RU2831784C2

RU2831784C2 - Method of removing nitrogen from molten steel, method of simultaneous removal of nitrogen and sulfur from molten steel, method of producing steel

Info

Publication number: RU2831784C2
Application number: RU2023134445A
Authority: RU
Inventors: Хидэмицу НЭГИСИ; Реи ЯМАДА; Тикаси ТАДА
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2024-12-13

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be used for removal of nitrogen and sulfur during steel refining. Slag containing CaO and Al₂O₃ is formed on top of molten steel loaded into the tank. Oxygen or oxygen with inert gas is blown from above onto slag; at that, slag and molten steel are in contact with each other to remove nitrogen from molten steel. Concentration of Al in molten steel is maintained at or higher than the value defined by formula (1) in accordance with specific mixing power. Oxygen-containing gas is injected so that the ratio between the thickness L_s0 of the slag and the depth of penetration into the slag L_s, formed as a result of blowing with the oxygen-containing gas, corresponds to L_s/L_s0 ≥ 1, wherein concentration of Al (wt.%) in molten steel = −0.072×ln (specific mixing power (W)/t)) + 0.5822 (1).

EFFECT: invention makes it possible to stably and quickly achieve a low range of nitrogen concentrations; besides, removal of sulfur and nitrogen is performed within the framework of one treatment of steel.

8 cl, 7 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к способу удаления азота или способу одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали, загруженной в реакционный сосуд, такой как ковш, путём приведения расплавленной стали и шлака, добавленного и образовавшегося на расплавленной стали, в контакт друг с другом и кроме того к способу производства стали, выплавляемой этими способами.The present invention relates to a method for removing nitrogen or a method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel charged into a reaction vessel such as a ladle by bringing the molten steel and slag added to and formed on the molten steel into contact with each other, and further to a method for producing steel smelted by these methods.

Уровень техникиState of the art

Азот является вредным компонентом для металлических материалов в традиционном процессе производства стали, азот [N] из расплавленного чугуна удаляется главным образом за счёт его адсорбции на поверхности пузырьков монооксида углерода, который образуется во время обезуглероживающей обработки расплавленного чугуна. Поэтому, когда речь идёт о расплавленной стали с низкой концентрацией углерода, из-за ограниченного количества образующегося монооксида углерода подобная технология не может удалить азот до низкой концентрации.Nitrogen is a harmful component for metal materials in the traditional steelmaking process, nitrogen [N] in molten iron is mainly removed by adsorption on the surface of carbon monoxide bubbles generated during decarburization treatment of molten iron. Therefore, when it comes to molten steel with low carbon concentration, due to the limited amount of carbon monoxide generated, such technology cannot remove nitrogen to a low concentration.

Между тем, чтобы снизить выбросы CO₂, в процессе производства стали необходимо перейти от традиционного способа использования доменной печи или конвертера к методу плавки лома или восстановленного железа. В этом случае получаемый расплав железа имеет низкую концентрацию углерода, что может сделать невозможным выплавку малоазотистой стали по описанной выше причине.Meanwhile, in order to reduce _CO2 emissions, the steelmaking process needs to switch from the traditional method of using blast furnace or converter to the method of smelting scrap or reduced iron. In this case, the resulting iron melt has a low carbon concentration, which may make it impossible to smelt low-nitrogen steel for the reason described above.

В этом контексте были предложены некоторые способы удаления азота из расплавленной стали с использованием шлака. Например, в патентной литературе 1 представлен способ, в котором концентрация Al в расплавленной стали поддерживается на уровне 0,7% масс. или выше в печи ВОД в течение по меньшей мере пяти минут для формирования нитрида алюминия (далее «AlN») и тем самым удаления азота.In this context, some methods for removing nitrogen from molten steel using slag have been proposed. For example, Patent Literature 1 presents a method in which the Al concentration in molten steel is maintained at 0.7 mass% or higher in a WOD furnace for at least five minutes to form aluminum nitride (hereinafter referred to as "AlN") and thereby remove nitrogen.

В патентной литературе 2 показан способ, в котором после того, как расплавленная сталь получена в электрической печи с использованием железного скрапа в качестве основного источника железа, а затем выгружена в другой рафинировочный резервуар и выдерживается в нём, флюс для удаления азота, включающий Al-содержащее вещество, добавляют, и в то время как кислородсодержащий газ продувается в расплавленную сталь для формирования шлака, AlN переносится в этот шлак, тем самым удаляя азот.Patent Literature 2 shows a method in which, after molten steel is produced in an electric furnace using iron scrap as the main source of iron and then discharged into another refining vessel and held therein, a nitrogen-removing flux including an Al-containing substance is added, and while an oxygen-containing gas is blown into the molten steel to form a slag, AlN is transferred to this slag, thereby removing nitrogen.

В патентной литературе 3 показан способ, в котором расплавленный металл загружают в рафинировочный резервуар, имеющий функцию верхней продувки газа, и после того, как поверхность этого расплавленного металла покрывается шлаком, состоящим в основном из CaO и Al₂O₃, окисляющий газ вдувается на поверхность этого защитного шлака до такой степени, что этот газ не контактирует напрямую с расплавленным металлом и тем самым удаляет азот.Patent Literature 3 shows a method in which molten metal is charged into a refining vessel having a top gas blowing function, and after the surface of this molten metal is covered with a slag mainly composed of CaO and Al ₂ O ₃ , an oxidizing gas is blown onto the surface of this protective slag to such an extent that this gas does not directly contact the molten metal and thereby removes nitrogen.

Список цитированных источниковList of cited sources

Патентная литератураPatent literature

Патентная литература 1: JP-H05-320733A. Patent Literature 1: JP-H05-320733A.

Патентная литература 2: JP-2007-211298A.Patent Literature 2: JP-2007-211298A.

Патентная литература 3: JP-H08-246024A.Patent Literature 3: JP-H08-246024A.

Непатентная литератураNon-patent literature

Непатентная литература 1: Tetsu-to-Hagane (Iron and Steel), 101 (2015), c. 74.Non-Patent Literature 1: Tetsu-to-Hagane (Iron and Steel), 101 (2015), p. 74.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Однако эти традиционные технологии имеют следующие проблемы.However, these traditional technologies have the following problems.

Технологии, описанные в патентной литературе 1 и 2, в которых используется образование AlN для удаления азота, имеют проблему, заключающуюся в том, что часть образовавшегося AlN остаётся в расплавленной стали и представляет собой начальную точку растрескивания во время разливки на более позднем этапе.The technologies described in Patent Literatures 1 and 2, which use the formation of AlN to remove nitrogen, have a problem that part of the formed AlN remains in the molten steel and represents the starting point of cracking during casting at a later stage.

