JPS63293109A - 低炭素・高マンガン鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、Ｍｎ歩留りを高位に維持しつつ低Ｃ高Ｍｎ
鋼を安定かつ安価に溶製する方法に関するものである。

く前景技術〉 近年、厚板材を適用した構造物や装置部材の性能向上要
求が一段と強くなってきているが、それと共に素材鋼た
る高マンガン鋼（高Ｍｎ鋼）に品質のより一層の安定化
が望まれるようになったことは勿論、一方では溶製作業
の高能率化や低コスト化に対しても厳しい要望がなされ
るようになってきた。

ところで、従来、厚板材用の高Ｍｎ鋼（［Ｍｎ］≧０．
３重量％）の溶製には「脱炭吹錬を終了した転炉溶鋼に
Ｎｎ源として金属マンガンや高炭素フェロマンカン、ｉ
ｔｓフェロマンガン又はシリコマンガン等の合金鉄を添
加しＭｎ分の富化を図る」と言う手段が採用されていた
が、高価な金属マンガンやマンガン合金鉄を使用するこ
の方法では、上記低コスト化要求に応えようとしてもそ
の限界を強く認識せざるを得なかったのである。

ところが、最近、溶銑処理技術の目覚ましい発展によっ
て転炉の多機能化が可能になったことを背景に、転炉内
に安価なマンガン鉱石を装入して吹錬を行うことにより
溶鋼の１ＩＩｎ分を富化し、これによって高Ｍｎ鋼を作
業能率良く溶製しようとの方法が提案された（特開昭５
９−９１１９号、特開昭６１−４４１１５号）。

しかしながら、前記提案の方法では、Ｍｎ源として安価
なマンガン鉱石を使用するので確かに高Ｍｎ鋼の溶製コ
ストを低減でき、溶製作業能率自体も良好ではあったが
、溶製対象が低炭素高マンガン鋼（低Ｃ高Ｍｎ鋼）であ
る場合にはＭｎ損失が非常に大きく、［Ｃ］　５０．１
０重量％の低Ｃ高Ｍｒ＋ｗ４を溶製するときのＭｎ歩留
りは５０〜７０％が上限であると言うコスト上の問題を
依然として抱えるものであった。

〈問題点を解決する手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、低Ｃ高Ｍｎ鋼を
溶製する場合であっても安価なＭｎ源が使用でき、かつ
高いＭｎ歩留りの下で安定に所望組成の製品を高能率で
溶製し得る方法を提供すべく、特に、“Ｍｎ源としてマ
ンガン鉱石を添加する前記提案の方法”で低Ｃ鋼を溶製
する際のＭｎ歩留り向上策を目指して研究を行った結果
、以下（ａｌ及び（ｂ）に示す如き知見を得るに至った
のである。即ち、（ａｌ　　前記提案の方法で低Ｃ高Ｍ
ｎ鋼を溶製しようとする場合にＭｎ歩留りが低（なる理
由は、添加したマンガン鉱石を転炉内、つまり大気雰囲
気中で精錬する結果となるからであり、酸素ポテンシャ
ルを自由にコントロールできない大気中では、所望の低
い値にまで［Ｃ］量が下がるように精錬を行おうとする
と、大気中酸素のためにどうしてもＭｎのロスが生じて
しまうためであること。

（ｂ）　　ところが、溶銑を先ず大気炉中にて特定の［
Ｃ］量範囲まで脱炭し、その後に脱炭源としてマンガン
鉱石を添加し、かつ減圧条件で酸素ポテンシャルをコン
トロールしつつ更に脱炭精錬を行うと、マンガン鉱石中
のＭｎ歩留りを高位に維持することが極めて容易となり
、所望組成の低Ｃ高Ｍｎ溶鋼をＭｎ損失少なく安定溶製
することが可能となること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 予備脱珪・脱燐した溶銑を転炉にて［Ｃ］量：０．１５
〜０．５重量％の範囲内にまで脱炭吹錬すると共に、吹
錬終止時の溶鋼温度：１６４０℃以上を確保して次処理
工程での熱的余裕を持たせ、続いてＲＨ等の真空脱ガス
装置中に装入した前記溶鋼にマンガン鉱石を添加して［
Ｃ］！ｔｊ０．１重量％以下にまで脱炭することにより
、低炭素・高マンガン鋼をＭｎ歩留り良く低コストで安
定溶製し得るようにした点、 に特徴を有するものである。

ここで、精錬に供する溶銑として予備脱珪・脱燐したも
のを使用するのは、転炉精錬において積極的にこれらを
除去する手間を省き、生成するスラグ量の抑制を図るた
めである。

