本發(fā)明涉及高錳鋼的熔煉方法。

　　背景技術(shù)：

　　錳具有通過添加到鋼中而提高鋼材料的強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。而且，錳具有與作為不可避免的雜質(zhì)而殘留于鋼中的硫磺反應(yīng)來形成mns，并防止有害的fes的生成而抑制鋼材料中的硫磺的影響等優(yōu)點(diǎn)。因此，鋼材料的大部分含有錳。近年來，以構(gòu)造物的輕量化為目的，開發(fā)出同時(shí)具有高抗拉強(qiáng)度和高加工性的、含碳量低、含錳量高的低碳/高錳鋼，作為管線管用鋼板或汽車用鋼板等而廣泛使用。

　　在制鋼工序中，作為為了調(diào)整鋼水中的錳濃度而使用的錳源，通常使用錳礦石或高碳錳鐵(含碳量：7.5質(zhì)量％以下)、中碳錳鐵(含碳量：2.0質(zhì)量％以下)、低碳錳鐵(含碳量：1.0質(zhì)量％以下)、硅錳(含碳量：2.0質(zhì)量％以下)、金屬錳(含碳量：0.01質(zhì)量％以下)等。而且，在這些錳源中，除了錳礦石之外，含碳量越低，則越高價(jià)。因此，以制造成本的降低為目的，提出了使用廉價(jià)的錳源即錳礦石或高碳錳鐵來熔煉含錳鋼的方法。

　　例如，專利文獻(xiàn)1提出了如下的方法作為熔煉高錳鋼的方法：在轉(zhuǎn)爐的吹煉結(jié)束后，進(jìn)行基于底吹氣體的沖洗處理之后向鋼包出鋼時(shí)，在投入了碳濃度為1.0質(zhì)量％以上的高碳錳鐵之后投入鋁而進(jìn)行脫氧處理，然后，實(shí)施rh氣體脫氣處理。

　　另外，專利文獻(xiàn)2提出了如下的熔煉方法作為熔煉高錳鋼的方法：使用錳礦石，一邊對(duì)錳礦石進(jìn)行還原一邊進(jìn)行鐵水的脫碳精煉，在脫碳結(jié)束后，在不實(shí)施基于鋁的鋼水的脫氧處理的狀態(tài)下將鋼水向真空脫氣設(shè)備搬運(yùn)，吹附氧氣與惰性氣體的混合氣體而實(shí)施脫碳處理。

　　此外，專利文獻(xiàn)3提出了如下的方法作為熔煉高錳鋼的方法：將錳濃度為8質(zhì)量％以上的高mn鐵水在減壓下進(jìn)行脫碳精煉至成為0.1質(zhì)量％以下的碳濃度為止時(shí)，將精煉氣體作為搬運(yùn)氣體，將含有mn氧化物的粉體狀的脫碳精煉用添加劑向鐵水吹附。

　　在先技術(shù)文獻(xiàn)

　　專利文獻(xiàn)

　　專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-112855號(hào)公報(bào)

　　專利文獻(xiàn)2：日本專利第4534734號(hào)公報(bào)

　　專利文獻(xiàn)3：日本特開平5-125428號(hào)公報(bào)

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　發(fā)明要解決的課題

　　然而，在專利文獻(xiàn)1～3的高錳鋼的熔煉方法中，對(duì)于在轉(zhuǎn)爐中的鐵水的脫碳吹煉時(shí)向轉(zhuǎn)爐內(nèi)投入的錳礦石進(jìn)行還原，或者在從轉(zhuǎn)爐的出鋼時(shí)或鋼包精煉時(shí)、真空脫氣精煉時(shí)將錳源向鋼水添加，由此提高鋼水的錳濃度。

　　然而，在這樣的熔煉方法中，在脫碳吹煉時(shí)或出鋼時(shí)添加了錳源的情況下，由于添加的錳源的成品率低，因此需要添加大量的錳源，處理時(shí)間的增加和錳成本的增加成為問題。而且，在出鋼時(shí)或鋼包精煉時(shí)、真空脫氣精煉時(shí)添加錳源的情況下，產(chǎn)生由于錳源的熔化引起的熱損失，因此在轉(zhuǎn)爐以后的工藝中需要將鋼水提升熱量。然而，基于鋼包精煉裝置或真空脫氣裝置的鋼水的提升熱量處理與轉(zhuǎn)爐中的提升熱量處理相比效率差且處理花費(fèi)的成本的增加成為問題。特別是在錳濃度為5質(zhì)量％以上的高錳鋼中，這些問題變得顯著。

　　因此，本發(fā)明著眼于上述的課題而作出，其目的在于提供一種在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的高錳鋼進(jìn)行熔煉時(shí)，能夠得到高的錳成品率，能夠高效率地進(jìn)行熔煉的高錳鋼的熔煉方法。

　　用于解決課題的方案

　　根據(jù)本發(fā)明的一形態(tài)，提供一種高錳鋼的熔煉方法，其特征在于，所述高錳鋼的熔煉方法在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的鋼進(jìn)行熔煉時(shí)使用，所述高錳鋼的熔煉方法包括：脫碳工序，通過利用轉(zhuǎn)爐對(duì)鐵水實(shí)施脫碳處理而將上述鐵水形成為碳濃度低的鋼水；還原工序，在該脫碳工序之后，通過向收容在上述轉(zhuǎn)爐的所述鋼水添加錳源及硅源而對(duì)上述鋼水進(jìn)行還原處理；及脫氣工序，在上述還原工序之后，利用真空脫氣裝置對(duì)上述鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，在上述還原工序中，根據(jù)上述錳源的添加量，以滿足(1)式的方式添加上述硅源。

