技術論文

高S鋼溶製時LF-RH工程におけるCaS介在物生成挙動
The formation behavior of CaS inclusions during an LF-RH process of a high-S containing steel
吉岡 孝宜*1

井手口 貴弘*2

島村 祐太*2

Andrey Karasev*3

大塲 康英*4

Pär Jönsson*3

Takanori YOSHIOKA, Takahiro IDEGUCHI, Yuta SHIMAMURA, Andrey KARASEV,
Yasuhide OHBA and Pär JÖNSSON

Abstract : The formation behavior of CaS inclusions is studied by investigating the variation of inclusion compositions during
an LF-RH process of a high-S containing steel. CaS inclusions are detected throughout the LF-RH process eventhough a Ca-treatment is not used. According to thermodynamic consideration, a CaS phase can be formed on
existing inclusions by the reaction between Ca and S during the initial stage of an LF process, since the S activity ina steel melt before desulfurization is high enough. As the desulfurization progresses during the LF process, the
CaS phase gradually transforms into a CaO phase due to the decrease of the thermodynamic stability of the CaS
phase. This composition change cannot be completed during the LF process because of the difficulty of massdiffusion in solid phases. An FeS addition during the following RH treatment increases the activity of S, which
reacts with both CaO phases in the inclusions and Ca in the melt. These reactions generate a CaS phase on theinterface between the existing inclusions and the steel melt. Therefore, the majority of the Ca-bearing inclusions
become CaS inclusions after the RH process.

Key words: CaS inclusion; high-S containing steel; LF-RH process; thermodynamics

1. 緒言

施される場合，溶鋼内にCaS介在物が生成し，この介在物
は製鋼温度において固体状態であるためノズル閉塞を引き取鍋やタンディッシュのノズル閉塞は，製造工程の生産起こすことが一般的に知られている1-9）。このため，溶鋼中性や製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があることが知らでのCaS生成を抑制しつつ，固体介在物が液体介在物へとれている1-8）。ノズル閉塞を防止するには，溶鋼精錬時に介十分に改質されるべく，溶鋼のCa処理技術についてはこ

在物を極限まで除去することが望ましいが，溶鋼内から全れまで多くの研究がなされてきた1-9）。しかしながら，CaSての介在物を除去することは現実的には困難である。ノズ

介在物はCa処理無しの操業条件においても，特に溶鋼中ル内面に堆積する傾向があるのは製鋼温度域において固体のS濃度が高い鋼種の溶鋼中にて検出されることがあり，状態で存在する介在物と言われており，そのため，介在物

その生成メカニズムは未だ明確にされていない。そこで本を液体状態へ改質する操作はノズル閉塞防止に対しては有研究は高S鋼二次精錬時を対象とし，非Ca処理操業におけ。一般的に，Alキルド鋼溶製時での「固るCaS介在物の生成メカニズムを特定することを目的とし効とされている

1-9）

体状態の介在物」とはAl2O3やMgO·Al2O3，low-modified

た。

CaO-Al2O3（CaO·2Al2O3，CaO·6Al2O3）1）といった酸

2. 実験方法

化物系介在物を指すことが多い8,10）。これら酸化物系介在物は溶鋼に対して高い界面エネルギーを有する

ため，ノ

11）

ズル内面に付着，粗大化し易い特性を持つ。従って，固体

本 研 究 はAlキ ルド 高S鋼（0.36%C-0.76%Si-1.33%

酸化物を液体CaO-Al2O3介在物へと組成変化させるCa処

Mn-0.18%Cr-0.055%S）を対象に実施した。製造プロ

理は，ノズル閉塞を防止するための主たる方策として一般

セスは150tEAF-LF-RH-CC（完全垂直型）ラインであり，。またノズル閉塞を防止するそプロセスの概要は前報に示してある10）。溶鋼成分および介の他の手法としては，介在物を高融点化させその焼結性を在物組成の推移を捉えるべく，二次精錬工程であるLF精低下させるという技術も用いられている12）。Ca処理が実錬時およびRH処理時に取鍋から溶鋼試料を採取し分析に

