JPH0254710A - ステンレス鋼の精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、上底吹き可能な反応容器、例えばＡＯＤ炉
や上底吹き転炉内に含クロム溶銑を装入し、該浴中に酸
素含有ガスを吹き込むステンレス鋼の脱炭精錬操業の際
、浴中のクロム濃度及び炭素濃度を高精度に推定するこ
とを可能ならしめて、出鋼前の厄介な倒炉姿勢でのサン
プリングを行う必要のない、いわゆるＱＤＴ操業を目指
したステンレス鋼の精錬方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、上底吹き転炉において、普通鋼の吹錬終了後直ち
に取鍋へ出鋼することを目的にセンサーランス（通常サ
ブランスと称する）を用い溶鋼中の成分推定を行う技術
が開発された。すなわち以前は転炉吹錬の終了した時点
で倒炉し、サンプリングして溶鋼成分の分析を行ってい
たところを、吹錬後直ちに出鋼することによって精錬時
間の短縮及び耐火物溶損の減少を図ることを目的として
、サブランスにより鋼浴温度、凝固温度及び溶鋼の炭素
濃度を求め、動的吹錬制御する方法が開発された（川崎
製鉄技報１９　［４）　Ｐ２３４（１９８７）　Ｆｉｇ
　８及びその説明参照）。

さらに特開昭６３−１８０１５号公報においては、転炉
吹錬中に、溶鋼をサンプリングして終点における溶鋼の
酸素濃度及び温度を把握し、溶鋼のマンガンとスラグの
酸化鉄との反応における平衡定数に２、溶鋼の酸素と鉄
との反応における平衡定数に２、転炉内に導入される全
マンガン量の実績値、スラグ量の推定値及び終点におけ
る酸素濃度から終点における溶鋼のマンガン濃度を推定
することを特徴とする転炉吹錬におけるマンガン濃度の
推定方法が記載されている。

（発明が解決しようとする課題） 普通鋼に較べてより高温での吹錬を余儀なくされている
ステンレス鋼の精錬操業においても、上述した技術を用
いることによってＱＤＴ操業が可能となれば、精錬時間
の短縮やそれに伴う耐火物溶損の減少が大きく期待でき
るのに対して、実際にはこうした試みは行われていない
。

その理由は、ステンレス網のＱＤＴ操業を可能にするた
めには、脱炭操業の終了の確認のために炭素濃度を、ま
た脱炭操業後の還元処理のためにクロム濃度を、脱炭終
了時にそれぞれ推定する必要があるが、これら炭素濃度
、クロム濃度を推定できなかったためである。

すなわち、普通鋼は凝固温度を測定することで炭素濃度
を推定することができるが、含クロム溶銑では同一炭素
濃度でもクロム濃度によって凝固温度が変化するため、
単に凝固温度を測定しても炭素濃度、またクロム濃度を
予測することはできなかった。

また特開昭６３−１８０１５号公報のように、溶鋼の酸
素濃度及び温度を把握し、酸化反応の熱力学定数を利用
してクロム濃度を推定しようとしても（公報ではＭｎ濃
度を推定）、ステンレス鋼の精錬操業ではこうした酸化
反応でクロム濃度が決定されないことから不可能であっ
た。

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あり、ステンレス鋼の脱炭精錬操業において、浴中のク
ロム濃度及び炭素濃度を高精度に推定することができ、
さらには脱炭吹錬後の還元処理を直ちに行うことのでき
るステンレス鋼の精錬方法を提案することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 発明者らは、ステンレス鋼の脱炭精錬操業を行うに際し
て、上底吹き転炉を用いて、００分圧（Ｐｃｏ）を下げ
るようにコントロールしながら酸素含有ガスの吹錬を行
うと、その上底吹き転炉の吹錬方法とクロム濃度に対応
して、炭素濃度と酸素活量（ａ、）との間に、ある一定
の関係を有することに％Ｔ目した。例えば、酸素と不活
性ガスＡｒとの混合ガスを上底吹きして１６７０°Ｃで
操業を行ったところ、炭素濃度と酸素活量ａ。との関係
は、第１図のとおりになった。

すなわちＣｒ濃度が判明していれば、酸素プローブを用
いて酸素活量ａ０を測定することによって炭素濃度がわ
かる。

しかし実際にはステンレス鋼の脱炭吹錬中にはクロム濃
度も変化しているため、さらに低炭素領域では炭素濃度
が変化しても酸素活量ａ０は一定となるために酸素活ｔ
ａ０で直接炭素濃度を推定することはできない。