　　[數(shù)學(xué)式1]

　　xmn：錳源中的錳濃度(質(zhì)量％)

　　xsi：硅源中的硅濃度(質(zhì)量％)

　　wmn：錳源的添加量(kg/t)

　　wsi：硅源的添加量(kg/t)

　　發(fā)明效果

　　根據(jù)本發(fā)明的一形態(tài)，提供一種在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的高錳鋼進(jìn)行熔煉時(shí)，能夠得到高的錳成品率，能夠以高效率進(jìn)行熔煉的高錳鋼的熔煉方法。

　　附圖說明

　　圖1是表示本發(fā)明的一形態(tài)的高錳鋼的熔煉方法的流程圖。

　　圖2是表示轉(zhuǎn)爐的示意圖。

　　圖3是表示真空脫氣裝置的示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　在以下的詳細(xì)的說明中，為了提高本發(fā)明的完全的理解而例示本發(fā)明的實(shí)施方式并說明較多的特定的細(xì)微部。然而，即使沒有上述特定的細(xì)微部的說明也能夠?qū)嵤┮粋€(gè)以上的實(shí)施方式的情況不言自明。而且，附圖為了簡(jiǎn)潔而將周知的構(gòu)造及裝置以簡(jiǎn)圖示出。

　　<高錳鋼的熔煉方法>

　　參照?qǐng)D1～圖3，說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的高錳鋼的熔煉方法。在本實(shí)施方式中，對(duì)于從高爐流出的鐵水實(shí)施后述的精煉處理，由此熔煉出含有5質(zhì)量％以上的錳的鋼水即高錳鋼。

　　首先，如圖1及圖2所示，進(jìn)行對(duì)作為轉(zhuǎn)爐1所收容的鐵水的熔融金屬2(也稱為“鐵液”。)實(shí)施脫碳處理的脫碳工序(s100)。

　　熔融金屬2是從高爐流出的鐵水，在從高爐流出之后通過鐵水鍋或混鐵車等能夠收容鐵水的搬運(yùn)容器向成為下一工序的制鋼工廠搬運(yùn)。需要說明的是，為了減少轉(zhuǎn)爐1所使用的石灰源等助熔劑，在將鐵水向轉(zhuǎn)爐1裝入之前，優(yōu)選實(shí)施降低鐵水的磷濃度的脫磷處理。在脫磷處理中，對(duì)于鐵水搬運(yùn)容器中收容的鐵水，添加氧化鐵等固體氧或氣體氧這樣的氧源和包含石灰的助熔劑，鐵水由氣體氧或攪拌用的氣體攪拌從而使脫磷反應(yīng)進(jìn)展。需要說明的是，在脫磷處理中，為了最大限度地減少轉(zhuǎn)爐1中使用的助熔劑，優(yōu)選使鐵水的磷濃度比高錳鋼的最終的成分規(guī)格的上限濃度低。此外，擔(dān)心在后工序中從添加的錳源向鐵水的磷拾取或從爐渣的磷復(fù)原引起的磷濃度的上升，因此更優(yōu)選進(jìn)行脫磷處理至鐵水的磷濃度比成分規(guī)格的上限值低0.05質(zhì)量％左右，然后，將通過處理產(chǎn)生的爐渣去除(也稱為“除渣”。)。此外，為了使鐵水的磷濃度比成分規(guī)格的上限值低，優(yōu)選在脫磷處理之前實(shí)施脫硅處理，預(yù)先除去阻礙有效的脫磷反應(yīng)的硅。

　　在脫碳工序中，在進(jìn)行脫碳處理之前，將作為由搬運(yùn)容器搬運(yùn)的鐵水的熔融金屬2向鐵水鍋移注之后，向作為一次精煉爐的轉(zhuǎn)爐1裝入。需要說明的是，也可以在裝入熔融金屬2之前，將作為鐵源的廢鐵向爐體10裝入。

　　轉(zhuǎn)爐1是慣用的轉(zhuǎn)爐設(shè)備，如圖2所示，具備爐體10、頂吹槍11、多個(gè)底吹噴嘴12、滑槽13。爐體10是在上部具有作為開口部的爐口的桶型或洋梨型的精煉爐，在內(nèi)部設(shè)有耐火物。頂吹槍11配置在爐體10的上方，構(gòu)成為能夠沿鉛垂方向(圖2的上下方向)升降。頂吹槍11在下端形成有多個(gè)噴嘴孔，從這多個(gè)噴嘴孔將從未圖示的供給設(shè)備供給的至少含有氧的氧化性氣體向爐體10中收容的熔融金屬2噴射。多個(gè)底吹噴嘴12設(shè)置在爐體10的底部，將從未圖示的供給裝置供給的氬或氮等的惰性氣體即攪拌氣體向爐體10中收容的熔融金屬2吹入，由此來攪拌熔融金屬2。滑槽13配置在爐體10的上方，與貯存含有石灰的助熔劑或合金鐵等各種副原料的未圖示的多個(gè)爐上料斗連接，將從各爐上料斗運(yùn)出的副原料向爐體10內(nèi)部添加。

