JP7436839B2 - Melting method for ultra-low phosphorus steel - Google Patents
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Description
本発明は、極低りん鋼の溶製方法に関する。 The present invention relates to a method for producing ultra-low phosphor steel.
鋼を溶製する際のコストを低減するためには、脱りん処理及び脱炭処理を施す精錬工程における生石灰(CaO)等の造滓材の低減が必要となる。同一の転炉型容器を利用した溶銑予備処理では、造滓材の低減が可能な一方で、脱炭工程へのスラグ残留によるスラグから溶鋼への復りんが発生するため、造滓材の削減と低りん鋼溶製の両立が課題となる。このため、転炉型容器の精錬において、効率的な脱りんを行うことが希求されている。 In order to reduce the cost of melting steel, it is necessary to reduce the amount of slag materials such as quicklime (CaO) in the refining process that performs dephosphorization and decarburization. Hot metal pretreatment using the same converter-type vessel can reduce the amount of slag material, but the slag remains in the decarburization process and returns to molten steel, so the amount of slag material can be reduced. The challenge is to simultaneously produce low phosphorous steel. For this reason, there is a demand for efficient dephosphorization in refining converter-type vessels.
上記の効率的な脱りんに関し、転炉型容器において、溶銑予備処理(脱りん処理)と脱炭処理の双方を実施する方法が知られている。この方法は、脱りん等の溶銑予備処理を目的とした吹酸と、溶銑予備処理後のスラグの排滓(中間排滓)と、中間排滓後に脱炭を目的とした吹酸と、を行う方法である。以下では、このような2回の吹酸を行う方法を、「2ブロー法」と呼ぶ場合がある。 Regarding the above-mentioned efficient dephosphorization, a method is known in which both hot metal preliminary treatment (dephosphorization treatment) and decarburization treatment are performed in a converter type vessel. This method uses blowing acid for the purpose of hot metal pretreatment such as dephosphorization, slag removal after the hot metal pretreatment (intermediate slag), and blowing acid for the purpose of decarburization after the intermediate slag. This is the way to do it. Hereinafter, such a method of blowing acid twice may be referred to as a "two-blow method."
また、近年では、溶銑予備処理において中間排滓工程を更に設け、溶銑予備処理を2回実施する技術が実施されている。この方法は、脱りん等を目的とした吹酸を伴う1回目の溶銑予備処理工程、1回目の中間排滓工程、脱りん等を目的とした吹酸を伴う2回目の溶銑予備処理工程、2回目の中間排滓工程、吹酸を伴う脱炭工程という5段階の工程を行うものである。このような工程を経ることで、極低りん鋼の溶製を行うことが可能となる。以下では、このような3回の吹酸を行う方法を、「3ブロー法」と呼ぶ場合がある。上記のような3ブロー法を用いた極低りん鋼の溶製方法の一例として、例えば、以下の特許文献1及び特許文献2に開示されている方法がある。
Moreover, in recent years, a technique has been implemented in which an intermediate slag removal step is further provided in the hot metal pretreatment, and the hot metal pretreatment is performed twice. This method includes a first hot metal pretreatment step involving blowing acid for the purpose of dephosphorization, a first intermediate slag removal step, a second hot metal pretreatment step involving blowing acid for the purpose of dephosphorization, etc. The process involves five stages: a second intermediate slag removal process, and a decarburization process involving blowing acid. By going through such a process, it becomes possible to melt ultra-low phosphorus steel. Hereinafter, a method of blowing acid three times as described above may be referred to as a "three-blow method." As an example of a method for producing ultra-low phosphorous steel using the three-blow method as described above, there are methods disclosed in
特許文献1では、3回の吹酸とその間に実施される2回の排滓とを実施し、2回目の吹酸時においても生石灰を添加してスラグの塩基度を所定の範囲内とすることで、極低りん鋼を溶製する旨が開示されている。
In
また、特許文献2においても、3回の吹酸とともに複数回の排滓を行う旨が開示されており、更に、脱炭精錬のスラグ(すなわち、3回目の吹酸後に得られるスラグ)を、次チャージの脱珪処理(1回目の吹酸が行われる処理)に用いること、及び、2回目の吹酸時に生石灰等の造滓材を添加することが開示されている。 In addition, Patent Document 2 also discloses that slag removal is performed multiple times with three times of acid blowing, and furthermore, slag from decarburization and refining (i.e., slag obtained after the third time of acid blowing) is It is disclosed that it is used in the desiliconization treatment of the next charge (a treatment in which the first acid blowing is performed), and that a slag-forming material such as quicklime is added during the second acid blowing.
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2の方法では、2回目の吹酸時にも造滓材として生石灰を添加するため、更なるコスト削減のために生石灰等の造滓材の使用量を削減することが望まれている。
However, in the methods of
上記の希求に関し、本発明者が鋭意検討した結果、単に2回目の吹酸時の生石灰使用量を削減するだけでは、所望のりん含有量を実現することはできず、極低りん鋼を実現するためには、更なる改良が必要であることが明らかとなった。 As a result of intensive study by the present inventor regarding the above desire, it was found that it was not possible to achieve the desired phosphorus content by simply reducing the amount of quicklime used during the second acid blowing, and an extremely low phosphorus steel was realized. It became clear that further improvements were necessary.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、造滓材の使用量を削減しつつ、より安定して極低りん鋼を溶製することが可能な、極低りん鋼の溶製方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the amount of slag material used while making it possible to more stably produce ultra-low phosphorus steel. Another object of the present invention is to provide a method for producing ultra-low phosphorus steel.
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、溶鋼中のりん濃度にのみ着目するのではなく、溶鋼及びスラグをあわせた系全体としてのりん量を制御することが重要であることを知見し、本発明を完成するに至った。
上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
In order to solve the above problems, the present inventor has conducted intensive studies and found that it is important to control the amount of phosphorus in the entire system including molten steel and slag, rather than focusing only on the phosphorus concentration in molten steel. Based on this knowledge, we have completed the present invention.
The gist of the present invention, which was completed based on the above findings, is as follows.
(1)転炉型容器を用いて溶銑予備処理と脱炭処理を行う、極低りん鋼の溶製方法であって、溶銑の脱りん処理を行う第1脱りん工程と、前記第1脱りん工程の後に実施される第1中間排滓工程と、前記第1中間排滓工程の後に、溶湯に対して再度脱りん処理を行う第2脱りん工程と、前記第2脱りん工程の後に実施される第2中間排滓工程と、前記第2中間排滓工程の後の溶湯に対して、CaO源を添加して脱炭処理を行う脱炭処理工程と、を有し、前記第1脱りん工程では、前記溶銑に対して、前記第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるようにCaO源を添加し、脱珪外酸素量が4.0~10.0Nm3/トンの範囲内となるように酸素を供給しながら、前記溶銑の終点温度を1300~1380℃の範囲内とし、前記第1中間排滓工程では、スラグを前記転炉型容器外に排滓して、排滓前のスラグ量の30~50質量%を前記転炉型容器内に残留させ、前記第2脱りん工程では、前記第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるように、CaO源を、CaO換算で0~5kg/トン添加し、2.0~4.0Nm3/トンの範囲内の吹酸量で酸素を供給しながら、前記溶湯の終点温度を1300~1380℃の範囲内とし、前記第2中間排滓工程では、排滓前のスラグの30~60質量%を、前記転炉型容器外へと排滓する、極低りん鋼の溶製方法。
(2)前記溶銑のSi含有量は、0.1~1.2質量%の範囲内である、(1)に記載の極低りん鋼の溶製方法。
(1) A method for producing ultra-low phosphorous steel in which hot metal preliminary treatment and decarburization treatment are performed using a converter-type vessel, the method comprising: a first dephosphorization step in which hot metal is dephosphorized; a first intermediate slag step carried out after the phosphorization step; a second dephosphorization step in which the molten metal is dephosphorized again after the first intermediate slag step; and a second dephosphorization step carried out after the second dephosphorization step. a second intermediate slag removal step carried out; and a decarburization treatment step of adding a CaO source to the molten metal after the second intermediate slag removal step to perform decarburization treatment, In the dephosphorization step, a CaO source is added to the hot metal so that the basicity of the slag after the first dephosphorization step is within the range of 0.8 to 1.3, and the amount of oxygen outside the desiliconization is While supplying oxygen so that the temperature is within the range of 4.0 to 10.0 Nm 3 /ton, the end point temperature of the hot metal is set within the range of 1300 to 1380°C, and in the first intermediate slag removal step, the slag is The slag is discharged outside the converter type container, and 30 to 50% by mass of the slag amount before being discharged remains in the converter type container, and in the second dephosphorization step, the second dephosphorization step is completed. Add a CaO source of 0 to 5 kg/ton in terms of CaO so that the basicity of the subsequent slag is within the range of 0.8 to 1.3, and within the range of 2.0 to 4.0 Nm 3 /ton. While supplying oxygen with an amount of blown acid, the end point temperature of the molten metal is set within the range of 1300 to 1380°C, and in the second intermediate slag step, 30 to 60% by mass of the slag before slag is A method for producing ultra-low phosphorus steel that drains the slag out of a furnace-type container.
(2) The method for producing ultra-low phosphorus steel according to (1), wherein the Si content of the hot metal is within the range of 0.1 to 1.2% by mass.
以上説明したように本発明によれば、造滓材の使用量を削減しつつ、より安定して極低りん鋼を溶製することが可能となる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to more stably produce ultra-low phosphorus steel while reducing the amount of slag material used.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that, in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.
(本発明者による検討内容について)
以下では、本発明の実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法について説明するに先立ち、本発明者が上記のような課題を解決するための行った検討内容について、まず説明する。
(Concerning the contents of the study by the inventor)
In the following, before explaining the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the embodiment of the present invention, the contents of the study conducted by the present inventor to solve the above problems will first be explained.
本発明者は、上記のような課題を解決するにあたって、はじめに、上記特許文献に開示されている技術について、検討を行った。まず、上記特許文献2に開示されている3ブロー法に基づく方法は、溶銑予備処理として、1回目の吹酸時における脱珪処理と、2回目の吹酸時における脱りん処理と、を区別して実施しており、また、脱りん処理は1回しか実施しない。そのために、上記特許文献2に開示されている方法では、りん含有量が100ppm以下という極低りん鋼の溶製を目的とする場合に、りんの低減レベルに限界があることが判明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor first studied the techniques disclosed in the above-mentioned patent documents. First, the method based on the 3-blow method disclosed in Patent Document 2 distinguishes between the desiliconization treatment during the first acid blowing and the dephosphorization treatment during the second acid blowing as hot metal pretreatment. The dephosphorization treatment is carried out separately, and the dephosphorization treatment is carried out only once. Therefore, in the method disclosed in Patent Document 2, it has been found that there is a limit to the level of phosphorus reduction when the purpose is to produce extremely low phosphorus steel with a phosphorus content of 100 ppm or less.
