JPH101711A - 精錬炉における溶鋼の脱炭精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】密閉の精錬炉内部に溶鋼を収容し、精錬炉
内部を排気しつつ所定の減圧下で溶鋼中にガス吹込みを
行って脱炭精錬するに際し、脱炭終了時点を正確に判定
でき、脱炭精錬を過不足なく適正に行い得る精錬方法を
提供する。 【解決手段】密閉の精錬炉１２内部に溶鋼１６を収容
し、精錬炉１２内部を排気しつつ所定の減圧下で溶鋼１
６中にガス吹込みを行って脱炭精錬するに際し、脱炭時
間の経過とともに減少する溶鋼１６中のＣ量と排ガス中
のＣＯ量との関係を予め求めておくとともに脱炭精錬時
に排ガス中のＣＯ量の測定を行い、排ガス中のＣＯ量が
溶鋼１６における目標のＣ量に対応する量となった時点
で脱炭精錬を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は精錬炉における溶
鋼の脱炭精錬方法に関し、詳しくは脱炭精錬の終了時期
の判定手法に特徴を有する精錬方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼で代表される含Ｃｒ鋼の製
造に際して、精錬炉内に収容した溶鋼に対してＯ₂ガス
を含むガスを大気中で吹き込んで溶鋼中のＣを脱炭し、
溶鋼中のＣレベルを下げることが行われている。この脱
炭精錬はＡＯＤ法として知られている。

【０００３】ところでこの大気中での脱炭精錬は、溶鋼
中のＣ量が低くなってくると吹き込んだＯ₂が脱炭のた
めに有効に働かず、Ｃｒを酸化してしまい脱炭効率が悪
くなる問題がある。

【０００４】このようなことから、Ｃ量がある一定レベ
ルまで低下した時点で炉内を２０〜２００Ｔｏｒｒ程度
の減圧度とした上、溶鋼中にＡｒガス等非酸化性ガスを
撹拌ガスとして吹き込み、溶鋼とスラグとを撹拌させる
中で、先の大気精錬に際して酸化生成した酸化クロムと
溶鋼中のＣとを反応させて脱炭を行うとともに、酸化ク
ロムを一部還元する方法が本出願人によって提案されて
いる。

【０００５】図７及び図８は上記大気精錬と減圧精錬と
を組み合わせた含Ｃｒ鋼の製造方法の実施設備の概略構
成及び同方法の各工程を表したものである。先ず図７に
おいて、１００は精錬炉１０２における炉体で、１０４
は溶鋼１０６に対してガス吹込みを行うための羽口であ
る。１０７は炉体１００の上部開口を閉塞する蓋で、排
気管１０８がこれより延び出しており、この排気管１０
８を通じて排気を行うことによって、精錬炉１０２内部
を減圧状態とすることができる。尚、１１０は溶鋼１０
６上のスラグを表している。

【０００６】この精錬設備の場合、先ず蓋１０７を除い
た状態で大気精錬を行い、しかる後蓋１０７を装着して
排気管１０８を通じて炉内部を真空吸引し、精錬炉１０
２内部を減圧状態として減圧精錬を行う。

【０００７】上記方法に従って含Ｃｒ鋼を製造する場
合、図８に示しているように先ず大気精錬によって、即
ち溶鋼中にＯ₂ガスを含むガス、通常はＯ₂ガスとその希
釈ガスとしてのＡｒガスとを吹き込んで溶鋼中のＣの脱
炭を行う。而して溶鋼中のＣ量がある一定レベルまで低
下したところで、蓋１０７を被せて次に減圧精錬を行
う。

【０００８】具体的には、今度は先ず溶鋼中にＡｒガス
等の非酸化性ガスのみを撹拌ガスとして吹き込み、これ
により溶鋼とスラグとを激しく撹拌してスラグ中の金属
酸化物、主として酸化クロムと溶鋼中のＣとを反応させ
て溶鋼中のＣの脱炭を行うとともに、酸化クロムを一部
還元する。そしてＣ量が目標レベルまで低下したところ
で、次に還元剤を投入してクロム還元を行い、その後流
滓，出鋼する。