*1
*2
*3
*4

人事グループ付

的に広く用いられている

1-9）

研究・開発センター 基盤研究室 プロセス研究グループ（現：人事・労政部
研究・開発センター 基盤研究室 プロセス研究グループ
スウェーデン王立工科大学
研究・開発センター 基盤研究室 プロセス研究グループ長 博士（工学）16

スウェーデン王立工科大学留学中）

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高S鋼溶製時LF-RH工程におけるCaS介在物生成挙動

供した。溶鋼サンプルの採取時期は，LF精錬時について

減少はRH処理中のCaの蒸発22），およびCaを含む介在物のはLF15分（LF15）, LF30分（LF30）， お よ びLF45分

溶鋼からの除去に起因すると考えられる。Total O（T.O）（LF45）とし，RH処理時については5分おきとした（RH5,

濃度はLF15分にて32ppm，そしてLF45分にて23ppmでRH10, RH15, RH20, RH25）。介在物組成の測定にはあった。続くRH処理では，10分処理時にて18ppm，そASPEX Explorer（走査面積：100mm ）を用いしてRH25分には8.2ppmまで低下した。

2，測

10,13,14）

定対象とする介在物は大きさ3μm以上のものとした15）。
3.2 溶鋼中介在物組成

介在物組成分析で検出されたSはMn→Caの順に割り振ることでCaS分を計算し，残ったCaをCaO分として換算しFig.2に介在物平均組成の推移を示す。LF精錬中では介。この手法により，LF-RH工程における介在物中在物中Al2O3濃度が低下する一方でCaO濃度が上昇しておCaO，MgO，Al2O3，CaS濃度の推移を捉えた。また，介り，既報同様に介在物中Al2O3相のCaによる還元反応が進た

10,16）

在物の形状，組成分析には適宜SEM/EDSを用いた。鋼中

行しCaO-Al2O3介在物の生成が進んだことが推察される成分の分析方法については前報と同様である 。

9,10,18,23-25）。LF15試料中での介在物中CaS濃度はCaO濃度

10）よりも高く，続くLF精錬中に徐々に低下していた。RHで3. 実験結果のFeS添加後（RH10），CaS濃度の上昇とCaO濃度の低下が同時に生じていた。その後，CaS濃度は徐々に上昇し，3.1 溶鋼成分

一方Al2O3濃度は徐々に低下した。介在物中MgO濃度はそ

溶鋼中での硫化物系介在物の生成にはAl，S，そしてCaの他成分と比較して低位であり，全工程を通じて大きな変成分が関与することが知られている1-9）。Fig.1にLF-RH工

動は見られなかった。

程中のAl，S，Ca濃度の変化を示す。Al濃度はRH初期を除き継続的に低下した。これは前報の肌焼鋼での挙動と同様のものであり，溶鋼中Alと雰囲気，耐火物，スラグとの反応によるものと考えられる10,16,17）。RH初期（サンプルRH
10）のAl濃度上昇は，これらによるAl消費を補うべく行ったAl添加による。S濃度はLF工程中を通じて低下しており，
スラグ/メタル反応による脱硫が進行していることが分かる。続くRH工程中ではスラグ/メタル反応が顕著ではないため，この工程にて適切な量のFeSを添加することで溶鋼中S濃度が調整されている。図中のCaは，溶存Ca（Ca）
および介在物として存在しているCa（Ca insol）21）との18-20）

総和であるTotal Ca（T.Ca）を表しており，LF精錬中にて9.4ppmから14ppmまで上昇し，続くRH10分にて12
ppm，RH25分時に5.1ppmまで低下した。このT.Ca値のFig.2

Variations of the average compositions of inclusions
at each stage of the ladle treatment.

ここでCaSの生成挙動に着目すべく，工程ごとの介在物
組成の変動をCaO-Al2O3-CaS 三元系図にプロットした。
結果をFig.3に示す。図中にてグレーで囲まれた領域は1873Kにおける液相領域を示している21）。それぞれのプ
ロットは測定した介在物一つ一つの組成を示しており，各図中の丸印はその平均組成を示している。なお，前述のようにMgO濃度は一貫して高くなく，またCaSの生成に対してMgOの影響は大きくないと考えられた26） ことから，
以降，介在物中MgO濃度については特に考慮を行わなかった。LF15試料中において既に，多くの介在物がある程度のCaS濃度を有していた。また，この時点でのCaO-Al2O3
相 中 のCaO濃 度 はCaO·2Al2O3相 のCaO濃 度（ 〜22%）
Fig.1

よ り も 低 い 程 度 で あ っ た。LF45試 料 中 に て 液 体CaO- ariations of the Al, S and Ca contents in the meltVduring ladle treatment.

