JPS5922765B2 - 硫化物の形熊を制御した低酸素、低硫黄鋼の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鋼中の硫化物の形態を制御して靭性の確保、
水素誘起割れ防止等、鋼の品質向上を目的とした脱酸脱
硫法の改良に関するものである。

従来からＣａは酸素、硫黄との親和力が大ｉく溶鋼中の
全酸素、全硫黄の低減に有効であり、かつ鋼材の靭性向
上管に重要な効果を有する事は知られている。

そして工業的にはＣａ添加剤として １ 鉄に固溶する元素と合金化したＣａ合金。

例えばＣａＳｉ、ＣａＡ１、Ｃａ５ｉＢａ、ＣａＳｉＭ
ｎＡｌ ｅｔｃ ２ ＣａＯ含有フラックス。

例えばＣａｂ、ＣａＯ＋ＣａＦ２に大別できる。

しかしこれらの溶鋼添加剤における、夫々の脱酸、脱硫
、あるいは硫化物形態の制御効果についての系統的、理
論的検討が未だ行われた例はない。

従来はＣａ又はＣａ化合物の効果を包括的に見なしてお
り添加剤（例えばＣａＳｉ又はＣａ０）溶鋼に添加しさ
えすれば脱酸、脱硫、硫化物形態制御が全て一律に行い
得ると考えられていた。

しかしながら実際には、このような単純な操作では上述
の全ての目的が一律に満足されるものではなく硫化物形
態制御を主目的とし、かつ脱酸、脱硫を同時に期待して
Ｃａ添加処理しても、必ずしも脱酸が十分でなく溶鋼の
清浄度が良くはならないという結果となっていた。

例えば工業的に最も良く用いられるＣａＳｉを硫化物形
態制御、及び脱硫を主目的としかつ脱酸を期待して溶鋼
に添加した場合後述の如く、ＣａＯ含有フラックスに比
較し、脱酸速度が小さく最高到達全酸素レベルはせいぜ
い４０ｐｐｍ前後にしか到らない。

従って例えば極寒冷地向ラインパイプの靭性確保、又は
、サワーガス含有天然ガス輸送用ラインパイプの耐水素
誘起割れ防止等近年厳しく要求される鋼材品質に対して
は、不充分であるのが現状である。

従来から酸化物介在物レベルが２０〜３０ｐｐｍの優れ
た清浄度と共に硫化物形態制御が共に満足する鋼の製造
法が久しく望まれてきた。

本発明は、以上のような事情にかんがみその要求を満た
すべ〈従来のＣａ添加について鋭意検討し、その解決に
到ったものである。

すなわち、Ｃａ合金及びＣａＯ含有フラックスについて
、脱酸、脱硫及び硫化物形態制御の効果に関し試験検討
した。

その結果、前記全ての目的を満足させるためには １ 出鋼時における予備脱酸処理工程 ２ 取鍋溶鋼内への粉体吹込による脱酸、脱硫工程 ３ 取鍋溶鋼内への粉体吹込による硫化物形態制御工程 の各工程を夫々分離する事が必要であり、そして出鋼時
の溶鋼を取鍋内で予備脱酸処理した後、ＣａＯ含有フラ
ックス及びＣａ合金の溶鋼への吹込操作を行なうについ
て、その時期と添加剤の選択と順序に重要な意味のある
事を知見した。

即ち本発明は、取鍋内の予め脱酸処理した溶鋼にＣａＯ
含有フラックスをキャリヤーガスにより吹込み、脱酸、
脱硫した後引きつづいて該溶鋼にＣａ合金を吹込み、溶
鋼中の硫化物形態を制御する事を特徴とする硫化物の形
態を制御した低酸素、低硫黄銅の製造法に関するもので
ある。

以下本発明について詳しく説明する ■ 脱酸について Ｃａ合金とＣａＯ含有フラックスの間には明らかに差異
がある。

（第１回）両者側れも脱酸速度式は次式のように表わす
事ができる ０ｆ１０ｉ ＝η＋（１−η）ｅｘｐ（−ｋｔ ）Ｏｆ
、Ｏｌ ；処理前後の全酸素 η＝ Ｑ ｏｏ ／Ｑ １ Ｑｏｏ ；到達限界全酸素（第２図） Ｋ；速度定数 ｔ：処理時間 実験結果からＣａ合金ではに＝０．２０ ＣａＯ含有フラツクスはに＝０．３５ となり定量的に脱酸速度差を導く事が出来た。

すなわち脱酸が目的の場合、Ｃａ合金よりＣａＯ含有フ
ラックスの方が効果的である。

又Ｃａ合金とＣａＯ含有フラックスの混合物の場合Ｃａ
合金による脱酸が反応を律速しＣａ合金単味と脱酸速度
定数は同じであるという結果が得られた。

これはＣａ合金の方がＣａＯ含有フラックスに比べ酸素
との親和力が強いが、生成した酸化物の浮上性の点では
、Ｃａ合金による酸化物の方が悪いからであると思われ
る。

また限界到達全酸素値が存在しスラグの組成に依存する
事が明らかである。

（第２図）２ 脱硫について 粉体添加剤吹込における脱硫精錬のメカニズムとしては
（イ）添加剤粒子が鋼浴中を上昇する間における反応（
ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｒｅａｃｔｉｏｎ ）（ロ）鋼
浴上のスラグによる反応（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｒｅａ
ｃｔｉｏｎ）の２つが考えられる。

