JP2021532260A - 合金鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
中でも、液化天然ガス(LNG)タンク用鋼材は、低温において高い靭性を有することを特徴とする。液化天然ガス(LNG)タンク用鋼材を用いて液化天然ガス(LNG)タンクを作製する場合、溶接個所が必ず発生してしまうが、溶接個所において靭性が低下したり、ひび割れが生じたりすることを極力抑えなければ、実製品として用いることができない。
このため、母材を製造する際、溶鋼成分中のリン(P)の含量を最小化させ、溶接の際にはリンの含量が低い溶接棒を用いる方法が用いられている。
さらに、マンガンの含量を高めるために主として含マンガン合金鉄(FeMn)を溶鋼に投入するが、含マンガン合金鉄中のリンの含量が増加して後続する成分調整工程(LF;ladle furnace、とりべ炉)や脱ガス工程にかかる時間が長引いてしまい、その結果、工程効率及び生産性が低下してしまうという不都合がある。
また他の目的とするところは、精錬などの追加工程を省略できるようにして工程効率及び生産性を向上させることのできる合金鋼の製造方法を提供することにある。
前記合金鋼の製造方法は、前記第1の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第1の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことがよい。
前記第1の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、前記第1の保温炉内の第1の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことがよい。
前記合金鋼の製造方法は、前記第2の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第2の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことがよい。
前記第2の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、前記第2の保温炉内の第2の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことがよい。
前記第3の溶融合金鉄を製造する過程は、前記第1の保温炉に収められた第1の溶融合金鉄を混合容器に排出する過程と、前記第2の保温炉に収められた第2の溶融合金鉄を混合容器に排出する過程と、を含み、前記第2の溶融合金鉄を前記第1の溶融合金鉄よりも先に排出することが好ましい。
前記第3の溶融合金鉄を製造する過程においては、前記合金鋼の全体の重量に対してマンガンが24重量%以上であり、クロムが3重量%以上になるように前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄とを混合することがよい。
前記溶鋼を用意する過程において、前記溶鋼の温度は、1600〜1700℃であることがよい。
図1に示したとおり、本発明の実施形態に係る合金鋼の製造装置は、マンガン(Mn)を含有する第1の溶融合金鉄を製造するための第1の溶解炉110と、第1の溶融合金鉄を融点以上の温度で貯留するように内部空間が形成される第1の保温炉120と、クロム(Cr)を含有する第2の溶融合金鉄を製造するための第2の溶解炉210と、第2の溶融合金鉄を融点以上の温度で貯留するように内部空間が形成される第2の保温炉220と、第1の保温炉120と第2の保温炉220から排出される第1の溶融合金鉄と第2の溶融合金鉄とを混合して第3の溶融合金鉄を製造するための混合容器300と、溶鋼と第3の溶融合金鉄とを合湯するための合湯容器400及び溶鋼を製造するための精錬炉500を備えている。これらに加えて、第1の保温炉120と第2の保温炉220に溶融合金鉄の原料をさらに投入できる原料投入装置(図示せず)をさらに備えている。
そして、第1の保温炉120と第2の保温炉220は、それぞれ上部が開かれ、内部に溶融合金鉄が貯留される貯留空間が形成される胴体(図示せず)と、胴体の上部を開閉できるカバー(図示せず)と、を備えている。この際、第1の保温炉120と第2の保温炉220は、その内部に互いに異なる種類の溶融合金鉄を貯留するだけであり、ほとんど同じ形状に形成されている。
胴体には、溶融合金鉄を排出する排出口(図示せず)が形成される。排出口は、溶融合金鉄を排出できる限り、胴体の側壁や底面のいかなる個所に配備されても構わない。この際、排出口は、胴体に収められる溶融合金鉄の湯面レベルよりも高い位置に形成される。これは、溶鋼との合湯のために溶融合金鉄を排出する際、第1の保温炉120及び第2の保温炉220を排出口が形成された方向に傾動させて排出するからである。排出口には、排出口を開閉するように第1の栓体(図示せず)が配備される。第1の栓体は、排出口を介して胴体の内部に外気が流れ込むことを防ぎ、排出口を介して溶融合金鉄が流出されることを防ぐことができる。
このような構成を通じて、第1の保温炉120及び第2の保温炉220は、溶融合金鉄を一定の温度、例えば、融点以上の温度に維持することができ、大気との接触を極力抑えることができる。
さらに、第1の保温炉120及び第2の保温炉220には、溶融合金鉄を加熱するための加熱部(図示せず)が配備される。加熱部は、誘導コイル、電極など様々なタイプに構成されることができる。このため、第1の保温炉120及び第2の保温炉220は、その内部に収められる溶融合金鉄を融点以上の温度に維持することができる。また、第1の保温炉120及び第2の保温炉220に投入される原料、例えば、金属クロムや金属マンガンを溶解させる熱源が配設されることが好ましい。
