JPS60230930A - 上吹容器において鋼を製造する装置並びに方法 - Google Patents

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】 （発明の背景） 本発明は容器内で溶融金属を精錬するだめの一１吹製錬
方式並びに方法に関する。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ト吹製錬法に関する。

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
が使用されてい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、塩基性酸素製錬炉の
如き容器が例えば高炉よりの溶銑（ｈｏｔ　ｍｅｔａｌ
）　６０〜８０％と高炭素りし！Ｊ１合金及び（又は）
ステンレス鋼屑である塗材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３４００〜３６００°Ｆ（１８
７１〜１９８２℃）である。現在、塩基性酸素上吹転炉
の使用によっ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
が起り、かくて浴の冷却のためにスクラップの装入が必
要である。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。標準の塩基性酸素製錬炉の
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、吹精サイクルの終
点近くで上吹きによって導入される酸素とアルゴンの如
き不活性ガスを混入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。

浴の表面下から容器の底又は底付近に配置された羽目又
はポーラスプラグを使用して浴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
とが提案されている。一つの実施は上吹中、浴の表面下
から浴に低流量不活性ガスを導入しながら、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り、 出願の共願の特許出願第　号に開示 されている。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一に存続される。

他の実施は浴の表面下から導入される不活性ガスの流量
を増加し、かつ例えばステンレス鋼の製造において精錬
作業が進行するにつれて酸素のみを上吹きすることによ
って導入される酸素を減少することを包含している。こ
のような方法は出願の共願の第　号に開示されている。

特に不活性ガスが初めの吹精中は比較的高くし、吹精の
進むにつれて比率を減少する比較的高い酸素対不活性ガ
ス比を供給するためＣに酸素と組音せて使用される。初
めに、導入される酸素の流用は導入される不活性ガスの
流星より可成り高い；然しなから、吹精の終点では導入
される不活性ガスは酸素の流星より可成り高い。不活性
ガス導入のために容器に配置されている羽目は比較的商
いガスの流星が可能でなければならない。

酸素転炉の如き、ｈ吹容器における他のタイプの鋼の製
造は、例えば低合金鋼の製造におけるように羽目を通る
比較的低い流量の不活性ガスを必要とする。従って、も
う羽目又はポーラスプラグが比較的低い流量用に設計さ
れるならば、羽目は他の製鋼用に必要な高い不活性ガス
の流量を提供することはできない。１つのタイプの鋼を
精錬するのに必要な特定の流量用に設計されたこのよう
な羽目は可成り異なったガスの流量が必要である他のタ
イプの鋼を精錬するのに使用するには適当でない。それ
故に、このタイプの実施には、例えば同じ容器において
けい素鋼とステンレス鋼との製造に交互に使用すること
はできない。従って、塩基性酸素転炉容器は、例えばス
テンレス鋼の製造からけい素の製造に変換するのに高価
な交替の消費時間を必要とする。これはすべての溶錬工
場に可成りの製造コス［・を付加する。

従って、上吹ガス及び浴の表面下に導入されるガスを調
節し、制御するのに改良せる可撓性を有する上吹溶融金
属容器において鋼を製造する方式及び方法を提供するの
が本発明の目的である。

他の目的は高価な交替の消費時間なしで同一の容器にお
いて種々のグレードの鋼の交ｌｊ°の製造を許容する方
式を提供するにある。

本発明の目的は精錬ガスかより効果的に使用され得る製
鋼法に有用な方式を１７．３供するにある。

もう一つの目的はに吹容器か６５の鋼の製造歩留を改良
する方式を提供するにある。

（発明の概要） 本発明によれば溶銑装入物を有゛づる上吹容器において
浴の所望の炭素含量が達成されるまで炭素を除くことに
より鋼を製造ずする方式が提供される。

方式は１＝吹きされるガスを選択ず、：、　′−ｆ：、
　ｐ、Ｑ、ランノから浴の表面ｉ゛又は下にガスを１吹
き”づる手段及び１−吹中、表面下から浴に導入される
不活Ｊ’ｌ；ＪＪスを選択する手段並びに表面下から不
活性ガスを導入する手段を包含する。方式はさらに１−
吹ガスの組成及び浴の表面Ｆに導入される不活性ガスの
組成を調節する個々の手段を包含する。又−１−吹ガス
の流量を制御し、また上吹ガスの組成及び流量の関数と
し７て浴の表面下に導入される不活性ガスの流星を制御
する個々の手段を包含する。

