JPS589122B2 - 底吹転炉における鋼の精錬方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塩基性酸素底吹製鋼法において水素、窒素又
は酸素から選ばれたガスの残留含有量を鋼（ステンレス
鋼を除く）に対して出来るだけ低いパーセントに低下さ
せる方法に関するものである。

最初の高生産性製鋼法は、転炉内の溶融金属浴を該転炉
の炉底からその浴内に空気を吹込むことによるペツセマ
ー法であった。

ペツセマー法で製造された鋼の窒素含有量は高い靭性が
要求される用途に対しては高過ぎる。

このように浴が窒素を吸収する（ｔａｋｅ ｕｐ）こと
を克服するために炉底を通して工業的純酸素を吹込む試
みがなされた。

耐火物のエロージョンが苛酷であるためそのような試み
は最近まで成功し々かった。

このエロージョンの問題は２重の同心羽口を浴内にガス
を噴射するために用いることにより最小になった。

酸素は中心羽口から吹込まれ、まだ保護流体は中心羽口
と外側羽口の間の環状空間から転炉内に吹込まれる。

この保護又は外被流体は冷却材として働くしたがって、
羽口の戻り焼灼は耐火内張りに関する限度でしか起こら
ない。

外被流体は、ブタン、プロパン及び天然ガスを含む炭化
水素、アルゴン炭酸ガスなどの炭化水素以外のガスの如
き多数の物質のうちどのような流体であってもよい。

炭化水素の冷却能は優っているから炭化水素を外被流体
として使用することが好ましい。

今田この種の底吹法を用いて鋼を迅速に精錬することが
できまたかくして製造された鋼の窒素含有量はペッセマ
ー法で製造された鋼よりも一層低い。

しかし、炭化水素を外被物質として使用すると得られた
鋼の水素含有量は望まれるよりも高い。

１ヒートの鋼を底吹する標準工程は、鋼を転炉に装入し
、外被流体で囲まれた酸素でそのヒートを吹錬し、転炉
を倒して試料を取り、そしてヒートの出鋼をすることか
らなる。

試料の試験によりヒートを再吹錬してそのヒートの組成
又は温度を補正するかどうか決定する。

場合によっては、炉を倒してその試料を２度採取するこ
とが必要である。

炉が倒されている時は、酸素吹込みを停止しそして羽口
の中心部から別のガスを吹込む。

このガスは通常窒素又はアルゴンなどの不活性な性質の
ガスである。

もし得られた鋼製品の水素含有量が高過ぎまた鋼片が充
分にゆっくり冷却されないならば、白点として知られて
いる裂開性欠陥が、レールとかビレットのような断面が
大きな製品に生じることがある。

加うるに、水素含有量が高い鋼では鋼塊が多孔性になる
ことがある。

このような鋼塊は凝固中に水素が放出された結果生じる
。

Ｑ−ＢＯＰ鋼の水素含有量は上吹鋼に比較しうるけれど
も、窒素含有量は再吹錬操業中に３０係又はそれ以上増
加することがある。

鋼の窒素含有量のいかなる増加も高い成形性が要求され
る用途には望ましくない。

底吹鋼の酸素レベルもまた上吹鋼のレベルに比較しうる
。

しかし、キルド鋼の場合には取鍋中の脱酸に先立って初
期酸素含有量をさらに低下させて清浄度を改善すること
が望ましい。

本発明の主目的は、底吹製鋼中に炭素鋼に溶解されるガ
ス含有量を制御する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、底吹鋼の水素含有量を満足しうる
レベルまで出鋼時において予想に基づいて減少させるこ
とである。

本発明の別の目的は底吹鋼の再吹錬中に窒素の吸収（ｐ
ｉｃｋｕｐ）を減少させることである。

本発明のさらに別の目的は溶解された酸素を出鋼前に除
去することによってＱ−ＢＯＰ鋼の清浄度を改善するこ
とである。

これらの目的の達成は、本発明によると、酸素を、第１
供給源から供給し、次に、酸素が炭化水素を含有する流
体によって取囲まれるように同心管状に配置された複数
本の羽口を通過させ、そして炉に供給されている金属浴
の表面下に酸素を吹込む型式の転炉における金属の精錬
方法において、精錬されるべき金属の不所望の成分が除
去されまた前記浴の炭素含有量が０．１パーセントより
低くないレベルに減少するまで、前記羽口を通して前記
酸素及び前記保護流体を該浴に吹込む（イ）工程、しか
る後に羽口のすべてからの酸素及び保護流体の流入を終
結し、この流入終結と実質的に同時に、溶融金属が羽口
に流れ込むのを防止するのに少なくとも充分な流体圧力
を有する不活性な性質のガスを第２供給源から羽口に導
入する（ロ）工程、溶融金属に溶解されているガスを所
望の程度まで減少させるに充分な時間に亘って羽口を通
して不活性な性質のガスを吹込む（ハ）工程そして精錬
された金属を出湯する（ニ）工程を含んでなる第１方法
、第１方法において、不活性ガスを吹込む（ハ）工程の
後に、出湯を行う（ニ）工程に先立って、金属の所望成
分に到達するために酸素及び保護ガスの吹込みを再開す
る工程をさらに含む第２方法、第１方法において、水素
を含まない不活性な性質のガスを吹込むことにより精錬
された鋼の水素含有量を制御することを特徴とする第３
方法、及び 第１方法において、酸素を含まない不活性な性質のガス
を吹込むことにより精錬された鋼の酸素含有量を制御す
ることを特徴とする第４方法により行われる。

