JPH04362115A - 溶鋼の脱炭方法 - 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、炭素鋼の脱炭方法に関
するものであり、具体的には転炉−取鍋による二段脱炭
精錬により低炭素鋼を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶銑から目標とする製品の炭素含有量ま
で脱炭調整する方法として、一般的には、転炉で目標濃
度以下まで一旦過剰に脱炭し、しかる後に加炭材を添加
して目標炭素濃度範囲に調整する方法が知られている。 この転炉を用いる脱炭法では、溶銑の炭素含有レベル（
約４．５％程度）から溶鋼の要求されている炭素含有レ
ベルまで高速に脱炭することを目的とするため、酸素供
給速度が非常に大きいのが特徴である。そのため、脱炭
の進行に伴って炭素量が少なくなると大量に供給される
酸素は、脱炭のみならず鉄やマンガンの酸化物生成にも
消費される。この傾向は、炭素を吹き下げれば下げるほ
ど顕著となり、その結果、鉄分歩留の低下、合金鉄、フ
ェロマンガンの添加量増加、あるいは転炉耐火物の溶損
が増加する等の経済的不利益が大きくなる。

【０００３】これを回避するためには、転炉での吹止目
標炭素量を高くすることが有効であるが、あまり高く設
定すると、目標濃度上限を越える危険頻度が増大するた
め、後工程で脱炭手段を持たない場合には、成分外れや
鋳造が中断したりする不都合を招く。

【０００４】現在、こうした場合あるいは転炉であるレ
ベルまで脱炭精錬した後、更に未脱酸状態で取鍋に受鋼
し、ＲＨ、ＤＨ等の真空脱ガス装置を用いて、溶鋼中の
炭素と酸素を反応させ目標のレベルまで脱炭する方法が
とられている。この方法は、本来炭素濃度として数十ｐ
ｐｍレベルという転炉では到達しえないような極低炭素
鋼を製造する場合に適した方法である。

【０００５】極低炭素鋼の製造目的以外では、転炉出鋼
以後、何らかの原因で目標炭素濃度よりも高い場合の緊
急避難的な脱炭手段として真空脱ガス装置が用いること
ができるが、コストがかかるばかりでなく、予定外の真
空処理工程が入るために工場内物流の混乱を招くことと
なる。

【０００６】本発明者等は、先に特開平２−４９１１号
で、大気圧下における脱炭について、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
きつけることにより、溶鋼の酸化を抑えつつ炭素濃度０
．０２％以下の極低炭素鋼を溶製する方法を提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−４９１
１号は、酸素分圧０．５〜０．０１気圧に調整した混合
ガスを吹きつけるので、炭素濃度０．０２％以下の極低
炭素鋼を溶製するには最適な脱炭法といえるが、相当の
時間を要することから、転炉出鋼以後、何らかの原因で
低炭素鋼としての目標炭素濃度よりも高い場合の緊急避
難的な脱炭手段として用いるには最適といえない。

【０００８】一方、緊急避難的な脱炭手段として、短時
間に所定の低炭素鋼のレベルまで調整脱炭する場合、当
然のこととして溶鋼の酸化ロス、ダスト、スピッテイン
グ、地金の付着等が過剰となると、工業的規模での適正
な処理とならない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
め、転炉で鉄の酸化が大幅に生じない程度まで脱炭し、
更に目標とする炭素含有量まで調整脱炭する方法につい
て、更なる試験研究の結果、本発明者らは、転炉脱炭後
の炭素濃度０．０２％以上の範囲内で調整脱炭する場合
においては、吹きつけるガス中の酸素分圧が０．５気圧
以上であっても混合ガス組成および吹き込み条件を適性
化することにより、工業的規模において、突発でも工場
内の物流を乱さないような処理時間で溶鋼の酸化ロス、
ダスト、スピッティング地金の付着を抑え効率的に脱炭
する方法を見出した。

【００１０】即ち、本発明は、目標炭素濃度０．０２％
以上の溶鋼の脱炭において、転炉等の反応容器で予め脱
炭精錬された未脱炭溶鋼を取鍋に収容し、大気下で溶鋼
を撹拌しつつ、浴表面に酸化性ガスと不活性ガスの混合
ガスを吹きつけて調整脱炭するに際して、上記混合ガス
を以下の３つの式を同時に満足する条件下で、溶鋼表面
に吹きつけることを特徴とする溶鋼の脱炭方法である。

