JPH11279622A

JPH11279622A - 電気炉によるステンレス鋼溶銑の製造方法

Info

Publication number: JPH11279622A
Application number: JP10079653A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Katayama; 賢一片山
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】石灰やコークスなどの副原料を過不足なく適
正に投入し、メタル歩留の向上と製造コスト削減とを図
る。【解決手段】電気炉に装入する各種原料の配合量から
算出されるコークスの装入量のレベルを、過去の実績デ
ータでのコークス装入量と比較して確認する。頻度が最
も高い実績データを基準値とし、コークス装入量の計算
値が基準値よりも小さければ、上限の範囲内で基準値に
近付ける補正を行う。基準値と計算値との差が上限値よ
りも小さければ、基準値に変更される。差が上限値より
も大きければ、上限値が計算値に追加される。計算値が
基準値よりも大きければ、差に一定の比率が乗算され
て、その乗算値が計算値から差引かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の原料を投入
して行う電気炉によるステンレス鋼溶銑の製造方法、特
にカルシウム原料および炭素原料の装入量を算出する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気炉を用いてステンレス鋼
用の溶銑を製造する際には、製造するステンレス鋼の鋼
種によって、電気炉溶解後の成分である出銑成分の目標
値が決定される。次に、予め確保してある各種使用原料
の種類と量との配合が決定される。次に、決定された配
合に応じて、石灰（ＣａＯ）とコークスとの装入量がそ
れぞれ決定される。使用原料を電気炉内で溶解して生成
される溶銑の上部にはスラグが生じ、スラグ中での石灰
（ＣａＯ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）との比であるスラ
グ塩基度の値は、電気炉中での精錬反応に重大な影響を
及ぼすので、予め設定された値となるように、ＣａＯの
装入量が決定される。また、出銑される溶銑中の炭素量
〔Ｃ〕に応じてコークス装入量が決定される。これらの
決定の際には、配合に応じて予め定める算式での計算
と、さらに経験に基づく歩留とが考慮される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにして決定
される装入量で、電気炉にメタル原料、酸化物原料、石
灰およびコークスを装入しても、スラグ中にはかなりの
量のメタル成分が酸化物として存在する。スラグは、溶
銑と分離して廃棄されるので、スラグ中のメタル成分
は、溶銑中に有効に回収することが要望される。

【０００４】本発明の目的は、石灰およびコークスなど
の副原料を過不足なく適正に投入し、メタル歩留を向上
させることができる電気炉によるステンレス鋼溶銑の製
造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、製造すべきス
テンレス鋼溶銑の鋼種に応じて決定される電気炉溶解後
の成分目標値に基づき、使用する金属原料の種類および
成分分析値から配合を決定し、決定された配合に応じて
カルシウム原料および炭素原料の装入量を計算する電気
炉によるステンレス鋼溶銑の製造方法において、該電気
炉を使用して製造したステンレス鋼溶銑について、カル
シウム原料および炭素原料の装入量の実績データを蓄積
しておき、カルシウム原料および炭素原料の装入量の計
算値を、該実績データに基づく基準値に近付くようにそ
れぞれ補正することを特徴とする電気炉によるステンレ
ス鋼溶銑の製造方法である。

【０００６】本発明に従えば、電気炉を使用して製造す
るステンレス鋼溶銑についてのカルシウム原料および炭
素原料の装入量は、実績データが蓄積される。電気炉を
用いてステンレス鋼溶銑を製造する際には、ステンレス
鋼の鋼種に応じて決定される電気炉溶解後の成分目標値
に基づき、使用する金属原料の種類および成分分析値か
ら配合が決定され、決定された配合に応じてカルシウム
原料および炭素原料の装入量の計算が行われる。計算値
は、実績データに基づく基準値と比較され、計算値が基
準値に近付くように補正が行われる。石灰などのカルシ
ウム原料と、コークスなどの炭素原料とを過不足なく適
正に投入することができるので、電気炉内での還元反応
を安定化させ、メタル歩留を向上させることができる。

【０００７】また本発明で前記実績データは、ステンレ
ス鋼の鋼種に関し、予め定める鋼種グループ別に管理
し、前記製造すべきステンレス鋼溶銑の鋼種に応じて選
択することを特徴とする。