また、真空脱ガス装置内の溶鋼に対するマンガン鉱石（
鉄−マンガン鉱石を含む）の添加には、“マンガン鉱石
を粉体にして吹込む手段”或いは“塊状でそのまま投入
する手段”の何れを採用しても良いが、例えばＲＨ真空
槽等の真空脱ガス装置内は攪拌能力があまり大きくない
ため、反応効率を高めるためには前者を採用するのが好
ましい。

但し、第１図に示されるように、この発明に係る方法に
よれば先の提案になる「転炉でのマンガン鉱石添加」に
比べてＭｎ歩留りが極めて高いので、塊状で添加する手
段によっても十分な効果が得られることは言うまでもな
い。

次いで、この発明の方法において、転炉吹錬終止時の［
Ｃ］量及び溶鋼温度、並びに真空脱ガス装置内での脱炭
条件を前記の如くに限定した理由を説明する。

八）転炉吹錬終止時の［Ｃ］量 転炉における熱力学を解析するに際して、まずＣＰｃｏ
＋Ｐｃｏｚ）を仮定すると［Ｃ］と［０コの関係が定ま
り、単振から発表されている推奨値［Ｍｎ］　＋　［０
］　＝　（ＭｎＯ）ΔＧ”　　＝−２４４３００＋１０
７．６Ｔによって定まるＭｎ分配とスラグ量より、マス
バランスを用いてＭｎ歩留りを算出できる。

予備処理を行った溶銑を用いた転炉のスラグレス吹錬で
はスラグ量は２０ｋｇ／Ｔ程度であるが、これを考慮し
てＭｎ歩留りを計算した結果を第２図に示す。

第２図において実線は計算結果を表わしたものであるが
、この計算結果は、［Ｃ］量が０．１５重景％を下回る
とＭｎ歩留りが８０％を切って急激に歩留り悪化を引き
起こすことを示している。

そこで、実炉によって確認試験を実施した。

試験は、溶銑予備処理銑（［Ｐ］≦０．０３重量％）を
用い、Ｍｎ鉱石を添加して実施したが、その結果は第２
図中に黒丸でプロットした通りであり、計算にて予想さ
れた通り［ｃ］Ｉが０．１５重量％を下回るとＭｎ歩留
りが急激に悪化することが裏付けられた。

これに対して、［Ｃ］　Ｉが０．１５重量％以上ではＭ
ｎ歩留りは高位に維持できることも明らかとなった。

一方、転炉での送酸速度は一般に５０〜３０ＯＮ　ｒｒ
ｒ／Ｔ−ｈｒであって脱炭を効率的に行えるが、ＲＨ等
の真空精錬での送酸速度は３ＯＮｎ？／ｉｈｒ程度であ
るので製鋼能率は非常に低くなってしまう。

そのため、０．５重量％を超える［Ｃ］量のままで転炉
の吹止めを行うと次工程たる真空精錬での製鋼能率は極
めて悪くなり、作業能率上大きな不利を招くようになる
。

このようなことから、転炉における脱炭吹錬は［Ｃ］量
が０．１５〜０．５重量％になった時に吹き止めること
と定めた。

Ｂ）転炉吹錬終止時の溶鋼温度 転炉吹錬に続く真空精錬の雰囲気を高真空とすると　［
Ｃ］　＋　［０ｌ−Ｃｏなる反応により十分に脱炭が可
能であるが、高真空下でマンガン鉱石を積極的に添加し
鉱石中の酸素により脱炭を図るこの発明では、マンガン
鉱石は冷却材として働くので熱的余裕が必要となる。そ
して、転炉での吹錬終止時の溶鋼温度が１６４０℃未満
では、マンガン鉱石添加による温度降下に見合うだけの
熱的余裕が確保できな（なる恐れがあることから、転炉
吹錬終止時には１６４０℃以上の溶鋼温度を確保するこ
とと定めた。

Ｃ）真空脱ガス装置内での脱炭条件 この発明では、特に低コスト溶製が困難な［Ｃ］量が０
．１重量％以下の低Ｃ高Ｍｎ鋼をＭｎ歩留り良く製造す
ることを狙いとしたものであり、この炭素領域の低Ｃ高
？１ｎ鋼の溶製においてこの発明の方法は顕著な効果を
発揮することから、真空精錬工程では０．１重量％以下
にまで脱炭することと定めた。

