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技術 スラグの改質方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 上原博英大宮茂
出願日 1993年5月27日 (27年7ヶ月経過) 出願番号 1993-125615
公開日 1994年11月29日 (26年0ヶ月経過) 公開番号 1994-330138
状態 特許登録済
技術分野 溶融状態での鋼の処理
主要キーワード 洗浄高 ガス発生物質 酸素親和力 バブリング処理 CaO粉 欠陥指数 低酸素化 電力コスト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年11月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

取鍋内の溶鋼上に浮上しているスラグ酸素ポテンシャルが低く、低融点でかつ高塩基度に効率よく改質する。

構成

転炉から取鍋へ出鋼中の溶鋼上に浮上している高温の取鍋スラグに還元剤としてAl灰を 0.5kg/T添加し、その直後に CaOを1kg/T添加することによって滓化を促進しつつ取鍋スラグの組成が低融点域となる CaO(%)/Al2O3(%)が 1.0〜1.1 になるように調整し、出鋼終了直前にAlを 0.9kg/T添加する。次に出鋼後の取鍋スラグに2段階目の還元剤としてAl灰を 0.5kg/T添加することによって取鍋スラグの酸素ポテンシャルを所望のレベルに低下させる。

概要

背景

一般に高清浄度鋼は、溶鋼をRH真空脱ガス装置等を用いて2次精錬を行うことにより製造されている。溶鋼を清浄化するため2次精錬を行う目的は、RH真空脱ガス処理時の真空下におけるカーボンによる溶鋼の脱酸を利用してAl等の脱酸剤を添加する時点での溶鋼中の〔O〕を低下することにより Al2O3等の介在物生成量を少なくし、またRH真空脱ガス処理の攪拌エネルギにより溶鋼中に存在する非金属介在物の浮上を促進することにある。

このため、溶鋼の2次精錬による効果を発揮するためには、転炉出鋼時には2次精錬での脱〔C〕量分だけ転炉吹止め〔C〕を高くし、転炉吹止め時点での溶鋼中〔O〕を低く抑え、転炉出鋼時には脱酸剤を投入しないで未脱酸で出鋼するか、脱酸力の弱い脱酸剤を少量投入するのが一般的であった。ところで、高清浄度鋼を製造する場合、〔C〕が0.05重量%(以下%は重量%を示す)以上の比較的目標〔C〕の高い鋼種ではほぼ満足すべき清浄度が得られていたが、低炭材の場合、転炉において〔C〕の吹き下げを行うため、そのスラグは FeO、MnO 濃度の高い極めて酸化性の高い組成となる。

転炉から取鍋に出鋼された溶鋼上に浮上する取鍋スラグ中に残存した FeO、MnO などは2次精錬以降の工程で溶鋼中の〔Al〕、〔Si〕のような酸素親和力の強い元素酸化して非金属介在物を生成する。このため溶鋼の清浄度を向上させるため、転炉から出鋼した取鍋内の溶鋼上に浮上している取鍋スラグを改質することが行われている。

従来、溶鋼清浄度向上(低酸素化)を目的としたスラグ改質方法として特公平2−19168 号公報のように、スラグ還元剤と共にガス発生物質を併用添加する方法(A法)が知られており、また低硫鋼溶製を目的としたスラグ改質方法では、転炉出鋼後に造滓剤を添加し、取鍋精法(LF法)などによりスラグを強攪拌かつ強加熱しながらAl等の還元剤を添加する方法(B法)などが知られている。

概要

取鍋内の溶鋼上に浮上しているスラグを酸素ポテンシャルが低く、低融点でかつ高塩基度に効率よく改質する。

転炉から取鍋へ出鋼中の溶鋼上に浮上している高温の取鍋スラグに還元剤としてAl灰を 0.5kg/T添加し、その直後に CaOを1kg/T添加することによって滓化を促進しつつ取鍋スラグの組成が低融点域となる CaO(%)/Al2O3(%)が 1.0〜1.1 になるように調整し、出鋼終了直前にAlを 0.9kg/T添加する。次に出鋼後の取鍋スラグに2段階目の還元剤としてAl灰を 0.5kg/T添加することによって取鍋スラグの酸素ポテンシャルを所望のレベルに低下させる。

目的

前記従来技術のうちA法では、CaCO3 等のガス発生物質の反応による攪拌力を利用してスラグを混合させることを目的とした方法であるが、CaCO3 等のガス発生物質が分解してガスを発生する反応は吸熱反応であり、その反応を進行させるためにはある程度以上の熱の供給が必要である。この方法では、スラグ還元剤が酸化するときに発生する熱を利用するものであるが、その還元剤が酸化するに必要な取鍋スラグ中のT・Fe、MnO の酸素ポテンシャルが低い場合あるいはスラグ表面固化している場合にはその還元剤の酸化反応が不十分となるという問題点がある。

