钢液的脱氮方法、脱氮及脱硫同时处理方法、以及钢的制造方法与流程-k8凯发

本发明涉及通过使填充于浇包等反应容器的钢液与添加/形成于钢液上的炉渣接触、从而将钢液中的氮去除的方法、或者将氮及硫同时去除的方法，本发明还涉及通过这些方法进行熔炼的钢的制造方法。

背景技术：

1、氮对于金属材料而言为有害成分，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而将其去除。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，炼钢工艺必须从现有的使用高炉、转炉的方法转换成将废铁、还原铁熔解的方法。在该情况下，得到的熔融铁的碳浓度变低，出于上述理由，存在无法对低氮钢进行熔炼的隐患。

3、因此，提出了一些从使用了炉渣的钢液进行脱氮的方法。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aln)的生成而进行脱氮。

4、另外，在专利文献2中示出了如下的方法：在电炉中，以废铁作为主铁源熔炼钢液，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，向钢液喷吹含氧气体而形成炉渣，同时使aln转移至炉渣而进行脱氮。

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作为主成分的炉渣覆盖该熔融金属的表面，然后以氧化性气体不会与熔融金属直接接触的程度对该包覆炉渣面喷吹该氧化性气体，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

11、非专利文献

12、非专利文献1：铁和钢,101(2015),p.74

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、但条件(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、另外，在供给含氧气体而不贯通炉渣的情况下，在送氧工序中，al浓度不会降低、或者降低非常缓慢。因此，为了使因含金属al物质而增加的钢中al浓度降低至产品标准水平、例如0.025～0.040质量％左右，需要另外进行贯通炉渣相使含氧气体与钢中al进行反应而将其去除的al消除工序。但是，进行该al消除工序会导致处理时间的增加，成为由与后续工序的铸造时间的时间不匹配而导致生产性降低的诱因。

10、另外，除了氮以外，钢液中的硫的去除也是二次精炼的作用，但在专利文献1～3中并没有特别关于脱硫的记载。因此，对于去除钢液中的硫而言，必须另行设置例如在lf(钢包炉)中一边进行电极加热一边造渣以cao及al2o3作为主成分的炉渣、而且使炉渣与钢液接触并将硫去除这样的工艺，成为生产成本增加的诱因。

11、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，将高浓度的钢中al去除，并且进行能够稳定地以高速达到极低氮浓度范围的脱氮处理，进而在同一处理中进行该脱氮处理和脱硫处理，能够高效地进行钢液的脱氮、或脱氮和脱硫的方法。此外，提供使用了通过这些钢液的脱氮方法熔炼的钢液的钢的制造方法。

12、解决问题的方法

13、为了解决上述问题，发明人等反复进行了各种实验，结果发现，在向炉渣喷吹含氧气体并经由炉渣将钢液中的氮去除的脱氮处理中，使顶吹氧气到达钢液而进行al消除时，在含氧气体贯通炉渣的条件下，根据覆盖了喷吹含氧气体的面(以下称为火点)以外的炉渣的组成、钢液温度，也存在进行快速脱氮、进而同时进行快速脱氮和脱硫的区域。本发明是基于上述见解而完成的，其主旨如下所述。

14、有利地解决上述问题的本发明的钢液的脱氮方法是在填充于容器的钢液上形成含有cao及al2o3的炉渣、从上述炉渣上方喷吹含氧气体、并且使上述炉渣与钢液接触而将钢液中的氮去除的钢液的脱氮处理，该方法包括：根据搅拌动力密度，确保钢液中的al浓度为由式(1)确定的值以上，并且喷吹含氧气体，使得因喷吹含氧气体而产生的炉渣的凹陷深度ls与上述炉渣的厚度ls0之比为ls/ls0≥1。

15、钢液中al浓度(质量％)＝-0.072×ln(搅拌动力密度(w/t)) 0.5822···(1)

16、需要说明的是，可以认为，在如上所述地构成的本发明的钢液的脱氮方法中，下述(1)～(4)成为更优选的解决方法：

17、(1)将c/a(-)设为0.4以上且1.8以下，所述c/a(-)为上述炉渣中的cao浓度(质量％)与al2o3浓度(质量％)之比；

18、(2)将上述炉渣中的mgo浓度设为5.0质量％以下；

19、(3)上述炉渣中的mgo浓度超过5.0质量％且每增加1％时，使上述钢液的温度增加5℃以上；

20、(4)将上述炉渣或钢液的表面减压至1.0×105pa以下。

21、另外，有利地解决上述问题的本发明的钢液的脱氮及脱硫同时处理方法是在填充于容器的钢液上形成含有cao及al2o3的炉渣、从上述炉渣上方喷吹含氧气体、并且使上述炉渣与钢液接触而将钢液中的氮及硫去除的钢液的脱氮及脱硫同时处理方法，该方法包括：在上述的钢液的脱氮方法的脱氮处理中，将钢液中的al浓度保持于0.05质量％以上，并且将c/a(-)控制为0.7以上且1.7以下，所述c/a(-)为炉渣中的cao浓度(质量％)与al2o3浓度(质量％)之比。

22、此外，本发明的钢的制造方法的特征在于，对通过上述的钢液的脱氮方法或上述的钢液的脱氮及脱硫同时处理方法熔炼而成的钢液任意地进行成分调整，然后进行铸造。

23、发明的效果

24、根据如上所述地构成的本发明，在进行使用了炉渣的钢液的脱氮精炼时，能够将高浓度的钢中al去除，并且可以在同一处理中除了进行能够稳定地以高速达到极低氮浓度范围的脱氮处理以外还进行脱硫处理，进行高效的钢液的脱氮处理。