JP3099152B2 - 含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法 - Google Patents
含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気炉−脱炭精錬炉工程
にて含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、鋼の熱間加工性
に悪影響を及ぼすＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物を効率よく
除去する方法に関する。
にて含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、鋼の熱間加工性
に悪影響を及ぼすＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物を効率よく
除去する方法に関する。
【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中のＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの不純物の除去に関する定量的な知見はない。
Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎは鋼の熱間加工性に悪影響を及ぼすた
めに低濃度の方が好ましく、一般的に鋼の母地の性状に
合わせて上限が定められている。
以上のクロムを含むような含クロム溶鋼中のＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの不純物の除去に関する定量的な知見はない。
Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎは鋼の熱間加工性に悪影響を及ぼすた
めに低濃度の方が好ましく、一般的に鋼の母地の性状に
合わせて上限が定められている。
【０００３】普通鋼においては、例えば「材料とプロセ
ス」、ｖｏｌ．１、 No.４、ｐａｇｅ １１６９〜１１
７２（１９８８年）に示されているように、Ｐｂ、Ｚｎ
は溶鋼の攪拌ガス流量の増大により除去が促進されるこ
と、およびＳｎは若干の除去が可能であることが示され
ている。しかし原料溶解時の不純物の除去についての知
見はなく、また含クロム溶鋼については、多量に含まれ
るクロムの影響が不明なために、脱炭精錬時の除去およ
び除去限界値を求めるような定量的な知見はない。
ス」、ｖｏｌ．１、 No.４、ｐａｇｅ １１６９〜１１
７２（１９８８年）に示されているように、Ｐｂ、Ｚｎ
は溶鋼の攪拌ガス流量の増大により除去が促進されるこ
と、およびＳｎは若干の除去が可能であることが示され
ている。しかし原料溶解時の不純物の除去についての知
見はなく、また含クロム溶鋼については、多量に含まれ
るクロムの影響が不明なために、脱炭精錬時の除去およ
び除去限界値を求めるような定量的な知見はない。
【０００４】そのため、配合する原料の不純物含有量の
規制あるいは配合量の規制を行ったり、スラグ中のクロ
ム酸化物の還元および成分、温度の調整を行う最終精錬
期に添加する還元材、成分調整材および冷却材について
は、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度管理を徹底し、かつ濃度の
低い材料を優先的に使用すると共に、過剰のガス吹込み
を行っていた。
規制あるいは配合量の規制を行ったり、スラグ中のクロ
ム酸化物の還元および成分、温度の調整を行う最終精錬
期に添加する還元材、成分調整材および冷却材について
は、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度管理を徹底し、かつ濃度の
低い材料を優先的に使用すると共に、過剰のガス吹込み
を行っていた。
【０００５】しかし、このような操業管理を行っても所
定のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの規制値を外れることがある。ま
たＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度の低い材料は高価格であり、
コスト高を招く。さらにＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度を下げ
るための過剰のガス吹込みでもコスト高を招き、効率的
な精錬法とは言えない。
定のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの規制値を外れることがある。ま
たＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度の低い材料は高価格であり、
コスト高を招く。さらにＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度を下げ