本発明は前記従来技術の問題点を解決し、取鍋による2次精錬に供する溶鋼上に浮上する取鍋スラグを効率よく改質することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

製鋼炉から取鍋へ出鋼中の溶鋼上に浮上している高温の取鍋スラグに1段階目スラグ還元剤を添加し、その直後に CaOを添加することによって滓化を促進しつつ取鍋スラグの組成低融点域となる CaO(重量%)/Al2O3 (重量%)= 1.0〜 1.1に調整する一方、出鋼後の取鍋スラグ上に2段階目のスラグ還元剤を添加することによって取鍋スラグの酸素ポテンシャルを所望のレベルに低下させることを特徴とするスラグの改質方法

技術分野

0001

本発明は、高清浄度鋼を得るためのスラグ改質方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に高清浄度鋼は、溶鋼をRH真空脱ガス装置等を用いて2次精錬を行うことにより製造されている。溶鋼を清浄化するため2次精錬を行う目的は、RH真空脱ガス処理時の真空下におけるカーボンによる溶鋼の脱酸を利用してAl等の脱酸剤を添加する時点での溶鋼中の〔O〕を低下することにより Al2O3等の介在物生成量を少なくし、またRH真空脱ガス処理の攪拌エネルギにより溶鋼中に存在する非金属介在物の浮上を促進することにある。

0003

このため、溶鋼の2次精錬による効果を発揮するためには、転炉出鋼時には2次精錬での脱〔C〕量分だけ転炉吹止め〔C〕を高くし、転炉吹止め時点での溶鋼中〔O〕を低く抑え、転炉出鋼時には脱酸剤を投入しないで未脱酸で出鋼するか、脱酸力の弱い脱酸剤を少量投入するのが一般的であった。ところで、高清浄度鋼を製造する場合、〔C〕が0.05重量%(以下%は重量%を示す)以上の比較的目標〔C〕の高い鋼種ではほぼ満足すべき清浄度が得られていたが、低炭材の場合、転炉において〔C〕の吹き下げを行うため、そのスラグは FeO、MnO 濃度の高い極めて酸化性の高い組成となる。

0004

転炉から取鍋に出鋼された溶鋼上に浮上する取鍋スラグ中に残存した FeO、MnO などは2次精錬以降の工程で溶鋼中の〔Al〕、〔Si〕のような酸素親和力の強い元素酸化して非金属介在物を生成する。このため溶鋼の清浄度を向上させるため、転炉から出鋼した取鍋内の溶鋼上に浮上している取鍋スラグを改質することが行われている。

0005

従来、溶鋼清浄度向上(低酸素化)を目的としたスラグ改質方法として特公平2−19168 号公報のように、スラグ還元剤と共にガス発生物質を併用添加する方法(A法)が知られており、また低硫鋼溶製を目的としたスラグ改質方法では、転炉出鋼後に造滓剤を添加し、取鍋精法(LF法)などによりスラグを強攪拌かつ強加熱しながらAl等の還元剤を添加する方法(B法)などが知られている。

発明が解決しようとする課題

0006

前記従来技術のうちA法では、CaCO3 等のガス発生物質の反応による攪拌力を利用してスラグを混合させることを目的とした方法であるが、CaCO3 等のガス発生物質が分解してガスを発生する反応は吸熱反応であり、その反応を進行させるためにはある程度以上の熱の供給が必要である。この方法では、スラグ還元剤が酸化するときに発生する熱を利用するものであるが、その還元剤が酸化するに必要な取鍋スラグ中のT・Fe、MnO の酸素ポテンシャルが低い場合あるいはスラグ表面固化している場合にはその還元剤の酸化反応が不十分となるという問題点がある。

0007

そのためにCaCO3 等のガス発生物質の反応が進行しないのでスラグが攪拌されず当初のスラグ改質の目的が達成されないことが頻繁に起こる。しかも改質剤及びガス発生物質が未反応のまま2次精錬工程に移るとスラグのフォーミングノロ沸き)や粉塵、煙の発生等の操業阻害が生じることになる。また前記B法では、スラグおよび溶鋼の昇温、攪拌を行う必要があり、全処理工程が複雑でかつ時間がかかることなどから、取鍋耐火物溶損激しく耐火物原単価が高いものとなる。さらに昇熱のための電力コスト電極等の消耗品コストも高くなるという問題点がある。

0008

本発明は前記従来技術の問題点を解決し、取鍋による2次精錬に供する溶鋼上に浮上する取鍋スラグを効率よく改質することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0009

