JPH07224313A - Co脱酸を利用した高清浄度鋼の製造方法 - Google Patents

Co脱酸を利用した高清浄度鋼の製造方法

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JPH07224313A
JPH07224313A JP1752694A JP1752694A JPH07224313A JP H07224313 A JPH07224313 A JP H07224313A JP 1752694 A JP1752694 A JP 1752694A JP 1752694 A JP1752694 A JP 1752694A JP H07224313 A JPH07224313 A JP H07224313A
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JP
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molten steel
oxygen
deoxidation
free
steel
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JP1752694A
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Toshiaki Okimura
利昭 沖村
Jun Hirama
潤 平間
Yoshio Nakajima
義夫 中島
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CO脱酸によりフリー[O]を極低レベルま
で下げ、脱酸剤として添加されるAlの必要量を抑え、
清浄度の高い極低酸素鋼を得る。 【構成】 [C]≧0.10重量%以上に精練した溶鋼
を真空脱ガス装置で減圧処理する際、1330Pa以下
の減圧雰囲気に保持された溶鋼に0.03〜0.30N
3 /分・トンの流量で酸素又は酸素含有ガスを供給し
ながらフリー[O]≦30ppmまで減圧処理し、
[C]が0.08〜0.02に達したとき送酸を中止
し、次いでAlを添加する。 【効果】 フリー[O]が低い溶鋼にAlが添加される
ため、Alの添加歩留りが向上すると共に、鋼中に残留
する脱酸生成物Al23 が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CO脱酸を利用した減
圧処理により高清浄度鋼を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】転炉,電気炉等で精錬した溶鋼は、R
H,DH等の真空脱ガス装置を使用した減圧処理によっ
て清浄度を高めた後、連続鋳造される。脱ガス処理とし
て、たとえば特開昭54−93618号公報では、低真
空処理で[C]によって弱い脱酸を行った後、Al添加
することにより、転炉鋼から[C]=0.03〜0.1
0%の低炭素鋼を溶製している。RH真空脱ガスでは、
たとえば図1に設備構成を示す真空脱ガス装置が使用さ
れる。真空容器10は、一対の上昇管11及び下降管1
2を容器底部に備えており、容器内部13が適宜の真空
源に接続されている。上昇管11には、不活性ガス吹込
み用のノズル14が設けられている。
【0003】転炉又は電気炉で溶製された溶鋼30は、
取鍋20にチャージされる。溶鋼30に上昇管11及び
下降管12の下部を浸漬し、真空容器10を排気する
と、容器内部13の真空度に応じて上昇管11及び下降
管12内を溶鋼30が上昇する。ノズル14から不活性
ガスを吹き込むとき、上昇管11内にある溶鋼の見掛け
比重が小さくなる。そのため、溶鋼30は、上昇流31
となって上昇管11を上昇し、真空容器10に送り込ま
れる。真空容器10内の溶鋼32に含まれているガス成
分は、容器内部13の真空雰囲気に溶鋼32が曝されて
いるので、溶鋼32から雰囲気に放出される。ガス成分
が少なくなった溶鋼32は、比重が大きくなり、下降流
33として真空容器10から取鍋20に返送される。溶
鋼30は、取鍋20→上昇管11→容器内部13→下降
管12→取鍋20の順に繰返し還流し、[H],[O]
等のガス成分がH2 ,CO等として除去される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の減圧処理は、真