るための過剰のガス吹込みでもコスト高を招き、効率的
な精錬法とは言えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は電気炉−脱炭
精錬炉工程にて含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、脱炭
精錬後のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度を効率よく所定値以下
にするための、原料の種類および配合量、および溶解保
持時間の決定を可能にすることによって不純物濃度の低
い溶鋼を得ることを課題とする。
精錬炉工程にて含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、脱炭
精錬後のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度を効率よく所定値以下
にするための、原料の種類および配合量、および溶解保
持時間の決定を可能にすることによって不純物濃度の低
い溶鋼を得ることを課題とする。
【０００７】
【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、電気炉−脱炭精錬炉工程にて
含クロム溶鋼を溶製するに際して、前記電気炉に装入す
る配合原料中の〔Ｃ〕濃度を１．２ｍａｓｓ％以上と
し、かつ下記（１）〜（３）式で与えられるＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの除去率に基づいて、所定の溶解保持時間で脱
炭精錬後のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする原
料の種類および配合量を決定することを特徴とする。
利に解決したものであり、電気炉−脱炭精錬炉工程にて
含クロム溶鋼を溶製するに際して、前記電気炉に装入す
る配合原料中の〔Ｃ〕濃度を１．２ｍａｓｓ％以上と
し、かつ下記（１）〜（３）式で与えられるＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの除去率に基づいて、所定の溶解保持時間で脱
炭精錬後のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする原
料の種類および配合量を決定することを特徴とする。
【０００８】 〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕0 ＝０．０５０×１０-0.020t-0.12([C] 0-1.2)…（１） 〔Ｚｎ〕f ／〔Ｚｎ〕0 ＝０．０４８×１０-0.024t-0.14([C] 0-1.2)…（２） 〔Ｓｎ〕f ／〔Ｓｎ〕0 ＝０．９５×１０-0.0015t-0.022([C] 0-1.2)…（３） ｔ；電気炉溶解時の原料溶け落ち後からの溶解保持時間
（ｍｉｎ） 〔Ｃ〕０；原料配合時の〔Ｃ〕濃度（ｍａｓｓ％） 〔Ｐｂ〕、〔Ｚｎ〕、〔Ｓｎ〕；配合原料中または溶鋼
中の各々の濃度（ｐｐｍ）を示し、添字の０は原料配合
時、ｆは脱炭終了時を示す。
（ｍｉｎ） 〔Ｃ〕０；原料配合時の〔Ｃ〕濃度（ｍａｓｓ％） 〔Ｐｂ〕、〔Ｚｎ〕、〔Ｓｎ〕；配合原料中または溶鋼
中の各々の濃度（ｐｐｍ）を示し、添字の０は原料配合
時、ｆは脱炭終了時を示す。
【０００９】また、前記（１）〜（３）式に基づいて所
定の原料の種類および配合量の下で脱炭精錬後のＰｂ、
Ｚｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする溶解保持時間を決定
し確保することを特徴とする。以下本発明について詳細
に説明する。本発明は図１に例示するような電気炉−脱
炭精錬炉を用いた含クロム溶鋼の溶製工程に適用するも
のであり、図１（ａ）は原料溶解用の電気炉、（ｂ）は
脱炭精錬用のＡＯＤ炉、（ｃ）は同じく脱炭精錬用の上
底吹き転炉とよばれている。電気炉では、スクラップ、
合金類、ダスト類を所定量配合し、電気エネルギーにて
溶解する。溶け落ち後に溶鋼の昇温を行い、酸化物の還
元および成分、温度調整のために所定時間保持後、取鍋
に出鋼する。出鋼後、脱炭精錬炉に装入する。脱炭精錬
炉では酸素ガスまたは酸素ガスとアルゴン、窒素などの
希釈ガスの混合ガスを吹込むが、高〔Ｃ〕濃度側では酸
素ガスの比率を高くし、その後、溶鋼中のクロムの酸化
を抑えるために、酸素ガスの比率を下げていくパターン
で脱炭が行われ、最終的には〔Ｃ〕０．１ｍａｓｓ％以
下まで脱炭される。脱炭後、脱炭時に酸化し、スラグ中
に移行したクロム酸化物を還元すると同時に、成分、温
度の調整を行う最終精錬を行い、出鋼し、鋳造に供す
る。
定の原料の種類および配合量の下で脱炭精錬後のＰｂ、
Ｚｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする溶解保持時間を決定
