JPH0477046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の背景） 本発明は容器内で溶融金属を精錬する吹精方法
に関する。特に、本発明は塩基性酸素製錬法の如
き炭素の除去を改良する上吹製錬法に関する。 浴の上に位置しているランスを通過する酸素で
の上吹きが使用される溶融金属容器内で鉄系金属
を製造することは公知である。この目的では、容
器は例えば高炉よりの溶銑（hot metal）60〜80
％と高炭素クロム合金及び（又は）ステンレス鋼
屑である冷材20〜40％とで代表的には装入され
る。酸素上吹きは最終の浴の炭素レベルが約
0.035〜0.05％に低減されるまで行われ；その際
の浴温度は代表的には1871〜1982℃（3400〜
3600°F）である。現在、塩基性酸素上吹転炉の使
用によつて達成することのできるこのような炭素
含量では、浴温度は十分に高いので、過剰の耐火
物の摩耗が起こる。現在、多くの製品規格は0.03
％以下の炭素レベルを必要としている。標準の塩
基性酸素転炉の実際はこのような低炭素レベルを
得ることができない。 この形式の上吹酸素製鋼法において、アルゴン
の如き不活性ガスを吹精サイクルの終点近くで上
吹きによつて導入される酸素と混合することも又
公知である。アルゴンは炭素除去の効率を改良す
るのに役立つけれども、それでも約0.03％以下の
炭素含量を有するステンレス鋼が一貫した基準で
工業的に製造することはできないようである。 容器の底又は底部付近に配置された羽口又はポ
ーラスプラグを使用して浴の表面下から浴に不活
性ガスを導入するように塩基性酸素転炉容器を適
合させることが又提案されている。 出願の共願の1984年４月26日出願に係る特許出
願第604098号は低流量の不活性ガスを浴の表面下
から浴へ上吹中導入しながら、浴の表面上又は下
にランスから酸素及び（又は）酸素と不活性ガス
との混合物を上吹きすることより成る方法を開示
している。酸素対不活性ガスの全比率は上吹中漸
進的に減少され、上吹ガスと底吹不活性ガスとの
相対的割合は工程中実質的に同じに存続される。 酸素の上吹きと不活性ガスの底部噴射とを使用
することは他にも提案されている。米国特許第
3325278号（1967年６月13日発行）は上吹酸素の
流量より大きくない流量で浴の下部に不活性ガス
を同時に導入しながら浴の表面上に酸素を上吹き
することを開示している。米国特許第3854932号
（1974年12月17日発行）は転炉内を減圧に保ちな
がら、底部羽口より不活性ガス又は吸熱ガスを導
入しつつ酸素を上吹きする方法を記載している。
米国特許第4280838号（1981年７月28日発行）は
酸素を上吹きしかつ二酸化炭素を主成分とするガ
スを上吹酸素の流量の小分数（small fraction）
である流量で羽口から底吹きする方法を開示して
いる。他の多くの特許、例えば米国特許第
3860418；4325730；4334922；4345746；4369060
は酸素を上吹きし、かつ不活性ガスを羽口よりス
ラグレベルの関数として底吹きする方法を記載し
ている。 従つて、浴の表面下に導入される不活性ガスの
流量が漸進的に増加するにつれて、上吹酸素の流
量が漸進的に減少するところの上吹酸素転炉にお
いて、酸素で上吹きするのと同時に浴の表面下に
不活性ガスを導入することによつて鋼を製造する
方法を提供するのが本発明の目的である。 本発明のこの目的及び他の目的並びにそのより
完全な理解は次の説明及び特定の実施例により明
らかになるであろう。 （発明の概要） 本発明によれば、浴を形成する溶銑装入物を有
する上吹容器において鋼を製造する方法が提供さ
れる。本法は浴表面の上又は下にランスから酸素
を上吹きしかつ前記上吹中、表面下から浴に不活
性ガスを導入し、それによつて酸素対不活性ガス
比を１対１以上に制定することを包含する。その
後、上吹酸素の流量は、上吹中浴の炭素含量が低
減されるにつれて酸素対不活性ガス比を漸進的に
減少するように不活性ガスの導入を増加しながら
漸進的に減少される。上吹きは、約0.03％以下の
所望の炭素含量が達せられ、比率が１対１以下と