【０００９】この方法によると、脱炭精錬を短時間で迅
速に行うことができるとともに高価なＡｒガスの使用量
を少なくでき、併せてクロムの歩留りも向上させること
ができるなどの利点が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記精錬方
法においては減圧精錬の際に便宜上脱炭速度が一定であ
ると見なして、減圧精錬における脱炭時間を大気精錬か
ら減圧精錬への切替え時のＣ値に基づいて一義的に定
め、脱炭精錬を実施していた。例えばＳＵＳ３０４の精
錬において、大気精錬から減圧精錬への切替えをＣ量
（Ｃ値）が０．１％となったところで行うケースの場
合、減圧精錬における脱炭時間を５分と定めて操業して
いた。

【００１１】しかしながら実際には操業のばらつきによ
って大気精錬終了時のＣ値が０．１％よりも多い０．１
５％であることもあるし、また逆に０．１％よりも少な
い０．０８％であることもあり得、この場合安全を見込
んで脱炭時間を一律に５分と定めておくと、大気精錬終
了時のＣ値が０．０８％である場合には脱炭を過剰に行
うこととなり、その分能率が悪くなるとともにコストも
高くなり、更に精錬品質も過剰品質になるといった不都
合がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するためになされたものである。而して本願
の発明は、密閉の精錬炉内部に溶鋼を収容し、該精錬炉
内部を排気しつつ所定の減圧下で溶鋼中にガス吹込みを
行って脱炭精錬するに際し、脱炭時間の経過とともに減
少する溶鋼中のＣ量と排ガス中のＣＯ量との関係を予め
求めておくとともに脱炭精錬時に該排ガス中のＣＯ量測
定を行い、該排ガス中のＣＯ量が該溶鋼中における目標
のＣ量に対応する量となった時点で脱炭精錬を終了する
ことを特徴とする（請求項１）。

【００１３】請求項２の製造方法は、請求項１におい
て、前記溶鋼が含Ｃｒ溶鋼であって、先ず精錬炉におい
て大気中でＯ₂ガスを含むガスの吹込みを行って大気精
錬による一次脱炭精錬を行い、しかる後精錬炉内部を排
気を行いつつ減圧状態の下で溶鋼中に非酸化性のガスを
撹拌ガスとして吹き込むことで溶鋼とスラグとの撹拌を
行い、以て酸化クロムと溶鋼中のＣとの反応を行わせて
二次脱炭精錬を行い、排ガス中のＣＯ量に基づいて該二
次脱炭精錬を終了することを特徴とする。

【００１４】

【作用及び発明の効果】上記のように本発明は、減圧状
態で脱炭精錬するに際し、予め溶鋼中のＣ量と排ガス中
のＣＯガス量との関係を求めておいて、脱炭精錬時にそ
の排ガス中のＣＯ量の測定値に基づいて脱炭精錬を終了
するものである。かかる本発明は、減圧状態の下で脱炭
精錬を行ったとき、脱炭速度（Ｋｃ）が減圧下精錬を開
始したときの溶鋼中の当初のＣ量によって変化するこ
と、また同じく脱炭時間の経過につれてＫｃが変化して
いくこと（低くなること）、更に脱炭の進行とともに低
下していく溶鋼中のＣ量と排ガス中のＣＯ量との間に一
定の相関関係があることなどの知見を得てなされたもの
である。

【００１５】即ち、本発明者が所定のＣ量（減圧精錬開
始時のＣ量）の下で脱炭時間と溶鋼中のＣ量との関係を
求めたところ、図１に示す結果を得た。次にこの結果を
基に、lnＣ_E／Ｃ_Sと脱炭時間ｔとの関係を求めた（図２
参照。但しＣ_Sは脱炭開始当初のＣ量，Ｃ_Eは脱炭終了時
のＣ量）。そして図２において各脱炭経過時間における
曲線の傾き、即ちＫｃを求め、これを脱炭時間ｔとの関
係で表したものが図３である。図３に示しているよう
に、脱炭速度Ｋｃは脱炭時間とともに当初大きく、また
一定時間経過後は小さく変化していくことが分かる。

