(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａとＣａＯとを（１）式に従って配合した脱硫剤を、真空脱ガス装置にて減圧下で真空槽内溶鋼表面に吹き付けることを特徴とする溶鋼の高速脱硫方法。
０．４１≧Ｃａ／ＣａＯ（重量比）≧０．０２  （１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧下における溶鋼の高速脱硫方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼中の硫黄（以下、Ｓともいう）は、非金属介在物を形成し製品欠陥を引き起こすこと、介在物の浮上処理を阻害することなどの理由から数多くの鋼種でその低減が求められている。
【０００３】
脱硫処理は、ＣａＯ−Ａｌ２  Ｏ３  系スラグを溶鋼表面に形成させた後、溶鋼をガス攪拌する方法やＣａＯ系フラックスを溶鋼へ吹き込む方法が知られている。しかし、これらの方法は、脱硫処理のための専用設備が必要であり、設備投資面および保守面から改善が求められている。また、処理時間が長くかかるため全体工程の能率が低下するという問題もあった。これらを改善する目的に、ＲＨ方式などの真空脱ガス装置で脱硫する方法が提案されている。特開平５−１７１２５３号公報には、ＲＨ式真空槽内溶鋼にＣａＯを吹き付ける方法が開示されている。また、特開平６−２０２８号公報には、ＡｌとＣａＯをＲＨ式真空脱ガス装置の取鍋内溶鋼に添加する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の各方法にはさらに以下の課題があった。
溶鋼中のＳ濃度を約３０ｐｐｍから１０ｐｐｍまで低減するのに９〜１２分、５ｐｐｍ以下まで低減するには１５分以上を要し、真空脱ガス装置では、合金成分調整、昇熱、脱ガスなど複数の処理が順次行われるため、この脱硫処理を加えると真空脱ガス装置における総処理時間は大幅に長くなるという問題がある。
【０００５】
真空脱ガス装置における処理時間が長くなり過ぎると、耐火物寿命低下、エネルギー費用増大などのコストの上昇を招き、生産量も減少する。従って、低硫鋼の安価でかつ大量の供給が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、真空脱ガス装置における脱硫処理時間を短縮できる溶鋼の高速脱硫方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、各種の試験を重ね以下の知見を得た。
（Ａ）溶鋼の脱硫処理には、溶鋼中の酸素濃度を低減した状態で、Ｓと強い親和力を持った物質と反応させることが有効であることが知られている。従って、酸素と強い親和力を持つ物質であるＡｌと、Ｓと強い親和力を持つ物質であるＣａＯを溶鋼に吹き付ける方法が提示されている。
【０００８】
しかし、Ａｌは酸素濃度を低減してＣａＯによる脱硫を促進することができるが、Ｓとの親和力が小さいため、脱硫能が低く、全体処理時間を短縮するという効果を期待できない。
【０００９】
（Ｂ）Ｃａは酸素とＳの両者に強い親和力を有するため、脱硫反応の促進に有利であると考えられる。しかし、Ｃａは沸点が１４４０℃であり、溶鋼温度の１６００℃より低いため、大気圧下でも蒸発するという問題がある。真空脱ガス装置で減圧下にＣａを用いると、Ｃａはさらに蒸発現象が活発になり、脱硫処理効果を期待できない。
【００１０】
（Ｃ）ＣａＯは、それ自体がＳと反応し、ＣａＳを生成させる作用に加えて、Ｃａと溶鋼中のＳとの反応で生成したＣａＳを吸着する作用があることを見いだした。また、Ｃａは酸素濃度を低減して、ＣａＯとＳとの反応を促進させる作用を持つため、ＣａＯとＣａの組み合わせによる溶鋼の脱硫処理は、相乗的に脱硫効率が向上することが期待できる。
【００１１】
（Ｄ）上記知見からＣａとＣａＯとの配合比Ｃａ／ＣａＯ（重量比）を変化させ、脱硫速度の早い配合比を明確化する脱硫試験をＲＨ式真空脱ガス装置で実施した。
【００１２】
図１に、その試験結果を示す。試験条件は、溶鋼量：３００トン、温度：１６２０℃、真空度：１Ｔｏｒｒ、吹き付け速度：溶鋼１トンあたり０．８ｋｇ／ｍｉｎ（以下、ｋｇ／ｔ・ｍｉｎの単位で示す）である。
【００１３】
同図に示すように、配合比Ｃａ／ＣａＯ（重量比）が０．０２〜０．４１の範囲であれば、５分で溶鋼中のＳ濃度は５ｐｐｍ以下になる。
【００１４】
Ｃａ／ＣａＯ比が０．０２未満であると、Ｓと反応するＣａＯ量は増大するが、Ｃａ絶対量が不足し、Ｃａによる脱硫促進効果が小さくなる。Ｃａ／ＣａＯ比が０．４１を超えて大きくなると、ＣａＯによるＣａ蒸発の抑制効果が小さくなり、Ｃａ蒸発が活発化し、Ｃａの添加効果が減少する。
