JP3560637B2

JP3560637B2 - ステンレス鋼の転炉吹錬方法

Info

Publication number: JP3560637B2
Application number: JP10023394A
Authority: JP
Inventors: 将志川崎
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JPH07310111A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋼中に含まれるＣｒ（金属クローム）の酸化を抑制しながらステンレス鋼の脱炭を行う転炉吹錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、転炉において精錬のための熱源を確保することは重要な技術であり、殊にステンレス鋼を精錬する場合においては、鋼中Ｃｒの酸化を抑制しつつ脱炭するためには極めて重要なことである。このため、従来はランスの酸素ノズルを改良して酸素ジェットの２次燃焼を利用することが行われている。すなわち、鋼中に３％程度含有しているＣ（カーボン）を１次燃焼（Ｃ→ＣＯ）および２次燃焼（ＣＯ→ＣＯ_２）させる際に、この２次燃焼時の発熱量が大きいことを利用して、２次燃焼の割合を大きくするために、たとえば酸素ノズルの形状を大きく広げるなどの工夫を凝らすことが行われている。
【０００３】
一方、転炉に装入する溶銑の比率を上昇させ、スクラップ装入比率を下げることによって溶鋼温度を確保する方法も行われている。すなわち、Ｃｒは温度が低くなるほど酸化されやすい性質を有する点から、電気炉より転炉に装入する溶銑の比率を上昇させ、一方、冷材であるスクラップ鋼の比率を低下させて熱補償する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の酸素ノズルを改良する方法は、２次燃焼が発生する部位の転炉炉内側壁の耐火物が高温によって溶損される速度が大きくなるために、経済性の面で欠点がある。一方、後者の方法では、装入スクラップ比率が下がるために、製鋼の配合原価の面でコスト増となり、これもまた経済性に問題がある。さらにこの方法では、ステンレス鋼精錬の場合は、スクラップ装入比率を上げればＣｒ酸化量が大きくなるという欠点がある。
【０００５】
図８に、スクラップ装入比率とＣｒ酸化量の関係が実測範囲Ａ１に対する平均値として表される線Ｌ１によって示されるが、１８Ｃｒ鋼を例として、転炉Ｃｒロス（％）、すなわち、吹錬開始時の鋼中Ｃｒ含有量（重量％比）と吹錬終了時（終点）の同含有量との差（ΔＣｒ）についてみると、スクラップ装入比率（％）（スクラップ装入量が溶銑重量とスクラップ装入量との和に対する百分率）が１０％と１４％とでは、１４％の方が０．５％多くなる結果が示されるように、スクラップ装入比率を上げるとΔＣｒが増えて、Ｃｒ酸化量が大きくなり、製品品質の低下をもたらすことになって好ましくない。なお、図８は、スクラップ装入比率を減らすと、冷材であるスクラップの減少によって、吹錬温度が高くなりＣｒが酸化されにくくなってΔＣｒが小さくなることを意味している。
【０００６】
以上説明した従来の両例の他に、転炉における熱補償を行わせる手段としては、Ｓｉ源、Ｃ源を使用しての粉体吹込みあるいは添加の方法があるが、Ｓｉ酸化熱による熱補償は、たとえばＦｅＳｉの投入がトータルスラグ量の増加になり、転炉炉体耐火物の溶損を著しく進行させるため好ましくなく、一方、Ｃ酸化熱によって熱補償する場合は、耐火物の溶損はないが、冷材溶解のためのコストが高くなる経済面の不利がある。
【０００７】
本発明の目的は、スクラップ装入比率を下げることなく、鋼中Ｃｒの酸化を抑制しながら高能率、低生産コストを図って脱炭精錬を実現し得るステンレス鋼の転炉吹錬方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステンレス鋼の脱炭を行う転炉吹錬方法において、コークスあるいは土壌黒鉛などの炭材を、吹錬前でかつスクラップ装入前に添加することによって、Ｃｒ酸化の熱源をＣ酸化に置換することを特徴とするステンレス鋼の転炉吹錬方法である。
【０００９】
