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公開番号2024141869
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053723
出願日2023-03-29
発明の名称溶鋼の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C21C 7/00 20060101AFI20241003BHJP(鉄冶金)
要約【課題】アーク炉において溶鋼を製造する場合において、アーク炉内の溶鉄の脱窒を効率的に進行させる方法を開示する。
【解決手段】本開示の溶鋼の製造方法は、アーク炉において溶鋼を製造する方法であって、前記アーク炉内の溶鉄へと酸素噴流を噴射すること、及び、前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の内側の位置P₁に向けて脱硫剤を供給して、前記位置P₁における溶存硫黄を低減することで、前記溶鉄の脱窒を進行させること、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
アーク炉において溶鋼を製造する方法であって、
前記アーク炉内の溶鉄へと酸素噴流を噴射すること、及び、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の内側の位置Ｐ
１
に向けて脱硫剤を供給して、前記位置Ｐ
１
における溶存硫黄を低減することで、前記溶鉄の脱窒を進行させること、を含む、
溶鋼の製造方法。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
請求項１に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記溶鉄に炭材を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の外側の位置Ｐ
２
に向けて前記炭材を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記溶鉄に脱酸剤を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の内側の位置Ｐ
３
に向けて前記脱酸剤を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記脱酸剤の供給量は、前記脱硫剤１００質量部に対して、５質量部以上２０質量部以下である、
溶鋼の製造方法。
【請求項７】
請求項１～３のいずれか１項に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記脱硫剤を加熱すること、及び、
加熱された前記脱硫剤を前記位置Ｐ
１
に向けて供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の溶鋼の製造方法であって、
前記アーク炉が、送酸手段と、前記送酸手段とは別に脱硫剤供給手段と、を備え、
前記送酸手段から前記アーク炉内の前記溶鉄へと前記酸素噴流が噴射され、
前記脱硫剤供給手段から前記位置Ｐ
１
に向けて前記脱硫剤が供給される、
溶鋼の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、アーク炉を用いて溶鋼を製造する方法を開示する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
転炉製鋼においては、溶銑に酸素噴流を吹き付けて脱炭反応を生じさせる。このとき、ＣＯガスが発生するとともに脱窒が進行する。アーク炉製鋼においても、酸素及び炭材の同時吹込みが実施されＣＯガスが発生する。しかしながら、アーク炉製鋼においては、
（１）アーク炉に多数の隙間や開口部が存在するため、アーク炉内に窒素を含む外気が取り込まれ易く、炉内雰囲気中の窒素濃度が高くなって、炉内の溶鉄中に窒素が吸収（吸窒）され易いこと
（２）超高温場のアークスポットでは、窒素がイオン化して反応性が高いものとなっており、炉内のアークスポット近傍で溶鉄中に窒素が吸収（吸窒）され易いこと
（３）溶鉄の炭素濃度が低い場合があり、脱炭に伴うＣＯガスの発生が少なく、脱窒代が小さいこと
などが原因で、脱窒効率が低く、低窒素鋼を溶製することは困難と考えられている。
【０００３】
特許文献１には、アーク炉から出鋼後の溶鋼に金属Ａｌ及びＣａＯを添加し、送酸することによって、ＡｌＮを形成しつつ脱窒を行う技術が開示されている。しかしながら、アーク炉における溶鉄の脱窒については、十分な検討がなされていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２００７／０９１７００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アーク炉において溶鋼を製造する場合において、炉内の溶鉄の脱窒を効率的に行うための新たな技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、上記課題を解決するための手段の一つとして、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
アーク炉において溶鋼を製造する方法であって、
前記アーク炉内の溶鉄へと酸素噴流を噴射すること、及び、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の内側の位置Ｐ
１
に向けて脱硫剤を供給して、前記位置Ｐ
１