し確保することを特徴とする。以下本発明について詳細
に説明する。本発明は図１に例示するような電気炉−脱
炭精錬炉を用いた含クロム溶鋼の溶製工程に適用するも
のであり、図１（ａ）は原料溶解用の電気炉、（ｂ）は
脱炭精錬用のＡＯＤ炉、（ｃ）は同じく脱炭精錬用の上
底吹き転炉とよばれている。電気炉では、スクラップ、
合金類、ダスト類を所定量配合し、電気エネルギーにて
溶解する。溶け落ち後に溶鋼の昇温を行い、酸化物の還
元および成分、温度調整のために所定時間保持後、取鍋
に出鋼する。出鋼後、脱炭精錬炉に装入する。脱炭精錬
炉では酸素ガスまたは酸素ガスとアルゴン、窒素などの
希釈ガスの混合ガスを吹込むが、高〔Ｃ〕濃度側では酸
素ガスの比率を高くし、その後、溶鋼中のクロムの酸化
を抑えるために、酸素ガスの比率を下げていくパターン
で脱炭が行われ、最終的には〔Ｃ〕０．１ｍａｓｓ％以
下まで脱炭される。脱炭後、脱炭時に酸化し、スラグ中
に移行したクロム酸化物を還元すると同時に、成分、温
度の調整を行う最終精錬を行い、出鋼し、鋳造に供す
る。
【００１０】本発明は上記工程の中で、特に電気炉での
溶け落ち後からの保持状態時および脱炭精錬炉での脱炭
精錬時にＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物の除去が顕著である
ことを見出したことに基づくものである。まず、原料配
合時の不純物濃度の算出方法について説明する。電気炉
においては溶解後の成分の目標値を達成するために、種
々のスクラップ、合金類およびダスト類が配合され溶解
される。この時、不可避的に存在するＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎ
等の不純物もピックアップされる。配合する原料の不純
物濃度および配合量を表１に示すとおりとすると、配合
原料よりピックアップされるＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度は
（４）〜（６）式によって求められる。
溶け落ち後からの保持状態時および脱炭精錬炉での脱炭
精錬時にＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物の除去が顕著である
ことを見出したことに基づくものである。まず、原料配
合時の不純物濃度の算出方法について説明する。電気炉
においては溶解後の成分の目標値を達成するために、種
々のスクラップ、合金類およびダスト類が配合され溶解
される。この時、不可避的に存在するＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎ
等の不純物もピックアップされる。配合する原料の不純
物濃度および配合量を表１に示すとおりとすると、配合
原料よりピックアップされるＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの濃度は
（４）〜（６）式によって求められる。
【００１１】
【表１】
【００１２】 〔Ｐｂ〕0 ＝（ａPbＷa ＋ｂPbＷb ＋ｃPbＷc ＋ｄPbＷd ＋ｅPbＷe ＋ｆPbＷf ）÷Ｗm ……（４） 〔Ｚｎ〕0 ＝（ａZnＷa ＋ｂZnＷb ＋ｃZnＷc ＋ｄZnＷd ＋ｅZnＷe ＋ｆZnＷf ）÷Ｗm ……（５） 〔Ｓｎ〕0 ＝（ａSnＷa ＋ｂSnＷb ＋ｃSnＷc ＋ｄSnＷd ＋ｅSnＷe ＋ｆSnＷf ）÷Ｗm ……（６） ここで、〔Ｐｂ〕0 、〔Ｚｎ〕0 、〔Ｓｎ〕0 はＰｂ、
Ｚｎ、Ｓｎの原料配合時の濃度（ｐｐｍ）を示し、Ｗm
は配合原料の総量（ｔｏｎ）を示す。
Ｚｎ、Ｓｎの原料配合時の濃度（ｐｐｍ）を示し、Ｗm
は配合原料の総量（ｔｏｎ）を示す。
【００１３】次に、電気炉溶解時のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの
除去について説明する。電気炉では溶解初期より電気エ
ネルギーの集中する部分より溶け始め、約６０〜９０ｍ
ｉｎで全体が溶け落ちる。その後、一定の保持時間経過
後出鋼される。図２に６０ｔ電気炉を用いて、ＳＵＳ３
０４ステンレス鋼の溶解を行った場合の溶け落ちからの
溶解保持時間と〔Ｐｂ〕の除去率ηPbの関係を示す。な
お、〔Ｐｂ〕の除去率ηPbは（７）式を用いて算出し
た。
除去について説明する。電気炉では溶解初期より電気エ
ネルギーの集中する部分より溶け始め、約６０〜９０ｍ
ｉｎで全体が溶け落ちる。その後、一定の保持時間経過
後出鋼される。図２に６０ｔ電気炉を用いて、ＳＵＳ３
０４ステンレス鋼の溶解を行った場合の溶け落ちからの
溶解保持時間と〔Ｐｂ〕の除去率ηPbの関係を示す。な
お、〔Ｐｂ〕の除去率ηPbは（７）式を用いて算出し
た。
【００１４】 ηPb＝１−（〔Ｐｂ〕1 ／〔Ｐｂ〕0 ） ……（７） ここで、〔Ｐｂ〕1 は脱炭開始前の〔Ｐｂ〕濃度（ｐｐ
ｍ）を示す。同様に、図３は溶け落ちからの溶解保持時