一方、上記特許文献1に開示されている3ブロー法に基づく方法は、中間排滓を1回はさみ、2回の脱りん吹酸処理を実施した後に、中間排滓と脱炭吹酸処理を実施するため、相応のりん量の低減が可能となる。この方法では、2回目の脱りん処理の際に、CaO源をCaO換算で5~10kg/トン投入しているが、本発明者の知見では、脱りん処理時における生石灰等の造滓材投入量には、未だ削減の余地があった。
On the other hand, in the method based on the three-blow method disclosed in
また、特許文献1に開示されている方法では、脱りん処理終了後のりん濃度にバラつきが発生する場合があるため、脱炭処理時に生石灰等の造滓材の過剰投入が必要となり、この点でも、造滓材投入量には削減の余地があった。
In addition, in the method disclosed in
そこで、本発明者は、2回目の脱りん処理の際に、造滓材としてのCaO源の未投入を含め、CaO源の投入量を5kg/トン以下とすることで造滓材使用量の削減を図り、りん含有量が100ppm以下である極低りん鋼をより安定して溶製することを目指し、検討に取り組んだ。 Therefore, the inventor of the present invention reduced the amount of slag material used during the second dephosphorization treatment by reducing the amount of CaO source input to 5 kg/ton or less, including the case where no CaO source was used as slag material. In order to reduce the amount of phosphorus, we worked on a study aimed at more stably producing ultra-low phosphorus steel with a phosphorus content of 100 ppm or less.
(本発明者が得られた知見について)
<第1の知見>
上記特許文献1では、2回目の脱りん処理時にCaO源を投入することで、1回目の脱りん処理後に得られるスラグ中のP2O5濃度よりも、2回目の脱りん処理後に得られるスラグ中のP2O5濃度を低くすることができるため、脱炭処理時の復りんを抑制でき、極低りん鋼を溶製可能であると言及している。
(Regarding knowledge obtained by the inventor)
<First finding>
In
しかしながら、本発明者が各種の検討を行った結果、脱炭処理時に転炉型容器内に持ち込まれるスラグ(2回目の排滓処理後の残留スラグ)に含まれるりん(P)は、概ねその全てが一旦は溶湯中に復りんしてしまうことを見出した。かかる知見より、本発明者は、脱炭処理工程に持ち込まれるスラグ中のりん濃度ではなく、スラグ中のりんの総量を減少させることに想到した。すなわち、脱炭処理に持ち込まれるスラグ中のりん濃度が低いとしてもスラグに含まれるりんの総量が多ければ、溶湯中に復りんするりんの量も多くなり、極低りん鋼の溶製に不利に作用するとともに、造滓材の削減にもつなげにくいことに想到した。 However, as a result of various studies conducted by the present inventor, the phosphorus (P) contained in the slag (residual slag after the second slag treatment) brought into the converter type container during decarburization treatment is generally It was discovered that all of the materials were once reconstituted in the molten metal. Based on this knowledge, the present inventor came up with the idea of reducing the total amount of phosphorus in the slag rather than the phosphorus concentration in the slag brought into the decarburization process. In other words, even if the phosphorus concentration in the slag brought into the decarburization process is low, if the total amount of phosphorus contained in the slag is large, the amount of phosphorus returned to the molten metal will be large, which is disadvantageous to the production of ultra-low phosphorus steel. We realized that this would not only have a negative effect on the environment, but would also be difficult to reduce the amount of slag material used.
図1は、処理対象の溶銑に含まれるPの質量割合を100として、上記着想に基づく3ブロー法での溶銑予備処理の各工程における系内(換言すれば、転炉型容器の内部)のりん量の推移を、模式的に示したものである。なお、図1は、あくまでも模式的なものであって、図中に示した数値が、以下で詳述する極低りん鋼の溶製方法における各工程でのりん量を正確に反映しているわけではない。 Figure 1 shows the inside of the system (in other words, the inside of the converter type vessel) in each process of hot metal pretreatment in the 3-blow method based on the above idea, assuming that the mass ratio of P contained in the hot metal to be treated is 100. This diagram schematically shows the change in phosphorus content. Note that Figure 1 is only a schematic representation, and the values shown in the figure accurately reflect the amount of phosphorus in each step of the ultra-low phosphorus steel melting method described in detail below. Do not mean.
1回目の脱りん工程において、脱りん工程開始前に溶湯中に存在しているりんの一部は、スラグに分配されて、1回目の脱りん工程の終了時には、例えば図1に示したような割合で、溶湯中及びスラグ中のそれぞれに存在するようになる。 In the first dephosphorization process, some of the phosphorus that is present in the molten metal before the start of the dephosphorization process is distributed to the slag, and at the end of the first dephosphorization process, it becomes slag as shown in Figure 1, for example. It exists in the molten metal and the slag in a large proportion.
ここで、1回目の中間排滓処理が実施されることで、スラグの一部が系外へと排出されるため、系内のりん総量は、1回目の脱りん工程開始時よりも少なくなる。 By performing the first intermediate slag treatment, a portion of the slag is discharged outside the system, so the total amount of phosphorus in the system is lower than at the start of the first dephosphorization process. .
2回目の脱りん工程においても、1回目の脱りん工程と同様に、溶湯中のりんはスラグに分配されて、2回目の脱りん工程の終了時には、例えば図1に示したような割合で、溶湯中及びスラグ中のそれぞれに存在するようになる。ここで、2回目の中間排滓処理が実施されることで、スラグの一部が系外へと排出されるため、系内のりん総量は、1回目の脱りん工程終了時よりも少なくなる。 In the second dephosphorization process, as in the first dephosphorization process, the phosphorus in the molten metal is distributed to the slag, and at the end of the second dephosphorization process, the phosphorus is distributed in the proportion shown in Figure 1, for example. , both in the molten metal and in the slag. By performing the second intermediate dephosphorization process, some of the slag is discharged outside the system, so the total amount of phosphorus in the system is lower than at the end of the first dephosphorization process. .
このように、本発明者が得た着想によれば、複数回の脱りん工程及び中間排滓工程により系内のりんを系外へと排出することで、系内に存在するりんの総量を削減して、脱炭処理の開始時に系内に存在するりんの総量(すなわち、溶湯及びスラグに含まれるりんの総量)を低減させる。これにより、脱炭処理時に一旦は溶湯中に復りんするりんの総量を減らすことができ、極低りん鋼の溶製が可能となる。 According to the idea obtained by the present inventor, the total amount of phosphorus present in the system can be reduced by discharging the phosphorus in the system to the outside of the system through multiple dephosphorization steps and intermediate scavenging steps. to reduce the total amount of phosphorus present in the system at the beginning of the decarburization process (ie, the total amount of phosphorus contained in the molten metal and slag). This makes it possible to reduce the total amount of phosphorus that is once returned to the molten metal during decarburization, making it possible to produce ultra-low phosphorus steel.
図2に、脱炭工程における吹酸時間を横軸とし、溶湯中のりん濃度[質量%]を縦軸として、脱炭処理におけるりん濃度の推移を模式的に示した。図2では、脱炭処理開始時における溶湯中のりん総量の質量割合を、100質量%として表示している。 FIG. 2 schematically shows the change in phosphorus concentration during the decarburization process, with the horizontal axis representing the acid blowing time during the decarburization process and the vertical axis representing the phosphorus concentration [mass %] in the molten metal. In FIG. 2, the mass percentage of the total amount of phosphorus in the molten metal at the start of the decarburization process is expressed as 100% by mass.
また、図2において、「改善前」と示しているものは、転炉型容器内のりん総量が高位である場合の溶湯中のりん濃度推移を示しており、「改善後」と示しているものは、転炉型容器内のりん総量が低位である場合の溶湯中のりん濃度推移を示している。 In addition, in Figure 2, what is shown as "before improvement" indicates the change in phosphorus concentration in the molten metal when the total amount of phosphorus in the converter type vessel is high, and what is shown as "after improvement" The figure shows the change in phosphorus concentration in the molten metal when the total amount of phosphorus in the converter-type vessel is low.
脱炭が進行すると、図2に示したようにスラグからの復りんが生じ、溶湯中のりん濃度は、脱炭処理の開始時(換言すれば、2回目の脱りん処理の終了時)よりも高位となる。このとき、図2に示したように、転炉型容器内のりんの総量が高位であるほど、復りん量の増加速度は速くなり、最終的な溶湯中への復りん量も高位となる。一方、転炉型容器内のりんの総量が低位であるほど、復りん量の増加速度は遅くなり、最終的な溶湯中への復りん量も低位となる。 As decarburization progresses, return phosphorus is generated from the slag as shown in Figure 2, and the phosphorus concentration in the molten metal becomes lower than that at the start of the decarburization process (in other words, at the end of the second dephosphorization process). will also be of high rank. At this time, as shown in Figure 2, the higher the total amount of phosphorus in the converter-type vessel, the faster the rate of increase in the amount of reversion phosphorus, and the higher the amount of reversion into the final molten metal. . On the other hand, the lower the total amount of phosphorus in the converter type vessel, the slower the rate of increase in the amount of reversion, and the lower the amount of reversion into the final molten metal.
また、図2に示したように、脱炭処理の末期には、脱りん反応が再度進行し、溶湯中のりん濃度は低下していく。 Moreover, as shown in FIG. 2, at the end of the decarburization process, the dephosphorization reaction proceeds again, and the phosphorus concentration in the molten metal decreases.
図2に示したような推移で脱炭処理における溶湯中のりん量が推移していくことから、上記特許文献1のように、スラグ中のりん濃度に着目するだけでは不十分であり、系内(すなわち、転炉型容器内)に存在するりんの総量に着目することが重要であることがわかる。 Since the amount of phosphorus in the molten metal changes as shown in FIG. It can be seen that it is important to pay attention to the total amount of phosphorus present in the converter type vessel.
