專利名稱：：鋼水的脫氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼水的脫氮方法，涉及使用現(xiàn)有設(shè)備、在謀求減少C02的大氣排放量的同時(shí)以低成本熔煉低氮鋼的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：極低碳和低氮的汽車用IF(無(wú)間隙，InterstitialFree)鋼一般是在將高爐內(nèi)熔煉的鐵水在轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧制成鋼水后，在RH脫氣裝置內(nèi)對(duì)該鋼水進(jìn)行二次精煉，在連續(xù)鑄造機(jī)內(nèi)制成鋼鑄片。另外，在DQ(沖壓性，DrawingQuality)、EDDQ(超深沖性，ExtraDeepDrawingQuality)等汽車用或罐用的鋼板中，要求氮(符號(hào)N)含量為35ppin以下。在這種鋼板的低N化中，以往已知在轉(zhuǎn)爐中向鐵水中添加碳材等碳(符號(hào)C)源，吹入含氧氣體，進(jìn)行脫碳反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)將所得的鋼水脫N的技術(shù)。S卩，鋼水中的氮(符號(hào)[N])由于易吸附在CO氣體的氣泡表面，因此CO氣體的產(chǎn)生越多，鋼水的脫N越進(jìn)行。此時(shí)，由轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水中的N含量達(dá)到30ppm左右。而且，使用RH脫氣裝置對(duì)該鋼水進(jìn)行處理時(shí)，除了利用鋼水中氧或含氧氣體的噴射等的脫C反應(yīng)中的脫N之外，也通過(guò)減壓以下述(1)式進(jìn)行脫N，達(dá)到進(jìn)一步低N化。2[N]=N2...(lg艮P,在氣體-鋼水間，通過(guò)使鋼水中的N氣化而進(jìn)行。上述使用高爐-轉(zhuǎn)爐的工序由于大量使用鐵礦石(燒結(jié)礦)和焦炭作為裝入高爐內(nèi)的主要原料，因此不僅需要設(shè)置燒結(jié)工廠和焦炭工廠，而且高爐和轉(zhuǎn)爐本身的設(shè)備費(fèi)用也顯著高。另外，近年來(lái)從減少C02的觀點(diǎn)出發(fā)，代替高爐的工藝的必要性也增高。日本是廢鐵輸出國(guó)，但這是由于還未開發(fā)出充分利用作為重要鐵源的廢鐵的工藝的緣故。以往，由于廢鐵在電爐中使用，用于鐵棒或高級(jí)條鋼等的制造中，而并未用于作為日本大用戶的汽車制造商使用的汽車用鋼板中，因此廢鐵的使用仍然令人煩惱。與此相對(duì)，如果可以僅在電爐內(nèi)熔煉所需的低N鋼水，則不僅可以降低上述設(shè)備費(fèi)用，而且主要原料也可以不使用鐵礦石僅以廢鐵進(jìn)行制造，可以期待使用廉價(jià)原料、減少C02產(chǎn)生量等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，在汽車用鋼板、罐用鋼板等IF鋼中，不僅需要注意N，還要注意利用廢鐵時(shí)難以避免地混入對(duì)鋼材的特性不優(yōu)選的被稱作雜質(zhì)成分的雜質(zhì)元素(例如Cu、Ni等)，但已知如果留意所用廢鐵的成分且并用HBI(HardBriquetIron)、木炭生鐵、生鐵錠等鐵源，則可以降低這種雜質(zhì)成分在鋼水中的混入，期待不經(jīng)過(guò)高爐-轉(zhuǎn)爐工序、通過(guò)利用電爐熔煉低N鋼水。當(dāng)以廉價(jià)的廢鐵作為主要鐵源、經(jīng)過(guò)電爐-RH脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)等一系列工序熔煉上述IF鋼時(shí)，不僅電爐作為容器的密閉性(相對(duì)于大氣)比轉(zhuǎn)爐差，而且作為鐵源的含碳量多的鐵水的使用率也低，因此即使進(jìn)行利用上述脫C反應(yīng)的脫N,出鋼的鋼水中的N含量也僅為50100ppm左右。另外，即使利用RH脫氣裝置(參照?qǐng)D3)依賴于減壓對(duì)該鋼水進(jìn)行脫N，由于從浸漬管泄漏而吸附大氣中的氮，因此即使增加多少處理時(shí)間，脫N也基本不會(huì)進(jìn)行，難以熔煉N含量為30ppm以下的低N鋼。因此，為了實(shí)現(xiàn)電爐制鋼中鋼水的低N化，還嘗試了增加C含量多的生鐵錠和鐵水的量，脫碳反應(yīng)活潑使其脫N，同時(shí)以鋼水中的氧量也增加的所謂"沸騰狀態(tài)"出鋼，減少出鋼中發(fā)生的吸N。另外，通過(guò)該嘗試獲得的鋼水在出鋼時(shí)的N含量的限度為3050ppm,在出鋼時(shí)也有來(lái)自大氣中的吸氮，無(wú)法穩(wěn)定地熔煉N含量為40ppm以下的鋼水。因此，還開發(fā)出放棄電爐內(nèi)的鋼水的低N化、使N含量停止在4090ppm，通過(guò)調(diào)整其它元素的量制造加工性優(yōu)良的鋼的技術(shù)(例如參照日本專利第3177146號(hào)公報(bào))另外，在熔煉低N含量的主要為鐵素體系不銹鋼時(shí)，一般使用所謂的"VOD法"。g卩，采用圖2所示VOD脫氣裝置代替RH脫氣裝置，經(jīng)過(guò)電爐-VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的工序，實(shí)現(xiàn)鋼水的低N化。在該技術(shù)中，預(yù)先提高用VOD裝置處理的鋼水的C含量，如上所述，通過(guò)脫碳反應(yīng)使其脫N，同時(shí)還并用減壓下的脫N，促進(jìn)脫N。