間（以下単に溶解保持時間と称す）と〔Ｚｎ〕の除去率
ηZnの関係を示し、図４は溶解保持時間と〔Ｓｎ〕の除
去率ηSnの関係を示す。いずれも、溶け落ち時点で不純
物の除去が進行しており、また溶解保持時間の増大によ
り、除去率も増加する。各図中の実線は不純物の最低の
除去率を示し、保持時間ｔの関数として（８）〜（10）
式で表される。
ｍ）を示す。同様に、図３は溶け落ちからの溶解保持時
間（以下単に溶解保持時間と称す）と〔Ｚｎ〕の除去率
ηZnの関係を示し、図４は溶解保持時間と〔Ｓｎ〕の除
去率ηSnの関係を示す。いずれも、溶け落ち時点で不純
物の除去が進行しており、また溶解保持時間の増大によ
り、除去率も増加する。各図中の実線は不純物の最低の
除去率を示し、保持時間ｔの関数として（８）〜（10）
式で表される。
【００１５】 〔Ｐｂ〕1 ／〔Ｐｂ〕0 ＝０．５０×１０-0.020t ……（８） 〔Ｚｎ〕1 ／〔Ｚｎ〕0 ＝０．４８×１０-0.024t ……（９） 〔Ｓｎ〕1 ／〔Ｓｎ〕0 ＝１．０×１０-0.0015t ……(10) これらの式を用いれば、脱炭開始前の不純物濃度を算出
することが可能である。
することが可能である。
【００１６】次に、脱炭精錬時のＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの除
去について説明する。図５に６０ｔＡＯＤ炉を用いて、
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼を脱炭した場合の原料配合時
の〔Ｃ〕濃度とＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物除去率の関係
を示す。各不純物の除去率とも〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓ
ｓ％までは〔Ｃ〕濃度増大とともに除去率は直線的に増
加し、〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓｓ％以上では飽和し、除
去率は安定する傾向にある。従って、安定した不純物の
除去を行うには、電気炉に装入する配合原料中の〔Ｃ〕
濃度を１．２ｍａｓｓ％以上とすることが必要である。
去について説明する。図５に６０ｔＡＯＤ炉を用いて、
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼を脱炭した場合の原料配合時
の〔Ｃ〕濃度とＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物除去率の関係
を示す。各不純物の除去率とも〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓ
ｓ％までは〔Ｃ〕濃度増大とともに除去率は直線的に増
加し、〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓｓ％以上では飽和し、除
去率は安定する傾向にある。従って、安定した不純物の
除去を行うには、電気炉に装入する配合原料中の〔Ｃ〕
濃度を１．２ｍａｓｓ％以上とすることが必要である。
【００１７】図６に６０ｔＡＯＤ炉を用いて、原料配合
時の〔Ｃ〕濃度が１．２ｍａｓｓ％以上のＳＵＳ ３０
４ ステンレス鋼を脱炭した場合の原料配合時の〔Ｃ〕
濃度と〔Ｐｂ〕の除去率ηPbの関係を示す。なお、〔Ｐ
ｂ〕の除去率ηPbは(11)式を用いて算出した。 ηPb＝１−（〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕1 ） ………(11) ここで、〔Ｐｂ〕f は脱炭終了時の〔Ｐｂ〕濃度（ｐｐ
ｍ）を示す。
時の〔Ｃ〕濃度が１．２ｍａｓｓ％以上のＳＵＳ ３０
４ ステンレス鋼を脱炭した場合の原料配合時の〔Ｃ〕
濃度と〔Ｐｂ〕の除去率ηPbの関係を示す。なお、〔Ｐ
ｂ〕の除去率ηPbは(11)式を用いて算出した。 ηPb＝１−（〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕1 ） ………(11) ここで、〔Ｐｂ〕f は脱炭終了時の〔Ｐｂ〕濃度（ｐｐ
ｍ）を示す。
【００１８】同様に、図７には原料配合時の〔Ｃ〕濃度
と〔Ｚｎ〕の除去率ηZnの関係を示し、図８には原料配
合時の〔Ｃ〕濃度と〔Ｓｎ〕の除去率ηSnの関係を示
す。いずれも、原料配合時の〔Ｃ〕濃度の増大により、
除去率が増加する。各図中の実線は不純物の最低の除去
率を示し、原料配合時の〔Ｃ〕濃度〔Ｃ〕０の関数とし
て(12)〜(14)式で表される。
と〔Ｚｎ〕の除去率ηZnの関係を示し、図８には原料配
合時の〔Ｃ〕濃度と〔Ｓｎ〕の除去率ηSnの関係を示
す。いずれも、原料配合時の〔Ｃ〕濃度の増大により、
除去率が増加する。各図中の実線は不純物の最低の除去
率を示し、原料配合時の〔Ｃ〕濃度〔Ｃ〕０の関数とし
て(12)〜(14)式で表される。