<第2の知見>
2ブロー法及び3ブロー法の双方において、中間排滓工程は、転炉型容器を一定の角速度で傾転させることでスラグを容器外へと排出し、溶湯が排出し始める時期に傾転を停止することで溶湯の排出を防止する。かかる中間排滓工程において、転炉型容器の内部に残留するスラグの割合は、スラグのフォーミング状況に依存し、一般に、スラグフォーミングが進行しているほど、スラグの排出量を増加可能(換言すれば、転炉型容器内のスラグ残留量を低減可能)であることが知られている。
<Second finding>
In both the 2-blow method and the 3-blow method, the intermediate slag removal process involves discharging the slag from the container by tilting the converter-type container at a constant angular velocity, and then tilting the container when the molten metal starts to be discharged. Stopping prevents the discharge of molten metal. In such an intermediate slag removal process, the proportion of slag remaining inside the converter-type vessel depends on the slag forming situation, and generally, the more slag forming progresses, the more the slag discharge amount can be increased (in other words, the more slag forming progresses, the more the slag discharge amount can be increased. For example, it is known that the amount of slag remaining in a converter type vessel can be reduced.
上記のような観点に着目した結果、本発明者は、1回目の中間排滓工程の前、及び、2回目の中間排滓工程の前におけるスラグのフォーミングを安定して増加させることで、それぞれの中間排滓処理後の転炉型容器内の残留スラグ量のバラつきを抑制可能であり、結果として、溶湯及びスラグの双方に含まれるりん総量のバラつきを抑制可能であることに想到した。 As a result of focusing on the above-mentioned viewpoints, the present inventors have realized that by stably increasing the forming of slag before the first intermediate slag removal process and before the second intermediate slag removal process, each The inventors have come up with the idea that it is possible to suppress variations in the amount of slag remaining in the converter-type vessel after the intermediate slag treatment, and as a result, it is possible to suppress variations in the total amount of phosphorus contained in both the molten metal and the slag.
1回目の中間排滓処理後のスラグ残留量のバラつきは、2回目の中間排滓処理後のスラグ残留量のバラつきの原因となり、2回目の中間排滓後のスラグ残留量のバラつきは、脱炭処理時のりん総量(特に、スラグのりん総量)のバラつきの原因となる。その結果、脱炭処理時には、CaO源として生石灰等を多量に添加する必要が生じてしまう。 The variation in the amount of slag remaining after the first intermediate slag treatment causes the variation in the amount of slag remaining after the second intermediate slag treatment, and the variation in the amount of slag remaining after the second intermediate slag treatment This causes variations in the total amount of phosphorus (especially the total amount of phosphorus in the slag) during charcoal treatment. As a result, during the decarburization process, it becomes necessary to add a large amount of quicklime or the like as a CaO source.
そのため、各中間排滓工程の前におけるスラグのフォーミングを安定して確保することで、脱炭処理時のりん総量を低位に安定させることが可能となり、より一層の造滓材使用量の削減を図ることが可能となる。また、このようなスラグのフォーミングの安定化を図ることで、チャージ間でのりん総量のバラつきも抑制することが可能となり、結果として、操業安定性をより向上させることが可能となる。 Therefore, by ensuring stable slag forming before each intermediate slag removal process, it is possible to stabilize the total amount of phosphorus during decarburization at a low level, further reducing the amount of slag forming material used. It becomes possible to achieve this goal. Furthermore, by stabilizing the forming of the slag, it is possible to suppress variations in the total amount of phosphorus between charges, and as a result, it is possible to further improve operational stability.
本発明者は、以上説明したような2つの知見に基づき更なる検討を行った結果、以下で説明する、本発明の実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法を完成するに至った。 As a result of further studies based on the two findings described above, the present inventor has completed a method for producing ultra-low phosphorous steel according to an embodiment of the present invention, which will be described below.
(極低りん鋼の溶製方法について)
以下では、図3を参照しながら、上記2つの知見に基づき完成された、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法について、詳細に説明する。図3は、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法の流れの一例を模式的に示した説明図である。
(About the melting method of ultra-low phosphorus steel)
Below, with reference to FIG. 3, the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present embodiment, which was completed based on the above two findings, will be described in detail. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an example of the flow of the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present embodiment.
本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法は、上吹き転炉や上底吹き転炉等に代表される転炉型容器を用いて溶銑予備処理と脱炭処理を行うことで、りん含有量が100ppm以下の極低りん鋼を溶製する方法である。この極低りん鋼の溶製方法は、図3に模式的に示したように、第1脱りん工程と、第1中間排滓工程と、第2脱りん工程と、第2中間排滓工程と、脱炭工程と、を有しており、脱炭工程の終了後に、得られた極低りん鋼を出湯する出湯工程が行われる。 The method for producing ultra-low phosphorous steel according to this embodiment is to perform preliminary treatment and decarburization of hot metal using a converter-type vessel, such as a top-blown converter or a top-bottom blowing converter. This is a method for producing ultra-low phosphorus steel with a content of 100 ppm or less. As schematically shown in FIG. 3, this method for producing ultra-low phosphorous steel includes a first dephosphorization step, a first intermediate slag removal step, a second dephosphorization step, and a second intermediate slag removal step. and a decarburization step, and after the decarburization step is completed, a tapping step is performed to tap the obtained ultra-low phosphorus steel.
以下では、転炉型容器の一例としての上吹き転炉を用い、上吹き転炉に挿入された上吹きランスから酸素を供給することで極低りん鋼を溶製する場合に着目し、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法を構成する各工程について、詳細に説明する。なお、上吹き転炉以外の転炉型容器を用いて、異なる吹酸方法により酸素の供給を行う場合についても、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法を適用することが可能である。 In the following, we will use a top-blown converter as an example of a converter-type vessel, and focus on the case of melting ultra-low phosphorus steel by supplying oxygen from a top-blowing lance inserted in the top-blowing converter. Each step constituting the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the embodiment will be described in detail. Note that even when oxygen is supplied by a different blowing acid method using a converter-type container other than a top-blown converter, the method for producing ultra-low phosphorus steel according to this embodiment can be applied. be.
<第1脱りん工程>
第1脱りん工程は、転炉型容器(例えば、図3に示したような上吹き転炉)の内部に装入された溶銑に対して、脱りん処理を施す工程である。より詳細には、第1脱りん工程では、転炉型容器内の溶銑に対して、第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるようにCaO源を添加し、脱珪外酸素量が4.0~10.0Nm3/トンの範囲内となるように酸素を供給しながら、溶銑の終点温度を1300~1380℃の範囲内とする。
<First dephosphorization step>
The first dephosphorization step is a step in which hot metal charged into a converter-type vessel (for example, a top-blowing converter as shown in FIG. 3) is subjected to dephosphorization treatment. More specifically, in the first dephosphorization step, the basicity of the slag after the first dephosphorization step is within the range of 0.8 to 1.3 with respect to the hot metal in the converter type vessel. While adding a CaO source and supplying oxygen so that the amount of oxygen outside the desiliconization is within the range of 4.0 to 10.0 Nm 3 /ton, the end point temperature of the hot metal is controlled to be within the range of 1300 to 1380°C.
ここで、上吹き転炉10に代表される転炉型容器に装入される溶銑は、ケイ素(Si)含有量が0.1~1.2質量%の範囲内であることが好ましい。装入される溶銑のSi含有量を、0.1~1.2質量%の範囲内とすることで、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法による効果をより確実に発現させることが可能となる。 Here, it is preferable that the silicon (Si) content of the hot metal charged into the converter-type vessel represented by the top-blowing converter 10 is within the range of 0.1 to 1.2% by mass. By setting the Si content of the charged hot metal within the range of 0.1 to 1.2% by mass, the effects of the ultra-low phosphorus steel melting method according to the present embodiment can be more reliably expressed. becomes possible.
第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度(=スラグ中のCaO含有量[質量%]/スラグ中のSiO2含有量[質量%])を、0.8以上とすることで、第1脱りん工程におけるスラグフォーミング量を確保しながら、溶湯の脱りん進行レベルを確保することが可能となる。第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度は、好ましくは0.9以上である。一方、第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度を、1.3以下とすることで、第1脱りん工程におけるスラグフォーミング量を安定して確保する(すなわち、スラグフォーミング量のバラつきを抑制する)ことが可能となる。第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度は、好ましくは1.2以下である。 By setting the basicity of the slag after the first dephosphorization step (=CaO content in the slag [mass%]/ SiO2 content in the slag [mass%]) to 0.8 or more, the first It becomes possible to ensure the progress level of dephosphorization of the molten metal while ensuring the amount of slag forming in the dephosphorization process. The basicity of the slag after the first dephosphorization step is preferably 0.9 or more. On the other hand, by setting the basicity of the slag after the first dephosphorization step to 1.3 or less, the amount of slag foaming in the first dephosphorization step can be stably ensured (i.e., the variation in the amount of slag forming can be suppressed). ) becomes possible. The basicity of the slag after the first dephosphorization step is preferably 1.2 or less.
なお、溶銑中のSi含有量が上記の0.1~1.2質量%の範囲内である場合に、第1脱りん工程終了時のスラグの塩基度を0.8~1.3とするためには、求められるCaOの添加量は、溶銑(溶湯)1トンあたりの指標で、2~31kg/トン程度となる。 In addition, when the Si content in the hot metal is within the above range of 0.1 to 1.2 mass%, the basicity of the slag at the end of the first dephosphorization step is set to 0.8 to 1.3. In order to achieve this, the required amount of CaO to be added is approximately 2 to 31 kg/ton per ton of hot metal (molten metal).
上記のように、溶銑中のSi含有量には、例えば0.1~1.2質量%程度と、バラつきが存在する。例えば図3に示したような上吹きランスから溶銑に対して酸素を供給すると、まず、溶銑中に含まれるSiの酸化反応(脱珪反応)が進行し、脱珪反応が概ね終了した後から、脱りん反応が進行するようになる。このため、単に吹酸量を規定しただけでは、上記のようなSi含有量のバラつきに起因して、脱りん反応に寄与する酸素量にバラつきが生じてしまう。そのため、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法では、脱珪反応に用いられる以外の酸素量を、脱珪外酸素量として規定する。 As mentioned above, the Si content in hot metal varies, for example, from about 0.1 to 1.2% by mass. For example, when oxygen is supplied to hot metal from a top blowing lance as shown in Fig. 3, the oxidation reaction (desiliconization reaction) of Si contained in the hot metal proceeds first, and after the desiliconization reaction is almost completed, , the dephosphorization reaction begins to proceed. Therefore, if the amount of blown acid is simply specified, the amount of oxygen contributing to the dephosphorization reaction will vary due to the variation in the Si content as described above. Therefore, in the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present embodiment, the amount of oxygen other than that used for the desiliconization reaction is defined as the amount of oxygen other than desiliconization.