なり、かつ浴温度が約1816℃以下のとき、停止さ
れる。 （好ましい実施態様の詳細な説明） 本発明方法は上吹金属容器において鋼を製造す
ることに関する。装入物は電気炉より供給される
ような比較的低炭素レベルを有する実質的にすべ
て溶融金属より成り予備合金化されることができ
る。装入物は冷材装入物、例えばスクラツプ、ク
ロム及びその他の材料の如き高炭素レベルを有す
るものを包含する。代表的には、塩基性酸素転炉
の如き上吹溶融金属容器は浴を形成するのに高炭
素溶銑装入物と冷材装入物とを有する。 本発明の実施に当り、塩基性上吹酸素転炉が容
器内の装入物の表面上又は下にガスを導入するよ
うに適合された普通のランスを有し、その外、浴
の表面下に不活性ガスを導入するために容器の底
又は底部付近に配置された羽口及び（又は）ポー
ラスプラグの如き手段を有して使用される。ラン
スは浴の上に懸吊されるか又は浴内に沈めること
のできるタイプであり、その両方の実施は慣用で
ありかつ周知の技術である。さらに、本発明によ
れば吹精サイクルの初めにおいてランスを通じて
上吹きによつて導入されるガスは酸素であり、浴
の表面下より導入される不活性ガスに関連して高
比率に制定される。酸素対不活性ガスの全比率は
吹精中漸進的に減少され、吹精の終結においては
上吹酸素の流量を減少し、不活性ガスの流量を増
加することより生ずる比較的低い酸素対不活性ガ
ス比が存在する。本発明方法は本発明方法を使用
する前又は後で、例えば羽口及び（又は）ポーラ
スプラグを通じて浴の表面下に不活性ガスが導入
されない製造方法のほんの一部にすぎないことは
言うまでもない。不活性ガスは上吹中、表面の下
に間歇的に導入されることも又試みられている。 例えば、鋼の製造に当つては酸素対不活性ガス
比が吹精の進むにつれて減少することが必要とさ
れている。本発明方法は種々の鋼を製造するのに
適する容器で、例えばステンレス鋼の製造に使用
できる。特に、約80トンのヒートでは、浴の表面
下から導入される不活性ガスは約2830〜
212250l／分〔100〜7500NCFM（normal cubic
feet per minute）〕の範囲内で漸進的に増加さ
れ、又酸素の流量は183950〜11320l／分（6500〜
400NCFM）の範囲内で漸進的に減少される。ト
ン基準で、流量は不活性ガスで35.38〜2653.13l／
分／トン（1.25〜93.75NCFM／トン）、酸素で
2299.38〜142l／分／トン（81.25〜5NCFM／ト
ン）に換算され、即ち夫々約28〜2830l／分／ト
ン（１〜100NCFM／トン）及び2406〜142l／
分／トン（85〜5NCFM／トン）になる。 溶融浴に導入される不活性ガスは主として２つ
の目的に役立つ。第一に、不活性ガスは脱炭中に
生成されるCOを希釈する。アルゴンの如き、不
活性ガスが一酸化炭素と混合されるとき、一酸化
炭素の分圧は低減され、炭素プラス酸素反応はク
ロムプラス酸素反応の如き金属酸化を有利にす
る。浴における炭素レベルが低減されるにつれ
て、より多くの不活性ガスがこの関係を保持する
のに必要である。第二に、底吹不活性ガス流は浴
のかきまぜ及び攪拌を形成する。このような攪拌
の浴の混合を促進する傾向を有して均質性を容易
にし又浴における金属の成層化を回避する。 高比率の酸素対不活性ガス比は初めで約20対１
以上であり、吹精サイクルの終点で約1/3以下に
進むようにする。特にこの点に関し、酸素対不活
性ガス比は初めに浴における炭素が約２％、好ま
しくは１％に低減されるまで約20対１であり、そ
の際浴における炭素が約0.5％に低減されるまで
比は次いで約３対１であり、それから浴における
炭素が約0.08％に低減されるまで比は約１対１で
あり、その後吹精が終り、所望の炭素含量が達成
されるまで比は約１対３であるようにする。ある
場合には、酸素の上吹きを停止することによつ
て、吹精の最終段階として100％の不活性ガスを
使用することが望ましい。比率の漸進的変化は所
望の比率値に特定の炭素レベルで達するように例
えば上記の値におけるような段階的手段又は連続
的及び漸進的に実施される。本発明の実施によつ
