钢液的脱氮方法及钢的制造方法与流程

本发明涉及通过使填充于浇包等反应容器的钢液与添加/形成在钢液上的炉渣接触而将钢液中的氮去除的方法、以及通过该方法熔炼的钢的制造方法。

背景技术：

1、氮对于金属材料而言是有害成分。在现有的炼钢工艺中，使铁液中的氮[n]吸附于主要在熔融生铁的脱碳处理时产生的一氧化碳的气泡表面并将其去除。因此，关于碳浓度低的钢液，由于一氧化碳的产生量有限，因此，无法通过同样的方法将氮去除至低浓度。

2、另一方面，为了减少co2排出量，炼钢工艺需要从使用现有的高炉、转炉的方法转换成使废铁、还原铁熔解的方法。在该情况下，得到的熔融铁的碳浓度降低，出于上述理由，存在无法熔炼低氮钢的隐患。

3、因此，提出了一些从使用了炉渣的钢液中脱氮的方法。例如，在专利文献1中示出了如下方法：在vod炉中将钢液中al浓度保持于0.7质量％以上的浓度至少5分钟，通过氮化铝(以下表示为aln)的生成而进行脱氮。

4、另外，在专利文献2中示出了如下方法：在电炉中以废铁作为主铁源而熔炼钢液，出钢至另一个精炼容器并保持后，添加包含含al物质的脱氮用的助熔剂，使aln转移至炉渣并且向钢液吹送含氧气体而进行脱氮。

5、另外，在专利文献3中示出了如下方法：在具有气体顶吹功能的精炼容器中装入熔融金属，用以cao及al2o3为主成分的炉渣覆盖该熔融金属的表面，然后，将氧化性气体以该气体不与熔融金属直接接触的程度吹送至该包覆炉渣面，由此进行脱氮。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开平5-320733号公报

9、专利文献2：日本特开2007-211298号公报

10、专利文献3：日本特开平8-246024号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、然而，上述现有技术中存在以下的问题。

3、即，专利文献1、2中记载的技术为了进行脱氮而利用了aln的生成，生成的aln的一部分会残留于钢液中，存在在后续工序的铸造时成为破裂的起点的问题。

4、另外，为了利用使用了aln生成的脱氮方法对数十质量ppm左右的低氮钢进行熔炼，从al与n的溶度积的方面考虑，至少需要al浓度为数质量％～10质量％左右。或者，为了有效地利用脱氮反应，需要数百质量ppm左右的初始氮浓度。对于专利文献1、2中记载的技术而言，为了熔炼低氮钢而在工艺上使用的成本会变得非常高，存在只能应用于不锈钢等溶解氮量高的钢种的问题。

5、专利文献3所记载的技术中，作为用于将钢液与氧化性气体阻隔的条件，列举了：

6、(1)确保平均每1吨钢液的炉渣量至少为15kg；

7、(2)将炉渣量、底吹气体量、顶吹气体组成、其流量、喷枪高度及气体氛围气压等控制为适当的范围。

8、条件(1)会随着填充钢液的容器的尺寸而使炉渣量增大，条件(2)并没有记载具体的控制方法、控制范围，确认气体与钢液的阻隔的方法不明确，因此适合条件不明确。发明人等确认了，即使在与专利文献3所记载的适合例相同的范围内进行试验，实际上，由于通过氧化性气体仅对炉渣-金属界面施加的氧分压增加而抑制炉渣-金属间的氮移动，由此，脱氮速度变慢，在操作上并不实用。

9、本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供在进行使用了炉渣的钢液的脱氮精炼时，不使用顶吹气体而能够稳定地在短时间内达到极低氮浓度范围的钢液的脱氮方法。此外，提供使用了通过该钢液的脱氮方法熔炼的钢液的钢的制造方法。