ここで、用いられる溶銑のSi含有量は、例えばICP(Inductivity Coupled Plasma)発光分光分析法等のような公知の測定手法により、第1脱りん工程に先立って特定することが可能である。得られた溶銑のSi含有量に基づき、化学量論的に、脱珪反応に要する酸素量(脱珪酸素量)を算出することができる。そのため、実際に溶銑に供給する酸素量(吹酸量)から上記の脱珪酸素量を減じた値が、供給する酸素量(吹酸量)に対応する脱珪外酸素量となる。 Here, the Si content of the hot metal used can be determined prior to the first dephosphorization step by a known measurement method such as ICP (Inductivity Coupled Plasma) emission spectrometry. Based on the Si content of the obtained hot metal, the amount of oxygen required for the desiliconization reaction (desiliconization oxygen amount) can be calculated stoichiometrically. Therefore, the value obtained by subtracting the above desiliconizing oxygen amount from the oxygen amount (blowing acid amount) actually supplied to the hot metal becomes the non-siliconizing oxygen amount corresponding to the supplied oxygen amount (blowing acid amount).
また、算出した脱珪酸素量と、脱珪外酸素量の制御目標値と、を足し合わせることで、第1脱りん工程において溶銑に供給すべき酸素量(吹酸量)を決定することができる。 In addition, by adding the calculated amount of oxygen for desiliconization and the control target value of the amount of oxygen outside of desilication, it is possible to determine the amount of oxygen (amount of blown acid) to be supplied to the hot metal in the first dephosphorization step. can.
本実施形態に係る第1脱りん工程では、上記のような脱珪外酸素量(溶銑1トンあたりの脱珪外酸素量)が4.0~10.0Nm3/トンの範囲内となるように、溶銑に対して酸素を供給する。脱珪外酸素量を4.0Nm3/トン以上とし、かつ、上記のようなスラグの塩基度を実現することで、スラグフォーミング量を安定して確保することが可能となる。脱珪外酸素量は、好ましくは4.5Nm3/トン以上であり、より好ましくは5.0Nm3/トン以上である。一方、脱珪外酸素量が10.0Nm3/トンを超える場合には、スラグフォーミング量が急激に増加して転炉型容器からスラグが噴出する場合が生じうるため、かかるスラグの噴出を防止するためにフォーミング鎮静剤を用いる必要が生じ、スラグフォーミング量にバラつきが生じてしまう。そのため、スラグフォーミング量のバラつきを抑制するために、脱珪外酸素量は、10.0Nm3/トン以下とする。脱珪外酸素量は、好ましくは9.5Nm3/トン以下であり、より好ましくは9.0Nm3/トン以下である。 In the first dephosphorization step according to the present embodiment, the amount of oxygen outside of desiliconization (the amount of oxygen outside of desiliconization per ton of hot metal) as described above is within the range of 4.0 to 10.0 Nm 3 /ton. Then, oxygen is supplied to the hot metal. By setting the amount of extrasilicic oxygen to 4.0 Nm 3 /ton or more and achieving the basicity of the slag as described above, it is possible to stably secure the amount of slag foaming. The amount of extra-silicic oxygen is preferably 4.5 Nm 3 /ton or more, more preferably 5.0 Nm 3 /ton or more. On the other hand, if the amount of extra-silicic oxygen exceeds 10.0 Nm 3 /ton, the amount of slag forming may increase rapidly and slag may blow out from the converter type container, so such blowing out of slag can be prevented. In order to do this, it becomes necessary to use a foaming sedative, which results in variations in the amount of slag foaming. Therefore, in order to suppress variations in the amount of slag foaming, the amount of oxygen outside the desiliconization is set to 10.0 Nm 3 /ton or less. The amount of extra-silicic oxygen is preferably 9.5 Nm 3 /ton or less, more preferably 9.0 Nm 3 /ton or less.
上記のように、第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度、及び、脱珪外酸素量の双方を、比較的狭い範囲内とすることで、本実施形態に係る第1脱りん工程では、安定したスラグフォーミング量を実現することができる。これにより、チャージ毎に発生するスラグフォーミング量が安定して、そのバラつきの範囲を従来よりも狭い範囲とすることができる。その結果、次工程の第1中間排滓工程において、所定のスラグ残留率を制御目標とする際に、残留スラグ量のバラつきの抑制が可能となる。例を挙げると、次工程の第1中間排滓工程において、スラグ残留率として例えば平均40質量%を制御目標とする場合に、スラグ残留率を、例えば32~48質量%の間のバラつきが生じた結果の平均40質量%ではなく、36~44質量%の間のバラつきが生じた結果の平均40質量%とすることができる。このように、第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度、及び、脱珪外酸素量は、スラグフォーミング量の安定化に寄与する重要な要因である。 As mentioned above, by setting both the basicity of the slag after the first dephosphorization step and the amount of oxygen outside the desiliconization within a relatively narrow range, the first dephosphorization step according to the present embodiment , it is possible to achieve a stable slag forming amount. As a result, the amount of slag forming generated for each charge is stabilized, and the range of variation thereof can be made narrower than before. As a result, when a predetermined slag residual rate is set as a control target in the next step, the first intermediate slag removal step, it is possible to suppress variations in the amount of residual slag. For example, in the first intermediate slag removal process of the next process, when the control target is to set the slag residual rate to an average of 40% by mass, for example, the slag residual rate may vary between 32 and 48% by mass. Instead of an average of 40% by mass as a result, it can be set as an average of 40% by mass as a result of variations between 36 and 44% by mass. Thus, the basicity of the slag after the first dephosphorization step and the amount of oxygen outside the desiliconization process are important factors contributing to stabilizing the amount of slag foaming.
また、第1脱りん工程において、溶銑の終点温度は、1300~1380℃の範囲内とする。溶銑の終点温度を1300℃以上とすることで、溶銑の脱りん反応の進行レベルを適切な状態に確保することが可能となる。脱りん反応をより進行させるために、溶銑の終点温度は、1320℃以上とすることが好ましく、1330℃以上とすることがより好ましい。一方、溶銑の終点温度を1380℃以下とすることで、脱りん効率の低下を抑制しながら、脱りん反応を進行させることが可能となる。後段の第2脱りん工程における溶湯の高温化を抑制して脱りん反応の低効率化及び復りんの発生を防止するという観点から、溶銑の終点温度は、1360℃以下であることが好ましく、1350℃以下とすることがより好ましい。 Further, in the first dephosphorization step, the end point temperature of the hot metal is within the range of 1300 to 1380°C. By setting the end point temperature of the hot metal to 1300° C. or higher, it is possible to ensure that the progress level of the dephosphorization reaction of the hot metal is in an appropriate state. In order to further advance the dephosphorization reaction, the end point temperature of the hot metal is preferably 1320°C or higher, more preferably 1330°C or higher. On the other hand, by setting the end point temperature of hot metal to 1380° C. or lower, it becomes possible to advance the dephosphorization reaction while suppressing a decrease in dephosphorization efficiency. From the viewpoint of suppressing the temperature increase of the molten metal in the second dephosphorization step in the latter stage to reduce the efficiency of the dephosphorization reaction and prevent the generation of rephosphorization, the end point temperature of the hot metal is preferably 1360 ° C. or less, More preferably, the temperature is 1350°C or less.
なお、第1脱りん工程において、スラグ塩基度、脱珪外酸素量、及び、溶銑の終点温度の範囲が上記の範囲内であれば、酸素の供給時間(吹酸時間)は特に規定するものではないが、所望のスラグフォーミング量をより安定して実現するために、酸素の供給時間(吹酸時間)は、1~6分の範囲内とすることが好ましい。 In addition, in the first dephosphorization step, if the ranges of the slag basicity, the amount of oxygen outside the desiliconization, and the end point temperature of the hot metal are within the above ranges, the oxygen supply time (oxygen blowing time) is particularly specified. However, in order to more stably achieve the desired slag foaming amount, the oxygen supply time (acid blowing time) is preferably within the range of 1 to 6 minutes.
<第1中間排滓工程>
第1中間排滓工程は、第1脱りん工程の後に実施される工程であり、スラグを転炉型容器外に排滓して、排滓前のスラグ量の30~50質量%を転炉型容器内に残留させる工程である。
<First intermediate slag removal process>
The first intermediate slag removal step is a step carried out after the first dephosphorization step, in which slag is removed from the converter type container and 30 to 50% by mass of the slag before removal is removed from the converter. This is the process of leaving it in the mold container.
本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法では、後段の第2脱りん工程におけるCaO源の投入量をゼロ又は少量(より詳細には、5kg/トン以下)とするために、脱りん材として機能するスラグを、排滓前のスラグ量の30質量%以上残留させる。すなわち、本実施形態に係る第1中間排滓工程では、転炉型容器内におけるスラグの残留率を、30質量%以上とする。スラグの残留率が30質量%未満となる場合には、脱りん材として機能するスラグの残留量が不足することでCaO源の添加が必要となり、造滓材である生石灰等の使用量を削減することができない。スラグの残留率は、好ましくは32質量%以上であり、より好ましくは34質量%以上である。 In the method for producing ultra-low phosphor steel according to the present embodiment, in order to make the input amount of the CaO source zero or a small amount (more specifically, 5 kg/ton or less) in the second dephosphorization step, dephosphorization is performed. The slag that functions as a material is left in an amount of 30% by mass or more of the amount of slag before being discharged. That is, in the first intermediate slag removal step according to the present embodiment, the residual rate of slag in the converter type container is set to 30% by mass or more. When the residual rate of slag is less than 30% by mass, the amount of residual slag that functions as a dephosphorizing agent is insufficient and it becomes necessary to add a CaO source, reducing the amount of quicklime used as a slag forming material. Can not do it. The residual rate of slag is preferably 32% by mass or more, more preferably 34% by mass or more.