空度1330Paを超える雰囲気下で[C]=0.08
〜0.04程度の溶鋼を処理している。この条件下で減
圧処理された溶鋼は、300±100ppmの範囲でフ
リー[O]にバラツキが生じる。溶鋼の[O]を下げる
ため、Alが添加される。Alは[Al]+[O]→A
23 の反応に従って溶鋼を脱酸するが、脱酸直後の
トータル[O]は約60ppm以上が通常である。この
ように溶鋼中に懸濁している脱酸生成物Al23 は、
連鋳用のロングノズルや浸漬ノズルを閉塞させる原因と
なり、連々鋳性を劣化させる。得られた鋼材も、清浄度
が悪く、圧延や加工の際に欠陥が発生し易くなる。そこ
で、たとえばRH処理では、引き続き溶鋼を還流させる
ことによってAl23 を浮上分離させている。しか
し、トータル[O]を40ppm以下とするには、少な
くとも5分以上の還流時間が必要とされ、生産性が阻害
される。また、Al脱酸前の溶鋼のトータル[O]にバ
ラツキがあるため、比較的多量のAlを添加することが
必要とされ、しかも脱酸後の[Al]的中精度が低下す
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、CO脱酸を利用した減圧処理で[O]を低
下した溶鋼をAl脱酸することにより、Al添加量を少
なくすると共に、脱酸生成物Al23 が介在物として
残留することを極力抑制し、清浄度の優れた低炭素鋼を
安価に且つ生産性よく製造することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、[C]≧0.10重量%以上に
精練した溶鋼を真空脱ガス装置で減圧処理する際、13
30Pa以下の減圧雰囲気に保持された溶鋼に0.03
〜0.30Nm3 /分・トンの流量で酸素又は酸素含有
ガスを供給しながらフリー[O]≦30ppmまで減圧
処理し、[C]が0.08〜0.02重量%に達したと
き送酸を中止し、次いでAlを添加することを特徴とす
る。減圧処理時にCO脱酸を活発に行わせる上で、減圧
処理前の[C]が0.15重量%以上である溶鋼を使用
することが好ましい。溶鋼の[C]は、転炉,電気炉等
における吹止めによって調整される。また、目標の製品
[C]とするために、減圧処理中の[C]が0.08〜
0.02重量%の範囲にある所定[C]濃度において送
酸を停止する。本発明では、たとえば図2に示すよう
に、酸素ランス40を上蓋に貫通させた真空容器10を
使用し、酸素ランス40から溶鋼32の表面に向けて酸
素ガス41又はAr−O2 等の酸素混合ガス(以下、酸
素で代表させる)を吹き付ける。酸素ガス41は、
[C]+[O]→COの反応に従って溶鋼中の炭素と反
応し、反応生成物であるCOガスを容器内部13に放出
させる。図2では、酸素上吹きを示しているが、浸漬羽
口を介した横吹き,斜め吹き等で、或いは横吹き,斜め
吹き等を上吹きに組合せて送酸することもできる。
【0006】
【作用】本発明に従った減圧処理は、処理前の[C]が
0.10重量%以上,好ましくは0.15重量%以上の
中炭素レベルまで精練された溶鋼を使用している。
[C]が0.10重量%以上と高い溶鋼に1330Pa
以下の減圧雰囲気下で酸素を供給すると、[C]+
[O]→COの反応に従って脱炭反応が促進される。脱
炭反応によって生じたCOガスは、溶鋼中を浮上する際
に溶鋼をバブリングするため、[H],[N]等の他の
ガス成分も除去される。CO脱酸による作用は、予想外
に大きく、フリー[O]が短時間で低下する。その結
果、[O]が極めて低い溶鋼が迅速に得られる。たとえ
ば、[C]=0.08〜0.02重量%の目標炭素濃度
で送酸を停止したとき、フリー[O]が30ppm以下
になる。CO脱酸された溶鋼にAlを添加することによ
り、トータル[O]≦20ppmの溶鋼が得られる。フ
リー[O]が30ppm以下と低い溶鋼にAlが添加さ
れるため、Al歩留りが高位で安定し、[O]≦20p
pm以下の高清浄度鋼が得られる。しかも、溶鋼中に懸
濁するAl23 等の脱酸生成物も少ないため、ロング
ノズル,浸漬ノズル等に閉塞を起こすことなく、高い連
々鋳比で鋳片に製造される。また、Al含有量の的中精
度も向上する。
【0007】本発明で処理される溶鋼は、[C]レベル
が高いことから、送酸量を大きく設定し、単位時間当り
の脱炭量を大きく保つことができる。また、脱炭反応が
