JPH062896B2 - 希土類金属による溶鋼の脱窒法 - Google Patents
希土類金属による溶鋼の脱窒法Info
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈発明の目的〉 産業上の利用分野 本発明は希土類金属による溶鋼の脱窒法に係り、詳しく
は、厚板製品の溶接部靱性改善に有効な希土類金属によ
る溶鋼の脱窒法に係る。
は、厚板製品の溶接部靱性改善に有効な希土類金属によ
る溶鋼の脱窒法に係る。
従来の技術 厚板製品では大入熱溶接時の溶接部靱性改善の点から、
製品中に含有するＮ量は低い方が好ましい。一般に、転
炉→２次精錬→連鋳あるいは造塊プロセスでは、溶銑段
階で窒素含有量（以下［Ｎ］で示す）は100ppm前後であ
り、転炉製錬中に10〜20ppm程度まで脱窒されるが、そ
の後の工程では何れも吸窒が進行し、半成品であるスラ
ブ中には40ppm程度の［Ｎ］が含有される。従来は、極
低窒化のニーズに対し、例えば、特開昭58-189315号の
如く転炉以降での吸窒を徹底的に防止する方法（すなわ
ち、未脱酸出鋼や注入時の雰囲気中のN2分圧を低下させ
る等）のみが実施されているにすぎない。このような吸
窒を防止する方法ではいかに徹底的に実施しても、第2
図に示すように鋳片中の［Ｎ］は20ppm程度が限界であ
る。これは各工程での完全な雰囲気制御が不可能なこと
および合金鉄中に含有される［Ｎ］によるためと考えら
れる。
製品中に含有するＮ量は低い方が好ましい。一般に、転
炉→２次精錬→連鋳あるいは造塊プロセスでは、溶銑段
階で窒素含有量（以下［Ｎ］で示す）は100ppm前後であ
り、転炉製錬中に10〜20ppm程度まで脱窒されるが、そ
の後の工程では何れも吸窒が進行し、半成品であるスラ
ブ中には40ppm程度の［Ｎ］が含有される。従来は、極
低窒化のニーズに対し、例えば、特開昭58-189315号の
如く転炉以降での吸窒を徹底的に防止する方法（すなわ
ち、未脱酸出鋼や注入時の雰囲気中のN2分圧を低下させ
る等）のみが実施されているにすぎない。このような吸
窒を防止する方法ではいかに徹底的に実施しても、第2
図に示すように鋳片中の［Ｎ］は20ppm程度が限界であ
る。これは各工程での完全な雰囲気制御が不可能なこと
および合金鉄中に含有される［Ｎ］によるためと考えら
れる。
また、希土類金属による脱窒効果は従来より知られてい
たが、溶鋼の事前処理を行なわずに希土類金属を添加し
ても、希土類金属は炭素や酸素等と優先的に反応するた
め、工業的なレベルでの脱窒は困難であった。
たが、溶鋼の事前処理を行なわずに希土類金属を添加し
ても、希土類金属は炭素や酸素等と優先的に反応するた
め、工業的なレベルでの脱窒は困難であった。
発明が解決しようとする問題点 本発明はこれらの問題点の解決を目的とし、具体的に
は、溶鋼中の炭素含有量［Ｃ］および遊離酸素含有量
［Ｏ］freeを低下させることによって希土類金属による
脱窒を優先的に進行させる希土類金属による溶鋼の脱窒
法を提供することを目的とする。
は、溶鋼中の炭素含有量［Ｃ］および遊離酸素含有量
［Ｏ］freeを低下させることによって希土類金属による
脱窒を優先的に進行させる希土類金属による溶鋼の脱窒
法を提供することを目的とする。
〈発明の構成〉 問題点を解決するための手段ならびにその作用 本発明は、炭素含有量0.01重量％以下、遊離酸素含有量
10ppm以下および硫黄含有量0.01重量％以下に溶製した
溶鋼中に希土類金属若しくは希土類金属含有物を希土類
金属純分として0.1〜3.0kg/tを添加し処理することを特
徴とする。
10ppm以下および硫黄含有量0.01重量％以下に溶製した
溶鋼中に希土類金属若しくは希土類金属含有物を希土類
金属純分として0.1〜3.0kg/tを添加し処理することを特
徴とする。