Al2O3介在が確認されたことは前報10）の結果と同様である。

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Fig.3

Composition of inclusions at each stage of sampling during the ladle treatment（a） LF 15; （b） LF 30; （c） LF 45; （d） RH 10; （e） RH 25.

4. 考察

RHでのFeS添加後（RH10），介在物中CaO濃度は急激に低下しており，同時にCaS含有介在物が多く検出された。
続くRH25分時では，介在物はAl2O3とCaSのおおよそ二以上の調査より，当該鋼種製造プロセスではCa処理を

相のみにて構成されていた。

行わない条件にも関わらず，LF-RH工程を通じて介在物中典型的なCaS含有介在物の成分マッピング結果をFig.4にCaS相が確認された。以降の章では，溶鋼中CaS生成挙に示す。LF15試料中ではCaO-MgO-Al2O3相がCaS相で囲動について，熱力学的観点からの検討を行うことでその生まれた介在物が確認された（Fig.4（a））
。続くLF45試料に成メカニズムの特定を行った。

おいても同様にCaS 相で囲まれたCaO-MgO-Al2O3-CaS
4.1 熱力学的検討

介在物が検出されたが，それらのCaO濃度はLF15試料中よりも高かった（Fig.4（b））
。RHでのFeS添加後，CaO-

4.1.1 溶鋼中溶存Ca量の計算

Al2O3相中のCaO濃度は低下しCaS相の割合が上昇した（Fig.4（c））。その後，RH25試料中では（MgO-）Al2O3

YangらはCa処理した溶鋼中でのCaS相生成挙動につい

相およびCaS相で構成された介在物が検出された（Fig.4て，T.Ca値および介在物組成から計算されるCa値を用い（d））。以上の結果はFig.3にて確認された介在物組成変化た考察を行っている21）。本報告でもこの手法を参考とし，と一致している。

下記の手順によりCa値の計算を行った。
まず式（1）を用いることで溶存O（O）値を計算した27）。
こ こ で，CaO，MgO飽 和 ス ラ グ 中 のAl2O3活 量（a Al2O3）
はFactsageにて0.005と計算されたためこの値を用い10），
また後述する相互作用助係数を用いることでO活量値からO濃度を換算した。

（1）
Fig.4

この計算により，O濃度はLF-RH工程を通じて3ppmと apping of the main components in typical inclusions
M
containing CaS at different stages of the ladle
treatment process （a） LF 15; （b） LF 45; （c）
RH 10; （d） RH 25.

計算された。これより，介在物として存在しているO（Oinsol）
濃度は式（2）で示される計算により得ることができる。

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Table 2

（2）

Interaction parameters (ei j) of the main elements inthe melt used in the present study.

次いで，ここで得られたO insol濃度とFig.2で示した介在物平均組成を考慮することによりCa insol濃度を計算した。
この計算式は式（3）に示す通りである。

（3）

この式から得られるCa insolをT.Caから引くことで，Caが得られる。計算式を式（4）に示す。
（4）
Table 1に上記手法により得られた計算結果を示す。ここで，当該計算結果はT.Oや介在物組成測定結果の正確性，また，凝固中に生成するCaS相28,29）などの影響を受けると考えられるものの, 本調査での結果を考察するためには
T.Ca値よりも適当であると考え以降の計算に用いた。
Table 1

Fig.5

Contents of Ca and O in steel samples （ppm）.

Stability diagram of the CaS phase due to the reaction
between Ca and S in the melt.