　　在脫碳工序中，一邊利用從底吹噴嘴12吹入的攪拌氣體對(duì)爐體10中收容的熔融金屬2進(jìn)行攪拌，一邊從頂吹槍11向熔融金屬2噴射氧化性氣體(也稱為“送氧”。)，通過向熔融金屬2供給氧而在大氣壓下進(jìn)行脫碳處理(也稱為“脫碳吹煉”。)。在脫碳吹煉中，利用頂吹槍11向熔融金屬2吹入的氧與熔融金屬2中的碳發(fā)生反應(yīng)，由此脫碳反應(yīng)進(jìn)展。需要說明的是，在高錳鋼的成分規(guī)格包含cr或ni的情況下(必須添加的情況下)，在脫碳吹煉中，將含有cr或ni的合金鐵等副原料經(jīng)由滑槽13向熔融金屬2添加。在脫碳工序中，進(jìn)行脫碳吹煉直至熔融金屬2的碳濃度成為規(guī)定的范圍為止，熔融金屬2從碳濃度高的鐵水成為碳濃度低的鋼水。此時(shí)的碳濃度的規(guī)定的范圍優(yōu)選為0.05質(zhì)量％以上且0.2質(zhì)量％以下。這是因?yàn)椋诿撎脊ば蚝蟮娜廴诮饘?的碳濃度小于0.05質(zhì)量％的情況下，熔融金屬2的氧勢(shì)升高，錳源的成品率下降。另一方面，在脫碳工序后的熔融金屬2的碳濃度大于0.2質(zhì)量％的情況下，需要二次精煉工序中的脫碳處理，處理成本增加。并且，當(dāng)熔融金屬2的碳濃度成為規(guī)定的范圍時(shí)，停止氧化性氣體向爐體10內(nèi)的供給，脫碳工序結(jié)束。

　　在脫碳工序之后，在收容有熔融金屬2的爐體10內(nèi)添加錳源和硅源，進(jìn)行對(duì)作為鋼水的熔融金屬2進(jìn)行還原處理的還原工序(s102)。錳源是含有錳的礦石或合金、金屬。錳源可以使用例如錳礦石或高碳錳鐵、中碳錳鐵、低碳錳鐵、硅錳、金屬錳等。硅源是含有硅(silicon)的礦石或合金、金屬。硅源可以使用例如硅鐵或硅錳等。錳源及硅源可以經(jīng)由滑槽13從爐口添加，而且，也可以使用廢鐵的裝入所使用的廢鐵滑槽(未圖示)從爐體10的爐口添加。此外，在添加錳源和硅源時(shí)，從多個(gè)底吹噴嘴12吹入攪拌氣體而一邊攪拌熔融金屬2一邊添加。

　　在還原工序中，以與高錳鋼的成分規(guī)格即作為目標(biāo)的錳濃度相對(duì)應(yīng)的添加量來添加錳源。即，錳源的添加量根據(jù)作為目標(biāo)的錳濃度，由錳源的含錳量或熔融金屬2的碳濃度等來決定。此時(shí)，也可以考慮錳源的成品率的實(shí)際成績(jī)。而且，在還原工序中，不需要使熔融金屬2的錳濃度成為目標(biāo)的濃度，為了在后述的脫氣工序中能夠調(diào)整而也可以使熔融金屬2的錳濃度成為比目標(biāo)的濃度低的濃度。需要說明的是，從熱效率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選相對(duì)于脫氣工序中的錳源的添加量而盡可能地增多還原工序中的錳源的添加量。此外，從減少處理花費(fèi)的成本的觀點(diǎn)出發(fā)，如果對(duì)碳等的錳以外的成分調(diào)整沒有影響，則優(yōu)選盡可能使用錳礦石或碳濃度高的廉價(jià)的錳源。

　　硅源以滿足下述(1)式的添加量添加。在(1)式中，xmn表示錳源中的錳濃度(質(zhì)量％)，xsi表示硅源中的硅濃度(質(zhì)量％)，wmn表示錳源的添加量(kg/t)，wsi表示硅源的添加量(kg/t)。即，硅源添加與添加的錳源的添加量相對(duì)應(yīng)的量。

　　[數(shù)學(xué)式2]

　　另外，在還原工序中，在添加了錳源及硅源之后，從多個(gè)底吹噴嘴12吹入攪拌氣體，將熔融金屬2攪拌規(guī)定的時(shí)間。

　　在此，脫碳工序后的熔融金屬2的氧勢(shì)高，因此如果向該熔融金屬2添加錳源，則錳源中的錳在熔融金屬2內(nèi)未產(chǎn)生，被氧化而成為氧化錳(mno)地包含于爐渣3。然而，在本實(shí)施方式中，除了錳源之外還添加硅源，因此錳源中的錳或利用脫碳工序而產(chǎn)生的爐渣3中的氧化錳由于下述(2)式所示的反應(yīng)而被還原，從而熔融金屬2的錳濃度升高。而且，硅源中的硅優(yōu)先被氧化，從而熔融金屬2的氧勢(shì)下降。由此，錳源中的錳在熔融金屬2中容易產(chǎn)生，熔融金屬2的錳濃度升高。

　　2(mno)+[si]＝(sio2)+2[mn]…(2)

　　此外，在還原工序中，優(yōu)選以利用爐渣3中的cao的濃度(質(zhì)量％)相對(duì)于sio2的濃度(質(zhì)量％)之比來定義的爐渣3的鹽基度(cao/sio2)成為1.6以上且2.4以上的方式向爐體10內(nèi)添加石灰。由此，能促進(jìn)爐渣3的渣化及下述(3)式所示的熔融金屬2的脫硫。

　　2[s]+[si]+2(cao)＝2(cas)+(sio2)…(3)

