JPH0967609A - 転炉の精錬方法 - Google Patents

転炉の精錬方法

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JPH0967609A
JPH0967609A JP21864795A JP21864795A JPH0967609A JP H0967609 A JPH0967609 A JP H0967609A JP 21864795 A JP21864795 A JP 21864795A JP 21864795 A JP21864795 A JP 21864795A JP H0967609 A JPH0967609 A JP H0967609A
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JP
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converter
steel
blowing
slag
desulfurization
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JP21864795A
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Toshiyuki Kaneko
敏行 金子
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、転炉吹錬の末期に、炉内減圧にし
て高脱硫能スラグを作ることにより、極低硫、低酸素鋼
を製造する方法を提供する。 【解決手段】 脱燐処理を施した溶銑を、底吹きガス流
量が0.1Nm3 /min ・t以上の上底吹き転炉で〔C〕
が0.2重量%未満の低炭素鋼を吹錬する際、〔C〕濃
度が0.2〜0.5%になった時点で、転炉内を30〜
100Torrに減圧して、吹止スラグのCaO/SiO2
を3〜4、CaF2 濃度を5〜20%に調整して、溶鋼
の脱燐促進と、鋼中〔O〕濃度の低減を同時に行う転炉
精錬方法。従来不可能だった、転炉吹錬中における脱硫
が可能になると共に、鋼中〔O〕濃度も低減するため、
低硫鋼を安価に製造できる上、脱酸に要する合金原単位
の大幅削減メリットも享受できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上底吹き転炉での
吹錬に関し、特に、脱硫と低酸素化を同時に効率よく行
う精錬方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より鋼の脱硫は、転炉吹錬中の酸化
性雰囲気では反応が期待出来ないため、炉外精錬によっ
て行われていた。すなわち、溶銑段階での脱硫処理、あ
るいは、転炉出鋼後の2次精錬における溶鋼脱硫処理が
主体であった。一方、鋼中〔O〕濃度についても、酸化
性雰囲気の転炉吹錬では低い〔O〕濃度を保つことが困
難であるため、転炉出鋼後のRH,DHのような真空処
理設備で〔O〕濃度を低減するか、或いはAl,Si,
Mn等で強制的に脱酸して〔O〕濃度を低減する方法が
とられていた。これらの方法に対して、特開昭58−2
07316号公報に記載のように、転炉内を10Torr以
下の高真空にして、脱硫、脱水素を行う方法が提案され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
58−207316号公報に記載の方法では、転炉内に
合金を添加して、脱酸した後に脱硫を行なうため、転炉
内での合金の歩留りが悪く操業コストが高くなり、経済
的に脱硫、脱酸を行うことが出来ないという問題があっ
た。したがって、低コストで転炉内にて脱炭のみなら
ず、脱硫および低酸素化を同時に図る方法が強く望まれ
ていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を有
利に解決するためになされたものであり、その手段は、
溶銑予備処理にて脱燐を施した溶銑を、底吹きガス流量
が0.1Nm3 /min ・t以上の上底吹き転炉で〔C〕が
0.2重量%未満の低炭素鋼を吹錬するに際し、溶鋼の
〔C〕濃度が0.2〜0.5重量%になった時点で、転
炉内圧を30〜100Torrに減圧して吹錬すると共に、
吹錬終了時のスラグのCaO/SiO2を3〜4、Ca
2 濃度を5〜20重量%に調整して、溶鋼の脱硫促進
と同時に、溶鋼〔O〕濃度およびスラグ中(T.Fe)