4.1.3 介在物中CaOと溶鋼中AlおよびSとの反応による
CaS生成
CaS生成反応のもう一つの過程として，介在物中CaO相とAlおよびSとの反応が考えられる8,9）。この反応式は，前述の式（5）と式（6）30） を組み合わせることで得られる

4.1.2 溶鋼中CaとSの反応によるCaS生成

式（7）で表される。計算には，Table 3に示す各CaO-Al2O3

CaS生成の一つの過程として，下式（5）で表される溶相境界でのC aO，Al2O3それぞれの活量値（a C aO，a Al2O3：

鋼中CaとSとの反応が考えられる30）。

Factsageにて計算10））を用いた。本計算においてもCaS
活量は1と置いた。
（5）

この式を用い，1873 Kと1823 KにてCaS安定領域の（6）計算を行った。CaSの活量はCaO-Al2O3相への溶解度が低い31）ことから1と置き，また，Table 2に示す相互作用助係数を用いることで溶鋼成分によるCa，S活量（a Ca，a S）への影響を考慮した27,30,32）。計算結果をFig.5に示す。図中には時期ごとの a Ca，a S値を併せて示した。これより，LF精（7）

錬中を通じて溶鋼中の a Ca，a S値はCaSを生成するために十分であり，従って，LF精錬中においてCaとSとの反応によりCaSが生成し得ることが熱力学的に示された。また，

Table 3

続くRH処理中のFeS添加によってS活量が上昇しており，

Activities of CaO and Al2O3 in various boundariesof the CaO-Al2O3 system at 1873K.

これより，RH処理中においても（5）式によるCaS生成反応が顕著に進行することが分かった。

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計算結果をFig.6に示す。図中には時期ごとの a Al，a S値

Al2O3安定相の特定は，LF工程10）における介在物組成変化を併せて示した。Fig.6（a），Fig.6（b）から，上記式（7）の挙動を推察する上で重要となる。従って，式（1）と式（6）に よ るCaS生 成 反 応 が 進 むCaO-Al2O3相 の 種 類 は a Al，により得られた式（8）を用い，熱力学的に安定なCaO-

a S，そして温度によって影響を受けることが分かる。つAl2O3相の計算を行った。なお，本計算においてもTable 3

まりLF15分時の溶鋼成分において、CaO·Al2O3やCaO·に示したa CaO，aAl2O3活量値を用いた。

2Al2O3では（7）式によるCaS生成反応は進行しない。また，
図からLF45分時では液体CaO-Al2O3とCaSは溶鋼中で共存すると見て取れる。以上を言い換えると，LF45分時のようにS活量が低い状況において，仮に液体CaO-Al2O3よ（8）

りもCaO活量が低い介在物（CaO·Al2O3やCaO·2Al2O3など）がCaSと溶鋼中に共存した場合，式（7）の逆反応に計算結果をFig.7に示す。図中には時期ごとの a Al，a Ca値

よるCaSの分解と介在物の高CaO化が熱力学的に進行するを併せて示した。これより，RH25分を除き，これまでのことを示している。

多くの報告10,12,18,24）と同様に液体CaO-Al2O3が安定相として計算された。RH25分ではCa活量が非常に低く，安定相
はCaO·Al2O3と計算された。以上の熱力学的計算結果から，
LF精錬中ではAl2O3介在物は液体CaO-Al2O3介在物へと組成変化が進むことが示され9,10,18,23-25），続くRH処理中のFeS
添加後，この組成変化したCaO-Al2O3系介在物はFig.6（b）に示したようにSと反応すると考えられる。

Fig.6

Stability diagram of CaS due to the reaction between
CaO in various CaO-Al2O3 phases and S in the melt
at（a）1873K and（b）1823K.（CaO is abbreviatedas C, and Al2O3 as A）

Fig.6（b）より，RH処理中のFeS添加によりS活量は著
し く 上 昇 し， こ の 状 況 下 に お い て はCaO·Al2O3や 液 体
CaO-Al2O3中のCaOは式（7）に従いSと反応する。つまFig.7

りこの反応により，介在物中でCaO濃度が低下するとともにCaS，Al2O3濃度が上昇すると考えられる。

Phase stability diagram of various CaO-Al2O3 phasesat （a）1873K and （b）1823K.（CaO is abbreviatedas C, and Al2O3 as A）

一般的にAlキルド溶鋼の二次精錬中では，Al2O3介在物
は熱力学的に安定なCaO-Al2O3系介在物へと組成変化していくことが知られており10,18,24,25），当該操業条件でのCaO-

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4.2 CaS生成メカニズム

改質を狙った溶鋼Ca処理時に，CaSがAl2O3介在物の周りに準安定的に生成されることが数々の研究者により報告さ4.2.1 LF精錬中におけるCaS生成メカニズム

