JPH04202616A - 低窒素鋼の吹錬方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、排ガスを回収するＯＧ式排ガス処理設備を有
する転炉（以下００式転炉という）により低窒素鋼、と
りわけ炭素濃度０．１０％以下の低窒素鋼を製造する方
法に関する。

【従来の技術】

窒素は冷延鋼板の引張強さ、降伏点、伸び等機械的特性
、加工用熱延鋼板の歪時効、厚鋼板の靭性、溶接部の靭
性、焼入れ性等に影響し、また連続鋳造スラブの表面ヨ
コヒビワレの発生にも影響する。 これらを改善するには鋼中の窒素濃度を低下させること
が必要である。低窒素鋼の溶製においては、転炉で窒素
濃度の低い粗溶鋼を得ることが重要であり、できるだけ
空気を遮断した状態で吹錬することが重要である。 第４図は、従来のＯＧ弐転炉の構成の説明図である。同
図において、００式転炉は転炉本体２、ランス１、フー
ド１０および輻射部３から接続する排ガス排出路により
構成され、該排ガス排出路は炉側から順にダンパー５．
６、流量計８、吸引ファン４、逆止器７を有し、ガスホ
ルダーに通している。吸引ファン４と逆止器７との間に
は緊２時ガス放散用の放散塔９が取り付けられている。 上記のような００式転炉で低窒素鋼を製造するには空気
中の窒素が溶鋼に吸収されるのを防ぐことが必要で、通
常は転炉本体２の炉口部の圧力、すなわち炉口圧が大気
圧に対して正圧となる正圧操業を実施し、空気の炉内へ
の侵入を権力防止する。 ここに正圧操業とは、炉口圧が＋２〜＋５　ｍｄｚＯの
範囲での操業をいい、＋　２１１１Ｈ２０未満では炉口
からの空気の吸い込みが大きく、＋５＊ｍＨＪを越える
と炉口からのガスの吹き出しが大きい。しかし、吹錬の
全期間を通して上記の正圧操業を実施しようとしても、
吸引ファンの容量は酸素と装入原料中のＣとの反応速度
、すなわち脱炭速度が一定量となる脱炭最盛期における
発生ガス量に合わせ大きくとっているため、サージング
限界流量も大きい。炭素濃度の減少に伴い発生ガス量が
減少する脱炭末期では、回転数制御やダンパー制御を実
施しても吸引ファンのサージング限界流量がガス発生量
を上回るので負圧となり、炉口部からの空気流入量が増
大し、炉内の窒素分圧は上昇し鋼中窒素濃度は増大する
。 第５図（イ）、（ロ）および（ハ）は、上記の炭素濃度
、炉口圧およびガス流量の吹錬開始から終了までの経時
変化を示した線図である。横軸は同図（イ）、（０）お
よび（ハ）に共通で吹錬開始から終了までの時間経過を
示す。 同図（イ）において、縦軸は炭素濃度を示す。該炭素濃
度は、脱炭反応により次第に減少し、吹錬開始時の約４
．５％から吹錬終了時には０．１％以下になる。 同図（［Ｉ）において縦軸は炉口圧を示す。該炉口圧は
炉口、すなわち第４図の転炉２の上方であってフード１
０の入口であるＰ点における圧力を大気圧を基準として
示したもので、吹錬開始直後は発生ガスが少なく、吸引
ファンはサージング限界以上の流量で運転されるため負
圧があるが、吹錬が進むにつれて脱炭反応その他の酸化
反応が活発となり、正圧となる。 しかし吹錬末期になると炭素濃度が減少し、それにつれ
て発生ガス量が減少し、サージング限界流量以上で運転
される吸引ファンの流量が前記発生ガス量を上回り再度
負圧を示す。 同図（ハ）は脱炭反応その他の酸化反応による発生ガス
量、炉口からの侵入空気量および流量計８で測定される
排ガス流量の相対的な関係を示した線図である。 今、発生ガス量をＱ６、排ガス流量をＱ７、炉口部の侵
入空気蓋をＱＭｉｒ　とすると、発生ガス中のＣＯは反
応式Ｃ○＋１／２０２−Ｃ０２に従って、侵入空気中の
０２と反応してＣＯ□になるので、反応の前後で発生ガ
ス量自体には変化はなく、侵入空気中の０□はすべて消
費され残った４１５Ｑ１１．のＮ２が排ガス流量に加え
られることになる。すなわち、 Ｑｔ　””　Ｑｃ　＋　　　　Ｑａ；ｒ　　”　’　（
１）となる。 （１）式において、吸引ファンを安定稼動させるために
は、排ガス流量Ｑアはサージング限界流量よりも大きな
値でなければならず、低窒素鋼の吹錬で発生ガスＩＱ、
が減少した場合Ｑ３８、を増大させなければならない。 同図（ハ）において、斜線部が４１５　Ｑ　、　ｉ　、
を表わし、吹錬末期において急激に増大する。 上記のような従来の００式転炉の欠点に対し、種々の検
討がなされ、例えば特開昭６２−９３３０７号では、転
炉ガスＣｏ、　ＣＯ２、Ａｒ等の不活性ガスを転炉炉内
に吹込むことにより転炉排ガス流量を一定にし、その結
果排ガスダクト内の排ガスダンパーを大幅に操作するこ
となしに、炉内圧力を一定に保つ方法が提案されている
。また特開昭６２−３０８０８号ではＯＧ式排ガス処理
設備の排ガスフード内に窒素を含まないガスを吹き込む
ことで、特開昭６２−９３３０７号と同様の効果を持つ
方法が提案されている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記方法はいずれも、サージング発生限
界流量を全排ガス流量が上まわるよう４こしたときの不
足分を、不活性ガスあるいは窒素を含まないガスを吹き
込むことで補う方法であり、従来のスカート操作の主目
的であるｏ２濃度５．５％以下、ＣＯ濃度１２．５％以
下のＮ２ガスとＣＯ，ガスを主成分とするイナートガス
層形成の効果が考慮されておらず、外気の侵入がないが
、あってもわずかなために充分なイナートガス層が生成
されないという問題がある。 このため、イナートガス層を通して０２が拡散し、ｃｏ
ｄ度の高い排ガスと２．激に反応する危険性があリ、実
操業上大きな問題である。また吹き込みガス種としては
Ｎ２ガスが使用できないため、貰価なガスを使用せざる
を得ない欠点がある。