除此之外，關(guān)于鋼水的脫N，到目前為止也進(jìn)行了各種研究，已知引起表示鋼水-爐渣間的所謂"爐渣-金屬反應(yīng)"的(2)式和表示使?fàn)t渣中的氮離子移送至氣體的爐渣-氣體間的反應(yīng)的(3)式。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(2)式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(效)式這里，沒有括弧是指氣體狀態(tài)、[]是指在鋼水中含有的狀態(tài)、()是指在爐渣中含有的狀態(tài)。例如，還有以下技術(shù)將熔煉上述鐵素體系不銹鋼的所謂"VOD法"應(yīng)用于普通碳鋼的熔煉中，在由電爐出鋼后的鋼水中進(jìn)行加碳(additionofcarbon-containingmaterial,添加含碳材料)和添加鋁(符號(hào)Al)，之后移至VOD脫氣裝置進(jìn)行送氧，從而產(chǎn)生A1升溫，與鋼水中Cr的氧化相比，脫碳反應(yīng)為優(yōu)先的條件，由于該A1升溫，利用脫碳反應(yīng)的脫氣作用活躍，進(jìn)行由鋼水的脫N，實(shí)現(xiàn)低N化(例如參照日本特開2005-232536號(hào)公報(bào))。此處利用上述(1)式和(2)式進(jìn)行脫N。另外，還有以下技術(shù)作為利用(2)和(3)式者，在上述VOD裝置中向鋼水中添加A1，用Al對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧，通過(guò)用15kg/steel-噸(每噸鋼水的量)以上的CaO和八1203為主成分的爐渣覆蓋該鋼水的表面后，將含氧氣體噴射于鋼水，利用氧與爐渣的反應(yīng)進(jìn)行從爐渣的脫N，熔煉N含量為20ppm以下的低N鋼(參照日本特開平8-246024號(hào)公報(bào))。即，如(3)式所示，利用含氧氣體將從鋼水移至爐渣的(N"氧化，并將其揮發(fā)、除去，同時(shí)用爐渣阻斷氧向鋼水的移動(dòng)，抑制鋼水中[A1]濃度的降低，實(shí)現(xiàn)利用(2)式的鋼水的脫N。還公開了將日本特開平8-246024號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)進(jìn)一步改良，用爐渣覆蓋保持于精煉容器內(nèi)的鋼水的表面后，不與鋼水直接接觸地向該覆蓋爐渣面噴射氧化性氣體，同時(shí)向鋼水中直接噴射含有CaO、八1203和CaC2的粉狀脫N用焊劑，從而進(jìn)行脫N的技術(shù)(參照日本特開平9-165615號(hào)公報(bào))。而且，該技術(shù)期待下述(4)式的反應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容在電爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)鋼水的低N化的日本特開2005-232536號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，如上所述，對(duì)由電爐出鋼后的鋼水進(jìn)行加碳和添加Al后，移至VOD脫氣裝置進(jìn)行送氧，產(chǎn)生A1升溫，使脫碳反應(yīng)活躍，利用該脫氣作用進(jìn)行脫N。但是，由于對(duì)鋼水進(jìn)行過(guò)量的加碳，因此在VOD中的精煉需要的時(shí)間延長(zhǎng)，不僅難以與作為之后工序的連續(xù)鑄造中的"連鑄"同步化(在不中途截?cái)嘀虚g包內(nèi)的鋼水的情況下連續(xù)地進(jìn)行鑄造)，而且有生產(chǎn)率降低所導(dǎo)致的精練成本提高的問題。另外，還有在脫碳反應(yīng)中產(chǎn)生的C02的大氣排放的環(huán)境污染問題。另外，在使用Al對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧的同時(shí)，通過(guò)爐渣與氧化性氣體的反應(yīng)進(jìn)行脫N，熔煉N含量為20ppm以下的低N鋼水的日本特開平8-246024號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，不僅必須進(jìn)行在由VOD出鋼時(shí)添加Al使鋼水脫氧的所謂Al脫氧，而且必須大量地使用昂貴的金屬Al或Al合金。例如，優(yōu)選在脫氮處理中將[A1]^0.3重量％維持IO分鐘以上(段落)。特別是，在熔煉上述IF鋼等極低碳和低N的鋼水時(shí)，雖然有必要在鋼水中使用氧進(jìn)行脫碳，但由于添加大量Al，發(fā)生脫氧反應(yīng)，有脫碳所需的氧減少的缺點(diǎn)。而且，在將含有CaO、Al203和CaC2的粉狀脫N用焊劑吹入鋼水中進(jìn)行脫N的日本特開平9-165615號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)中，含有CaO、八1203和CaC2的粉狀脫N用焊劑向鋼水中的吹入，需要另外的吹入設(shè)備，有精煉費(fèi)用增加的問題。另外，在爐渣中含有C不可避免地成為[C]增大的主要原因，發(fā)生脫氣成本、排出C02增多的問題。本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供使用現(xiàn)有的電爐和脫氣裝置，在試圖減少C02的大氣排放量的同時(shí)，能夠以低成本熔煉低氮鋼的"鋼水的脫氮方法"。