合湯容器400は、混合容器300において製造された第3の溶融合金鉄と、精錬炉500、例えば、転炉から出鋼される溶鋼とを合湯する上で用いられる。合湯容器400は、混合容器300などの高温の溶融物を収めるように耐火物を含むことがよく、例えば、取鍋が用いらる。
図2は、本発明の実施形態に係る合金鋼の製造方法を示す手順図である。
図2に示したとおり、本発明の実施形態に係る合金鋼の製造方法は、マンガンを含有する第1の溶融合金鉄と、クロムを含有する第2の溶融合金鉄及び溶鋼を用意する過程(S110、S120、S160)と、第1の溶融合金鉄と第2の溶融合金鉄とを混合して第3の溶融合金鉄を製造する過程(S130)及び第3の溶融合金鉄を溶鋼に合湯して合金鋼を製造する過程(S170)を含む。
第1の溶解炉にマンガンを含有する原料、例えば、マンガン合金鉄(FeMn)を溶解させてマンガンを含有する第1の溶融合金鉄を製造(S112)する。
第1の溶融合金鉄が製造されれば、昇温工程、精錬工程を通じて第1の溶融合金鉄の温度を高め、第1の溶融合金鉄に含有されるリン(P)、炭素(C)などの不純物を取り除く。
また、マンガン合金鉄に比べてマンガンの含量が高い金属マンガンと溶融マンガンを投入することにより、第1の溶融合金鉄のマンガンの濃度を増加させることができる。このような過程は、必要に応じて、断続的にまたは連続的に行われてもよい。この際、第1の溶融合金鉄中のマンガンの濃度は、約70〜80重量%になるようにすることがよい。第1の溶融合金鉄のマンガンの濃度が提示された範囲よりも小さな場合には、第1の溶融合金鉄の合湯の量が増加してしまい、その結果、合湯のために製造される溶鋼の出鋼量を減らさなければならないという不都合がある。また、第1の溶融合金鉄のマンガンの濃度が提示された範囲よりも大きな場合には、合湯の際に用いられる第1の溶融合金鉄の量は減るのに対し、転炉において生産される溶鋼の量は制限的であるため、合金鋼の全体の生産量が減ってしまうという不都合がある。
第2の溶解炉にクロムを含有する原料、例えば、クロム合金鉄(FeCr)を溶解させてクロムを含有する第2の溶融合金鉄を製造(S122)する。
第2の溶融合金鉄が製造されれば、昇温工程、精錬工程を通じて第2の溶融合金鉄の温度を高め、第2の溶融合金鉄に含有されるリン(P)、炭素(C)などの不純物を取り除く。
このように、第1の溶融合金鉄と第2の溶融合金鉄が用意されれば、第1の保温炉と第2の保温炉において溶鋼と合湯するまで保温または加熱をしながら融点以上の温度に維持してもよい。この際、第1の保温炉に貯留された第1の溶融合金鉄と第2の保温炉に貯留された第2の溶融合金鉄は、一回の合湯量よりも多い量が貯留されてもよく、これを通じて、必要に応じて合湯過程を連続的に行うことができる。
そして、測定結果を分析(S150)して、分析結果に基づいて、第1の溶融合金鉄と第2の溶融合金鉄のうちの少なくともどちらか一方を第3の溶融合金鉄にさらに投入して所望の成分を有する第3の溶融合金鉄を製造することがよい。例えば、第3の溶融合金鉄の成分を測定し、その測定結果を分析して、第3の溶融合金鉄中のマンガンの含量が足りない場合には、第3の溶融合金鉄に第1の溶融合金鉄をさらに投入して第3の溶融合金鉄の成分を調整する。なお、測定結果を分析して第3の溶融合金鉄中のクロムの含量が足りない場合には、第3の溶融合金鉄に第2の溶融合金鉄をさらに投入して第3の溶融合金鉄の成分を調整することがよい。
次いで、第3の溶融合金鉄中のマンガン及びクロムの含量が目標の数値に調整されれば、溶鋼と第3の溶融合金鉄とを合湯してマンガン及びクロムの濃度が調整された合金鋼を製造(S170)してもよい。すなわち、転炉を傾動させて溶鋼を合湯容器に出鋼し、混合容器を傾動させて第3の溶融合金鉄を合湯容器に排出する。この際、溶鋼と第3の溶融合金鉄は、合湯容器に落下する力により均一に混合されるこよができる。
次いで、合金鋼は鋳造設備に運ばれて、鋳片、鋼板などを鋳造する上で用いられる。
このように、本発明においては、互いに異なる成分を有する溶融合金鉄をそれぞれ別々に製造した後、これらの溶融合金鉄を製造しようとする合金鋼の成分に適するように混合した後、溶鋼と合湯して合金鋼を製造するので、後続工程において合金鋼の成分を調整するために合金鉄をさらに投入する必要がない。したがって、合金鉄をさらに投入することにより起こる合金鋼の温度の落ち込みや大気との接触による汚れを極力抑えることができる。なお、合金鉄の成分の調整にかかる時間を短縮して工程効率及び生産性を向上させることができる。
前記合金鋼の製造方法は、前記第1の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第1の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことがよい。
前記第1の溶融合金鉄を融点以上の温度に維持する過程は、前記第1の保温炉内の第1の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことがよい。
前記合金鋼の製造方法は、前記第2の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第2の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことがよい。
前記第2の溶融合金鉄を融点以上の温度に維持する過程は、前記第2の保温炉内の第2の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことがよい。
Claims (15)
- マンガンを含有する第1の溶融合金鉄を用意する過程と、
クロムを含有する第2の溶融合金鉄を用意する過程と、
