(57)【要約】【課題】前処理および設備の変更を伴わずに簡便に実施することができ、溶鋼中の硫黄および水素の含有量が少ない取鍋精錬方法を提供する。【解決手段】取鍋３に受けた前記溶鋼を昇温する前または昇温途中に、ＭｇＯ≧９５％、ＣａＯ＝０％である第１のフラックスを溶鋼１トンあたり５〜８ｋｇ添加し、第１のフラックスの添加後に、生石灰および／またはフッ化カルシウム（ＣａＦ2）を有する第２のフラックスを添加し、第１のフラックスおよび第２のフラックスの添加の結果として、精錬後のスラグが下記成分となるように溶鋼の２次処理を行う。            ＣａＯ  ：２０〜４０ｍａｓｓ％            ＳｉＯ2 ：２０〜３０ｍａｓｓ％            ＣａＦ2 ：１０〜２０ｍａｓｓ％            ＭｇＯ  ：２０〜２５ｍａｓｓ％            Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＋Ｃｒ2Ｏ3 ≦２．０ｍａｓｓ％            （ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 ：１．５〜３．０【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱炭処理後の溶鋼を取鍋で受け、該取鍋で溶鋼の２次処理を行う取鍋精錬方法であって、
前記取鍋に受けた前記溶鋼を昇温する前または昇温途中に、ＭｇＯ≧９５％、ＣａＯ＝０％である第１のフラックスを溶鋼１トンあたり５〜８ｋｇ添加し、
前記第１のフラックスの添加後に、生石灰およびフッ化カルシウム（ＣａＦ2）を有する第２のフラックスを添加し、
前記第１のフラックスおよび前記第２のフラックスの添加の結果として、精錬後のスラグが下記成分となるように溶鋼の２次処理を行う
ことを特徴とする取鍋精錬方法。
ＣａＯ  ：２０〜４０ｍａｓｓ％
ＳｉＯ2 ：２０〜３０ｍａｓｓ％
ＣａＦ2 ：１０〜２０ｍａｓｓ％
ＭｇＯ  ：２０〜２５ｍａｓｓ％
Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＋Ｃｒ2Ｏ3 ≦２．０ｍａｓｓ％
（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 ：１．５〜３．０
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取鍋精錬での脱硫および脱ガス処理における取鍋精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
取鍋精錬は、転炉、電気炉等によって脱炭された溶鋼から不純物を除去し溶鋼の種々の成分の濃度を調製して例えば高清浄度の溶鋼を得る目的で広く行われている。取鍋精錬は、炉外精錬とも呼ばれ、転炉、電気炉等から溶鋼を受け入れた取鍋を精錬設備の一部として活用して行われる。
取鍋精錬は、脱硫および酸素、窒素、水素等の脱ガスが主に行われ、脱硫については、現在、生石灰（ＣａＯ）を含有するフラックスを溶鋼に添加して行うのが一般的である。
一方で、生石灰は水を吸収し易いという性質があり、水を吸収した（消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2））、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ2）を含む）生石灰を取鍋精錬に使用すると、溶鋼中の水素濃度が増加するという問題もある。図７は取鍋精錬に使用した生石灰の量と精錬により得られた溶鋼中の水素濃度との相関を示す図である。このように、生石灰の使用量と溶鋼中の水素濃度とに正の相関が見られ、従来、溶鋼に添加する前の生石灰を高温で乾燥させ、精錬後の溶鋼の水素濃度を低下させることも試みられていた。
【０００３】
また、水を吸収した生石灰を使用しても脱水素反応を促進させて溶鋼中の水素濃度を低減させることができる脱硫、脱水素装置も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１７６７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、溶鋼に添加する前の生石灰を高温で脱水して精錬後の水素濃度を低下させる方法は、生石を乾燥させる工程を要することから、設備の増加、コストの上昇等の問題がある。