そこでこの発明では凝固温度がクロム濃度及び炭素濃度
の２つによって変化することにも着目して、酸素活量す
なわち酸素濃度、凝固温度及び浴温度を測定することに
よって、クロム濃度と炭素濃度を推定し、また、その推
定した濃度により吹錬時間とシリコン量を調整しようと
するものである。

すなわちこの発明は、含クロム溶銑浴を上底吹き可能な
反応容器内に装入し、該溶銑浴中に酸素含有ガスを吹き
込むステンレス鋼の脱炭精錬操業の際、浴中の溶存酸素
濃度、浴温度及び凝固温度を、吹錬中ないし吹錬後、サ
ブランスを用いて測定し、これらの測定値に基づいて下
記（１）及び（２）式の関係に従い浴中のクロム濃度、
炭素濃度を推定することを特徴とするステンレス鋼の精
錬方法〔％Ｃｒ）　、　（％Ｃ）　）　　　　　　　　
−−−（２）浴中の溶存酸素濃度 浴中のクロム濃度 浴中の炭素濃度 浴温度 反応容器の撹拌動力 反応容器の吹き込みガスによる００ 分圧 Ｃ１：装入した含クロム溶銑のクロム濃度、浴温度Ｔｅ
ｍｐ及び反応容器特性 を表わす（ε、　Ｐｃｏ）で決まる定数ＴＬ：凝固温度 ＴＬ　　＝　　ｂ（ 但し　ａｏ ［％Ｃｒ］ 〔％Ｃ〕 ｅｍｐ ε Ｐｃ。

である。

また、含クロム溶銑浴を上底吹き可能な反応容器内に装
入し、該溶銑浴中に酸素含有ガスを吹き込む、ステンレ
ス鋼の脱炭精錬操業の際、浴中の溶存酸素濃度、浴温度
及び凝固温度を、吹錬終了直前あるいは吹錬終了後に、
サブランスを用いて測定し、これらの測定値に基づいて
下記（１）及び（２）弐の関係に従い浴中のクロム濃度
、炭素濃度を推定し、その推定した濃度により吹錬時間
及び吹錬帰還に引続く還元期のシリコン量を調整するこ
とを特徴とするステンレス鋼の精錬方法 記 ＴＬ　　＝　　ｆｓ（ 但し　ａｏ 〔％Ｃｒ） 〔％Ｃ〕 ｅｍｐ ε Ｐｃ。

〔％Ｃｒ）　、　（％Ｃ）　’）　　　　　　−−−（
２）浴中の溶存酸素濃度 浴中のクロム濃度 浴中の炭素濃度 浴温度 反応容器の撹拌動力 反応容器の吹き込みガスによるｃ。

分圧 Ｃ９：装入した含クロム溶銑のクロム濃度、浴温度Ｔｅ
ｍｐ及び反応容器特性 を表わす（ε、　Ｐｃｏ）で決まる定数ＴＬ：凝固温度 である。

ここに、浴中の溶存酸素濃度、浴温度及び凝固温度の測
定は、浴中の炭素濃度が０．５ｗｔ％未満と見込まれる
時点で行うことが好ましい。

（作　用） この発明では、サブランスにて含クロム溶銑浴の浴中の
溶存酸素濃度、凝固温度及び浴温度を測定し、これらの
測定値に基づいて次式の関係に従い浴中のクロム濃度、
炭素濃度を推定する。

ＴＬ　＝　ｒ３（（％Ｃｒ）　、　（％Ｃ）　）　　　
　　　　　−−−（２）但し　ａｏ：浴中の溶存酸素濃
度 ［％Ｃｒ］　　：浴中のクロム濃度 〔％Ｃ〕　：浴中の炭素濃度 Ｔｅｍｐ　：浴温度 ε：反応容器の撹拌動力 Ｐｃｏ　　：反応容器の吹き込みガスによる００分圧 Ｃ５：装入した含クロム溶銑のクロム濃度、浴温度Ｔｅ
ｍｐ及び反応容器特性 を表わす（ε＋、　Ｐｃｏ）で決まる定数ＴＬ：凝固温
度 ε、　Ｐｃｏは精錬操業に用いた反応容器の底吹きガス
量と、酸素含有ガスの希釈比で決定される。

