JPS60125311A - 含Mn溶鋼の転炉吹錬法 - Google Patents

含Mn溶鋼の転炉吹錬法

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JPS60125311A
JPS60125311A JP23055783A JP23055783A JPS60125311A JP S60125311 A JPS60125311 A JP S60125311A JP 23055783 A JP23055783 A JP 23055783A JP 23055783 A JP23055783 A JP 23055783A JP S60125311 A JPS60125311 A JP S60125311A
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秀次 竹内
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徹也 藤井
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垣生 泰弘
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Sumio Yamada
純夫 山田
Hideo Nakamura
仲村 秀夫
Nobuo Harada
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  • Metallurgy (AREA)
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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】 技 術 分 野 マンガン鉱石の転炉内における有効な還元挙動の利用に
関連して、この明細書で述べる技術内容は、含Mn溶鋼
の転炉吹錬、ことに上吹き又は上、底吹き併用転炉にお
ける吹錬操業の有用な改良についての開発成果を提案す
るところにある。
背 景 技 術 酸素ガスにより溶銑を酸素吹錬して、浴銑中不純物の炭
素(0)、けい素(Si)、マンガン(Mn)およびり
ん(P)など(以下括弧書きの元素記号で示す)を酔化
除夫することにより、目標とする成分の溶鋼を得るのが
一般的な転炉製画法である。
この時の吹錬の経過の度合を横軸にとると、それに伴う
溶湯中0 、8i 、 )4nおよびPの濃度変化の一
例は第1図に示される。
・ 目標とする溶鋼成分は、要求鋼種によって大き砿く
異なるが、一般的に言ってPは可及的に低い濃度まで除
去されまたSiについてはb化吹錬のがなりの初期にて
優先的に除去されてしまう。
Siが溶鋼成分として必要な時は、出鋼後にye =8
1合金などを用いてSi濃度を調整するを例とする〇 一方Mnについては、鋼材の強度を高めるために一般的
な吹錬終了時のMn濃度よりも高い濃度が要求されるこ
とが多く、そのためやはり出鋼後、ye川−In合金や
純Inの添加によりIn濃度を増加させるが、このIn
濃度増加に用いられるFel −In合金や純Inは、
If、気エネルギーを多量に使用して作られるため、高
価な副原料である。
そこで要求される溶鋼の経済的な溶製に際してζF6−
 In合金や純Inの使用量の削減は大きな価値があり
、従来より吹錬終了時のIn濃度を高める試みがなされ
て来た。
従来技術とその問題点 一般にInの酸化反応は、次式 %式%( に従いまたKnのスラグ/メタル間の分配は次の各式 で決まることから、従来吹錬終了時のMn濃度を 。
高めるため以下のような操業が行われた。
■ スラグ中(MnO)の活量係数’MnOを大きくす
るために、スラグの塩基度を高めること。
■ (%Fed)を小さくするために、バードブp−に
よる吹錬や底吹きガスにより攪拌を増強するこ゛と〇 しかしスラグの塩基度を高める■の操業は、生石灰原単
