JPH0610028A - 極低炭素鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＲＨ式真空脱ガス精錬法によって、溶鋼５
を、取鍋４と真空槽１との間を循環させ、取鍋４内の溶
鋼５を脱炭するに際し、溶鋼５の炭素含有量が50ppm 以
下になった脱炭の後期に、真空槽１内に吸い上げられた
溶鋼５中に、溶存酸素量が100 〜200ppmの範囲内になる
ように、樋７を通して、脱酸剤を添加する。 【効果】 添加された脱酸剤によって、脱酸生成物が生
じ、この脱酸生成物がＣＯ気泡の核となり、これによっ
て脱炭反応が促進される。従って、極低炭素鋼を効率的
に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＲＨ式真空脱ガス精
錬法によって、極低炭素鋼を製造するための方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】工業的に極低炭素鋼を製造する方法とし
て、ＲＨ式真空脱ガス精錬法が広く使用れている。この
ようなＲＨ式真空脱ガス精錬法によって極低炭素鋼を製
造するに際し、近年、品質の高級化、および、生産性の
向上が要求されており、そのための種々の方法が提案さ
れている。

【０００３】例えば、特公昭62-6611 号公報には、ＲＨ
式真空脱ガス精錬法によって極低炭素鋼を製造するに際
し、溶鋼精錬用真空槽の底壁に連結された、上昇管およ
び下降管からなる浸漬管の断面形状を楕円形に形成し
て、その断面積を大にし、これにより、取鍋内の溶鋼
の、真空槽との間の循環量を増大させて、鋼中の不純物
の除去速度を向上させる方法（以下、先行技術という）
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術によっては、ある程度、不純物の除去速度は向上し得
ても、その大幅な向上は望めず、しかも、浸漬管の裏張
り耐火物が激しく損傷するために、処理コストの上昇を
招いていた。

【０００５】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、ＲＨ式真空脱ガス精錬法によって極低炭素鋼
を製造するに際し、脱炭速度を速め、これによって、溶
鋼中の炭素含有量を従来よりも低減し、しかも、浸漬管
の裏張り耐火物を損傷させることが少なく、これらによ
って、極低炭素鋼を効率的に製造することができる方法
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、ＲＨ式
真空脱ガス精錬法によって極低炭素鋼を製造するに際
し、溶鋼の炭素含有量が50ppm 以下になった脱炭の後期
に、溶鋼中の溶存酸素量が 100〜200ppmの範囲内になる
ように、溶鋼中に脱酸剤を添加すれば、脱炭反応が促進
されることを知見した。

【０００７】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、溶鋼精錬用真空槽の底壁に、下方に向っ
て突出するように垂直に連結された上昇管および下降管
を、前記真空槽の下方に位置する取鍋内に収容された溶
鋼中に浸漬し、前記真空槽内を減圧しながら、前記上昇
管から不活性ガスを吹き込んで、前記取鍋内の溶鋼を前
記上昇管を通して前記真空槽内に吸い上げ、前記溶鋼を
前記真空槽内において脱ガスし、そして、前記真空槽内
に吸い上げた溶鋼を、前記下降管を通って前記取鍋内に
戻して、前記溶鋼を、前記取鍋と前記真空槽との間を循
環させ、かくして、前記取鍋内の溶鋼を脱炭し、極低炭
素鋼を製造する方法において、前記溶鋼の炭素含有量が
50ppm以下になった脱炭の後期に、溶鋼中の溶存酸素量
が 100〜200ppmの範囲内になるように、前記溶鋼中に脱
酸剤を添加することに特徴を有するものである。

【０００８】

【作用】ＲＨ式真空脱ガス精錬法による脱炭反応は、溶
鋼中の炭素と酸素とが反応して生成したＣＯ気泡によっ
て進行する。ＣＯ気泡は、不均一核生成の理論による
と、溶鋼の不均一界面、即ち、真空槽、上昇管、下降管
および取鍋の裏張り耐火物と溶鋼との接触面において生
成しやすい。

