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JP-2026514581-A - 製鋼方法及び鋳造方法

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Abstract

【課題】高級鋼を効率よく製造することができ、炭素の発生を減縮させることのできる製鋼方法及び鋳造方法を提供する。 【解決手段】本発明は、第１の溶銑を用意する過程と、第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低い第１の溶鋼を用意する過程と、第１の溶銑と第１の溶鋼とを２０．３：７９．７～９８．６：１．４の範囲の割合にて合湯する過程と、合湯により製造される第２の溶銑を精錬容器に装入する過程、及び第２の溶銑を精錬して第２の溶鋼を製造する過程を含み、前記合湯する過程は、複数回に亘って段階的に行われ、以前の回次において製造される合湯物が次の回次の合湯に用いられ、前記第１の溶鋼は、最初の回次にのみ合湯され、前記第１の溶銑は、すべての回次に合湯され、 前記第１の溶銑と前記第１の溶鋼とを２０：８０～８０：２０の範囲である第１の割合にて合湯して合湯物を製造する過程と、前記第１の溶銑と前記合湯物とを７：９３～９３：７の範囲である第２の割合にて合湯して第２の溶銑を製造する過程と、を含むことを特徴とする。 【選択図】図２

Inventors

  • イ， ベク
  • シン， ジョン フン
  • ペク，チャン ジュン
  • コ，ミョン クク
  • キム， ド ウン
  • ホン， ソン フン
  • ション，ソン ジェ
  • キム，キ ハク

Assignees

  • ポスコ カンパニー リミテッド

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240416
Priority Date
20230509

Claims (19)