位の増加、スラグ重量の増加などの欠点 511が生じ
るため実用的でなく、また底吹き転炉での操業ではとも
かくとして、LD転炉やLD転炉に・少量の底吹きカス
を併用した上、底吹き転炉では、■による攪拌強化の効
果は明らかでなかった。
他部において(21式のに0が一定の条件下では、物質
収支の観点から転炉内へのInインプット量を増加させ
ることにより、吹錬終了時のMn1度を高給ることがで
き1このために高炉の原料配合を調整して溶銑のIn 
1度を上昇させる方法がある。けれども、要求される溶
鋼のIn濃度が低いf14種に対しては明らかに、却っ
て不利であって総合的には経済的でないので、必要な時
にのみ、In鉱石を転炉0内に添加しIn鉱石中のIn
を溶湯へ移行させてIn濃度を高める操業法が採用され
る。
しかし、単にIn鉱石を添加しても、スラグ諏が増加し
、とくにIn g &を大幅に高めるためにIn鉱石を
大量添加すると熱バランスが崩れて必要とするm一温度
が得られなくなるなどの不利益が伴われる。
発 明 の 課 顆 そこで少量のIn鉱石添加によってとくに効率J・く(
高い回′収律て’) Inを溶湯中へ移行させることが
1必要なわけである。
発 明 の 動 機 前述の(1)式をMnとCの平衡の観点から表わすと次
式 %式%(8 で示されここに転炉内の00分圧(以下P。。)を低下
させると、(8)式の反応は右辺側に移行することがわ
かる。
(8)式における平衡定数に8は、次式で表わせ、また
スラグ/メタ/I/向の)[n分配比LMnは次式 %式% (6)式より同一(960)においてIn回収率を高め
る(すなわちLMnを小さくする)ためにはP。。を小
さくすることの有用性は、明らかである。
一方吹錬終了時のスラグ/メタル間のIn分配比LMn
は、温度、スラグ組成、酸素ポテンシャルによって決ま
る。これらの要因が同一の条件下で溶鋼中のMn濃度(
%In)を高くするためには、転炉内に持込まれるIn
 Rを多くするか、又はスラグ量を減少させるかが必要
であって、前者の不利はすでに述べた。 8 とくに後者に対しては、スラグ量を減少させるのに最も
効果の大きい予備処理溶銑(脱けい、脱 観りん処理を
施した溶銑)を用いる方法について吟味するため、予備
処理を行って(IP)を目標とするレベルまで低下させ
た溶銑を用い、マンカン鉱石を添加して吹錬を行った。
操業例を表1に示す。
この場合、最も条件のよい場合でも次式で定義する)(
n歩留りは60〜70憾であり、目標とする( wan
 )を得るためには、なお従来通りFe −In合金や
純Mnの追加使用が依然必要であり、ここに高価なye
 −In合金や純)Inの使用量を可及的に一層少釦と
する吹錬が望まれるわけである。
さらに上掲した上、底吹き転炉内にマンカン鉱石を添加
してIn回収率の向上を図った試みで、十分な効果か得
られなかったのは、炉底からの攪拌ガスによって増大さ
れるスラグ中(MnO)の還元速度よりも、上吹きラン
スから供給される吹錬酸素ガスによる溶鋼中Mnの飯化
速度が大きく、結果としてスラグ中(MnO) 鰍が増
加するためと考えられた。
この(MnO)量増加の抑制には上吹きランスからの送
#速度を低下することが有効で、5トン規模の試験転炉
で行った上、底吹き転炉の実験でも、その効果は認めら
れたけれども、この場合Mnl!lfI取率゛1・の向
上には、あまり役立たない。
一般に転炉内でのInに関する平衡反応は(8)式で、
、、、、述でき、スラグ中(MnO)と溶銅中旦の分配
比゛LMnは(5)式で決定されるのはすでに触れたと
おりであるところ、上吹き送酸速度を低下させ、かつ底
吹き攪拌ガス毎を増加させる操作は、(5)式で決まる
平衡のLMnにより近ずけることを罵、味するが、Kn
回収は平部のLMnから決まる)4n歩留り以上には向
上しないのである。
発 明 の 目 的 以上の観点に立って、この発明は含In溶鋼の有利な転
炉吹錬法を確立することを目的とするものである。