一方、転炉型容器内に、スラグを、排滓前のスラグ量の50質量%以下の量で残留させる(すなわち、スラグの残留率を50質量%以下とする)ことで、スラグに含まれるりん総量の低減が可能となり、後段の脱炭工程における復りん量の低減を実現することができる。スラグの残留量は、好ましくは45質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下である。 On the other hand, by allowing slag to remain in the converter type container in an amount of 50% by mass or less of the amount of slag before slag discharge (i.e., keeping the residual rate of slag to 50% by mass or less), the amount of slag contained in the slag can be reduced. It becomes possible to reduce the total amount of phosphorus, and it is possible to realize a reduction in the amount of return phosphorus in the subsequent decarburization process. The residual amount of slag is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less.
ここで、上記のスラグ残留率(又は、スラグ残留率を100%から減じた値である中間排滓率)は、例えば特開2018-115350号公報に記載の方法を用いて算出することができる。 Here, the above-mentioned slag residual rate (or intermediate slag removal rate which is a value obtained by subtracting the slag residual rate from 100%) can be calculated using the method described in JP-A-2018-115350, for example. .
また、転炉型容器からスラグを排滓する際に、転炉型容器の排滓時の傾斜におけるスラグ排出開始時刻、開始時刻からの排滓時間、排滓時間中の傾斜速度(角速度)のそれぞれを一定とすることで、スラグ残留率を所望の範囲内に制御することが、一般的な排滓手法として採用されている。本実施形態では、先だって言及した第1脱りん工程において、安定してバラつきの少ないスラグフォーミング量が確保されている。このため、例えば上記のような排滓手法を採用することで、転炉型容器内に残留させるスラグ量を、より安定化することが可能となる。 In addition, when discharging slag from a converter-type container, the slag discharge start time, the slag discharge time from the start time, and the inclination speed (angular velocity) during the slag discharge time are A common slag removal method is to control the slag residual rate within a desired range by keeping each constant. In this embodiment, in the first dephosphorization step mentioned above, a stable slag forming amount with little variation is ensured. Therefore, by employing, for example, the above-described slag removal method, it is possible to further stabilize the amount of slag left in the converter type container.
<第2脱りん工程>
第2脱りん工程は、上記の第1中間排滓工程の後に行われる工程であり、転炉型容器内の溶湯に対して、再度脱りん処理を行う工程である。より詳細には、第2脱りん工程では、第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるように、CaO源を、CaO換算で0~5kg/トン添加し、2.0~4.0Nm3/トンの範囲内の吹酸量で酸素を供給しながら、溶湯の終点温度を1300~1380℃の範囲内とする。
<Second dephosphorization process>
The second dephosphorization step is a step performed after the first intermediate slag removal step, and is a step in which the molten metal in the converter type container is subjected to dephosphorization treatment again. More specifically, in the second dephosphorization step, the CaO source is used in an amount of 0 to 5 kg in terms of CaO so that the basicity of the slag after the second dephosphorization step is within the range of 0.8 to 1.3. /ton, and while supplying oxygen at an amount of blown acid in the range of 2.0 to 4.0 Nm 3 /ton, the end point temperature of the molten metal is controlled to be in the range of 1300 to 1380°C.
第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度を、0.8以上とすることで、第2脱りん工程におけるスラグフォーミング量を確保しながら、溶湯の脱りん進行レベルを確保することが可能となる。第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度は、好ましくは0.9以上である。一方、第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度を、1.3以下とすることで、第2脱りん工程におけるスラグフォーミング量を安定して確保する(すなわち、スラグフォーミング量のバラつきを抑制する)とともに、後段の第2中間排滓工程において、スラグ排滓率の安定化を図ることが可能となる。第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度は、好ましくは1.2以下である。 By setting the basicity of the slag after the second dephosphorization step to 0.8 or more, it is possible to ensure the level of molten metal dephosphorization progress while ensuring the amount of slag forming in the second dephosphorization step. Become. The basicity of the slag after the second dephosphorization step is preferably 0.9 or more. On the other hand, by setting the basicity of the slag after the second dephosphorization step to 1.3 or less, the amount of slag foaming in the second dephosphorization step can be stably ensured (i.e., the variation in the amount of slag forming can be suppressed). ), it is also possible to stabilize the slag removal rate in the second intermediate slag removal step. The basicity of the slag after the second dephosphorization step is preferably 1.2 or less.
なお、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法では、先立つ第1中間排滓工程において、スラグ残留率が30~50質量%の範囲内とすることで、第2脱りん工程に必要な脱りん材(すなわち、スラグ)の量のうち大部分が、予め確保されている。そのため、本実施形態に係る第2脱りん工程では、造滓材としてのCaO源の添加量を、CaO換算で0kg/トン以上5kg/トン以下とすることができる。 In addition, in the method for producing ultra-low phosphorous steel according to the present embodiment, the residual rate of slag is within the range of 30 to 50% by mass in the preceding first intermediate dephosphorization step, thereby eliminating the slag necessary for the second dephosphorization step. A large portion of the amount of dephosphorizing material (ie, slag) is reserved in advance. Therefore, in the second dephosphorization step according to the present embodiment, the amount of CaO source added as a slag material can be set to 0 kg/ton or more and 5 kg/ton or less in terms of CaO.
また、本実施形態に係る第2脱りん工程において、溶湯に供給する酸素の量(すなわち、吹酸量)は、2.0~4.0Nm3/トンの範囲内とする。第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度を上記の範囲内とし、かつ、吹酸量を2.0Nm3/トン以上とすることで、極低りん鋼を得るための所望の脱りん量を実現することができる。吹酸量は、好ましくは2.2Nm3/トン以上であり、より好ましくは2.4Nm3/トン以上である。一方、吹酸量が4.0Nm3/トンを超える場合には、スラグフォーミング量が急激に増加して転炉型容器からスラグが噴出する場合が生じうるため、かかるスラグの噴出を防止するためにフォーミング鎮静剤を用いる必要が生じ、スラグフォーミング量にバラつきが生じてしまう。そのため、スラグフォーミング量のバラつきを抑制するために、吹酸量は、4.0Nm3/トン以下とする。吹酸量は、好ましくは3.8Nm3/トン以下であり、より好ましくは3.6Nm3/トン以下である。 Further, in the second dephosphorization step according to the present embodiment, the amount of oxygen (that is, the amount of blown acid) supplied to the molten metal is within the range of 2.0 to 4.0 Nm 3 /ton. By setting the basicity of the slag after the second dephosphorization step within the above range and setting the blowing acid amount to 2.0 Nm 3 /ton or more, the desired amount of dephosphorization can be achieved to obtain ultra-low phosphorus steel. can be realized. The amount of blown acid is preferably 2.2 Nm 3 /ton or more, more preferably 2.4 Nm 3 /ton or more. On the other hand, if the amount of blown acid exceeds 4.0 Nm 3 /ton, the amount of slag foaming may increase rapidly and slag may blow out from the converter type container. It becomes necessary to use a foaming sedative for this purpose, which results in variations in the amount of slag foaming. Therefore, in order to suppress variations in the amount of slag foaming, the amount of blown acid is set to 4.0 Nm 3 /ton or less. The amount of blown acid is preferably 3.8 Nm 3 /ton or less, more preferably 3.6 Nm 3 /ton or less.
上記のように、第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度、及び、吹酸量の双方を、比較的狭い範囲内とすることで、本実施形態に係る第2脱りん工程では、安定したスラグフォーミング量を実現することができる。これにより、チャージ毎に発生するスラグフォーミング量が安定して、そのバラつきの範囲を従来よりも狭い範囲とすることができる。その結果、次工程の第2中間排滓工程において、所定のスラグ排滓率を制御目標とする際に、排滓スラグ量のバラつきの抑制が可能となる。例を挙げると、次工程の第2中間排滓工程において、スラグ排滓率として例えば平均40質量%を制御目標とする場合に、スラグ排滓率を、例えば32~48質量%の間のバラつきが生じた結果の平均40質量%ではなく、36~44質量%の間のバラつきが生じた結果の平均40質量%とすることができる。このように、第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度、及び、吹酸量は、スラグフォーミング量の安定化に寄与する重要な要因である。 As mentioned above, by setting both the basicity of the slag after the second dephosphorization process and the amount of blown acid within a relatively narrow range, the second dephosphorization process according to the present embodiment can be stabilized. It is possible to achieve a high slag forming amount. As a result, the amount of slag forming generated for each charge is stabilized, and the range of variation thereof can be made narrower than before. As a result, when a predetermined slag removal rate is set as a control target in the next second intermediate slag removal step, it is possible to suppress variations in the amount of removed slag. For example, in the second intermediate slag removal step of the next step, when the control target is an average slag removal rate of 40% by mass, for example, the slag removal rate may vary between 32 and 48% by weight. Instead of an average of 40% by mass resulting from a variation in the content between 36 and 44% by mass, an average of 40% by mass can be used. Thus, the basicity of the slag after the second dephosphorization step and the amount of acid blowing are important factors that contribute to stabilizing the amount of slag foaming.
また、第2脱りん工程において、溶湯の終点温度は、1300~1380℃の範囲内とする。溶湯の終点温度を1300℃以上とすることで、溶湯の脱りん反応の進行レベルを適切な状態に確保することが可能となる。脱りん反応をより進行させるために、溶湯の終点温度は、1320℃以上とすることが好ましく、1330℃以上とすることがより好ましい。一方、溶湯の終点温度を1380℃以下とすることで、脱りん効率の低下及び復りんの発生を抑制しながら、脱りん反応を進行させることが可能となる。溶湯の終点温度は、1360℃以下であることが好ましく、1350℃以下とすることがより好ましい。 Further, in the second dephosphorization step, the end point temperature of the molten metal is within the range of 1300 to 1380°C. By setting the end point temperature of the molten metal to 1300° C. or higher, it is possible to ensure that the progress level of the dephosphorization reaction of the molten metal is in an appropriate state. In order to further advance the dephosphorization reaction, the end point temperature of the molten metal is preferably 1320°C or higher, more preferably 1330°C or higher. On the other hand, by setting the end point temperature of the molten metal to 1380° C. or lower, it becomes possible to advance the dephosphorization reaction while suppressing a decrease in dephosphorization efficiency and generation of rephosphorization. The end point temperature of the molten metal is preferably 1360°C or lower, more preferably 1350°C or lower.
なお、第2脱りん工程において、スラグ塩基度、吹酸量、及び、溶湯の終点温度の範囲が上記の範囲内であれば、酸素の供給時間(吹酸時間)は特に規定するものではないが、所望のスラグフォーミング量をより安定して実現するために、酸素の供給時間(吹酸時間)は、0.3~3.0分の範囲内とすることが好ましい。 In addition, in the second dephosphorization step, as long as the slag basicity, the amount of blown acid, and the end point temperature of the molten metal are within the above ranges, the oxygen supply time (the blown acid time) is not particularly specified. However, in order to more stably achieve the desired amount of slag foaming, the oxygen supply time (oxygen blowing time) is preferably within the range of 0.3 to 3.0 minutes.