【００１９】 〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕1 ＝０．１０×１０-0.12([C] 0-1.2) ……(12) 〔Ｚｎ〕f ／〔Ｚｎ〕1 ＝０．１０×１０-0.14([C] 0-1.2) ……(13) 〔Ｓｎ〕f ／〔Ｓｎ〕1 ＝０．９５×１０-0.022([C] 0-1.2) ……(14) これらの式を用いれば、脱炭終了時の不純物濃度を算出
することが可能である。
することが可能である。
【００２０】（８）〜(10)式および(12)〜(14)式を結合
させることによって、原料配合時と脱炭終了時の不純物
濃度の関係が（１）〜（３）式のように導出される。 〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕0 ＝０．０５０×１０-0.020t-0.12([C] 0-1.2)…（１） 〔Ｚｎ〕f ／〔Ｚｎ〕0 ＝０．０４８×１０-0.024t-0.14([C] 0-1.2)…（２） 〔Ｓｎ〕f ／〔Ｓｎ〕0 ＝０．９５×１０-0.0015t-0.022([C] 0-1.2)…（３） ｔ；電気炉溶解時の原料溶け落ち後からの溶解保持時間
（ｍｉｎ） 〔Ｃ〕０；原料配合時の〔Ｃ〕濃度（ｍａｓｓ％） 〔Ｐｂ〕、〔Ｚｎ〕、〔Ｓｎ〕；配合原料中または溶鋼
中の各々の濃度（ｐｐｍ）を示し、添字の０は原料配合
時、ｆは脱炭終了時を示す。
させることによって、原料配合時と脱炭終了時の不純物
濃度の関係が（１）〜（３）式のように導出される。 〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕0 ＝０．０５０×１０-0.020t-0.12([C] 0-1.2)…（１） 〔Ｚｎ〕f ／〔Ｚｎ〕0 ＝０．０４８×１０-0.024t-0.14([C] 0-1.2)…（２） 〔Ｓｎ〕f ／〔Ｓｎ〕0 ＝０．９５×１０-0.0015t-0.022([C] 0-1.2)…（３） ｔ；電気炉溶解時の原料溶け落ち後からの溶解保持時間
（ｍｉｎ） 〔Ｃ〕０；原料配合時の〔Ｃ〕濃度（ｍａｓｓ％） 〔Ｐｂ〕、〔Ｚｎ〕、〔Ｓｎ〕；配合原料中または溶鋼
中の各々の濃度（ｐｐｍ）を示し、添字の０は原料配合
時、ｆは脱炭終了時を示す。
【００２１】一般に、脱炭終了後の最終精錬期で行うス
ラグ中のクロム酸化物の還元および成分、温度調整で
は、添加材料による不純物のピックアップが生じるが、
添加材料は一般に不純物濃度の低いものが使用されるこ
と、および攪拌ガスによって若干の不純物の除去が進行
するために、最終精錬期での不純物のピックアップは微
量であり、製品の熱間加工性を維持するための不純物濃
度は脱炭終了時の不純物濃度により決定することができ
る。
ラグ中のクロム酸化物の還元および成分、温度調整で
は、添加材料による不純物のピックアップが生じるが、
添加材料は一般に不純物濃度の低いものが使用されるこ
と、および攪拌ガスによって若干の不純物の除去が進行
するために、最終精錬期での不純物のピックアップは微
量であり、製品の熱間加工性を維持するための不純物濃
度は脱炭終了時の不純物濃度により決定することができ
る。
【００２２】本発明によれば、（１）〜（３）式により
電気炉溶解時および脱炭精錬時の不純物除去量が定量化
できるために、原料配合時に脱炭精錬後の不純物濃度を
所定値以下にするための原料の種類および配合量を決定
することが可能となるため、その原料の種類および配合
量を電気炉に装入すれば前記不純物濃度を所定値以下に
することができる。
電気炉溶解時および脱炭精錬時の不純物除去量が定量化
できるために、原料配合時に脱炭精錬後の不純物濃度を
所定値以下にするための原料の種類および配合量を決定
することが可能となるため、その原料の種類および配合
量を電気炉に装入すれば前記不純物濃度を所定値以下に
することができる。
【００２３】また、所定の原料の種類および配合量が決
まれば、原料配合時の不純物濃度が算出できるために、
（１）〜（３）式を用いることにより、脱炭終了時の不
純物濃度を所定値以下にするための溶解保持時間を決定
することができるので、その溶解保持時間を確保すれば
前記不純物濃度を所定値以下にすることができる。な
お、溶解保持時間は長すぎると、エネルギーのロスおよ
び炉耐火物の損耗を招くために、４０ｍｉｎ以下が好ま
しい。また、原料配合時の〔Ｃ〕濃度も高すぎると脱炭
精錬炉の負荷が大きくなるために、３．０ｍａｓｓ％以
下が好ましい。
まれば、原料配合時の不純物濃度が算出できるために、
（１）〜（３）式を用いることにより、脱炭終了時の不
純物濃度を所定値以下にするための溶解保持時間を決定
することができるので、その溶解保持時間を確保すれば
前記不純物濃度を所定値以下にすることができる。な
お、溶解保持時間は長すぎると、エネルギーのロスおよ
び炉耐火物の損耗を招くために、４０ｍｉｎ以下が好ま
しい。また、原料配合時の〔Ｃ〕濃度も高すぎると脱炭