10、解决问题的方法

11、发明人等鉴于这些问题而反复进行了深入研究，结果发现，如现有专利文献中提出的通过炉渣将钢液中的氮去除至气相的脱氮处理中的反应的限速步骤是炉渣侧及金属侧的氮的传质，即，在作为使用了金属、炉渣、气体3相的钢液的脱氮反应的下述式(1)及式(2)的反应中，式(2)的反应即使气体-炉渣界面的氧分压非常小也会进行，因此，重要的是对炉渣、金属施加充分的搅拌、以及炉渣熔融的比例(以下称为渣化率)高。以下，将本说明书中的表述设为：在下述反应式中，[m]表示元素m在钢液中溶存而含有的状态，(r)表示元素r在炉渣中的形态或化学物质r在炉渣中溶存而含有的状态。

12、[al]+[n]+3/2(o2-)＝(n3-)+1/2(al2o3)···(1)

13、2(n3-)+2/3o2＝n2+3(o2-)···(2)

14、有利地解决上述问题的本发明的钢液的脱氮方法是如下脱氮处理：将在钢液中添加含金属al物质并进行脱氧而制成含al钢液的al添加步骤、和在上述钢液中添加含cao物质的cao添加步骤组合，使由此形成的含有cao及al2o3的炉渣与上述含al钢液接触，将钢液中的氮去除，该方法包括：以60w/t以上的搅拌动力密度ε对上述钢液进行搅拌。

15、另外，可以认为，在本发明的钢液的脱氮方法中，下述(a)～(d)等成为更优选的解决方法：

16、(a)在上述脱氮处理中，使钢液或炉渣的表面处于1.0×105pa以下的气体氛围；

17、(b)在上述脱氮处理中，将上述炉渣中的mgo浓度(mgo)设为5.0质量％以下；

18、(c)在上述脱氮处理中，上述的炉渣中的mgo浓度(mgo)超过5.0质量％且每增加1.0质量％，使处理中的钢液温度tf增加5℃以上；

19、(d)在上述al添加步骤中，将钢液中的al浓度[al](质量％)设为基于脱氮处理时的搅拌动力密度ε(w/t)通过下述的式(a)计算出的值[al]e以上；等。

20、[al]e＝-0.072×ln(ε)+0.5822···(a)

21、有利地解决上述课题的本发明的钢的制造方法的特征在于，对通过上述钢液的脱氮方法中的任意方法熔炼的钢液任意地进行成分调整，然后进行铸造。

22、发明的效果

23、根据本发明，在进行使用了炉渣的钢液的脱氮精炼时，能够不使用顶吹气体而稳定地在短时间内将氮去除至极低氮浓度范围。

技术特征：

1.一种钢液的脱氮方法，其是如下脱氮处理：将在钢液中添加含金属al物质并进行脱氧而制成含al钢液的al添加步骤、和在所述钢液中添加含cao物质的cao添加步骤组合，使由此形成的含有cao及al2o3的炉渣与所述含al钢液接触，将钢液中的氮去除，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的钢液的脱氮方法，其中，

3.根据权利要求1或2所述的钢液的脱氮方法，其中，

4.根据权利要求1或2所述的钢液的脱氮方法，其中，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钢液的脱氮方法，其中，

6.一种钢的制造方法，该方法包括：

技术总结
本发明提供不使用顶吹气体而能够稳定地在短时间内达到极低氮浓度范围的方法。上述钢液的脱氮方法是如下脱氮处理：将在钢液中添加含金属Al物质并进行脱氧而制成含Al钢液的Al添加步骤、和在上述钢液中添加含CaO物质的CaO添加步骤组合，使由此形成的含有CaO及Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的炉渣与上述含Al钢液接触，将钢液中的氮去除，该方法包括：以60W/t以上的搅拌动力密度ε对上述钢液进行搅拌。在上述脱氮处理中，优选使钢液或炉渣的表面处于1.0×10<supgt;5</supgt;Pa以下的气体氛围。一种钢的制造方法，该方法在对所得到的钢液进行成分调整后进行铸造。

技术研发人员：根岸秀光,山田令
受保护的技术使用者：杰富意钢铁株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1