Кроме того, выплавка малоазотистой стали с содержанием азота порядка нескольких десятков ч/млн масс. методом удаления азота с использованием формирования AlN требует по меньшей мере концентрации Al примерно от нескольких % масс. до 10% масс. или начальную концентрацию азота около нескольких сотен ч/млн масс. с учётом продуктов растворимости Al и N. Проблема заключается в том, что технологии, описанные в патентной литературе 1 и 2, являются чрезвычайно дорогостоящими для выплавки стали с низким содержанием азота с точки зрения процесса и поэтому применимы только к тем типам стали, которые имеют большое количество растворённого азота, например, к нержавеющей стали.In addition, the smelting of low-nitrogen steel with a nitrogen content of several tens of ppm by mass by the nitrogen removal method using AlN formation requires at least an Al concentration of about several mass % to 10 mass % or an initial nitrogen concentration of about several hundred ppm by mass considering the solubility products of Al and N. The problem is that the technologies described in Patent Literatures 1 and 2 are extremely expensive for smelting low-nitrogen steel from the process viewpoint and are therefore only applicable to steel types that have a large amount of dissolved nitrogen, such as stainless steel.

В качестве условий защиты расплавленной стали от окислительного газа технология, описанная в патентной литературе 3, представляет следующее:As conditions for protecting molten steel from oxidizing gas, the technology described in Patent Literature 3 presents the following:

(1) Обеспечение по меньшей мере 15 кг шлака на тонну расплавленной стали; и (1) Providing at least 15 kg of slag per ton of molten steel; and

(2) Контроль количества шлака, количества газа нижнего дутья, состава и скорости потока газа верхнего дутья, высоты фурмы, атмосферного давления и т.д. в соответствующих пределах.(2) Controlling the amount of slag, amount of bottom blast gas, composition and flow rate of top blast gas, tuyere height, atmospheric pressure, etc. within the appropriate limits.

Однако, что касается условия (1), то количество шлака увеличивается в зависимости от размера ёмкости, в которую загружают расплавленную сталь. Что касается условия (2), то конкретные средства управления и диапазоны регулирования не описаны, а также не ясен метод проверки того, защищена ли расплавленная сталь от газа. Таким образом, условия совместимости неоднозначны. Авторы настоящего изобретения подтвердили, что когда испытание проводится с использованием тех же диапазонов, что и в исходном примере, описанном в патентной литературе 3, скорость удаления азота становится фактически медленной, поскольку движение азота между шлаком и металлом ограничивается в результате увеличивается кажущееся парциальное давления кислорода на границе шлак-металл за счёт окислительного газа, что делает данную технологию нецелесообразной для эксплуатации.However, with respect to the condition (1), the amount of slag increases depending on the size of the vessel into which the molten steel is charged. With respect to the condition (2), specific controls and adjustment ranges are not disclosed, and a method for testing whether the molten steel is protected from the gas is unclear. Therefore, the compatibility conditions are ambiguous. The inventors of the present invention confirmed that when the test is carried out using the same ranges as the original example described in Patent Literature 3, the nitrogen removal rate actually becomes slow because the movement of nitrogen between the slag and the metal is restricted, resulting in an increase in the apparent partial pressure of oxygen at the slag-metal interface due to the oxidizing gas, making this technology impractical for operation.

В случае, когда кислородсодержащий газ подаётся без проникновения через шлак, концентрация Al не уменьшается или снижается очень плавно на этапе продувки кислородом. Поэтому для снижения концентрации Al в стали, которая увеличилась из-за содержащего металлический Al вещества, до уровня технических условий на продукт, например, около 0,025 - 0,040% масс., отдельно требуется этап, называемый удалением Al, на котором Al в стали удаляется в результате реакции с кислородсодержащим газом, проникающим через фазу шлака. Однако выполнение этого приводит к увеличению времени обработки, что, в свою очередь, приводит к несоответствию со временем литья на более позднем этапе, что способствует снижению производительности.In the case where the oxygen-containing gas is supplied without penetrating the slag, the Al concentration does not decrease or decreases very smoothly in the oxygen blowing step. Therefore, in order to reduce the Al concentration in the steel, which has increased due to the Al-containing metallic substance, to the level of the product specification, for example, about 0.025 - 0.040 wt.%, a separate step called Al removal is required, in which the Al in the steel is removed by reaction with the oxygen-containing gas penetrating the slag phase. However, doing this leads to an increase in the processing time, which in turn leads to a mismatch with the casting time at a later stage, which contributes to a decrease in productivity.

Хотя удаление серы, кроме азота, из расплавленной стали также является задачей вторичного рафинирования, в патентных источниках 1-3 конкретно не упоминается удаление серы. Таким образом, для удаления серы из жидкой стали необходимо отдельно предусмотреть такой процесс, как образование шлака, состоящего в основном из CaO и Al₂O₃, при осуществлении нагрева электродом, например, в печи-ковше (ПЧ), и удаление серы при контакте шлака и жидкой стали друг с другом. Это способствует увеличению затрат на производство.Although removing sulfur other than nitrogen from molten steel is also a task of secondary refining, Patent Literatures 1 to 3 do not specifically mention removing sulfur. Therefore, in order to remove sulfur from molten steel, it is necessary to separately provide a process such as forming a _slag mainly composed of CaO and _Al2O3 by performing electrode heating in a ladle furnace (LF) for example, and removing sulfur by bringing the slag and molten steel into contact with each other. This contributes to an increase in production costs.

Настоящее изобретение было разработано с учётом этих обстоятельств, и его цель состоит в том, чтобы предложить способы, в которых при выполнении рафинирования расплавленной стали для удаления азота с использованием шлака проводится обработка для удаления азота, которая может удалять из стали высокие концентрации Al в стали, а также позволяет стабильно и быстро достигать чрезвычайно низкого диапазона концентраций азота, или, кроме того, эту обработку для удаления азота и обработку для удаления серы выполняют в рамках одной обработки, так что могут быть эффективно выполнены удаление азота или удаление азота и серы из расплавленной стали. Настоящее изобретение дополнительно предлагает способ производства стали, в котором используется расплавленная сталь, выплавленная этими способами удаления азота из расплавленной стали.The present invention has been developed in view of these circumstances, and its object is to provide methods in which, when performing refining of molten steel to remove nitrogen using slag, a nitrogen removal treatment is performed that can remove high concentrations of Al in the steel from the steel and can stably and quickly achieve an extremely low nitrogen concentration range, or, further, this nitrogen removal treatment and the sulfur removal treatment are performed in one treatment, so that nitrogen removal or removal of nitrogen and sulfur from molten steel can be effectively performed. The present invention further provides a method for producing steel that uses molten steel melted by these methods for removing nitrogen from molten steel.

