JPH0512410B2

JPH0512410B2 -

Info

Publication number: JPH0512410B2
Application number: JP15345488A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Mizukami; Susumu Mukawa; Naoto Tsutsumi; Masaki Ina
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1993-02-18
Also published as: JPH024911A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は極低炭素鋼の溶製方法に関するもので
ある。

（従来の技術）従来、極低炭素鋼を溶製するためには、転炉等
で精錬した溶鋼を未脱酸状態で取鍋に受鋼し、
RH真空脱ガス装置等で溶鋼を真空下に配置し、
溶鋼中の炭素と酸素とを反応させる方法で脱炭処
理した後、最終目標の溶鋼成分になるように、合
金を添加する溶製方法が広く行われている。

その際、脱炭速度をより短縮するため、真空脱
ガス装置において酸素、あるいは二酸化炭素等の
ガスまたは酸化鉄等の粉末を添加する方法（たと
えば特開昭49−34414、特開昭51−151211、特開
昭51−151212）、反応界面積を増大するため大量
のガスを吹き込む方法（特開昭52−5641）等が開
発されている。

（発明が解決しようとする課題）一般に、溶鋼を脱炭する際、(1)式で示すように
溶鋼中の炭素と溶鋼中の酸素との反応によりCO
ガスを生成させ、COガスを気相側に除去する方
法が採用されている。

Ｃ＋Ｏ→CO……(1) 脱炭を容易にするためには、溶鋼中に酸素が必
要であり、溶鋼中の酸素を増加させる方法とし
て、一般に純酸素上吹転炉方式が採用されてい
る。

しかし、この方法では溶鋼中の炭素含有量が
0.02％以下になると脱炭が進行しなくなり、目的
の極低炭素鋼が溶製できないばかりか、寧ろ、鉄
の酸化が生じ、溶鋼歩留の低下、および有効な成
分であるマンガン含有量の低下を招く等の問題が
あつた。

そこで、鉄の酸化よりも、溶鋼中の炭素の酸化
を優先させるため、気体酸素あるいは固体酸素を
溶鋼中に供給し、溶鋼中の酸素を増加させると同
時に、処理溶鋼を真空下に置き、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
を右側に進行させる方法が採用されている。

つまり、(2)式でPcoを小さくすれば、同じ
〔Ｏ〕であつても〔Ｃ〕を小さくすることが可能
となる。

〔Ｃ〕＝Pco／Ｋ〔Ｏ〕……(2) Pco：ガス側の一酸化炭素ガスの分圧〔Ｃ〕：溶鋼中の炭素濃度〔Ｏ〕：溶鋼中の酸素濃度Ｋ：平衡定数上記方法によれば、溶鋼中の炭素含有量は0.02
％以下に低下させることが可能であり、且つ、鉄
の酸化も抑制できる等の観点で有利であるため、
工業的にはRH真空脱ガス装置等による極低炭素
鋼の溶鋼方法が広く採用されている。

しかし、この方法は、高価な真空脱ガス装置が
必要なばかりでなく、耐火物等の溶損のため、処
理費用が高くなる等の問題があつた。

本発明は、上記のような問題点を解決し、安価
な設備で、従来行われている高価な真空脱ガス装
置で溶製すると同等の極低炭素鋼の溶製方法を提
供するために開発されたものである。

（課題を解決するための手段）本発明は取鍋内容鋼表面上に存在する酸化性ス
ラグの占める面積を、溶鋼表面積の20％以下に減
少せしめた、炭素含有量0.04〜0.02％の溶鋼表面
に、酸素分圧0.5〜0.01気圧に調整した酸化性ガ
スと不活性ガスとの混合ガスを吹きつけ、溶鋼の
酸化を抑制しつつ溶鋼を脱炭し、炭素含有量0.02
％以下の溶鋼を溶製する極低炭素鋼の溶製方法で
ある。

（作用）本発明者らは、種々の実験を重ねてきた結果、
極低炭素鋼を溶製する場合、必ずしも溶鋼表面を
高価な真空脱ガス設備を用いて、高真空下に保つ
必要はなく、溶鋼中の炭素と溶鋼中の酸素が反応
する気相側界面の一酸化炭素ガスの分圧を低下さ
せれば良いことを見出した。

つまり、溶鋼中の炭素と溶鋼中の酸素が反応す
る界面の気相側の一酸化炭素ガス濃度を他のガス
で希釈すれば極低炭素鋼の溶製が可能であること
を見出した。

然らば、純酸素上吹転炉法による脱炭反応の場
合、多量の純酸素ガスを溶鋼表面に供給している
ので、気相側の一酸化炭素ガスの分圧は低いと考
えられるのに、何故、溶鋼中の炭素含有量が0.02
％以下になると脱炭が進行しなくなり、目的の極
低炭素鋼が溶製できないばかりか、寧ろ、鉄の酸
化が生じ、溶鋼歩留の低下、および有効な成分で
あるマンガン含有量の低下を招くかについて、再
度種々の実験を重ねてきた。