【課題を解決するための手段】

本発明は上記目的をもってなされたものであり、大きな
特徴は次の２点である。 （１）吹錬末期の補助ガス導入部は輻射部入口基原のＯ
Ｇ装置の比較的下流側に設置する。そのため、従来使用
できなかったＮ２含有ガスが使用できる。 なぜならば、排ガス流量を考慮した場合、炉口から輻射
部入口までの距離があれば、Ｎ２ガスが逆拡散して転炉
内の溶鋼に達することはありえないからである。なお、
前述の特開昭６２−３０８０８号公報ではガス吹込み位
置を単にフード内というだけで、特定していない。 （２）イナートガス層形成のためには、スカート下端と
炉口上部を密閉せずに若干開けた状態で吹錬、　　を終
了する。従って吹錬末期の大気侵入が起こるが、従来法
と異なり（＋）で示した補助ガスを導入していることか
ら、前記０□４度５．５％以下、ＣＯａ度１２．５％以
下の爆発限界をクリアするための侵入空気量は最小限で
よく、スカート−炉口間の距離は必要最小限度に抑える
ことができる。このため、侵入した空気はＣＯガスと反
応し、すみやかに必要イナートガス層を形成すると同時
に従来のスカートを全開した時のように侵入空気が乱流
を止し、炉内の溶鋼に巻き込まれることなく、整流され
た状態でダクト内に吸引される。 ここに、イナート層形成用ガスはＮ２ガスのようにそれ
自体でイナート層を形成するものと空気等のように酸化
燃焼によりＣ０２を形成するガスを包含する。好適には
Ｎ２またはＮ２含有ガスである空気である。