動 明 の 構 成 この発明は、マンガン鉱石を、転炉内に添加してマンガ
ンを酸素吹錬中の溶湯に移行させる転炉吹錬法において
、上吹き吹錬酸素ガスに、アルゴン、窒素、空気及び水
蒸気のうち少くとも1棟の′□。
・希釈カスを混入することにより、マンガンの回収率を
高めることからなる含In溶鋼の転炉吹錬法であり、こ
こに希釈ガスの混入が、溶湯中の炭素濃度につき0.1
〜1%の範囲まで低下した、時点以降であること、転炉
内装入#湯が、予め脱りん処理を経た溶銑であること、
そして転炉吹錬が上吹吹錬と同時に転炉装入溶湯浴面下
へ0.02〜0.5Nm”/min −tの流量で窒素
、アルゴン、−酸化炭素および二酸化炭素のうち少くと
も1mよりなる攪拌ガスの吹込みを行う複合吹錬である
ことが実施上、とくに好適である。
ここにIn鉱石というのは、一般にマンガン酸化物を主
成分とするが、この明細書ではマンガン酸化物やその他
マンガン炭酸化物などを含む鉱物をも含めた広義のもの
を指すこととする。
さて熱力学データを用いて(5)式の平衡i数に、’を
め、Mn分配比LMnに及ぼす(10)の関係を計算し
た結果の一例を第2図に示す。
同図より同一〔40〕で比較するとP。。低下によるM
n分配比、LMnの減少効果が大きいことが明らか・で
ある。
実際上転炉内P0゜を低下させるためには、上吹き吹錬
酸素ガスと同時に不活性ガスや非酸化性ガスを含む気体
を炉内に供給すれはよく、工業的に使用可能なガスは、
アルゴン(Ar) 、%i[(N、)、空気および水恭
気が挙げられる。
い!!酸酸素カフ1積積対し、2体積の上記ガスを同時
に供給した時に得られるPo。の比較を表2に示す。
表 2 これらの希釈ガスの選択は、溶細成分の内(N)、(H
)などの上限規制によって異なるが、筒価である点を除
けばArが最も望ましい。
LMnと(”0〕0関係を示した第2図5よれば・と 
ぶ、くに吹錬初期から中期の【40〕が比較釣菌い時期
よ ゛りもむしろ吹H,終期に達しく1G)か1%以下
となっ°た時期に、LMnが急激に増加し、Mnt!!
I収率の低下が予測される。
それ故、高炭素域でのP。。低下は、ガス使用量の増加
や排ガス顕熱として炉外へ排出される熱量の増加、さら
には、吹錬時間延長などの不利も伴われるので、高炭素
域ではむしろ、酸素ガスのみで吹錬するのが合理的でか
つ経済的なのは、図に明らかである。つまり酸素カスに
希釈ガスの混入がとくに有効な開始時点は、o、i<(
憾0〕<1の範囲までC5G)か低下したのちが好適で
あり、一方々まりにも低濃度になってしまってからの混
入は、相中)4nの酸化速度が大きくなってIn回収率
の増加にもはや役立たない。
)(n回収率と希釈ガスを混入しはじめた時点の〔%C
〕との関係は第3図のとおりであり、C40)<0.1
では回収率の減少が顕著であるのに反し14G)が0.
1〜1.0係、とくに0.2〜1.04まで低下した時
期のいずれかの時点で、上吹き吹錬酸素ガスにAr、N
2、空気および水恭気のうち少くとも1細の希釈ガスを
混入することにより、マンガンの・回収率を有利に高め
ることができる。
次に予備処理を予め行った脱P溶銑を1とくに用いてス
ラグ量を少くした吹錬の場合でも、Mn歩留りがすでに
のべたように高々60〜7096にすぎなかった点につ
いても検討を進めた。
すなわち転炉内でのInに関する平衡反Jim、は、さ
きに掲げた(9J式で記述でき、またスラグ中の(Mn
O)と溶鋼中のMnの分配比LMnについても同じ<(
5)式で決定される。
上掲(6)式のMn歩留りは(5)式のLMnとスラグ
量Ws、ag(kg/l )tt fi つ−c 次式
%式% ここにスラグ量、wstag(It9/l)全0トスル
コとは事実上不可能であり、また耐火物溶損の点からも
不利であるので、2oVt程度までしか低減できない。
通常の転炉吹錬条件ではLMnは85係程度の値である
ので())式よりYMn= a s %となり、この値
・かMn歩留りの最大値であったわけである。
