JP5003409B2 - 高窒素鋼の溶製方法 - Google Patents
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Description
この方法は、窒素の添加歩留が比較的安定しており、鋼中窒素濃度を調整し易いという利点がある。しかし、原材料コストが高いという欠点があり、高窒素含有鋼の溶製には不向きであった。
この方法は、窒素コストが低いという利点がある。そのため、添加歩留が低く、かつ不安定という欠点はあるものの、その欠点を克服すべく、転炉吹錬中であれば大量の窒素ガスの供給が可能という特長を利用して、従来から幾つかの技術開発が行われてきた。例えば、特許文献1には、転炉での吹錬の後半で、上吹きランスから、酸素と同時に窒素ガスを吹きつけることにより、吹錬後の窒素濃度を上昇させる方法が開示されている。この方法では吹錬の終盤に大流量(3Nm3/t以上)で窒素ガスを吹きつけるため、窒素歩留{(吹錬終点の溶鋼中窒素含有量−主原料中の窒素含有量)/吹錬中の溶鋼への窒素供給量}×100(%)}の低下、単位時間あたりの酸素供給速度の低下による吹錬時間の延長という問題点があった。
特許文献2あるいは特許文献3には、溶銑中の窒素濃度を推定し、上底吹き転炉の底吹き羽口より窒素ガスを吹きこむことにより、溶鋼の窒素濃度をコントロールする方法が開示されている。この方法では、底吹きガスの流量は本来、目的とする精錬特性を得るために設定されるものであるため、高窒素鋼を溶製するには流量が足りない場合もありうる。また、流量を増加させると耐火物の損傷が大きくなるなどの問題点があった。
(1)転炉に溶銑を装入し上方からランスを介して酸素および窒素を含むガスを吹きつけて吹錬を行う、精錬工程における高窒素鋼の溶製方法であって、前記酸素および窒素を含むガスに含まれる窒素供給量の酸素および窒素の供給量の総和に対する比率である窒素混合比を、全吹錬時間に対する吹錬経過時間の比率である吹錬経過時間率が60〜80%の範囲であることを条件として高め、該窒素混合比を高める変更点以降は、前記窒素混合比の平均値を7%以下とし、該変更点より前は、前記窒素混合比の平均値を、前記変更点以降の窒素混合比の平均値の50%以上とすることを特徴とする高窒素鋼の溶製方法。
1.転炉構造
本実施の形態に係る高窒素鋼の溶製方法では、図1に概念的に示されるような、上吹きランス1から酸素と窒素とを含むガスを溶鋼2に供給する上吹きまたは上底吹き転炉3を用いる。供給される酸素ガスと窒素ガスとは、ランス内で混合されて溶鋼に吹きつけられることが好ましい。
上記の転炉を用い、吹錬経過時間率によらず、窒素混合比を所定の値で一定にしてガスを供給すると、窒素混合比と吹錬後の溶鋼中の窒素濃度との間には正の相関が得られる。したがって、窒素混合比を制御することによって、溶鋼中の窒素濃度を再現性よく調整することが実現される。
次に、窒素混合比に変更点を設けた場合の溶鋼中の窒素濃度について説明する。本実施の形態に係る窒素含有鋼の溶製方法では、溶鋼中の炭素濃度低下に応じて、上吹きランスから供給するガスの窒素混合比を高めることで溶鋼中の窒素濃度を調整する。なお、本明細書では、この窒素の混合比を変更するタイミングを窒素濃度比切替タイミングという。
窒素濃度比切替タイミングまでの窒素混合比は、低ければ低いほど窒素歩留の向上に資するため有利であるが、その窒素混合比が過剰に低い場合には、窒素濃度比切替タイミング以降に所定の窒素混合比まで高めても、溶鋼中の窒素濃度を所定のレベルに高めることができない。したがって、窒素濃度比切替タイミングまでの窒素混合比は、その後の吹錬末期の窒素混合比の50%以上とする。窒素歩留を経済的に向上させるとの観点からは、50〜90%とすることが好ましい。ただし、安定して高目の窒素濃度を得たい場合、50〜90%の範囲内であっても高目を選択する方が適切である。
上記の説明では、窒素濃度比切替タイミングを1点のみ設けた場合について説明したが、窒素濃度比切替タイミングは複数設定されていてもよいし、特別な窒素濃度比切替タイミングを設けるのではなく、例えば溶鋼中の炭素濃度に対して負の相関を有するように窒素混合比を連続的に変化させてもよい。
(参考例1)
図1に示されるような転炉を用いて、上吹きランスから酸素と窒素の混合ガスを溶銑に吹きつけて脱炭吹錬を実施するにあたって、窒素混合比を吹錬経過時間率によらず固定して、吹錬後の溶鋼中の窒素濃度を測定した。なお、吹錬に供した主原料は、1チャージあたり溶銑64t、スクラップ6tであり、吹錬前における溶銑中の主要元素の組成はC:4.4〜4.8%、Si:0.25〜0.45%、Mn:0.25〜0.45%、P:0.060〜0.080%、S:0.005〜0.025%であった。この溶鋼への酸素の吹込流量は200Nm3/分に固定して、吹き止め炭素濃度の目標値は0.04〜0.35%とした。また、吹錬後における溶鋼中の主要元素の組成はC:0.03〜0.28%、Si:0.01〜0.03%、Mn:0.18〜0.25%、P:0.010〜0.022%、S:0.005〜0.025%、N:25〜98ppmであった。吹錬時間は、窒素混合比に関係なく、18.9〜21.3分であった。
参考例1の鋼組成を有する溶鋼について、窒素濃度比切替タイミングを変更してパターン毎に吹錬を数チャージ行い、これらの溶鋼中の窒素濃度を吹錬終了時点で測定した。
次に、実施例1と同じ組成の溶鋼について、窒素混合比を高める切替タイミングは吹錬経過時間率=80%に固定して、吹錬初期の窒素混合比を5.8%から1.7%まで低下させた場合における、吹錬後の溶鋼中の窒素濃度を測定した結果を表3および図5に示す。吹き止め炭素濃度の目標値およびサンプリング方法は実施例1と同じである。
2 溶鋼
3 転炉
Claims (1)
- 転炉に溶銑を装入し上方からランスを介して酸素および窒素を含むガスを吹きつけて吹錬を行う、精錬工程における高窒素鋼の溶製方法であって、
前記酸素および窒素を含むガスに含まれる窒素供給量の酸素および窒素の供給量の総和に対する比率である窒素混合比を、全吹錬時間に対する吹錬経過時間の比率である吹錬経過時間率が60〜80%の範囲であることを条件として高め、該窒素混合比を高める変更点以降は、前記窒素混合比の平均値を7%以下とし、
該変更点より前は、前記窒素混合比の平均値を、前記変更点以降の窒素混合比の平均値の50%以上とすることを特徴とする高窒素鋼の溶製方法。
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