JPH059548A - 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 - Google Patents

含クロム溶鋼の脱炭精錬法

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JPH059548A
JPH059548A JP15868191A JP15868191A JPH059548A JP H059548 A JPH059548 A JP H059548A JP 15868191 A JP15868191 A JP 15868191A JP 15868191 A JP15868191 A JP 15868191A JP H059548 A JPH059548 A JP H059548A
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oxygen
decarburization
gas
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decarburizing
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JP15868191A
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Ryuji Nakao
中尾隆二
Shigenori Tanaka
田中重典
Hiroaki Morishige
森重博明
Hiroshi Hirata
浩 平田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼中のクロムの酸化を抑え、効率よく脱炭
を行う含クロム溶鋼の脱炭精錬法に関する。 【構成】 [C]濃度を0.5wt%以下含有する含ク
ロム溶鋼の浴面下および浴面上から酸素ガスを吹込む脱
炭精錬において、吹込むガスの酸素分圧と浴面上から吹
込まれた酸素火点部の温度の関係を特定の範囲に調整し
て、脱炭を行う。 【効果】 脱炭酸素効率が向上し、脱炭後の還元時添加
する還元用Si原単位を低減できると共に、脱炭速度が
向上し、精錬時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】含クロム溶鋼の脱炭精錬法におい
て、溶鋼中の[Cr]酸化を抑え、効率よく脱炭を行う
含クロム溶鋼の脱炭精錬法である。
【0002】
【従来の技術】含クロム溶鋼の浴面下および浴面上から
酸素ガスまたは酸素ガスと希釈ガスを吹込む脱炭精錬法
において、溶鋼中の[Cr]酸化を抑え、効率よく脱炭
を行う方法として、例えば、特開昭55−15213号
公報には浴面下から酸素ガス(以下、単に酸素という)
および希釈ガスを吹込むと同時に、該酸素量の少なくと
も0.2倍に相当する量の酸素を浴面上から吹込むこと
で、二次燃焼によって溶鋼を昇熱せしめ、脱炭速度の向
上をはかる方法が記載されている。
【0003】また、特開昭59−166617号公報に
は浴面上から酸素を、浴面下から酸素または希釈ガスを
吹込んで含クロム溶鋼を脱炭するに際し、鋼中[C]濃
度に応じて、ランス高さおよび浴面上から吹込む酸素量
を制御することによって、スプラッシュの発生を抑え、
かつ脱炭速度の向上をはかる方法が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、含クロム溶
鋼の脱炭反応は[C]濃度によって律速過程が変化す
る。高[C]濃度側では鋼浴への酸素ガスの供給が律速
過程であり、鋼浴への酸素供給量を増大することで、脱
炭速度が向上する。しかし、低[C]濃度側では鋼浴中
[C]の移動および[C]と[O]の反応が律速過程と
考えられており、鋼浴の撹拌の強化、脱炭反応に関与す
る酸素源の形態制御および希釈ガス比率を高くしてCO
分圧を下げることによって、脱炭を進めることが可能で
あるが、高[C]濃度側と比べて、溶鋼中[Cr]の酸
化が進み、脱炭速度が低下する。
【0005】低[C]濃度側では酸素吹込み火点で生成
する酸化物はCr23 ,FeO或いはこれらの混合物
であり、これらの酸化物による脱炭反応はFeO濃度が
高いほど進行しやすい。これに対し、前記従来技術で
は、低[C]濃度側におけるFeOによる脱炭について
は記載されていない。
【0006】本発明は含クロム溶鋼の脱炭精錬におい
て、低[C]濃度側で吹込み条件を制御することによっ
て、FeOを高濃度に含む酸化物を生成させ、脱炭反応
を効率よく進めることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を有
利に解決したものであり、その要旨は炭素を0.5wt
%以下含有する含クロム溶鋼の浴面下および浴面上から