上吹溶融金属容器におい゛ζガスを導入する方法も提供
される。

（好ましい実施の態様の詳細な説明） 本発明の方式及び方法は浴を形成する溶銑装入物（ｈｏ
ｔ　ｍｅｔａｌ　ｃｈａｒＦＸｅ）を有する上吹溶融金
属容器において鋼を製造することに関する。装入物は予
備合金化されることができ又比較的低い炭素を有する、
例えば電気炉より供給できるような実質的にすべての溶
融金属より成る。装入物は塗材装入物、例えばスクラッ
プ、クロム及び他の材料を包含し７、かつ高炭素レベル
を有する。代表的には、上吹溶融金属容器、例えば塩基
性酸素転炉は浴を形成するのに高炭素の溶銑装入物と塗
材装入物とを有するようにする。

本発明の実施に当り、塩基性酸素転炉の如き上吹溶融金
属容器は容器内の溶融浴の表面上又は下に精錬ガスを導
入するように適合された普通のランスを有し、さらに加
えて、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目及び（又は）ポーラス
プラグのような手段を有して使用される。ランスは浴の
４−に懸吊されるか又は浴内に沈める、二六ができるよ
うなりイブであり、それらの実施は両方とも！！通であ
り、周知の技術である。

種々の鋼の製造では、」二次サイクルの前及び（又は）
間に酸素対不活性ガス比を変えることができるようにす
ることが必要である。本発明の方式は多くの種類の鋼の
製造にａＪる容器で、例えばステンレス鋼の製造に使用
されることができる。

必要なのは、上吹ガス及び浴表面下に導入されるガスが
他のものの流量と組成の関数とＵ７て個々に調節、制御
されることである。種々のガス及びガス混合物が方式で
使用可能であるが、組成の有用性は溶融金属浴の組成及
び反応の所望の動的特性を包含する多（の変数により変
ることは言うまでもない。

こ＼で使用す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
それらの混合物である。窒素はこ＼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。二酸化炭素の如
き吸熱ガスも又適しており、こ＼では“不活性ガス”は
吸熱ガスを包含する。

乾燥空気が上吹精錬ガス用の酸素−不活性ガスの一部又
は全部を供給するのに使用されることも試みられる。こ
＼で謂う″乾燥空気”とは米国特許第４，２６０，４１
５号（１９８１年４月７日発行、本出願人に譲渡）に開
示されている条件を満足する空気を意味する。

第１図は溶融金属浴１２を収容する塩基性酸素転炉の如
き溶融金属容器１０を示す。溶融金属浴１２の組成は変
えることができ、上吹サイクルの初めには高炭素溶銑装
入物と塗材装入物とを包含し、吹精サイクルの終点では
実質的に均質な溶融金属の組成より成るようにする。方
式は浴の上に懸吊しているランス１４を包含する。ラン
スは又浴内に沈めることのできるタイプでもよい。ラン
スは浴の表面上又は下にガスを上吹きする手段を提供す
る。第１図は父上吹中、浴の表面下から浴へ不活性ガス
を導入する手段、例えば羽目又はポーラスプラグ１６を
有する容器１０を示す。

方式は又上吹きされるガスを選択する手段を包含する。

代表的には、ガスは酸素、空気及び不活性ガス並びにそ
の混合物である。ガスを選択する適当な手段は必要な貯
槽１８及び調節装置２０並びにガスを溶融金属容器に供
給するのに必要な配管を包含する。

上吹ガスの組成を調節する手段がガスの供給源と容器の
間に介在される。調節手段は又上吹ガスの所望の組成を
与えるために適当な弁及び配管並びに混合室又はガス配
合室２２を包含する。−１−吹ガスの組成は全酸素、全
不活性ガス、全乾燥空気及びその混合物である。