ε、　Ｐｃｏと、溶銑クロム濃度及びサブランスで測定
する浴温度によってＣ３を決定する。このＣＩとサブラ
ンスで測定したａ。とＴＬを用いて、上記した（１）、
　（２）式の関係からクロム濃度と炭素濃度を求める。

ただし、ｆｌ、ｆ２．ｆ３は、炭素濃度、クロム濃度、
浴温度又は反応容器特性（ε、　Ｐｃｏ）で表わされる
関係であるが、複雑な関数であるので通常は計算機によ
り学習させる。特に炭素濃度、クロム濃度を陰間数の形
で解くことになるため、計算機の使用は必要となる。

サブランスによる溶存酸素濃度、浴温度及び凝固温度の
測定は炭素濃度が０．５ｗｔ％未満と見込まれる時点で
測定するのが望ましい。というのは炭素濃度が０．５ｗ
ｔ％以上ではａｏが第１図に示されるように一定値に近
づく傾向にあるために推定精度が悪くなるという問題が
あるからである。

（実施例） 実施例１ ８０トン上底吹き転炉にクロム濃度１３〜１６ｗｔ％で
ある含クロム溶銑を装入し、上吹きランスから酸素を底
吹き羽口から酸素とプロパンを吹き込んだ。

次いで吹錬計算により炭素濃度が１ｗｔ％以下となる時
点から上吹きランスと底吹き羽口からの供給ガスを、酸
素とアルゴンとの混合ガスに切り換えて吹錬を継続する
わけであるが、ガスの切り換えは酸素供給速度と浴温度
によって適正範囲が存在し、この実施例では炭素濃度が
およそ０．７ｗｔ％となる時点で０□／Ａｒの比を２／
１に、０．３ｗｔ％となる時点で１７２に切り換えた。

目標とする吹錬時間の終了するおよそ１〜２分前に浴温
度、凝固温度及び酸素濃度をそれぞれサブランスプロー
ブ内の熱電対及び炭素センサで測定し、直ちに計算機の
中に学習している計算式（１）及び（２）弐を用いて炭
素濃度とクロム濃度の推定を行った。

この上吹き転炉での操業では、底吹きガスと混合ガスの
希釈比は同じであるため（１）、　（２）弐のｆｌ＋ｆ
２及びｆ、は浴温度、炭素濃度及びクロム濃度の関数と
なって、計算機を用いて求めることができる。

またサブランスは、通常浴温度とサンプリングを目的に
行われるものと同一であって新たに作業は必要としない
。

このようにして推定した炭素濃度とクロム濃度について
、それぞれの推定値と分析値との関係を第２図及び第３
図に示す。

これらのグラフから明らかなように、推定値は炭素濃度
が±０．０１５　ｗｔ％、クロム濃度が±０．１　ｗｔ
％の範囲で実測値と一致した。

実施例２ ８０トン上底吹き転炉にクロム濃度が１３〜１６−ｔ％
である含クロム溶銑を装入し、上吹きランスから酸素を
、底吹き羽口から酸素とプロパンを吹き込んだ。次いで
上吹きランスと底吹き羽口からの供給ガスを酸素とアル
ゴンとの混合ガスに切り換え、０□／Ａｒの比を炭素濃
度がおよそ０．７％となる時点で２７１に、０．３％と
なる時点で１７２とした。

目標とする吹錬時間の終了する１〜２分前に浴温度、凝
固温度及び酸素温度をサブランスプクーブにて測定し、
直ちに計算機の中に学習している計算式（１）、　（２
）を用いて炭素濃度とクロム濃度の推定を行った。これ
ら推定した炭素濃度、クロム濃度から、吹錬時間の修正
を行うとともにサンプリングの分析を行うことなくシリ
コン量を調整して還元処理を行った。