酸素ガスまたは酸素ガスと希釈ガスを吹込む脱炭精錬に
おいて、浴面上および浴面下から吹込むガスの酸素分圧
と浴面上から吹込んだ酸素の火点温度の関係が図1の点
A,B,C,Dで囲まれる範囲を満足する条件下で脱炭
を行うことを特徴とする含クロム溶鋼の脱炭精錬法であ
る。なお、希釈ガスとはAr,N2 ガスのような生成す
るCOガスを希釈する作用をもつガスのことを示す。
【0008】以下、本発明について詳細に説明する。
【0009】ステンレス鋼のような11%以上のクロム
を含む含クロム溶鋼の脱炭反応は、図3に示す上吹きラ
ンス1によって浴面上から吹込んだ酸素の火点2(以
下、上吹き火点という)および底吹き羽口3によって浴
面下から吹込んだ酸素の火点4(以下、底吹き火点とい
う)でCr23 ,FeOなどの金属酸化物が生成し、
これと溶鋼中の[C]が反応することによって進行す
る。本発明は、該酸化物による脱炭反応がFeO濃度が
高いほど進行しやすいこと、およびFeO濃度の高い金
属酸化物を生成させるためには浴面上および浴面下から
吹込むガスの全吹込みガスの酸素分圧および上吹き火点
温度を制御すれば良いとの知見を得て、ガス吹込み条件
を制御することによって、クロム酸化を抑え、脱炭効率
を向上せしめるものである。
【0010】なお、底吹き火点でも金属酸化物が生成
し、該酸化物による脱炭反応が進行するが、底吹き火点
では火点温度の計測と制御が困難であり、本発明の目的
である脱炭反応を促進させる条件に制御することができ
ないため、上吹き火点温度を制御の対象とした。
【0011】含クロム溶鋼の脱炭精錬における上吹き火
点では、Cr23 或いはFeOが生成するが、これら
の反応式および生成自由エネルギー変化ΔGは〜式
で示される。
【0012】
【数1】
【0013】クロム溶鋼の複合吹錬法による脱炭におい
て、全吹込みガスの酸素分圧を横軸とし、上吹き火点温
度を縦軸として表示したもので、点Aと点Bを結ぶ線が
FeOの生成限界を示し、上吹き火点温度がこの線を越
えて高くなると、FeOがCr23 よりも生成し易
い。また、全吹込みガスの酸素分圧が0.1未満(点A
と点Dを結ぶ線の左側)では酸素分圧が小さくなり過ぎ
て、脱炭速度が小さく、かつ希釈ガス量が過大になって
不利である。酸素分圧が1.0超(点Bと点Cを結ぶ線
の右側)は存在しえない。
【0014】さらに、上吹き火点温度が2700℃を越
えると、炉内雰囲気温度および溶鋼温度が過度に上昇す
るために、耐火物溶損量が急激に大きくなるために不利
となる。従って、図1の点A,B,C,Dを結ぶ線で囲
まれる範囲に制御することにより、FeOの生成を有利
に進めることが可能である。
【0015】図2は生成酸化物の脱炭反応への効果を調
べるために、50kgの溶解炉を用いて、酸素吹込みを
行わない条件下で、浴面上にFeOまたはCr23
添加して、両者の脱炭速度を比較評価したものである。
図2より、[C]が0.5wt%を越えた範囲ではFe
OとCr23 とでは脱炭速度に大差がないが、[C]
が0.5wt%以下ではFeOの方がCr23 よりも
2〜10倍程度脱炭速度が大きい。
【0016】以上より、[C]0.5wt%以下の含ク
ロム溶鋼の複合吹錬法による脱炭において、図1の点
A,B,C,Dで囲まれる範囲に全吹込みガスの酸素分
圧および上吹き火点温度を制御することによって、溶鋼
中[Cr]の酸化を抑え、効率よく脱炭を進めることが
可能である。
【0017】なお、火点温度の測定は、例えば上吹きラ
ンス孔に光ファイバーを挿入し、これから採取される光
をスペクトル解析することで可能である。また、上吹き
火点温度は上吹きガスの酸素比率、上吹きランス高さH
(図3)およびランス孔径を変えることによって変更す
ることができる。したがって、オンラインで測定される
上吹き火点温度によって、上吹きガスの酸素比率或いは
上吹きランス高さを変更することによって、上吹き火点
温度を制御することができる。また、事前に火点温度を
予測して、ランス孔径を設定すれば、より容易に火点温
度を目標範囲に入れることが可能である。
【0018】
【作用】含クロム溶鋼の脱炭反応は[C]濃度によって
律速過程が変化する。高[C]濃度側では鋼浴への酸素
ガスの供給が律速過程であり、鋼浴への酸素供給量を増
大することで、脱炭速度が向上する。また、高[C]濃
度側では酸素ガスの上吹き火点で生成する酸化物はCr
23 が主体である。
【0019】一方、低[C]濃度側の脱炭反応では、鋼
浴中[C]の移動および[C]と[O]の反応が律速過
程と考えられており、鋼浴の撹拌の強化、脱炭反応に関
与する酸化物の形態制御および希釈ガス比率を高くして
CO分圧を下げることによって、脱炭を進めることが可
能であるが、高[C]濃度側に比べて、溶鋼中[Cr]
の酸化が大きく、脱炭速度が小さい。