【００１６】図４は減圧精錬開始当初の各種Ｃ量の下で
同様の調査ないし解析を行った結果得られたもので、横
軸に脱炭時間を、縦軸に溶鋼中のＣ量をとって表してあ
る。この図に示しているように、減圧状態の下における
脱炭挙動は当初のＣ量，脱炭時間の経過等によって様々
に変化することが分かる。

【００１７】本発明者は、これらの知見とともに、減圧
状態での脱炭精錬に際して排気ガス中のガス分析を行っ
たところ、上記のように溶鋼中のＣ量と排ガス中のＣＯ
量との間に一定の相関関係があることを知得した。この
結果、脱炭挙動が当初のＣ量及び脱炭時間の経過につれ
て変化するとしても、排ガス中のＣＯ分析を行うことに
より常に溶鋼中のＣ量を把握できることを確認した。

【００１８】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
ので、かかる本発明によれば、排ガス中のＣＯ量の測定
を行うことにより、容易に脱炭精錬の終了判定を行うこ
とができる。

【００１９】従って本発明によれば、減圧精錬開始時の
溶鋼中のＣ量に応じた適正な時間だけ脱炭精錬を行うこ
とが可能となり、これにより脱炭処理が不足したり或い
は逆に過剰となって無駄を生じたり、またこれに伴って
コストを高めてしまうといったことを効果的に防止する
ことができ、常に適正に脱炭処理を行い得て、溶鋼中の
Ｃ量を目標とするＣ量まで確実に脱炭することができ
る。

【００２０】本発明は、含Ｃｒ鋼以外の溶鋼の精錬に際
して適用可能なものであるし、また含Ｃｒ鋼の精錬に際
しても、減圧状態下で溶鋼中にＯ₂ガスの吹込みを行っ
て脱炭を行う場合その他密閉の精錬炉内部に溶鋼を収容
し、精錬炉内部を排気しつつ所定の減圧下で溶鋼中にガ
ス吹込みを行って脱炭精錬を行う場合に一般的に適用可
能なものであるが、特に含Ｃｒ鋼の精錬に適用して好適
なものであり、この場合において上記大気精錬と減圧精
錬とを組み合わせた精錬方法に好適に用いることができ
る。

【００２１】即ち、含Ｃｒ鋼の製造に際して先ず精錬炉
において大気中でＯ₂ガスを含むガスの吹込みを行って
大気精錬による一次脱炭精錬を行い、しかる後減圧精錬
炉において前記排気を行いつつ溶鋼中に非酸化性のガス
を撹拌ガスとして吹き込むことで溶鋼とスラグとの撹拌
を行い、以て酸化クロムと溶鋼中のＣの反応を行わせて
二次脱炭精錬を行い、そして排ガス中のＣＯ量に基づい
て二次脱炭精錬を終了するようになすことができる（請
求項２）。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。先ず
図５は精錬設備の概略を示したもので、図中１０は精錬
炉１２における炉体、１４は溶鋼１６中にガスを吹き込
むための羽口である。１８は炉体１０の上部開口を閉鎖
する蓋であり、この蓋１８からは排気管２０が延び出し
ている。

【００２３】２４及び２６は排気管２０を通じて排気を
行う真空吸引装置としての蒸気エジェクタ及びウォータ
ーポンプであり、これら蒸気エジェクタ２４，ウォータ
ーポンプ２６による真空吸引作用により精錬炉１２内部
が排気され、所定の減圧状態とされる。ここで排気管２
０を通じての排気経路の所定個所にガス分析を行うため
の測定装置２８が設けられている。尚、図において２２
は溶鋼１６上のスラグを表している。