れている33-35）。しかしながら本研究の結果および考察より，

Fig.4よ り，LF15分 の 時 点 に お い て 既 にCaO-MgO-

Ca処理非実施においても二次精錬条件によっては同様の

Al2O3相を取り囲むCaS相が確認された。Fig.3（a）から挙動が起こり得ることが分かった。つまり，Ca処理実施，も分かる通り，このCaO-MgO-Al2O3中のCaO濃度は比較

非実施に関わらず，精錬条件によってはCaO-Al2O3系介在的低くほとんどがCaO·2Al2O3以下であり，Fig.6（a）よ物生成挙動に対して準安定CaSの生成・分解が関与し得る

り こ の 介 在 物 中 のCaOはSと 反 応 し 得 な い。 つ ま り，ことが示された。Fig.3（c）より，介在物には依然として

LF15時点での介在物/溶鋼界面で検出されたCaSは，（5）準安定的と考えられるCaS相がいくらか認められるが，こ式で表されるCaとSとの反応により生成されたものと考えれは前述のように，固相内での原子の拡散が困難であるたられる。この考察は，Fig.3（c）においてCaO-Al2O3系介め熱力学的安定相へと到達しなかったためと理解される。

在物の方がAl2O3-CaS介在物よりも総じて大径であること

一方Fig.8（b）より，脱硫後，S活量が下がった後に溶鋼中へ溶出したCaはSと結びつくことなくAl2O3の改質ににも矛盾しない。
以上の考察から，溶出したCaはLF精錬中において①Sと寄与すると考えられ，この介在物組成変化はCaS相による結びつくことでCaSを生成し得る（式（5））と同時に，②影響を受けずにAl2O3→液体CaO-Al2O3へと直接変化して介在物中Al2O3相の改質（熱力学的安定CaO-Al2O3相へのいくと考えられる。このメカニズムが，Fig.3（b）から組成変化，式（8））にも寄与すると考えられる。そこでFig.3（c）に見られたCaOとAl2O3軸上にプロットされた

これら二つの反応について，熱力学的駆動力（ΔG）の比介在物の生成に寄与したと考えられる。

較を行った。計算はLF15およびLF45の条件にて行い，温度は1873Kとした。また様々なCaO-Al2O3相との反応駆動力を計算するため，この計算においてもTable 3に示す
各活量値を採用した。Fig.8に計算結果を示す。LF15分時
ではS活量が比較的高いため，Ca濃度が1ppm程度存在す
れば式（5）で表されるCaS生成反応が生じ得ることが分かる。特にLF精錬開始直後においては精錬15分時点のS濃度よりも高かったと推察され，従って，LF開始後はCaSの生成が十分に起こり得る条件であったと考えられる。また，CaSは製鋼温度域において固体状態であり，固相内での原子の拡散の遅さ9,23,24）を考慮すれば，介在物がCaS相によって囲まれることで介在物内部へのCa供給が停滞することが示唆される。このことが，LF15試料でのCaOAl2O3介在物中CaO濃度が熱力学的に期待される濃度よりも低かった一因と考えられる（Fig.3（a），Fig.7（a））。
仮にこのCaS相が生成されなければ，介在物の外周は熱力学的に最も安定な液体CaO-Al2O3へと速やかに組成変化
し，介在物内での原子の拡散が妨げられないため，介在物の組成変化は比較的速やかであったと考えられる。
Fig.8（a）からFig.8（b）への変化から，LF精錬時の溶鋼脱硫反応に伴いCaS生成駆動力が低減していることが見て取れる。このことは，4.1.3においても言及した通り，
S活量の低減によって既に存在している溶鋼中のCaSが熱

Fig.8

力学的に不安定となり，式（7）の逆反応が進行すること
で介在物中のCaS濃度の低下，CaO濃度の上昇，そしてAl2O3濃度の低下が進行することを示している。この反応がFig.3（a）からFig.3（c）にかけて観察された，Al2O3-

 omparison of the thermodynamic driving forcesC
between a CaS formation by the reaction between Ca
and S, and a modification of Al2O3 in different CaOA l 2 O 3 p h a s e s a t（a）L F15（a）a n d（b）L F45.
（CaO is abbreviated as C, and Al2O3 as A）