【００１１】 　　（１）ＦＡ　＋ＦＢ　≦Ｋ１　　　　　　　　　　
　Ｋ１　＝１８Ｎｍ３　／ｔ・ｈ　　（２）ＦＡ　≧Ｋ
２　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｋ２　＝２Ｎｍ
３　／ｔ・ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
３）ＦＢ　≧Ｋ３　×ＦＡ　＋Ｋ４　　　　　Ｋ３　＝
０．５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　Ｋ４　＝−１Ｎｍ３　／ｔ
・ｈ　　　　　　　　　　　　　　ここで、ＦＡ　：酸
化性ガスの流量（Ｎｍ３　／ｔ・ｈ）ＦＢ　：不活性ガ
スの流量（Ｎｍ３　／ｔ・ｈ）

【００１２】

【作用】転炉等の反応容器で予め脱炭された未脱酸溶鋼
を取鍋に収容し、大気圧下で溶鋼を撹拌しつつ、浴表面
に酸化性ガスと不活性ガスの混合ガスを吹きつけて目標
炭素濃度０．０２％以上の範囲で調整脱炭する際の酸化
性ガスと不活性ガスの混合ガスの吹きつけ条件は以下の
３つの条件を同時に満足する必要がある。

【００１３】まず、条件１、ＦＡ　＋ＦＢ　≦Ｋ１　で
は、混合ガスの吹き込み総量の上限を設定するものであ
る。即ち、混合ガスの吹き込み総量が１８Ｎｍ３　／ｔ
・ｈを超過すると、混合ガスの浴面衝突エネルギーが過
大となるため、溶鋼とガスの界面でのスプラシュの発生
が大きくなり、吹き込みランスおよび周辺設備に地金が
多量に付着する結果、操業を継続することが困難となる
。

【００１４】条件２、ＦＡ　≧Ｋ２　では、短時間処理
で低炭素鋼を得るための酸化性ガス量を規制したもので
ある。酸化性ガスが２Ｎｍ３　／ｔ・ｈ未満であると、
酸素の供給量が少ないため、脱炭処理時間が長くなる。 これは、調整脱炭処理後の温度補償量が大幅に増加し、
昇熱コストが大幅に増加したり、前後工程のマッチング
のために例えば、連鋳鋳造速度の低下を余儀なくされる
といった不都合を生ずる。

【００１５】条件３、ＦＢ　≧Ｋ３　×ＦＡ　＋Ｋ４　
の理由は以下の通りである。炭素濃度０．０２％以上の
領域で調整脱炭を行う場合では、酸化性ガスを単独で２
Ｎｍ３　／ｔ・ｈ以上吹きつけると、脱炭に必要な量以
上の過剰な酸素が供給され、酸化鉄が生成し、歩留が低
下するばかりでなく、有用な成分であるマンガンの含有
量の低下をまねくことを確認した。

【００１６】そこで、２Ｎｍ３　／ｔ・ｈ以上の酸化性
ガスを吹きつける場合には、酸化性ガスに不活性ガスを
混合し、界面のＣＯ分圧を低下させ脱炭反応効率を上昇
させるとともに、上吹きガスの撹拌エネルギーを増すこ
とで界面に供給させる炭素量を増加させ、かつ鉄の酸化
を抑制しつつ脱炭させることが可能である。この時の酸
化性ガスに対する不活性ガスの量の条件を示したのが条
件３である。

【００１７】上記した三つの条件範囲を図示すると図１
の通りである。

【００１８】本発明でいう酸化性ガスとは、酸素、一酸
化炭素、二酸化炭素等の単独ないしは混合ガスをさし、
不活性ガスとはアルゴン、窒素等の単独または混合ガス
をさす。ガスの種類の選択は製造する鋼の要求品質と製
造コストとの兼ね合いから適宜決定される。

【００１９】上記酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガス
を吹きつけた鋼浴表面は、通常、ガスジェットによりス
ラグが排除されるため、混合ガスと溶鋼の直接的な接触
が可能であるが、総ガス流量が低い条件で操業する場合
には、ガスの反応利用効率を低下させないために取鍋底
の通気性耐火物からガス吹き込みを行って、溶鋼表面に
スラグのない自由表面を形成すること、場合によっては
耐火物製の浸漬筒で自由表面を確保する方法を併用する
ことが好ましい。