本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在特定條件下產(chǎn)生認(rèn)為是A1N的形成所導(dǎo)致的顯著脫氮現(xiàn)象，在本發(fā)明中將該成果具體化。艮卩，本發(fā)明為(l)一種鋼水的脫氮方法，其包括在鋼水中添加含金屬Al物質(zhì)的步驟、向鋼水中投入CaO的步驟和向鋼水提供含氧氣體的步驟，通過(guò)組合這些步驟，在形成含有CaO、Al203且不含C的爐渣的同時(shí)，將鋼水中八1量控制在0.02質(zhì)量％以上、0.08質(zhì)量％以下的范圍。此時(shí)，供于上述(l)的脫氮處理的鋼水的C含量?jī)?yōu)選為0.01-0.05質(zhì)量％，而且因此優(yōu)選不進(jìn)行加碳處理。另外，優(yōu)選進(jìn)一步具有使上述鋼水的表面為減壓氣氛的步驟。另外，還優(yōu)選在電爐中以廢鐵作為主要鐵源熔煉鋼水，出鋼至其它精煉容器中，使用該精煉容器實(shí)施上述(l)的脫氮處理。更優(yōu)選使上述精煉容器為VOD脫氣裝置。還可以使上述精煉容器為選自VD脫氣裝置用、VAD脫氣裝置用或CAS裝置用的澆包，CAS-OB裝置用的澆包，和RH脫氣裝置中的至少2個(gè)。而且，當(dāng)然也可以在各裝置中共有澆包。而且，分別優(yōu)選以使上述含金屬Al物質(zhì)的添加量為每噸鋼水3~20kg、上述CaO的投入量為每噸鋼水l~50kg、上述爐渣中的CaO/Al203以重量比計(jì)達(dá)到0.8~1.2的方式進(jìn)行調(diào)整，以及使上述含氧氣體的每噸鋼水的供給量為2~51113(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。本發(fā)明還提供一種鋼水的脫氮方法，其特征在于，在電爐中以廢鐵作為主要鐵源熔煉鋼水，出鋼至其它精煉容器中并保持后，在該鋼水的浴面上不進(jìn)行加碳而投入CaO后，添加含A1物質(zhì)，向該鋼水提供含氧氣體。此時(shí)，優(yōu)選使出鋼至上述精煉容器的鋼水的碳含量為C:0.01-0.05質(zhì)量％。另外，優(yōu)選使上述含Al物質(zhì)和CaO的投入量滿足爐渣的CaO/Al203達(dá)到0.8~1.2，并且以Al量計(jì)為320kg/steel-噸、以CaO量計(jì)為150kg/steel-噸。而且，還可以使上述含氧氣體的供給量為25m、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/steel-噸。而且，更加優(yōu)選使上述精煉容器為VOD脫氣裝置用或RH脫氣裝置用的澆包，將噴射或吹入上述含氧氣體后的鋼水減壓、進(jìn)行脫氣。在任何發(fā)明中，優(yōu)選在未脫氧狀態(tài)下將鋼水由上述電爐出鋼或者含氧氣體的供給為噴射在鋼水浴面上或直接吹入鋼水內(nèi)。而且還可以使用LF裝置將上述脫氣后的鋼水脫硫。圖1A1D為表示本發(fā)明的鋼水脫氮方法的實(shí)施中所利用的工序的圖，圖lA為配置電爐-VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的圖、圖1B為在圖1A工序的VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)間配置LF裝置的圖、圖1C為配置電爐-澆包-RH脫氣裝置(VOD脫氣裝置)-連續(xù)鑄造機(jī)的圖、圖1D為利用在鼓風(fēng)爐中熔煉的鐵水作為在電爐中的鐵源的一部分的圖。圖2為表示一般的VOD脫氣裝置的圖。圖3為表示一般的RH脫氣裝置的橫截面圖。圖4為表示一般的LF裝置的橫截面圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1澆包2真空槽3鋼水4氧氣的頂吹氧管5加熱裝置(電極)6浸漬管7氧氣8惰性氣體9減壓用排氣口10合金/副原料投入口11氣體配管12底吹風(fēng)口13鋼水的移動(dòng)14合金/副原料15合金/副原料投入設(shè)備具體實(shí)施例方式以下通過(guò)完成發(fā)明的過(guò)程來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。<發(fā)明的過(guò)程>在使用電爐熔煉普通碳鋼的工藝中，一般經(jīng)過(guò)電爐-LF裝置-(RH脫氣裝置)-連續(xù)鑄造機(jī)的工序。在電爐中，如上所述，由于鋼水的低N化困難，因此所得鋼水通常限于型鋼、鋼筋等的制造。因此，為了進(jìn)一步將鋼水高純化，使用各種精煉容器，例如圖2所示的VOD脫氣裝置、圖3所示的RH脫氣裝置、圖4所示的LF裝置等。在這些裝置中，將鋼水3保持在澆包1上，為V0D時(shí)(圖2)將每個(gè)澆包1保持在真空槽2內(nèi)，通常介由減壓用排氣口9進(jìn)行減壓。另外，從氧氣的頂吹氧管4將氧氣7供至鋼水，將從其它氣體配管ll供給的惰性氣體8(氬氣等)從底吹風(fēng)口12供至鋼水中。而且，圖中的箭頭表示鋼水內(nèi)的氣泡的移動(dòng)。各種合金或副原料由合金/副原料投入口10投入。而且，吹氧管或底吹風(fēng)口并非必須存在(其它設(shè)備也同樣)。例如，在圖2的裝置中沒有氧氣的頂吹氧管4時(shí)，稱作VD脫氣裝置。另外，在VD中具備電極作為加熱裝置時(shí)，稱作VAD脫氣裝置。為RH時(shí)(圖3),澆包1內(nèi)的鋼水3介由氣體配管11將惰性氣體8(氬氣等)吹入浸漬管6的一側(cè)，使鋼水環(huán)流。即，如鋼水的移動(dòng)13所示，鋼水由吹入氣體的浸漬管吸入真空槽2內(nèi)，從其它浸漬管回流至澆包1。