【0020】含クロム溶鋼の脱炭精錬においては、
[C]濃度が0.5wt%以下では上吹き火点にCr2
3 、FeO或いはこれらの混合物が生成する。これら
酸化物による脱炭はFeO濃度が高いほど進行しやす
い。これは、FeOがCr23 に比べ解離しやすく、
しかも低融点であることによる。FeO或いはFeO濃
度の高い酸化物を生成させることは、上吹き火点部の温
度を上げ、かつ吹込み酸素分圧を下げることによって可
能となる。
【0021】従って、吹込み条件を制御することによっ
て、高濃度にFeOを含む酸化物を生成させ、低[C]
濃度側の脱炭反応を効率よく進めることが可能である。
【0022】なお、複合吹錬法では浴面下から吹込む酸
素の火点部でも金属酸化物を生成するが、浴面下では火
点温度を測定する手段がなく、かつ制御することが難し
いために、本発明では浴面上より吹込む酸素側のみを制
御することとした。
【0023】また、律速過程が変化する[C]濃度は図
2に示されるように、酸化物による脱炭反応を考慮した
場合には0.5wt%である。
【0024】
【実施例】SUS304ステンレス鋼(18wt%Cr
−8wt%Ni)60tonを複合吹錬の可能なAOD
炉を用いて、脱炭精錬を行った。精錬は粗溶鋼をAOD
炉内に装入後、[C]濃度が0.5wt%となるまで
は、一定の吹錬条件(吹込みガスは酸素ガスのみ、供給
量1.5Nm3 /minT)で行った。[C]濃度0.
5wt%以下の脱炭は表1の条件で実施した。なお、本
発明の実施例は図1の点A,B,C,Dで囲まれる範囲
内になるように、全吹込みガスの酸素分圧、ランス高さ
を制御して火点温度の調整を実施した。比較例のNo.
6〜8は従来法として一般に実施されている方法と認め
られる特開昭55−15213号公報の方法に従った。
また、比較例のNo.9〜10は全吹込みガスの酸素分
圧あるいは上吹き火点温度が本発明条件外の例である。
【0025】また、上吹きランスはいずれも内径20m
mφで3孔のラバールタイプのノズルを使用した。溶鋼
温度は1650〜1720℃の範囲となるように、冷却
材等の投入を行い、調整した。また、[C]濃度0.1
wt%以下での脱炭はいずれも上吹きを中止し、底吹き
からArガスのみを供給して行った。
【0026】
【表1】
【0027】実施結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表の平均脱炭酸素効率は[C]濃度0.1
〜0.5wt%の範囲における吹込んだ酸素の脱炭に使
用された割合を示す。また、還元用Si原単位、精錬時
間および耐火物溶損量はNo.6の例を100として、
換算した値である。
【0030】
【発明の効果】本発明法によると、含有クロム溶鋼の脱
炭精錬において、[C]濃度が0.5wt%以下の範囲
において、脱炭酸素効率が向上することによって、還元
用Siの添加量を低減できる。また、脱炭速度が向上す
ることによって、精錬時間を短縮できる。さらには、安
定した脱炭速度および到達[C]濃度が得られるので、
成分的中率も向上する等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】全吹込みガスの酸素分圧および上吹き火点温度
の脱炭反応に及ぼす影響を示す図。
【図2】溶鋼中[C]濃度および脱炭速度の酸化物形態
に及ぼす影響を示す図。
【図3】複合吹錬の状態を示す図。
【符号の説明】
1…上吹きランス 2…上吹き火点 3…底吹き羽口 4…底吹き火点 5…溶鋼 6…スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 浩 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社中 央研究本部内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 炭素を0.5wt%以下含有する含クロ
    ム溶鋼の浴面下および浴面上から酸素ガスまたは酸素ガ
    スと希釈ガスを吹込む脱炭精錬において、浴面上および
    浴面下から吹込むガスの酸素分圧と浴面上から吹込んだ
    酸素の火点温度の関係が図1の点A,B,C,Dで囲ま
    れる範囲を満足する条件下で脱炭を行うことを特徴とす
    る含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
JP15868191A 1991-06-28 1991-06-28 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 Withdrawn JPH059548A (ja)

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