JP2515059B2 - 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 - Google Patents

含クロム溶鋼の脱炭精錬法

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JP2515059B2 JP3156928A JP15692891A JP2515059B2 JP 2515059 B2 JP2515059 B2 JP 2515059B2 JP 3156928 A JP3156928 A JP 3156928A JP 15692891 A JP15692891 A JP 15692891A JP 2515059 B2 JP2515059 B2 JP 2515059B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】含クロム溶鋼の脱炭精錬法におい
て、溶鋼中の[Cr]の酸化を抑え、効率よく脱炭を行
う含クロム溶鋼の脱炭精錬法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来ステンレス鋼のごとき11wt%以
上のクロムを含むような含クロム溶鋼の浴面下および浴
面上より酸素ガスまたは酸素ガス(以下、単に酸素とい
う)と不活性ガスの混合ガスを吹込む複合吹錬法におい
て、溶鋼中の[Cr]の酸化を抑え、効率よく脱炭を行
う方法として、例えば、特開昭55−158213号に
は、浴面下に酸素および不活性ガスを吹き込んで脱炭を
行うと同時に該酸素量の少なくとも、0.2倍に相当す
る量の酸素ガスを浴面上より供給し、浴面上より供給し
た酸素による二次燃焼反応熱によって、脱炭の促進をは
かる方法が記載されている。
【0003】また、特開昭59−166617号には、
上吹き酸素、底吹き酸素または不活性ガスを用いる複合
吹錬法で含クロム溶鋼を脱炭するに際し、鋼中[C]濃
度に応じて、ランス高さおよび上吹き酸素量を抑制する
ことによって、浴面から発生するスプラッシュを抑え、
また、上吹き酸素による二次燃焼反応熱によって、脱炭
の促進をはかる方法が記載されている。
【0004】一般に、複合吹錬による含クロム溶鋼の脱
炭は、浴面下により供給される酸素による脱炭と浴面上
より供給される酸素による脱炭に分けて考えられるが、
前記従来術は、いずれも浴面上より供給される酸素によ
る脱炭を改善した技術であって、浴面下および浴面上の
双方より供給される酸素による脱炭の関係については着
目されてない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】含クロム溶鋼の脱炭精
錬法において、底吹き条件およびを上吹き条件を好適な
範囲に維持することにより、溶鋼中[Cr]の酸化を抑
え、効率よく脱炭を行い、併せて、還元用Si原単位の
低減、精錬時間の短縮をはかるものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を有
利に解決したものであり、その要旨は炭素を0.3wt
%以上含有する含クロム溶鋼の浴面下および浴面上より
酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹込
む脱炭精錬法において、浴面下および浴面上より吹込む
ガスを下記の式、式および式を満足する条件下
で、吹込むことを特徴とする含クロム溶鋼の脱炭精錬法
である。
【0007】
【数2】
【0008】以上本発明について詳細に説明する。
【0009】本発明の含クロム溶鋼の脱炭精錬法は図1
に例示するように複合吹錬による脱炭精錬法であり、
(a)は静止浴状態、(b)はガス吹込み状態を示し、
図中の1は上吹きランス、2は底吹き羽口、3は溶鋼、
4はスラグを示し、上吹きランス1および底吹き羽口か
ら酸素または酸素と不活性ガスとの混合ガスを吹込む。
図中5は火点部を示す。
【0010】本発明は、含クロム溶鋼の複合吹錬におい
て、浴面下から一定流量以上の酸素または混合ガスを吹
込むことによって、溶鋼を積極的に攪拌し、浴面の流動
を活発にする。一方、浴面上より吹込んだ酸素によっ
て、浴面上に高温域を形成させ、浴面において、前記の
活発な流動作用と高温作用とによって、脱炭が極めて効
率的に進行することに着目したものである。
【0011】まず、底吹き条件としては式を満足する
必要がある。図2は底吹きのみの吹錬において、底吹き
ガス流量と脱炭酸素効率の関係を示す。なお、脱炭酸素
効率は底吹き酸素のうち脱炭に使用された酸素の割合を
示す。また、吹錬前の[Si]濃度は0.1wt%以下
の値であった。図2より底吹きガス流量が0.4Nm3