精錬炉の負荷が大きくなるために、３．０ｍａｓｓ％以
下が好ましい。
【００２４】
【作用】図９に溶鋼温度と各種金属元素の純金属状態で
の蒸気圧の関係を示す。Ｐｂ、Ｚｎ、ＳｎはＦｅ、Ｃ
ｒ、Ｎｉに比べ蒸気圧が大きく、１５００〜１７５０℃
の溶鋼温度状態では蒸発による除去が進行する。また、
蒸発除去速度は蒸気圧の高いＺｎ、Ｐｂ、Ｓｎの順に大
きいものと考えられる。
の蒸気圧の関係を示す。Ｐｂ、Ｚｎ、ＳｎはＦｅ、Ｃ
ｒ、Ｎｉに比べ蒸気圧が大きく、１５００〜１７５０℃
の溶鋼温度状態では蒸発による除去が進行する。また、
蒸発除去速度は蒸気圧の高いＺｎ、Ｐｂ、Ｓｎの順に大
きいものと考えられる。
【００２５】この蒸発除去反応は、溶鋼内での蒸発元素
の反応界面への移動あるいは蒸発元素の反応界面から気
相側への離脱が反応の律速過程と考えられている。この
反応を促進させる要因としては、下記が挙げられる。 １）溶鋼温度を上昇させる。 ２）雰囲気を減圧あるいは真空状態にする。
の反応界面への移動あるいは蒸発元素の反応界面から気
相側への離脱が反応の律速過程と考えられている。この
反応を促進させる要因としては、下記が挙げられる。 １）溶鋼温度を上昇させる。 ２）雰囲気を減圧あるいは真空状態にする。
【００２６】３）反応界面積を大きくするために、ガス
発生速度を大きくする。 含クロム溶鋼の溶解およびＡＯＤ法、上底吹き転炉法で
行う脱炭精錬は大気圧下で行うために、２）の効果を享
受することはできない。従って、１）および３）がポイ
ントとなる。従来より、１）および３）効果は定性的に
示されていたが、特にクロムを多量に含む含クロム溶鋼
の分野については溶鋼中クロムの影響が不明なために、
定量的な知見はなかった。本発明では、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓ
ｎの除去率が蒸気圧、溶解保持時間および原料配合時の
〔Ｃ〕濃度に依存し、〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓｓ％以上
で飽和することを見出し定式化した。
発生速度を大きくする。 含クロム溶鋼の溶解およびＡＯＤ法、上底吹き転炉法で
行う脱炭精錬は大気圧下で行うために、２）の効果を享
受することはできない。従って、１）および３）がポイ
ントとなる。従来より、１）および３）効果は定性的に
示されていたが、特にクロムを多量に含む含クロム溶鋼
の分野については溶鋼中クロムの影響が不明なために、
定量的な知見はなかった。本発明では、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓ
ｎの除去率が蒸気圧、溶解保持時間および原料配合時の
〔Ｃ〕濃度に依存し、〔Ｃ〕濃度１．２ｍａｓｓ％以上
で飽和することを見出し定式化した。
【００２７】溶解保持時間が長いほど高温状態に維持さ
れる時間が長くなり反応時間が稼げるために、除去率が
大きくなると考えられる。また、原料配合時の〔Ｃ〕濃
度が高いほど、脱炭精錬時発生するＣＯガス量が増大
し、除去率が大きくなると考えられる。また、鋼の熱間
加工性等より、不純物の含有量は一般的に、鋼種毎に上
限が規制されており、規制値を満足するために、（１）
〜（３）式を利用して、溶解保持時間を決定すれば効率
的な溶製が可能となる。
れる時間が長くなり反応時間が稼げるために、除去率が
大きくなると考えられる。また、原料配合時の〔Ｃ〕濃
度が高いほど、脱炭精錬時発生するＣＯガス量が増大
し、除去率が大きくなると考えられる。また、鋼の熱間
加工性等より、不純物の含有量は一般的に、鋼種毎に上
限が規制されており、規制値を満足するために、（１）
〜（３）式を利用して、溶解保持時間を決定すれば効率
的な溶製が可能となる。
【００２８】
【実施例】６０ｔｏｎ電気炉−ＡＯＤ炉工程にて、ＳＵ
Ｓ３０４ステンレス鋼（８ｍａｓｓ％Ｎｉ−１８ｍａｓ
ｓ％Ｃｒ）を対象として行った実施例について説明す
る。表２に電気炉原料配合時に使用した主な原料の種類
とＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物濃度を示す。
Ｓ３０４ステンレス鋼（８ｍａｓｓ％Ｎｉ−１８ｍａｓ
ｓ％Ｃｒ）を対象として行った実施例について説明す
る。表２に電気炉原料配合時に使用した主な原料の種類
とＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの不純物濃度を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２に示す原料を原料配合時に所定量配合
し、電気炉での溶解を行った。電気炉溶解後、出鋼し、
ＡＯＤ炉での脱炭精錬を実施した。脱炭精錬は〔Ｃ〕濃
度０．５ｍａｓｓ％までは上底吹き複合吹錬を適用し、
その後は底吹きのみの吹錬を実施した。なお、脱炭終了
後の不純物濃度はいずれの場合も同一の規制値の鋼種に
適用し、Ｐｂ≦４．０ｐｐｍ、Ｚｎ≦１０ｐｐｍ、Ｓｎ