  1. 第１の溶銑を用意する過程と、 前記第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低い第１の溶鋼を用意する過程と、 前記第１の溶銑と前記第１の溶鋼とを２０．３：７９．７～９８．６：１．４の範囲の割合（％）にて合湯する過程と、 前記合湯により製造される第２の溶銑を精錬容器に装入する過程と、 前記第２の溶銑を精錬して第２の溶鋼を製造する過程と、 を含むことを特徴とする製鋼方法。
  2. 前記合湯する過程は、複数回に亘って段階的に行われ、以前の回次において製造される合湯物が次の回次の合湯に用いられ、 前記第１の溶鋼は、最初の回次にのみ合湯され、 前記第１の溶銑は、すべての回次に合湯されることを特徴とする請求項１に記載の製鋼方法。
  3. 前記合湯する過程は、 前記第１の溶銑と前記第１の溶鋼とを２０：８０～８０：２０の範囲である第１の割合にて合湯して合湯物を製造する過程と、 前記第１の溶銑と前記合湯物とを７：９３～９３：７の範囲である第２の割合にて合湯して第２の溶銑を製造する過程と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の製鋼方法。
  4. 第１の溶銑を用意する過程と、 前記第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低い第１の溶鋼を用意する過程と、 前記第１の溶銑と前記第１の溶鋼とを合湯して合湯物を製造する過程と、 前記第１の溶銑と前記合湯物とを合湯して第２の溶銑を製造する過程と、 前記第２の溶銑を精錬容器に装入する過程と、 前記第２の溶銑を精錬して第２の溶鋼を製造する過程と、 を含むことを特徴とする製鋼方法。
  5. 前記第１の溶銑は、高炉において製造される高炉溶銑を含み、 前記第１の溶鋼は、電気炉において製造される電気炉溶鋼を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の製鋼方法。
  6. 前記第１の溶銑を用意する過程は、 炭素（Ｃ）の含量が４．０～４．５重量％になるように高炉において前記第１の溶銑を製造する過程を含むことを特徴とする請求項５に記載の製鋼方法。
  7. 前記第１の溶銑を製造する間に、前記第１の溶銑の温度を１，３５０～１，５００℃に調整することを特徴とする請求項６に記載の製鋼方法。
  8. 前記第１の溶鋼を用意する過程は、 炭素（Ｃ）の含量が０．０４～１．０重量％になり、酸素（Ｏ）の濃度が５～４００ｐｐｍになるように、電気炉において前記第１の溶鋼を製造する過程と、 前記第１の溶鋼に脱酸剤を投入して酸素（Ｏ）の濃度を０～１０ｐｐｍに調整する過程と、 を含むことを特徴とする請求項５に記載の製鋼方法。
  9. 前記第１の溶鋼を製造する間に、前記第１の溶鋼の温度を１，５８０～１，７００℃に調整することを特徴とする請求項８に記載の製鋼方法。
  10. 前記合湯物を製造する過程は、 上部に開閉可能な開口を有する複数台の第１の輸送容器に前記第１の溶銑を収容する過程と、 上部が開放された第２の輸送容器に前記第１の溶鋼を収容する過程と、 前記第２の輸送容器を一部の数の第１の輸送容器の上側に配置する過程と、 前記第２の輸送容器を傾動させて前記第２の輸送容器から前記一部の数の第１の輸送容器に前記第１の溶鋼を投入する過程と、 前記一部の数の第１の輸送容器の内部において前記合湯物を形成する過程と、 を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の製鋼方法。
  11. 前記合湯物を製造する過程は、 上部に開閉可能な開口を有する複数台の第１の輸送容器に前記第１の溶銑を収容する過程と、 下部に開閉可能な複数の開口を有する第２の輸送容器に前記第１の溶鋼を収容する過程と、 前記第２の輸送容器を一部の数の第１の輸送容器の上側に配置する過程と、 前記第２の輸送容器の下部の開口を開放して前記第２の輸送容器から前記一部の数の第１の輸送容器に前記第１の溶鋼を投入する過程と、 前記一部の数の第１の輸送容器の内部において前記合湯物を形成する過程と、 を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の製鋼方法。
  12. 前記合湯物を製造する過程において、前記合湯物の温度を１，４３０～１，６５０℃に調整することを特徴とする請求項３又は４に記載の製鋼方法。
  13. 前記第２の溶銑を製造する過程は、 上部が開放された装入容器を設ける過程と、 上部に開閉可能な開口を有する複数台の第１の輸送容器のうち、前記合湯物が収容された第１の輸送容器を前記装入容器の上側に配置する過程と、 複数台の第１の輸送容器のうち、前記第１の溶銑が収容された第１の輸送容器を前記装入容器の上側に配置する過程と、 前記第１の溶銑が収容された第１の輸送容器及び前記合湯物が収容された第１の輸送容器を傾動させて前記装入容器内に前記合湯物と前記第１の溶銑の残りを投入する過程と、 前記装入容器の内部において前記第２の溶銑を形成する過程と、 を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の製鋼方法。
  14. 前記第２の溶銑を製造する過程は、 前記第２の溶銑の炭素（Ｃ）の含量を２重量％以上、かつ、４重量％未満に調整する過程と、 前記第２の溶銑の温度を１，３５０～１，５００℃に調整する過程と、 を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の製鋼方法。
  15. 前記第２の溶銑を精錬容器に装入する過程は、 第２の溶銑の溶銑比（ＨＭＲ：Ｈｏｔ Ｍｅｔａｌ Ｒａｔｉｏ）が３５～１００％になるように、前記精錬容器に前記第２の溶銑を装入する過程を含むことを特徴とする請求項５に記載の製鋼方法。
  16. 前記第２の溶鋼を製造する過程は、 前記精錬容器内に底吹きガスを吹き込む過程と、 窒素（Ｎ）の含量が２２～３０ｐｐｍの範囲に、銅（Ｃｕ）の含量が０．０２～０．０４重量％の範囲に、かつ、ニッケル（Ｎｉ）の含量が０．０１～０．０４重量％の範囲になるように、前記第２の溶鋼の成分を調整する過程と、 を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製鋼方法。
  17. 前記第２の溶鋼は、Ｈｙｐｅｒ ＮＯ鋼、ＨＮＯ鋼、ＭＮＯ鋼、ＬＮＯ鋼、ＥＤＤＱ鋼、Ｓ－ＥＤＤＱ鋼、ＤＱ鋼、ＤＤＱ鋼、ＡＰＩ鋼、ＡＨＳＳ鋼及び普通鋼を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製鋼方法。
  18. 二酸化炭素の基準排出量を１としたとき、前記第１の溶銑を用意する過程と、前記第１の溶鋼を用意する過程と、前記第２の溶鋼を製造する過程と、において、二酸化炭素の排出量を０．２５に減少させることを特徴とする請求項５に記載の製鋼方法。
  19. 請求項１～４のいずれか１項に記載の製鋼方法により製造された鋼を用意する過程と、 用意された鋼を鋳造する過程と、 を含むことを特徴とする鋳造方法。