における溶存硫黄を低減することで、前記溶鉄の脱窒を進行させること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様２＞
態様１の溶鋼の製造方法であって、
前記溶鉄に炭材を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様３＞
態様２の溶鋼の製造方法であって、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の外側の位置Ｐ
２
に向けて前記炭材を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様４＞
態様１～３のいずれかの溶鋼の製造方法であって、
前記溶鉄に脱酸剤を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様５＞
態様４の溶鋼の製造方法であって、
前記酸素噴流と前記溶鉄との衝突面の内側の位置Ｐ
３
に向けて前記脱酸剤を供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様６＞
態様４又は５の溶鋼の製造方法であって、
前記脱酸剤の供給量は、前記脱硫剤１００質量部に対して、５質量部以上２０質量部以下である、
溶鋼の製造方法。
＜態様７＞
態様１～６のいずれかの溶鋼の製造方法であって、
前記脱硫剤を加熱すること、及び、
加熱された前記脱硫剤を前記位置Ｐ
１
に向けて供給すること、を含む、
溶鋼の製造方法。
＜態様８＞
態様１～７のいずれかの溶鋼の製造方法であって、
前記アーク炉が、送酸手段と、前記送酸手段とは別に脱硫剤供給手段と、を備え、
前記送酸手段から前記アーク炉内の前記溶鉄へと前記酸素噴流が噴射され、
前記脱硫剤供給手段から前記位置Ｐ
１
に向けて前記脱硫剤が供給される、
溶鋼の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の方法によれば、アーク炉において溶鋼を製造する際、炉内の溶鉄の脱窒を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係るアーク炉を上から見た場合の各部材の位置関係の一例を概略的に示している。交流形式のアーク炉が例示されている。
一実施形態に係るアーク炉を横から見た場合の酸素噴流と脱硫剤供給位置Ｐ
１
との位置関係の一例を概略的に示している。直流形式のアーク炉が例示されている。上部電極等は省略して示している。
酸素噴流と脱硫剤供給位置Ｐ
１
との位置関係の一例を概略的に示している。
本開示の溶鋼の製造方法による効果について説明するための図である。
酸素噴流と炭材供給位置Ｐ
２
との位置関係の一例を概略的に示している。
酸素噴流と脱酸剤供給位置Ｐ
３
との位置関係の一例を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．溶鋼の製造方法
図面を参照しつつ、本開示の溶鋼の製造方法について説明する。ただし、本開示の溶鋼の製造方法は、図示される形態に限定されるものではない。図１～３に示されるように、一実施形態に係る溶鋼の製造方法は、アーク炉１００において溶鋼を製造する方法であって、前記アーク炉１００内の溶鉄１０へと酸素噴流２１を噴射すること、及び、前記酸素噴流２１と前記溶鉄１０との衝突面の内側の位置Ｐ
１
に向けて脱硫剤３１を供給して、前記位置Ｐ
１
における溶存硫黄を低減することで、前記溶鉄１０の脱窒を進行させること、を含む。
【００１０】
１．１溶鉄
溶鉄１０は、例えば、アーク炉１００において、アークを生じさせて鉄源を溶解させることで得られる。図１には、アークを発生させる手段として、上部電極４０のみを用いる交流形式のものを例示したが、アーク炉を発生させる手段はこれに限定されず、図２に示すように上部電極４０及び下部電極５０を用いた直流形式であってもよい。鉄源は、例えば、スクラップ、還元鉄、型銑及び粒銑等の固体鉄源から選ばれる少なくとも１種を含むものであってよく、他の溶解炉や精錬炉で製造した溶鉄や溶鋼等を用いてもよい。溶鉄１０は、鉄以外に様々な元素を含み得る。鉄以外の元素の組成は、鉄源の種類による。例えば、脱硫剤３１が供給される前の溶鉄１０は、Ｃを０．０２質量％以上３．０質量％以下含むものであってもよく、Ｎを０．００５質量％以上０．０３０質量％以下含むものであってもよく、Ｐを０．００３質量％以上０．１質量％以下含むものであってもよい。本開示の製造方法において、脱硫剤３１に加えて炭材を溶鉄１０へと供給する場合、脱硫剤３１及び炭材が供給される前の溶鉄１０は、Ｃを０．０２質量％以上３．０質量％以下含むものであってもよく、Ｎを０．００５質量％以上０．０３０質量％以下含むものであってもよく、Ｐを０．００３質量％以上０．１質量％以下含むものであってもよい。或いは、本開示の製造方法は、脱炭反応が平衡論上困難となる極低炭素濃度域での実施を避けることが好ましく、例えば、脱硫剤３１が供給される前の溶鉄１０は、Ｃを０．３質量％以上含むことが好ましい。より具体的には、本開示の製造方法において、脱硫剤３１を溶鉄１０へと供給される前の溶鉄１０は、Ｃを０．３質量％以上３．０質量％以下含むものであってもよく、Ｎを０．００５質量％以上０．０３０質量％以下含むものであってもよく、Ｐを０．００３質量％以上０．１質量％以下含むものであってもよい。溶鉄１０の密度は、例えば、６６００ｋｇ／ｍ
３
以上７０００ｋｇ／ｍ
３
以下であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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