JPH04346611A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は近年需要が一層増大して
いるステンレス鋼の吹酸脱炭精錬時において、吹酸途上
で漸次、溶鋼中のＣｒ、Ｎｉ等の成分濃度を吹酸時に形
成される火点での発光を分光分析操作を利用し定量する
ことにより、吹酸条件の適正化や吹錬終了時の還元操作
の適正化によりＣｒの酸化損失を減少させるとともに精
錬の終点を安定化させることを可能にするステンレス鋼
の精錬方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の吹酸脱炭精錬炉としては上吹転炉
、底吹転炉、上底吹転炉（ＬＤ−ＯＢ炉、ＬＤ−ＣＢ炉
等）、ＡＯＤやＶＯＤ等があり、ステンレス鋼の吹酸脱
炭精錬はステンレス鋼屑を主原料として、これにＦｅ−
ＣｒやＦｅ−Ｎｉ等の合金成分を添加して高炭素含有の
ステンレス粗溶鋼を溶製後、あるいは上底吹転炉を用い
てＣｒ鉱石を溶融還元精錬して高炭素ステンレス粗溶鋼
を溶製後、ＡＯＤや上底吹転炉で吹酸脱炭し製品を溶製
する方法、また日本の高炉メーカーを中心に、予め脱燐
・脱硫した溶銑を上底吹転炉に装入し、昇熱後漸次炉上
よりＦｅ−Ｃｒ等の合金を添加しつつ吹酸脱炭する方法
、さらには上底吹転炉での吹酸脱炭を０．２５〜０．７
０％の中炭素域までとして、これ以下の脱炭はＶＯＤ等
の減圧下での吹酸脱炭により実施する方法等が一般に行
われている。

【０００３】これらの方法では、ＡＯＤや上底吹転炉で
の吹酸は脱炭とともに送酸速度の低減や酸素にアルゴン
等を混合し、反応系でのＣＯ分圧を低減させることによ
り優先脱炭条件を形成し、高価なＣｒ分の酸化損失を抑
制することが行われている。一般に、〔Ｃ〕＜０．７％
ではＯ２　／Ａｒ＝２／１、〔Ｃ〕＜０．３％ではＯ２
　／Ａｒ＝１／２等漸次Ａｒの混合比を高くしている。 さらに吹酸の終了時点を同類鋼種溶製時の直近の実績を
ベースに排ガス成分の変化等より決定している。

【０００４】また吹酸終了時、酸化物になってスラグ中
へ移行したＣｒの損失分をＦｅ−Ｓｉ等の還元剤を添加
し、還元回収することが広く行われている。しかるに吹
酸脱炭時のＣｒ、Ｎｉ等の有価元素の定量的把握ができ
ないので、吹酸の終点の決定やＦｅ−Ｓｉ等による還元
回収の適正化が十分に行えないのが現状である。一方、
最近精錬容器内溶湯成分の連続分光分析法として、レー
ザー光により励気されて発光する溶湯の励気光を光ファ
イバーで導き出し、発光分光分析法により溶湯成分の測
定を行う方法（特開昭６２−２５４０４２号公報）や吹
酸用ランスに内蔵した光ファイバーにより、酸素と溶鋼
の反応点である高温の反応域いわゆる火点での発光を導
き出し、発光分光分析と二色温度計による火点温度の推
定をすることにより溶鋼成分を高精度で推定する方法（
特開平１−２２９９４３号公報）等が提案されているが
、Ｍｎ含有量の推定に実用化されているにすぎない。

【０００５】また、溶鋼中の炭素含有量の推定は一般の
炭素鋼の吹酸脱炭時には熱分析法の原理を利用した液相
線温度の実測より炭素含有量を推定する方法が広く応用
されている。しかし、ステンレス鋼の如くＣｒやＮｉ等
を高濃度で含有する鋼種においては液相線温度がＣｒや
Ｎｉの濃度によって支配されるので、上記方法により炭
素含有量を推定するにはＣｒやＮｉの含有量をある程度
正確に推定できることが前提になる。

【０００６】従って、現状では上述の如くＣｒ含有量を
随時定量できないことに起因して、鋼浴中炭素含有量を
精度よく推定することも難しいため、脱炭の進行ととも
に送酸速度や、Ａｒを酸素に希釈するタイミングを適正
に決定できないので、精錬の延期やＡｒの過剰の使用等
、あるいはＣｒ分の酸化損失量の増大や、これを還元す
るのに必要なＦｅ−Ｓｉの使用量の増大や還元後の溶鋼
中Ｓｉレベルのバラツキの増大等精錬効率向上の余地が
残されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述のような
現状に鑑み、ステンレス鋼の溶製に当たり、Ｃｒの酸化
損失を減少させるとともに精錬の終点を安定化させるこ
とを可能にするステンレス鋼の精錬方法を提供するもの
である。つまり本発明は、これまで実施されていたステ
ンレス鋼の吹酸脱炭精錬において、吹酸時にＣｒやＮｉ
の含有量を定量的に把握できなかったことに起因し、Ｃ
ｒ分の酸化損失の安定した減少が難しかった現状を、高
Ｃｒ鋼の吹酸時にも火点での発光分光分析によるＣｒや
Ｎｉ等の元素の定量を可能にすることにより打破したス
テンレス鋼の精錬方法を提供するものである。