溶鋼を用意する過程と、
前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄とを混合して第3の溶融合金鉄を製造する過程と、
前記第3の溶融合金鉄と前記溶鋼とを合湯して合金鋼を製造する過程と、
を含むことを特徴とする合金鋼の製造方法。 - 前記第1の溶融合金鉄を用意する過程は、
第1の溶解炉においてマンガンを含有する原料を溶解させて第1の溶融合金鉄を製造する過程と、
前記第1の溶融合金鉄を第1の保温炉に装入する過程と、
前記第1の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第1の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第1の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことを特徴とする請求項2に記載の合金鋼の製造方法。
- 前記第1の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、
前記第1の溶融合金鉄よりもリン(P)の含量が少ない金属マンガン及び金属マンガンを溶解させた溶融マンガンのうちの少なくともどちらか一方を前記第1の保温炉に装入して第1の溶融合金鉄中のリン(P)の濃度を低減し、第1の溶融合金鉄中のマンガンの濃度を増加させる過程を含むことを特徴とする請求項3に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第1の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、
前記第1の保温炉内の第1の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことを特徴とする請求項4に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第2の溶融合金鉄を用意する過程は、
第2の溶解炉においてクロムを含有する原料を溶解させて第2の溶融合金鉄を製造する過程と、
前記第2の溶融合金鉄を第2の保温炉に装入する過程と、
前記第2の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第2の溶融合金鉄を製造する過程後に、前記第2の溶融合金鉄を精錬する過程を含むことを特徴とする請求項6に記載の合金鋼の製造方法。
- 前記第2の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、
前記第2の溶融合金鉄よりもリン(P)の含量が少ない金属クロム及び金属クロムを溶解させた溶融クロムのうちの少なくともどちらか一方を前記第2の保温炉に装入して第2の溶融合金鉄中のリン(P)の濃度を低減し、第2の溶融合金鉄中のクロムの濃度を増加させる過程を含むことを特徴とする請求項7に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第2の溶融合金鉄を融点以下の温度に維持する過程は、
前記第2の保温炉内の第2の溶融合金鉄を加熱する過程を含むことを特徴とする請求項8に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄を用意する過程においては、
前記合金鋼中のリンの濃度が140ppm以下になるように前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄中のリンの濃度を350ppm以下に制御することを特徴とする請求項9に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第3の溶融合金鉄を製造する過程は、
前記第1の保温炉に収められた第1の溶融合金鉄を混合容器に排出する過程と、
前記第2の保温炉に収められた第2の溶融合金鉄を混合容器に排出する過程と、
を含み、
前記第2の溶融合金鉄を前記第1の溶融合金鉄よりも先に排出することを特徴とする請求項10に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第3の溶融合金鉄を製造する過程においては、
前記第3の溶融合金鉄中のマンガンの成分とクロムの成分が6:1〜14:1の割合を有するように前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄とを混合することを特徴とする請求項11に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第3の溶融合金鉄を製造する過程においては、
前記合金鋼の全体の重量に対してマンガンが24重量%以上であり、クロムが3重量%以上になるように前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄とを混合することを特徴とする請求項12に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記第3の溶融合金鉄を製造する過程は、
前記第3の溶融合金鉄中のマンガンの含量とクロムの含量を測定する過程と、
測定された結果に基づいて、前記第1の溶融合金鉄と前記第2の溶融合金鉄のうちの少なくともどちらか一方を前記混合容器にさらに排出する過程と、
を含むことを特徴とする請求項13に記載の合金鋼の製造方法。 - 前記溶鋼を用意する過程において、
前記溶鋼の温度は、1600〜1700℃であることを特徴とする請求項14に記載の合金鋼の製造方法。
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