【作用】

以下に本発明の詳細な説明する。 第１図は本発明を実施するための装置の一例の説明図で
ある。該装置は第４図に示した従来のＯＧ弐転炉と同様
に転炉２、ランスｌ、フード１０、輻射部３および該輻
射部３から接続する排ガス排出路により構成され、該排
ガス排出路は炉側から順にダンパー５．６、／Ａ四計８
、吸引ファン４、逆止器７を有し、ガスホルダーに通し
ており、前記の吸引ファン４と逆止器７との間には、放
散塔９が取り付けられる。前記輻射部３内にガスを吹き
込むためのガス供給管１０が付設されている。 ＋＋ｆ＃＋／で 上記のように構成された装置において本発明の方法を実
施するにあたっては、脱炭最盛期が終了して排ガス流量
ＱＴが減少し、あらかしめ定めたサージングが発生する
限界／Ｘ量よりわずかに大きい一定のガス流量になった
時点でガス供給管１１を介して、輻射部３内に前記ガス
の吹き込みを開始し、炉口圧が常に＋２〜＋５　ｎｍＨ
ｚＯの正圧になるようにガス供給量を制御して吹錬を行
う。 第２図は上記のような吹錬を実施した時の経時変化を示
す線図で、同図（イ）は炭素濃度、同図（Ｕ）は炉口圧
、同図（ハ）はガス流量を示す。上記の吹錬を実施した
結果、前記第５図に示した炉口圧およびガス流量の経時
変化を表わした線図は第２図のように改善される。すな
わち同図（ロ）に示すように吹錬末期で発生ガス量が減
少する直前から、輻射部３内にガスを吹き込むことによ
り、炉口圧が負圧になるのを避け、正圧を維持すること
かできる。また同図（ハ）に示すように、吹錬終了直前
に図中の興塗り部へに相当する体積のガスを吹き込めば
、排ガス流量ＱＴはＱ２を該吹き込みガスの流量とする
と Ｑｔ　＝Ｑｃ−Ｉ−Ｑ−；ｒ＋　Ｑｚ　　　　（２）と
なり、発生ガス流量Ｑ、の減少を侵入空気ではなく、該
吹き込みガスで補うことによって、吸引ファン４のサー
ジング限界流量よりも大きくすることができる。従って
炉口からの侵入空気量Ｑａ　ｉ　ｒを増加させることな
く、吹錬をつづけることが可能となる。なお、該吹き込
みガス流量Ｑ２は発生ガス流量ＱＧの吹錬末期低下に相
当する流量分だけプログレ、シヴに増加させることが、
炉口圧制御の観点から望ましいことは言うまでもない。 本発明のもう一つの特徴として十分なイナートガス量を
確保するため炉口−スカート間の距離を必要最小限度開
けることは前述したとおりである。 つまり、燃焼によってＣＯ→ＣＯ□となりイナー１層を
形成するため、イナートガスを得る最低限の空気侵入は
好ましい。 実際の転炉吹錬においては、前記発生ガス流量ＱＧの吹
錬末期残少速度は一律ではなく、（１）急激に低下する
場合、（２）比較的早期からなだらかに低下する場合、
の２通りある。 実操業データの範囲からこの（１）　、（２）の場合の
それぞれにつき前記爆発限界（０層濃度５，５％以下、
ＣＯ濃度１２，５％以下）を満足するイナートガス領域
を第６図、第７図に示す。 なお、前提として、該吹き込みガス流量Ｑ２は３０００
０　Ｎｍ３／ｈｒに固定している。 ここで、イナートガス領域は同図に示したとおり、侵入
空気流量の関数であり、（１）の急激に低下する場合の
方が狭くなる。換言すれば、必要イナートガス体積に満
たぬ危険性がある。 この侵入空気流量とイナートガス体積の関係を第８図に
示すが、実際のＯＧ式排ガス処理設備の内容積を考慮し
た必要イナートガス体積２００　Ｎｍ’を満たす侵入空
気流量は先の（１）の場合、１２４５ＯＮｍ’／ｈｒで
あることが示されている。実験的に、炉口−スカート間
の距離が１０ｃｍのとき、侵入空気流量が２００００　
Ｎｍ’／ｈｒであることが、別に判明しているため、実
用上炉口−スカート間の距離は１０ｃｍ以下でよいこと
が示唆されており、手段（２）で述べたごとく十分に侵
入空気が整流された状態でダクト内に吸引されるレベル
である。 以上、上記で示したように本発明により空気の炉内への
侵入が防止され、溶鋼への窒素の吸収が抑制されて、低
窒素鋼を製造することができると同時に必要イナートガ
ス体積も確保することができる。 なお、ここでいうＯＧ式転炉のなかには、通常の純酸素
上吹転炉の他に炉底に底吹ガス吹込口を付設した複合吹
錬転炉あるいは上下吹転炉も含む。