濃度を低減して、極低硫−低酸素鋼を製造する事を特徴
とする転炉の精錬方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明者らは、前述した特開昭5
8−207316号公報記載の方法のように、転炉内で
合金を添加し、鋼中酸素濃度を低下せしめた後、脱硫す
る方法ではなく、吹錬末期に転炉内を減圧状態にし、脱
炭反応を促進して鋼中の酸素濃度を同時に低下させると
ともに、サルファイドキャパシティー(脱硫能)の高い
スラグを生成させて脱硫させる方法を実現した。すなわ
ち、現状、転炉吹錬の初期から末期まで1気圧(760
Torr) の下で操業しているのに対して、吹錬の末期に炉
内を減圧状態にしてCO分圧を1気圧より小さい値に制
御することによりFeの酸化を抑え、吹錬終了時での同
一〔%C〕における鋼中〔%O〕とスラグ中(%T.F
e)を同時に減少させることを利用するものである。鋼
中〔%O〕とスラグ中(%T.Fe)が低減すると、還
元反応である脱硫反応には有利な条件となる。そこで、
減圧状態下で脱硫能の高い高塩基度(CaO/Si
2 )でかつCaF2 を含むスラグを炉内に生成させる
ことにより、脱硫反応を効率よく進行させることができ
る。
【0006】ここで、炉内圧力を低下させると、鋼中
〔%O〕とスラグ中(%T.Fe)が低減し、脱硫反応
が促進される理由について説明する。転炉内で起こる脱
炭反応は、(1)式で表されるが、炉内を減圧にする
と、CO分圧が低下するため、(1)式の反応が促進さ
れ、鋼中〔%O〕は低減する。 〔C〕+〔O〕=CO(g) (1) さらに、鋼中〔%O〕はスラグ中(%Fet O)と、
(2)式に示される反応で関係付けられている。 (Fet O)=tFe+〔O〕 (2) したがって、鋼中〔%O〕が低減すれば、(2)式の平
衡関係により、スラグ中(%Fet O)(通常、Fe分
のみで表し、(%T.Fe)と記述する)は低減する。
さらに、脱硫反応は、(2)式に示される反応により進
行するが、鋼中〔%O〕が低いほど平衡はCaS生成側
にずれて、反応は促進される。 CaO+〔S〕=CaS+〔O〕 (3) その効果は、スラグのサルファイドキャパシティー(脱
硫能)が高いほど大きく、その為には高CaO/SiO
2 で、かつCaF2 を含むスラグを作ることが極めて有
効である。
【0007】ここで、極低硫、低酸素鋼を製造するため
の要件について、その根拠を説明する。先ず底吹きガス
流量は、(T.Fe)および〔O〕が〔C〕との反応で
低減するために、またスラグによる溶鋼の脱硫反応を促
進するために少なくとも0.1Nm3 /min ・t以上のガ
スを炉底から吹き込んで撹拌力を確保する必要がある。
また、吹錬末期の炉内真空度については、100Torr以
下になると効果が現れる。望ましくは、30Torr〜50
Torrまで減圧するとより効果的である。しかし、30To
rrより低くすると更に大きな効果が得られるものの、減
圧設備および減圧処理にコストがかかり過ぎて現実的で
はない。
【0008】減圧を開始するする時点の〔C〕温度は、
脱炭酸素効率が低下する0.5重量%以下の領域が望ま
しい。ただし、〔C〕濃度が0.2重量%より低い濃度
で減圧しても、吹錬終了までの時間が僅かしか確保出来
ないため、実質的な効果は得られない。脱硫促進のため
のスラグ組成については、上記した要件の適正範囲を確
保することにより脱硫に有利な低(T.Fe)および低
〔O〕に調整することを前提に、脱硫能が高い高CaO
/SiO2 を生成するのが望ましく、CaO/SiO2
を3以上とすることで大きな効果が得られる。CaO/
SiO2 が4超では、効果は飽和して生石灰を無駄に使
用することになる。また、CaF2 は高CaO/SiO
2 スラグに添加すると脱硫能を飛躍的に増大させる効果
を有する。その効果はCaF2 が5%以上で顕著に現れ
る。ただし、CaF2 が20%を超えると耐火物の溶損
が激しくなり、コスト的に見合わなくなる。以上が、極
低硫、低酸素鋼を製造する際の要件の根拠である。
【0009】ここで上記した技術条件の適正範囲を決め
るに至った各種実験の結果を述べる。まず、転炉吹錬末
期における炉内圧力と、鋼中〔%O〕、スラグ中(%
T.Fe)および転炉吹錬による溶鋼の脱硫率の関係を
明らかにするため、小型上底吹き転炉を用いて種々の実
験を重ねた。その結果、図1に示すように、減圧開始時
〔%C〕=0.45〜0.50%、吹止〔%C〕=0.