て、約0.03％以下の炭素含量が達成される。 こゝで使用される不活性ガスは溶融金属と実質
的に非反応性であり、アルゴン、窒素、キセノ
ン、ネオンなど及びその混合物である。窒素は
こゝでは不活性ガスとして同定されているけれど
も浴に残存する窒化物−形成成分と反応されるこ
とは言うまでもない。本工程は又二酸化炭素の如
き吸熱ガスを包含する他の適当なガスを包含する
こともできる。こゝで使用する“不活性ガス”は
吸熱ガスを包含する。本発明の工程中に使用され
る不活性ガスは単一ガスか又は所望の最終炭素レ
ベルに達するために吹精サイクル中、同一又は異
なる組成を有することのできるガスの混合物であ
る。例えば、不活性ガスは吹精サイクルの一部で
アルゴン、他の部分で窒素であることもある。 普通のランスは特定の流量及び溶融浴の浸透に
対して設計されるので、異なる設計の少なくとも
２つのランスが必要であるようである。好ましく
は、本発明の実施に当つて、第１の、即ち正規の
ランスは例えば80トンのヒートにおいて、 113200〜198100l／分（4000〜7000NCFM）の
範囲内の比較的高い酸素流量に適合されるのが初
めに使用される。トン基準で、上記範囲は1415〜
2476.3l／分／トン（50〜87.5NCFM／トン）又
は約1415〜2830l／分／トン（50〜100NCFM／
トン）に換算される。低流量が要求される吹精サ
イクルの後者の部分の間、これらの低流量に適合
される第２の、即ち特殊のランスが代用される。
特に、この第２ランスは約113200l／分／トン
（4000NCFM）以下、約2830l／分（100NCFM）
の如き低量の酸素流量に適合される。トン基準
で、この範囲は35.38〜1415l／分／トン（1.25〜
50NCFM／トン）又は約28〜1415l／分／トン
（１〜50NCFM／トン）に換算される。然しなが
ら、広い範囲の流量の単一ランスが所望の酸素対
不活性ガスを与えるために、例えば2830〜
198100l／分／（100〜7000NCFM）の範囲で使
用されるのが好ましい。さらに、羽口を通る流量
が約212250l／分（7500NCFM）まで拡大される
とき、低い上吹ガスの流量を得るのに有用な第２
上吹ランスは所望の酸素対不活性ガス比を達成す
るために必要でないことがある。 特定の実施例として及び本発明の実際との比較
のために、AISIタイプ405DR，409，413ステン
レス鋼が(1)酸素が浴の表面上及び下に上吹きされ
る標準のBOFの実施；(2)酸素が浴の表面上及び
下にランスから吹精され、又アルゴンガスが吹精
サイクルの終点付近でランスからの酸素と混合さ
れたBOFにおける混合ガスの上吹き；及び(3)酸
素とアルゴンとの組合せが炭素を最終の所望レベ
ルに低下するために溶湯に導入されたAOD精錬
を使用して製造された。 種々の溶湯の実際の相対的効率を決定するため
に、金属酸化因子（metallic oxidization
factor）で決定が行われた。溶融効率に対する基
本の基準は吹精中に参加される炭素及びけい素以
外の浴組成の％で決定される金属酸化因子であ
る。金属酸化因子を決定する標準方法は炭素−酸
化反応の最終生成物が100％COであるか又は
CO／CO₂比が知られているかを推測することで
ある。因子はそれから、金属を酸化するのに使用
される全酸素を決定するのに、吹精された全酸素
から公知の炭素及びけい素と反応する酸素の量を
引き算することによつて計算される。全装入物の
生成物に基づいて、酸化せる金属の％が見い出さ
れる。金属酸化因子はできるだけ低く保たれるこ
とが望ましい。

【表】 AISIタイプ409ステンレス鋼の表で報告された
標準BOFのヒートは約70〜80％の溶銑と20〜30
％の高炭素クロム合金及びステンレス鋼屑の80ト
ンハバツチより製造された。酸素吹精は76〜203
cm（30〜80インチ）の範囲内の距離で浴上に配置
された上吹ランスから約183950l／分
（6500NCFM）の流量であつた。酸素吹精は傾斜
まで即ち表に報告された吹精終点温度まで続けら
れた。 混合ガスの上吹きのAISIタイプ405のヒートは
下記のスケジユールにより吹精の終点付近でアル