Решение проблемыSolution to the problem

В результате проведения различных экспериментов для решения вышеописанных проблем авторы настоящего изобретения обнаружили, что при удалении азота из расплавленной стали через шлак путём продувки кислородсодержащего газа на шлак, при условии, при котором кислородсодержащий газ проникает через шлак при удалении Al, заставляя газообразный кислород, продуваемый сверху, достигать расплавленной стали, существует область, где облегчается быстрое удаление азота или одновременно облегчаются дальнейшее быстрое удаление азота и серы, в зависимости от температуры расплавленной стали или состава шлака, покрывающего расплавленную сталь, кроме поверхности, на которую вдувается кислородсодержащий газ (далее «горячая точка»). Настоящее изобретение было разработано на основе этих данных и кратко изложено следующим образом.As a result of conducting various experiments to solve the above-described problems, the inventors of the present invention have found that when removing nitrogen from molten steel through slag by blowing oxygen-containing gas onto the slag, under the condition that the oxygen-containing gas penetrates the slag while removing Al, causing oxygen gas blown from above to reach the molten steel, there is a region where rapid removal of nitrogen is facilitated or further rapid removal of nitrogen and sulfur are facilitated at the same time, depending on the temperature of the molten steel or the composition of the slag covering the molten steel other than the surface onto which the oxygen-containing gas is blown (hereinafter referred to as the "hot spot"). The present invention has been developed based on these findings and is briefly described as follows.

Способ удаления азота из расплавленной стали согласно настоящему изобретению, который успешно решает описанные выше проблемы, представляет способ удаления азота из расплавленной стали, который представляет собой обработку удаления азота из расплавленной стали, при которой шлак, содержащий CaO-и-Al₂O₃, образуется поверх расплавленной стали, загружают в резервуар, и кислородсодержащий газ вдувают на шлак, при этом шлак и расплавленную сталь приводят в контакт друг с другом для удаления азота из расплавленной стали, характеризующийся тем, что концентрация Al в расплавленной стали поддерживается на уровне или выше значения, определённого формулой (1), в соответствии с удельной мощностью перемешивания, и что кислородсодержащий газ вдувается так, чтобы отношение между толщиной L_s0 шлака и глубиной Ls проникновения в шлак, образующийся в результате продувки кислородсодержащего газа соответствовало выражению L_s/L_s0 ≥ 1:A method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention, which successfully solves the above-described problems, is a method for removing nitrogen from molten steel, which is a process for removing nitrogen from molten steel in which a slag containing CaO and Al ₂ O ₃ is formed on top of molten steel, is charged into a tank, and an oxygen-containing gas is blown onto the slag, wherein the slag and molten steel are brought into contact with each other to remove nitrogen from the molten steel, characterized in that the Al concentration in the molten steel is maintained at or higher than the value determined by formula (1) in accordance with the specific stirring power, and that the oxygen-containing gas is blown so that the ratio between the thickness L _s0 of the slag and the penetration depth Ls into the slag formed by blowing the oxygen-containing gas corresponds to the expression L _s /L _s0 ≥ 1:

Концентрация Al (% масс.) в расплавленной стали = -0,072×ln (удельная мощность перемешивания (Вт/т)) + 0,5822… (1).Al concentration (% by weight) in molten steel = -0.072×ln(specific stirring power (W/t)) + 0.5822… (1).

В способе удаления азота из расплавленной стали согласно настоящему изобретению, разработанном, как описано выше, более предпочтительными решениями считаются следующиеIn the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention, developed as described above, the following solutions are considered to be more preferable

(1) что C/A (-), которое представляет собой отношение между концентрацией CaO (% масс.) и концентрацией Al₂O₃ (% масс.) в шлаке, доводится до значения 0,4-1,8, включительно;(1) that C/A (-), which is the ratio between the concentration of CaO (% by mass) and the concentration of Al ₂ O ₃ (% by mass) in the slag, is adjusted to a value of 0.4-1.8, inclusive;

(2) концентрацию MgO в шлаке доводят до 5,0% масс. или ниже;(2) the concentration of MgO in the slag is adjusted to 5.0% by mass or lower;

(3) температура расплавленной стали повышается на 5 °С или более каждый раз, когда концентрация MgO в шлаке превышает 5,0% масс. на 1%;(3) the temperature of the molten steel rises by 5°C or more each time the MgO concentration in the slag exceeds 5.0% by mass per 1%;

(4) что над поверхностью шлака или расплавленной стали давление снижают до 1,0 × 10⁵ Па или ниже.(4) that the pressure above the surface of the slag or molten steel is reduced to 1.0 × 10 ⁵ Pa or lower.

Способ одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали согласно настоящему изобретению, который успешно решает описанные выше проблемы, представляет собой способ одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали, в котором шлак, содержащий CaO-и-Al₂O₃, формируется на расплавленной стали, загруженной в ёмкость и кислородсодержащий газ вдувают сверху на шлак, при этом шлак и расплавленную сталь приводят в контакт друг с другом для удаления азота и серы из расплавленной стали, характеризующийся тем, что при обработке для удаления азота вышеописанного способа удаления азота из расплавленной стали, C/A (-), который представляет собой отношение между концентрацией CaO (% масс.) и концентрацией Al₂O₃ (% масс.) в шлаке, регулируется на уровне 0,7-1,7 включая оба значения, в то время как концентрацию Al в расплавленной стали поддерживают на уровне 0,05% масс. или выше.A method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to the present invention, which successfully solves the above-described problems, is a method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel, in which a slag containing CaO and Al ₂ O ₃ is formed on molten steel charged into a vessel and an oxygen-containing gas is blown onto the slag from above, wherein the slag and the molten steel are brought into contact with each other to remove nitrogen and sulfur from the molten steel, characterized in that, in the nitrogen removing treatment of the above-described method for removing nitrogen from molten steel, C/A (-), which is the ratio between the concentration of CaO (% by mass) and the concentration of Al ₂ O ₃ (% by mass) in the slag, is adjusted to a level of 0.7-1.7 including both values, while the concentration of Al in the molten steel is maintained at a level of 0.05% by mass or higher.

Кроме того, способ производства стали согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что расплавленную сталь, выплавленную вышеописанным способом удаления азота из расплавленной стали или описанным выше способом одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали, разливают после регулировки содержания компонентов в произвольном порядке.In addition, the method for producing steel according to the present invention is characterized in that molten steel smelted by the above-described method of removing nitrogen from molten steel or the above-described method of simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel is poured after adjusting the content of the components in an arbitrary order.

Преимущественные эффекты изобретенияAdvantageous effects of the invention

Настоящее изобретение, разработанное, как описано выше, позволяет удалять высокие концентрации Al из стали при проведении рафинирования расплавленной стали для удаления азота с использованием шлака, а также осуществлять эффективную обработку для удаления азота из расплавленной стали путём проведения в течение однократной обработки, обработку для удаления серы в дополнение к обработке для удаления азота, которая позволяет стабильно и быстро достигать чрезвычайно низкого диапазона концентрации азота.The present invention, developed as described above, makes it possible to remove high concentrations of Al from steel by refining molten steel to remove nitrogen using slag, and also to carry out effective treatment for removing nitrogen from molten steel by carrying out, in a single treatment, a treatment for removing sulfur in addition to the treatment for removing nitrogen, which makes it possible to stably and quickly achieve an extremely low range of nitrogen concentration.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет схематический вид, показывающий один пример устройства, подходящего для способа настоящего изобретения.Fig. 1 is a schematic view showing one example of an apparatus suitable for the method of the present invention.