4.2.2 RH処理中におけるCaS生成メカニズム

CaS介在物とCaO-Al2O3系介在物とを結ぶライン上の組成変化に寄与したと考えられる。

Fig.6に見られるように，当該鋼種の製造プロセスの中

これまで，Al2O3介在物の液体CaO-Al2O3系介在物へのでRH処理中のFeS添加は溶鋼中S活量の上昇に著しく寄与

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高S鋼溶製時LF-RH工程におけるCaS介在物生成挙動する。前述の考察結果から，このS活量の上昇によって介おいても生成し得ることが示され，その生成挙動は

在物中のCaO相とSとの反応と，CaとSとの反応のどちら①介在物中CaOと溶鋼中Sとの反応，②溶鋼中CaとSも促進されると考えられる。

との反応それぞれの熱力学的駆動力により支配されFig.6（b） よ り， 比 較 的 高 いCaO活 量 を 有 す るCaO-ていることが分かった。

Al2O3系介在物（CaO·Al2O3および液体CaO-Al2O3）は式

参考文献（7）に従いSと反応し，CaO濃度を低下させながらCaOAl2O3-CaS介在物となることが分かる。さらにFig.5より，

1）L. Holappa: Proc. ISS Steelmaking Conf.,

式（5）で表されるCaとSの直接反応も駆動力を持ち，この反応は介在物/溶鋼の界面エネルギーを減少させるべくWarrendale, USA, （2001）, 765.

介在物/溶鋼界面にて優位的に進行すると考えられる。こ2）I. G. Davis and P. C. Morgan: Ironmak.
Steelmak., 12（1985）, 176.

こで，RH処理中では溶鋼中Alが耐火物や雰囲気等との反応により消費され，Al2O3介在物が生成することが知られ

3）K. Larsen and R. J. Fruehan: Steelmak. Conf.

。このAl2O3介在物上に式（5）に従ったCaSがProc., Pittsburgh, USA, 73（1990）, 497.

生成することで，Fig.3（d），Fig.3（e）で確認された，

4）R. J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. A, 28Aている

10,17）CaSとAl2O3とを結ぶライン上の介在物が生成されたと考（1997）, 1963.

えられる。

5）T. Bolender, J. Cappel, K. Wünnenberg, and W.

以上より，FeS投入後の高いS活量の状況下においては，

Pluschkell: Steel Res. Int., 72（2001）, 477.

介在物中のCaO相とSとの反応（式（7）），および溶鋼中

6）M. K. Sardar, S. Mukhopadhyay, U. K.

CaとSとの反応（式（5））の二つの反応が同時に進行する

Bandopadhyay, and S. K. Dhua: Steel Res. Int.,

ことにより，Fig.3（d），Fig.3（e）に見られたCaS含有

78（2007）, 136.

介在物が生成したと考えられる。

7）W. Tiekink, B. Santillana, R. Kooter, F.
Mensonides, B. Deo, and R. Boom: Proc.

5. 結言

AISTech, Warrendale, USA, （2006）, 395.
8）D. Janke, Z. Ma, P. Valentin, and A. Heinen: ISIJ.

高S鋼溶製時LF-RH工程にて溶鋼サンプルを採取し，介Int., 40（2000）, 31.

在物/鋼中成分の推移の調査および熱力学的検討を行うこ

9）W. Yang, L. Zhang, X. Wang, Y. Ren, X. Liu, andとで，Ca処理無し二次精錬工程におけるCaS介在物生成Q. Shan: ISIJ. Int., 53（2013）, 1401.

メカニズムを調査した。その結果，以下に示す結論を得た。

10）T. Yoshioka, K. Nakahata, T. Kawamura, and Y.

（1）LF精錬初期，脱硫前の比較的高いS活量の状況下では，

Ohba: ISIJ. Int., 56（2016）, 1973.

非Ca処理の条件においても溶鋼中CaとSとの直接反11）A. W. Cramb and I. Jimbo: Steel Res. Int., 60

応にてCaSが生成し得ることが分かった。この反応に（1989）, 157.

より介在物はCaSで囲まれた形態となり，このCaS相12）H. Todoroki, F. Kirihara, Y. Kanbe, and Y.