ここにLInの一層の低下にもP。0を小さくすること
によりatされ、Mn歩留りの向上に役立つことが判明
した。
上吹き吹錬酸素ガスに、その吹付けによる吹錬途中で希
釈ガスを混入する実験を予め脱P処理を行った溶銑にマ
ンカン鉱石を添加する吹錬に適用した事例につき石壱図
に結果を示すように、希釈ガスを上吹き吹錬酸素ガスに
混入することによってたとえは〔%O) = 0.05
の時約20%の罰歩留り向上が得られた。
この向上割合は炭素濃度が低いほど顕著であり、〔俤0
) = 0.08〜0.05の銅押に対しては、とくに
効果が大きいことがわかる。
なお希釈カスの混入期間は、吹錬時間全体を通じてでも
かまわないが、脱炭効率が低下しくMn)酸化が著しく
なるCIG) < 1になってからの方がガスコストお
よび吹錬時間の短縮の点で1利なのはもちろんである。
底吹き併用の吹錬にあっては、転炉の炉底又は・溶湯浴
61下の炉壁を貫通する羽目から供給する攪拌用ガスと
して、通常の上、底吹き転炉で用いられているカスなら
なんでもよく、具体的にはN8、Ar、0O1OO□の
うち少くとも1種又はそれらの混合ガスが使用できる。
攪拌用ガスの流量は、溶湯1トン当たり0.02〜0・
5 Nm’/minの範囲が効果的である。この範囲の
下限値は、底吹き攪拌の効果が得られる最低ガス流量が
あり、これ以下のガス流蓋では攪拌不十分のために(M
nO)の還元速度が小さく、Mn歩留りの・顕著な向上
が認められない。
一方上限値は、これ以上攪拌ガスを増加してもIn歩留
りが一定となり無意味であるはかりでなく、強攪拌によ
りスラグ中の(Fed)が低下するため、中・高炭素濃
度領域で吹止めた場合に脱りんが十分に進まない欠点が
現われる。
第5図は上記のIn歩留りと底吹きガス流量との関係を
示すものであり、上吹き酸素1−5Nm /min m
 を上吹き窒素1−5 Nm ’/ff1j−n−tは
一定の実験ヒートについてプレットしである。吹止め(
40)は平均0.041%・標準偏差0.004係であ
る。
次にこの場合において5トン試験転炉を用いて、上吹き
送酸速度を低下させると同時に、Ngを酸素に混入する
吹錬方法を実験し、鋼中〔4C〕低下に伴う既出(6)
式で定砂したMn回収歩留りYMn(4)の変化を、第
6図に示し図中の印は、上吹き酸素を、15 Nm’/
m1n一定のまま吹錬した場合O印は〔%C〕;1まで
は15 NmB/minで、それ以降を7.5 Nm’
/m1nで吹錬した場合、そして×印は、C4G);1
までは酸素15 Nm8/minでそれ以降酸素7.5
 Nm”/min’と畳素7.5 nm’/rninの
混合ガスで吹錬した場合であり穐ここに底吹きカスはN
、 1.0 Nm’/minの流加で吹錬の全期…」中
の攪拌に供した。
同図から明らかなように送酸速度を減少しただけではY
Mn′の増加は小さいか、窒素を混入することによりY
Mn’が顕著に増加する。
この理由は、N、の混入により(5)式におけるPo。
が低下し、したかってLKn’が減少したためと考えら
れる。
酸素:窒素を111にする場合には、脱炭酸素・効率を
604とすると(低(10)領域のため#酸化1が同時
進行する)炉内のP。0は以下の計算により0.55 
atm トq ル。
N、1モル N、1モル したがってこの場合もランスから供給する上吹き吹錬酸
素ガスに希釈カスを混入することによってP。0を低下
させれば、上、底吹き転炉にあっても、In歩留りを向
上させることができるわけである。
上、底吹き転炉で上吹き吹錬酸素ガスに希釈ガスを混入
して吹錬することによりg回収歩留りが向上することは
、上述のとおりであるが、必ずしも全吹錬時間を通して
混合ガスにより吹錬する必要のないのは、この場合も同
様である。
上、肝吹き転炉を用いるこの発明の吹錬法は、第7図に
示すガス配管系統を必要とし、図中1は・主、底吹き転
炉、2は溶鋼、8はスラグ、4は上吹きランス、5は底
吹き羽口、6はトラニオン、7はガス切換混合装置、8