【００２０】以上の三つの条件を同時に満足するように
酸化性ガスと不活性ガスの混合ガスを供給すれば溶鉄の
飛散を抑制しつつ効率的に脱炭を進めることが可能であ
り、短時間に低炭素鋼を得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明の説明をする。図
２は本発明の実施態様の一例を表す概念図である。また
表１は、本発明の脱炭方法を比較例とともに示したもの
である。

【００２２】処理溶鋼１は、２５０ｔ転炉により溶銑か
ら炭素濃度０．０６％、マンガン０．３０％に溶製した
溶鋼を取鍋２に未脱酸状態（酸素含有量４５０ｐｐｍ）
で出鋼したものであり、取鍋内溶鋼温度は１６３５℃で
あった。その後、取鍋下部に配置した通気性耐火物４か
らアルゴンガスを２５Ｎｍ３　／ｈ吹き込みつつ、溶鋼
表面のスラグのない自由表面部に浸漬筒３を浸漬しスラ
グの接近を排除した。

【００２３】つぎに、溶鋼表面から０．６ｍの位置に配
置した上吹きランス６を用い、酸素流量１５００Ｎｍ３
　／ｈ、アルゴン流量１０００Ｎｍ３　／ｈの混合ガス
２５００Ｎｍ３　／ｈで溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理
を４分間行った。

【００２４】脱炭処理後の溶鋼の炭素含有量は０．０４
５％、マンガン０．２５％、溶鋼温度１６２３℃であり
、問題なく脱炭できた。

【００２５】比較例は、上記本発明の方法と同じ転炉お
よび取鍋を用いて、脱炭時の混合ガスの条件のみを変化
させたものである。比較例１は、混合ガスの総量を適性
範囲以上にした場合であり、処理中の溶鋼スプラッシュ
飛散、地金付着が激しいため処理を途中で中断せざるを
得なかった。比較例２は、酸化性ガス量が適性範囲より
小さい例であり、本方法とほぼ同じ脱炭をさせるのに長
時間を要し、処理中のＭｎロスや温度低下も大きい。比
較例３は混合ガスの酸素分圧を適性範囲以上に大きくし
た場合であり処理の途中から酸化鉄系スラグの生成が著
しく、結果として取鍋から横溢し処理を中止した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、従来の真空脱ガス装置
による脱炭法と比較して、高価な脱ガス装置の新設、改
造を必要とせず、単に溶鋼表面に適度に調整した酸化性
ガスと不活性ガスの混合ガスを、特定条件下で吹きつけ
ることにより、炭素含有量０．０２％以上の範囲での脱
炭を可能にした。このように、本発明によれば、従来法
と比較して短時間かつ安価に低炭素鋼への脱炭ができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の調整脱炭条件範囲を示すグラフ。

【図２】本発明の実施方法の一例を示す説明図。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　目標炭素濃度０．０２％以上の溶鋼の
   脱炭において、転炉等の反応容器で予め脱炭精錬された
   未脱酸溶鋼を取鍋に収容し、大気下で溶鋼を撹拌しつつ
   、浴表面に酸化性ガスと不活性ガスの混合ガスを吹きつ
   けて調整脱炭するに際して、上記混合ガスを以下の３つ
   の式を同時に満足する条件下で、溶鋼表面に吹きつける
   ことを特徴とする溶鋼の脱炭方法。 　　（１）ＦＡ　＋ＦＢ　≦Ｋ１　　　　　　　　　　
   　Ｋ１　＝１８Ｎｍ３　／ｔ・ｈ　　（２）ＦＡ　≧Ｋ
   ２　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｋ２　＝２Ｎｍ
   ３　／ｔ・ｈ　　（３）ＦＢ　≧Ｋ３　×ＦＡ　＋Ｋ４
   　　　　　Ｋ３　＝０．５　　　　　　　　　　　　　
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｋ４　＝
   −１Ｎｍ３　／ｔ・ｈここで、ＦＡ　：酸化性ガスの流
   量（Ｎｍ３　／ｔ・ｈ）ＦＢ　：不活性ガスの流量（Ｎ
   ｍ３　／ｔ・ｈ）