[发明专利]钢水的脱硫方法、钢水的二次精炼方法及钢水的制造方法

说明书

技术领域

本发明中的第一项发明涉及钢水的脱硫方法以及钢水的制造方法，具体而言，涉及通过快速且高精度地分析转炉出钢后的钢水中的S浓度就能够以高精度控制脱硫处理后的S浓度的钢水的脱硫方法和使用该脱硫方法的钢水的制造方法。

此外，本发明中的第二项发明涉及钢水的二次精炼方法以及钢水的制造方法，具体而言，涉及通过快速且高精度地分析二次精炼中的钢水的S浓度就能够缩短脱硫处理所需的时间，同时削减脱硫剂的使用量的钢水的二次精炼方法，以及使用该方法的钢水的制造方法。

背景技术

近年来，随着对钢铁制品的高品质化的需求的增加，钢中所含的S的减少成为了重要的课题。钢铁制品所含的S的大部分来源于铁矿石、焦炭，因此从高炉熔炼出来的铁水中含有大量的S。于是，在高炉之后的工序中进行减少铁水中或钢水中的S的脱硫处理。

作为进行上述脱硫处理的工艺，通常大致分为铁水预处理工艺和二次精炼工艺，在任一工艺中脱硫剂都是使用以石灰(CaO)为主要成分的脱硫剂。这种情况下的脱硫反应基于下述式所示的反应式进行。

CaO+S→CaS+O

钢中的碳浓度越高，上述反应式中的S的活度系数变得越大，因此脱硫处理在含有很多碳的铁水阶段中进行比较有效率。因此，一般在铁水预处理的阶段中脱硫至某种程度的水平后，在转炉以后的二次精炼工艺中，根据最终制品所需的S水平，再次进行脱硫处理。

钢铁制品中的S浓度的值是使用将从刚要浇铸的钢水提取的样品(以下，称为“包样”)进行分析而得的值，因此包样的S浓度为标准值(合格与否判定基准)，即，为了使得不超过目标浓度的上限值，一般分析在浇铸之前的S最终调整后提取的样品的S浓度，事先进行确认。

在目标S浓度为0.002质量%以下(小于25质量ppm（即massppm）为合格)或0.003质量%以下(小于35massppm为合格)水平的低硫钢、容许该水平以上的S浓度的普通钢中，大多在铁水预处理的阶段中将S减少至目标浓度的上限值以下，不进行二次精炼时的脱硫处理。这是因为，二次精炼中的脱硫处理造成用于钢水加热的电力成本、脱硫剂等辅助原料成本、伴随着耐火材料熔损的耐火材料成本的上升，制造成本上升而超过铁水预处理。

就二次精炼中不进行脱硫处理的低硫钢、普通钢的情况而言，一般在转炉出钢时提取的样品(以下，也称为“炉内样品”)成为S浓度的事先确认用的样品，炉内样品出现S浓度偏差时，追加二次精炼而进行脱硫处理。然而，二次精炼的追加不仅制造如上所述的成本上升，而且也引起制造工序的扰乱。例如，若要将S浓度偏差的炉料在二次精炼中进行脱硫处理，则直到连续铸造工序为止的制造工序被扰乱，根据情况，还成为阻碍连续铸造的接连铸造的原因。

此外，近年来从环境保护的观点出发，不能在转炉中的脱碳精炼的助溶剂(造渣剂)中使用作为含氟物质的萤石，因此转炉炉渣的脱硫能力下降。进而，由于CO₂产生量的削减要求，将铁废料作为钢原料在转炉中使用，另外，作为铁水也不仅使用高炉铁水，而且一部分使用由竖炉型的废料溶解炉得到的铁水。然而，废料溶解炉的铁水S浓度比较高，因此难以使铁水预处理后的S浓度为0.003质量%以下。由此，低硫钢、普通钢的S浓度偏离目标浓度的上限值的比率增高，即使低硫钢、普通钢的情形，在二次精炼中进行脱硫处理的比率也增高。

另一方面，就目标S浓度为十数massppm以下(例如目标值为0.001质量%以下，合格值为14massppm以下)的极低硫钢的情况而言，一般对转炉出钢后的钢水进一步在二次精炼中进行脱硫处理。作为脱硫处理的方法，一般使用能够电弧加热和炉渣精炼的称为LF(Ladle Furnace)的浇包精炼设备，在钢水中添加大量的脱硫剂一边加热钢水一边搅拌的方法(例如，参照专利文献1～4)；使用RH真空脱气装置，利用投射、喷射将脱硫剂投入于真空脱气槽内的钢水中进行脱硫的方法(例如，参照专利文献5～8)等。LF尤其适于极低硫钢的熔炼。

另外，在二次精炼中进行脱硫处理而制造极低硫钢时的脱硫处理条件，例如脱硫剂的投入量、处理时间等是基于钢水量、二次精炼前的最终S分析值决定的。这里，上述最终S分析值相当于炉内样品的S分析值。作为脱硫处理条件的其它的例子，相当于用于得到适于脱硫的炉渣组成的辅助原料(石灰、Al₂O₃、SiO₂、CaF等)的投入量。

另外，在本发明的第二项发明中，在二次精炼中进行多次的脱硫剂投入时，考虑将紧邻其之前的脱硫处理后的S分析值代替二次精炼前的最终S分析值作为最终S分析值。