【０００８】Ｆｅ−ＣｒやＦｅ−Ｓｉの製造には多くの
化石燃料や電気エネルギーが必要であり、省エネルギー
や環境汚染の抑制のためにも本発明は意義深いものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来のス
テンレス鋼の精錬法の欠点を改良すべく詳細な検討と実
験を行った結果、ステンレス鋼等の高Ｃｒ鋼の吹酸脱炭
時に溶鋼中のＣｒやＮｉ含有量を随時定量することに関
して新しい知見を得た。本発明はこれらの知見に基づい
て構成されたもので、その要旨とするところは、精錬炉
で吹酸脱炭精錬を行う際、鋼浴の〔Ｃ〕測定及び吹酸火
点の発光スペクトル測定装置を備えたステンレス鋼の精
錬方法において、吹酸初期から終了間に鋼浴の〔Ｃ〕値
と温度及び前述の吹酸火点の発行スペクトル分析により
鋼浴中の〔Ｃｒ〕値を測定し、該〔Ｃｒ〕値に基づいて
鋼浴〔Ｃ〕値を補正し、該補正後の〔Ｃ〕及び前述の〔
Ｃｒ〕からスラグ中のＣｒ２　Ｏ３　値を演算予測し、
該スラグ中のＣｒ２　Ｏ３　値が最小となるように吹錬
制御を行う際、〔Ｃ〕＝１．５％より低炭側の領域で底
吹きガス量を０．１Ｎｍ３　／分・ｔ−ｓｔｅｅｌ以上
とするとともに、酸素噴流により形成される溶鋼面の凹
みＬを５００ｍｍ以上に保持することを特徴とするステ
ンレス鋼の精錬方法にある。

【００１０】以下、特に上底吹転炉（ＬＤ−ＯＢ炉）で
のステンレス鋼の吹酸脱炭精錬に本発明を適用した一実
施例に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施例の説
明図である。含Ｃｒ溶鉄１を吹錬する上底吹転炉９にお
いて、ランス２内に光ファイバー３を収納し、吹錬中の
火点５を観測するため、先端にレンズ４を取り付ける。 そして光ファイバー３を分光器１０及び二色温度計１１
に連接し、それらの測定値を演算装置１３に入力させる
。演算装置内には予め火点温度と元素による特定波長毎
のスペクトル強度と各元素の含有率との相関関係を記憶
させておき、吹酸時に火点温度と元素毎の発光スペクト
ル強度を測定することにより時々刻々ＣｒやＮｉ等の含
有量を測定することができる。

【００１１】このようにして得られた情報とサブランス
１２で採取した溶鋼の熱分析によりＴＬＬと溶鋼温度（
Ｔ）を測定し、予め定めたＴＬＬ＝Ｆ（Ｃ，Ｃｒ，Ｎｉ
等）の関係を記憶させた別の演算装置１４に連動させる
ことにより、〔Ｃ〕値をより精度よく推定することがで
きる。これにより、溶鋼温度（Ｔ）を考慮しつつ鋼浴中
〔Ｃ〕により上吹き吹酸量やＡｒガスによる希釈率をタ
イミングよく変更することによりＣｒ等の有価元素の酸
化量を低減し、従ってこれら酸化物をスラグより再還元
し回収する強制還元用のＦｅ−ＳｉやＡｌ等の還元剤の
必要量の低減が可能になる。この変更は多段もしくは一
段階で鋼浴中の〔Ｃ〕値に見合う吹酸条件とする。また
必要な還元剤使用量の推定精度の向上により吹錬の終点
状況の安定化が可能になる。

【００１２】吹酸速度変更のタイミングとしては、脱炭
酸素効率が急減に低下する〔Ｃ〕＝０．７％以上で行う
必要があるが、脱炭酸素効率が除々に低下し始める〔Ｃ
〕＝１．５％前後から行うことにより、本発明によるＣ
ｒ酸化の抑制により大きな効果がある。また、本発明者
らは上記測定を安定して適用するための条件としては、
吹酸する火点の温度を酸素とＡｒガスの混合比を変化さ
せることにより約１８００〜２４００℃程度まで変化さ
せるとともに、吹酸条件を変えて吹酸時に形成される鋼
浴の凹み（キャビティ）深さＬを変化させ、また炉底部
より吹込まれるガス噴流を変化させることにより、火点
部の反応界面の更新を活発にすることが重量であること
を見出した。