【実施例】

以下実施例に基づいて説明する。 実施例１ ２５０Ｔ上吹転炉を用い、本発明法と従来法について比
較試験を行った。上吹送酸速度は５００００　Ｎｍ３／
ｈｒ、底吹ｃｏ、流量は２１００Ｎｍ３／ｈｒで、排ガ
ス吸引ファンの定格容量は１６０，０００　Ｎｍ’／ｈ
ｒ、サージング限界流量は６００００　Ｎ＋ｗ”／ｈｒ
である。溶鉄率はいずれも９３％で、溶銑の化学成分は
第１表に示す。 本発明法は輻射部にＮ２ガスを吹込んでおり、従来法の
場合はガス吹込みは行わなかった。また同じく輻射部に
計ガスを吹込んだ場合を比較法として示す。 第２表は、上記試験結果をまとめたもので、排ガス流量
Ｑ、と吹錬終了時の化学成分を示している。同表の結果
から、本発明法と従来法において、排ガス流量Ｑ、の量
的な差はほとんどないが、第２図で説明したように、従
来法では吹錬末期における発生ガス流量Ｑ、の減少を炉
口からの侵入空気で補っているのに対し、本発明法では
Ｎ２ガスを、輻射部入口に供給し、炉口からの空気の侵
入を最小限度に抑えており、その結果窒素濃度が従来法
の１８ｐｐｍに対し、本発明法では９　ｐＩ）１１と減
少していることがわかる。比較法では高価なアルゴンガ
スを使っても９　ｐｐｍと本発明法の値と同等であり、
本発明法の優位性が明確である。 実施例２ 実施例１と同一の転炉で本発明法により種々の炭素濃度
を有する低窒素鋼を溶製した。 結果を第３図に示す。同図において、従来法では炭素濃
度が０．１０％よりも低くなるに従い、窒素濃度が漸次
増大しているのに対し、本発明法では窒素濃度の増大は
見られない。 なお、両実絶倒において吹き込みガス種としては純Ｎ２
ガスを使用しているが、より安価な低線Ｎｔガスあるい
は空気を使用してもよい。また空気を使用した場合は必
要イナートガス量が確保できるため、炉口とスカートを
密着した吹錬が実行可能であり、より一層の低窒素化が
期待できる。

【発明の効果】

以上述べたように、ＯＧ式転炉により低窒素鋼を製造す
るにあたり、発生ガス流量が減少する吹錬末期に、排ガ
ス設備中輻射部人口に窒素ガスや空気等のイナートガス
層形成用ガスを供給する本発明法を適用することにより
炉口からの空気の侵入ならびに溶鋼への窒素の吸収を抑
制することが可能で、炭素濃度０，１０％以下の低窒素
鋼を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置の略式： 第２図（イ）、第２図（ロ）および第２図（ハ）は、本
発明にかかる方法を実施した時のそれぞれ炭素濃度、炉
口圧およびガス流量の経時変化を示す線図； 第３図は、本発明の実施例の結果を示す線図：第４図は
、従来のＯＧ弐転炉の略式構成図；第５図（イ）、第５
図（０）および第５図（八）は、それぞれ炭素濃度、炉
口圧およびガス流量の吹錬開始からｒ了までの経時変化
を示す線図：第６図および第７図は、イナートガス領域
を示す線図；および 第８図は、侵入空気流量とイナートガス体積との関係を
示す線ばである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転炉に付設されたＯＧ式排ガス処理設備の排ガスダクト
   内に排ガス流量を増加させると同時にイナートガス層を
   形成させるためのガスを吹き込むことを特徴とする低窒
   素鋼の吹錬方法。