又、上吹ガスの溶融金属容器１０への流量を制御する手
段も必要であり、調節手段と容器との間に介在される。

このような手段は流星を制御、測定するのに必要なメー
ター２４などを包含する。

図示するように、メーターは余情早計である。流量は１
００〜７００　ＯＮＧＦＭ　（ｎｏｒｍａｌ　ｃｕｂｉ
Ｃｆｅｅｌ。

ｐｅｒｍｉｎｕｔｅ）程度の低い範囲で制御できるのが
望ましい。塩基性酸素転炉のような８０を容器では、ト
ン基準での流量は１．２５〜８７．５　ＮＣＦＭ／　）
ン、或いは約１〜１００　ＮＧＦＭ／　）ンとなる。

方式は浴表面下から導入される不活性ガスを選択する手
段を包含する。適当な手段はガスを供給するためにタン
ク１８からの調節装Ｗ２０及び配管などを包含する。羽
目又はポーラスプラグ１６を通じて浴表面下に導入され
る不活性ガスの組成を調節する手段は上吹ガス用のもの
と同様であり、混合室又はガス配合室２６を包含する。

メーター２８を包含する浴表面下に導入される不活性ガ
スの流量を制御する手段も設けられる。図示するように
、メーター２８は底吹ガス及びガス混合物の全流量計で
ある。このような選択、調節及び制御手段は上吹ガス用
のものと同様であるが、浴表面下に導入される不活性ガ
スの流量を制御する手段は上吹ガスの組成及び流量の関
数とすべきである。

その目的には、電気的フィートバンク方式が所望のバラ
ンスが達成されるように底吹不活性ガスの流量をＪ二次
ガスの流量と関連させることかできる。

例えば２つの共願の特許出願に述べているように、−上
吹カスの組成は変るとしても、浴表面下に導入される不
活性ガスの流量を低く実質的に一定に保つのが望ましい
。又上吹ガスは実質的に全酸素又は全不活性ガスとして
保持され７）が、一方浴表面下に導入される不活性ガス
は漸進的に増加されろ。

特に、約８０トンのし一トでは、表面上に導入される不
活性ガス流は約５０〜７５００　ＮＣＩ’Ｈの範囲内で
あり、即ちトン基準ではこれらの流量に０．ｆｉ２５−
９３．７５　ＮＣＦＭ／　トン又は約０．５〜Ｉ　ｔｌ
　ＯＮ（’、Ｉｌ＋／トン七なる。

第２図は中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃ、ｅ
ｒ、＊＋ｎ（３ｕｎｉｔ）を包含する親制御器（ｍａｓ
ｔｅｒ　ｃｏｎｌ、ｒｏｌｌｅｒ）３０を包含する本発
明の電気的概略し１である。制御器３０は各ガス用の各
調節器２０及び１．吹き及び底吹ガス用の夫々の全流量
計２４及び２８の如きメーターに連結される。各ガスは
又それ自ηの中、−ループ制御器（ｓｉｎｇｌｅ　１ｏ
ｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）又はマイクロプロセッサ
−（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）て制御される。制
御器３０は調節器及びメーターよりインプットを受け、
情報に基いて、各ガスに対しガス組成及び酸素対不活性
ガス比の関数として調節器２０を制御する。さらに、こ
のような方式は組成、比率及びス・イノ千ポイント（ｓ
ｗｉｔｃｈ　ｐｏｉｎｔ）を任意の予定の時間間隔で最
新のものとする能力を有する。

本発明の操作に当り、上吹溶融金属容器においてガスを
導入する方法は−Ｅ吹きされるガスの選択、浴の表面上
又は下へのランスよりのガスの上吹き、並びに上吹中浴
の表面下から浴への不活性ガスの選択及び不活性ガスの
導入を包含する。方法は上吹ガスの組成の調節及び浴の
表面下に導入される不活性ガスの組成の調節を包含する
。また、上吹ガスの流量の制御並びに浴表面下に導入さ
れる不活性ガスの流量の上吹ガスの組成及び流量の関数
としての制御並びに浴の所望の炭素量が達成されるとき
の上吹きのその後の停止工程を包含する。

