JPH07331321A - 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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JPH07331321A
JPH07331321A JP12158594A JP12158594A JPH07331321A JP H07331321 A JPH07331321 A JP H07331321A JP 12158594 A JP12158594 A JP 12158594A JP 12158594 A JP12158594 A JP 12158594A JP H07331321 A JPH07331321 A JP H07331321A
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JP
Japan
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gas
inert gas
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oxygen
mass
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JP12158594A
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Ryuji Nakao
隆二 中尾
Shigenori Tanaka
重典 田中
Hiroaki Morishige
博明 森重
Hiroshi Iwasaki
央 岩崎
Mayumi Okimori
麻佑巳 沖森
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼中の〔Cr〕酸化を抑え、かつ希釈用の
不活性ガスの使用量を極力抑えて、効率よく脱炭を行
い、精錬コストの低減をはかる。 【構成】 含クロム溶鋼の浴面上および浴面下より酸素
ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹込む脱
炭精錬法において、〔C〕濃度0.4mass%以上で
は二酸化炭素ガスを酸素ガスと混合して吹込み、〔C〕
濃度0.4mass%未満に低下した後は二酸化炭素ガ
スを酸素ガスと不活性ガスに混合して吹込むことからな
る。 【効果】 酸素原単位、不活性ガス原単位の大幅な低減
がはかれ、また脱炭酸素効率が向上することで還元用S
i原単位の低減がはかれるために、精錬コストが大幅に
低減し、効率的な脱炭が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は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、かつ希釈用
の不活性ガスの使用量を極力抑えて、効率よく脱炭を行
う含クロム溶鋼の脱精錬法に関する。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼のごとき11%以上のクロ
ムを含むような含クロム溶鋼の脱炭法として、脱炭の中
期以降(例えば[C]濃度0.7mass%以下)を減
圧下で行う真空脱炭法、および希釈ガスを吹込み雰囲気
中のCO分圧を下げて行う希釈脱炭法が広く用いられて
いる。前者は一般にVOD、後者はAODおよび上底吹
き転炉を用いて行われている。これらの方法はいずれも
脱炭中期以降において溶鋼中[Cr]の酸化損失を抑え
ながら効果的に脱炭を進行させようとするものである。
【0003】従来これらの方法での脱炭を効率よく進め
る手段として、真空脱炭法では酸素ガス(以下、単に酸
素という)供給量および不活性ガス供給量の調整あるい
は真空度の調整を行う方法、また希釈脱炭法では希釈ガ
スとしての不活性ガスと酸素供給量の調整を行う方法が
主体として採り入れられてきた。しかし、これらの方法
では不活性ガスの使用量は却って増加する方向であり、
十分な効果は得られていなかった。
【0004】脱炭精錬に二酸化炭素ガス(以下、CO2
という)を使用する方法としては、例えば、特開昭55
−158208号公報には、酸素上吹き製鋼法において
浴面下よりCO2 を吹込み、溶鋼の攪拌を促進させて脱
炭を促進させる方法が記載されている。また特開昭57
−32316号公報には転炉において鋼浴下部の羽口よ
り酸素とともにCO2 を吹込み、CO2 の冷却効果を利
用して羽口の溶損を防止する方法が記載されている。こ
れらの方法ではCO2 は完全にCOとOに分解するとし
ており、CO2 の使用の効果としては攪拌および冷却の
効果だけを考えており、十分な効果は得られていない。
【0005】また、特開昭50−37611号公報には
CO2 は分解せず、COの希釈効果をもつためにArガ
スのような不活性ガスの代替として使用する方法が記載
されているが、この方法ではCO2 のCOとOへの分解
率が定量化されていないために、過剰な不活性ガスを使
用する結果となっており、十分な効果が得られていな
い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Arガスの
ような不活性ガスを多量に使用する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、かつ希
釈用の不活性ガスの使用量を極力抑えて、効率よく脱炭
を行い、精錬コストの低減をはかる含クロム溶鋼の脱炭
精錬法を提供す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、その要旨は下記のとおりであ
る。 (1)含クロム溶鋼の浴面上および浴面下より酸素ガス
または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹込む脱炭精
錬法において、[C]濃度0.4mass%以上の領域
においては二酸化炭素ガスを酸素ガスと混合して吹込
み、[C]濃度0.4mass%未満に低下した後は二
酸化炭素ガスを酸素ガスと不活性ガスに混合して吹込む