以下、図面によって本発明の手段たる構成ならびに作用
を説明すると、次の通りである。
を説明すると、次の通りである。
第１図は実施例における転炉吹錬以降の各工程における
［Ｎ］の推移を示すグラフであり、第２図は従来法の転
炉吹錬以降の各工程における［Ｎ］の推移を示すグラフ
である。
［Ｎ］の推移を示すグラフであり、第２図は従来法の転
炉吹錬以降の各工程における［Ｎ］の推移を示すグラフ
である。
珪素鋼は従来より［Ｎ］ レベルが７〜10ppmと非常に
低いという特徴があった。珪素鋼においては、電磁特性
改善のため極低硫黄化が必要であるが、従来より特開昭
58-204115号記載の如く、希土類金属の添加により
［Ｓ］は40ppm→10ppmに低下することが知られていた。
この際に希土類金属の添加前後で［Ｎ］を分析したとこ
ろ、脱窒が進行していることが明らかとなった。これ
は、希土類金属添加時の溶鋼中［Ｃ］が50ppm以下、
［Ｏ］freeが10ppm以下となっているため、希土類金属
による脱窒が優先的に進行するためと考えられる。
低いという特徴があった。珪素鋼においては、電磁特性
改善のため極低硫黄化が必要であるが、従来より特開昭
58-204115号記載の如く、希土類金属の添加により
［Ｓ］は40ppm→10ppmに低下することが知られていた。
この際に希土類金属の添加前後で［Ｎ］を分析したとこ
ろ、脱窒が進行していることが明らかとなった。これ
は、希土類金属添加時の溶鋼中［Ｃ］が50ppm以下、
［Ｏ］freeが10ppm以下となっているため、希土類金属
による脱窒が優先的に進行するためと考えられる。
希土類金属は溶鋼中の［Ｏ］，［Ｎ］，［Ｓ］および
［Ｃ］との親和力が強いことは従来より知られていた
が、一般の厚板製品のように［Ｃ］を0.04％以上に成分
調整された溶鋼に希土類金属を添加しても脱窒効果は認
められない。これは、希土類金属が炭化物生成等に消費
されるためである。これをCeを例として説明すると、Ce
の酸化物、窒化物、硫化物および炭化物の1600℃におけ
る生成自由エネルギーは、Ce2O3；−613000J/mol、Ce
S；−165000J/mol、CeN；−191000J/mol、CeC；−88000
J/molである。この中でCeCは他の化合物と比較して生成
しにくいと考えられるが、溶鋼中の［Ｏ］，［Ｓ］，
［Ｎ］が１×100〜１×101ppmであるのに対し、［Ｃ］
は１×102〜１×103ppmと2オーダー高いため、優先的に
炭化物を生成することによるものと考えられる。そこ
で、希土類金属を添加する前の事前溶鋼処理として真空
脱ガス装置により脱炭処理を施して溶鋼中の［Ｃ］を0.
01重量％以下とし、かつ溶鋼中［Ｏ］freeを10ppm以
下、［Ｓ］を0.01重量％以下とすることによって、希土
類金属と溶鋼中の［Ｎ］との反応を優先的に進行させる
溶鋼の脱窒法を開発するに至った。
［Ｃ］との親和力が強いことは従来より知られていた
が、一般の厚板製品のように［Ｃ］を0.04％以上に成分
調整された溶鋼に希土類金属を添加しても脱窒効果は認
められない。これは、希土類金属が炭化物生成等に消費
されるためである。これをCeを例として説明すると、Ce
の酸化物、窒化物、硫化物および炭化物の1600℃におけ
る生成自由エネルギーは、Ce2O3；−613000J/mol、Ce
S；−165000J/mol、CeN；−191000J/mol、CeC；−88000
J/molである。この中でCeCは他の化合物と比較して生成
しにくいと考えられるが、溶鋼中の［Ｏ］，［Ｓ］，
［Ｎ］が１×100〜１×101ppmであるのに対し、［Ｃ］
は１×102〜１×103ppmと2オーダー高いため、優先的に
炭化物を生成することによるものと考えられる。そこ
で、希土類金属を添加する前の事前溶鋼処理として真空
脱ガス装置により脱炭処理を施して溶鋼中の［Ｃ］を0.