<第2中間排滓工程>
第2中間排滓工程は、第2脱りん工程の後に実施される工程であり、排滓前のスラグの30~60質量%を、転炉型容器外へと排滓する工程である。
<Second intermediate slag removal process>
The second intermediate slag removal step is a step carried out after the second dephosphorization step, and is a step in which 30 to 60% by mass of the slag before slag is removed to the outside of the converter type container.
本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法では、後段の脱炭工程においても脱りん反応が進行するため、目的とする溶鋼中のりん含有量のレベルに応じて、CaO源を添加することが求められる。後段の脱炭工程において添加したCaO源は、滓化する必要があるが、新たに添加したCaO源単独では一般に融点が高いため、第2脱りん工程で生じたスラグを転炉型容器内に所定量残留させておくことで、後段の脱炭工程において、添加したCaO源の滓化を促進することができる。 In the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present embodiment, since the dephosphorization reaction proceeds even in the subsequent decarburization process, a CaO source is added depending on the desired level of phosphorus content in the molten steel. That is required. The CaO source added in the later decarburization process needs to be turned into slag, but since the newly added CaO source alone generally has a high melting point, the slag produced in the second dephosphorization process is put into a converter-type vessel. By leaving a predetermined amount remaining, it is possible to promote slag formation of the added CaO source in the subsequent decarburization step.
また、後段の脱炭工程において、吹酸の火点を除く溶湯の表面は、スラグで遮蔽する必要があるため、溶湯の表面の遮蔽物としてスラグを確保しておくことも重要である。 Furthermore, in the subsequent decarburization step, the surface of the molten metal except for the ignition point of the blown acid needs to be shielded with slag, so it is also important to secure slag as a shield for the surface of the molten metal.
以上のような2つの観点から、本実施形態に係る第2中間排滓工程では、排滓前のスラグの60質量%以下を、転炉型容器外へと排滓する(換言すれば、排滓前のスラグの40質量%以上を、転炉型容器内に残留させる)。これにより、スラグに含まれるりん総量の低減が可能となり、後述する脱炭工程時の復りん量の低減を実現することが可能となる。第2中間排滓工程におけるスラグの排滓率は、好ましくは55質量%以下であり、より好ましくは50質量%以下である。 From the above two viewpoints, in the second intermediate slag according to the present embodiment, 60% by mass or less of the slag before slag is slaged out of the converter type container (in other words, slag is At least 40% by mass of the slag before slag remains in the converter type vessel). This makes it possible to reduce the total amount of phosphorus contained in the slag, making it possible to reduce the amount of return phosphorus during the decarburization step, which will be described later. The slag removal rate in the second intermediate removal step is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
一方、転炉型容器外へと排滓するスラグの量が、排滓前のスラグの30質量%未満である場合には、排滓後に転炉型容器内に残留するスラグに含まれるりん総量の低減が不足し、次工程の脱炭工程における復りん量が増加してしまう。そのため、転炉型容器外へと排滓するスラグの量は、排滓前のスラグの30質量%以上とする(換言すれば、排滓前のスラグの70質量%以下を、転炉型容器内に残留させる)。第2中間排滓工程におけるスラグの排滓率は、好ましくは35質量%以上であり、より好ましくは40質量%以上である。 On the other hand, if the amount of slag discharged outside the converter-type container is less than 30% by mass of the slag before slag, the total amount of phosphorus contained in the slag remaining in the converter-type container after the slag is is insufficiently reduced, and the amount of reversion in the next step of decarburization increases. Therefore, the amount of slag discharged outside the converter type container should be 30% by mass or more of the slag before slag is discharged (in other words, 70% by mass or less of the slag before slag is discharged from the converter type container). remain inside). The slag removal rate in the second intermediate removal step is preferably 35% by mass or more, more preferably 40% by mass or more.
なお、上記のスラグ排滓率は、第1中間排滓工程の場合と同様に、例えば特開2018-115350号公報に記載の方法を用いて算出することができる。また、スラグ排滓率の制御手法に関しても、第1中間排滓工程と同様の排滓手法を採用することが可能である。本実施形態では、先だって言及した第1脱りん工程及び第2脱りん工程において、安定してバラつきの少ないスラグフォーミング量が確保されている。このため、上記のような排滓手法を採用することで、転炉型容器外へと排滓するスラグ量を、より安定化することが可能となる。 Note that the above-mentioned slag removal rate can be calculated using the method described in JP-A-2018-115350, for example, as in the case of the first intermediate removal step. Also, regarding the control method of the slag removal rate, it is possible to employ the same sludge removal method as in the first intermediate slag removal step. In this embodiment, in the first dephosphorization step and the second dephosphorization step mentioned above, a stable slag forming amount with little variation is ensured. Therefore, by employing the above-described slag removal method, it is possible to further stabilize the amount of slag removed to the outside of the converter type container.
<脱炭工程>
脱炭工程は、第2中間排滓工程の後の溶湯に対して、CaO源を添加して脱炭処理を行う工程である。脱炭工程で採用する脱炭処理方法については、特に限定されるものではなく、公知の各種の脱炭処理方法を採用することが可能である。
<Decarburization process>
The decarburization process is a process in which a CaO source is added to the molten metal after the second intermediate slag removal process to perform decarburization treatment. The decarburization treatment method employed in the decarburization step is not particularly limited, and various known decarburization treatment methods can be employed.
本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法では、上記第1脱りん工程~第2中間排滓工程により、スラグのりん総量を低減しており、また、脱炭工程に持ち込むスラグ量もバラつきが少ない。これにより、脱炭処理時の復りん量が安定化され、より容易に、りん含有量が100ppm以下である極低りん鋼を溶製することが可能となる。 In the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present embodiment, the total amount of phosphorus in the slag is reduced through the first dephosphorization step to the second intermediate slag removal step, and the amount of slag brought into the decarburization step is also reduced. There is little variation. As a result, the amount of reversion during decarburization is stabilized, and it becomes possible to more easily produce ultra-low phosphorus steel with a phosphorus content of 100 ppm or less.
また、上記のように、スラグ量のバラつきが少ないため、極低りん鋼のりん要求濃度に対して必要に応じて投入されるCaO源の投入量を、概ね一定レベルとすることができる。その結果、過剰なCaO源の投入を抑制することが可能となり、造滓材投入量の削減を図ることが可能となる。 Further, as described above, since there is little variation in the amount of slag, the amount of CaO source added as needed to the required phosphorus concentration of ultra-low phosphorus steel can be kept at a generally constant level. As a result, it becomes possible to suppress the input of excessive CaO source, and it becomes possible to reduce the amount of slag material input.
以上、図3を参照しながら、本実施形態に係る極低りん鋼の溶製方法について、詳細に説明した。 The method for producing ultra-low phosphorous steel according to the present embodiment has been described in detail above with reference to FIG. 3.
以下では、実施例を示しながら、本発明に係る極低りん鋼の溶製方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す例は、本発明に係る極低りん鋼の溶製方法の一例にすぎず、本発明に係る極低りん鋼の溶製方法が下記の例に限定されるものではない。 Hereinafter, the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present invention will be specifically described with reference to Examples. The example shown below is only one example of the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present invention, and the method for producing ultra-low phosphorus steel according to the present invention is not limited to the following example.
転炉型容器の一例として、容量が350トンの上底吹き転炉を用い、その内部に溶銑を300トン~350トンの範囲内となるように装入した後、第1脱りん工程、第1中間排滓工程、第2脱りん工程、第2中間排滓工程、脱炭工程、の順で処理を行った。これにより、処理後に得られる溶鋼のりん濃度0.0010質量%(10ppm)以下を狙い値として、溶鋼を溶製した。 As an example of a converter-type vessel, a top-bottom blowing converter with a capacity of 350 tons is used, and after charging the hot metal in the range of 300 tons to 350 tons, the first dephosphorization step and the first dephosphorization step are performed. The processing was performed in the following order: 1 intermediate slag removal process, 2nd dephosphorization process, 2nd intermediate slag removal process, and decarburization process. As a result, molten steel was produced with the phosphorus concentration of the molten steel obtained after treatment set as a target value of 0.0010% by mass (10 ppm) or less.
なお、用いた溶銑の主要成分の含有量は、以下の通りであり、残部は、Fe及び不純物である。
C :3.0~5.0(質量%)
Si:10~100(×10-2質量%)
Mn:5~10(×10-2質量%)
P :50~200(×10-3質量%)
S :1~20(×10-3質量%)
The contents of the main components of the hot metal used are as follows, with the remainder being Fe and impurities.
C: 3.0 to 5.0 (mass%)
Si: 10 to 100 (×10 -2 % by mass)
Mn: 5 to 10 (×10 −2 % by mass)
P: 50 to 200 (×10 -3 % by mass)
S: 1 to 20 (×10 -3 % by mass)
溶銑中のSiが全て酸化するという前提で、以下の表1に記載のようなスラグの塩基度の狙い値を設定し、第1脱りん工程で添加するCaO源(生石灰、石灰石、リサイクルスラグ)の添加量(CaO換算値)を決定した。 On the premise that all Si in the hot metal is oxidized, set the target value of basicity of slag as shown in Table 1 below, and select the CaO source (quicklime, limestone, recycled slag) to be added in the first dephosphorization step. The amount of addition (CaO equivalent value) was determined.
なお、上吹きランスから酸素を上吹きする際には、溶銑中のSi含有量から脱珪酸素量を算出し、以下の表1に示した脱珪外酸素量となるように吹酸量を決定し、以下の表1に示した溶銑終点温度となるように、冷材の添加量を調整した。吹酸時間は、1~6分程度であった。なお、第1脱りん工程の処理中では、CO2を用いた底吹き撹拌も実施した。なお、底吹き撹拌には、酸素の併用も可能である。常用される底吹きの吹酸量は、上吹きの吹酸量に比べて極めて少ないため、本発明における吹酸の作用は、主として上吹き酸素を考慮すればよい。 In addition, when blowing oxygen from the top blowing lance, calculate the amount of oxygen for desiliconization from the Si content in the hot metal, and adjust the amount of blown acid so that the amount of oxygen for desiliconization is as shown in Table 1 below. The amount of cold material added was adjusted so that the hot metal end point temperature was determined and shown in Table 1 below. The acid blowing time was about 1 to 6 minutes. In addition, during the treatment of the first dephosphorization step, bottom-blowing stirring using CO 2 was also implemented. Note that oxygen can also be used in combination with bottom-blown stirring. Since the amount of blown acid in the commonly used bottom blown method is extremely small compared to the amount of blown acid in the top blown method, the effect of the blown acid in the present invention may be based on the top blown oxygen.