【０００９】精錬が進んで、脱炭後期のように、溶鋼中
の炭素量が少なくなって、上述した炭素と酸素との反応
力が減少してくると、上述した反応を維持させるために
は、ＣＯ気泡の核生成を積極的に行わせることが必要に
なる。溶鋼中に、ＣＯ気泡の核が生成しやすい物質を存
在させる手段としては、取鍋内の溶鋼中に、直接酸化物
等を吹き込むことが考えられるが、このような方法は、
溶鋼中への酸化物の吹込み深さや効率の点から、必ずし
も効果のある方法ではない。

【００１０】そこで、この発明においては、溶鋼の炭素
含有量が 50ppm以下になった脱炭の後期に、溶鋼中に例
えばアルミニウム(Al)のような脱酸剤を添加して、アル
ミナ( Al₂O₃ ) のような脱酸生成物を生じさせ、この脱
酸生成物をＣＯ気泡の核となし、これによって、脱炭反
応を促進させるものである。上述した脱酸生成物は、溶
鋼全域にわたり分散して生成するので、脱炭反応が効率
的に促進される。

【００１１】しかしながら、溶鋼中への脱酸剤の添加に
よって、溶鋼を完全にキルド状態にすると、溶鋼中に、
脱炭反応に寄与すべき酸素が無くなる。従って、脱炭反
応を阻害させない程度に、溶鋼中に溶存酸素を残す必要
がある。このような観点から、溶鋼中の溶存酸素量は 1
00〜200ppmの範囲内に限定すべきである。溶存酸素量
が、 100ppm 未満または200ppm超では、脱炭反応が低下
する。

【００１２】溶鋼中に添加する脱酸剤としては、アルミ
ニウム、チタン、、シリコン、マンガンおよびジルコニ
ウム等のうちの少なくとも１つが使用される。脱酸剤
は、真空槽内に吸い上げられた溶鋼中に添加しても、ま
たは、取鍋内の溶鋼中に添加してもよい。

【００１３】脱酸剤の添加は、溶鋼中の炭素含有量が50
ppm 以下になった脱炭の後期に行うことが必要である。
炭素含有量が50ppm 超の溶鋼中に脱酸剤を添加すると、
炭素と酸素との反応力が、ある程度維持されている状態
で、溶存酸素の量を減らすことになり、その反応力が減
少する結果、逆に脱炭反応が低下する問題が生ずる。

【００１４】図１は、この発明の方法を実施するための
装置の一例を示す概略垂直断面図である。図１に示すよ
うに、溶鋼精錬用真空槽１の底壁1aには、下方に向って
突出するように垂直に、上昇管２および下降管３が連結
されている。上昇管２および下降管３の各々の下部は、
真空槽１の下方に位置する取鍋４内に収容された溶鋼５
中に浸漬されている。上昇管２には、不活性ガスの吹込
み管６が連結されている。真空槽１の一方の側壁1bに
は、真空槽１内に吸い上げられた溶鋼５中に酸化剤を添
加するための、その一端がホッパ８に接続された樋７が
設けられている。９は、真空槽１内を減圧するための、
真空ポンプに接続された導管である。

【００１５】真空槽１内を減圧しながら、上昇管２に連
結された吹込み管６を通して、不活性ガスを吹き込ん
で、取鍋４内の溶鋼５を、上昇管２を通して真空槽１内
に吸い上げ、そして、真空槽１内に吸い上げた溶鋼５
を、下降管３を通って取鍋４内に戻して、溶鋼５を、取
鍋４と真空槽１との間を循環させ、取鍋４内の溶鋼５を
脱炭する。溶鋼５の炭素含有量が50ppm 以下になった脱
炭の後期に、真空槽１内に吸い上げられた溶鋼５中に、
脱酸剤を樋７によって、溶鋼中の溶存酸素量が 100〜20
0ppmの範囲内になるように添加する。その結果、上述し
たように、添加された脱酸剤によって、脱酸生成物が生
じ、この脱酸生成物がＣＯ気泡の核となって、脱炭反応
が促進される。

