内部に供給するための不活
性ガスを兼用して用いても構わない。この溶鋼攪拌用ガ
スとして酸化性ガスを混合したガスを使用する場合には
、前記した溶鋼中の酸素濃度を調整するための、底吹き
羽口や耐火物製の浸漬ランス等を介して溶鋼の内部に吹
き込む酸化性ガスの一部あるいは全部と代替することが
できる。

【００２６】

【実施例】実施例１ 炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑から炭素
０．０３８％、マンガン０．３４％、酸素４７０ｐｐｍ
まで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹きランス
２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した６本のガス
吹き込み羽口３からアルゴンガス４を３００Ｎｍ３　／
ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼５の表面
のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、事前に炉
内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸漬し、浸
漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉１の内径
が５ｍ（面積約２０ｍ２　）であるのに対して、浸漬管
７の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、溶鋼表面
上の酸化性スラグは２５％除去された。次に上吹きラン
ス２からアルゴンガス８を流量５０００Ｎｍ３　／ｈｒ
で溶鋼表面に吹き付け、脱炭処理を１２分行った。この
時の溶鋼表面のガス流速を測定したところ、約７０ｍ／
ｓｅｃであった。この間、炉底の羽口３からアルゴンガ
ス４を３００Ｎｍ３／ｈｒの流量で吹き込み続け、攪拌
を行った。上記脱炭処理から３分経過後に酸素濃度を測
定したところ、２５０ｐｐｍを示したため、炉底の吹き
込み羽口３からのアルゴンガス４に純酸素ガスを５０Ｎ
ｍ３　／ｈｒ混合し、５分間吹き込んで酸素濃度を３５
０ｐｐｍまで上昇させた。この脱炭処理後の溶鋼の炭素
濃度は０．００３％、マンガン濃度は０．３０％となり
、わずかにマンガンが酸化したが、安定に炭素濃度は０
．００５％以下に到達した。 実施例２ 炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑から炭素
０．０３６％、マンガン０．３２％、酸素５００ｐｐｍ
まで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹きランス
２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した４本のガス
吹き込み羽口３からアルゴンガス４を２００Ｎｍ３　／
ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼５の表面
のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、事前に炉
内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸漬し、浸
漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉１の内径
が５ｍ（面積約２０ｍ２　）あるのに対して、浸漬管７
の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、溶鋼表面上
の酸化性スラグは２５％除去された。次に上吹きランス
２からアルゴンガスと窒素ガスの混合ガス８を流量６０
００Ｎｍ３　／ｈｒで溶鋼表面に吹き付け、脱炭処理を
１０分行った。この時の溶鋼表面のガス流速を測定した
ところ、約７０ｍ／ｓｅｃであった。この間、炉底の羽
口３から、アルゴンガス４を２００Ｎｍ３　／ｈｒの流
量で吹き込み続け、攪拌を行った。上記脱炭処理から３
分経過後に酸素濃度を測定したところ、２８０ｐｐｍを
示したため、炉底の吹き込み羽口３からのガス４を純酸
素と二酸化炭素の混合ガスに切り換え、２００Ｎｍ３　
／ｈｒの流量で５分間吹き込み、酸素濃度を３５０ｐｐ
ｍに制御した。この脱炭処理後の溶鋼の炭素濃度は０．
００４％、マンガン濃度は０．３０％となり、わずかに
マンガンが酸化したが、安定に炭素濃度は０．００５％
以下に到達した。 実施例３ 炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑から炭素
０．０４０％、マンガン０．３６％、酸素４００ｐｐｍ
まで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹きランス
２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した４本のガス
吹き込み羽口３からアルゴンガス４を２００Ｎｍ３　／
ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼５の表面
のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、事前に炉
内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸漬し、浸
漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉１の内径
が５ｍ（面積約２０ｍ２　）であるのに対して、浸漬管
７の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、溶鋼表面
上の酸化性スラグは２５％除去された。次に上吹きラン
ス２からアルゴンガス８を流量６０００Ｎｍ３　／ｈｒ
で溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理を１２分行った。この
時の溶鋼表面のガス流速を測定したところ、約７５ｍ／
ｓｅｃであった。この間、炉底の羽口３からアルゴンガ
ス４を２００Ｎｍ３／ｈｒの流量で吹き込み続け、攪拌
を行った。上記脱炭処理から３分経過後に酸素濃度を測
定したところ、２６０ｐｐｍを示したため、図２に示す
ように、補助の耐火物製浸漬ランス９を浸漬し、酸素ガ
スとアルゴンガスの混合ガスを１００Ｎｍ３　／ｈｒの
流量で５分間吹き込み、酸素濃度を３００ｐｐｍに制御
した。 この脱炭処理後の溶鋼の炭素濃度は０．００３％、マン
ガン濃度は０．３０％となり、わずかにマンガンが酸化
したが、安定に炭素濃度は０．００５％以下に到達した