盛んに行われ、多量のCOガス気泡が溶鋼中に発生す
る。COガス気泡は、溶鋼表面の撹拌やスプラッシュの
発生等を活発化し、気液反応界面積を増大させる。これ
により、溶鋼の脱窒も進行する。すなわち、減圧処理前
の溶鋼の[C]を0.10重量%以上とし、且つ0.0
3〜0.30Nm3 /分・トンの流量で送酸することに
より、脱酸,脱窒が促進される。フリー[O]の低減及
びCOガス気泡による溶鋼の撹拌作用は、出鋼時の
[C]を0.10重量%以上としたときに顕著となる。
[C]が0.10重量%未満になると、溶鋼に含まれて
いるフリー[O]が高くなり、溶鋼表面に吸着された酸
素による弊害が現れ始める。
【0008】脱ガス反応に有効な気液界面積を増大させ
る上で、酸素供給速度を0.03〜0.30Nm3 /分
・トンの範囲に維持することが必要である。酸素供給速
度が0.03Nm3 /分・トン未満では、界面の撹乱や
反応界面積の増大に必要なCOガス気泡の発生が少な
く、脱酸・脱炭速度が低下する。その結果、長時間にわ
たる減圧処理が必要となる。逆に0.30Nm3 /分・
トンを超える酸素供給速度では、スプラッシュの発生が
激しくなり、真空容器10の内壁や酸素ランス40に付
着する地金が多くなる。また、溶鋼32に取り込まれる
酸素が増加し、処理中のフリー[O]が低く保たれず、
溶鋼の清浄度が低下する。送酸の作用は、真空度133
0Pa以下の減圧雰囲気に溶鋼を曝すとき顕著となる。
これは、真空度が1330Pa以下になると、雰囲気中
のCOガス分圧が低下し、溶鋼表面に吸着されている酸
素や脱炭反応で生成したCOガスが雰囲気中に放出され
易くなり、脱酸・脱炭反応が促進されることに由来す
る。
【0009】[C]が0.02重量%程度までは、フリ
ー[O]に起因する悪影響が実質的にないので、送酸を
継続しながら脱ガス処理することが好ましい。しかし、
[C]が0.02重量%を下回る処理後期に送酸を継続
すると、溶鋼に取り込まれるフリー[O]が増加し、吸
着酸素による悪影響が現れる傾向がみられる。そこで、
[C]≧0.02重量%の炭素領域にある処理後期に送
酸を中止する。送酸中止までに脱酸・脱炭と共に脱窒も
十分進行しているため、低炭素・高フリー[O]となる
処理後期における脱窒速度の低下による実害が回避さ
れ、極低窒素鋼が高生産性で溶製される。減圧処理され
た溶鋼は、フリー[O]が20ppm以下と十分に低下
しているため、脱酸に必要なAlの添加量が少なくて済
む。その結果、Al添加により、清浄度を低下させるA
23 の生成が抑制され、トータル[O]が30pp
m以下になる。また、Al歩留りも70〜80%の高位
で安定する。この点、従来の減圧処理された溶鋼は、
[O]に300±100ppmのバラツキがあり、Al
脱酸直後のトータル[O]が60ppm以上になる。し
かも、Al歩留りは、40〜60%と低い。
【0010】
【実施例】図2に示したRH脱ガス装置を使用して溶鋼
を脱窒することに本発明を適用した実施例を説明する。
しかし、本発明はこれに拘束されるものではなく、DH
等の他の形式の脱ガス装置に対しても同様に適用される
ことは勿論である。転炉で[C]=0.26重量%に吹
止めしたフリー[O]=76ppmの溶鋼30を取鍋2
0にチャージした。次いで、真空容器10の上昇管11
及び下降管12を溶鋼30に浸漬し、容器内部13を最
高到達真空度133Paまで真空排気した。この状態
で、0.07Nm3 /分・トンの流量で酸素41を酸素
ランス40から溶鋼32の表面に25分間吹き付けた。
その後、酸素の供給を中止し、133Paで2分間減圧
処理を施した。減圧処理の開始から終了までの全期間に
わたって、[C]及びフリー[O]の変動を調査した。
調査結果を、表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】このときの[C]及びフリー[O]の推移
を、雰囲気中のCO分圧との関連で図3に示す。図3に
は、[C]=0.068重量%及び[O]=330pp
mに吹止めされた溶鋼を真空雰囲気に曝した場合を比較
例として併せ示している。図3から明らかなように、
[C]=0.068重量%の低炭素領域まで転炉吹製し
た溶鋼を減圧処理した比較例では、処理後のフリー
[O]が200ppmを超える高位にあり、実質的なC
O脱酸が期待できなかった。これに対し、[C]=0.