なお、第３図は真空精錬でのＭｎ歩留りに及ぼす（Ｐｃ
ｏ＋Ｐｃｏｚ）の影響を熱力学的にシミュレーションし
た結果を示している。なお、この場合のスラグ量は２０
　ｋｇ／Ｔを仮定し、装入Ｍｎは１０ｋｇ／Ｔになるも
のと仮定した。

この第３図に示される結果は、低ＣＭ域（［Ｃ］−０，
０１又は０．０２重量％）にまで脱炭の必要な鋼種につ
いては金属りの添加量を削減でき、極めて有効な手段で
あることを明示している。ただ、［Ｃ］＝０．０１重量
％までの脱炭においてＭｎ歩留り８０％を確保するには
、真空度を（Ｐｃｏ＋Ｐｃｏ□〕で０．０５気圧以下と
することが必要である。このため、真空脱ガス装置内の
真空度は０．０５気圧以下に設定することが望ましい。

続いて、この発明を実施例により具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　ｌ 予備脱珪・脱燐したところの［Ｃ］　＝　４．２重量％
、　　［Ｐ］　＝　０．０１１％、　　［Ｍｎ］　−０
，１５％なる成分組成で、温度が１３２０℃の溶銑を準
備し、これを２５０トン複合吹練転炉で脱炭吹錬した。

なお、脱炭吹錬の際には２ｋｇパの割合で鉄−マンガン
鉱石を添加した。

この複合吹錬転炉での吹錬は［Ｃ］　＝Ｏ，１５重量％
となった時点で終了したが、このときの［Ｍｎｌ量は０
．１４重量％で、溶鋼温度は１６７０℃であった。

引き続いて、上記溶鋼をＲＨ真空槽に装入し、塊状の鉄
−マンガン鉱石を２　ｋｇ／Ｔの割合で投入しながら［
Ｃ］量：０．１重量％にまで脱炭精錬した。

なお、添加した鉄−マンガン鉱石は全Ｍｎが３４．４重
量％で、全Ｆｅが２１．５重量％の成分組成のものであ
った。

得られた溶鋼の［”Ｍｎｌ量は０．２重量％で、精錬終
了時の溶鋼温度は１５９５℃であったが、この処理での
Ｍｎ歩留りは８７％と言う高い値を示すことが確認され
た。

実施例　２ 予備脱珪・脱燐したところの［Ｃ］　＝　４．３重世％
、　　［Ｐ］　＝　　０．０２％、　　［Ｍｎ］　＝　
０．２％なる成分組成で、温度が１３５０℃の溶銑を準
備し、これを２５０トン複合吹練転炉で脱炭吹錬した。

なお、脱炭吹錬の際には１０ｋｇ／Ｔの割合でマンガン
鉱石を添加した。

この複合吹錬転炉での吹錬は［Ｃ］　＝　０．２重量％
となった時点で終了したが、このときの［Ｍｎｌ量は０
．５３重量％で、溶鋼温度は１６７５°Ｃであった。

引き続いて、上記溶鋼をＲＨ真空槽に装入し、塊状のマ
ンガン鉱石を６　ｋｇ／Ｔの割合で投入しながら［Ｃ］
量：　０．０６重量％にまで脱炭精錬した。なお、添加
したマンガン鉱石は全Ｍｎが４９．５重量％で、全Ｆｅ
が３．５重量％の成分組成のものであった。

得られた溶鋼の［Ｍｎｌ量は０．６６重量％で、精錬終
了時の溶鋼温度は１５９７℃であったが、この処理での
Ｍｎ歩留りは８８％と言う高い値を示すことが確認され
た。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、安価なマンガ
ン鉱石をＭｎ源とし高いＭｎ歩留りの下で低Ｃ高Ｍｎｊ
ｌｌを安定溶製することができ、厚板材用等の高Ｍｎ鋼
をコスト安く供給することが可能となるなど、産業上極
めて有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｍｎ鉱石の添加方法側にＭｎ歩留りを比較し
たグラフ。 第２図は、転炉溶鋼のＭｎ歩留りに対する［Ｃ１量の影
響を示したグラフ。 第３図は、Ｍｎ歩留りに対するＣＰｃｏ十Ｐｃｏｚ）の
影響を示すグラフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予備脱珪・脱燐した溶銑を転炉にて［Ｃ］量：０．１５
   〜０．５重量％の範囲内にまで脱炭吹錬すると共に、吹
   錬終止時の溶鋼温度：１６４０℃以上を確保し、続いて
   真空脱ガス装置中に装入した前記溶鋼にマンガン鉱石を
   添加して［Ｃ］量：０．１重量％以下にまで脱炭するこ
   とを特徴とする、低炭素・高マンガン鋼の溶製方法