また、特許文献１に開示された技術では、かかる技術を実施するために特殊な構造の浸漬管を使用することから、取鍋精錬設備を改造する必要がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、前処理および設備の変更を伴わずに簡便に実施することができ、溶鋼中の硫黄および水素の含有量が少ない取鍋精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る取鍋精錬方法は、脱炭処理後の溶鋼を取鍋で受け、該取鍋で溶鋼の２次処理を行う取鍋精錬方法であって、前記取鍋に受けた前記溶鋼を昇温する前または昇温途中に、ＭｇＯ≧９５％、ＣａＯ＝０％である第１のフラックスを溶鋼１トンあたり５〜８ｋｇ添加し、前記第１のフラックスの添加後に、生石灰およびフッ化カルシウム（ＣａＦ2）を有する第２のフラックスを添加し、前記第１のフラックスおよび前記第２のフラックスの添加の結果として、精錬後のスラグが下記成分となるように溶鋼の２次処理を行う。
【０００６】
ＣａＯ  ：２０〜４０ｍａｓｓ％
ＳｉＯ2 ：２０〜３０ｍａｓｓ％
ＣａＦ2 ：１０〜２０ｍａｓｓ％
ＭｇＯ  ：２０〜２５ｍａｓｓ％
Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＋Ｃｒ2Ｏ3 ≦２．０ｍａｓｓ％
（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 ：１．５〜３．０
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、前処理および設備の変更を伴わずに簡便に実施することができ、溶鋼中の硫黄および水素の含有量が少ない取鍋精錬方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は取鍋精錬の過程を示す図である。
図１において、取鍋精錬は取鍋精錬装置１および真空脱ガス装置２により行われる。
取鍋精錬装置１は、取鍋３、炉蓋４、加熱装置５および載置台６等で形成される。
取鍋３は、転炉、電気炉等において精錬鋼された溶鋼を受けるための容器でもある。取鍋３の底部には、装入された溶鋼内にＡｒなどの攪拌ガスを吹き込むための吹き込み口（ポーラス）７が設けられている。
炉蓋４は取鍋３の上端開口部を覆うためのものである。炉蓋４には、取鍋精錬の原料である生石灰（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等を取鍋３内の溶鋼に添加するための投入路８が設けられている。
【０００９】
加熱装置５はアーク放電を行う複数の電極９，９，９からなり、電極９，９，９は炉蓋４を貫通して先端が取鍋３の内部に達している。
炉蓋４および加熱装置５のいずれも取鍋３に着脱可能に構成されている。
載置台６は取鍋３を支持するためのものであり、軌道上を移動する図示しない台車の上に設けられている。載置台６には、取鍋３の吹き込み口７に連通するガス導入管１０が設けられている。ガス導入管１０は、図示しないアルゴン供給装置に連通している。
真空脱ガス装置２は、取鍋３、密閉炉蓋１１および載置台６等で形成される。
【００１０】
取鍋３は取鍋精錬装置１の主要な構成である。取鍋３の底部には、溶鋼内にアルゴンガスを吹き込んで溶鋼を撹拌するため吹き込み口７が設けられている。
密閉炉蓋１１は、取鍋３の上端開口部をパッキン等を介在させて密閉状態に維持するためのものである。密閉炉蓋１１には、図示しない減圧装置に連通し密閉された取鍋３の内部を減圧にするための排気管１２が貫通している。
次に、本発明にかかる取鍋精錬方法について説明する。
図２は本発明にかかる取鍋精錬における各処理を示すフローチャートである。
【００１１】
電気炉または転炉で脱炭された溶鋼を収容した取鍋３は、搬送用の台車に積載される（＃１１）。取鍋３内の溶鋼に底部の吹き込み口７からアルゴンガスを噴出させ（＃１２）、上昇するアルゴンガスによって溶鋼に上昇流れと下降流れとを生じさせて撹拌が行われる。撹拌開始後に、投入路８からマグネシアを９５％以上含み生石灰（ＣａＯ）を含まない（ＣａＯ＝０％）フラックス（ＭｇＯクリンカー）が所定量溶鋼内に添加される（＃１３）。ここでいうフラックスは、本発明における第１のフラックスである。