　　需要說明的是，在硅源的添加量比(1)式的范圍降低的情況下，即硅源的添加量少的情況下，氧化錳的還原反應(yīng)不再進(jìn)展，因此無法提高熔融金屬2的錳濃度。另一方面，在硅源的添加量比(1)式的范圍升高的情況下，即硅源的添加量多的情況下，用于調(diào)整鹽基度的石灰的添加量變得過多，因此精煉處理花費(fèi)的成本高漲。而且，在硅源的添加量多的情況下，熔融金屬2的硅濃度升高，可能會(huì)超過成分規(guī)格值的上限。在這樣的情況下，在下一工序中需要進(jìn)行使熔融金屬2的硅濃度降低的脫硅處理，因此不優(yōu)選。

　　此外，在還原工序中，當(dāng)還原處理結(jié)束時(shí)，將爐體10的熔融金屬2向鋼包移注(也稱為“出鋼”。)。此時(shí)，優(yōu)選預(yù)先以相對(duì)于熔融金屬每1t的量，將5kg/t以上且10kg/t以下的石灰預(yù)先放置在鋼包內(nèi)。通過將石灰預(yù)先放置于鋼包，能夠防止出鋼時(shí)的白煙的產(chǎn)生，并抑制從爐渣3的硫復(fù)原引起的熔融金屬2的硫磺濃度的上升。

　　在還原工序之后，進(jìn)行利用真空脫氣裝置5對(duì)作為鋼水的熔融金屬2實(shí)施真空脫氣處理的脫氣工序(s104)。真空脫氣裝置5是vod方式的脫氣裝置，通過將鋼包4中收容的熔融金屬2在減壓下進(jìn)行攪拌處理而實(shí)施脫氣處理。真空脫氣裝置5具有真空槽50、排氣管51、攪拌氣體供給路徑52、頂吹槍53、供給口54。真空槽50是在內(nèi)部能夠收容鋼包4的容器，為了能夠?qū)摪?在內(nèi)部取出放入而具有拆裝式的上蓋500。排氣管51設(shè)置于真空槽50的側(cè)面，連接于未圖示的排氣裝置。攪拌氣體供給路徑52從真空槽50的外部向內(nèi)部配置，將真空槽50的內(nèi)部側(cè)的前端連接于鋼包4的吹入口40。而且，攪拌氣體供給路徑52將真空槽50的內(nèi)部側(cè)的前端連接于未圖示的攪拌氣體供給裝置，將從攪拌氣體供給裝置供給的氬氣等攪拌氣體向鋼包4的吹入口40供給。頂吹槍53插通于上蓋500的中央，構(gòu)成為能夠沿鉛垂方向(圖3的上下方向)升降。而且，頂吹槍53在下端形成有噴嘴孔，將從未圖示的供給設(shè)備供給的至少包含氧的氧化性氣體從噴嘴孔向鋼包4中收容的熔融金屬2噴射氧化性氣體。供給口54是如下投入口：形成于上蓋500，連接于貯存包含石灰的助熔劑或合金鐵等各種副原料的未圖示的多個(gè)爐上料斗，將從各爐上料斗運(yùn)出的副原料向鋼包4中收容的熔融金屬2添加。

　　在脫氣工序中，在將鋼包4收容于真空槽50內(nèi)之后，一邊通過從吹入口40吹入攪拌氣體而對(duì)熔融金屬2進(jìn)行攪拌，一邊使用排氣裝置從排氣管51進(jìn)行排氣，通過對(duì)真空槽50內(nèi)進(jìn)行減壓而進(jìn)行真空脫氣處理。通過進(jìn)行這樣的真空脫氣處理，來進(jìn)行熔融金屬2中的氣體成分(氮或氫等)的除去、熔融金屬2的成分的均勻化、熔融金屬2的夾設(shè)物等的除去、熔融金屬2的溫度的調(diào)整等。而且，在脫氣工序中，在進(jìn)行真空脫氣處理時(shí)，根據(jù)真空脫氣處理的處理前或處理中途的熔融金屬2的成分，以成為目標(biāo)的成分范圍的方式，將成分調(diào)整用的副原料通過供給口54向熔融金屬2添加。此時(shí)，在真空脫氣處理前的熔融金屬2的錳濃度比目標(biāo)濃度低的情況下，將金屬錳或高碳錳鐵、低碳錳鐵等錳源向熔融金屬2添加為了成分調(diào)整所需的量。而且，在需要al、ni、cr、cu、nb、ti、v、ca、b等的成分調(diào)整的情況下，將含有各成分的副原料向熔融金屬2添加。此外，以脫硫等為目的，也可以將含cao物質(zhì)或含mgo物質(zhì)、含鋁物質(zhì)、含al2o3物質(zhì)、含sio2物質(zhì)等的使用于爐渣3的組成的調(diào)整或脫硫反應(yīng)的促進(jìn)的副原料向熔融金屬2添加。

　　另外，在脫氣工序中，優(yōu)選以下述(4)式所示的攪拌動(dòng)力ε(w/t)成為300w/t以上且1300w/t以下的條件攪拌熔融金屬2。在攪拌動(dòng)力ε小于300w/t的情況下，攪拌力減小，因此脫氮處理或脫氫處理需要時(shí)間，真空脫氣處理的處理時(shí)間延長(zhǎng)，因此不優(yōu)選。而且，在攪拌動(dòng)力ε大于1300w/t的情況下，爐渣3向熔融金屬2的卷入量增多，以爐渣系夾設(shè)物為起因的不良率增加，因此不優(yōu)選。需要說明的是，在(4)式中，qn表示攪拌氣體的流量(nm3/min)，tl表示熔融金屬2的溫度(k)，wm表示熔融金屬2的重量(t)，ρl表示熔融金屬2的密度(kg/m3)，h表示鋼包4內(nèi)的熔融金屬2的深度即液面高度(m)，p1表示氣氛壓力(torr)，η表示能量傳遞效率(-)，tn表示攪拌氣體的溫度(k)。而且，1torr為(101325/760)pa。