.9はco、co、ガスボンベ10゜11は酸素、水蒸
気の配管、12.18.14は、圧さく空気、窒素、ア
ルゴンの配管である。−この発明を実施する転炉は、上
吹きランスと底吹き羽目の両方を姉えたいわゆる上、底
吹き転炉がより望ましく、それというのは、底吹きガス
の強攪拌効果によって上吹き吹錬酸素ガスの吹付けだけ
の場合よりも低炭素濃度域まで脱炭効率が低下せず、し
たがって(In)の酸化速度が小さいためである。
実紬例1(上吹き転炉) 以下に5トン規模で行ったこの発明の実施結果につきデ
ータの1例を示す。
5トンの溶銑の装入を行った上吹き転炉に溶銑トン当た
り約20kgのマンガン鉱石を添加した。
上吹き吹錬酸素ガスの吹付けを行う場合につき、物質収
支の計算により(IC)中1となるまでの時間をめ、そ
の時点に至って吹錬酸素ガスに輩棄、′”′・アルゴン
空気、水味気のうちl′F!14類のカスを混入して吹
錬を続行した。
ただし吹錬全期を通して力゛ス流鍛は15 Nm’/m
inにて一定とした。この操業事例は表3にまとめて示
すとおりであり、また酸素:窒素のガス比を変更した操
業の8列について、(%Mn)変化を〔係のに対しプ四
ットし、比較して第8図に示す。
・ 第8図より(SO) < 0.50の低炭素領域に
おける(11Mn)減少速度は、従来の酸素のみによる
吹錬の場合に最も大きく、窒素ガスの混入比率を高める
ほど小さくなっている。
同図よりこの発明に従いPo。を適切に低下し、マンガ
ン鉱石からのMn@収率を高める製鋼法により、吹錬終
了時の〔%In)を高くできることが明らかである。
(*a)が約0.05憾におけるMn歩留り(既出(6
)式)とガスの混合比(〔鳴0)<1)との関係を第1
0図1′1に示す。
C403< 1における酸素ガスの比率が低下するけど
、Mn歩留りが向上することが明らかである。
上記した通常のマンガン鉱石(マンガン酸化物を主成分
とする)の他に、災酸マンガン)(noogを主成分と
する鉱物(In分約28%)をマンカン鉱石の代りに使
用したところ、結果はほぼ同様であった。
実施例2(脱りん溶銑の吹錬) 5トン上吹き転炉および上、底吹き転炉にて、・溶銑重
量4.9〜5・8トン、添加したマンガン鉱石18〜2
z#v′t1吹錬方法〔鳴0〕二1までは上吹き酸素の
み15 Nm /min (チO)、1の時点でガスの
槙類と流1%1を変更(表4)吹錬全期にわたり底吹き
N、をl−2)1m /minとした。
表 4 従来性われていた予備処理を行った溶銑にマンガン鉱石
を添加した場合、(40) = 0−05では)(n歩
留りは上吹き転炉で50%、上底吹き転炉で65係程度
であったが、窒素、アルゴン、水蒸気、空気を酸素ガス
と同時に供給することによってMr1歩留りが上吹き転
炉で66〜76%、上底吹き転炉で80〜90係にまで
向上した。このP。。低下の効果により、転炉出御時に
添加していたFe2− In合金は添加せずに目標の(
1Mn )が達成できるよう・になった。
実施例8(上、底吹き転炉) 第7図に示した炉容5トンの上、底吹き転炉に約5トン
の溶銑を装入し、さらに20#%/lのマンガン鉱石を
添加し、炉底羽口から1.5 Nm’/m1n(0,8
Nm8/knin4 ) (Dg素カス(実験ニヨッテ
&マアルゴン、−酸化炭素、二酸化炭素を用いた)を供
給して攪拌しながら、上吹き吹錬酸素ガスを151m’
/min吹きつけた。
次に計算により(SO) #1になる時間をめ、その時
点から酸素流量を低下し、同時に窒素(実験によっては
、アルゴン、空気、水恭気を用し)た)を混入して吹錬
を続行し夷。酸素と混入するガス(窒素、アルゴン、空
気、水島気)の合計の流短はl 5 )Jm8/min
 ト−g L/ タ。
操業結果を一覧表にして表6に示す。
・ また土吹き吹錬酸素に屋紮を混入させる効果につい
ては、すでに第6図に示した。表5、第6図より、上、
底吹き転炉で、上吹き酸素に窒素などを混入することに