Фиг. 2 представляет график, показывающий взаимосвязь между концентрацией Al в стали, необходимой для достижения концентрации азота 25 ч/млн масс., и удельной мощностью перемешивания.Fig. 2 is a graph showing the relationship between the Al concentration in steel required to achieve a nitrogen concentration of 25 ppmw and the specific stirring power.

Фиг. 3 представляет график, показывающий зависимость между C/A (-), которое представляет отношение между концентрацией CaO и концентрацией Al₂O₃ в шлаке, и достигнутой концентрацией азота.Fig. 3 is a graph showing the relationship between C/A(-), which represents the ratio between the CaO concentration and _the _Al2O3 concentration in the slag, and the achieved nitrogen concentration.

Фиг. 4 представляет график, показывающий влияние концентрации MgO в шлаке на достигнутую концентрацию азота.Fig. 4 is a graph showing the effect of MgO concentration in the slag on the achieved nitrogen concentration.

Фиг. 5 представляет график, показывающий влияние концентрации MgO в шлаке на температуру расплавленной стали, которая необходима для достижения того же содержания азота.Fig. 5 is a graph showing the effect of MgO concentration in the slag on the molten steel temperature required to achieve the same nitrogen content.

Фиг. 6 представляет график, показывающий влияние внутреннего давления в печи на верхний предел изменения содержания азота после обработки.Fig. 6 is a graph showing the effect of the internal furnace pressure on the upper limit of the change in nitrogen content after treatment.

Фиг. 7 представляет график, показывающий взаимосвязь между равновесной концентрацией S и C/A.Fig. 7 is a graph showing the relationship between the equilibrium concentration S and C/A.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Осуществление настоящего изобретения будет подробно описано ниже. Чертежи схематичны и могут отличаться от реальности. Следующие осуществления иллюстрируют устройство и способ воплощения технической идеи настоящего изобретения и не предназначены для ограничения конфигурации осуществлений, описанных ниже. Таким образом, в техническую идею настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения в пределах технического объёма, описанного в формуле изобретения.The implementation of the present invention will be described in detail below. The drawings are schematic and may differ from reality. The following embodiments illustrate the device and method for implementing the technical idea of the present invention and are not intended to limit the configuration of the embodiments described below. Thus, various changes can be made to the technical idea of the present invention within the technical scope described in the claims.

Конфигурация устройства для реализации настоящего изобретенияConfiguration of the device for implementing the present invention

На фиг. 1 показана конфигурация устройства, подходящего для реализации настоящего изобретения. На фиг. 1, расплавленную сталь 3 загружают в ёмкость 1, например ковш, футерованный огнеупором 2, и поверх этой расплавленной стали 3 формируется шлак 4, содержащий CaO и Al₂O₃. В состоянии, когда поверхность расплавленной стали 3 или шлак 4 подвергают воздействию атмосферы с пониженным давлением внутри вакуумной камеры 13, имеющей вытяжную систему 11 и систему добавления сплава 12, на шлак 4 вдувают О₂-содержащий газ 7 через газовую фурму 6 верхней продувки, которая соединен с газовой трубой 5 для подачи газообразного кислорода и газовой трубой 9 для подачи инертного газа. Расплавленная сталь 3 перемешивается, а инертный газ 10 для перемешивания ванны расплавленной стали вдувается через сопло нижнего дутья 8, соединённое с газовой трубой 9.Fig. 1 shows a configuration of an apparatus suitable for implementing the present invention. In Fig. 1, molten steel 3 is charged into a vessel 1, for example a ladle lined with refractory 2, and a slag 4 containing CaO and Al ₂ O ₃ is formed on top of this molten steel 3. In a state where the surface of the molten steel 3 or the slag 4 is exposed to an atmosphere with reduced pressure inside a vacuum chamber 13 having an exhaust system 11 and an alloy adding system 12, an O ₂ -containing gas 7 is blown onto the slag 4 through an upper blowing gas lance 6, which is connected to a gas pipe 5 for supplying gaseous oxygen and a gas pipe 9 for supplying an inert gas. The molten steel 3 is stirred, and an inert gas 10 for stirring the molten steel bath is blown through a lower blowing nozzle 8 connected to the gas pipe 9.

Добавление вещества, содержащего металлический Al, для раскисления расплавленной стали 3 и для увеличения концентрации Al в расплавленной стали 3, а также добавление CaO-содержащего вещества может быть выполнено через систему 12 добавления сплава или может быть выполнено на стадии перед входом в вакуумную камеру 13. Для формирования CaO-и-Al₂O₃-содержащего шлака 4 используют CaO-содержащее вещество и Al₂O₃, образующийся в результате раскисления расплавленной стали 3, причём это можно осуществить, используя в качестве CaO-и-Al₂O₃-содержащего вещества, например, алюминат кальция, представляющий собой предварительно расплавленный или предварительно смешанный продукт. Форма подачи перемешивающего инертного газа 10 в расплавленную сталь 3 может быть отличной от описанного выше способа, например, в форме его нагнетания в расплавленную сталь 3 через фурму для введения инертного газа.The addition of a substance containing metallic Al for deoxidizing the molten steel 3 and for increasing the concentration of Al in the molten steel 3, as well as the addition of a CaO-containing substance can be performed through the alloy addition system ₁₂ or can be performed at a stage before entering the vacuum chamber 13. To form a CaO- and _Al2O3 -containing slag 4, a CaO-containing substance _and _Al2O3 formed as a result of deoxidizing the molten steel 3 are used, and this can be accomplished by using, for example, calcium aluminate, which is a pre-melted or pre-mixed product, as a CaO- and _Al2O3 _- containing substance. The form of feeding the stirring inert gas 10 into the molten steel 3 can be different from the method described above, for example, in the form of pumping it into the molten steel 3 through a tuyere for introducing an inert gas.

Далее будут подробно описаны способ удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению, предпочтительные примеры 1-4 способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению и способ одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали по настоящему изобретению наряду с описанием того, как они были разработаны.Next, the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention, preferred examples 1 to 4 of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention, and the method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to the present invention will be described in detail, along with a description of how they were developed.

Характеристики способа удаления азота из расплавленной стали согласно настоящему изобретению.Characteristics of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention.