≦１５０ｐｐｍが目標値であった。次に示す実施例−１
では溶解保持時間および原料配合時の〔Ｃ〕濃度が決ま
っている場合の原料の配合方法についての実施例を示
し、実施例−２は原料配合量が決定し不純物の原料配合
時の濃度がわかっている場合の溶解保持時間の決定につ
いての実施例を示す。
し、電気炉での溶解を行った。電気炉溶解後、出鋼し、
ＡＯＤ炉での脱炭精錬を実施した。脱炭精錬は〔Ｃ〕濃
度０．５ｍａｓｓ％までは上底吹き複合吹錬を適用し、
その後は底吹きのみの吹錬を実施した。なお、脱炭終了
後の不純物濃度はいずれの場合も同一の規制値の鋼種に
適用し、Ｐｂ≦４．０ｐｐｍ、Ｚｎ≦１０ｐｐｍ、Ｓｎ
≦１５０ｐｐｍが目標値であった。次に示す実施例−１
では溶解保持時間および原料配合時の〔Ｃ〕濃度が決ま
っている場合の原料の配合方法についての実施例を示
し、実施例−２は原料配合量が決定し不純物の原料配合
時の濃度がわかっている場合の溶解保持時間の決定につ
いての実施例を示す。
【００３１】
実施例−１ 表３に溶解保持時間と原料配合時の〔Ｃ〕濃度およびこ
れらの値より本発明の（１）〜（３）式より求められる
原料配合時の不純物許容濃度について、本発明例と比較
例を併せて示す。なお、比較例では原料配合時の不純物
の許容濃度は求められていない。
れらの値より本発明の（１）〜（３）式より求められる
原料配合時の不純物許容濃度について、本発明例と比較
例を併せて示す。なお、比較例では原料配合時の不純物
の許容濃度は求められていない。
【００３２】実施例の結果を表４に示す。表中の原料コ
ストは No.１の例を１００として換算した値である。比
較例では許容値が不明なために、高価な原料を使い、コ
スト高となっている。
ストは No.１の例を１００として換算した値である。比
較例では許容値が不明なために、高価な原料を使い、コ
スト高となっている。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】実施例−２ 電気炉原料配合時の不純物濃度が事前に確認されてお
り、かつ溶け落ち後の溶解保持時間を制御した場合の実
施例を表５に本発明例と比較例を併せて示す。なお、精
錬コストは No.５の例を１００として換算した値であ
る。また、 No.８の例は成分外れを起こしたため、コス
トの換算は不能であった。
り、かつ溶け落ち後の溶解保持時間を制御した場合の実
施例を表５に本発明例と比較例を併せて示す。なお、精
錬コストは No.５の例を１００として換算した値であ
る。また、 No.８の例は成分外れを起こしたため、コス
トの換算は不能であった。
【００３６】
【表５】
【００３７】
【発明の効果】本発明によると、電気炉−脱炭精錬工程
にて、含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、溶解時および
脱炭時の除去挙動が定量化されているために、原料配合
時に安価な原料を配合することができ、またＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの規制値外れをなくすことができる。また、溶
解時および脱炭時に効率的な不純物除去ができるため
に、大幅な精錬コストの低減が可能となる。
にて、含クロム溶鋼の溶製を行う場合に、溶解時および
脱炭時の除去挙動が定量化されているために、原料配合
時に安価な原料を配合することができ、またＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎの規制値外れをなくすことができる。また、溶
解時および脱炭時に効率的な不純物除去ができるため
に、大幅な精錬コストの低減が可能となる。
【図１】本発明を適用する溶解−脱炭精錬工程の例に関
する図であり、（ａ）は電気炉、（ｂ）はＡＯＤ炉、
（ｃ）は上底吹き転炉を示す。
する図であり、（ａ）は電気炉、（ｂ）はＡＯＤ炉、
（ｃ）は上底吹き転炉を示す。
【図２】本発明における溶解保持時間と〔Ｐｂ〕の除去
率の関係を示す図である。
率の関係を示す図である。
【図３】本発明における溶解保持時間と〔Ｚｎ〕の除去
率の関係を示す図である。
率の関係を示す図である。
【図４】本発明における溶解保持時間と〔Ｓｎ〕の除去
率の関係を示す図である。
率の関係を示す図である。
【図５】本発明における原料配合時の〔Ｃ〕濃度と不純
物の除去率の関係を示す図である。
物の除去率の関係を示す図である。
【図６】本発明における原料配合時の〔Ｃ〕濃度と〔Ｐ
ｂ〕の除去率の関係を示す図である。
ｂ〕の除去率の関係を示す図である。
【図７】本発明における原料配合時の〔Ｃ〕濃度と〔Ｚ
ｎ〕の除去率の関係を示す図である。
ｎ〕の除去率の関係を示す図である。
【図８】本発明における原料配合時の〔Ｃ〕濃度と〔Ｓ
ｎ〕の除去率の関係を示す図である。
ｎ〕の除去率の関係を示す図である。
【図９】不純物元素の純粋状態での蒸気圧と温度の関係
を示す図である。
を示す図である。