【００１６】

【実施例】次に、この発明を、実施例により比較例と対
比しながら更に詳述する。図１に示した、溶鋼処理能力
250tのＲＨ式真空脱ガス精錬装置を使用し、下記表１に
示す化学成分組成の溶鋼を脱炭した。

【００１７】真空槽１内を１torr以下にまで減圧し、上
昇管２に連結された吹込み管６を通して、アルゴンガス
を2000Nl/minの量で吹き込んで、取鍋４内の溶鋼５を、
上昇管２を通して真空槽１内に吸い上げ、そして、真空
槽１内に吸い上げた溶鋼５を、下降管３を通って取鍋４
内に戻して、溶鋼５を、取鍋４と真空槽１との間を循環
させ、取鍋４内の溶鋼５を脱炭した。

【００１８】溶鋼の炭素含有量が50ppm 以下になった脱
炭の後期に、真空槽１内に吸い上げられた溶鋼５中に、
樋７より、脱酸剤としてのアルミニウム粉を、溶鋼中の
溶存酸素量が 100〜200ppmの範囲内になるように添加し
た。

【００１９】図２は、このようにして、アルミニウム粉
を添加したときの、溶鋼中の溶存酸素量と脱炭速度との
関係を示すグラフである。図２において、横軸は溶鋼中
の溶存酸素量を示し、縦軸は脱炭速度を示す。

【００２０】脱炭反応は、溶鋼中の炭素量が約50ppm の
領域を、下記(1) 式によって評価した。 ｄ〔Ｃ〕／ｄｔ＝−Ｋｃ〔Ｃ〕────(1) 但し、Ｃ ：溶鋼中の炭素量、 Ｋｃ：脱炭速度定数、 ｔ ：時間。

【００２１】図２から、溶鋼中の溶存酸素量が 100〜20
0ppmの範囲内のときに、脱炭反応が極めて速くなること
が明らかである。なお、図２において、斜線で示した範
囲は、脱酸剤を添加しない従来の例である。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の方法によ
れば、ＲＨ式真空脱ガス精錬法によって極低炭素鋼を製
造するに際し、脱炭速度が著しく速められ、これによっ
て、溶鋼中の炭素含有量を従来よりも低減し、極低炭素
鋼を効率的に製造することができる、工業上有用な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施するための装置の一例を
示す概略垂直断面図である。

【図２】この発明の方法によって溶鋼を脱炭したとき
の、溶鋼中の溶存酸素量と脱炭速度との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 真空槽、 ２ 上昇管、 ３ 下降管、 ４ 取鍋、 ５ 溶鋼、 ６ ガス吹込み管、 ７ 樋、 ８ ホッパ、 ９ 導管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼精錬用真空槽の底壁に、下方に向っ
   て突出するように垂直に連結された上昇管および下降管
   を、前記真空槽の下方に位置する取鍋内に収容された溶
   鋼中に浸漬し、前記真空槽内を減圧しながら、前記上昇
   管から不活性ガスを吹き込んで、前記取鍋内の溶鋼を前
   記上昇管を通して前記真空槽内に吸い上げ、前記溶鋼を
   前記真空槽内において脱ガスし、そして、前記真空槽内
   に吸い上げた溶鋼を、前記下降管を通って前記取鍋内に
   戻して、前記溶鋼を、前記取鍋と前記真空槽との間を循
   環させ、かくして、前記取鍋内の溶鋼を脱炭し、極低炭
   素鋼を製造する方法において、 前記溶鋼の炭素含有量が 50ppm以下になった脱炭の後期
   に、溶鋼中の溶存酸素量が 100〜200ppmの範囲内になる
   ように、前記溶鋼中に脱酸剤を添加することを特徴とす
   る、極低炭素鋼の製造方法。
2. 【請求項２】 前記脱酸剤として、アルミニウム、チタ
   ン、シリコン、マンガン、カルシウムおよびジルコニウ
   ムのうちの少なくとも１つを使用する、請求項１に記載
   の方法。