Характеристики способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению были определены в ходе изучения количества Al, необходимого для проведения обработки для удаления азота с использованием шлака, отличной от горячей точки, в условиях, когда кислородсодержащий газ, вдуваемый сверху, проникает через фазу шлака. Было проведено исследование минимальной концентрации Al, необходимой для снижения азота в жидкой стали до 25 ч/млн масс. в случае, когда в малоразмерной вакуумной индукционной плавильной печи плавят 15 кг расплавленной стали и проводят обработку формированием шлака, содержащего CaO и Al₂O₃, в отношении 15 кг/т или выше и продувку шлака кислородсодержащим газом. В результате было обнаружено, что требуемая концентрация Al варьируется в зависимости от удельной мощности перемешивания, как показано на фиг. 2. Также было обнаружено, что в этом случае концентрация Al в расплавленной стали снижается за счёт реакции с кислородом, когда L_s/L_s0 (-) равно единице или выше. L_s/L_s0 представляет отношение результата измерения толщины шлака L_s0 (м) на стадии плавления CaO-и-Al₂O₃-содержащего шлака до удаления азота и глубины L_s (м) проникновения в шлак, получаемое, когда параметры в формуле, описанной в непатентной литературе 1, а именно плотность жидкости, плотность газа, скорость струи и т.д., изменяются до значений, соответствующих экспериментальным условиям. Настоящее изобретение было предложено на основе этого исследования.The characteristics of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention were determined by studying the amount of Al required to carry out the nitrogen removing treatment using a slag other than a hot spot under conditions where an oxygen-containing gas blown from above permeates the slag phase. A study was conducted on the minimum concentration of Al required to reduce nitrogen in molten steel to 25 ppm by mass in a case where 15 kg of molten steel is melted in a small-sized vacuum induction melting furnace and a treatment is carried out to form a slag containing CaO and Al ₂ O ₃ at a ratio of 15 kg/t or higher and blowing the slag with an oxygen-containing gas. As a result, it was found that the required concentration of Al varies depending on the specific stirring power, as shown in Fig. 2. It was also found that in this case, the concentration of Al in the molten steel is reduced by reaction with oxygen when L _s /L _s0 (-) is equal to one or higher. L _s /L _s0 represents the ratio of the measurement result of the slag thickness L _s0 (m) at the stage of melting the CaO- and _Al2O3 _- containing slag before removing nitrogen and the depth L _s (m) of penetration into the slag, obtained when the parameters in the formula described in non-patent literature 1, namely, the liquid density, the gas density, the jet velocity, etc., are changed to values corresponding to the experimental conditions. The present invention was proposed based on this study.

Что касается верхнего предела отношения L_s/L_s0 (-) между толщиной шлака L_s0 (м) и проникновением в шлак L_s (м) в вышеописанном способе удаления азота из расплавленной стали настоящего изобретения, существуют различные верхние пределы в зависимости от условий удаления азота, конфигурации устройства и т.п.; поэтому верхний предел здесь конкретно не устанавливается.Regarding the upper limit of the ratio L _s /L _s0 (-) between the slag thickness L _s0 (m) and the slag penetration L _s (m) in the above-described method for removing nitrogen from molten steel of the present invention, there are different upper limits depending on the nitrogen removal conditions, the configuration of the apparatus, etc.; therefore, the upper limit is not specifically set here.

Предпочтительный пример 1 способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению был получен в ходе изучения влияния состава шлака на удаление азота, главным образом C/A (-), которое представляет отношение между концентрацией CaO (% масс.) и концентрацией Al₂O₃ (% масс.) в шлаке. В испытании, в вышеуказанной малоразмерной плавильной печи концентрацию MgO в шлаке доводили до 0%, и отношение C/A изменяли от 0,4 до 2,0, как показано на фиг. 3, когда C/A находилось в диапазоне 0,4-1,2, эффективность удаления азота оставалась на том же уровне, а после того, как C/A превышало 1,2, эффективность удаления азота начинала снижаться. При превышении 1,6 количество достигнутого содержания азота резко возрастало, а при превышении 1,8 диапазон низких концентраций азота (где концентрация азота составляет 35 ч/млн масс. или ниже) уже не достигался. Вышеупомянутый предпочтительный пример 1 был предложен на основе этого исследования.A preferred example 1 of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention was obtained by studying the effect of the slag composition on the nitrogen removal, mainly C/A(-), which is the ratio between the concentration of CaO (mass %) and the concentration _of _Al2O3 (mass %) in the slag. In the test, in the above-mentioned small-sized smelting furnace, the concentration of MgO in the slag was adjusted to 0%, and the C/A ratio was changed from 0.4 to 2.0, as shown in Fig. 3, when C/A was in the range of 0.4-1.2, the nitrogen removal efficiency remained at the same level, and after C/A exceeded 1.2, the nitrogen removal efficiency began to decrease. When exceeding 1.6, the amount of nitrogen content achieved increased sharply, and when exceeding 1.8, the low nitrogen concentration range (where the nitrogen concentration is 35 ppm by mass or lower) was no longer achieved. The above-mentioned preferred example 1 was proposed based on this study.

Предпочтительный пример 2 способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению был получен при изучении влияния концентрации MgO в шлаке. В вышеупомянутой малоразмерной плавильной печи проводили обработку для удаления азота при постоянной удельной мощности перемешивания 500 Вт/т и контроле концентрации MgO в диапазоне 0-17%. В результате, как показано на фиг. 4, когда концентрация MgO в шлаке находилась на уровне 5% масс. или ниже, был достигнут диапазон низких концентраций азота (где концентрация азота составляет 35 ч/млн масс. или ниже), но эффективность удаления азота значительно снижалась при более высоких концентрациях. Вышеупомянутый предпочтительный пример 2 был предложен на основе этого исследования.A preferred example 2 of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention was obtained by studying the effect of the concentration of MgO in the slag. In the above-mentioned small-sized smelting furnace, nitrogen removing treatment was carried out under a constant specific stirring power of 500 W/t and a control of the MgO concentration in the range of 0-17%. As a result, as shown in Fig. 4, when the MgO concentration in the slag was at a level of 5 mass % or lower, a low nitrogen concentration range (where the nitrogen concentration is 35 ppm by mass or lower) was achieved, but the nitrogen removal efficiency was significantly reduced at higher concentrations. The above preferred example 2 was proposed based on this study.

Предпочтительный пример 3 способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению был получен в ходе исследования способа предотвращения уменьшения удаления азота в случае, когда концентрацию MgO необходимо было увеличить с точки зрения защиты огнеупорного материала сосуда, в который загружена расплавленная сталь. С использованием вышеупомянутой малоразмерной высокочастотной вакуумной индукционной плавильной печи проведено исследование температуры жидкой стали, необходимой для снижения содержания азота в жидкой стали до 25 ч/млн масс. при изменении концентрации MgO в CaO-и-Al₂O₃-содержащем шлаке в пределах диапазона от 0% масс. до насыщенной концентрации. В результате, как показано на фиг. 5, температуру расплавленной стали необходимо было повысить примерно на 5 °С, когда концентрация MgO в шлаке увеличилась на 1,0% масс. Это исследование количественно выявило величину повышения температуры расплавленной стали, которая может компенсировать снижение удаления азота из-за увеличения концентрации MgO. Вышеупомянутый предпочтительный пример 3 был получен на основе этого исследования. A preferred example 3 of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention was obtained through a study on a method for preventing a decrease in nitrogen removal in a case where the concentration of MgO needed to be increased from the viewpoint of protecting a refractory material of a vessel into which molten steel is charged. Using the above-mentioned small-sized high-frequency vacuum induction melting furnace, a study was conducted on the temperature of molten steel required to reduce the nitrogen content in molten steel to 25 ppm by mass when the concentration of MgO in a CaO- and _Al2O3 _- containing slag was changed within a range from 0 mass % to a saturated concentration. As a result, as shown in Fig. 5, the temperature of molten steel needed to be increased by about 5 °C when the concentration of MgO in the slag increased by 1.0 mass %. This study quantitatively revealed the amount of increase in the temperature of molten steel that can compensate for the decrease in nitrogen removal due to the increase in the concentration of MgO. The above-mentioned preferred example 3 was obtained based on this study.