真空槽內(nèi)通過(guò)來(lái)自減壓用排氣口9的排氣而基本維持為真空。另外，從氧氣的頂吹氧管4將氧氣(未圖示)供至鋼水，各種合金或副原料由合金/副原料投入口IO投入。為L(zhǎng)F時(shí)(圖4)沒有真空槽，各種合金/副原料14通常通過(guò)投入設(shè)備15由合金/副原料投入口IO供至鋼水3。另外，通常惰性氣體8由底吹風(fēng)口12等供給。而且，標(biāo)號(hào)5為加熱裝置(通常為電極)。另外，還提出了用筒狀蓋覆蓋澆包、將其內(nèi)部的鋼水精煉的CAS，以及其上進(jìn)一步具備吹氧管的CAS-OB等裝置。本發(fā)明中，作為在澆包中添加Al進(jìn)行氧吹煉的裝置，還可以利用用筒狀蓋覆蓋澆包、具備吹氧管的所謂"CAS-OB"等裝置。但是，如圖4所示的LF裝置由于在鋼水的升溫中利用電，因此大量消耗電成本。因而，本發(fā)明人采用在保持于澆包等中的鋼水中添加Al進(jìn)行氧吹煉的技術(shù)作為廉價(jià)地升高鋼水溫度的方法。此時(shí)，重要的是注意在之后的脫氣工序中不要顯著地減少脫碳至極低碳區(qū)域所必要的氧量，因此鋼水中的Al殘量進(jìn)行各種調(diào)整，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。具體而言，例如為了使Al不溶解于鋼水中，嘗試了在從電爐接收的澆包內(nèi)的鋼水表面上添加CaO形成爐渣層，然后在其上投入含Al物質(zhì)等的方法。但是，意外的是在維持相當(dāng)于低氧電位的鋼水中Al量0.02-0.08質(zhì)量％的條件下，發(fā)現(xiàn)鋼中N量的顯著減少。這是由于，當(dāng)在氧電位低的條件下將Al進(jìn)一步供至鋼中時(shí)，由于[A1]+[N]—A1N的反應(yīng)而形成A1N，該物質(zhì)通過(guò)某種機(jī)理(例如分解形成氮?dú)獾?進(jìn)而排出至氣氛中。鋼水中的A1N被除去的機(jī)理并不清楚，但認(rèn)為由于脫氮條件，例如A1N若摻雜到爐渣中，有可能表現(xiàn)出形成在鋼水中(或鋼水表面)的A1203與鋼水中的A1N發(fā)生某種相互作用等。因此，本發(fā)明人此次使用電爐、以廢鐵作為主要鐵源，多次(multiplecharges)熔煉主要組成為C:0.03質(zhì)量％、Si:0.02質(zhì)量％以下、Mn:0.15質(zhì)量％以下、N:70100ppm普通碳鋼水，出鋼至VOD脫氣裝置用的澆包，研究A1量對(duì)脫氮的影響。g卩，在上述鋼水中不加碳而添加CaO后，添加含Al物質(zhì)(例如金屬Al)，進(jìn)行氧的噴射。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與從VOD脫氣裝置用澆包中排出爐渣后的鋼水中的[C]濃度為0.03質(zhì)量%保持不變無(wú)關(guān)，[N]濃度平均降低至20ppm。此時(shí)，不進(jìn)行加碳的原因在于，按照盡量不進(jìn)行利用脫碳的脫N，僅研究利用A1N的脫氮效果。另外的原因在于，氧氣的噴射在將Al氧化而在鋼水中Al不過(guò)量進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，使鋼水升溫。而且，CaO的添加是為了將由于氧的噴射而產(chǎn)生的A1203渣化制成爐渣。而且，所形成的爐渣為CaO-Si02-Al203系。另外，電爐中的不銹鋼的熔煉中，隨著[Cr]濃度的增加，[N]濃度也增加，以含有18質(zhì)量。/。Cr的等級(jí)出鋼時(shí)，達(dá)到2000ppm的[N]含量。對(duì)于這種不銹鋼，也與上述方法同樣地研究Al量的影響時(shí)，2000ppm的N—下子平均達(dá)到20ppm以下。根據(jù)以上發(fā)現(xiàn)，以在鋼水中添加CaO和含Al物質(zhì)(例如金屬Al)、進(jìn)行氧的噴射為要件，完成了本發(fā)明。而且，以往利用A1N形成的脫氮即使在理論上認(rèn)為可以完成，但實(shí)際上并未活用、或者是認(rèn)為無(wú)法活用的現(xiàn)象。其理由認(rèn)為如下。在使鋼水升溫時(shí)一直以來(lái)使用Al進(jìn)行，但在高爐-轉(zhuǎn)爐-RH脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的工序中的-RH脫氣裝置中的升溫中，在鋼水中添加Al并噴射氧，將鋼水的氧電位維持在[Al]+02—(八1203)反應(yīng)為主體的區(qū)域內(nèi)。因此，認(rèn)為[A1]+[N]—A1N的反應(yīng)基本不進(jìn)行。另外，假設(shè)即使[A1]+[N]—A1N的反應(yīng)部分地發(fā)生，在RH脫氣槽內(nèi)，由于將所產(chǎn)生的A1N從鋼水中有效地除去的機(jī)構(gòu)不發(fā)揮作用，因此認(rèn)為未達(dá)到脫氮(N由于2Al+N+(3/2)02—A1203+2N所示反應(yīng)再次溶解到鋼水中)。另外，在電爐-VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的工序中將不銹鋼熔煉時(shí)，如日本特開2005-232536號(hào)公報(bào)中所公開地那樣采用以下方法也使用VOD脫氣裝置進(jìn)行Al升溫，但Al終究是為了提高鋼水的溫度而添加的物質(zhì)，如上所述向鋼水中加碳提高碳濃度，利用之后的吹氧使脫碳反應(yīng)活躍，N包裹在CO氣泡中除去。因此，對(duì)于A1升溫時(shí)的機(jī)理并未詳細(xì)地研究，即使假設(shè)升溫中[A1]+[N]—A1N的反應(yīng)部分地進(jìn)行，也不認(rèn)為脫氮由于A1N形成而達(dá)到最佳化。