また本発明は、炭材の添加量が１チャージについて溶鋼１Ｔｏｎ当たり１４ないし２０Ｋｇであることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、溶銑中にＣが３％含まれているときに、転炉の吹錬前Ｃを４．４ないし５．０％の範囲に調整するとともに、転炉吹止めＣを０．２％以上に調整することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明に従えば、転炉吹錬において熱補償する手段として、Ｃ酸化熱による添加を採用し、その場合、吹錬前で、かつスクラップ装入前に炭材を添加することによって、２次燃焼を利用せず、スクラップ装入率を下げないで溶鋼温度を高くさせてＣｒの酸化を抑制することができる。さらに本発明によれば転炉吹止めＣ、すなわち転炉の吹錬終了時のＣを上昇させることによって、吹錬終了後に行う真空脱ガス処理の操作が安定して行われ、製鋼歩留りは良くなる。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明の実施例に係る転炉の概略図である。図示の転炉は、頂部に開口する炉口部を有する炉体１と、炉口部から挿入し炉体１内に垂下されるランス２と、炭材５たとえばコークスＣの粉体を炉口部から炉体１内に投下するための樋状のシュート３と、廃ガス中のダストを捕集する集塵装置４とを備える。溶銑およびスクラップの主原料と、コークスが装入される際は、ランス２が上がっており、コークス投入の際はクレーン７などによってシュート３を傾けて一挙に投入する。主原料およびコークスを装入した後、ランス２から純酸素６を高速で吹込み、約３％の鋼中Ｃ含有率〔％Ｃ〕から０．２％以上、たとえば０．２〜０．３％に脱炭する。なお、図示しないが炉体１内には底部から不活性ガスであるＮ_２またはＡｒを羽口から吹込んで、低Ｃ域でのＣｒ酸化を抑えるようにしている。
【００１３】
図２には転炉の操業概況のタイムチャートが示される。このチャートにおいて、（１）は操業内容、（２）は操業時間をそれぞれ示す。先ず、前工程の電気炉において溶解された溶銑が転炉の炉体１内に注銑される。注銑が終わるとシュート３からコークスの粉体が一度に装入される。したがってコークス粉体は集塵装置４には吸出されることなく炉体１内の溶銑中に混じることができる。
【００１４】
コークスの装入が終わり、注銑開始から１０分経過した時点で、ランス２のＯ_２ノズルからＯ_２が吹出されて吹錬が開始される。この時点では溶銑中にＣｒが１９％含まれている。吹錬開始後１０分経過した時点でスクラップが装入される。炉体１内では溶銑およびスクラップ鋼中に含まれる約３％の〔％Ｃ〕がＯ_２と反応して０．２０〜０．３０％の粗脱炭が行われる。吹錬開始後３０分経過した時点でＯ_２の吹出しを止めて吹錬終了（転炉吹止め）となり、その後、分析サンプリングが行われ、吹錬終了から２０分経過した時点で微調整が成されて、さらに１０分経過した時点において転炉から出鋼され、次の真空脱ガス装置（ＶＯＤ）に移送される。吹錬が終了した時点における溶銑中のＣｒは１％減少して１８％になっている。なお、転炉内に装入する炭材としては、コークスに限らず中国産、韓国産の天然物である土壌黒鉛も使用可能である。
【００１５】
このように転炉において吹錬を行った場合に、炭材を吹錬前でかつスクラップ装入前に投入することによって、Ｃｒ酸化ロスが低減し、かつ、製鋼歩留りが向上するのであって、図３および図４には、スクラップ鋼投入比率を変えたときの、本実施例と極少量の炭材を用いた比較例との間のＣｒロス量と製鋼歩留りとの違いが示される。この図３，４は鋼種としてＵＬＣＮ鋼（極低Ｃ，Ｎ鋼）を用いた場合が示されるが、図３，４より明らかなように、転炉でのＣｒ酸化ロス（ΔＣｒ％）は、白抜き丸印および実線グラフＬ２，Ｌ４で示される本実施例の方が、黒丸印および破線グラフＬ３，Ｌ５で示される比較例に対して、約０．８％小さくなっており、また歩留り（％）については同じように約２％高くなっている。
【００１６】
なお、製鋼歩留りとは、溶銑（たとえば８０Ｔｏｎ）とスクラップ鋼（たとえば１０Ｔｏｎ）との和Ｗ１（たとえば９０Ｔｏｎ）から、吹錬後の鋼損失（鉄ロス分、Ｍｇ，Ｃｒ，酸化物など）を差引いた製鋼Ｗ２（たとえば８１Ｔｏｎ）が得られたとすると、製鋼歩留り（この場合はＬＤ歩留りである）はＷ２／Ｗ１×１００≒９０％と規定される。
【００１７】
次に図５には、装入コークス原単位（溶鋼１Ｔｏｎ当たりのコークス装入量Ｋｇ）の変化に対するＣ歩留り（％）が示される。この図によって明らかなようにＣ歩留りは、装入コークス原単位が１４〜２０Ｋｇ／Ｔの範囲Ｗ１内が最良であることが判る。ここでＣ歩留り（％）とは、
【００１８】
【数１】