　　[數(shù)學(xué)式3]

　　此外，在脫氣工序中，在熔融金屬2的溫度比脫氣工序結(jié)束后的目標(biāo)的溫度低的情況下，在真空脫氣處理中也可以進(jìn)行提高熔融金屬2的溫度的升溫處理。在升溫處理中，在從供給口54向熔融金屬2添加了鋁之后，從頂吹槍53將含有氧的氧化性氣體向熔融金屬2噴射。由此，熔融金屬2內(nèi)的鋁與氧化性氣體的氧發(fā)生反應(yīng)，從而能夠使熔融金屬2的溫度上升。需要說明的是，在升溫處理中，優(yōu)選將根據(jù)(5)式及(6)式計(jì)算的從頂吹槍53噴射的氧化性氣體的噴流的動(dòng)壓p(kpa)控制成為10kpa以上且50kpa以下。通過將動(dòng)壓p控制成上述范圍，能夠?qū)娜廴诮饘?的錳的蒸發(fā)抑制成最低限度，并高效地使熔融金屬2提升熱量。需要說明的是，在(5)式中，ρg表示氧化性氣體的密度(kg/nm3)，u表示從頂吹槍53的噴嘴噴出的氧化性氣體的噴嘴前端處的流速(m/sec)。而且，在(6)式中，f表示氧化性氣體的流量(nm3/h)，s表示頂吹槍53的噴嘴的截面積(m2)。

　　[數(shù)學(xué)式4]

　　通過經(jīng)由脫氣工序，熔煉出目標(biāo)的規(guī)定的成分濃度的鋼水。需要說明的是，在脫氣工序之后，對(duì)熔煉的鋼水進(jìn)行連續(xù)鑄造，由此制造出鋼坯等規(guī)定的形狀的高錳鋼的鑄片。

　　<變形例>

　　以上，參照特定的實(shí)施方式而說明了本發(fā)明，但是沒有意圖通過上述說明來限定發(fā)明。通過參照本發(fā)明的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員也與公開的實(shí)施方式一起明確可知包含各種變形例的本發(fā)明的其他的實(shí)施方式。因此，應(yīng)理解為權(quán)利要求書記載的發(fā)明的實(shí)施方式也網(wǎng)羅將本說明書記載的上述的變形例單獨(dú)或組合而包含的實(shí)施方式。

　　例如，在上述實(shí)施方式中，真空脫氣裝置5設(shè)為vod方式的精煉裝置，但是本發(fā)明沒有限定為上述的例子。例如，真空脫氣裝置5也可以是rh方式的脫氣裝置或dh方式的脫氣裝置。需要說明的是，在真空脫氣裝置為rh方式的脫氣裝置的情況下，為了抑制錳的蒸發(fā)，在真空槽的槽內(nèi)空間壓力成為50torr～100torr的條件下，優(yōu)選將下述(7)式所示的鋼水的回流量q(t/min)設(shè)為150t/min以上且200t/min以下。需要說明的是，在需要進(jìn)行鋼水的脫氮或脫氫的情況下，也可以在小于50torr的槽內(nèi)空間壓力下進(jìn)行處理，但是優(yōu)選在脫氮及脫氫后在50torr以上且100torr以下的槽內(nèi)空間壓力下進(jìn)行處理。在(7)式中，k表示常數(shù)，g表示從浸漬管吹入的回流用的吹入氣體的流量(nl/min)，d表示浸漬管的內(nèi)徑(m)，p2表示外部壓力(torr)，p3表示真空槽的槽內(nèi)空間壓力(torr)。

　　[數(shù)學(xué)式5]

　　另外，在上述實(shí)施方式中，僅使用通過轉(zhuǎn)爐1制造出的鋼水即熔融金屬2作為由真空脫氣裝置5進(jìn)行處理的熔融金屬2，但是本發(fā)明沒有限定為上述例子。例如，也可以將由轉(zhuǎn)爐1制造出的鋼水與由其他的精煉爐熔煉的鋼水合在一起而成的組合液體使用作為由真空脫氣裝置5進(jìn)行處理的熔融金屬2。這種情況下，通過提高由其他的精煉爐熔煉的鋼水的錳濃度，能夠降低由轉(zhuǎn)爐1制造的鋼水的錳濃度。

　　此外，在上述實(shí)施方式中，在還原工序中，在添加了錳源及硅源之后，從多個(gè)底吹噴嘴12吹入攪拌氣體，將熔融金屬2攪拌規(guī)定的時(shí)間，但是本發(fā)明沒有限定為上述例子。在還原工序中，除了攪拌氣體的吹入之外，也可以噴射來自頂吹槍11的氧化性氣體。特別是在需要使熔融金屬2的溫度上升的情況下，也可以通過基于氧化性氣體的氧化反應(yīng)來進(jìn)行提升熱量處理。

　　此外，在上述實(shí)施方式中，在脫碳處理之前對(duì)鐵水實(shí)施了脫磷處理，但是本發(fā)明沒有限定為上述例子。例如，在脫碳處理之前，除了脫磷處理，也可以進(jìn)行降低鐵水中的硫磺濃度的脫硫處理。脫硫處理也可以根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)在脫磷處理之前或脫磷處理之后進(jìn)行。