その結果、純酸素上吹転炉法では一般に、脱炭
と同時に脱珪、脱燐、脱硫等のため、溶鋼表面に
精錬用スラグを置き精錬処理を行つていること、
及び純酸素ガスを溶鋼に供給していることが脱炭
停滞の原因であることが分かつた。

つまり、このように溶鋼表面上にスラグが存在
する場合、溶鋼中の炭素と酸素が反応して、一酸
化炭素ガスの気泡を生成させるには、生成する一
酸化炭素ガスの分圧は大気圧とスラグの静圧との
和より大きくなる必要がある。従つて、転炉法で
は通常、ガス側の一酸化炭素ガスの分圧は小さい
にも関わらず、溶鋼中炭素含有量が0.02％以下に
なると脱炭が進行しなくなつていると考えられ
る。

又、通常、転炉で炭素含有量４％程度の溶銑か
ら精錬しており、処理時間を短くするため、純酸
素ガスを供給しているが、極低炭素鋼を溶製する
ような場合は、炭素含有量に見合つて、酸素供給
速度は小さくて良いことが分かつた。寧ろ、酸素
供給速度が大き過ぎると鉄および溶鋼中の有効成
分であるマンガンが酸化し、その酸化鉄および酸
化マンガンが上述したスラグと同様の理由によ
り、悪影響を生じさせること、および過剰酸素に
より脱炭反応サイドの減少を招くことがわかつ
た。

以上のごとき検討結果から、取鍋内容鋼表面上
に存在する酸化性スラグの占める面積を溶鋼表面
積の20％以下に減少せしめた炭素含有量0.04〜
0.02％の溶鋼表面に、酸素分圧0.5〜0.1気圧に調
整した酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスを吹
きつけ、溶鋼の酸化を抑制しつつ、溶鋼を脱炭す
れば、炭素含有量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た。

本発明の要件である、取鍋内容鋼表面上に存在
する酸化性スラグの占める面積を、溶鋼表面積の
20％以下に減少せしめる理由は、20％以上の面積
比では酸化性スラグによる溶鋼への酸素供給のた
め、吹きつけガスの酸素分圧だけでは溶鋼の酸素
が抑制できなくなるためである。

尚、面積比とは溶鋼表面を目視観察した場合、
裸湯となつている溶鋼表面積と酸化性スラグで被
覆されている溶鋼表面積の合計溶鋼表面積に対し
て、酸化性スラグで被覆されている溶鋼表面積の
百分率である。

又、酸素分圧を0.5〜0.01気圧に調整した混合
ガスを用いる理由は0.5気圧以上では鉄および溶
鋼中のマンガンを酸化させ、酸化性スラグと同様
の理由により、悪影響を生じることおよび、過剰
酸素により脱炭反応サイドの減少を招くためであ
り、0.01気圧以下では脱炭に必要な酸素が不足す
るため、本発明では酸素分圧を0.5〜0.01気圧と
した。

取鍋内容鋼表面上に存在する酸化性スラグの占
める面積を溶鋼表面積の20％以下に減少せしめる
方法は溶鋼内に浸漬管を浸漬し、浸漬管内の転炉
スラグを浸漬管の外に排出するものであるが、上
記方法以外に、浸漬管内の転炉スラグを減少せし
める方法としては、出鋼時にスラグボール、スラ
グストツパー等により取鍋内へのスラグ流失を抑
えるか、あるいは出鋼した後、取鍋内からスラグ
ドラツガー等を用い取鍋の外に排出しても良い。

（実施例）以下実施例を第１図を用いて詳細に説明する。

実施例１に用いた処理前溶鋼１は、250t転炉で
溶鋼から炭素0.04％、マンガン0.25％に溶製した
溶鋼を取鍋２に未脱酸状態で出鋼したものであ
り、取鍋内容鋼温度は1635℃であつた。その後、
取鍋下部に配置したポーラスプラグ４からアルゴ
ンガスを25Nm³／hr吹き込みつつ、溶鋼内に浸
漬管３を浸漬し、浸漬管内の転炉スラグ５を浸漬
管の外側に排出した。これにより、浸漬管内の溶
鋼表面は、面積比で80％が裸湯となつた。

つぎに、溶鋼表面から1mの位置に配置した上
吹きランス６を用い、酸素分圧を0.1気圧に調整
した酸素ガスとアルゴンの混合ガスを、流量
25000Nm³／hrで溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理
を20分間行つた。