上吹ガス組成の調節は上吹中、連続的に行なわれ、上吹
ガスの組成の調節は上吹きの前又は間に行なわわ、ろ。

本発明の方法及び方式は？’＋１１′Ｙ、ｆ・１１金属
容器の１．ｒｉ部及び底部にλり入される精錬ガスの選
択的使用と制御とによって、特に炭素を除くことに２Ｆ
′、す、溶融金属を精錬′づろ可能性と可撓１（１点・
を提供する。方法及び方式は又−づべての夕・イブの溶
融金属の精錬及び窒素、１１１びに他の望ましく八い成
分の、炭がと同様の除去に適用できるようにし、でいる
。

好ましい選択的態様が述へられていｚ、　ｉＪれとも、
本発明の範囲を逸脱することなく変更かその中て＼ なされることば当業者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

添イ」図面において、第１図は本発明方式の概略図、第
２図は本発明方式の電気系統概略図である。 ］五已−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）浴の所望の炭素含量が達成されるまで炭素を除く
   ために、熔銑装入物浴を有する一１吹溶融金属容器にお
   いてガスを導入する方式であ−１−こ、−１−吹きされ
   る精錬ガスを選択する手段：浴の表面上又は下にランス
   からカスを土吹きＡる手段； 前記上吹中、浴の表面下から浴に導入される不活１１Ｆ
   ガスを選択する手段； 前記トニ吹中、浴の表面下に不活性ガスをＡＲ入する手
   段； 上吹ガスの組成を調節する手段を 浴の表面下に導入される不活性ガスの組成を、ｉｌｉ、
   １節する手段； １−吹ガスの流量を制御する１段：及び浴の表面下に導
   入される不活性カスの流星をトー吹ガスの組成及び流量
   の関数として制御する手段より成る方式。 （２１、、、ｌ二次ガスの組成を調節する手段は上吹き
   の前及び間に調節する手段を包含する特許請求の範囲第
   １項記載の方式。 （３）十吹精裸ガスを選択する手段は酸素、乾燥空気及
   び不活性ガスより成る群よりの１つ又はそれ以」−のガ
   スの選択を包含する特許請求の範囲第１項記載の方ｉ（
   。 （４）表面下から浴に導入される不活性ガスを選択する
   手段はアルゴン、窒素、キセノン、ネオン、二酸化炭素
   より成る群よりの１つ又はそれ以上の不活性ガスの選択
   を包含する特許請求の範囲第１項記載の方式。 （５）高炭素の溶銑装入物と塗材装入物とを有するし吹
   溶融金属容器においてガスを導入する方法であって、 ８に吹きされるガスを選択し； 浴の表面上又は下にランスからガスを上吹きし；上吹中
   、浴の表面下から浴に導入される不活性ガスを選択し； 前記上吹中、浴の表面下から浴に不活性ガスを導入し； 一上吹ガスの組成を調節し； 浴表面下に導入される不活性ガスの組成を調節し； 上吹ガスの流量を制御し７； 浴表面下に導入される不活性ガスの？Ｊ！３　尾を１吹
   ガスの組成及び流量の関数として制御し；然る後浴の所
   望の炭素含量が達成されるとき１−吹きを停止すること
   より成る方法。 ｆ６１　Ｊ−吹中連続的に上吹ガスの組成を調節」゛る
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 （７）　１．吹ガスの組成の調節は上吹きが開始される
   前に行われる特許請求の範囲第５項記載の方法。 （８）上吹きされるガスの選択は酸素、乾燥空気及び不
   活性ガスより成る。群より１つ又はそれ以上のガスを選
   択することを包含する特許請求の範囲第５項記載の方法
   。 （９）　浴の表面下に導入される不活性ガスの選択はア
   ルゴン、窒素、キセノン、ネオン及び二酸化炭素より成
   る群より１つ又はそれ以上の不活性ガスを選択すること
   を包含する特許請求の範囲第５項記載の方法。