Предпочтительный пример 4 способа удаления азота из расплавленной стали по настоящему изобретению был получен в ходе изучения влияния давления в печи на поведение удаления азота. Используя вышеупомянутую малоразмерную высокочастотную вакуумную плавильную печь, после того как давление атмосферы внутри печи было скорректировано, было проведено удаление азота из расплавленной стали, в то время как расплавленную сталь перемешивали с удельной мощностью перемешивания 200-2000 Вт/т. Во-первых, в испытании, в котором контролировалась глубина вакуума, как показано на фиг. 6, верхнее предельное значение изменения концентрации азота после обработки варьировалось в зависимости от удельной мощности перемешивания. Было обнаружено, что при низкой удельной мощности перемешивания достигнутая концентрация азота стабилизировалась на уровне 1,0×10⁵ Па, но при высокой удельной мощности перемешивания достигнутая концентрация азота начинала увеличиваться при более чем 0,66×10⁵ Па, при этом верхний предел значения изменения достигаемой концентрации азота после обработки становится больше по мере увеличения удельной мощности перемешивания. Поэтому в настоящем изобретении искомое давление атмосферы определяется как барометрическое давление (1,0×10⁵ Па) или ниже и, кроме того, предпочтительно составляет 0,66×10⁵ Па или ниже. Возможное объяснение этого результата состоит в том, что при перемешивании ванны расплавленной стали обнажается часть поверхности расплавленной стали, через которую поглощается азот. Вышеупомянутый предпочтительный пример 4 был предложен на основе этого исследования.A preferred example 4 of the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention was obtained by studying the effect of furnace pressure on nitrogen removal behavior. Using the above-mentioned small-sized high-frequency vacuum melting furnace, after the atmospheric pressure inside the furnace was adjusted, nitrogen was removed from molten steel while the molten steel was stirred with a specific stirring power of 200-2000 W/t. First, in a test in which the vacuum depth was controlled, as shown in Fig. 6, the upper limit value of the change in nitrogen concentration after the treatment varied depending on the specific stirring power. It was found that at a low specific stirring power, the achieved nitrogen concentration stabilized at 1.0×10 ⁵ Pa, but at a high specific stirring power, the achieved nitrogen concentration began to increase at more than 0.66×10 ⁵ Pa, and the upper limit of the change value of the achieved nitrogen concentration after the treatment became larger as the specific stirring power increased. Therefore, in the present invention, the desired atmospheric pressure is defined as the barometric pressure (1.0×10 ⁵ Pa) or lower, and is further preferably 0.66×10 ⁵ Pa or lower. A possible explanation for this result is that when the molten steel bath is stirred, a part of the molten steel surface is exposed, through which nitrogen is absorbed. The above-mentioned preferred example 4 was proposed based on this study.

Характеристики способа одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали по настоящему изобретениюCharacteristics of the method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to the present invention

Хотя изучалось влияние C/A шлака на удаление азота, было обнаружено, что удаление серы также проходило в зависимости от условий, что побудило к изучению условий, при которых удаление азота и серы могут протекать одновременно. Именно так был найден способ одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали по настоящему изобретению. Используя вышеупомянутую малоразмерную высокочастотную вакуумную плавильную печь, газообразный кислород подавался на шлак с L_s/L_s0, установленным равным 1, внутри плавильной печи понижалось давление до 0,66×10⁵ Па. Расплавленную сталь перемешивали при постоянной удельной мощности 200 Вт/т. В ходе испытания измеряли активность кислорода и рассчитывали количество Al₂O₃, образовавшегося при концентрации Al, которая находилась в равновесии с этой активностью кислорода. C/A поддерживали на уровне 0,4-2,0, при этом добавляли порошок извести, чтобы не изменять C/A. В этих условиях изучались как удаление азота, так и удаление серы. Концентрация Al в расплавленной стали до проведения этой обработки составляла 0,3%; температура расплавленной стали была постоянной и составляла 1650 °С; концентрация азота и концентрация серы в расплавленной стали составляли 50 ч/млн масс. и 0,03% соответственно; концентрация MgO в шлаке составила 0%; удельный расход шлака составил 15 кг/т.Although the effect of C/A of slag on nitrogen removal was studied, it was found that sulfur removal also proceeded depending on the conditions, which prompted the study of the conditions under which nitrogen and sulfur removal could proceed simultaneously. Thus, a method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to the present invention was found. Using the above-mentioned small-sized high-frequency vacuum melting furnace, oxygen gas was supplied to the slag with L _s /L _s0 set to 1, and the pressure inside the melting furnace was reduced to 0.66×10 ⁵ Pa. The molten steel was stirred at a constant specific power of 200 W/t. During the test, the oxygen activity was measured, and the amount of Al ₂ O ₃ formed at an Al concentration that was in equilibrium with the oxygen activity was calculated. C/A was maintained at 0.4-2.0, while lime powder was added so as not to change C/A. Under these conditions, both nitrogen removal and sulfur removal were studied. The Al concentration in the molten steel before this treatment was 0.3%; the temperature of the molten steel was constant and was 1650 °C; the nitrogen concentration and the sulfur concentration in the molten steel were 50 ppm by weight and 0.03%, respectively; the MgO concentration in the slag was 0%; the specific slag consumption was 15 kg/t.

В результате было обнаружено, что, как показано на фиг. 7, равновесная концентрация серы, определяемая по протеканию процесса удаления серы, уменьшалась каждый раз, когда C/A увеличивалась от 0,4, и что равновесная концентрация серы достигала минимального значения при C/A, равном 1,7, и наоборот увеличивалась, когда C/A становилось выше 1,7. Скорость удаления серы определяется приведённой ниже формулой (2) и определяется разницей между текущей концентрацией серы и равновесной концентрацией серы в качестве движущей силы. Поэтому увеличение равновесной концентрации серы означает снижение скорости удаления серы: As a result, it was found that, as shown in Fig. 7, the equilibrium sulfur concentration determined from the progress of the sulfur removal process decreased each time C/A increased from 0.4, and that the equilibrium sulfur concentration reached a minimum value at C/A equal to 1.7, and conversely increased when C/A became higher than 1.7. The sulfur removal rate is determined by the following formula (2), and is determined by the difference between the current sulfur concentration and the equilibrium sulfur concentration as the driving force. Therefore, an increase in the equilibrium sulfur concentration means a decrease in the sulfur removal rate:

-d [%S] / dt = k⋅([%S]-[%S]_e) … (2),-d [%S] / dt = k⋅([%S]-[%S] _e ) … (2),

где [%S] представляет концентрацию серы в стали; [%S]_e представляет равновесную концентрацию серы; k коэффициент пропорциональности; и t представляет время.where [%S] represents the sulfur concentration in steel; [%S] _e represents the equilibrium sulfur concentration; k is the proportionality constant; and t represents time.