而且，在不根據(jù)脫氣裝置、日本特開平8-246024號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，理論上和實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)的必要鋼水中的Al量非常高，并無(wú)研究如本申請(qǐng)的低Al量的余地。在爐渣中含有CaC2的日本特開平9-165615號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)如文獻(xiàn)中所述，為依賴于爐渣中C的獨(dú)立脫氮機(jī)構(gòu)，無(wú)法成為其它方法的參考。這些技術(shù)對(duì)于除去A1N的優(yōu)選條件也都沒有啟示。<鋼水的組成>本發(fā)明的重要關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)A1N形成的最佳條件、以及適當(dāng)?shù)爻ネ度階l所產(chǎn)生的A1N。因此，在添加于鋼水中的Al利用吹氧形成八1203時(shí)，有必要使?jié)M足形成A1N的Al殘留。因此，本發(fā)明人著眼于鋼水的[A1]濃度、[C]濃度、CaO的添加量、含金屬A1物質(zhì)的添加量、氧氣吹入量的調(diào)整，將它們?nèi)缦碌叵薅?。艮P，根據(jù)上述研究結(jié)果，脫氮處理中的鋼水的[A1]濃度為約0.02質(zhì)量％以上、約0.08質(zhì)量％以下。[Al]濃度小于約0.02質(zhì)量％時(shí)，越能充分地進(jìn)行A1N形成反應(yīng)，則氧電位越不會(huì)降低。換言之，與鋼水中的氮([N])反應(yīng)的Al不足。另外，即使形成也會(huì)迅速地分解，發(fā)生復(fù)氮。[Al]濃度超過(guò)0.08質(zhì)量。/。時(shí)，不僅成本上浪費(fèi)，而且對(duì)真空脫碳起作用的氧變得不足，不優(yōu)選。另外，當(dāng)Al大量地殘留于鋼水中時(shí)，為了減少至產(chǎn)品中所允許的Al濃度，有必要進(jìn)行脫A1，不僅消耗精煉時(shí)間，而且夾雜物的產(chǎn)量增大、鋼水的潔凈度降低。更優(yōu)選的下限為約0.03質(zhì)量％以上、更優(yōu)選的上限為約0.06質(zhì)量％以下。而且，由電爐將鋼水出鋼至VOD等精煉容器中時(shí)，優(yōu)選以未脫氧的狀態(tài)進(jìn)行(所謂的沸騰出鋼)。這是由于對(duì)于防止出鋼時(shí)從大氣吸收氮而使氮濃度上升、并且確保真空脫碳所必需的鋼水中的氧的方面有利。此時(shí)[A1]濃度在出鋼至精煉容器的階段小于0.02質(zhì)量％，因此在開始脫氮處理前或者開始時(shí)，可以投入含金屬Al物質(zhì)將[A1]濃度調(diào)整至上述范圍。鋼水的[C]濃度優(yōu)選為0.01~0.05質(zhì)量％。小于0.01質(zhì)量％的鋼水在電爐中難以熔煉。超過(guò)0.05質(zhì)量％時(shí)，由于脫碳反應(yīng)活躍，因此如果重視抑制C02產(chǎn)生量的效果，優(yōu)選避免。但是以使用利用脫氣的脫氮為目的，并不禁止含有超過(guò)0.05質(zhì)量。/。的[C]。[C]濃度也為脫氮處理開始時(shí)的值，但從操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在由電爐出鋼時(shí)控制在該范圍內(nèi)。本發(fā)明的脫氮結(jié)束時(shí)的目標(biāo)組成對(duì)于[A1]而言與上述相同。由本發(fā)明目的出發(fā)優(yōu)選40ppm以下、更優(yōu)選30ppm以下。進(jìn)一步優(yōu)選20ppm以下。最優(yōu)選15ppm以下。并無(wú)限定，但從對(duì)作為發(fā)明背景的極低碳IF鋼的需求出發(fā)，優(yōu)選脫碳也并列地進(jìn)行，達(dá)到50ppm以下。更優(yōu)選30ppm以下，進(jìn)一步考慮到復(fù)碳優(yōu)選為15ppm以下。最優(yōu)選為10ppm以下。本發(fā)明的脫氮裝置不會(huì)受到其它元素特別的影響，但鐵為70%以上。而且，上述極低碳IF鋼的一般組成以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)為Si《0.1%、Mn《0.3%、P《0.03%，添加充分量(至少以原子比計(jì)為C的0.7倍以上)的固定碳的Ti、Nb等碳化物形成元素。有時(shí)還添加O.OP/。以下B等其它元素。為高強(qiáng)度IF鋼時(shí)，分別添加Si、Mn、P、Mo、Cr、Ti、Nb等強(qiáng)化元素各5%以下、優(yōu)選各3%以下。<投入材料>在如上控制組成的鋼水中進(jìn)行含金屬Al物質(zhì)的添加和CaO的投入，開始脫氮處理。含金屬Al物質(zhì)可以僅添加能夠?qū)⒎磻?yīng)中[A1]濃度控制在上述范圍內(nèi)的量。具體的添加量受到設(shè)備的特性等左右，但作為下限的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選金屬Al分為3kg/steel-噸以上。另外，作為上限的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選金屬Al為20kg/steel-噸以下。作為含金屬Al物質(zhì)，可以使用作為鋼水的脫氧劑通常使用的金屬Al(作為金屬Al分為95質(zhì)量。