ことを特徴とする含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
【0008】(2)[C]濃度0.05mass%以上
0.4mass%未満の領域において、二酸化炭素ガス
と酸素ガスおよび不活性ガスの混合ガス中の不活性ガス
の比率を、[C]濃度が低下するにしたがって、10%
から50%にまで高めることを特徴とする前項1記載の
含クロム溶鋼の脱炭精錬法。以下本発明について詳細に
説明する。
【0009】本発明の含クロム溶鋼の脱炭精錬は図1に
例示するような脱炭精錬法に適用するものである。図1
(a)はAOD法、(b)は上底吹き転炉法、(c)は
VOD法を示し、図中の1は横吹き羽口、2は上吹きラ
ンス、3は底吹き羽口、4は溶鋼、5はスラグを示す。
これらの方法では上吹きランス、横吹き羽口および底吹
き羽口から酸素または酸素と不活性ガスとの混合ガスま
たは不活性ガスを吹込む。
【0010】本発明は含クロム溶鋼の脱炭精錬におい
て、吹込んだCO2 の下記式および式による反応が
[C]濃度の低下および不活性ガス比率の低下に伴なっ
て進行しやすくなること、さらに式および式の反応
に関与しなかったCO2 は脱炭によって発生するCOの
希釈ガスとしての作用をもつことに着目し、これらの作
用を効率的に利用することを基本技術思想とするもので
ある。
【0011】 CO2 (g)=CO(g)+1/2O2 (g)……………… CO2 (g)=[C]+O2 (g)…………………………… 図2はSUS304ステンレス鋼の脱炭にCO2 のみを
用いた場合の溶鋼中の[C]濃度とCO2 の分解率の関
係を示す。CO2 の分解率は吹込みCO2 1Nm3 に対
してO2 1Nm3 が発生した場合を100とした比率で
ある。CO2 の分解率が50%未満では吹込んだCO2
の一部はCO2 がそのままの状態で存在したことにな
り、CO2 の分解率が0%では吹込んだCO2 全てがそ
のままの状態で存在したことになる。図2より[C]濃
度0.4mass%以上ではCO2の分解率は0%近く
で低位に安定しており、吹込んだCO2 のほとんどが不
活性ガスと同様のCOの希釈作用を持つことになり、こ
の領域では不活性ガスを吹込む必要はない。つまり、
[C]濃度0.4mass%以上の領域ではCO2 と酸
素を混合して吹込むことが効果的である。
【0012】図3はSUS304ステンレス鋼の脱炭に
CO2 、酸素およびArガスの混合ガスを用いた場合の
溶鋼中[C]濃度とCO2 の分解率の関係を示す。な
お、図中の○印は混合ガス中のArガス比率が10%の
場合、△印は混合ガス中のArガス比率が25%の場
合、□印は混合ガス中のArガス比率が50%の場合で
ある。図3よりArガス比率を高めることでCO2 の分
解率が急激に増加し始める[C]の濃度が低下する。A
rガス比率が10%では[C]濃度0.4mass%未
満の脱炭が効率的に行えるようになり、[C]濃度の低
下に対応してArガス比率を高めることで、さらに低
[C]濃度域までの脱炭が効率的となる。[C]濃度
0.05mass%ではArガス比率を50%まで高め
ることで効率的な脱炭が可能となる。なお、[C]濃度
0.05mass%未満では脱炭量が小さく、かつ脱炭
を効率的に進めるためにArガス比率を高める必要があ
るので、CO2 使用は効果的ではない。これらのことは
Arガスの代わりにN2 を用いた場合にも確認された。
【0013】以上より、Arガスのような不活性ガスを
多量に使用する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、かつ希釈用の不活性ガスの
使用量を抑えて、効率よく脱炭を行うためには、[C]
濃度0.4mass%以上の領域においてはCO2 を酸
素と混合して吹込み、[C]濃度0.4mass%未満
に低下した後はCO2 を酸素と不活性ガスに混合して吹
込み、さらに[C]濃度0.05mass%以上0.4
mass%未満の領域においては、CO2 と酸素および
不活性ガスの混合ガス中の不活性ガスの比率を、[C]
濃度が低下するにしたがって、10%から50%にまで
高めることが効果的である。
【0014】操業においては、[C]濃度0.4mas
s%未満における最適な不活性ガス比率を求め、かつ、
その時々のCO2 、酸素および不活性ガスのコスト差を
考えて任意にCO2 /酸素/不活性ガスの比率を設定す
ることが可能である。また、CO2 はArガスあるいは
2 ガスよりも冷却効果が大きいので羽口溶損防止用の
冷却ガスとしても有効であり、二重管羽口を用いる場合
には外管にCO2 を使用することが効果的である。
【0015】
【作用】CO2 は鋼浴中に吹き込んだ場合、一部に式
で示されるように分解せずにそのまま浮上するとの定性
的な知見が示されているが、一般には前記式で示され
るようにCOと1/2O2 に分解し、さらに酸化が進み
易い条件下では前記式の反応まで進行すると考えられ
てきた。
【0016】 CO2 (g)=CO2 (g)…………………………………… 本発明では吹込んだCO2 の前記式および式による
CO2 の分解反応が[C]濃度の低下および不活性ガス
比率の低下に伴なって進行しやすくなること、さらに
式および式の反応に関与しなかったCO2 、つまり
式で表されるCO2 は脱炭により発生するCOの希釈ガ
スとしての作用もつことを見出し、これを含クロム溶鋼
の脱炭精錬に適用することを創案した。式および式
によって発生したO2 は式の反応で溶鋼中に入り、こ
れにより式の脱炭反応が進行する。この反応の反応平
衡定数Kは式、また脱炭と同時に進行する溶鋼中[C
r]の酸化反応は式で表される。
【0017】 O2 (g)=2[O] ………………………………………… [C]+[O]=CO(g)……………………………………… K=PCO/aC ・aO …………………………………………… 2[Cr]+3[O]=(Cr2 3 )……………………… ここで、aC ,aO は溶鋼中[C],[O]の活量、P
COは雰囲気中COの分圧を示す。
【0018】式で生成した[O]は溶鋼中[C]ある
いは[Cr]と反応して、式あるいは式の反応が進