前記目的を達成するための本発明は、製鋼炉から取鍋へ出鋼中の溶鋼上に浮上している高温の取鍋スラグに1段階目のスラグ還元剤を添加し、その直後に CaOを添加することによって滓化を促進しつつ取鍋スラグの組成が低融点域となる CaO(%)/Al2O3 (%)= 1.0〜 1.1に調整する一方、出鋼後の取鍋スラグ上に2段階目のスラグ還元剤を添加することによって取鍋スラグの酸素ポテンシャルを所望のレベルに低下させることを特徴とするスラグの改質方法である。

0010

スラグ改質の目的は、スラグ中の FeO、MnO などを還元させ酸素ポテンシャルの充分に低いスラグを溶製すること、また低硫鋼溶製時に必要な、酸素ポテンシャルが低く、かつ塩基度が高く、しかも流動性の良いスラグを溶製することなどがある。本発明では転炉等の製鋼炉からの出鋼中と出鋼後とにスラグ還元剤を分割して添加することにより効果的にスラグの改質を行う。すなわち具体的には出鋼開始直後における出鋼中の取鍋スラグの温度が高く、粘性が低く、酸素ポテンシャル(FeO 、MnO など)が高いときに1段階目のスラグ還元剤を添加し、一気に反応させる。その直後に CaOを添加すると、スラグ還元剤の酸化反応熱によりCaOの滓化が促進され、取鍋スラグは十分に混合される。このようなスラグ還元剤と CaOとの添加により、取鍋スラグの組成が最も低融点域となる CaO(%)/Al2O3 (%)=1.0 〜1.1 に調整されると共に取鍋スラグの塩基度を高くすることができる。

0011

出鋼後、さらに2段階目のスラグ還元剤を添加することで、取鍋スラグ中の酸素ポテンシャルを十分に低下させることができると共に、出鋼中に取鍋スラグを低融点化させてあるため、出鋼後のスラグ還元剤は反応しやすくなり効率的に取鍋スラグ中のポテンシャルを低下できる。これによって溶鋼中のAl滓化による清浄度低下を防止できることになる。

0012

前述のようなスラグ改質処理により2次精錬前の取鍋スラグは、(1)低酸素ポテンシャル{取鍋スラグ中の FeO(%)+ MnO(%)≦ 1.0%}、(2)高塩基度かつ流動性良好{取鍋スラグ中の CaO(%)/(SiO2(%)+Al2O3 (%))}=0.25〜0.35を得ることができる。溶鋼の低酸素化を目的とした場合は(1)が必要で、低硫化を目的とする場合は(1)+(2)が必要となるが、いずれも容易にクリアできる。また常に反応性の良い状態にスラグ組成を調整するため、未反応の還元剤や、ガス発生物質が二次精錬工程で反応することにより起こるスラグフォーミング(ノロ沸き)や粉塵、煙の発生などの操業を阻害する問題も起こらない。また低コストでプロセスの簡略化も可能となる。

0013

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
実施例1
低酸素鋼を溶製するに当り、転炉で吹錬した成分組成C=0.05%、Si=tr、Mn=0.14%、P=0.015 %、S=0.007 %、〔O〕=560ppmの溶鋼を温度1642℃で出鋼中に図1に示すように出鋼開始1分後に1段階目のスラグ還元剤としてAl灰(Al=55%、Al2O3 =30%、SiO2=10%)を 0.5kg/T・S(スラグ)取鍋スラグ上に添加した。Al灰を添加後にAl灰中のAlと取鍋スラグの(FeO) 、(MnO) との発熱反応により取鍋スラグの温度が上昇するので、その直後にフラックスとして(CaO )を 1.0kg/T・Sを添加した、その後、脱酸用のAl(金属アルミニウム)を0.9kg /T・S投入し、その3分後出鋼を終了した。出鋼終了時の取鍋内のスラグ組成を表1に示す。

0014

0015

出鋼終了後、さらに取鍋スラグの酸素ポテンシャルを低下させるために2段階目の還元剤としてAl灰を 0.5kg/T・S添加した。そのとき、取鍋スラグの融点が低いために表面は硬化していないのですぐに反応した。Al灰添加約30秒後にさらにスラグ攪拌用のガス発生物質である炭酸カルシウムCaCO3を 0.5kg/T・Sおよび CaOを 1.0kg/T・S添加した。攪拌後の取鍋スラグ組成は表2に示すように FeO、MnO は低く低酸素ポテンシャルが得られた。