/。以上)，作為爐渣改質(zhì)劑，可以使用通常使用的Al灰(含有25~75質(zhì)量％左右的金屬Al分，余量主要為A1203)。另外，還可以使用Al合金、例如鐵-鋁合金。而且，作為鐵-鋁合金，優(yōu)選含有20質(zhì)量％以上的Al。含金屬Al物質(zhì)的形態(tài)或添加方法并無(wú)特別限定。但是，使用粒狀或塊狀含金屬Al物質(zhì)與以易于浮游在鋼水表面的粉末狀供給的方法相比，可以穩(wěn)定地將Al供至鋼水中，因此優(yōu)選。而且，粒狀或塊狀的含金屬Al物質(zhì)可以直接地投入，但可以將這些含Al物質(zhì)裝在金屬制(例如鐵制)的容器(箱)內(nèi)、將各個(gè)容器擠壓在鋼水中。在容器熔融的同時(shí)，將充分量的A1供至鋼中。CaO起到將由于Al添加而產(chǎn)生的八1203渣化而形成爐渣的作用。因此，CaO的優(yōu)選添加量為lkg/steel-噸以上、更優(yōu)選為5kg/steel-噸以上。但是，大量地添加時(shí)，爐渣中的CaO/Al203有可能脫離優(yōu)選范圍，以及對(duì)鋼水溫度等有不良影響，因此優(yōu)選為50kg/stell-噸以下、更優(yōu)選為40kg/steel/噸以下。CaO的形態(tài)并無(wú)特別限定，可以使用通常的爐渣材料。例如，可以優(yōu)選使用通常的粉狀、粒狀的石灰石、石灰、生石灰、白云石等。另外，投入法也無(wú)特別限定，從成本和效率的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選從上方供至鋼水面。另外，從適當(dāng)?shù)貙⑷?203渣化的觀點(diǎn)出發(fā)，CaO和含金屬Al物質(zhì)優(yōu)選按照爐渣中的CaO與A1203的質(zhì)量％比CaO/Al203達(dá)到0.8以上、1.2以下進(jìn)行添加。將爐渣中的比CaO/Al203比控制在上述范圍內(nèi)時(shí)，例如可以由氧氣或Al等的供給量計(jì)算所產(chǎn)生的八1203量，按照達(dá)到上述組成比決定CaO投入量。而且，爐渣含有CaO和A1203，但例如通過(guò)鋼中Si的氧化等，可以變?yōu)镃aO-Si02-八1203系。另外，爐渣實(shí)質(zhì)上不含c(含有c化合物)。即，.不能刻意地將除雜質(zhì)以外含有c的物質(zhì)作為爐渣材料添加。其原因在于，爐渣中的c除了在本發(fā)明中不需要，還會(huì)提高鋼水的[C]濃度，結(jié)果增大排出C02量。另外，為了獲得極低碳鋼，優(yōu)選在爐渣中含有c。本發(fā)明中，CaO和含金屬Al物質(zhì)的添加前后沒有關(guān)系。從操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，可以同時(shí)投入，也可以先添加CaO而優(yōu)先地形成爐渣。另外，還可以先投入Al的至少一部分以首先達(dá)到最佳化氧電位。在未脫氧狀態(tài)下出鋼時(shí)，特別優(yōu)選先添加Al，但無(wú)論是同時(shí)添加或者先添加CaO，對(duì)脫氮處理均無(wú)影響。<處理氣氛和氧供給>本發(fā)明中，為了調(diào)整鋼水[A1]的濃度等，進(jìn)行吹氧。含氧氣體的吹入流量影響鋼水的升溫、爐渣的形成速度和A1N的形成速度。通過(guò)本發(fā)明人的研究，該流量可以以氧量換算為2~51113(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/steel-噸。小于2m、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/steel-噸時(shí)，爐渣形成速度變慢，而且A1升溫減少，還對(duì)脫氮效率造成不良影響，不優(yōu)選。超過(guò)5m、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/steel-噸時(shí)，鋼水中易發(fā)生噴濺，從操作穩(wěn)定性或生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)不優(yōu)選。含氧氣體的吹入可以噴射在鋼浴的表面上，或者可以介由吹氧管等直接吹入浴中。但從設(shè)備成本的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選噴射。作為含氧氣體，除了純氧之外，還可以使用空氣、富含氧的空氣、它們與惰性氣體(氬氣等)的混合氣體等，但工業(yè)用純氧最為經(jīng)濟(jì)。<處理設(shè)備和前后工序〉上述精煉容器優(yōu)選為VOD脫氣裝置用或RH脫氣裝置用的澆包，對(duì)上述含有氣體的噴射或者吹入后的鋼水減壓、進(jìn)行脫氣。精煉容器為VOD脫氣裝置用或RH脫氣裝置用的澆包時(shí)，由于是現(xiàn)有的設(shè)備，因此不需要設(shè)備費(fèi)用，在成本方面有利，還具有之后的脫氣不費(fèi)功夫的優(yōu)點(diǎn)。而且，脫氣處理的原因在于，不僅能夠吹入氧氣進(jìn)行直至極低區(qū)域的脫碳，而且還可以進(jìn)行少量的脫氮。而且，由于最終用A1或Ti等對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧，因此對(duì)于此時(shí)所產(chǎn)生的八1203或Ti02等脫氧產(chǎn)物的浮起分離也有利。另外，本發(fā)明中還可以使用LF裝置對(duì)上述脫氣后的鋼水進(jìn)行脫硫。