ゴンが酸素と混合される点以外は同様に製造され
た：

【表】

【表】 とによつて普通に製造された。 本発明の実施による組合せた酸素での上吹きと
不活性ガスの底吹きとがAISIタイプ409及び413
ステンレス鋼のヒートを製造するのに行われた。
アルゴンガスがBOF容器の底部付近に三角形模
様で配置された３つの底部羽口を通じて導入され
た。吹精中のアルゴンに対する全底吹流量は
16980〜33960l／分（600〜1200NCFM）の範囲
であつた。酸素は正規の三孔BOFランスを使用
して113200〜183950l／分（4000〜6500NCFM）
の流量で上吹きされた。この正規のランスが１対
１以下の酸素対アルゴン比に達するために特殊の
低流量の一孔ランスによつて置換された。11320
〜33960l／分（4000〜1200NCFM）の範囲内の
酸素流量は特殊のランスを使用して得られた。こ
れらのヒートに対する吹精スケジユールは次の通
りであつた：

【表】 これらのヒートはBOF容器において58500Kg
（130，000ポンド）の溶銑を装入することによつ
て製造された。52％クロムの高炭素フエロクロム
の15750Kg（35，000ポンド）より成る固体装入物
が566000〜1698000l（20，000〜60，000立方呎）
の酸素が吹精された後２つのバツチで容器に添加
された。吹精開始後約１分で1350Kg（３，000ポ
ンド）のドロマイトと4050Kg（９，000ポンド）
の焼石灰が各ヒートに対し容器に添加された。ク
ロムシリサイド及び石灰より成る還元化合物が２
対１のCaO／SiO₂比を達成するのに充分な量で
吹精の終点後に添加された。還元化合物は約５分
間羽口よりの33960l／分（１，200NCFM）のア
ルゴンで撹伴された。 上吹ガスと底吹ガスとの結合全流量は吹精サイ
クルを通じ漸進的に減少することが吹精スケジユ
ールから解る。終点における全流量は初めの全流
量の50％以下、特に約25％である。全流量を工程
中、実質的に一定に維持することが望ましい；然
しながら全流量は底部羽口を通じて達成できる最
大流量によつて制限された。実施例は低減した流
量ででも本発明はうまく炭素を所望のレベルに低
下させることを示している。 0.03％以下の所望の炭素目標に達する点に関し
ては、AOD処理をしたヒート及び本発明による
上吹きと底吹きとの混合ガス吹精方法によつて処
理されたヒートの両者が容易にこの炭素レベルに
達することが表より解るが；一方普通に製造した
BOFヒートはいずれも0.03％炭素の最大要求に満
たしていない。すべての混合ガス上吹ヒートと吹
精サイクルの終点で0.03％の炭素レベル以下であ
つたが、唯一つのヒートが最終分析でこの値以下
であつたことが観察できる。これは本発明の上吹
酸素と底吹不活性ガスとの実施で達成されるタイ
プの攪拌作用がないことから生ずる浴における炭
素の成層化を示すものである。 報告された多くの溶練の実際の中、通常の
BOFの実際だけは温度の耐火物の摩耗を生じ、
浴冷却のため冷屑鉄を添加することを必要とする
見地から過剰の温度を生成した。溶錬効率に対す
る基本の基準は金属酸化因子である。本発明の利
点は所望の炭素レベルが低温度と低い金属酸化因
子とで達成されたことである。吹精の終点におけ
る典型的浴温度は1816℃（3300°F）以下、好まし
くは1704〜1816℃（3100〜3300°F）である。 目的であつたように、本発明は約0.03％以下の
炭素含量を有する鋼を上吹容器で製造する方法で
ある。本方法は1816℃（3300°F）以下の終点吹精
温度を有しながら、クロムの如き有価金属の酸化
を低減する利点を有する。さらに本方法は通常の
上吹ランスと底吹羽口及び（又は）ポーラスプラ
グとを使用して存在する設備にさかのぼつて適合
するのに有用である。 好ましい選択実例が記載されたけれども、本発
明の範囲より逸脱することなしで変更をそのなか
でなし得ることは当業者には明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 浴を形成する溶銑装入物を有する上吹溶融金