08〜0.12%、底吹きガス流量=0.15Nm3 /mi
n ・t、スラグのCaO/SiO2 およびCaF 2 濃度
がそれぞれ3.2〜3.5および8〜13%に調整し、
炉内圧力を変化させると、炉内圧力が30〜100Torr
で、脱硫促進および〔%O〕、(%T.Fe)低減の効
果が顕著に現れることが判明した。
【0010】次に本発明者らは、底吹きガス流量と、鋼
中〔%O〕、スラグ中(%T.Fe)および転炉吹錬に
よる溶鋼の脱硫率の関係を明らかにするための実験を行
った。その結果、図2に示すように、減圧開始時〔%
C〕=0.45〜0.50%、吹止〔%C〕=0.08
〜0.12%、吹錬末期の炉内圧力を80〜100Tor
r、スラグのCaO/SiO2 及びCaF2 濃度をそれ
ぞれ3.1〜3.4および10〜15%に調整し、底吹
きガス流量を変化させると、底吹きガス流量が0.1Nm
3 /min ・t以上の範囲で、脱硫促進および〔%O〕、
(%T.Fe)低減の効果が顕著に現れることが判明し
た。
【0011】また、本発明者らは、転炉吹錬による溶鋼
の脱硫率に及ぼす吹止スラグのCaO/SiO2 および
CaF2 濃度の影響を調べるための実験を行った。その
結果、図3に示すように、減圧開始時〔%C〕=0.4
6〜0.49%、吹止〔%C〕=0.08〜0.12
%、吹錬末期の炉内圧力を80〜100Torr、底吹きガ
ス流量を0.15Nm3 /min ・tとして、スラグのCa
O/SiO2 とCaF2濃度を変化させると、CaO/
SiO2 が3以上、CaF2 が5%以上の条件で、40
〜80%の高い脱硫率が得られることが判明した。脱硫
率が40%より低くなると、〔%S〕濃度が0.005
%未満の低硫鋼の製造が困難になる。CaF2 濃度が2
0%を超えると、転炉の耐火物溶損が激しくなり、操業
コストが高くなる。
【0012】なお、吹錬末期の減圧にするタイミングに
ついては、溶鋼〔%C〕濃度が0.5%より大きい領域
では、脱炭最盛期であるため、脱炭に使用される酸素ガ
スの利用効率はほぼ100%である。したがってこの高
〔%C〕領域では減圧にする意味は全く無い。たとえ減
圧にしても、減圧処理に伴う操業コストが無駄になるだ
けである。従って、溶鋼〔%C〕濃度が0.5%以下に
なった時点で減圧を開始するものである。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図4を参照して説明
する。本発明を実施するためには、転炉の炉内を減圧す
る設備が必要である。図4(a)は、その例を示す転炉
の断面図である。これは、上吹きランス5と底吹き羽口
6を有する上底吹き転炉であるが、通常の排ガス回収の
固定ダクト4と炉口との間にスライド式のフード3を設
け、通常の吹錬時には開けておくが、減圧時にはこれを
下降させてシールするようになっている。図4(b)
は、この部分の拡大図である。一方、固定ダクト4の先
では、排ガス回収装置(図示せず)へ導かれるOGダク
ト7から減圧ダクト8が分岐しており、それぞれの入口
にはOGダンパー1、減圧ダンパー2が設けられてい
る。通常の吹錬時には、OGダンパー1を開、減圧ダン
パー2を閉とし、減圧時にはそれぞれの開閉をこれと逆
にする。減圧装置は、一般の真空脱ガス装置と同様に、
スチームイジェクターやメカニカルブースターポンプが
用いられる。
【0014】上記減圧装置を設けた350tの上底吹き
転炉で、溶銑予備処理で脱燐処理を施した成分 C:
3.90〜4.20%,Si:0.01〜0.03%,
Mn:0.20〜0.40%,P:0.010〜0.0
15%,S:0.005〜0.012の溶銑を、脱炭最
盛期の末期付近までは通常の転炉と同様に1気圧のもと
で吹錬し、それより以降0.45〜0.48%になった
低〔%C〕領域において減圧し、〔%C〕を0.08〜
0.12%で吹止めた。また、吹止温度は、1630〜
1680℃とした。底吹き攪拌は、吹錬開始から吹止ま
で一定のガス流量を流した。操業条件と結果を、それぞ
れ表1および表2に示す。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表1および表2から分かるように、本実施
例1〜4は、従来の転炉法では不可能であった50%以