Как показано на фиг. 3, когда C/A не превышает 1,8, концентрация азота достигает диапазона низких концентраций азота (где концентрация азота в стали составляет 35 ч/млн масс. или ниже). Таким образом, можно видеть, что увеличение C/A до 1,7 или выше, при котором скорость удаления серы становится самой высокой в диапазоне C/A, в котором проходит удаление азота, имеет мало смысла с точки зрения одновременного удаления азота и серы.As shown in Fig. 3, when C/A is not more than 1.8, the nitrogen concentration reaches the low nitrogen concentration range (where the nitrogen concentration in steel is 35 ppm by weight or lower). Thus, it can be seen that increasing C/A to 1.7 or higher, at which the sulfur removal rate becomes the highest in the C/A range in which nitrogen removal occurs, has little meaning from the viewpoint of simultaneously removing nitrogen and sulfur.

С другой стороны, когда C/A находится в диапазоне 0,4-1,2, как показано на фиг. 7, достигнутая равновесная концентрация серы монотонно уменьшается, что делает желательным увеличение C/A с точки зрения удаления серы. Однако из фиг. 3, достигнутое содержание азота немного увеличивается (от достигнутого содержания азота, равного 15 ч/млн масс., до 16 ч/млн масс.), когда C/A составляет 0,7 или выше, что делает желательным снижение C/A с точки зрения удаления азота. Поэтому нижний предел C/A при проведении одновременного удаления азота и серы предпочтительно составляет 0,7 или выше. В результате этого исследования был предложен способ одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали по настоящему изобретению.On the other hand, when C/A is in the range of 0.4-1.2, as shown in Fig. 7, the achieved equilibrium sulfur concentration decreases monotonically, making it desirable to increase C/A from the viewpoint of sulfur removal. However, from Fig. 3, the achieved nitrogen content increases slightly (from the achieved nitrogen content of 15 mass ppm to 16 mass ppm) when C/A is 0.7 or higher, making it desirable to decrease C/A from the viewpoint of nitrogen removal. Therefore, the lower limit of C/A when performing simultaneous removal of nitrogen and sulfur is preferably 0.7 or higher. As a result of this study, a method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to the present invention was proposed.

Характеристики способа производства стали согласно настоящему изобретениюCharacteristics of the method for producing steel according to the present invention

Предпочтительно, чтобы расплавленная сталь, выплавленная вышеописанным способом удаления азота из расплавленной стали или описанным выше способом одновременного удаления азота и серы из расплавленной стали, была разлита после того, как она другим образом доведена до заданного состава, а контроль формы и отделение плавающих включений выполнялись при необходимости. Можно производить высококачественную сталь с низким содержанием азота, содержание различных компонентов которой были скорректированы.It is preferable that the molten steel melted by the above-described method of removing nitrogen from molten steel or the above-described method of simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel be poured after it is otherwise adjusted to a predetermined composition, and shape control and separation of floating inclusions are performed as necessary. It is possible to produce high-quality steel with a low nitrogen content whose contents of various components have been adjusted.

ПримерыExamples

Ниже будут подробно описаны примеры настоящего изобретения. Используя устройство, имеющее конфигурацию, показанную на фиг. 1, металлический Al добавляют в расплавленную сталь при температуре 1650 °C или выше внутри ковша для доведения концентрации Al в расплавленной стали до 0,12-0,15% масс. Добавляют CaO и огнеупорный MgO для образования бинарного шлака CaO-Al₂O₃ или тройного шлака CaO-Al₂O₃-MgO, а затем подают газообразный Ar при удельной мощности перемешивания 500 кВт/т. Испытание проводят с использованием количества расплавленной стали 160 т. Концентрацию азота перед обработкой и концентрацию серы перед обработкой для удаления азота или одновременной обработкой для удаления азота и серы доводили до 50 ч/млн масс. и 300 ч/млн масс. соответственно. В таблице 1 ниже показаны результаты испытаний.Examples of the present invention will be described in detail below. Using an apparatus having the configuration shown in Fig. 1, metallic Al is added to molten steel at a temperature of 1650°C or higher inside a ladle to adjust the Al concentration in the molten steel to 0.12-0.15 mass%. CaO and refractory MgO are added to form _a CaO- _Al2O3 binary slag or a CaO- _Al2O3 - _MgO ternary slag, and then Ar gas is supplied at a specific stirring power of 500 kW/t. A test is performed using an amount of molten steel of 160 tons. The nitrogen concentration before the treatment and the sulfur concentration before the nitrogen removal treatment or the simultaneous nitrogen and sulfur removal treatment were adjusted to 50 mass ppm and 300 mass ppm, respectively. Table 1 below shows the test results.

Из результатов, приведённых в таблице 1, можно видеть, что примеры изобретения 1 - 10, в которых удельная мощность перемешивания и концентрация Al в стали по формуле (1) соблюдаются, а также выполняется соотношение L_s/L_s0 ≥ 1, таким образом удаление азота может проводиться эффективно, при этом N после обработки составляет 35 ч/млн масс. или ниже по сравнению со Сравнительным примером 1, в котором L_s/L_s0 менее 1.From the results shown in Table 1, it can be seen that the invention examples 1 to 10, in which the specific stirring power and the Al concentration in the steel according to formula (1) are maintained, and the ratio L _s /L _s0 ≥ 1 is also satisfied, thus nitrogen removal can be carried out effectively, and the N after treatment is 35 ppm by weight or lower compared with Comparative example 1, in which L _s /L _s0 is less than 1.