【００１９】
であり、上記式の右辺分子についてはコークスから押込まれたＣ純分を意味していて、したがってＣ歩留り（％）が高いことは脱窒率が良くなることを意味している。ところで装入コークス原単位が１４〜２０％Ｋｇ／Ｔとは、溶鋼中に重量比１．４〜２．０％のコークスが装入されることであって、電気炉の溶銑中には通常３％の〔％Ｃ〕が含まれているため、転炉での吹錬前Ｃは４．４（＝３．０＋１．４）〜５．０（＝３．０＋２．０）％の範囲になるようにコークス装入量を決定するのが好ましい。
【００２０】
一方、図６には、転炉における吹錬前に炭材を投入した本実施例（白抜き丸印が存在する帯域Ａ３で示される）と炭材を投入しない比較例（黒丸印が存在する帯域Ａ４で示される）とにおける転炉吹止めＣ（終点Ｃ）％と終点温度（吹錬終了時温度）との比較結果が示される。この図６から、終点Ｃ％が少ないほど終点温度が高くなることが、また、同じ終点Ｃ％でも本実施例の方が終点温度が高くなることが判る。すなわち、終点Ｃ％が少ないということはＣがＯ_２と多く反応しているからに他ならなく、その結果、燃焼によって温度が高くなる訳である。
【００２１】
本実施例では、吹錬前に炭材を入れることによって、同じ１８５０℃の目標温度にするのに、すなわち、転炉吹錬よりも後の連続鋳造工程における鋳造のための凝固温度から逆算して必要な温度にするのに、終点Ｃ（％）を比較例の０．２０よりも高い０．２７位に高くすることができる。このように終点Ｃ（％）を高くし得ることは、転炉の直後における真空脱ガス装置（ＶＯＤ）での操業を安定して行えることを意味している。すなわち吹錬前にコークスなどの炭材を適量投入することによって同じ目標温度１８５０℃にするのに吹止めＣを高くし得ることになり、実質的に溶鋼中のＯ_２ガスの量を少なくすることが可能となるのである。
【００２２】
図７に溶鋼中に含まれる炭素〔Ｃ〕と酸素〔Ｏ〕の関係線図が示されるように、溶鋼中のＯ_２ガス量が少なければ逆にＣが多くなる条件からすれば、吹止めＣを０．２７％以上と高くすることによって、鋼中のＯ_２を減少させ溶鋼温度を確保し、製鋼歩留りを向上することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、転炉での吹錬前でかつスクラップ装入前にＣ源としての炭材を添加することによって、スクラップ装入比率を下げることなく転炉吹止めＣを高めることが可能で、その結果、溶鋼温度を確保することができ、また、１チャージ当たりの溶鋼量を減らすことなくＣｒ酸化量の低減および製鋼歩留りの向上によるコストの低下が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施例に係る転炉の概略図である。
【図２】本発明方法の実施に係る転炉操業概況のタイムチャートである。
【図３】スクラップ装入比率を変えたときの本発明実施例と比較例とにおけるＣｒロス量の変化を示す線図である。
【図４】図３と同じく製鋼歩留りの変化を示す線図である。
【図５】転炉における装入コークス原単位とＣ歩留りとの関係を表す線図である。
【図６】本実施例と比較例とにおける転炉吹止めＣ％と終点温度との関係線図である。
【図７】溶鋼中に含まれる炭素と酸素の関係線図である。
【図８】従来の転炉におけるスクラップ装入比率とＣｒ酸化量との関係線図である。
【符号の説明】
１転炉炉体
２ランス
３シュート
４集塵装置

Claims

ステンレス鋼の脱炭を行う転炉吹錬方法において、コークスあるいは土壌黒鉛などの炭材を、吹錬前でかつスクラップ装入前に添加することによって、Ｃｒ酸化の熱源をＣ酸化に置換することを特徴とするステンレス鋼の転炉吹錬方法。
炭材の添加量が１チャージについて溶鋼１Ｔｏｎ当たり１４ないし２０Ｋｇであることを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼の転炉吹錬方法。
溶銑中にＣが３％含まれているときに、転炉の吹錬前Ｃを４．４ないし５．０％の範囲に調整するとともに、転炉吹止めＣを０．２％以上に調整することを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼の転炉吹錬方法。