このため炉体の’ＲＴ’Ａ低減や溶鋼の温度低下の抑制
が図られた。

（発明の効果） この発明によれば、ステンレス鋼の精錬において吹錬中
さらには吹錬終点での炭素濃度、クロム濃度を高精度に
推定することができる。

このため脱炭吹錬操業終了時の溶鋼サンプリングを不要
とし、サンプリングと分析のための時間を省略すること
により炉体の溶損及び溶鋼の温度低下を回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１３ｗｔ％Ｃｒ鋼と１６−１％Ｃｒ鋼を上底
吹き転炉で脱炭吹錬を行った場合の炭素濃度〔％Ｃ〕と
酸素活量ａ。との関係を示すグラフ、第２図は、この発
明による炭素濃度の推定値と分析値との関係を示すグラ
フ、 第３図は、この発明によるクロム濃度の推定値と分析値
との関係を示すグラフである。 第１図 第２図 〔％Ｃ１ｊｉ定、イＪ　　（ＸＩＯ−リ〔％Ｃ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、含クロム溶銑浴を上底吹き可能な反応容器内に装入
   し、該溶銑浴中に酸素含有ガスを吹き込むステンレス鋼
   の脱炭精錬操業の際、浴中の溶存酸素濃度、浴温度及び
   凝固温度を、吹錬中ないし吹錬後、サブランスを用いて
   測定し、これらの測定値に基づいて下記（１）及び（２
   ）式の関係に従い浴中のクロム濃度、炭素濃度を推定す
   ることを特徴とするステンレス鋼の精錬方法。 記 ｛ａ＿０＝ｆ＿１（〔％Ｃｒ〕，〔％Ｃ〕，Ｔｅｍｐ，
   ε＿１Ｐｃｏ）（〔％Ｃ〕＞Ｃ＿１のとき） ａ＿０＝ｆ＿２（〔％Ｃｒ〕，Ｔｅｍｐ，ε）（〔％Ｃ
   〕≦Ｃ＿１のとき）｝（１） Ｔ＿Ｌ＝ｆ＿３（〔％Ｃｒ〕，〔％Ｃ〕）・・・（２） 但しａ＿０：浴中の溶存酸素濃度〔％Ｃｒ〕： 浴中のクロム濃度〔％Ｃ〕： 浴中の炭素濃度Ｔｅｍｐ：浴温度 ε：反応容器の撹拌動力 Ｐｃｏ：反応容器の吹き込みガスによるＣＯ分圧 Ｃ＿１：装入した含クロム溶銑のクロム濃度、浴温度Ｔ
   ｅｍｐ及び反応容器特性を表わす（ε，Ｐｃｏ）で決ま
   る定数 Ｔ＿Ｌ：凝固温度 ２、含クロム溶銑浴を上底吹き可能な反応容器内に装入
   し、該溶銑浴中に酸素含有ガスを吹き込む、ステンレス
   鋼の脱炭精錬操業の際、浴中の溶存酸素濃度、浴温度及
   び凝固温度を、吹錬終了直前あるいは吹錬終了後に、サ
   ブランスを用いて測定し、これらの測定値に基づいて下
   記（１）及び（２）式の関係に従い浴中のクロム濃度、
   炭素濃度を推定し、その推定した濃度により吹錬時間及
   び吹錬期に引続く還元期のシリコン量を調整することを
   特徴とするステンレス鋼の精錬方法。 記 ｛ａ＿０＝ｆ＿１（〔％Ｃｒ〕，〔％Ｃ〕，Ｔｅｍｐ，
   ε＿１Ｐｃｏ）（〔％Ｃ〕＞Ｃ＿１のとき） ａ＿０＝ｆ＿２（〔％Ｃｒ〕，Ｔｅｍｐ，ε）（〔％ｃ
   〕≦Ｃ＿１のとき）｝（１） Ｔ＿Ｌ＝ｆ＿３（〔％Ｃｒ〕，〔％Ｃ〕）・・・（２） 但しａ＿０：浴中の溶存酸素濃度〔％Ｃｒ〕： 浴中のクロム濃度〔％Ｃ〕：浴中の炭素濃度 Ｔｅｍｐ：浴温度 ε：反応容器の撹拌動力 Ｐｃｏ：反応容器の吹き込みガスによるＣＯ分圧 Ｃ＿１：装入した含クロム溶銑のクロム濃 度、浴温度Ｔｅｍｐ及び反応容器特性 を表わす（ε、Ｐｃｏ）で決まる定数 Ｔ＿Ｌ：凝固温度 ３、浴中の溶存酸素濃度、浴温度及び凝固温度の測定を
   、浴中の炭素濃度が０．５ｗｔ％未満と見込まれる時点
   で行う請求項１又は２記載のテンレス鋼の精錬方法。