【００１３】具体的には溶鋼浴面上のスラグを排除し、
かつ火点部の反応界面の更新を十分に活発に行わせるた
め、０．１Ｎｍ３　／分・ｔ−ｓｔｅｅｌ以上の底吹き
ガスの吹き込みと静止浴換算で５００ｍｍ以上の凹み深
さを得るのに十分な強さで上吹き吹酸することと、さら
に二色温度計で計測した火点部の温度で２０００℃以上
の従来の優先脱炭条件と考えられていた１７５０〜１８
００℃の鋼浴温度に比較してはるかに高い高温度域を得
るべく、上吹きガス中の酸素とＡｒ等の不活性ガスの体
積流量比（Ｏ２　／Ａｒ）を０．７以上にすることによ
り測定精度が向上することを幾多の実験を重ね見出した
。これにより火点発光分光分析法を高Ｃｒ溶鋼の吹酸脱
炭時に安定して応用することに成功したものである。

【００１４】

【実施例】図２に上底吹転炉（ＬＤ−ＯＢ炉）において
〔Ｃ〕＝０．３％まで脱炭精錬を行った場合の本発明に
よるステンレス鋼の吹酸パターンの一実施例を従来法と
比較して示す。また、表１に１５０Ｔ転炉を用い、本発
明にて１８％Ｃｒステンレス鋼の吹酸脱炭精錬（上吹ガ
スのＡｒ希釈は行わず）を行い、〔Ｃ〕＝０．３％で吹
止めた結果を現状の方法と対比して示す。実施例（ａ）
は吹錬後半の鋼浴の凹み深さＬを５００ｍｍとした場合
であり、実施例（ｂ）は底吹きガス量（ＦＢ　）を０．
１Ｎｍ３　／分・ｔ−ｓｔｅｅｌとした場合である。

【００１５】さらに本発明の適用範囲外であるＬ＜５０
０ｍｍ（吹錬後半）及びＦＢ　＜０．１Ｎｍ３　／分・
ｔ−ｓｔｅｅｌの場合についても比較して示す。Ｌ＜５
００ｍｍの場合では、Ｃｒ酸化量の抑制には効果が見ら
れるものの、鋼浴の火点部の反応界面の更新が十分でな
く、〔Ｃｒ〕値の推定精度の悪化を招き、それに起因し
て吹止め〔Ｃ〕推定精度の悪化を招くことになる。また
、ＦＢ　＜０．１Ｎｍ３　／分・ｔ−ｓｔｅｅｌの場合
では上記による〔Ｃｒ〕、〔Ｃ〕の推定精度の悪化に加
えて、鋼浴中の火点への供給が不十分なため、Ｃｒ酸化
量の抑制にも十分な効果が得られないことになる。

【００１６】また、図３に本発明による吹錬中の鋼浴中
〔Ｃ〕とスラグ中（％Ｃｒ２　Ｏ３　）の関係を従来法
と比較して示す。本発明により、吹錬中のＣｒ２　Ｏ３
　の生成を従来法に比べて大幅に低減させることが可能
となった。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明は火点の発光分
光分析によりＣｒ、Ｎｉ等の元素を定量することにより
、終点〔Ｃ〕の精度を向上させ、吹錬中のＣｒ２　Ｏ３
　の生成を抑制することが可能である。さらに吹酸終了
までのＣｒの酸化損失量を推定することにより還元剤の
使用量を適正化し、低減させることが可能であり、精錬
炉でのステンレス鋼の吹酸脱炭について極めて優れた精
錬方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステンレス鋼の精錬方法の実施の
態様の一例を示す図である。

【図２】本発明による吹錬制御法の一例を示す図である
。

【図３】図３は吹錬中の鋼浴中の〔Ｃ〕とスラグ中（％
Ｃｒ２　Ｏ３　）の関係を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　溶鉄（含Ｃｒ溶鉄） ２　　　　ランス ３　　　　光ファイバー ４　　　　レンズ ５　　　　火点 ６　　　　スラグ ７　　　　上吹き酸素ジェット ８　　　　底吹きガスノズル ９　　　　上底吹転炉 １０　　　　分光器 １１　　　　二色温度計 １２　　　　サブランス １３　　　　演算装置Ａ １４　　　　演算装置Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　精錬炉で吹酸脱炭精錬を行う際、鋼浴
   の〔Ｃ〕測定及び吹酸火点の発光スペクトル測定装置を
   備えたステンレス鋼の精錬方法において、吹酸初期から
   終了間に鋼浴の〔Ｃ〕値と温度及び前述の吹酸火点の発
   行スペクトル分析により鋼浴中の〔Ｃｒ〕値を測定し、
   該〔Ｃｒ〕値に基づいて鋼浴〔Ｃ〕値を補正し、該補正
   後の〔Ｃ〕及び前述の〔Ｃｒ〕からスラグ中のＣｒ２　
   Ｏ３　値を演算予測し、該スラグ中のＣｒ２　Ｏ３　値
   が最小となるように吹錬制御を行う際、〔Ｃ〕＝１．５
   ％より低炭側の領域で底吹きガス量を０．１Ｎｍ３　／
   分・ｔ−ｓｔｅｅｌ以上とするとともに、酸素噴流によ
   り形成される溶鋼面の凹みＬを５００ｍｍ以上に保持す
   ることを特徴とするステンレス鋼の精錬方法。