上の高脱硫率が得られ、さらに、吹止〔%O〕は60pp
m 以下、また、吹止(T.Fe)は6%以下の極めて低
い値が得られており、次工程での脱酸処理時および脱酸
処理後の介在物量の大幅低減が見込まれる。これに対し
て、比較例1では、底吹き攪拌力が不足しているため、
反応の進行が不十分となり、脱硫率は低く、低酸素化
(〔%O〕、(%T.Fe)低減)の効果も小さい。比
較例2および5は、炉内減圧が不十分なため、脱硫率、
低酸素化共に効果が小さい。とくに、比較例5では、減
圧処理を施さない通常操業の例を示しているが、〔%
O〕、(%T.Fe)は極めて高く、脱硫反応は殆ど進
行しない。比較例3は、吹止スラグのCaO/SiO2
が低い例、比較例4は、吹止スラグのCaF2 濃度が低
い例であるが、いずれの場合もスラグの脱硫能が低い為
に、低脱硫率にとどまっている。
【0018】さらに、比較例6は、吹止スラグのCaO
/SiO2 が4を超えており、低酸素化および脱硫促進
効果は得られるものの、過剰な生石灰を使用するためコ
スト的に不利である。比較例7は、炉内圧力を20Torr
まで低下させた結果であり、効果は大きいが、減圧設備
費が膨大となる上、処理コストも高くなるため実際的で
ない。また、比較例8は減圧開始〔C〕濃度が0.2%
より低く、減圧処理時間が短かすぎて、低酸素化および
脱硫促進の効果が不十分である。比較例9は、吹止スラ
グのCaF2 濃度が20%を超えており、低酸素化およ
び脱硫促進のいずれも十分な効果が得られるものの、炉
内耐火物の溶損が極めて激しくなるため、コスト的に見
合わない。
【0019】
【発明の効果】従来不可能だった、転炉吹錬中における
脱硫が可能になると共に、鋼中〔%O〕濃度も低減する
ため、低硫鋼を安価に製造できる上、脱酸に要する合金
原単位の大幅削減メリットも享受でき、本発明がこの種
の産業分野にもたらす効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、転炉吹錬末期の炉内圧力と、鋼中〔%
O〕、スラグ中(%T.Fe)および脱硫率の関係を示
す図である。
【図2】図2は、底吹きガス流量と鋼中〔%O〕、スラ
グ中(%T.Fe)および脱硫率の関係を示す図であ
る。
【図3】図3は、脱硫率におよぼすスラグのCaO/S
iO2 およびCaF2 濃度の影響を示す図である。
【図4】図4は本発明を実施するための装置を説明する
転炉の断面図である。
【符号の説明】
1…OGダンパー 2…減圧ダンパー 3…フード 4…固定ダクト 5…上吹きランス 6…羽口 7…OGダクト 8…減圧ダクト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶銑予備処理にて脱燐を施した溶銑を、
    底吹きガス流量が0.1Nm3 /min ・t以上の上底吹き
    転炉で〔C〕が0.2重量%未満の低炭素鋼を吹錬する
    に際し、溶鋼の〔C〕濃度が0.2〜0.5重量%にな
    った時点で、転炉内圧を30〜100Torrに減圧して吹
    錬すると共に、吹錬終了時のスラグのCaO/SiO2
    を3〜4、CaF2 濃度を5〜20重量%に調整して、
    溶鋼の脱硫促進と同時に、溶鋼〔O〕濃度およびスラグ
    中(T.Fe)濃度を低減して、極低硫−低酸素鋼を製
    造する事を特徴とする転炉の精錬方法。
JP21864795A 1995-08-28 1995-08-28 転炉の精錬方法 Withdrawn JPH0967609A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100391904B1 (ko) * 1999-07-13 2003-07-16 주식회사 포스코 탈황효율이 우수한 전로정련 방법
KR100749022B1 (ko) * 2006-03-22 2007-08-13 주식회사 포스코 용선의 탈황 처리 방법
CN112784398A (zh) * 2020-12-08 2021-05-11 阳春新钢铁有限责任公司 一种基于TFe元素平衡模型的含铁物料资源化利用方法

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Effective date: 20021105