続いて取鍋３を積載した台車は加熱ステーションに移動される（＃１４）。加熱ステーションでは取鍋３に炉蓋４および加熱装置５が取り付けられ、加熱装置５に電流が供給されてアーク放電によって取鍋３内の溶鋼の昇温が開始される（＃１５）。
【００１２】
昇温開始後速やかに生石灰およびフッ化カルシウム（ＣａＦ2）のそれぞれ所定量が投入路８から溶鋼内に添加される（＃１６）。この生石灰およびフッ化カルシウムは、本発明における第２のフラックスである。
ところで、生石灰を添加する前に添加されたマグネシアはスラグの流動性を悪化させる働きがある。そこで、マグネシアを取鍋３に添加すると、溶鋼の上面のスラグ層の動きが遅くなる。この動きが遅く安定したスラグ層の上に水分を含む生石灰が添加されると、スラグ層の動きが遅いために生石灰がスラグ層の上にしばらく滞留し、その間に溶鋼からの高熱によって脱水される。つまり、生石灰は、溶鋼内に捲き込まれる前しばらくの間はマグネシア層の上で脱水されるために、溶鋼内に持ち込まれる水分量が激減することになる。その結果、溶鋼内の水素含有量が低下する。このように、マグネシアが溶鋼内に添加された後に生石灰を添加することが、取鍋精錬後の溶鋼内の水素含有量の低減に重要である。
【００１３】
なお、フッ化カルシウムはスラグの流動性を良好にする働きがあり、添加後徐々にスラグに混入して流動性を改善し、生石灰による脱硫反応の進行を促進させる。
続いて、予め採取した溶鋼サンプルの成分分析結果に基づいて、溶鋼の成分を調製するための合金添加が行われる（＃１７）。
合金添加後、スラグの流動性とスラグの色との観察およびスラグサンプルを採取し分析することのいずれかまたはいずれも行い、生石灰の量が不足する場合には必要量の生石灰を添加してスラグの成分の調製を行う（＃１８）。
【００１４】
溶鋼が所定の温度にまで昇温したら（＃１９でＹＥＳ）加熱装置５および炉蓋４が取り外され、台車は真空ステーションまで移動される（＃２０）。
真空ステーションでは取鍋３に密閉炉蓋１１が取り付けられ、排気装置に接続された排気管１２から取鍋３内の排気が行われることにより溶鋼の真空脱ガス処理が行われる（＃２１）。なお、これまでの処理において断えることなく取鍋３の底部の吹き込み口７からアルゴンガスが溶鋼内に噴出され続ける。
所定時間真空脱ガス処理を行った後（＃２２でＹＥＳ）密閉炉蓋１１が取り外され、台車は再び加熱ステーションに移動される（＃２３）。溶鋼からサンプルが採取され、成分分析されて最終の成分調製のために合金添加が行われる。また、加熱ステーションでは取鍋３に炉蓋４および加熱装置５が取り付けられて、溶鋼温度の最終調整も行われる（＃２４）。
【００１５】
以上が取鍋精錬の工程である。溶鋼の成分調製および温度調整が終了するとアルゴンガスの噴出が停止される。溶鋼を収容する取鍋３は、炉蓋４および加熱装置５が取り外され吊り上げられて造塊工程に移動されて（＃２５）、取鍋精錬が終了する。
次に、本発明にかかる取鍋精錬方法におけるスラグ形成物の添加量について説明する。
取鍋精錬後の溶鋼における水素含有率２ｐｐｍ以下および硫黄含有率０．００５％以下を目標に、この目標に至らなかった取鍋精錬を比較例およびこの目標を達成した取鍋精錬を実施例として表１に示す。
【００１６】
表１における比較例４〜１６および実施例１〜４は、図２に示される方法で取鍋精錬されたものであり、比較例１〜３はマグネシアと生石灰の添加順序を図２と逆にしたほかは、また比較例１７はＭｇＯ源としてドロマイト（ＣａＯ：４０％，ＭｇＯ：６０％）を使用したほかは、図２に示される方法で取鍋精錬されたものである。
【００１７】
【表１】
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図３は表１における溶鋼へのＭｇＯ添加量とスラグ中のＭｇＯ濃度との関係を示す図、図４は表１における溶鋼へのＣａＯ添加量とスラグ中のＣａＯ濃度との関係を示す図、図５は表１における溶鋼へのＣａＦ2添加量とスラグ中のＣａＦ2濃度との関係を示す図、図６は表１における溶鋼へのＭｇＯ添加量およびＭｇＯ添加量÷ＣａＯ添加量と精錬結果との関係を示す図である。なお、図３〜６におけるキー○は精錬結果が良好（目標：溶鋼中の水素が２ｐｐｍ以下かつ硫黄が０．００５％以下）な実施例１〜４を示し、キー■は得られた溶鋼中の水素または硫黄のいずれかの含有率が目標値以上であった比較例１〜１４（図６では比較例４〜１４）を示す。