。 実施例４ 炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑から炭素
０．０３５％、マンガン０．３１％、酸素５２０ｐｐｍ
まで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹きランス
２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した４本のガス
吹き込み羽口３からアルゴンガス４を２５０Ｎｍ３　／
ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼５の表面
のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、事前に炉
内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸漬し、浸
漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉１の内径
が５ｍ（面積約２０ｍ２　）であるのに対して、浸漬管
７の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、溶鋼表面
上の酸化性スラグは２５％除去された。次に上吹きラン
ス２からアルゴンガス８を流量６０００Ｎｍ３　／ｈｒ
で溶鋼表面に吹き付け、脱炭処理を１３分行った。この
時の溶鋼表面のガス流速を測定したところ、約７０ｍ／
ｓｅｃであった。この間、炉底の羽口３からアルゴンガ
ス４を２００Ｎｍ３／ｈｒの流量で吹き込み続け、攪拌
を行った。上記脱炭処理から３分経過後に酸素濃度を測
定したところ、２９０ｐｐｍを示したため、図３に示す
ように、補助の耐火物製浸漬ランス９を浸漬し、アルゴ
ンガス１００Ｎｍ３　／ｈｒをキャリアーガスとして酸
化鉄１０を２０ｋｇ／ｍｉｎずつ５分間（酸化鉄計１０
０ｋｇ）吹き込み、酸素濃度を４２０ｐｐｍに制御した
。この脱炭処理後の溶鋼の炭素濃度は０．００４％、マ
ンガン濃度は０．３０％となり、わずかにマンガンが酸
化したが、安定に炭素濃度は０．００５％以下に到達し
た。 比較例１ 同じく炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑か
ら炭素０．０３４％、マンガン０．２９％、酸素５８０
ｐｐｍまで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹き
ランス２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した４本
のガス吹き込み羽口３から、アルゴンガス４を２００Ｎ
ｍ３　／ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼
５の表面のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、
事前に炉内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸
漬し、浸漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉
１の内径が５ｍ（面積約２０ｍ２　）であるのに対して
、浸漬管７の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、
溶鋼表面上の酸化性スラグは２５％除去された。次に上
吹きランス２からアルゴンガス８を流量８０００Ｎｍ３
　／ｈｒで溶鋼表面に吹き付け、脱炭処理を１０分行っ
た。この時の溶鋼表面のガス流速を測定したところ、約
８０ｍ／ｓｅｃであった。この間、炉底の羽口３からア
ルゴンガス４を２００Ｎｍ３　／ｈｒの流量で吹き込み
続け、攪拌を行った。上記脱炭処理から３分経過後に酸
素濃度を測定したが、３００ｐｐｍを示したため、その
まま上吹きランス２からアルゴンガスのみを吹き続けた
。脱炭終了後、再度溶鋼の酸素濃度を測定すると２００
ｐｐｍを示し、また炭素濃度は０．００７％、マンガン
濃度は０．２７％となり、炭素濃度０．００５％以下に
は本時間内では到達しなかった。 比較例２ 炉容２５０ｔの上底吹き転炉１において、溶銑から炭素
０．０３９％、マンガン０．３１％、酸素５２０ｐｐｍ
まで吹錬した時点で、図１に示すように、上吹きランス
２からの酸素供給を停止し、炉底に設置した４本のガス
吹き込み羽口３からアルゴンガス４を２００Ｎｍ３　／
ｈｒの流量で吹き込み、このガスによって溶鋼５の表面
のスラグ６を転炉内壁部へ押しやった状態で、事前に炉
内に設置したリング状の耐火物製浸漬管７を浸漬し、浸
漬管内のスラグ６を浸漬管外に排出した。転炉１の内径
が５ｍ（面積約２０ｍ２　）であるのに対して、浸漬管
７の内径は２．５ｍ（面積５ｍ２　）であり、溶鋼表面
上の酸化性スラグは２５％除去された。次に上吹きラン
ス２からアルゴンガス８を流量５０００Ｎｍ３　／ｈｒ
で溶鋼表面に吹き付け、脱炭処理を１０分行った。この
時の溶鋼表面のガス流速を測定したところ、約６０ｍ／
ｓｅｃであった。この間、炉底の羽口３からアルゴンガ
ス４を２００Ｎｍ３／ｈｒの流量で吹き込み続け、攪拌
を行った。上記脱炭処理から３分経過後に酸素濃度を測
定したところ、３００ｐｐｍを示したため、上吹きラン
ス２からのアルゴンガスに純酸素ガスを５００Ｎｍ３　
／ｈｒ混合し（酸素ガス濃度１０％）、残りの５分間吹
き続けた。最終的に溶鋼中の酸素濃度は７５０ｐｐｍま
で上昇した。この脱炭処理後の溶鋼の炭素濃度は０．０
１０％、マンガン濃度は０．２１％となり、マンガンが
酸化し、また炭素濃度０．００５％以下には到達しなか
った。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
高価かつ大がかりで、きめ細かなメンテナンスが必要な
真空脱ガス装置を用いた極低炭素鋼の溶製方法に比較し
て、このような脱ガス設備等の改造や新設等を必要とす
ることなしに、通常の転炉吹錬の末期において単に溶鋼
表面のスラグを減少せしめ、さらに上部ランスから不活
性ガスを吹き付けながら、溶鋼中の酸素濃度を制御する
ことによって、通常の転炉吹錬にわずかの処理時間を付
加するだけで、真空脱ガス装置を用いた場合と同様に、
３０分程度の脱炭時間で炭素濃度０．００５％以下の極
低炭素鋼の溶製が可能となった。また、本発明によれば
、従来の真空脱ガス装置を用いた方法に比較して、転炉
という一つの反応容器だけで極低炭素鋼が溶製でき、溶
鋼の温度降下も少なく、また地金除去等による次の吹錬
への悪影響も殆どなく、メンテナンスが非常に容易とな
り、処理コストの低下が享受できる。また、炭素濃度が
０．００５％以上、０．０３％以下の濃度への脱炭も、
マンガン等の酸化もなく、当然のことながら従来のよう
な真空脱ガス装置を用いることなく溶製ができるのはい
うまでもない。