　　此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)于鐵水搬運(yùn)容器中收容的鐵水實(shí)施了脫磷處理，但是本發(fā)明沒有限定為上述例子。脫磷處理也可以是例如對(duì)于轉(zhuǎn)爐型精煉爐中收容的鐵水通過從頂吹槍噴射氧化性氣體而進(jìn)行處理的方法。

　　<實(shí)施方式的效果>

　　(1)本發(fā)明的一形態(tài)的高錳鋼的熔煉方法在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的鋼進(jìn)行熔煉時(shí)使用，包括：脫碳工序(步驟s100)，通過利用轉(zhuǎn)爐1對(duì)鐵水(熔融金屬2)實(shí)施脫碳處理而將鐵水形成為碳濃度低的鋼水(熔融金屬2)；還原工序(步驟s102)，在脫碳工序之后，通過向收容在轉(zhuǎn)爐1的鋼水添加錳源及硅源而對(duì)鋼水進(jìn)行還原處理；及脫氣工序(步驟s104)，在還原工序之后，利用真空脫氣裝置5對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，在還原工序中，根據(jù)目標(biāo)的鋼的錳濃度來添加錳源，以滿足(1)式的方式添加硅源。

　　根據(jù)上述(1)的結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)(2)式的還原反應(yīng)，因此添加的錳源中的錳容易在熔融金屬2中產(chǎn)生。而且，由于在轉(zhuǎn)爐1內(nèi)進(jìn)行錳源的添加，因此能夠抑制錳源的添加引起的熱損失(熔融金屬2的溫度的下降)。此外，在錳源的添加后，在轉(zhuǎn)爐1內(nèi)能夠?qū)θ廴诮饘?進(jìn)行提升熱量處理，因此能夠高效地進(jìn)行提升熱量處理。此外，能夠抑制還原反應(yīng)的促進(jìn)所需充分量以上的過剩的硅源的添加，在脫氣工序中不需要進(jìn)行脫硅處理，因此能夠在短的處理時(shí)間內(nèi)高效地進(jìn)行脫氣處理。如果脫氣處理時(shí)間變長(zhǎng)，則除了處理的成本增大之外，生產(chǎn)效率也會(huì)下降。即，根據(jù)上述(1)的結(jié)構(gòu)，在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的高錳鋼進(jìn)行熔煉時(shí)，能夠得到高的錳成品率，能夠高效率地對(duì)高錳鋼進(jìn)行熔煉。

　　(2)以上述(1)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，使用通過從收容鋼水的鋼包的底吹入攪拌氣體而對(duì)鋼水進(jìn)行攪拌的裝置作為真空脫氣裝置5，在脫氣工序中，在(4)式所示的攪拌動(dòng)力ε成為300w/t以上且1300w/t以下的條件下，一邊攪拌鋼水一邊進(jìn)行真空脫氣處理。

　　根據(jù)上述(2)的結(jié)構(gòu)，能夠縮短脫氮處理或脫氫處理所需的時(shí)間，此外，能夠抑制爐渣3向熔融金屬2的卷入。因此，能夠縮短真空脫氣處理的處理時(shí)間。

　　實(shí)施例1

　　接下來，說明本發(fā)明者們進(jìn)行的實(shí)施例1。在實(shí)施例1中，對(duì)于從高爐流出的鐵水，實(shí)施脫硅處理及脫磷處理的鐵水預(yù)備處理，使磷濃度成為0.010質(zhì)量％。對(duì)于該鐵水，與上述實(shí)施方式同樣，通過進(jìn)行脫碳工序、還原工序及脫氣工序而熔煉出錳濃度為5質(zhì)量％以上的高錳鋼。需要說明的是，熔煉出的高錳鋼的成分中，碳濃度為0.145質(zhì)量％以上且0.155質(zhì)量％以下，錳濃度為24質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下，硅濃度為0.1質(zhì)量％以上且0.2質(zhì)量％以下，硫磺濃度為0.002質(zhì)量％以下，氮濃度為100ppm以下，氫濃度為5ppm以下。

　　在脫碳工序中，與上述實(shí)施方式同樣，對(duì)作為實(shí)施了鐵水預(yù)備處理的鐵水的熔融金屬2實(shí)施脫碳處理，實(shí)施脫碳吹煉至碳濃度成為0.05質(zhì)量％為止，并作為鋼水。

　　在還原工序中，對(duì)作為實(shí)施了脫碳處理的鋼水的熔融金屬2添加高碳錳鐵和金屬錳作為錳源，添加硅鐵作為硅源。并且，利用攪拌氣體對(duì)熔融金屬2進(jìn)行攪拌，并進(jìn)一步繼續(xù)進(jìn)行從頂吹槍11的送氧并實(shí)施還原處理，由此使錳源熔化，使熔融金屬2的錳濃度上升。硅源的添加量滿足(1)式。而且，在還原工序中，與錳源一起添加了石灰。還原處理結(jié)束時(shí)的熔融金屬2的錳濃度大約為24質(zhì)量％。此外，在還原工序中，在從轉(zhuǎn)爐1向鋼包4移注熔融金屬2(出鋼)時(shí)，對(duì)于流出的熔融金屬2，每1噸鋼水添加了約0.8kg的金屬鋁。