第1中間排滓工程では、スラグ残留率の狙い値を35~45%とし(ただし、以下の表1において、比較例No.7では10~20%を狙い値とし、比較例No.8では、60~80%を狙い値とした。)、上底吹き転炉の傾斜速度(角速度)を一定とし、溶湯の排出開始前となる所定の角度で傾斜を停止した。なお、本発明の発明例であれば、概ね狙い値に対して±5の振れ幅となるため、狙い値が35~45%の場合、実績値は30~50%となる。比較例の一部については、スラグ残留率がバラつく条件であり、表1に記載した狙い値に対して、実績値が+5を超える場合、及び/又は、-5を下回る場合があった。 In the first intermediate slag removal step, the target value of the slag residual rate was set at 35 to 45% (however, in Table 1 below, in Comparative Example No. 7, the target value was set at 10 to 20%, and in Comparative Example No. 8, the target value was set at 35 to 45%. ), the tilting speed (angular velocity) of the top-bottom blowing converter was kept constant, and the tilting was stopped at a predetermined angle before the start of discharging the molten metal. In addition, in the example of the present invention, the deviation is approximately ±5 from the target value, so if the target value is 35 to 45%, the actual value is 30 to 50%. Some of the comparative examples were under conditions where the slag residual rate varied, and there were cases where the actual value exceeded +5 and/or fell below -5 with respect to the target value listed in Table 1.
また、実際のスラグ残留率は、特開2018-115350号公報に記載の方法を用いてスラグ排出率を算出し、得られたスラグ排出率を100%から減じて、スラグ残留率とした。 In addition, the actual slag residual rate was determined by calculating the slag discharge rate using the method described in JP-A-2018-115350, and subtracting the obtained slag discharge rate from 100%.
第2脱りん工程では、以下の表1に示した吹酸量を狙い値とし、以下の表1に示した溶湯終点温度となるように、冷材の添加量を調整した。また、CaO源(生石灰、石灰石、リサイクルスラグ)は、CaO換算で0~5kg/トンの範囲内とし、スラグ塩基度の調整のために、珪石も併用させる場合があった。吹酸時間は、1~6分程度であった。なお、第2脱りん工程の処理中では、CO2を用いた底吹き撹拌も実施した。なお、底吹き撹拌には、酸素の併用も可能である。常用される底吹きの吹酸量は、上吹きの吹酸量に比べて極めて少ないため、本発明における吹酸の作用は、主として上吹き酸素を考慮すればよい。 In the second dephosphorization step, the amount of blown acid shown in Table 1 below was set as the target value, and the amount of cold material added was adjusted so as to achieve the molten metal end point temperature shown in Table 1 below. In addition, the CaO source (quicklime, limestone, recycled slag) is in the range of 0 to 5 kg/ton in terms of CaO, and silica stone is sometimes used in combination to adjust the basicity of the slag. The acid blowing time was about 1 to 6 minutes. Note that during the second dephosphorization step, bottom-blowing stirring using CO 2 was also performed. Note that oxygen can also be used in combination with bottom-blown stirring. Since the amount of blown acid in the commonly used bottom blown method is extremely small compared to the amount of blown acid in the top blown method, the effect of the blown acid in the present invention may be based on the top blown oxygen.
第2中間排滓工程では、スラグ排滓率の狙い値を35~55%とし(ただし、以下の表1において、比較例No.15では10~20%を狙い値とし、比較例No.16では、75~85%を狙い値とした。)、上底吹き転炉の傾斜速度(角速度)を一定とし、溶湯の排出開始前となる所定の角度で傾斜を停止した。なお、本発明の発明例であれば、概ね狙い値に対して±5の振れ幅となるため、狙い値が35~55%の場合、実績値は30~60%となる。比較例の一部については、スラグ排滓率がバラつく条件であり、表1に記載した狙い値に対して、実績値が+5を超える場合、及び/又は、-5を下回る場合があった。 In the second intermediate slag removal step, the target value of the slag removal rate is 35 to 55% (however, in Table 1 below, the target value is 10 to 20% in Comparative Example No. 15, and the target value is 10 to 20% in Comparative Example No. 16. (The target value was 75 to 85%.) The tilting speed (angular velocity) of the top-bottom blowing converter was kept constant, and the tilting was stopped at a predetermined angle before the start of discharging the molten metal. In addition, in the example of the present invention, the fluctuation range is approximately ±5 with respect to the target value, so when the target value is 35 to 55%, the actual value is 30 to 60%. Some of the comparative examples were under conditions where the slag removal rate varied, and there were cases where the actual value exceeded +5 and/or fell below -5 with respect to the target value listed in Table 1. .
また、実際のスラグ排滓率は、特開2018-115350号公報に記載の方法を用いて算出した。 In addition, the actual slag removal rate was calculated using the method described in JP 2018-115350A.
脱炭工程では、酸素の上吹きにより、脱炭処理を行った。吹酸量は30~60Nm3/トンとした。その他の詳細な条件については、公知の常用される方法に従った。また、過去の極低りん鋼を溶製するための操業での経験を踏まえ、溶鋼りん濃度が0.0010質量%以下となるように、添加するCaO源の量を決定した。 In the decarburization process, decarburization was performed by top-blowing oxygen. The amount of blown acid was 30 to 60 Nm 3 /ton. Other detailed conditions were determined according to known and commonly used methods. Furthermore, based on past experience in operations for producing ultra-low phosphorus steel, the amount of CaO source to be added was determined so that the molten steel phosphorus concentration would be 0.0010% by mass or less.
以上説明したような方法に即して半年間の操業を行い、以下の表1に示す各操業条件に該当する操業の操業結果をまとめた。各No.ついて、複数チャージの操業をしている。以下の表1において、第1中間排滓工程におけるスラグの残留率狙い値、及び、第2中間排滓工程におけるスラグの排滓率狙い値のそれぞれは上下限値を記載した数値範囲としているが、表1各No.の複数チャージ操業において、狙い値上下限値とその中間値1以上の合計3以上を操業条件としている。 The operation was carried out for half a year in accordance with the method explained above, and the operation results of the operation corresponding to each operation condition shown in Table 1 below were summarized. Each No. As a result, they are operating multiple charges. In Table 1 below, the target slag residual rate in the first intermediate slag removal process and the target slag removal rate in the second intermediate slag removal process are numerical ranges with upper and lower limits. , Table 1 Each No. In the multiple charge operation, the operating conditions are the upper and lower target values and the intermediate value of 1 or more, which is a total of 3 or more.
<評価方法>
[スラグ残留率・排出率のバラつき]
第1中間排滓工程におけるスラグの残留率、及び、第2中間排滓工程におけるスラグの排出率のチャージ間のバラつきについては、残留率(排滓率)の狙い値に対し、±5以内の残留率(排滓率)の実績値であった場合を評点「A」とし、狙い値に対して実績値が、+5を超える場合、及び/又は、-5を下回る場合を評点「B」とした。
<Evaluation method>
[Variations in slag residual rate and discharge rate]
The variation between charges in the slag residual rate in the first intermediate slag removal process and the slag discharge rate in the second intermediate slag removal process is within ±5 with respect to the target value of the residual rate (slag removal rate). If the actual value of the residual rate (slag removal rate) is achieved, the score will be "A", and if the actual value is more than +5 and/or less than -5 compared to the target value, the score will be "B". did.
[全工程でのCaO源添加量]
第1脱りん工程、第2脱りん工程及び脱炭工程のそれぞれで添加したCaO源の合計添加量を算出した。以下の表1における比較例1での合計添加量を基準量として、基準量よりも30%以上削減された場合を評点「A」とし、基準量と同等か多い量を使用した場合を評点「B」とした。なお、合計添加量は基準量よりも少ないが削減量が30%未満であった場合は、基準量と同等と判断し、評点「B」とした。
[Amount of CaO source added in all processes]
The total amount of CaO sources added in each of the first dephosphorization step, second dephosphorization step, and decarburization step was calculated. Using the total amount added in Comparative Example 1 in Table 1 below as the standard amount, the case where the amount was reduced by 30% or more from the standard amount is given a rating of "A," and the case where the amount used is equal to or greater than the standard amount is given a rating of "A." B”. If the total amount added is less than the standard amount but the reduction amount is less than 30%, it is judged to be equivalent to the standard amount and given a rating of "B".
得られた結果を、以下の表1にまとめて示した。 The obtained results are summarized in Table 1 below.
比較例1では、第1脱りん工程において、多量のフォーミングが発生する傾向にあり、スロッピング防止のためにフォーミング抑制剤を常用せざるを得ず、結果として十分なスラグフォーミング量を確保できなかったために、第1中間排滓工程においてスラグ残留率にバラつきが生じた。また、このスラグ残留率のバラつきが原因となって、第2中間排滓工程でのスラグ排滓率にもバラつきが生じた。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなった。 In Comparative Example 1, a large amount of foaming tended to occur in the first dephosphorization step, and a foaming inhibitor had to be regularly used to prevent slopping, and as a result, a sufficient amount of slag foaming could not be secured. Therefore, the slag residual rate varied in the first intermediate slag removal process. Further, due to the variation in the slag residual rate, the slag removal rate in the second intermediate slag removal process also varied. As a result, it was necessary to increase the CaO source in the decarburization process.
比較例2では、第1脱りん工程においてフォーミングが不足し、十分なスラグフォーミング量が確保できず、結果として、比較例1と同様に、第1中間排滓工程及び第2中間排滓工程において、スラグ残留率及びスラグ排滓率にバラつきが生じ、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1と同等の量となった。 In Comparative Example 2, forming was insufficient in the first dephosphorization step, and a sufficient amount of slag forming could not be secured, and as a result, as in Comparative Example 1, in the first intermediate slag removal step and the second intermediate slag removal step. , variations occurred in the slag residual rate and the slag removal rate, and the amount of CaO source added in all steps was the same as in Comparative Example 1.