本発明のこれらの目的及び他の目的は以下の詳しい説明
及び添附図面からさらに明瞭になるであろう。

図面は本発明の実施に適した酸素底吹製鋼炉の断面図で
ある。

転炉１０は角回転のためのトラニオン１２に装着されて
おり、このため装入、試料採取のための倒炉、添加剤の
差物、排滓及び仕上げられた鋼自体の出鋼などの動作に
転炉が適応される。

転炉の炉底１４は同心状に配置された２本の管１８及び
２０によって形成された羽口１６を具えている。

それぞれの羽口１６が中心通路２２及び環状通路２４を
有する。

転炉は鋼の外殻２６及び溶融金属浴３０を収納するだめ
の耐火内張り２８を有する。

転炉は頂部において炉口３２で開放されている。

酸素底吹転炉から出鋼される鋼の水素含有量を減少させ
るために、倒炉の後に本発明によれば水素を含有しない
ガスでヒートの再吹込みを行う。

転炉１０に、スクラップ、溶銑及び酸素底吹転炉に対し
て標準的装入材である他の材料を装入する。

本発明によれば、羽口１６の中心通路２２から酸素を噴
射し、羽口の通路２４から噴射した保護流体で中心通路
を取囲んで、ヒートの吹錬を行う。

保護流体は例えば天然ガス、プロパン、ブタン、メタン
などの炭化水素である。

浴３０が適当な冶金的組成及び出鋼に適した温度に達し
だ時に、羽口の両通路２２及び２４から水素を含有しな
いガスを少なくとも５秒間好ましくはさらに長く噴射す
る。

このガスは、アルゴン又は窒素、あるいは羽口のエロー
ジョンもしくは戻り焼灼を生じないような類似の水素非
含有ガスのどのようなガスであってもよい。

浴の水素含有量の変化を支配する基本的式は次の： である。

上式においてＨはｐｐｍによる水素含有量、Ｗはポンド
による浴の重量、 ■は水素を含有しないガスの体積、 ｓｃｆ， Ｋ１は水素の分子量を１０６倍し た量の、圧力及び温度を較正した 状態におけるガスの体積にシーベ ルトの定数−製鋼温度における鋼 中ヘの水素溶解に関する定数一の ２乗を掛けた量に対する比率であ って、 Ｋ１は次式： で表わされる。