　　在脫氣工序中，對(duì)于作為經(jīng)由還原工序的150噸的鋼水的熔融金屬2，與上述實(shí)施方式同樣，使用vod方式的真空脫氣裝置5進(jìn)行了脫氣處理。在脫氣工序中，從鋼包4的吹入口40將2000nl/min的流量的ar氣體向熔融金屬2吹入攪拌，并使真空槽50的槽內(nèi)空間壓力為2torr而進(jìn)行了脫氣處理。而且，在脫氣工序中，在脫氣處理過程中，對(duì)熔融金屬2添加金屬錳及高碳錳鐵并進(jìn)行了成分調(diào)整。

　　另外，在實(shí)施例1中，作為比較，在還原工序中即使在硅源的添加量不滿足(1)式的條件下也進(jìn)行了高錳鋼的熔煉(比較例1)。需要說明的是，在比較例1中，關(guān)于還原工序中的硅源的添加量以外的條件，也與實(shí)施例1同樣。

　　在表1中，作為實(shí)施例1的結(jié)果，示出還原工序中的硅源的添加量、mn成品率、出鋼時(shí)的熔融金屬2的硅濃度及脫氣工序中的脫氣處理所需的時(shí)間。需要說明的是，在表1中，0.013×wmn×xmn/xsi表示(1)式所示的范圍的下限值，0.150×wmn×xmn/xsi表示(1)式所示的范圍的上限值。如表1所示，在實(shí)施例1中，以硅源的添加量wsi成為(1)式的范圍內(nèi)的實(shí)施例1-1～1-6這6個(gè)條件及硅源的添加量wsi成為(1)式的范圍外的比較例1-1～1-4這4個(gè)條件總計(jì)10個(gè)條件熔煉了高錳鋼。而且，表1中的mn成品率表示在還原工序中使用的錳源所包含的錳向熔融金屬2添加多少，即，錳源所包含的錳量對(duì)還原工序前后的熔融金屬2的錳濃度的增加起多少作用。

　　[表1]

　　如表1所示，在比較例1-1、1-2的條件下，與其他的條件相比錳成品率為46％以下而成為低位。這考慮是由于硅源的添加量少，(2)式所示的爐渣3的還原反應(yīng)未充分進(jìn)展的情況為原因。在比較例1-1、1-2中，mn成品率低，因此在脫氣工序中添加硅源而進(jìn)行還原處理，然后需要進(jìn)行成分及溫度的調(diào)整，脫氣工序所需的時(shí)間比實(shí)施例1-1～1-6長(zhǎng)。

　　另外，在比較例1-3、1-4的條件中，雖然錳成品率升高，但是出鋼時(shí)的硅濃度超過作為規(guī)格上限值的0.20質(zhì)量％。這考慮是因?yàn)?2)式所示的爐渣3的還原反應(yīng)或(3)式所示的脫硫反應(yīng)中被消耗的量以上的硅向熔融金屬2供給的緣故。在比較例1-3、1-4中，由于出鋼時(shí)的硅濃度高，因此在脫氣處理工序中需要進(jìn)行脫硅處理，脫氣工序所需的時(shí)間比實(shí)施例1-1～1-6長(zhǎng)。需要說明的是，在脫硅處理中，通過從頂吹槍53將氧化性氣體向熔融金屬2噴射而將熔融金屬2中包含的硅氧化除去。

　　另一方面，在實(shí)施例1-1～1-6的條件下，在還原工序中能得到高的錳成品率，進(jìn)而通過未超出必要地添加硅源而能夠降低出鋼時(shí)的硅濃度。因此，能夠縮短脫氣工序所需的時(shí)間。

　　實(shí)施例2

　　接下來，說明本發(fā)明者們進(jìn)行的實(shí)施例2。在實(shí)施例2中，利用與實(shí)施例1-4同樣的熔煉方法，在變更了脫氣工序中的攪拌動(dòng)力ε的多個(gè)條件下進(jìn)行了高錳鋼的熔煉。需要說明的是，熔煉的高錳鋼的成分中，碳濃度為0.145質(zhì)量％以上且0.155質(zhì)量％以下，錳濃度為24質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下，硅濃度為0.1質(zhì)量％以上且0.2質(zhì)量％以下，硫磺濃度為0.002質(zhì)量％以下，氮濃度為100ppm以下，氫濃度為5ppm以下。

　　具體而言1，作為脫碳工序，與實(shí)施例1-4同樣，對(duì)于作為利用轉(zhuǎn)爐1實(shí)施了鐵水預(yù)備處理后的鐵水的熔融金屬2實(shí)施脫碳處理，實(shí)施脫碳吹煉至碳濃度成為0.05質(zhì)量％為止，形成為鋼水。接下來，作為還原工序，與實(shí)施例1-4同樣，添加35kg/t的硅源而對(duì)熔融金屬2實(shí)施了還原處理。還原處理結(jié)束時(shí)的熔融金屬2的錳濃度大約為24質(zhì)量％。此外，作為脫氣工序，與實(shí)施例1-4同樣，利用真空脫氣裝置5對(duì)熔融金屬2實(shí)施了脫氣處理。在脫氣工序中，通過調(diào)整從鋼包4的吹入口40吹入的ar氣體的流量而以任意地變更了攪拌動(dòng)力ε的多個(gè)條件進(jìn)行了脫氣處理。