/min・T以上で脱炭酸素効率が高位に安定する。底
吹きガス流量が0.4Nm3 min・Tよりも少ない場
合、鋼浴の攪拌力が小さくなり、供給された酸素が
[C]と反応するための反応界面積が小さくなり、供給
された酸素は[Cr]酸化に使用されスラグ中に(Cr
23 )として移行することにる。従って、底吹きガ
ス流量は式を満足する必要がある。
【0012】
【数3】
【0013】なお、脱炭速度比率は底吹き酸素量1.0
Nm3 /min・Tで、上吹き酸素量の比率が0の場合
の平均脱炭速度を100として指数化したものである。
また底吹きガス流量は1.0Nm3 /min・Tで、上
吹きガスによる浴面の凹み率L/L0 は0.1の場合の
値である。図3より横軸の値が0.20以上で0.65
以下の場合に縦軸の値が高位に安定する。これは上吹き
酸素量比率が小さい場合、上吹き酸素は底吹き酸素によ
る脱炭反応で生じたCOガスと反応してCO2ガスを生
成する二次燃焼反応に殆どが使用され、脱炭反応に有効
に使用されない。また、上吹き酸素量比率が大きい場
合、上吹き火点部に供給される酸素量が過剰になり過
ぎ、供給された酸素が高酸素濃度の溶鋼を生成する以外
に[Cr]の酸化にも使用され、スラグ中の(Cr2
3 )濃度の上昇に働くことによる。従って、上吹き酸素
量の比率は式を満足する必要がある。
【0014】図4は上吹きガスによる浴面の凹み率[L
/L0 ]と脱炭酸素効率の関係を示す。なお、脱炭酸素
効率は上吹き酸素のうち脱炭に使用された酸素の割合を
示す。なお、吹錬前の溶鋼中[Si]濃度は0.1wt
%以下であり、上吹きガスによる浴面の凹み率は図1に
基づいて説明される。
【0015】図1(a)の静止浴状態での鋼浴深さL0
の溶鋼3に上吹きおよび底吹きのガスを供給すること
で、(b)の状態になる。ここで、上吹きガスによる浴
面の凹み深さLは式、式によって導かれる。
【0016】
【数4】
【0017】つまり、上吹きランス・ギャップhを小さ
くし、吹込むガスの流速を大きくとることによって、浴
面の凹み深さLが大きくなり、L/L0 も大きくなるこ
とになる。
【0018】図4よりL/L0 が0.04以上で0.4
以下の範囲で縦軸の値が高位安定する。これは、L/L
0 が小さい場合、上吹きより供給される酸素の中で鋼浴
表面まで到達する酸素の率が小さく、該酸素は気相中
で二次燃焼反応に使用され、脱炭反応に有効に使用され
ない。、また、L/L0 が大きい場合、上吹きより供給
される酸素の殆どが鋼浴表面まで到達するが、局部的に
集中して酸素が供給されるために、溶鋼中の[Cr]の
酸化に使用されるために、脱炭反応に有効に使用されな
い。また、L/L0 が大き過ぎると、溶鋼のスプラッシ
ュ量が大きくなり、安定な操業が行えない問題点があ
る。従って、L/L0 の値は式を満足する必要があ
る。
【0019】図5に底吹き酸素量0.6Nm3 /min
・T、底吹き不活性ガス流量0.2Nm 3 /min・
T、上吹き酸素量0.4Nm3 /min・Tの条件下に
おける溶鋼中[C]濃度と脱炭酸素効率の関係を示す。
なお、脱炭酸素効率は上吹きおよび底吹きによって供給
した酸素の脱炭に使用された割合を示す。図5より、炭
素濃度0.3wt%以上では脱炭酸素効率は高位に安定
するが、炭素濃度0.3wt%未満では急激に低下す
る。つまり、溶鋼中[Cr]の酸化が進行し、スラグ中
の(Cr 2 3 )の量および濃度が急激に上昇する。こ
のような状態では、酸素ガスの供給条件を変えても脱炭
反応に対して、十分な効果が得られない。
【0020】以上より、炭素濃度が0.3wt%以上の
含クロム溶鋼の複合吹錬法による脱炭精錬において、溶
鋼中の[Cr]の酸化を抑え、効率よく脱炭を行うに
は、先に示した式、式および式を満足する条件下
で行う必要がある。操業においては溶鋼温度との対応で
条件を設定する必要があるが、粗溶鋼の装入時に溶鋼組
成および溶鋼温度を把握し、これを基に、上吹き条件お
よび底吹きの条件を決定して、精錬を行う。L/L0
調整は基本的には上吹きランス・ギャップの調整により
操業する。なお、目標温度より溶鋼温度が低い場合には
上吹き酸素量を多めにして操業することにより、調整が
可能である。
【0021】
【作用】含クロム溶鋼のい脱炭精錬では、下記式で示
される脱炭反応と同時に式で示される溶鋼中[Cr]
の酸化反応も進行する。
【0022】 [C]+1/2 O2 ────→CO(g) ……………… 2[Cr]+3/2 O2 ──→(Cr23 ) ………… また、上吹きにより酸素を吹き込む場合には、上記の反
応以外に式で示される二次燃焼反応が進行する。
【0023】 CO+1/2 O2 (g)──→CO2 (g)…………… この二次燃焼反応は発熱反応であり、適度に制御するこ