よる馳回収率(In歩留り)の増加が明白である。
発 明 の 効 果 この発明に従い、上吹き吹錬酸素ガスを用いて酸素吹錬
中、適切なP。。低下により原料溶銑に添加したマンガ
ン鉱石からのMn回収率(In歩留り)を高めて、吹錬
終了時のfl泪中のMn含有μを有利に確保することが
でき、転炉出鋼後に添加していたF8− In合金など
の添加を削減ないし、廃止して所定のIn含有量を有す
る含In溶鋼が有利に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常(従来)の転炉吹錬におけるclSi、M
n、P濃度の経時変化を示すグラフ、第2図は00分圧
を低下することによりIn分配比LMnが低下すること
を示す計算グラフ、° 第8図は、Mn回収率の希釈ガ
ス混入時点におけする〔%C〕依存関係を示すグラフ、 第4図は予備処理を施した溶銑を用いて吹錬した実施例
で〔%C)#1にて希釈ガスの混入を開始する吹錬した
時のIn歩留りと〔嗟0〕の関係を示す比較グラフ、 第5図は底吹きガス流値と吹止め(10) = 0.0
4の時のマンガン歩留りの関係を示すグラフ、第6図は
溶鋼中(IC’り≦1までの上吹き送酸速度および送酸
比率の)(n回収歩留りに及ぼす彫物を示1・すグラフ
、 第7図は本発明の効果を確認した上、底吹き転炉のガス
配管系統の説明図、 第8図は〔係0〕〜1で酸素ガスに窒素ガスを混入して
吹錬した時の(4Mn)と〔%C〕の関係を示すグラフ
であり、 fjP;9図は(10) < 1における吹錬方ス中の
酸素カスの比率と(4G) = 0.05におけるMn
歩留りとの関ゆ1=ケアヶウ、7あ、。 ・ij 第1図 第2図 c%C〕 第3図 欧鏡〃ズ種2変fした時点の〔%C) 第4図 【%C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t マンガン鉱石を、転炉内に添加してマンガンを酸素
    吹錬中の溶湯に移行させる転炉吹錬法において、 上吹き吹錬酸素ガスに、アルゴン、窒素、空気及び水然
    気のうち少くとも1種の希釈ガスを混入することにより
    、マンガンの回収率を高めることを特徴とする含In溶
    鋼の転炉吹錬法。 Lm釈ガスの混入が、溶湯中の炭素濃度につき0.1〜
    1%の範囲まで低下した、時点以降である1記載の方法
    。 & 転炉内装入溶湯が、予じめ脱りん処理を経た浴銑で
    ある1又は3記載の方法。 表 転炉吹錬が、上吹吹錬と同時に転炉装入溶湯浴面下
    へo、02〜0.5 Nm /min、t (7)流電
    テ窒素、アルゴン、−酸化炭素および二酸化炭素のうち
    の少くとも1扛よりなる攪拌ガスの吹込みを行う複合吹
    錬であるX、S又は8記載の方法。
JP23055783A 1983-12-08 1983-12-08 含Mn溶鋼の転炉吹錬法 Granted JPS60125311A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01234512A (ja) * 1988-03-16 1989-09-19 Kawasaki Steel Corp 上底吹き転炉製鋼法
JPH02294420A (ja) * 1989-05-10 1990-12-05 Kawasaki Steel Corp 上底吹き転炉による製鋼法

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JPH01234512A (ja) * 1988-03-16 1989-09-19 Kawasaki Steel Corp 上底吹き転炉製鋼法
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JPH0414164B2 (ja) 1992-03-12

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