行する。脱炭を効率的に進行させるには式を優先的に
進行させる必要がある。式から式を優先的に進行さ
せるにはPCOの低下が有効である。PCOを低下させる手
段として、雰囲気を真空にしたり、多量の不活性ガスを
加える方法が従来より取り入られてきたが、CO2 吹込
みでは未分解のCO2はPCOの低下にそのまま作用す
る。従って、CO2 を適量、酸素あるいは酸素と不活性
ガスとの混合ガスあるいは不活性ガスに混合して使用す
ることにより、CO2 の酸化性ガスとしての作用および
不活性ガスとしての作用を有効に使用することができ、
かつ高価な不活性ガスの低減をはかることができる。
【0019】
【実施例】SUS304ステンレス鋼(8mass%N
i−18mass%Cr)60tonの処理において、
図1(a)に示す実施態様で実施した。目標の[C]濃
度は0.03mass%であり、脱炭開始時の[C]濃
度は全て[C]濃度1.5mass%とし、0.7ma
ss%までは全ての実施例で酸素のみで脱炭した。ま
た、[C]濃度0.7〜0.4mass%,0.4〜
0.2mass%,0.2〜0.05mass%,0.
05〜0.03mass%の4段階に区切って、ガス供
給パターンを変更した。脱炭後還元材としてFe−Si
を添加して、脱炭時に酸化した[Cr]を回収した後
に、取鍋へ出鋼した。なお、脱炭時の全ガス供給量は
1.5〜0.2mass%では1.0Nm3 /min・
T一定、0.2〜0.05mass%では0.8Nm3
/min・T一定、0.05〜0.03mass%では
0.5Nm3 ・min/T一定とし、不活性ガスとして
はArガスを使用して脱炭を行った。
【0020】表1に脱炭精錬条件の実施例を示す。本発
明の実施例は先に示した条件を満足するように実施し
た。比較例のNo.5は従来法として一般に行われてい
るCO 2 を使用しない方法であり、比較例のNo.6は
CO2 のO2 と混合して使用する[C]濃度範囲が本発
明の条件外の例、比較例のNo.7は不活性ガス比率が
本発明の条件外の例、比較例のNo.8はCO2 の使用
[C]濃度範囲が本発明の条件外の例である。
【0021】実施結果を表2に示す。表中の値は比較例
のNo.5の結果を100として、全て比例換算した値
である。本発明例ではCO2 分解率が低位に安定する条
件で吹込んでいるので、比較例と比べて還元用Si原単
位が低く精錬時間が短かい。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明によると、含クロム溶鋼の脱炭精
錬において、酸素原単位、不活性ガス原単位の大幅な低
下がはかれ、また脱炭酸素効率が向上することで還元用
Si原単位が低減されるために、精錬コストの大幅な低
減がはかれる。さらに、CO2の供給速度を上げれば、
脱炭速度が一層向上し、精錬時間の短縮が可能となり、
生産性の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様の説明図で、(a)はAOD
法、(b)は上底吹き転炉法、(c)はVOD法を示す
図である。
【図2】本発明におけるCO2 の酸素と混合する下限の
[C]濃度の限定理由を示す図である。
【図3】本発明における[C]濃度低下にしたがって高
める不活性ガス比率の限定理由を示す図である。
【符号の説明】
1 横吹き羽口 2 上吹きランス 3 底吹き羽口 4 溶鋼 5 スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 央 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 沖森 麻佑巳 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含クロム溶鋼の浴面上および浴面下より
    酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを吹込
    む脱炭精錬法において、[C]濃度0.4mass%以
    上の領域においては二酸化炭素ガスを酸素ガスと混合し
    て吹込み、[C]濃度0.4mass%未満に低下した
    後は二酸化炭素ガスを酸素ガスと不活性ガスに混合して
    吹込むことを特徴とする含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
  2. 【請求項2】 [C]濃度0.05mass%以上0.
    4mass%未満の領域において、二酸化炭素ガスと酸
    素ガスおよび不活性ガスの混合ガス中の不活性ガスの比
    率を、[C]濃度が低下するにしたがって、10%から
    50%にまで高めることを特徴とする請求項1記載の含
    クロム溶鋼の脱炭精錬法。
JP12158594A 1994-06-02 1994-06-02 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 Withdrawn JPH07331321A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9045805B2 (en) 2013-03-12 2015-06-02 Ati Properties, Inc. Alloy refining methods
KR102717260B1 (ko) * 2023-05-23 2024-10-15 연세대학교 산학협력단 수소환원 dri를 활용한 용철의 정련 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9045805B2 (en) 2013-03-12 2015-06-02 Ati Properties, Inc. Alloy refining methods
US9683273B2 (en) 2013-03-12 2017-06-20 Ati Properties Llc Alloy refining methods
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