　　在表2中，作為實(shí)施例2的結(jié)果，示出還原工序中的硅源的添加量、mn成品率、出鋼時(shí)的熔融金屬2的硅濃度、脫氣工序中的攪拌動(dòng)力及脫氣工序中的脫氣處理所需的時(shí)間。如表2所示，在實(shí)施例2中，以脫氣工序中的攪拌動(dòng)力不同的實(shí)施例2-1～2-10這10個(gè)條件熔煉高錳鋼。需要說明的是，實(shí)施例1-4的脫氣工序中的攪拌動(dòng)力ε相當(dāng)于實(shí)施例2-1。而且，在實(shí)施例2-1～2-10中，關(guān)于上述以外的熔煉條件，與實(shí)施例1-4相同。

　　[表2]

　　如表2所示，在攪拌動(dòng)力ε成為300w/t以上且1300w/t以下的實(shí)施例2-3～2-8的條件下，與攪拌動(dòng)力ε小于300w/t的實(shí)施例2-1、2-2或攪拌動(dòng)力ε超過1300w/t的實(shí)施例2-9、2-10相比，能夠確認(rèn)到脫氣處理所需的時(shí)間變短的情況。這考慮是因?yàn)橥ㄟ^對(duì)熔融金屬2施加適當(dāng)?shù)臄嚢鑴?dòng)力而進(jìn)行攪拌，由此促進(jìn)真空脫氣處理中的脫氫、脫氮及夾設(shè)物的上浮的緣故。

　　相對(duì)于此，在攪拌動(dòng)力ε小于300w/t的實(shí)施例2-1、2-2的條件下，攪拌弱，因此脫氫或脫氮需要時(shí)間，因此成為脫氣處理所需的時(shí)間變長(zhǎng)的結(jié)果。而且，在攪拌動(dòng)力ε超過1300w/t的實(shí)施例2-9、2-10的條件下，攪拌過強(qiáng)，因此爐渣3向熔融金屬2的卷入量增多，使熔融金屬2中的爐渣系夾設(shè)物上浮需要時(shí)間，因此成為脫氣處理所需的時(shí)間變長(zhǎng)的結(jié)果。

　　標(biāo)號(hào)說明

　　1轉(zhuǎn)爐

　　10爐體

　　11頂吹槍

　　12底吹噴嘴

　　13滑槽

　　2熔融金屬

　　3爐渣

　　4鋼包

　　40吹入口

　　5真空脫氣裝置

　　50真空槽

　　51排氣管

　　52攪拌氣體供給路徑

　　53頂吹槍

　　54供給口。

　　技術(shù)特征：

　　1.一種高錳鋼的熔煉方法，其特征在于，

　　所述高錳鋼的熔煉方法在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的鋼進(jìn)行熔煉時(shí)使用，所述高錳鋼的熔煉方法包括：

　　脫碳工序，通過利用轉(zhuǎn)爐對(duì)鐵水實(shí)施脫碳處理而將所述鐵水形成為碳濃度低的鋼水；

　　還原工序，在該脫碳工序之后，通過向收容在所述轉(zhuǎn)爐的所述鋼水添加錳源及硅源而對(duì)所述鋼水進(jìn)行還原處理；及

　　脫氣工序，在所述還原工序之后，利用真空脫氣裝置對(duì)所述鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，

　　在所述還原工序中，根據(jù)所述錳源的添加量，以滿足(1)式的方式添加所述硅源，

　　[數(shù)學(xué)式1]

　　xmn：錳源中的錳濃度(質(zhì)量％)

　　xsi：硅源中的硅濃度(質(zhì)量％)

　　wmn：錳源的添加量(kg/t)

　　wsi：硅源的添加量(kg/t)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼的熔煉方法，其特征在于，

　　使用通過從收容所述鋼水的鋼包的底吹入攪拌氣體而對(duì)所述鋼水進(jìn)行攪拌的裝置作為所述真空脫氣裝置，

　　在所述脫氣工序中，在(4)式所示的攪拌動(dòng)力ε成為300w/t以上且1300w/t以下的條件下，一邊攪拌所述鋼水一邊進(jìn)行真空脫氣處理，

　　[數(shù)學(xué)式2]

　　q：攪拌氣體的流量(nm3/min)

　　tl：鋼水的溫度(k)

　　wm：鋼水的重量(t)

　　ρl：鋼水的密度(kg/m3)

　　h：液面高度(m)

　　p2：氣氛壓力(torr)

　　η：能量傳遞效率(-)

　　tn：攪拌氣體的溫度(k)。

　　技術(shù)總結(jié)

　　提供一種在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的高錳鋼進(jìn)行熔煉時(shí)，能夠得到高的錳成品率，能夠以高效率進(jìn)行熔煉的高錳鋼的熔煉方法。在對(duì)含有5質(zhì)量％以上的錳的鋼進(jìn)行熔煉時(shí)使用，包括：脫碳工序(步驟S100)，通過利用轉(zhuǎn)爐(1)對(duì)鐵水(熔融金屬(2))實(shí)施脫碳處理而將鐵水形成為碳濃度低的鋼水(熔融金屬(2))；還原工序(步驟S102)，在脫碳工序之后，通過向收容在轉(zhuǎn)爐(1)的鋼水添加錳源及硅源而對(duì)鋼水進(jìn)行還原處理；及脫氣工序(步驟S104)，在還原工序之后，利用真空脫氣裝置(5)對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，在還原工序中，根據(jù)作為目標(biāo)的鋼的錳濃度來添加錳源，以滿足(1)式的方式添加硅源。

　　技術(shù)研發(fā)人員：藤井勇輔;中井由枝;小田信彥;小笠原太;菊池直樹

　　受保護(hù)的技術(shù)使用者：杰富意鋼鐵株式會(huì)社

　　技術(shù)研發(fā)日：2018.05.21

　　技術(shù)公布日：2019.12.27