【００１８】
表１に示されるように、取鍋精錬後の溶鋼の水素含有率および硫黄含有率のいずれも目標値を達成した実施例１〜４では、
（１）  マグネシアを添加した後に生石灰を添加
（２）  溶鋼へのマグネシアの添加量が溶鋼１トンあたり約５〜８ｋｇ
（３）  精錬後のスラグ組成
ＣａＯ  ：２０〜４０ｍａｓｓ％
ＳｉＯ2 ：２０〜３０ｍａｓｓ％
ＣａＦ2 ：１０〜２０ｍａｓｓ％
ＭｇＯ  ：２０〜２５ｍａｓｓ％
（Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＋Ｃｒ2Ｏ3） ≦１．９ｍａｓｓ％
（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 ：１．５〜３．０
となっている。
【００１９】
ここで「Ｔ．Ｆｅ」とは全鉄分をいう。
精錬後のスラグを上記（３）のような組成にするためには、図３〜５に示されるように、生石灰（ＣａＯ）をほとんど含まない純度９５％以上のマグネシアを溶鋼トンあたり５〜８ｋｇ、生石灰を溶鋼トンあたり３〜５ｋｇ、およびフッ化カルシウムを溶鋼トンあたり３．５〜９ｋｇ添加するのが好ましい。また、図６に示されるように、溶鋼に添加するマグネシアと生石灰との比率は１．２３〜１．７３にするのが好ましい。
上に説明したマグネシア、生石灰およびフッ化カルシウムの添加量ならびに添加するマグネシアと生石灰との比率を調整すれば、通常、添加される合金に含まれる珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）およびクロム（Ｃｒ）から生ずる酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化マンガン（ＭｎＯ）および酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）により、精錬後のスラグ組成は上述の（３）のようになる。
【００２０】
しかし、前工程である脱炭処理における酸素吹き込み量、製錬工程で添加されるスクラップ等の影響により精錬後のスラグ組成を上述の（３）の範囲に収められないことが、精錬途中のスラグ分析等により予測できる場合には、生石灰をさらに添加して精錬後のスラグ組成が上記（３）になるように調製される（＃１８）。
このように、本発明によれば、取鍋精錬において溶鋼へのスラグの添加をマグネシア、生石灰の順で行い、かつこれらの添加量および添加量比ならびにフッ化カルシウムの添加量を所定の範囲内で決定することにより、溶鋼に特別な前処理を施すことなく良質な溶鋼が得られる取鍋精錬を行うことができる。したがって、本発明の取鍋精錬方法では、精錬設備の変更を伴わずに簡便に実施することができ、品質の向上に伴うコストアップを防止することができる。
【００２１】
上述の実施形態において、図２に示されたフローチャートにおける各処理、取鍋装置１、ならびに取鍋装置１および真空脱ガス装置２の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、取鍋精錬における脱硫、脱水素方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は取鍋精錬の過程を示す図である。
【図２】図２は本発明にかかる取鍋精錬における各処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は表１における溶鋼へのＭｇＯ添加量とスラグ中のＭｇＯ濃度との関係を示す図である。
【図４】図４は表１における溶鋼へのＣａＯ添加量とスラグ中のＣａＯ濃度との関係を示す図である。
【図５】図５は表１における溶鋼へのＣａＦ2添加量とスラグ中のＣａＦ2濃度との関係を示す図である。
【図６】図６は表１における溶鋼へのＭｇＯ添加量およびＭｇＯ添加量÷ＣａＯ添加量と精錬結果との関係を示す図である。
【図７】図７は取鍋精錬に使用した生石灰の量と精錬により得られた溶鋼中の水素濃度との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
３  取鍋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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