とにより、上吹き酸素の火点部5の温度が上昇し、脱炭
反応を有利に進めることが可能である。しかし、過剰な
二次燃焼反応の進行は上吹きにより供給される酸素が脱
炭反応に使用されなくなって、不利となる。従って、
式および式で示した条件によって、二次燃焼反応を制
御することによって、脱炭反応を効率よく進めること
が、可能である。
【0024】脱炭反応は[C]濃度によって律速過程が
変化する。低[C]濃度側では律速過程は[C]の移動
であり、鋼浴の攪拌を強化することによって[C]の移
動が促進されて、脱炭速度が増大する。この状態で、上
吹きガスを制御しても、脱炭速度の向上にはつながらな
い。
【0025】一方、高[C]濃度では鋼浴への酸素の供
給が律速過程であり、鋼浴への酸素の供給条件を好適な
範囲に維持することで脱炭速度が向上する。しかし、こ
のような領域においても、攪拌力が弱過ぎると反応界面
積が小さくなり、脱炭反応が[Cr]の酸化に優先して
進行しない。このために、一定の攪拌力が必要となり、
式の関係が導出される。
【0026】
【実施例】SUS304スレンレス鋼(8wt%Ni−
18wt%Cr)60ton処理において、図1(b)
に示す実施態様で図6に示す酸素ガスとArガスの供給
パターンで実施した。なお、脱炭開始時の[C]濃度は
1.5wt%とし、また、[C]濃度0.2wt%以下
では上吹きを中止し、底吹きのみでの精錬を行った。
【0027】表1に脱炭の精錬条件の実施例を示す。
【0028】なお、本発明の実施例は先に示した式、
式および式を満足するように精錬を実施した。比較
例のNo.6およびNo.8は従来法として一般に実施
されている方法と認められる特開昭55−15213号
の方法に従った。また、比較例のNo.7は底吹きガス
流量およびL/L0 が本発明条件外の例、No.9は上
吹き酸素量比率が本発明外の例、No.10は底吹きガ
ス流量、L/L0 および上吹き酸素量比率が本発明外の
例である。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】実施結果を表2に示す。表中の平均脱炭酸
素効率は[C]≧0.3wt%での値、脱炭速度指数は
No.6の例を100とし、かつ供給酸素ガス流量で比
例換算した値、また、還元用Si原単位および精練時間
はNo.6の例を100として換算した値である。
【0032】
【発明の効果】本発明法によると、含クロム溶鋼の脱炭
精錬において、脱炭酸素効率が向上し、かつ同一供給酸
素ガス量での脱炭速度の向上がはかられる。また、還元
用Si原単位が低減すると共に、精錬時間が短縮され
る。これにより、精錬コストの大幅な低減ができると共
に、生産性の向上がはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様例の説明図で、(a)は静止
浴状態、(b)はガス吹込み状態を示す図。
【図2】本発明法における底吹きガス流量の限定理由を
示す図。
【図3】本発明法における上吹き酸素量比率の限定理由
を示す図。
【図4】本発明法における上吹きによるL/L0 の限定
理由を示す図。
【図5】本発明法における炭素濃度の限定理由を示す
図。
【図6】実施例におけるガス供給パターンの例を示す
図。
【符号の説明】
1…上吹きランス 2…底吹き羽口 3…溶鋼 4…スラグ 5…火点部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 健 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式 会社光製鐵所内 (72)発明者 平田 浩 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 中央研究本部内 (72)発明者 辻野良二 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 中央研究本部内 (56)参考文献 特開 昭60−230930(JP,A) 特開 昭60−194007(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素を0.3wt%以上含有する含クロ
    ム溶鋼の浴面下および浴面上より酸素ガスまたは酸素ガ
    スと不活性ガスの混合ガスを吹込む脱炭精錬法におい
    て、浴面下および浴面上より吹込むガスを下記の式、
    式および式を満足する条件下で、吹込むことを特徴
    とする含クロム溶鋼の脱炭精錬法。 【数1】
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