【０００８】本発明に従えば、ステンレス鋼は、たとえ
ばニッケル系やクロム系など、あるいはオーステナイト
系、フェライト系およびマルテンサイト系などの組織等
の類似性に従い、予め定める鋼種グループ別に管理され
る。カルシウム原料および炭素原料の装入量の計算値を
補正する際には、製造すべきステンレス鋼の溶銑の鋼種
に応じて実績データを選択するので、多くの種類のステ
ンレス鋼を製造していても、それぞれの鋼種に応じて適
正な補正を行い、メタル歩留を向上させることができ
る。

【０００９】また本発明で前記装入量の補正は、予め補
正幅の上限値を定めておき、前記配合に応じて計算され
る装入量の計算値が前記実績データの基準値よりも小さ
いとき、基準値との差が該上限幅未満であれば該計算値
を該基準値に変更し、該差が該上限幅以上であれば該計
算値を該上限幅だけ増加するように行うことを特徴とす
る。

【００１０】本発明に従えば、原料の配合に応じて決定
されるカルシウム原料および炭素原料の装入量の計算値
を、実績データの基準値に近付くように補正する際に、
計算値が基準値よりも小さいときには、基準値との差が
予め定められる上限幅未満となる範囲で、計算値を基準
値に変更し、基準値との差が上限幅以上となるときには
計算値を上限幅だけ増加して行うので、実績データの基
準値と計算値とが大きく異なるようなときには、基準値
に近付ける補正は上限幅を限度として行い、メタル原料
や酸化物原料の違いも反映させて、適正な補正を行うこ
とができる。

【００１１】また本発明で前記装入量の補正は、前記配
合に応じて計算される装入量の計算値が前記実績データ
の基準値よりも大きいとき、該計算値と該基準値との差
に予め定める係数を乗算して算出される数値を、該計算
値から減算するように行うことを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、配合に応じて計算される
装入量の計算値が実績データの基準値よりも大きいとき
には、計算値と基準値との差に予め定める係数を乗算し
て算出される数値を計算値から減算して補正するので、
計算値よりも少ない量のカルシウム原料および炭素原料
を装入し、過大な投入を避けることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
ステンレス鋼溶銑の製造のための概略的な構成を示す。
電気炉１は、内部に装入されるメタル原料２および酸化
物原料３などの主原料を、電極４間でのアーク放電の際
に発生する熱を利用して溶解させ、溶銑５およびスラグ
６を生成させる。製造すべきステンレス鋼の主要な合金
成分である鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎ
ｉ）などは、メタル原料２および酸化物原料３中に金
属、合金あるいは酸化物などとして含まれ、金属および
合金は溶融して溶銑５中に溶け込む。スラグ６中には、
メタルの酸化物が含まれ、これを還元してメタルを溶銑
５中に回収するため、スラグ６の塩基度が調整される。
スラグ６の塩基度は、スラグ５中に含まれる酸化カルシ
ウム（ＣａＯ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）との比率で表
され、その調整のためにカルシウム原料である石灰（Ｃ
ａＯ）７などが投入される。またスラグ６中のメタル酸
化物を還元するため、炭素原料であるコークス８などが
投入される。電気炉１内での溶解が終了した溶銑５およ
びスラグ６は、取鍋９内に払い出され、転炉や真空脱ガ
ス処理などの鉄鋼プロセスの後工程に移行する。

【００１４】図２は、本実施形態でステンレス鋼の溶銑
を製造する処理の手順を示す。ステップａ１では、製造
すべきステンレス鋼の鋼種が生産計画などに基づいて決
定される。ステップａ２では、決定された鋼種に基づ
き、電気炉での溶解後の成分である出銑成分の目標値が
決定される。一般に１つの鋼種でも最終的な成分にはあ
る程度の幅があり、また溶解後の後工程での成分の変化
も見込んで、出銑成分の目標値が決定される。次にステ
ップａ３で、出銑成分の目標値に応じて、使用原料の種
類と量との配合が決定される。使用原料は、たとえばメ
タル原料としてのスクラップや酸化物原料としての各種
スラグ、ダストあるいはスケールなどであり、予め成分
の分析が行われている。次にステップａ４で、決定され
た配合に応じて、ＣａＯおよびコークスの装入量の計算
を行う。この際に、ＣａＯの装入量は、スラグ中の塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）に応じて決定する。コークス装
入量は、出銑する溶銑中の炭素濃度〔Ｃ〕と経験から得
られる歩留を見込んで決定する。

【００１５】ステップａ５では、ステップａ４で決定さ
れたＣａＯおよびコークスの装入量が、それまで過去に
装入された実績データ、たとえば配合量のヒストグラム
等からどのようなレベルにあるかを確認する。ステップ
ａ６で、装入量のレベルが実績データに基づいて決定さ
れる基準値、たとえば平均値と異なっているときには、
ステップａ６で装入量が基準値に近付くように補正す
る。すなわち、装入量の計算値が基準値よりも少ない方
であれば装入量を追加し、装入量の計算値が基準値より
も多ければ装入量を少なくする補正を行う。

【００１６】図３は、ステンレス鋼の鋼種の１つとして
ＳＵＳ３０４について、電気炉での１回分の溶解である
チャージ（以下「ＣＨ」あるいは「ｃｈ」と略称するこ
ともある）当たりのコークス投入量の通常の操業条件下
での実績データを示す。コークス投入量の頻度が最も高
い値は、２５２５ｋｇ／ｃｈである。１ｃｈ当たりの溶
銑量は１５０Ｔ（トン）である。本実施形態では、この
ような従来の実績データに基づいて補正を行う。コーク
ス装入量の計算値がこの基準値よりも小さいときには、
計算値を増加させる補正を行って基準値に近付ける。た
だし調整量は、＋１５０ｋｇを上限とし、また調整後の
値が基準値を越えることがないようにしている。すなわ
ち計算値が基準値から上限幅以内の範囲では、補正後の
装入量は基準値と等しくなり、計算値が基準値よりも上
限幅以上小さければ上限幅分だけ大きくなるような補正
が行われる。

【００１７】計算値が基準値よりも大きいときには、計
算値と基準値との差に一定の係数を掛けた補正値を算出
し、計算値から補正値を減算する補正を行う。なお、基
準値としては、平均値を用いることもできる。

【００１８】図４は、図３に示すコークスと同様に副原
料である石灰についての実績データの一例を示す。

【００１９】図５は、実施形態に従うテスト操業と従来
の通常操業とで、スラグ中のクロム量を比較したデータ
を示す。本実施形態のテスト操業の方が、通常操業より
も酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）の量が低くなっており、スラ
グ中から溶銑中に有効に回収されていることが判る。次
の表１は、図５のグラフに対応する数値データを示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】次の表２には、ステンレス鋼の鋼種をニッ
ケル（Ｎｉ）系、クロム（Ｃｒ）系の鋼種グループに分
けてテストと通常との操業を比較し、またクロム濃度が
高いステンレス鋼の鋼種についての比較と、他のメタル
酸化物であるＦｅＯとＭｎＯについての比較を示す。本
実施形態に従うテスト操業の方が、クロムおよび他のメ
タル酸化物が減少していることが判る。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【実施例】鋼種ＳＵＳ３０４では実績データから得られ
る基準値を、ＣａＯが１８．７ｋｇ／Ｔ、コークスが１
９ｋｇ／Ｔとする。また目標のスラグ塩基度は、２．０
とし、溶銑中のケイ素濃度〔Ｓｉ〕＝０．２％、炭素濃
度〔Ｃ〕＝２．５％とする。

【００２４】ステンレス鋼の鋼種ＳＵＳ４３０に対して
は、実績データからの基準値は、ＣａＯが１３．０ｋｇ
／Ｔ、コークスが１４ｋｇ／Ｔとする。目標のスラグ塩
基度は、１．９とし、溶銑中のケイ素濃度〔Ｓｉ〕＝
０．２％、炭素濃度〔Ｃ〕＝２．０％とする。

【００２５】使用原料の代表値は、次の表３とする。

【００２６】

【表３】

【００２７】また、酸化物原料の配合条件と、スクラッ
プや合金鉄などのメタル原料中のＳｉおよびＣ量は、次
の表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】表４に示す実施例１〜実施例４について、
石灰（ＣａＯ）の装入量の計算を次のように行う。

【００３０】実施例１{〔(スクラップ+合金中)Si-(出銑
Si)〕×60/28+(酸化物原料中SiO₂)}×2.0-(酸化物原料
中CaO) 実施例２{〔(スクラップ+合金中)Si-(出銑Si)〕×60/28
+(酸化物原料中SiO₂)}×2.0-(酸化物原料中CaO) 実施例３{〔(スクラップ+合金中)Si-(出銑Si)〕×60/28
+(酸化物原料中SiO₂)}×1.9-(酸化物原料中ＣａＯ）実施例４｛〔(スクラップ+合金中)Si-(出銑Si)〕×60/2
8+(酸化物原料中SiO₂)}×1.9-(酸化物原料中CaO) ここでスクラップ＋合金鉄中のＳｉの含有量は、表４か
ら得られる。出銑Ｓｉは、目標〔Ｓｉ〕を１００で除算
し、さらに１チャージ当たりの溶銑量である１５０Ｔ／
ＣＨを乗算して算出する。酸化物原料中ＳｉＯ₂は、表
３の各種酸化物原料の配合量にＳｉＯ₂濃度をそれぞれ
乗算して積算する。酸化物原料中ＣａＯも、表３の各酸
化物原料の量の割合とそれぞれのＣａＯ濃度とを掛算し
た総和として求める。

【００３１】以上のような条件で、ＣａＯ計算量は、実施例１：２８１４ｋｇ（１８．７６ｋｇ／Ｔ）実施例２：２５１２ｋｇ（１６．７５ｋｇ／Ｔ）実施例３：２４９８ｋｇ（１６．６５ｋｇ／Ｔ）実施例４：１８４２ｋｇ（１２．２８ｋｆ／Ｔ）が求められる。

【００３２】次にコークス計算として、実施例１〔(目標〔C〕/100×150T-原料中C)/0.9〕/コーク
スC品位=2800kg(18.67kg/T) 実施例２〔(目標〔C〕/100×150T-原料中C)/0.9〕/コーク
スC品位=2500kg(16.67kg/T) 実施例３〔(目標〔C〕/100×150T-原料中C)/0.9〕/コーク
スC品位=2300kg(15.33kg/T) 実施例４〔(目標〔C〕/100×150T-原料中C)/0.9〕/コーク
スC品位=1900kg(12.67kg/T) 目標〔Ｃ〕は、ＳＵＳ３０４で２．５％、ＳＵＳ４３０
で２．０％である。酸化物原料Ｃは、表３の各酸化物原
料の量にＣ濃度を乗算した値の総和である。原料中Ｃ
は、酸化物原料中Ｃと表４から得られるメタル原料中の
Ｃの値の和である。０．９は歩留の設定値であり、コー
クスＣ品位は０．９５とする。前述の基準値を、表にま
とめると次の表５のようになる。

【００３３】

【表５】

【００３４】ＣａＯおよびコークスの調整として、Ｃａ
Ｏおよびコークス共に、基準値との差を補正する。ただ
し基準値よりも計算値の方が小さいときの補正幅の上限
値は、それぞれＣａＯ＝３．３３ｋｇ／Ｔ、コークス＝
１．０ｋｇ／Ｔと設定する。計算値の方が基準値よりも
過剰の場合には、差の２５％を差引く。

【００３５】実施例１では、ＣａＯ計算値＝１８．７６
ｋｇ／Ｔ、コークス計算値＝１８．６７ｋｇ／Ｔであ
り、ＣａＯ計算値≒基準値のため、調整は行わない。コ
ークス計算値＝１８．６７＜１９＝基準値のため、コー
クス計算値とコークス基準値との差０．３３ｋｇ／Ｔを
計算値に追加する補正を行う。

【００３６】実施例２では、ＣａＯ計算値＝１６．７５
ｋｇ／Ｔ、コークス計算値１６．６７ｋｇ／Ｔであるの
で、ＣａＯ計算値＜基準値のため、１８．７−１６．７
５＝１．９５ｋｇ／Ｔを計算値に追加する補正を行う。
またコークス計算値＜基準値のため、１９−１６．６７
＝２．３３が差となるけれども、コークスの場合上限幅
を１．０ｋｇとしているので、上限幅の１．０ｋｇ／Ｔ
を計算値に追加する補正を行う。

【００３７】実施例３では、ＣａＯ計算値＝１６．６５
ｋｇ／Ｔ、コークス計算値＝１６．６７ｋｇ／Ｔで、Ｃ
ａＯ計算値＞基準値のため、１３−１６．６５＝−３．
６５の差に、０．２５を乗算した０．９１ｋｇ／Ｔを計
算値から差引く補正を行う。コークス計算値も、１４−
１５．３３＝−１．３３だけ基準値の方が小さいので、
０．２５を乗算した０．３３ｋｇ／Ｔを計算値から差引
く補正を行う。

【００３８】実施例４では、ＣａＯ計算値＝１２．２８
ｋｇ／Ｔ、コークス計算値＝１２．６７ｋｇ／Ｔで、Ｃ
ａＯ計算値＜基準値のため、１３−１２．２８＝０．７
２ｋｇ／Ｔを計算値に追加する補正を行う。コークス計
算値＜基準値のため、１４−１２．６７＝１．３３が差
となるけれども、上限が１．０ｋｇ／Ｔなので、計算値
に上限幅１．０ｋｇ／Ｔを追加する補正を行う。

【００３９】なお追加上限の３．３３ｋｇ／Ｔ，１．０
ｋｇ／Ｔおよび差引く場合の係数０．２５は、そのとき
の操業状態によって、過去の経験から数値を変更するこ
とができる。このような調整方法の基本的な考え方は、
その操業での配合条件で求められる必要量を、過去の実
績から求められる基準値に近付けるようにするというも
のである。ただし計算値も根拠のある値であるので、ど
のような場合でも計算値を基準値に変更するのではな
く、補正値に上限を設けることが好ましい。また、カル
シウム原料および炭素原料は、石灰およびコークスとは
異なる物質であってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、石灰など
のカルシウム原料とコークスなどの炭素原料との副原料
の装入量の計算値を実績データに基づく基準値に近付く
ように補正するので、副原料を過不足なく適正量を電気
炉内に投入することができ、電気炉内での還元反応を安
定させ、スラグ中に存在するメタル酸化物量を減少させ
て溶銑中にメタル成分を有効に回収し、歩留の向上およ
び製造コスト削減を行うことができる。

【００４１】また本発明によれば、実績データはステン
レス鋼の鋼種に従って予め決定される鋼種グループ別に
管理し、製造すべきステンレス鋼の鋼種に応じて選択す
るので、鋼種に応じて適正な補正を行い、メタル歩留の
向上と製造コスト削減とを図ることができる。

【００４２】また本発明によれば、カルシウム原料およ
び炭素原料の計算値が実績データの基準値よりも小さい
ときに、差が予め定める上限値よりも小さいときには計
算値が基準値となるように補正し、差が上限値よりも大
きいときには上限値だけ計算値が基準値に近付くように
補正するので、電気炉内の還元反応を安定化させ、メタ
ル歩留の向上と製造コスト削減とを図ることができる。

【００４３】また本発明によれば、カルシウム原料およ
び炭素原料の装入量の計算値が実績データの基準値より
も大きいときに、差に一定の係数を乗算した数値を計算
値から減算して補正するので、副原料の過剰な投入を避
け、装入量の適正化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の実施形態での製造手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】図１の実施形態で予め作成しておくコークス装
入量についての実績データの一例を示すグラフである。

【図４】図１の実施形態で予め作成しておく石灰装入量
についての実績データの一例を示すグラフである。

【図５】図１の実施形態に基づくテスト操業と、従来
の通常操業とでのスラグ中の酸化クロム量の操業チャー
ジ間での分布を示すヒストグラムである。

【符号の説明】

１電気炉２メタル原料３酸化物原料５溶銑６スラグ７石灰８コークス９溶銑取鍋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製造すべきステンレス鋼溶銑の鋼種に応
じて決定される電気炉溶解後の成分目標値に基づき、使
用する金属原料の種類および成分分析値から配合を決定
し、決定された配合に応じてカルシウム原料および炭素
原料の装入量を計算する電気炉によるステンレス鋼溶銑
の製造方法において、該電気炉を使用して製造したステンレス鋼溶銑につい
て、カルシウム原料および炭素原料の装入量の実績デー
タを蓄積しておき、カルシウム原料および炭素原料の装入量の計算値を、該
実績データに基づく基準値に近付くようにそれぞれ補正
することを特徴とする電気炉によるステンレス鋼溶銑の
製造方法。
【請求項２】前記実績データは、ステンレス鋼の鋼種
に関し、予め定める鋼種グループ別に管理し、前記製造
すべきステンレス鋼溶銑の鋼種に応じて選択することを
特徴とする請求項１記載の電気炉によるステンレス鋼溶
銑の製造方法。
【請求項３】前記装入量の補正は、予め補正幅の上限
値を定めておき、前記配合に応じて計算される装入量の
計算値が前記実績データの基準値よりも小さいとき、基
準値との差が該上限幅未満であれば該計算値を該基準値
に変更し、該差が該上限幅以上であれば該計算値を該上
限幅だけ増加するように行うことを特徴とする請求項１
または２記載の電気炉によるステンレス鋼溶銑の製造方
法。
【請求項４】前記装入量の補正は、前記配合に応じて
計算される装入量の計算値が前記実績データの基準値よ
りも大きいとき、該計算値と該基準値との差に予め定め
る係数を乗算して算出される数値を、該計算値から減算
するように行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の電気炉によるステンレス鋼溶銑の製造方法。