26重量%の中炭素領域で吹止めした溶鋼を減圧処理し
た本発明例では、フリー[O]=20ppmまで脱酸で
きた。しかし、[C]が0.02重量%を下回るように
なると、フリー[O]を上昇させる傾向がみられた。こ
の対比から、[C]=0.1重量%以上の溶鋼を減圧処
理すると共に、0.02重量%以上の炭素領域で送酸を
中止するとき、フリー[O]の極めて低い溶鋼が得られ
ることが判る。
【0013】減圧処理が11分経過した時点で、フリー
[O]は、表1に示すように20ppmであった。フリ
ー[O]の固定に必要なAl添加量は、これら実測値か
ら、溶鋼基準で0.0022重量%であると算出され
る。そこで、算出値0.002重量%以上の添加量で変
動させ、Alを溶鋼に添加した。なお、Al添加に前後
して成分調整用の副原料を添加し、Al添加後に溶鋼を
133Paで2分間減圧処理し精製工程を終了した。精
製された溶鋼を連続鋳造し、得られたスラブを成分分析
すると共に、清浄度等を調査した。なお、清浄度は、J
IS G0555に基づいて調査し、d60×400
(%)で表した。また、Al23 は、王水を用いてA
23 のみを抽出分離して計測した。
【0014】
【表2】
【0015】調査結果を示す表2から明らかなように、
少量のAl添加で、清浄度を低下させるAl23 系介
在物として残留する割合が低く、[O]は10ppm以
下の極低酸素レベルになっている。脱酸後の溶鋼は、介
在物が少ない高清浄度鋼であることから、連々鋳比も従
来に比較して1.5倍と大幅に改善された。Alの添加
歩留りも高位で安定し、的中精度が高いAl含有量の鋼
材が得られた。以上の例では、転炉精錬した溶鋼を減圧
処理した場合を説明した。しかし、電気炉で溶製された
溶鋼を減圧処理した場合でも、減圧処理前に溶鋼の
[C]が同様に0.10重量%以上である限り、CO脱
酸によってフリー[O]を短時間に極低レベルまで下げ
ることが可能であった。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、[C]≧0.1重量%の中炭素溶鋼にCO脱酸を利
用した減圧処理を施すことにより、CO脱酸を活発に行
わせている。CO脱酸によりフリー[O]が短時間に3
0ppm以下の極低レベルまで低下するため、脱酸に必
要なAl添加量が少量で済み、清浄度が極めて高い極低
酸素溶鋼が得られる。得られた高清浄度溶鋼は、高い連
々鋳比でスラブに連鋳され、熱延,冷延等に際しても圧
延欠陥の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のRH脱ガス装置を使用した減圧処理
【図2】 本発明に従った減圧処理に使用されるRH脱
ガス装置
【図3】 RH脱ガス処理中における[C]とフリー
[O]との関係
【符号の説明】
10:真空容器 13:容器内部 30,32:
溶鋼 40:酸素ランス 41:酸素ガス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 [C]≧0.10重量%以上に精練した
    溶鋼を真空脱ガス装置で減圧処理する際、1330Pa
    以下の減圧雰囲気に保持された溶鋼に0.03〜0.3
    0Nm3 /分・トンの流量で酸素又は酸素含有ガスを供
    給しながらフリー[O]≦30ppmまで減圧処理し、
    [C]が0.08〜0.02に達したとき送酸を中止
    し、次いでAlを添加する高清浄度鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 減圧処理前の[C]が0.15重量%以
    上である溶鋼を使用する請求項1記載の製造方法。
JP1752694A 1994-02-14 1994-02-14 Co脱酸を利用した高清浄度鋼の製造方法 Withdrawn JPH07224313A (ja)

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