01重量％以下とし、かつ溶鋼中［Ｏ］freeを10ppm以
下、［Ｓ］を0.01重量％以下とすることによって、希土
類金属と溶鋼中の［Ｎ］との反応を優先的に進行させる
溶鋼の脱窒法を開発するに至った。
この際に［Ｃ］の上限を規制する理由は上述の通りであ
り、また、［Ｏ］freeの上限を規制する理由は［Ｃ］と
同様の理由である。すなわち、Ceを例とすれば1600℃に
おいて、Ce2O3およびCeNの生成自由エネルギーは、 Ce2O3(S)＝2Ce＋３０ ΔＧ０＝613000J/mol CeN(s)＝Ce+N ΔG0＝191000J/mol であり、これにより次の反応の自由エネルギーは、 Ce2O3+2N＝2CeN＋３０ ΔG0＝231000J/mol であり、この反応の平衡定数Kは3.63×10-7となる。従
って、Ceによる脱窒反応を効率的に進行させるには
［Ｏ］freeが低いほど好ましいが、工業的には10ppm以
下とすればよい。また、［Ｓ］についても脱窒効率上、
事前処理として0.01重量％以下とする必要がある。
り、また、［Ｏ］freeの上限を規制する理由は［Ｃ］と
同様の理由である。すなわち、Ceを例とすれば1600℃に
おいて、Ce2O3およびCeNの生成自由エネルギーは、 Ce2O3(S)＝2Ce＋３０ ΔＧ０＝613000J/mol CeN(s)＝Ce+N ΔG0＝191000J/mol であり、これにより次の反応の自由エネルギーは、 Ce2O3+2N＝2CeN＋３０ ΔG0＝231000J/mol であり、この反応の平衡定数Kは3.63×10-7となる。従
って、Ceによる脱窒反応を効率的に進行させるには
［Ｏ］freeが低いほど好ましいが、工業的には10ppm以
下とすればよい。また、［Ｓ］についても脱窒効率上、
事前処理として0.01重量％以下とする必要がある。
希土類金属(REM)添加時の溶鋼成分と脱窒率 の関係を求めた結果を第1表に示す。すなわち、処理前
の溶鋼中の［Ｃ］，［Ｏ］freeおよび［Ｓ］が本発明範
囲内にある実験No.４，５，７，８，９は希土類金属の
添加により脱窒率25〜56％が得られ、比較例のNo.１，
２，３，６の20％以下と比較して格段の脱窒率の向上が
見られた。
の溶鋼中の［Ｃ］，［Ｏ］freeおよび［Ｓ］が本発明範
囲内にある実験No.４，５，７，８，９は希土類金属の
添加により脱窒率25〜56％が得られ、比較例のNo.１，
２，３，６の20％以下と比較して格段の脱窒率の向上が
見られた。
また、希土類金属の添加量については、上述の事前処理
による溶鋼成分により異なるが、0.1kg/t未満ではNo.10
に示すように工業的な脱窒は困難であり、また、3kg/t
以上添加してもNo.11に示すように脱窒率の向上がみら
れず、鋳造工程での希土類金属化合物によるノズル詰り
の発生頻度が大きくなるので有利ではない。
による溶鋼成分により異なるが、0.1kg/t未満ではNo.10
に示すように工業的な脱窒は困難であり、また、3kg/t
以上添加してもNo.11に示すように脱窒率の向上がみら
れず、鋳造工程での希土類金属化合物によるノズル詰り
の発生頻度が大きくなるので有利ではない。
実施例 以下、実施例によって更に説明する。
転炉吹錬後、未脱酸出鋼を実施し、RH脱ガス処理で脱炭
し、Al等による脱酸後、RH工程において希土類金属（La
30%、Ce50%、Pr5%、Nd14%）を1.0kg/t添加した際の各工程
での［Ｎ］の推移を第1図に示す。なお、希土類金属添
加前の溶鋼は上記事前処理によって本発明に係る
［Ｃ］，［Ｏ］free，［Ｓ］の範囲内にある。
し、Al等による脱酸後、RH工程において希土類金属（La
30%、Ce50%、Pr5%、Nd14%）を1.0kg/t添加した際の各工程
での［Ｎ］の推移を第1図に示す。なお、希土類金属添
加前の溶鋼は上記事前処理によって本発明に係る
［Ｃ］，［Ｏ］free，［Ｓ］の範囲内にある。
これを従来法に係る第2図と比較すると明らかなようにR
H前において約15ppmの［Ｎ］を含有する溶鋼は希土類金
属の添加により［Ｎ］が大幅に低下した。
H前において約15ppmの［Ｎ］を含有する溶鋼は希土類金
属の添加により［Ｎ］が大幅に低下した。
すなわち、第2図に示した従来法では脱ガス処理中で2pp
mの［Ｎ］の上昇があるが、本発明法では7ppm前後の脱
窒が進行し、また、鋳造中におけるタンディッシュ内で
の［Ｎ］レベルは従来法より10ppm程度低下し約10ppm
［Ｎ］であった。従って、本発明法の適用により［Ｎ］
が10ppmレベルの極低窒素鋼の製造が可能となった。
mの［Ｎ］の上昇があるが、本発明法では7ppm前後の脱
窒が進行し、また、鋳造中におけるタンディッシュ内で
の［Ｎ］レベルは従来法より10ppm程度低下し約10ppm
［Ｎ］であった。従って、本発明法の適用により［Ｎ］