１ 横吹き羽口 ２ 上吹きランス ３ 底吹き羽口 ４ 溶鋼 ５ スラグ ６ 上吹き火点部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 裕二 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社光製鐵所内 (56)参考文献 特開 平４−362115（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−254511（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃ ６ｔｈ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅ ｎｃｅ 1986（米）ｐ．119−125 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21C 1/04,7/00 C21C 7/068,7/072 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 電気炉−脱炭精錬炉工程にて含クロム溶
鋼を溶製するに際して、前記電気炉に装入する配合原料
中の〔Ｃ〕濃度を１．２ｍａｓｓ％以上とし、かつ下記
（１）〜（３）式で与えられるＰｂ、Ｚｎ、Ｓｎの除去
率に基づいて、所定の溶解保持時間で脱炭精錬後のＰ
ｂ、Ｚｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする原料の種類およ
び配合量を決定することを特徴とする含クロム溶鋼の原
料配合方法。 〔Ｐｂ〕f ／〔Ｐｂ〕0 ＝０．０５０×１０-0.020t-0.12([C] 0-1.2)…（１） 〔Ｚｎ〕f ／〔Ｚｎ〕0 ＝０．０４８×１０-0.024t-0.14([C] 0-1.2)…（２） 〔Ｓｎ〕f ／〔Ｓｎ〕0 ＝０．９５×１０-0.0015t-0.022([C] 0-1.2)…（３） ｔ；電気炉溶解時の原料溶け落ち後からの溶解保持時間
（ｍｉｎ） 〔Ｃ〕０；原料配合時の〔Ｃ〕濃度（ｍａｓｓ％） 〔Ｐｂ〕、〔Ｚｎ〕、〔Ｓｎ〕；配合原料中または溶鋼
中の各々の濃度（ｐｐｍ）を示し、添字の０は原料配合
時、ｆは脱炭終了時を示す。 - 【請求項２】 前記（１）〜（３）式に基づいて所定の
原料の種類および配合量の下で脱炭精錬後のＰｂ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ濃度を所定値以下にする溶解保持時間を決定し
確保することを特徴とする請求項１記載の含クロム溶鋼
の溶製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04344867A JP3099152B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04344867A JP3099152B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06192721A JPH06192721A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3099152B2 true JP3099152B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=18372610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04344867A Expired - Fee Related JP3099152B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3099152B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114959170B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-08-25 | 达力普石油专用管有限公司 | 一种降低全废钢电弧炉熔炼生产的碳锰钢中Pb含量的方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP04344867A patent/JP3099152B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｐｒｏｃ ６ｔｈ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９８６（米）ｐ．１１９−１２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06192721A (ja) | 1994-07-12 |
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