−Ｃａ合金、ＣａＯ含有フラックス共
（ロ）の反応の寄与が非常に大きい。

即ちその理由として脱硫率と吹込材原単位との間には明
確な相関がないこと、脱硫挙動は、スラグ組成滓化状況
に大きく影響される事（第３図、第４図）又第３図より
スラグ組成の指標としてｍ ａｎｎｅｓ ｍ ａｎＳｌ
ａｇ Ｉｎｄｅｘ （Ｃａｏ ／ Ｓｉｏ２ ： Ａ１
２０３ ）に脱硫率が依存している事が判った。

Ｃａ合金とＣａＯ含有フラックスを比較するとＣａＯ含
有フラックスの方がＣａ合金より滓化が良好で脱硫率が
良い場合が多いが基本的な差はない。

３ 硫化物形態制御について ここで言う硫化物とはＭｎＳ の事であって、一般にＣ
ａはＭｎＳ の生成を抑えカルシウム・アルミネート
・サルファイドの球状介在物を生成する事はよく知られ
ており、この球状介在物は圧延鋼材中で変形しない性質
をもっている。

しかし本発明らの実験によれば、Ｃａ合金は硫化物の形
態の制御機能を有しているが、ＣａＯ含有フラックスは
斯る機能をもっていない事である。

以上１．２．３は本発明者らの数多くの実験結果から始
めて明らかになった事実である。

従って硫化物の形態を制御した低酸素、低硫黄銅を製造
する場合においては、前記知見に基づいて、次の一連の
工程を順次組合せて行うことが必要条件となるのである
。

即ち、先づ最初出鋼時において予め溶鋼を、例えばＡＩ
、Ａｌ−８ｉ、ＡＩ −８ｉ−Ｍｎ等の脱酸剤によって
予め脱酸しておく事、次いでこの溶鋼にＣａＯ含有フラ
ックスを吹込む事、なおフラックス吹込後、引続いてキ
ャリアーガスを吹込み浴の攪拌を行なうことは好ましい
。

しかして最後にＣａ合金を鋼浴中に吹込み添加して硫化
物の形態を匍劇するという一連の工程を順次行なう事で
ある。

しかるにＣａＯ含有フラックスとＣａ合金を同時添加し
た場合、硫化物形態制御、及び脱硫に関しては、順々添
加した場合とほぼ同じ結果が得られるが、清浄度の点で
非常に劣った鋼となる。

なおＣａ合金添加後不活性ガスによる後吹きを行ない鋼
中のＣａ含有量を所望の値にする事ができる、またスラ
グの組成は脱酸、脱硫に対して極めて重要でありＦｅｄ
、Ｍｎ０１がスラグ中に多く含有すると脱酸、脱硫効果
は共に悪くなるので、出鋼時スラグの流出防止等によっ
てこの調整も考える必要がある。

本発明において使用するＣａＯ含有フラックスＣａ合金
は共に粉粒状にしたものを用いキャリアガス（不活性ガ
ス）によって鋼浴中に吹込ランスから投入される。

以下実施例を述べる。

出鋼時ＡＩ 、Ｆｅ−８ｉ、Ｆｅ−Ｍｎ合金で脱酸処理
した厚板５０にキルド鋼を対象鋼種として本発明方法を
実施した。

比較のため併せて従来法も実施した。

これを別表に示す吹込みは耐火材料で被覆したランスを
溶鋼中２．５０ｍに浸漬しキャリアーガスとしてＡｒガ
スを用いた。

Ｃａ合金を吹込んだ例（比較例２．３．４、本発明）で
は、すべて像化物形態コントロール効果がある事を示し
ておりＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｓ の球状の複合介在物と
なっている。

全酸素レベルでみるとＣａＯ含有フラックス吹込例（比
較例１、本発明）で低くなっているが比較例４ではＣａ
合金吹込例と同様に４６ｐｐｍ台と高＜ＣａＯ含有フラ
ックス及びＣａ合金の同時吹込は全酸素低減の効果がな
い事を示している。

又カルシウムの含有量が後吹きの影響を受ける事が比較
例２．３．４、本発明かられかる。

以上の如く、本発明の方法により硫化物の形態を制御し
た低酸素（２２ｐｐｍ）、低硫黄（６ｐｐｍ）の鋼を製
造する事ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、処理前後の全酸素の変化を処理時間でみたも
のでありＣａ合金（又はＣａ合金＋フラックス同時吹込
）の方がＣａＯ含有フラックスより脱酸は小さい事を示
している図、第２図は到達限界酸素が処理後スラグの（
Ｆｅｄ）％、（ＭｎＯ）％の成分の相に依存している事
を示す図、第３図は脱硫率とスラグのＣａｂ／５ｉｎ２
；Ａ１２０３（ｍａｎｎｅｓｍａｎ Ｓｌａｇ Ｉｎｄ
ｅｘ ）に依存することを示す図、第４図は処理後のＳ
分配比（Ｓ）ｆ／（Ｓ、Ｉｆと処理後スラグ中の（Ｆｅ
Ｏ）％と（ＭｎＯ）％の和との相関を示している図、第
５図はキャリアーガスのみによる後吹きがＣａ歩留に与
える影響を示している図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取鍋内の予め脱酸処理した溶鋼にＣａＯ含有フラッ
   クスをキャリアーガスにより吹込み脱酸脱硫した後、引
   きつづいて該溶鋼にＣａ合金を吹き込み、溶鋼中の硫化
   物形態を制御する事を特徴とする硫化物の形態を制御し
   た低酸素、低価黄銅の製造法。