が10ppmレベルの極低窒素鋼の製造が可能となった。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、炭素含有量0.01重量％
以下、遊離酸素含有量10ppm以下および硫黄含有量0.01
重量％以下に溶製した溶鋼中に希土類金属若しくは希土
類金属含有物を希土類金属純分として0.1〜3.0kg/tを添
加し処理することを特徴とする希土類金属による溶鋼の
脱窒法であって、本法の適用により、［Ｎ］が10ppm前
後の極低窒素鋼の製造が可能となり、厚板製品における
大入熱溶接時の溶接部靱性が大幅に改善された。
以下、遊離酸素含有量10ppm以下および硫黄含有量0.01
重量％以下に溶製した溶鋼中に希土類金属若しくは希土
類金属含有物を希土類金属純分として0.1〜3.0kg/tを添
加し処理することを特徴とする希土類金属による溶鋼の
脱窒法であって、本法の適用により、［Ｎ］が10ppm前
後の極低窒素鋼の製造が可能となり、厚板製品における
大入熱溶接時の溶接部靱性が大幅に改善された。
第1図は実施例における転炉吹錬以降の各工程における
［Ｎ］の推移を示すグラフ、第2図は従来法の転炉吹錬
以降の各工程における［Ｎ］の推移を示すグラフであ
る。
［Ｎ］の推移を示すグラフ、第2図は従来法の転炉吹錬
以降の各工程における［Ｎ］の推移を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】炭素含有量0.01重量％以下、遊離酸素含有
量10ppm以下および硫黄含有量0.01重量％以下に溶製し
た溶鋼中に希土類金属若しくは希土類金属含有物を希土
類金属純分として0.1〜3.0kg/tを添加し処理することを
特徴とする希土類金属による溶鋼の脱窒法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP770987A JPH062896B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 希土類金属による溶鋼の脱窒法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP770987A JPH062896B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 希土類金属による溶鋼の脱窒法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176417A JPS63176417A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH062896B2 true JPH062896B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=11673267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP770987A Expired - Fee Related JPH062896B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 希土類金属による溶鋼の脱窒法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062896B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002313307B2 (en) | 2001-06-28 | 2005-08-11 | Nippon Steel Corporation | Low carbon steel sheet, low carbon steel cast piece and method for production thereof |
| JP5332568B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2013-11-06 | 新日鐵住金株式会社 | 溶鋼の脱窒素方法 |
| CN114590892B (zh) * | 2020-12-04 | 2023-05-26 | 中国石油天然气集团有限公司 | 稀土尾水脱氮装置及方法 |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP770987A patent/JPH062896B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176417A (ja) | 1988-07-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |