JPS6211044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋼の精錬に関するものであり、特に
は容器内に収納される溶鋼が溶鋼中への酸素の上
吹きにより即ち溶鋼表面より上方から溶鋼中へ酸
素を吹送することにより精錬されるような塩基性
酸素プロセスにおける改善に関する。 一般にBOP或いはBOFプロセスと呼ばれる塩
基性酸素プロセスによる鋼の製造は斯界で周知さ
れそして広く使用されている。しかし、低炭素含
量を有する低合金鋼の製造が所望される場合にお
ける従来からの塩基性酸素プロセスに伴う一つの
問題は、炭素含量が減少するにつれて炭素とでは
なく金属と反応する酸素の量が次第に増大するこ
とである。金属分の酸化は、鉄やマンガンのよう
な有価元素のスラグへの損失をもたらす。このよ
うな金属分の酸化は製鋼要求量を越えて酸素が無
駄に消費されることになるからコスト増にもな
る。更に、他の金属質合金化用物質の酸化は鋼の
品質の低下をもたらし従つて費用のかかるまた時
間を喰う脱炭後処理を必要とする。余剰の金属酸
化はまた溶鋼の温度及びスラグの酸素含量を増大
しそしてこれらは共に精錬容器の耐火材ライニン
グにとつて有害である。これらの問題はすべて
BOFプロセスの効率を減ずる。 上記問題は、超低炭素含量即ち0.02重量％以下
の炭素を有する鋼が所望される時一層深刻とな
る。 最近、上吹き法を浴表面下からの酸素及び（或
いは）不活性ガス吹きと組合せて使用することに
より超低炭素鋼を製造する方法が報告された。し
かし、この方法は、底吹法と併設されるべき上吹
きBOF設備の用意が非常に高価につくため望ま
しくない。 従つて、本発明の目的は、低合金鋼の製造の為
の改善された塩基性酸素プロセスを提供すること
である。 本発明の別の目的は、超低炭素含量を有する低
合金鋼の製造の為の改善された塩基性酸素プロセ
スを提供することである。 本発明のまた別の目的は、スラグ中に酸化され
る鉄その他の金属の量を減じて超低炭素低合金鋼
の製造を可能ならしめ、それにより工程収率を改
善しそして一層効率的な工程をもたらす改善され
た塩基性酸素プロセスを提供することである。 本発明の更に別の目的は、超低炭素低合金鋼
を、従来からの塩基性酸素プロセスによりこれら
鋼を製造するに際して通常関連する高溶鋼温度を
低減して、製造する為の改善された塩基性酸素プ
ロセスを提供することである。 本発明のまた別の目的は、溶表面下から浴鋼中
に酸素その他のガスを噴入する必要性を回避して
低炭素合金鋼の製造を可能ならしめる改善された
塩基性酸素プロセスを提供することである。 本発明は、容器内に収納された鉄基溶体をその
表面上方から溶体中にランスを通して酸素を吹込
むことにより脱炭することから成る低合金鋼の製
造方法において、超低炭素含量を有する低合金鋼
が (a) 溶体中に溶体表面上方から溶体中の炭素含量
が約0.06重量％以下である時酸素ランス定格の
約40〜110％の流量において不活性ガスを吹込
む段階と、 (b) ランスを通しての酸素流量が不活性ガス流量
の約10〜40％であるよう調整する段階と、 (c) ランス高さを通常のランス高さの約30〜60％
の範囲に低下する段階と、 (d) 所望の超低炭素含量を有する低合金鋼が生成
されるまで酸素及び不活性ガスの吹込みを続行
する段階と を包含する工程によつて製造されることを特徴と
する。 ここで使用される「超低炭素鋼」という用語
は、一般に約0.02重量％以下の炭素含量を有する
鋼を意味する。 「低合金鋼」とは、一般に約５重量％以下のク
ロム含量を有する鋼を云う。 「通常（の）ランス高さ」とは、脱炭後半段階
中ガスを噴出するランス先端と溶鋼表面との間の
通常の距離を意味する。この距離は一般に酸素ノ
ズル直径の約30〜40倍である。斯界で周知のよう
に、すべてのBOP工場は酸素脱炭の様々の段階
それぞれに対して設定された通常のランス位置を
有している。 「脱炭」とは、溶鋼中への酸素の吹込による炭
素と酸素との反応により一酸化炭素を形成し、一
酸化炭素を溶鋼を通して発泡せしめそして溶鋼か
ら逃散せしめることによる溶鋼からの炭素の除去
を意味する。 酸素ランス定格とは、ランスが送給するべく設
計されている酸素流量を意味する。斯界で周知の
ように、BOF製鋼法において使用される酸素ラ
ンスはすべて所定の酸素流量定格を有している。 以下の説明において、断りがない限り、炭素及
び添加剤の％はすべて重量に基くものである。 本発明の実施において、溶鋼はその炭素含量が
約0.06％以下に減ずるまでは従来型式の塩基性酸
素吹錬法を使用して脱炭されうる。好ましくは溶
鋼は0.03％以下の炭素含量とならないようにされ
る。溶鋼を脱炭する既知の方法のいずれもが、約
0.06％より少ない炭素含量を有する溶鋼を生成す
るのに使用されうる。一般に、溶鋼は脱炭前に約
１〜２％の炭素含量を有している。 溶鋼が約0.06％以下の炭素濃度まで脱炭され
時、不活性ガスの吹込みが開始される。不活性ガ
スは、酸素ランスの流量定格の約40〜110％の流
量で噴入される。不活性ガスを本発明の方法に適
する範囲で最大限に得られる流量において吹込む
ことが一層好ましい。但し、使用される不活性ガ
ス量が増加する程、不活性ガス使用に伴う工程コ
ストも高くなるのが一般である。 不活性ガスは、好ましくは酸素ランスを通して
もつとも好ましくは酸素と混合して溶鋼中に導入
される。しかし、所望なら、不活性ガスは別個の
ランスを通して溶鋼中に導入されうる。不活性ガ
スが別個のランスを通して溶鋼中に導入される
時、不活性ガスは酸素が溶鋼に衝突するのと実質
上同じ帯域において溶鋼に衝突するような態様で
導入されるべきである。 本発明方法において有用な不活性ガスは溶鋼の
成分と反応しない酸素非含有ガスのいずれでもよ
く、その代表例としてアルゴン、窒素、クリプト
ン、キノセン等を挙げることができる。好ましく
は、不活性ガスは比較的重いガスとされる。好ま
しい不活性ガスはアルゴンである。抵窒素鋼が所
望されない限り窒素もまた好ましい。 溶鋼が約0.06％以下の炭素含量を有する時ラン
スを通しての酸素流量は不活性ガス流量の約10〜
40％、好ましくは約15〜25％に調節される。 斯界で周知されているように、酸素ランスを通
してのガスの総流量は酸素ランス定格の約120％
を越えるべきでない。 溶鋼が約0.06％以下の炭素含量を有する時、酸
素ランス高さは通常ランス高さの約30〜60％の範
囲に降下される。通常ランス高さとは脱炭の後半
段階中通常使用されている高さでありそして一般
に溶鋼表面上方酸素ノズル直径の30〜40倍のとこ
ろである。 上記３つの段階、即ち不活性ガス流れの開始、
酸素流量の調節及びランスの降下は同時的に実施
してもよいし或いは任意の順序で実施してもよい
が、ランスの損傷の可能性を回避するようランス
の降下の前に或いはそれと同時して酸素流量が調
整されることが好ましい。 降下ランス位置において調整された酸素流量を
伴つての不活性ガス吹込は、超低炭素鋼が製造さ
れるまで続けられる。実際の操業において、降下
ランス位置において不活性ガス吹込及び酸素吹込
を上記指定に従つて実施しながら超低炭素鋼を実
現するに要する時間は一般に３〜８分であつた。 本発明方法の使用により、BOF法による超低
炭素鋼を効率的に製造することが今や可能となつ
た。良く知られているように、溶鋼中の炭素含量
が減少するにつれ、溶鋼中の金属成分を同時に酸
化することなく残存炭素を除去することは益々困
難となる。本発明方法は、炭素含量が比較的低い
値に減少した時溶鋼中に吹込まれる酸素の分率を
減じ、それにより所望されざる金属酸化の傾向を
軽減する。酸素と共に溶鋼中への不活性ガスの吹
込は、溶鋼中に、主に不活性ガスから成るが溶鋼
中の炭素と酸素の反応に由る僅かの一酸化炭素を
含有する気泡を発生する。泡中での一酸化炭素の
分圧の低いことが泡内に溶鋼から一酸化炭素を取
込む作用を為す。これは溶鋼中での酸素と炭素と
の間の反応の熱力学的進行を促進する役目を為
し、従つて溶鋼から炭素を効果的に除去する。一
酸化炭素を含有する不活性ガス泡は溶鋼を通して
浮上しそして溶鋼から逃散する。 不活性ガス及び酸素は、それらが実質上同じ帯
域において溶鋼に衝突するように吹込まれること
が重要である。従つて、それらが共に酸素ランス
を通してそしてもつとも好ましくは酸素ランス内
で混合されて吹込まれることが好ましい。僅かの
酸素を含有する不活性ガス泡の方が不活性ガスの
みの泡より一層良好な炭素除去をもたらすことが
見出された。この理由はここで問題となる低炭素
濃度において炭素除去の機構を増進するのに泡中
に僅かの酸素が必要であるためと推論される。 本発明方法の別の重要な利点は、脱炭の後半段
階中の良好な浴混合の実現である。溶鋼の炭素含
量が減少するにつれ、発生する一酸化炭素が減少
しそしてその結果として溶鋼を通しての一酸化炭
素発泡から生じる撹拌及び浴混合作用が低減す
る。良好な浴混合は溶鋼の効率的精錬の為に必要
である。本発明方法は、溶鋼中に不活性ガスを吹
込みそして脱炭後半部分中ランスがとる通常高さ
の60％から30％まで酸素ランスを降下することに
より一酸化炭素発生量が低下する脱炭後半全体を
通して良好な浴混合作用を維持する。ランスは部
分的に酸素流量の減少によりランス損傷の危険な
く降下される。前述したように、使用される不活
性ガスは比較的重いガスであることが好ましい。
これは、重いガスの方が溶鋼衝撃力が大きく、従
つて不活性ガスと溶鋼との衝突により生じる撹拌
作用が一層大きくなるためである。 本発明方法の予想外の有益な結果は、複雑な手
順を必要とせず再吹き（reblow）工程を使用し
て優れた超低炭素結果を実現しうることである。
これまでは、低炭素鋼を製造する時には、脱炭過
程を完了時までずつと停止することなく継続する
ことが必要と考えられていた。これは、溶鋼の炭
素含量が約0.1重量％以下まで減少すると、脱炭
が中断されると、必要な所定の撹拌作用を発生す
るべく酸素と反応するに充分の炭素が溶鋼中に残
つておらず、斯界で「死浴（dead bath）」とし
て知られるものを生ずるからである。このような
溶鋼を再吹きすることは過剰の金属酸化とそれに
伴う高温度によりコストのかかるものとなる。 全く予想外に、溶鋼が本発明方法により脱炭さ
れている時そして工程が超低炭含量の達成前に停
止される時、その後単に本発明の工程を再開実施
することにより溶鋼は容易にそして効率的に超低
炭含量まで脱炭されうることが見出された。従つ
て、低炭素量であるがまだ超抵炭素量を有しない
溶鋼が本発明方法により容易にそして効率的に脱
炭されうる。 以下の例は、本発明方法を例示しまた従来から
のBOF実施法により得られる結果と比較するた
めのものである。 例 １ 255トン溶鋼が従来型式のBOP操業法に従つて
BOP精錬設備において純酸素を使用して上吹き
により約0.06％以下の炭素含量まで脱炭された。
使用したBOP精錬設備は、26000ft³／分（CFM）
の通常酸素吹込流量に相当する定格を有する酸素
ランスを使用するものであつた。脱炭の後半部分
における通常のランス高さは6ftであつた。溶鋼
の炭素含量が0.06％以下と認められた時、アルゴ
ンが15000CFMの流量において酸素ランス中に導
入され、そこで酸素と混合されそして溶鋼中に吹
込まれた。アルゴン導入と同時に、ランスを通し
ての酸素流量は3000CFMに調節されそしてラン
ス高さは3ftに減少された。このアルゴン及び酸
素吹込は６分続けられ、その後溶鋼が分析され
た。結果を表１に示す。 例 ２ 255トン溶鋼が例１において使用したのと同じ
装置を使用してそしてアルゴン吹込開始時におけ
る酸素流量が14000CFMのみに減じられそしてラ
ンス高さが減少されず6ftのままとされた点を除
いて例１と同様の方法を使用して脱炭された。結
果は表１に示す。 例 ３ 255トン溶鋼が例１において使用したのと同じ
装置を使用してそしてアルゴン吹込開始時の酸素
流量が零に減少された点を除いて例１と同様の手
順で脱炭された。これら結果を表１に示す。 例 ４ 255トン溶鋼が、例１において使用したのと同
じ装置を使用してそしてランス高さが減少されず
脱炭全体を通して６フイートに維持された点を除
いて例１と同様にして脱炭された。溶鋼分析結果
を表１に示す。 例 ５ 255トン溶鋼が、例１において使用したのと同
じ装置を使用してそしてランス高さが4ftにだけ
減少されそしてアルゴンと酸素の吹込が僅か４分
継続された点を除いて例１と同様にして脱炭され
た。溶鋼分析結果を表１に示す。

【表】 例１に示したように、本発明は、浴面下酸素吹
込を何ら必要とせずBOP技術により超低炭素鋼
を効果的に且つ効率的に製造する。 例２〜５は、本発明方法の定義外の実施態様を
示し、超低炭素鋼の効率的な製造をもたらさな
い。 例２において、酸素流量は不活性流量の10〜40
％に減少されなかつた。ランスはその損傷の危険
のため所要量降下しえなかつた。超低炭素鋼は製
造されなかつた。更に、溶鋼へ導入された増大量
の酸素はFeO含量及び溶鋼温度の増加により示さ
れるように金属分の酸化の著しい増加を招いた。 例３において、炭素流量は零に減少された。金
属酸化は減少したけれども、超低炭素鋼は製造さ
れなかつた。例３における溶鋼温度データは入手
しえなかつた。 例４において、酸素流量は本方法の範囲内にあ
つたが、ランスは降下されなかつた。金属分の酸
化は減つたが、超低炭素鋼は製造されなかつた。 例５において、ランス高さは通常のランス高さ
の67％までしか減少されなかつた。金属分の酸化
は減少したが、超低炭素鋼は生成されなかつた。 例 ６ 本例は、約0.02％炭素以下に脱炭されていない
溶鋼を好適にそして効率的に再吹きするのに本発
明方法が使用されうることを示すものである。 例１において使用したのと同じ装置を使用して
そして溶鋼が0.022％の炭素含量まで脱炭された
時操業が停止されたことを除いて例１においてと
同様の手順で255トンの溶鋼が脱炭された。その
後、停止前と同じ流量で不活性ガス吹込みと酸素
吹込みが再開されそしてランスは停止前と同じ高
さに維持された。再開された不活性ガス及び酸素
吹込は、２分間続けられ、その後溶鋼は分析され
そして0.015％の炭素含量を有することが見出さ
れた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器内に収蔵された鉄基融体を融体表面上方
   から融体中にランスを通して酸素を吹込むことに
   より脱炭することから成る低合金鋼の製造方法に
   おいて、 (a) 融体中の炭素含量が約0.06重量％以下である
   時酸素ランス定格の約40〜110％の流量におい
   て不活性ガスを融体表面上方から融体中に吹込
   む段階と、 (b) ランスを通しての酸素の流量を不活性ガス流
   量の約10〜40％であるよう調整する段階と、 (c) ランス高さを通常ランス高さの約30〜60％の
   範囲に降下する段階と、 (d) 所望の超低炭素含量を有する低合金鋼が製造
   されるまで融体中への前記酸素と不活性ガスの
   吹込を継続する段階と を包含することを特徴とする超低炭素含量を有す
   る低合金鋼を製造する方法。 ２ 不活性ガスがアルゴンである特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 酸素ランスを通して不活性ガスを流すことに
   より不活性ガスを融体中に吹込む特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ４ 不活性ガスが酸素ランス内で酸素と混合され
   る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 酸素流量が不活性ガス流量の約15〜25％であ
   るよう調整される特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ６ 段階(a)における融体の炭素含量が約0.06重量
   ％以下で且つ約0.03重量％より高い特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ７ 段階(d)が中断なく実施される特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ８ 融体の炭素含量が約0.02重量％より高い時点
   で段階(d)が中断されそして後 (1) 酸素ランス定格の約40〜110％の流量におい
   て融体表面上方から融体中に不活性ガスを吹込
   むこと、 (2) 不活性ガス流量の約10〜40％の流量において
   ランスを通して融体中に酸素を吹込むこと、 (3) 所望の超低炭素含量を有する鋼が製造される
   まで通常ランス高さの30〜60％の範囲のランス
   高さにおいて融体中に前記酸素及び不活性ガス
   の吹込を続行すること により操業が再開されそして完了される特許請求
   の範囲第１項記載の方法。