0016

0017

その後、溶鋼とRH脱ガス処理(15分)して得られた溶鋼の成分組成は次のとおりであり、低酸素鋼を効率よく製造できた。C=0.05%、Si=tr、Mn=0.22%、P=0.016 %、S=0.006 %、 Sol Al =0.018 %、T〔O〕=16ppm 。
実施例2
低硫鋼を溶製する前の転炉から取鍋に出鋼した成分組成C=0.05%、Si=tr、Mn=0.15%、P=0.010 %、S=0.004 %、〔O〕=520ppmの溶鋼を1654℃で出鋼中に出鋼後1分の時点で取鍋スラグに1段階目のスラグ還元剤としてAl灰(実施例1と同成分)を 0.5kg/T・S添加し、その直後CaO 1.0kg /T・S、Al(金属)=0.55kg/T・S、FeSi= 0.3kg/T・S、FeMn=15.0kg/T・Sを続けて添加した。出鋼終了時の取鍋内スラグ組成を表3に示す。

0018

0019

また出鋼直後、取鍋スラグをさらに還元する目的でAl灰を 1.0kg/T・S添加し、そのAl灰の反応が終了するとき(Al灰添加30秒後)炭酸カルシウムCaCO3 0.5kg/T・Sを添加した(塩基度調整のため)。その20秒後にフラックスCaOを1.8kg/T・Sさらに添加した。その後の取鍋スラグ組成は表4に示すように FeO、MnO が低く低酸素ポテンシャルとなった。

0020

0021

溶鋼はその後RH処理され、またRH処理中CaO粉吹込みにより脱硫処理された。脱硫処理後の溶鋼組成は以下の通りであり、低硫鋼を効率よく製造できた。C=0.11%、Si=0.20%、Mn=1.25%、P=0.012 %、S=0.0012%、Sol Al=0.045 %、T〔O〕=10ppm 。本発明により以下の2点が可能になった。

0022

(1)取鍋スラグの酸素ポテンシャルを低レベル{取鍋スラグ中FeO(%)+MnO (%)≦ 1.0%}に調整できRHやArバブリング処理時あるいは取鍋滞留中の取鍋スラグからの溶鋼再酸化を抑えることができるようになった。それにより低酸素高洗浄高の溶製が可能になった。図2には取鍋スラグ中 FeO(%)+ MnO(%)と連鋳タンディッシュ溶鋼のT〔O〕(ppm) との関係を、図3には連鋳タンディッシュ溶鋼の代走T〔O〕(ppm) と成品欠陥指数冷延材のふくれスリバー等に対応)の関係を示す。

0023

(2)図2に示すように本発明法によれば、従来法に比較して取鍋スラグの酸素ポテンシャルの低下{ FeO(%)+ MnO(%)≦1%}により溶鋼のT〔O〕(ppm) を低減できる。かつ塩基度が高く流動性が高い域{ CaO(%)/(SiO2(%)+Al2O3 (%))=0.25〜0.35}に調整することができたため、RH処理などの2次精錬工程で行う脱硫処理において高脱硫率を得ることができる。

0024

図4には取鍋スラグ中FeO(%)+MnO (%)と溶鋼の脱硫率の関係{但し、脱硫率(%)={(脱硫処理前〔S〕(ppm) −脱硫処理後〔S〕(ppm) )/脱硫処理前〔S〕(ppm) }× 100}を、図5には取鍋スラグ中 CaO(%)/(SiO2(%)+Al2O3 (%))と脱硫率の関係を示す。図4に示すように本発明法によれば従来法に比較して取鍋スラグの FeO(%)+ MnO(%)を大幅に低下することができるので溶鋼の脱硫率を向上するこができることが分かる。また図5に示すように本発明法によれば従来法に比較して取鍋スラグの塩基度CaO(%)/(SiO2(%)+Al2O3 (%))を大きくすることができるので溶鋼の脱硫率を向上することができる。

発明の効果

0025

以上説明したように本発明によれば、製鋼炉から取鍋内に出鋼中の溶鋼上に浮上している高温の取鍋スラグに1段目のスラグ還元剤を添加して取鍋スラグの酸素ポテンシャルを一応下げると共に、その直後の CaOの添加による滓化促進により低融点域のスラグ組成並びに塩基度の向上を達成する。出鋼後の取鍋スラグ上に低融点でかつ塩基度を向上した取鍋スラグに2段階目のスラグ還元剤を添加して取鍋スラグの酸素ポテンシャルを低下してあるので、2次精錬における溶鋼の低酸化が容易となり、また溶鋼の脱硫率を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明の実施例1における処理フローを示す説明図である。
図2取鍋スラグの酸素ポテンシャルと連鋳タンディッシュ溶鋼のT〔O〕ppm の関係を示すグラフである。
図3連鋳タンディッシュ溶鋼のT〔O〕ppm と成品の欠陥指数の関係を示すグラフである。
図4取鍋スラグ中の FeO(%)+ MnO(%)と溶鋼の脱硫率の関係を示すグラフである。
図5取鍋スラグ中の CaO(%)/(SiO2(%)+Al2O3 (%))と脱硫率の関係を示すグラフである。

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