   属容器において鋼を製造する方法であつて、 ランスから前記浴の表面上又は表面下に酸素を
   上吹きし； 前記上吹中、前記浴の表面下から該浴に不活性
   ガスを導入し； それによつて１対１以上の酸素対不活性ガス比
   を達成し； 前記浴の炭素含量が減少するにつれて前記上吹
   中酸素対不活性ガス比を漸進的に減少させるため
   に不活性ガスの導入を増加しながら上吹酸素を漸
   進的に減少させ；然る後 約0.03％以下の所望の炭素含量を達成し、前記
   比が１対１以下となり、かつ浴温度が約1816℃以
   下のとき、前記上吹きを停止する、ことにより成
   る方法。 ２ 前記上吹中、前記浴の表面下に導入される下
   活性ガスが28〜2830l／分／トンの範囲内で増加
   される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記上吹中、酸素が2406〜142l／分／トンの
   範囲内で減少される特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４ 前記上吹中、前記浴の表面下に導入される不
   活性ガスが28〜2830l／分／トンの範囲内で増加
   され、又上吹酸素が2406〜142l／分／トンの範囲
   内で減少される特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ５ 前記酸素対不活性ガス比が前記上吹中約20対
   １以上から１対３以下に漸進的に減少される特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 前記上吹中、前記酸素対不活性ガス比が、前
   記浴における炭素が約１％に低減されるまでは約
   11対１の高比率に、前記浴における炭素が約0.5
   ％に低減されるまでは約３対１の比に、前記浴に
   おける炭素が約0.08％に低減されるまでは約１対
   １、又吹精が終り、所望の炭素含量に達するまで
   は約１対３に保たれる特許請求の範囲第５項記載
   の方法。 ７ 前記浴に導入される不活性ガスがアルゴン、
   窒素、キセノン、ネオン、など及び二酸化炭素並
   びにそれらの混合物より成る群から選択される不
   活性ガスである特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ８ 上吹ガス及び底部導入ガスの結合せる全流量
   が、終点における全流量が初期の全流量の50％以
   下であるように吹精サイクル中漸進的に減少され
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 前記浴が高炭素溶銑装入物及び冷材装入物を
   含有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 前記不活性ガスが上吹開始前に該浴の表面
   下に導入される特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 １１ 吹精の最終段階が不活性ガスのみの吹精を
   包含する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 浴を形成する高炭素溶銑の装入物を有する
   上吹溶融金属容器において、ランスより前記浴の
   表面上又は表面下に酸素を上吹きしかつ前記浴の
   表面下から浴に不活性ガスを導入することによつ
   て溶融浴を所望の炭素含量の脱炭して鋼を製造す
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法において、 １対１以上の酸素対不活性ガス比となるように
   酸素を上吹きし； 前記浴の炭素含有量が減少するにつれて前記上
   吹中、酸素対不活性ガス比を漸進的に減少させる
   ために、不活性ガスの導入を増加しながら漸進的
   に上吹酸素を減少させ；かつ、 約0.03％以下の所望の炭素含量を達成し、前記
   比が１対１以下となり、かつ浴温度が約1816℃以
   下のとき、前記上吹きを停止する、ことを特徴と
   する方法。