上式において、ＭＨ２は水素の分子数であり、■は較正
状態におけるガスの１ モルの体積、Ｋ２はシーベルト の定数である。

浴の最終水素含有量、Ｈｆ、すなわち出鋼時の水素含有
量は、初期水素含有量、Ｈｉ、を用いてと表わされる。

取鍋の水素含有量を予想するために、（１）式を次の のように書くことが出来る。

上式においてＨＬは取鍋の水素含有量であり、またＨｉ
は浴の水素含有量である。

Ｋは出鋼から取鍋までの水素の吸収（ｐｉｃｋｕｐ）で
ある。

Ｋが無視しうる場合は、 ＨＬ＝Ｈｆ（５） である。

本発明者はＫがＨｆの２０％を決して超えずまだ稀にＨ
ｆの１０％を超えるに過ぎないことを見出した。

以下実施例により本発明の方法及び得られた結果を説明
する。

実施例１ ヒート３１１を正常の操業法で吹錬し、倒炉時の浴中の
鋼の水素含有量は３．１６ｐｐｍであった。

次にこの２２．５トンのヒートに２０００ｓｃｆｍの流
量の窒素を１分間吹込んだ。

炉を再び倒しそして新しい試料を採取した。

その水素含有量は１．５３ｐｐｍであった。

（３）式により決定される水素の予想含有量は１．５７
ｐｐｍであった。

実施例２ ２２．５トンの重さのヒート３２１の倒炉時における水
素含有量は３．４４ｐｐｍであった。

このヒートに２０００ｓｃｆｍのアルゴンを０．７５分
間吹込んだ。

予想された水素含有量は１．８８ｐｐｍであり、これに
比較して実際の水素含有量は２．０３ｐｐｍであった。

実施例３ ３６トンの重さのヒート３２２から倒炉時に試料を採取
し、そのヒートの水素含有量は３．９８ｐｐｍであるこ
とが分った。

次に、このヒートに２０００ｓｃｆｍの流量のアルゴン
を１．１３分間吹込んだ。

２．０８ｐｐｍの予想水素含有量に比較して実際の水素
含有量は２．１８ｐｐｍであった。

実施例４ ２２．５トンの重さのヒート３２３から倒炉時に試料を
採取し、そのヒートの水素含有量は３．６７ｐｐｍであ
ることが分った。

２０００ｐｐｍで１．５０分間アルゴンを吹込んだ後に
、浴の実際の水素含有量は１．６０ｐｐｍであり、これ
に比較される予想値は１．３３であった。

アルゴン吹込みは５秒ないし５分間であることができ、
好ましくは２０秒と３分の間である。

炉を倒してヒートの出鋼をしている間に羽口から水素非
含有ガスを吹込み続けることによって水素を一層低いレ
ベルに減少させることができる。

本発明者が見出したところによると、倒炉の最中に羽口
から酸素を吹込み続けることによって再吹錬最中に鋼の
窒素含有量が増加することを避けられる。

このような酸素吹込みの継続によれば窒素レベルは第１
回の倒炉時における浴中の窒素レベルに維持される。

実験により分ったところによると第１回の倒炉の時にお
ける鋼の窒素含有量は第１回倒炉の時に羽口から吹込ま
れたガスに無関係である。

しかし、ヒートの再吹込みに関しては、もしも以降の倒
炉中に溶融した鋼及びスラグが羽口に入り込むのを防止
するために羽口から吹込むガスとして窒素を使用するな
らば、再吹込みは５０％もの（例えば０．００２ないし
０．００３％）鋼中の窒素含有量の増加を生じることが
ある。

このような高いパーセントの増加は羽口ガスとして酸素
を維持している間に炉を倒すことにより避けられる。

倒炉したヒートを酸素で再吹込みする間の窒素の吸収は
０．０００３％すなわち０．００２から０．００２３％
に過ぎない。

本発明者は、酸素底吹法で製造された鋼から溶解された
酸素を除去しうろことも見出した。

これは、酸素吹込みが終了した後にアルゴンなどの不活
性な性質のガスを吹込むことにより達成される。

窒素の仕様が厳しくないヒートについては窒素を使用し
ても良い。

第１表は、アルゴン吹込法で得られた鋼に溶解している
酸窒含有量の減少を示す。

この減少された酸素量はキルド鋼を作る際に特に有利で
ある。

取鍋又は鋳型で鋼に添加すべき脱酸剤の所要量が少なく
なるため、介在物が少なくなりまたより清浄な、より高
質の鋼が得られる結果になる。

以上の記載から、本発明は酸素底吹製鋼法で作られる炭
素鋼に溶解されたガス量を制御する改良方法を提供する
ことが容易に理解されるであろう。

本発明は次の実施態様を含む。

（１）特許請求の範囲第１項に記載された方法において
、 水素を含まない不活性な性質のガスを吹込むことにより
精錬された鋼の水素含有量を制御することを特徴とする
転炉における金属の精錬方法。

（２）特許請求の範囲第１項に記載された方法において
、 酸素を含まない不活性な性質のガスを吹込むことにより
精錬された鋼の酸素含有量を制御することを特徴とする
転炉における金属の精錬方法。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施に適した酸素底吹製鋼炉の断面図で
ある。 転炉・・・・・・１０、トラニオン・・・・・・１２、
羽口・・・・・・１６、通路・・・・・・２２，２７、
外殼・・・・・・２６、耐火内張り・・・・・・２８、
金属浴・・・・・・３０、炉口・・・・・・３２。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素を、第１供給源から供給し、次に、前記酸素が
   炭化水素を含有する保護流体によって取囲まれるように
   同心管状に配置された複数本の羽口を通過させ、そして
   炉内の金属浴の表面下に前記酸素を吹込む底吹転炉にお
   ける鋼（ステンレス鋼を除く）の精錬方法において、 （イ）精錬されるべき鋼の不所望の成分が除去されまた
   前記浴の炭素含有量が０． １パーセントより低くない
   レベルに減少するまで、前記羽口の中心通路を通して前
   記酸素をまた該羽口の環状通路を通して前記保護流体を
   該浴に吹込み、（ロ）しかる後に前記羽口のすべてから
   の酸素及び保護流体の流入を終結し、この流入終結と実
   質的に同時に、溶融金属が該羽口に流れ込むのを防止す
   るのに少々くとも充分な流体圧力を有する不活性な性質
   のガスを第２供給源から該羽口に導入し、 （ハ）前記溶融金属に溶解されているガスを所望の程度
   捷で減少させるに充分な時間に亘って前記羽口を通して
   前記不活性な性質のガスを吹込み、そして （ニ）精錬された鋼を出湯する、 工程を含む転炉における鋼の精錬方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された方法において、 不活性ガスを吹込む（ハ）工程の後に、出湯を行う（ニ
   ）工程に先立って、鋼の所望組成に到達するために酸素
   及び保護流体の吹込みを再開する工程をさらに含む転炉
   における鋼の精錬方法。