特別是，VOD脫氣裝置能夠頂吹氧和減壓，而且易于得到爐渣-鋼水間的反應(yīng)，因此適于本發(fā)明的實(shí)施。而且，認(rèn)為脫氮處理時(shí)將周圍(即鋼水表面)的氣氛減壓在促進(jìn)利用鋼中A1N的氮?dú)饣某シ矫鎯?yōu)選。減壓目標(biāo)沒有必要特別規(guī)定，但從成本的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選為50Tor以上，從脫氮效率提高的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選為500Tor以下、更優(yōu)選為200Tor以下。作為順暢地進(jìn)行上述本發(fā)明的方法，可以舉出圖1A1D所示的方式。首先，如圖1A所示，在電爐中使用廢鐵作為主要鐵源，根據(jù)需要添加鐵水、生鐵錠等和造渣劑，利用通常的電爐制鋼法將鋼水熔煉(左端方框)。然后，將該鋼水出鋼至VOD脫氣裝置用澆包后，在VOD脫氣裝置內(nèi)(正中的上方框)不進(jìn)行減壓，添加含有CaO的焊劑和含Al物質(zhì)(含金屬Al物質(zhì))(正中的下方框)后，吹入含氧氣體，從而進(jìn)行脫氮處理。接著，由澆包出鋼，利用連續(xù)鑄造機(jī)(鋼坯CC:右端方框)中制成鋼坯等的鋼鑄片。另外，在該工序中，還可以在脫氮處理后將VOD脫氣裝置內(nèi)減壓，噴射氧進(jìn)一步進(jìn)行脫碳或脫氣。由此，可以熔煉IF鋼等極低碳/低氮鋼。而且，本發(fā)明中，還可以如圖1B所示，與圖lA同樣在電爐-澆包中進(jìn)行脫氮工序后，在LF裝置內(nèi)進(jìn)行脫硫(正中右方框)，之后進(jìn)行連續(xù)鑄造。另外，還可以代替如VOD所示具備頂吹氧設(shè)備、減壓裝置、且爐渣-熔煉反應(yīng)也可能的裝置，而組合使用2個(gè)以上不具有這些中至少任意1個(gè)的裝置(RH、VD、VAD、CAS、CAS-OB、LF等)。例如，還可以使用圖1C所示的工序。S卩，使用沒有減壓功能的裝置(CAS-OB等)代替圖1A的VOD的脫氮工序，僅進(jìn)行頂吹氧和爐渣反應(yīng)(正中左方框)。之后，利用RH、VD、VAD等進(jìn)行減壓，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減少A1N,或者進(jìn)一步進(jìn)行脫氣或成分調(diào)整(正中右方框)，之后進(jìn)行連續(xù)鑄造。另外，使用沒有送氧功能的VD、VAD、CAS、LF等，將Al大量地投入鋼水中將A1N摻雜于爐渣中，之后利用如RH或CAS-OB等能夠送氧或減壓的裝置進(jìn)一步促進(jìn)鋼水中的A1N的除去。使用上述2個(gè)以上設(shè)備時(shí)，優(yōu)選用1個(gè)澆包依次進(jìn)行各裝置的處理。除以上之外，如圖1D所示，本發(fā)明中在圖1A或圖1C的工序中，作為鐵源，也可以利用不僅在電爐(正中左下方框)中溶解廢鐵(左端方框)、在鼓風(fēng)爐(正中左上方框)中同時(shí)投入廢鐵/還原鐵和焦炭(正中右上方框)另外進(jìn)行熔煉的鐵水。(實(shí)施例1)使用圖1A所示電爐-VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的工序，應(yīng)用本發(fā)明鋼水的脫氮方法，制造極低碳/低氮鋼。首先，在生產(chǎn)能力100噸的電爐中注入主要鐵源的廢鐵、輔助鐵源的鐵錠，添加造渣材料，介由吹氧管吹入氧氣，進(jìn)行脫碳等，進(jìn)行精煉，制成鋼水。在未脫氧的狀態(tài)下將該鋼水出鋼至澆包。將該澆包安裝在VOD脫氣裝置內(nèi)，立即在鋼水中添加10kg/steel-t的CaO后，投入相當(dāng)于5.5kg/steel-t的Al量的鋁灰。接著，介由頂吹氧管以0.44mS(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/分鐘/steel-t的流量向鋼浴面噴射氧氣，使Al燃燒，從而進(jìn)行鋼水的升溫和造渣，同時(shí)將該裝置內(nèi)的氣氛減壓至500tor。經(jīng)過(guò)10分鐘后停止氧氣的噴射，進(jìn)行排渣，將鋼水出鋼至用于搬送至連續(xù)鑄造機(jī)的澆包中。然后，將該澆包搬送至連續(xù)鑄造機(jī)，介由中間包將鋼水鑄造成鋼坯。在電爐中的鋼水的熔煉至鑄造途中的中間包內(nèi)的各階段分析鋼水的組成時(shí)，結(jié)果如表1和表2所示。g卩，實(shí)施例1和2均是鋼水中的C含量為10ppm以下、N含量為20ppm以下的所期望的鋼水。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>*1)除了標(biāo)記ppm(-質(zhì)量ppm)之外的單位為質(zhì)量％*2)投入CaO和含金屬Al物質(zhì)*3)送氧期200780005152.9轉(zhuǎn)滔齒被19/20:K進(jìn)而，對(duì)排渣的爐渣進(jìn)行分析時(shí)，CaO、A1203、Si02為主體，CaO/Al203以重量比計(jì)約為1.0。(實(shí)施例2)在與實(shí)施例1基本相同的條件下，進(jìn)行脫氮處理。作為改變的地方，Al為在將含有約33質(zhì)量。/。Al的鐵-鋁塊(直徑約30mm)裝入CaO的幾乎同時(shí)，直接投入到鋼水中。另夕卜，CaO(白云石)量為15kg/steel-t、Al量添加相當(dāng)于金屬Al:20kg/steel-t的分。進(jìn)而，減壓目標(biāo)為200Tor。與實(shí)施例1同樣地在各階段對(duì)鋼水的組成進(jìn)行分析，在鋼水中的Al含量為0.030-0.060質(zhì)量％的范圍內(nèi)操作。