【００２４】同図に示す精錬設備の場合、先ず蓋１８を
除いた状態で、即ち炉体１０の上部開口を開放した状態
の下で大気精錬を行い、しかる後蓋１８を装着して排気
を行い、減圧状態の下で減圧精錬を行う。この精錬設備
を用い、ＳＵＳ３０４の溶鋼７０ｔを先ず大気精錬し
た。具体的には、羽口１４から溶鋼１６中に酸素ガスと
希釈及び撹拌ガスとしてのＡｒガス（又はＮ₂ガス）の
吹込みを行い、Ｃ量を１．５％から０．１％まで低下さ
せる一次脱炭精錬を行った。尚、この間の時間は２３分
であった。

【００２５】次に炉体１０に蓋１８を被せて排気を行
い、内部を減圧状態とした（減圧度は３５Ｔｏｒｒ）。
同時にＡｒガス等の非酸化性ガスを撹拌ガスとして溶鋼
１６中に吹き込み、溶鋼１６とスラグ２２とを反応させ
て二次脱炭精錬を行った。而してこの二次脱炭の終了時
期の判定は、排ガス中のＣＯ分析の結果に基づいて行っ
た。

【００２６】図６は所定の減圧条件の下で予め求めてあ
る排ガス中ＣＯ量（ＣＯ濃度vol％）と溶鋼１６中のＣ
量との関係を表したもので、本例の方法では、目標とす
る溶鋼中のＣ量０．００３％に対応するＣＯ量４０％ま
で排ガス中のＣＯ量が減少した時点をもって、二次脱炭
の終了時期を判定し、脱炭精錬を停止した。而してその
後に溶鋼１６中の実際のＣ量を分析測定したところ、目
標値によく一致するものであった。

【００２７】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、種々変更を加えた態様で実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者によって求められた脱炭時間と溶鋼中
のＣとの関係を表す図である。

【図２】本発明者によって求められた脱炭時間と脱炭速
度との関係を表す図である。

【図３】本発明者によって求められた脱炭速度の時間に
よる変化の程度を表す図である。

【図４】各初期Ｃ値の下における脱炭時間と脱炭の程度
の関係を表す図である。

【図５】本発明の実施例において用いた精錬設備の図で
ある。

【図６】本発明の実施例において用いた排ガス中のＣＯ
量と溶鋼中のＣ量との関係を表す図である。

【図７】従来の精錬設備の例を示す図である。

【図８】図７の精錬設備を用いた精錬方法の一例を各工
程に分けて示す図である。

【符号の説明】

１０ 炉体 １２ 精錬炉 １４ 羽口 １６ 溶鋼 １８ 蓋 ２０ 排気管 ２２ スラグ ２４ 蒸気エジェクタ ２６ ウォーターポンプ ２８ 測定装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉の精錬炉内部に溶鋼を収容し、該精
   錬炉内部を排気しつつ所定の減圧下で溶鋼中にガス吹込
   みを行って脱炭精錬するに際し、脱炭時間の経過ととも
   に減少する溶鋼中のＣ量と排ガス中のＣＯ量との関係を
   予め求めておくとともに脱炭精錬時に該排ガス中のＣＯ
   量測定を行い、該排ガス中のＣＯ量が該溶鋼中における
   目標のＣ量に対応する量となった時点で脱炭精錬を終了
   することを特徴とする精錬炉における溶鋼の脱炭精錬方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記溶鋼が含Ｃｒ溶
   鋼であって、先ず精錬炉において大気中でＯ₂ガスを含
   むガスの吹込みを行って大気精錬による一次脱炭精錬を
   行い、しかる後精錬炉内部を排気を行いつつ減圧状態の
   下で溶鋼中に非酸化性のガスを撹拌ガスとして吹き込む
   ことで溶鋼とスラグとの撹拌を行い、以て酸化クロムと
   溶鋼中のＣとの反応を行わせて二次脱炭精錬を行い、排
   ガス中のＣＯ量に基づいて該二次脱炭精錬を終了するこ
   とを特徴とする精錬炉における溶鋼の脱炭精錬方法。