なお上記以外に、酸素分圧を調整したガスとし
ては、酸化性ガスとして酸素ガス以外に二酸化炭
素ガス、空気あるいは水蒸気を用いても良い。ま
た、中性ガスとしては、アルゴンガス以外に窒素
ガスを用いても良い。尚空気に関しては単独での
使用も可能である。

脱炭処理後の溶鋼の炭素含有量は0.005％、マ
ンガンは0.21％、溶鋼温度1605℃であつた。

実施例２に用いた処理前溶鋼１は、250t転炉で
溶銑から炭素0.04％、マンガン0.25％に溶製した
溶鋼を取鍋２に未脱酸状態で出鋼したものであ
り、取鍋内溶鋼温度は1635℃であつた。その後、
取鍋下部に配置したポーラスプラグ４からアルゴ
ンガスを25Nm³／hr吹き込みつつ、溶鋼内に浸
漬管３を浸漬し、浸漬管内の転炉スラグ５を浸漬
管の外側に排出した。これにより、浸漬管内の溶
鋼表面は、面積比で80％が裸湯となつた。

つぎに、溶鋼表面から1mの位置に配置した上
吹きランス６を用い、酸素分圧を0.02気圧に調整
した酸素ガスとアルゴンの混合ガスを、流量
25000Nm³／hrで溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理
を30分間行つた。

脱炭処理後の溶鋼の炭素含有量は0.003％、マ
ンガンは0.23％、溶鋼温度1600℃であつた。

比較例１に用いた処理前溶鋼１は、250t転炉で
溶銑から炭素0.04％、マンガン0.25％に溶製した
溶鋼を取鍋２に未脱酸状態で出鋼したものであ
り、取鍋内溶鋼温度は1635℃であつた。その後、
取鍋下部に配置したポーラスプラグ４からアルゴ
ンガスを25Nm³／hr吹き込みつつ、溶鋼内に浸
漬管３を浸漬し、浸漬管内の転炉スラグ５を浸漬
管の外側に排出した。これにより、浸漬管内の溶
鋼表面は、面積比で80％が裸湯となつた。

つぎに、溶鋼表面から1mの位置に配置した上
吹きランス６を用い、酸素分圧を0.6気圧に調整
した酸素ガスとアルゴンの混合ガスを、流量
25000Nm³／hrで溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理
を20分間行つた。

脱炭処理後の溶鋼の炭素含有量は0.021％、マ
ンガンは0.17％、溶鋼温度1610℃であつた。

比較例２に用いた処理前溶鋼１は、250t転炉で
溶銑から炭素0.04％、マンガン0.25％に溶製した
溶鋼を取鍋２に未脱酸状態で出鋼したものであ
り、取鍋内溶鋼温度は1635℃であつた。

つぎに、取鍋内に30mm厚の転炉スラグを残留さ
せたまま、溶鋼表面から1mの位置に配置した上
吹きランスを用い、酸素分圧を0.1気圧に調整し
た酸素ガスとアルゴンの混合ガスを、流量
25000Nm³／hrで溶鋼表面に吹きつけ、脱炭処理
を20分間行つた。

脱炭処理後の溶鋼の炭素含有量は0.022％、マ
ンガン0.18％、溶鋼温度は1605℃であつた。

以上の如く、本発明方法を溶鋼脱炭処理に適用
することにより、安価に且つ容易に極低炭素鋼の
溶製が可能になつた。

（発明の効果）本発明によれば、従来の極低炭素鋼の溶製法と
比較して、高価な脱ガス設備等の改造及び新設は
ほとんどなく、単に溶製表面のスラグを減少せし
めること、吹きつけ混合ガスの酸素分圧を調整す
ることにより、30分間以内で、通常のRH真空脱
ガス装置を用いた場合と同様に炭素含有量50ppm
という極低炭素鋼の溶製も可能となつた。このよ
うに本発明によれば、従来法と比較して容易か
つ、確実に溶鋼の脱炭ができる。また、工業的規
模で正確な脱炭ができる等の優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施方法の一例を示す説明図
である。１……溶鋼、２……取鍋、３……浸漬管、５…
…転炉スラグ、６……上吹ランス。

Claims

【特許請求の範囲】

１取鍋内容鋼表面上に存在する酸化性スラグの
占める面積を、溶鋼表面積の20％以下に減少せし
めた、炭素含有量0.04〜0.02％の溶鋼表面に、酸
素分圧0.5〜0.01気圧に調整した酸化性ガスと不
活性ガスとの混合ガスを吹きつけ、溶鋼の酸化を
抑制しつつ溶鋼を脱炭し、炭素含有量0.02％以下
の溶鋼を溶製する極低炭素鋼の溶製方法。