Из результатов в таблице 1 видно, что по сравнению с примером изобретения 1, в котором C/A превышает 1,8, примеры изобретений 2-10, в которых C/A находится между 0,4 и 1,8, включительно, являются предпочтительными, поскольку последующая обработка N является преимущественной (предпочтительный пример 1). Кроме того, из результатов в таблице 1 видно, что по сравнению с примерами изобретения 1-3, в которых концентрация MgO в шлаке превышает 5,0% масс., пример изобретения 4, пример изобретения 6, пример изобретения 8, и пример изобретения 10, в котором концентрация MgO составляет 5,0% масс. или ниже, являются предпочтительными, поскольку последующая обработка N является преимущественной (предпочтительный пример 2). Кроме того, из результатов в таблице 1 видно, что пример изобретения 5, пример изобретения 7 и пример изобретения 9, в которых, хотя концентрация MgO в шлаке превышала 5,0% масс., температуру расплавленной стали повышают на 5°C или более каждый раз, когда концентрация MgO увеличивается на 1%, являются предпочтительными, поскольку после обработки N эквивалентен примеру изобретения 4, примеру изобретения 6 и примеру изобретения 8, в которых концентрация MgO доходит до 5% масс. (предпочтительный пример 3). Кроме того, из результатов таблицы 1 видно, что по сравнению с Примерами Изобретения 1-5, в которых давление над поверхностью шлака или расплавленной стали превышает 1,0×10⁵ Па, Примеры Изобретения 6-10, в которых давление было снижено до 1,0×10⁵ Па или ниже, являются предпочтительными, поскольку последующая обработка N является преимущественной (предпочтительный пример 4).From the results in Table 1, it is evident that, compared with Inventive Example 1 in which C/A exceeds 1.8, Inventive Examples 2 to 10 in which C/A is between 0.4 and 1.8 inclusive are preferable since the post-treatment with N is preferable (Preferred Example 1). Furthermore, from the results in Table 1, it is evident that, compared with Inventive Examples 1 to 3 in which the MgO concentration in the slag exceeds 5.0 mass %, Inventive Example 4, Inventive Example 6, Inventive Example 8, and Inventive Example 10 in which the MgO concentration is 5.0 mass % or lower are preferable since the post-treatment with N is preferable (Preferred Example 2). In addition, from the results in Table 1, it is evident that Inventive Example 5, Inventive Example 7 and Inventive Example 9, in which although the MgO concentration in the slag exceeded 5.0 mass%, the temperature of the molten steel was increased by 5°C or more each time the MgO concentration was increased by 1%, are preferable since after the N treatment, they are equivalent to Inventive Example 4, Inventive Example 6 and Inventive Example 8 in which the MgO concentration reached 5 mass%. (Preferred Example 3). In addition, from the results in Table 1, compared with Inventive Examples 1 to 5 in which the pressure above the surface of the slag or the molten steel exceeded 1.0×10 ⁵ Pa, Inventive Examples 6 to 10 in which the pressure was reduced to 1.0×10 ⁵ Pa or lower are preferable since the subsequent N treatment is advantageous.

Кроме того, из результатов, приведённых в таблице 1, можно видеть, что примеры изобретения 8-10, в которых концентрация Al в расплавленной стали 0,05% масс. или выше, соблюдается, а также C/A составляет 0,7-1,7, включительно, по сравнению с примерами изобретения 1-7 и сравнительным примером 1, в которых C/A находится за пределами этого диапазона, можно соответствующим образом выполнить одновременное удаление азота и серы, как с концентрацией серы после обработки, так и с концентрацией азота после обработки преимущественно составляющими 35 ч/млн масс. или ниже и 25 ч/млн масс. или ниже соответственно.In addition, from the results shown in Table 1, it can be seen that in the inventive examples 8 to 10 in which the Al concentration in the molten steel is 0.05 mass % or higher is maintained and the C/A is 0.7 to 1.7 inclusive, compared with the inventive examples 1 to 7 and the comparative example 1 in which the C/A is outside this range, it is possible to appropriately perform simultaneous removal of nitrogen and sulfur, with both the post-treatment sulfur concentration and the post-treatment nitrogen concentration being preferably 35 mass ppm or lower and 25 mass ppm or lower, respectively.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

При применении к процессу производства расплавленной стали путём плавки низкоуглеродистого лома или восстановленного железа в электрической печи и т.д. способ удаления азота из расплавленной стали, согласно настоящему изобретению, может стабильно выполнять массовое получение стали с низким содержанием азота. Таким образом, этот способ способствует снижению выбросов CO₂ и является промышленно пригодным.When applied to a process for producing molten steel by melting low-carbon scrap or reduced iron in an electric furnace, etc., the method for removing nitrogen from molten steel according to the present invention can stably perform mass production of low-nitrogen steel. Thus, this method is conducive to reducing _CO2 emissions and is industrially applicable.

1. Резервуар.1. Reservoir.

2. Огнеупор.2. Refractory.

3. Расплавленная сталь.3. Molten steel.

4. Шлак.4. Slag.

5. Газовая труба (газообразный кислород).5. Gas pipe (oxygen gas).

6. Фурма верхнего дутья.6. Upper blast tuyere.

7. O₂-содержащий газ.7. _O2 -containing gas.

8. Форсунка нижнего дутья.8. Bottom blast nozzle.

9. Газовая труба (инертный газ).9. Gas pipe (inert gas).

10. Инертный газ для перемешивания ванны расплавленной стали.10. Inert gas for stirring the molten steel bath.

11. Система выпуска.11. Exhaust system.

12. Система добавления сплавов.12. Alloy addition system.

13. Вакуумный сосуд.13. Vacuum vessel.

Claims

1. A method for removing nitrogen from molten steel, which is a nitrogen-removing treatment of molten steel in which a slag containing CaO _and _Al2O3 is formed on the molten steel charged into a vessel, and oxygen or oxygen with an inert gas is blown onto the slag from above, wherein the slag and the molten steel are brought into contact with each other to remove nitrogen from the molten steel,

characterized in that the concentration of Al in the molten steel is maintained equal to or higher than the value determined by formula (1), in accordance with the specific mixing power, and oxygen or oxygen with an inert gas is blown in such a way that the ratio between the thickness of the slag L _s0 and the depth of the depression in the slag L _s , resulting from the blowing of oxygen or oxygen with an inert gas, corresponds to the ratio L _s /L _s0 ≥ 1:

Al concentration (wt.%) in molten steel = -0.072×ln (specific stirring power (W/t)) + 0.5822 … (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio C/A (-), which represents the ratio between the concentration of CaO (% by mass) and the concentration of Al ₂ O ₃ (% by mass) in the slag, is brought to a value from 0.4 inclusive to 1.8 inclusive.

3. The method according to paragraph 1 or 2, characterized in that the concentration of MgO in the slag is brought to 5.0% by weight or lower.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the molten steel is increased by 5 °C or more each time the concentration of MgO in the slag increases by 1% above 5.0% by weight.

5. The method according to any one of paragraphs 1-4, characterized in that the pressure above the surface of the slag or molten steel is 1.0×10 ⁵ Pa or less.

6. A method for simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel, in which a slag containing CaO and Al ₂ O ₃ is formed on top of molten steel charged into a vessel, and oxygen or oxygen with an inert gas is blown from above onto the slag while the slag and molten steel are brought into contact with each other to remove nitrogen and sulfur from the molten steel,

characterized in that

during the treatment of molten steel for removing nitrogen according to any one of paragraphs 1 to 5, the C/A (-) ratio, which is the ratio between the concentration of CaO (% by mass) and the concentration of Al ₂ O ₃ (% by mass) in the slag, is adjusted from 0.7 inclusive to 1.7 inclusive, while the minimum concentration of Al in the molten steel during the treatment is maintained from 0.05% by mass to 0.08% by mass.

7. A method for producing steel, characterized in that molten steel, smelted by the method of removing nitrogen from molten steel according to any of paragraphs 1-5, is cast after adjusting the content of components in a random order.

8. A method for producing steel, characterized in that molten steel, smelted by the method of simultaneously removing nitrogen and sulfur from molten steel according to paragraph 6, is cast after adjusting the content of components in a random order.