按照鋼水中的C含量為10ppm以下、N含量為12ppm以下進(jìn)行加工。(比較例)以實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)條件為基礎(chǔ)，將操作中的Al調(diào)整至0.01質(zhì)量。/。(添加相當(dāng)于金屬A1:0.5kg/steel-t的分)，進(jìn)行脫氮處理。在不滿足本發(fā)明要件的該比較例的條件下，脫氮后的N量高達(dá)約60ppm左右，脫氮不充分。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性通過(guò)本發(fā)明，可以以現(xiàn)有的電爐-VOD脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的工序廉價(jià)地制造以往僅能經(jīng)過(guò)高爐-轉(zhuǎn)爐-RH脫氣裝置-連續(xù)鑄造機(jī)的一系列工序熔煉的汽車用鋼板、罐用鋼板的IF鋼。另外，本發(fā)明由于使用不以脫氣為主體的脫氮機(jī)構(gòu)，因此符合抑制C02氣體等環(huán)境方面的要求。權(quán)利要求1.一種鋼水的脫氮方法，其包括向鋼水中添加含金屬Al物質(zhì)的步驟、向鋼水中投入CaO的步驟和向鋼水提供含氧氣體的步驟，通過(guò)所述步驟的組合，在形成含有CaO和Al2O3、不含C的爐渣的同時(shí)，將鋼水中的Al量控制在0.02質(zhì)量％以上、0.08質(zhì)量％以下的范圍。2.如權(quán)利要求l所述的鋼水的脫氮方法，其中，供至脫氮處理的鋼水的C含量為0.01~0.05質(zhì)量％。3.如權(quán)利要求l所述的鋼水的脫氮方法，其還具有使所述鋼水的表面為減壓氣氛的步驟。4.如權(quán)利要求2所述的鋼水的脫氮方法，其還具有使所述鋼水的表面為減壓氣氛的步驟。5.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，在電爐中以廢鐵作為主要鐵源熔煉鋼水，出鋼至其它精煉容器中，并使用該精煉容器實(shí)施脫氮處理。6.如權(quán)利要求5所述的鋼水的脫氮方法，其中，所述精煉容器為VOD脫氣裝置用的澆包。7.如權(quán)利要求5所述的鋼水的脫氮方法，其中，所述精煉容器為選自下述裝置的至少2個(gè)VD脫氣裝置用、VAD脫氣裝置用或CAS裝置用的澆包；CAS-OB裝置用的澆包；和RH脫氣裝置。8.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述含金屬Al物質(zhì)的添加量為每噸鋼水320kg。9.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述CaO的投入量為每噸鋼水l~50kg。10.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，調(diào)整所述含金屬Al物質(zhì)的添加量和CaO的投入量，使上述爐渣中的CaO/Al203以重量比計(jì)達(dá)到0.8~1.2。11.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述含氧氣體的每噸鋼水的供給量以氧量換算為2~51113(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。12.—種鋼水的脫氮方法，其特征在于，在電爐中以廢鐵作為主要鐵源熔煉鋼水，出鋼至其它精煉容器中并保持后，在該鋼水的浴面上不加碳而投入CaO，然后添加含A1物質(zhì)，向該鋼水提供含氧氣體。13.如權(quán)利要求12所述的鋼水的脫氮方法，其特征在于，使出鋼至所述精煉容器的鋼水的碳含量為C:0.01~0.05質(zhì)量％。14.如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述含Al物質(zhì)的添加量和CaO的投入量分別為每噸鋼水3~20kg和150kg，并且進(jìn)行調(diào)整，以使所述爐渣中的CaO/Al203以重量比計(jì)達(dá)到0.8~1.2。15.如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述含氧氣體的每噸鋼水的供給量以氧量換算為25m、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。16.如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的鋼水的脫氮方法，其中，使所述精煉容器為VOD脫氣裝置用或RH脫氣裝置用的澆包，將供給所述含氧氣體后的鋼水減壓、進(jìn)行脫氣。全文摘要本發(fā)明通過(guò)在電爐中以廢鐵作為主要鐵源熔煉鋼水，出鋼至其它精煉容器中后，在該鋼水的浴面上添加含金屬Al物質(zhì)和CaO，向該鋼水提供含氧氣體，從而使利用AlN形成反應(yīng)的脫氮反應(yīng)進(jìn)行，即使是低碳濃度的鋼水，也可以廉價(jià)地熔煉低氮鋼。文檔編號(hào)C21C7/072GK101384735SQ20078000515公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2007年2月6日優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日發(fā)明者多田睦,松村千史申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社