によって介在物内部へのCaの供給が妨げられ，熱力

Miyazaki: Tetsu-to-Hagané, 100（2014）, 539.

学的に安定なCaO-Al2O3系介在物への組成変化が停13）M. Harris, O. Adaba, S. Lekakh, R. O’Maller,

滞することが示唆された。

and V. Richards: Proc. AISTech, Warrendale,（2）LF精錬中の脱硫反応が進行するにつれてCaSの熱力

USA, （2015）, 3315.

学的安定性は低下し，介在物中にてCaOへと組成変14）S. Lekakh, V. Richards, and K. Peaslee: Int. J.

化していくことが示された。このCaS相からCaO相Metalcast., 3（2009）, 25.

への組成変化は固相内で生じるため進行が遅く，数15）P. C. Pistorius and N. Verma: Microsc.

ミクロン程度の大きさの介在物中に存在したCaS相は

Microanal., 17（2011）, 963.

LF精錬処理後においても残存し得ることが推察され

16）K. Kawakami, T. Taniguchi, and K. Nakashima:

た。

Tetsu-to-Hagané, 93（2007）, 743.

（3）RH処理中でのFeS添加によりS活量は著しく上昇した。
この活量上昇によりSと介在物中のCaOが反応し，ま17）Y. Higuchi, Y. Shirota, T. Obana, and H, Ikenaga:
CAMP-ISIJ, 4（1991）, 266.

た同時にCaとSの反応も進行することでCaSが生成し

18）H. Todoroki and K. Mizuno: ISS. Trans., I&SM,

た。この二つの反応により，RH処理終了時のほとん

30（2003）, 60.

どの介在物はCaS含有介在物となった。

19）S. R. Story, G. E. Goldsmith, R. J. Fruehan, G. S.

（4）本研究結果から，CaSは非Ca処理工程の二次精錬にCasuccio, M. S. Potter, and D. W. William: Iron &22

Sanyo Technical Report Vol.25 (2018) No.1

高S鋼溶製時LF-RH工程におけるCaS介在物生成挙動

Steel Tech., 3（2006）, 52.
20）K. Mizuno, H. Todoroki, M. Noda, and T. Tohge:
ISS. Trans., I&SM, 28（2001）, 93.
21）G. Yang and X. Wang: ISIJ. Int., 55（2015）,
126.
22）G. G. Mikhailov and E. P. Baibulenko: Steel in
the USSR, 11（1981）, 443.
23）S. Yang, Q. Wang, L. Zhang, J. Li, and K.
Peaslee: Metall. Mater. Trans. B, 43B（2012）,
731.
24）Z. Deng and M. Zhu: ISIJ. Int., 53（2013）,
450.
25）G. Ye, P. Jönsson, and T. Lund: ISIJ int., 36（1996）, S105.
26）M. Hino, S. Kitagawa, and S. Ban-ya: Tetsu-toHagané, 79（1993）, 34.
27）M. Hino and K. Ito: ‘Thermodynamic Data for
Steelmaking’, Tohoku University Press, Sendai,（2010）.
28）Y. Wang, M. Valdez, and S. Sridhar: Metall.
Mater. Trans. B, 33B（2002）, 625.
29）H. Goto, K. Miyazawa, and T. Kadoya: Tetsu-toHagané, 81（1995）, 117.
30）R. Inoue and H. Suito: Steel Res. Int., 65（1994）, 403.
31）T. Fujisawa, S. Inoue, S. Takagi, Y. Wanibe, and■著者

H. Sakao: Tetsu-to-Hagané, 71（1985）, 839.
32）S. W. Cho and H. Suito: ISIJ. Int., 34（1994）,
265.
33）N. Verma, P. C. Pistorius, R. J. Fruehan, M.
Potter, M. Lind, and S. R. Story: Metall. Mater.
Trans. B, 42B（2011）, 720.
34）P. Kaushik, M. Lowry, H. Yin, and H. Pielet:

吉岡 孝宜

井手口 貴弘島村 祐太

Andrey Karasev

大塲 康英

Pär Jönsson

Ironmak. Steelmak., 39（2012）, 284.
35）Y. Ren, L. Zhang, and S. Li: ISIJ. Int., 54（2014）, 2772.

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