【００２８】以上のように、本発明によれば、工業的規
模において、容易かつ確実、安価に極低炭素鋼が溶製で
きる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明および比較例の実施の態様を示す
説明図である。

【図２】図２は本発明および比較例の他の実施の態様を
示す説明図である。

【図３】図３は本発明および比較例のさらに他の実施の
態様を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　上底吹き転炉 ２　　　　上吹きランス ３　　　　底吹き羽口 ４　　　　吹き込みガス ５　　　　溶鋼 ６　　　　転炉スラグ ７　　　　耐火物製浸漬体 ８　　　　吹き付けガス ９　　　　耐火物製の浸漬ランス １０　　　　固体状の酸化源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　上底吹き転炉の吹錬末期の溶鋼中炭素
   濃度が０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４００〜７０
   ０ｐｐｍの時点で上部ランスからの酸素供給を中断し、
   炉底に配置した底吹き羽口からの不活性ガス吹き込みに
   より溶鋼表面のスラグを除去した後、この部分に耐火物
   製の浸漬体を浸漬して特定空間を形成し、かつ底吹き羽
   口からの不活性ガス吹き込みにより上記スラグを除去し
   た自由表面へ常に溶鋼を循環させつつ、該特定空間の溶
   鋼表面に連続的に不活性ガスを吹き付けて溶鋼を脱炭す
   る際に、上記特定空間の溶鋼表面に連続的に吹き付ける
   不活性ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上とすると共に溶
   鋼中の酸素濃度を随時測定し、その濃度を２５０〜７０
   ０ｐｐｍの範囲内に維持するように、かつ前記特定空間
   の溶鋼表面には酸化物が蓄積しないように、酸化性のガ
   スを溶鋼の内部に吹き込みながら供給することを特徴と
   する転炉における極低炭素鋼の溶製方法。
2. 【請求項２】　　上底吹き転炉の吹錬末期の溶鋼中炭素
   濃度が０．０４〜０．０３％、酸素濃度が４００〜７０
   ０ｐｐｍの時点で上部ランスからの酸素供給を中断し、
   炉底に配置した底吹き羽口からの不活性ガス吹き込みに
   より溶鋼表面のスラグを除去した後、この部分に耐火物
   製の浸漬体を浸漬して特定空間を形成し、かつ底吹き羽
   口からの不活性ガス吹き込みにより上記スラグを除去し
   た自由表面へ常に溶鋼を循環させつつ、該特定空間の溶
   鋼表面に連続的に不活性ガスを吹き付けて溶鋼を脱炭す
   る際に、上記特定空間の溶鋼表面に連続的に吹き付ける
   不活性ガスの流速を２０ｍ／ｓｅｃ以上とすると共に溶
   鋼中の酸素濃度を随時測定し、その濃度を２５０〜７０
   ０ｐｐｍの範囲内に維持するように、かつ前記特定空間
   の溶鋼表面には酸化物が蓄積しないように、酸化鉄等の
   固体状酸化源を溶鋼内部に吹き込みながら供給すること
   を特徴とする転炉における極低炭素鋼の溶製方法。