比較例3及び比較例4では、第1脱りん工程において脱りん反応が進行せず、脱炭工程において系内のりん総量が多くなったため、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the dephosphorization reaction did not proceed in the first dephosphorization step, and the total amount of phosphorus in the system increased in the decarburization step, so it was necessary to increase the CaO source in the decarburization step. The amount of CaO source added in all steps was larger than that in Comparative Example 1.
比較例5では、第1脱りん工程において脱珪外酸素量が不足したために、十分なスラグフォーミング量を確保できず、第1中間排滓工程においてスラグ残留率にバラつきが生じた。また、このスラグ残留率のバラつきが原因となって、第2中間排滓工程でのスラグ排滓率にもバラつきが生じた。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 5, since the amount of extra-desiliconizing oxygen was insufficient in the first dephosphorization step, a sufficient amount of slag forming could not be ensured, and the slag residual rate varied in the first intermediate slag removal step. Further, due to the variation in the slag residual rate, the slag removal rate in the second intermediate slag removal process also varied. As a result, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was greater than that in Comparative Example 1.
比較例6では、第1脱りん工程において脱珪外酸素量が多くなりすぎたため、第1脱りん工程の末期に過剰なスラグフォーミングが発生し、フォーミング鎮静剤を用いることとなった。その結果、第1中間排滓工程においてスラグ残留率にバラつきが生じ、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 6, excessive slag foaming occurred at the end of the first dephosphorization process because the amount of oxygen outside the desiliconization process became too large in the first dephosphorization process, and a foaming sedative was used. As a result, the slag residual rate varied in the first intermediate slag removal step, and the amount of CaO source added in all steps was larger than in Comparative Example 1.
比較例7では、第1中間排滓工程においてスラグ残留率狙い値が低すぎ、スラグ残留率の実績値が5~25%程度であって30%未満であるため、第2脱りん工程において脱りん材(すなわち、スラグ)の不足を招き、第2脱りん工程での脱りん反応が十分に進行しなかった。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1と同等となった。 In Comparative Example 7, the target value of the slag residual rate in the first intermediate dephosphorization process is too low, and the actual value of the slag residual rate is about 5 to 25%, but less than 30%, so the dephosphorization process is carried out in the second intermediate dephosphorization process. This caused a shortage of phosphor material (ie, slag), and the dephosphorization reaction in the second dephosphorization step did not proceed sufficiently. As a result, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was the same as in Comparative Example 1.
比較例8では、第1中間排滓工程においてスラグ残留率狙い値が高すぎ、スラグ残留率の実績値が55~85%程度であって50%超であるため、結果として脱炭工程において系内のりん総量が多くなったため、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 8, the target value of the slag residual rate in the first intermediate slag removal process was too high, and the actual value of the slag residual rate was about 55 to 85%, which exceeded 50%, resulting in a system failure in the decarburization process. Since the total amount of phosphorus in the sample increased, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was larger than in Comparative Example 1.
比較例9では、第2脱りん工程において、多量のフォーミングが発生する傾向にあり、スロッピング防止のためにフォーミング抑制剤を常用せざるを得ず、結果として十分なスラグフォーミング量を確保できなかったために、第2中間排滓工程でのスラグ排滓率にもバラつきが生じた。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1と同等となった。 In Comparative Example 9, a large amount of foaming tended to occur in the second dephosphorization step, and a foaming inhibitor had to be regularly used to prevent slopping, and as a result, a sufficient amount of slag foaming could not be secured. Therefore, the slag removal rate in the second intermediate removal step also varied. As a result, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was the same as in Comparative Example 1.
比較例10では、第2脱りん工程において、安定したスラグフォーミング量を確保できなかったために、第2中間排滓工程でのスラグ排滓率にもバラつきが生じた。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 10, since a stable slag forming amount could not be ensured in the second dephosphorization step, the slag removal rate in the second intermediate slag removal step also varied. As a result, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was greater than that in Comparative Example 1.
比較例11では、第2脱りん工程において吹酸量が不足したために、脱りん反応が十分に進行しなかった。その結果、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 11, the dephosphorization reaction did not proceed sufficiently because the amount of blown acid was insufficient in the second dephosphorization step. As a result, the amount of CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was greater than that in Comparative Example 1.
比較例12では、第2脱りん工程において吹酸量が多くなりすぎたため、第2脱りん工程の末期に過剰なスラグフォーミングが発生し、フォーミング鎮静剤を用いることとなった。その結果、第2中間排滓工程においてスラグ排滓率にバラつきが生じ、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 12, the amount of blown acid was too large in the second dephosphorization step, so excessive slag foaming occurred at the end of the second dephosphorization step, and a foaming sedative was used. As a result, variations occurred in the slag removal rate in the second intermediate waste removal step, and the amount of CaO source added in all steps was greater than in Comparative Example 1.
比較例13及び比較例14では、第2脱りん工程において脱りん反応が進行せず、脱炭工程において系内のりん総量が多くなったため、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 13 and Comparative Example 14, the dephosphorization reaction did not proceed in the second dephosphorization step, and the total amount of phosphorus in the system increased in the decarburization step, so it was necessary to increase the CaO source in the decarburization step. The amount of CaO source added in all steps was larger than that in Comparative Example 1.
比較例15では、第2中間排滓工程においてスラグ排滓率狙い値が低すぎ、スラグ排滓率の実績値が5~25%程度であって30%未満であるため、結果として脱炭工程において系内のりん総量が多くなったため、脱炭工程においてCaO源を増加せざるを得なくなり、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 15, the target value of the slag removal rate in the second intermediate removal process is too low, and the actual value of the slag removal rate is about 5 to 25%, which is less than 30%, so as a result, the decarburization process Since the total amount of phosphorus in the system increased in the decarburization process, the CaO source had to be increased in the decarburization process, and the amount of CaO source added in the entire process was larger than in Comparative Example 1.
比較例16では、第2中間排滓工程においてスラグ排滓率狙い値が高すぎ、スラグ排滓率の実績値が70~90%程度であって60%超であるためスラグが少なすぎ、脱炭工程における滓化の進行が望みにくいためCaO源を増加せざるを得ず、全工程におけるCaO源添加量は、比較例1よりも多くなった。 In Comparative Example 16, the target value of the slag removal rate in the second intermediate slag removal step is too high, and the actual value of the slag removal rate is about 70 to 90%, which is over 60%, so there is too little slag, and the slag removal rate is too low. Since it was difficult to expect slag formation to proceed in the charcoal process, the amount of CaO source had to be increased, and the amount of CaO source added in all processes was larger than in Comparative Example 1.
一方、本発明例に該当する実施例では、第1脱りん工程及び第2脱りん工程において、安定したスラグフォーミング量が実現されることで、第1中間排滓工程におけるスラグ残留率、及び、第2中間排滓工程におけるスラグ排滓率のバラつきを抑制でき、全工程でのCaO源添加量も、比較例1と比べて、30%以上の削減を図ることが可能であった。 On the other hand, in the example corresponding to the example of the present invention, a stable slag forming amount is achieved in the first dephosphorization step and the second dephosphorization step, so that the slag residual rate in the first intermediate slag removal step and It was possible to suppress variations in the slag removal rate in the second intermediate slag removal process, and it was also possible to reduce the amount of CaO source added in the entire process by 30% or more compared to Comparative Example 1.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される
Although preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea stated in the claims. It is understood that these naturally fall within the technical scope of the present invention.
Claims (2)
溶銑の脱りん処理を行う第1脱りん工程と、
前記第1脱りん工程の後に実施される第1中間排滓工程と、
前記第1中間排滓工程の後に、溶湯に対して再度脱りん処理を行う第2脱りん工程と、
前記第2脱りん工程の後に実施される第2中間排滓工程と、
前記第2中間排滓工程の後の溶湯に対して、CaO源を添加して脱炭処理を行う脱炭処理工程と、
を有し、
前記第1脱りん工程では、前記溶銑に対して、前記第1脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるようにCaO源を添加し、脱珪外酸素量が4.0~10.0Nm3/トンの範囲内となるように酸素を供給しながら、前記溶銑の終点温度を1300~1380℃の範囲内とし、
前記第1中間排滓工程では、スラグを前記転炉型容器外に排滓して、排滓前のスラグ量の30~50質量%を前記転炉型容器内に残留させ、
前記第2脱りん工程では、前記第2脱りん工程終了後のスラグの塩基度が0.8~1.3の範囲内となるように、CaO源を、CaO換算で0~5kg/トン添加し、2.0~4.0Nm3/トンの範囲内の吹酸量で酸素を供給しながら、前記溶湯の終点温度を1300~1380℃の範囲内とし、
前記第2中間排滓工程では、排滓前のスラグの30~60質量%を、前記転炉型容器外へと排滓する、極低りん鋼の溶製方法。 A method for producing ultra-low phosphorous steel using a converter type vessel to perform hot metal pretreatment and decarburization treatment, the method comprising:
A first dephosphorization step for dephosphorizing hot metal;
a first intermediate slag removal step carried out after the first dephosphorization step;
a second dephosphorization step in which the molten metal is subjected to dephosphorization treatment again after the first intermediate slag drainage step;
a second intermediate slag removal step carried out after the second dephosphorization step;
A decarburization treatment step of adding a CaO source to the molten metal after the second intermediate slag removal step to perform decarburization treatment;
has
In the first dephosphorization step, a CaO source is added to the hot metal so that the basicity of the slag after the first dephosphorization step is within the range of 0.8 to 1.3, and desiliconization is performed. While supplying oxygen so that the amount of external oxygen is within the range of 4.0 to 10.0 Nm / ton, the end point temperature of the hot metal is within the range of 1300 to 1380 ° C.,
In the first intermediate slag step, slag is slaged outside the converter-type container, and 30 to 50% by mass of the slag amount before slag remains in the converter-type container;
In the second dephosphorization step, a CaO source is added in an amount of 0 to 5 kg/ton in terms of CaO so that the basicity of the slag after the second dephosphorization step is within the range of 0.8 to 1.3. and while supplying oxygen at an amount of blown acid in the range of 2.0 to 4.0 Nm 3 /ton, the end point temperature of the molten metal is in the range of 1300 to 1380 ° C.,
In the second intermediate slag step, 30 to 60% by mass of the slag before slag is slaged out of the converter type container.
The method for producing ultra-low phosphorus steel according to claim 1, wherein the Si content of the hot metal is within a range of 0.1 to 1.2% by mass.
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