【００１５】
以上から、ＣａとＣａＯの配合比を適正にすることにより、予想外にも、Ｃａの蒸発を抑え、ＣａとＣａＯの相乗効果により、減圧下でも高速脱硫が可能となるという知見を得て、下記の本発明を完成できた。
【００１６】
ここに本発明は、ＣａとＣａＯとを（１）式に従って配合した脱硫剤を、真空脱ガス装置にて減圧下で真空槽内溶鋼表面に吹き付けることを特徴とする溶鋼の高速脱硫方法である。
０．４１≧Ｃａ／ＣａＯ（重量比）≧０．０２  （１）
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、転炉とＲＨ式真空脱ガス装置を用いて実施する場合を例に説明する。
【００１８】
転炉処理終了後、溶鋼を取鍋へ出鋼する。出鋼条件によりスラグ中の低級酸化物濃度（以下、（Ｆｅ＋Ｍｎ）濃度ともいう）が高くなる場合は、出鋼時にスラグ改質剤等を用いて、スラグ中の（Ｆｅ＋Ｍｎ）濃度を３％以下とすることが望ましい。取鍋をＲＨ式真空脱ガス装置へ移動し、真空処理を開始する。ＲＨ式真空脱ガス装置では、脱硫処理前に、ＡｌやＳｉ等と酸素ガスを用いて溶鋼昇温処理、成分調整を施しても良い。
【００１９】
脱硫処理時の脱硫剤のＣａ分は、金属Ｃａの他、ＣａＳｉ、ＣａＡｌ、ＦｅＣａ、ＣａＡｌＳｉ等のＣａ合金の形態でも良い。ＣａＯ分は、ＣａＯ単体がよいが、Ａｌ２  Ｏ３  、ＭｇＯ、ＣａＦ２  などを混合したものでもよい。しかし。ＣａＯ以外の成分は合計で６０％以下が望ましい。その理由は、ＣａＯ以外の成分の合計量が６０％を越えて高くなると、ＣａとＣａＯの相互作用が弱まり、効果が低下するからである。
【００２０】
脱硫剤の構成成分であるＣａとＣａＯは特にプリメルトする必要はなく、単なる混合でよい。溶鋼表面への脱硫剤の吹き付けは、単孔ランス等を使用できる。
【００２１】
溶鋼表面への脱硫剤の吹き付け速度は溶鋼１トン当たり０．１〜１ｋｇ／（ｔ・ｍｉｎ）が望ましい。その理由は、速度が０．１ｋｇ／（ｔ・ｍｉｎ）未満となると処理時間が長くなり、１ｋｇ／（ｔ・ｍｉｎ）を超えて高くなると上吹き時のスプラッシュが激しくなり、真空槽内地金付着などの操業上の問題が発生する。
【００２２】
脱硫剤のキャリヤ−ガスはＡｒ等の不活性ガスが望ましく、その流量は８０００Ｎｌ／ｍｉｎ以下が望ましい。この理由は、溶鋼のスプラッシュ発生の眼界の流量が８０００Ｎｌ／ｍｉｎであるからである。
【００２３】
溶鋼表面への吹き付け処理中の真空度は１００Ｔｏｒｒ以下が望ましく、さらに望ましくは４０Ｔｏｒｒ以下である。その理由は、真空度が１００Ｔｏｒｒを超えて高くなると、ＲＨ式真空脱ガス装置の溶鋼還流が遅くなり、溶鋼攪拌が不十分となり、脱硫反応を阻害するからである。また、真空度を４０Ｔｏｒｒ以下とすると脱硫反応が、さらに促進でき真空脱ガス装置における処理時間が短縮できるからである。
【００２４】
上記条件で、脱硫処理を行った後、必要に応じてさらに合金成分添加、あるいは温度調整を行いＲＨ式真空脱ガス装置での処理を終了する。
【００２５】
【実施例】
転炉で脱炭し、取鍋に出鋼する際、溶鋼３００トンにＡｌを添加して脱酸すると同時に、スラグにＡｌ含有炭酸カルシウムを添加してスラグ中の（Ｆｅ＋Ｍｎ）濃度を１．４％とした。その後、取鍋をＲＨ式真空脱ガス装置に移動し、真空処理を開始した。
【００２６】
真空処理開始後、溶鋼にＡｌを添加し、真空槽内溶鋼表面に酸素ガスを吹き付けて溶鋼温度を１５９５℃から１６２０℃に昇温させた。昇温処理後成分調整を行い、真空度１Ｔｏｒｒで単孔ランスを使用して溶鋼表面への脱硫剤の吹き付け処理を実施した。吹き付け速度は０．７ｋｇ／（ｔ・ｍｉｎ）とし、Ａｒガスをキャリヤ−ガスとして５０００Ｎｌ／ｍｉｎ使用した。
表１に、脱硫剤の吹き付け処理前の溶鋼成分を示す。
【００２７】
【表１】
0003577989.tif 000002
【００２８】
表２に、使用した脱硫剤の重量比（Ｃａ／ＣａＯ）と試験結果を示す。
【００２９】
【表２】
0003577989.tif 000003
【００３０】
表２に示すように、脱硫剤の重量比（Ｃａ／ＣａＯ）が０．０２〜０．４１の範囲であれば、５分でＳ濃度は５ｐｐｍ以下とすることができたのに対し、０．０２未満、あるいは０．４１を超えると処理時間が１５分でも１０ｐｐｍ前後の値しか得られなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、真空脱ガス装置における脱硫処理時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱硫剤のＣａ／ＣａＯ重量比と脱硫速度との関係を示すグラフである。
【図１】
0003577989.tif 000004