Description

本発明は、製鋼方法及び鋳造方法に係り、より詳しくは、高級鋼を効率よく製造することができ、しかも、炭素の発生を減縮させることのできる製鋼方法及び鋳造方法に関する。 気候変化の危機に対応するために、炭素の発生を極力抑える炭素中立技術の開発への取り組みが積極的にかつ盛んに行われている。このため、鉄鋼業界では、多量の炭素を発生させる高炉の代わりに電力を用いて原料を溶解させて炭素の発生を極力抑えられる電気炉技術の研究・開発に取り組んでいる。 電気炉は、電極棒に電力を供給して電極棒において発生する熱及びアーク（ａｒｃ）を用いて原料を溶解させる。ところが、電気炉において製造される溶鋼は、高炉において製造される溶銑に比べて不純元素の含量がさらに高いため、電気炉において製造された溶鋼にて自動車の外板材のような高級鋼材を生産し難いという問題がある。 本発明の背景となる技術は、下記の特許文献に掲載されている。 韓国公開特許第１０－２０２０－００３５７０５号公報韓国登録特許第１０－１８８３３８２号公報 本発明の第１の実施形態に係る製鋼方法を示す手順図である。本発明の第１の実施形態に係る全体の過程を概略的に示すための工程手順図である。本発明の第１の実施形態に係る合湯過程を細部的に示すための工程手順図である。本発明の第２の実施形態に係る製鋼方法を示す手順図である。 以下、添付図面に基づいて、本発明について詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化されるはずである。単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全なるものにし、当該分野において通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。 本発明は、製鋼方法及び鋳造方法に関するものであり、以下では、製鋼方法及び鋳造方法が製鉄操業において自動車の外板材のような高級製品の鋳造に用いられる極低炭素鋼など高級鋼を製造することとこれから半製品を鋳造することに適用される場合を例にとって本発明の実施形態について詳しく説明する。 いうまでもなく、本発明の製鋼方法は、各種の溶融物を製造する様々な製造工程にも適用可能である。すなわち、本発明の製鋼方法は、例えば、普通鋼、合金鋼などを製造する製造工程にも適用可能である。同様に、本発明の鋳造方法は、各種の半製品を鋳造する様々な鋳造工程に適用可能である。 図１は、本発明の第１の実施形態に係る製鋼方法を示す手順図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る全体の過程を概略的に示すための工程手順図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係る合湯過程を細部的に示すための工程手順図である。 図１～図３に示す通り、本発明の第１の実施形態に係る製鋼方法は、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）と、第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低い第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）と、第１の溶銑と第１の溶鋼とを２０．３：７９．７～９８．６：１．４の範囲の割合（％）にて合湯する過程（Ｓ１３０）と、合湯により製造される第２の溶銑を精錬容器に装入する過程（Ｓ１４０）、及び第２の溶銑を精錬して第２の溶鋼を製造する過程（Ｓ１５０）を含む。 第１の溶銑は、高炉において製造される高炉溶銑を含んでいてもよい。また、第１の溶銑は、全体の重量において、炭素（Ｃ）を４．０～４．５重量％の高含量にて有していてもよい。より具体的に説明すれば、第１の溶銑は、その全体において、炭素（Ｃ）を４．０～４．５重量％にて含んでいてもよい。このとき、第１の溶銑は、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、窒素（Ｎ）をそれぞれ所定の含量の範囲にてさらに含んでいてもよく、残部が鉄（Ｆｅ）からなっていてもよい。 図１及び図２の（ａ）に示す通り、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）においては、高炉溶銑を用意することができる。このために、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）は、高炉において全重量に対して炭素（Ｃ）の含量を４．０～４．５重量％にて有する第１の溶銑を製造する過程を含んでいてもよい。より具体的に説明すれば、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）は、高炉において全重量に対して炭素（Ｃ）を４．０～４．５重量％にて含み、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、窒素（Ｎ）をそれぞれ所定の含量の範囲にてさらに含み、鉄（Ｆｅ）が残部からなる第１の溶銑を製造する過程を含んでいてもよい。 ここで、第１の溶銑の全重量に対して炭素（Ｃ）の含量が４．０～４．５重量％の範囲を逸脱する場合、高炉における第１の溶銑の製造の際に操業効率が低下してしまう虞があり、第２の溶銑の炭素（Ｃ）の含量を目標の含量に調節し難くなる虞がある。 一方、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）は、全重量に対して炭素（Ｃ）の含量を４．０～４．５重量％にて有するように高炉において製造された第１の溶銑を提供される過程を含んでいてもよい。 また、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）は、第１の溶銑の温度を１，３５０～１，５００℃に調整する過程を含んでいてもよい。このために、熱風量、コークスの投入量などの高炉操業条件を調節して、高炉において１，３５０～１，５００℃の温度において第１の溶銑を製造することができる。いうまでもなく、第１の溶銑の温度を１，３５０～１，５００℃の温度に調整する方式としては種々の方式が採用可能である。一方、第１の溶銑の温度が１，３５０℃の温度よりもさらに低い温度であれば、これから製造される第２の溶銑の温度範囲が低くなってしまう結果、さらなる昇温過程が必要となる場合がある。また、第１の溶銑の温度が１，５００℃の温度よりもさらに高い場合、高炉からの炭素の排出量が増加してしまうという問題がある。 第１の溶鋼は、電気炉において製造される電気炉溶鋼を含んでいてもよい。また、第１の溶鋼は、第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低くてもよい。すなわち、第１の溶鋼は、全重量において、炭素（Ｃ）を０．０４～１．０重量％の低含量にて有していてもよい。より具体的に説明すれば、第１の溶鋼は、その全体において、炭素（Ｃ）を０．０４～１．０重量％にて含み、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、窒素（Ｎ）をさらに含んでいてもよく、鉄（Ｆｅ）が残部からなっていてもよい。 第１の溶銑よりも炭素（Ｃ）の含量がさらに低い第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）においては、電気炉溶鋼を用意することができる。例えば、第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）は、電気炉において炭素（Ｃ）の含量が０．０４～１．０重量％になり、酸素（Ｏ）の濃度が５～４００ｐｐｍになるように、第１の溶鋼を製造する過程を含んでいてもよい。より具体的に説明すれば、第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）は、電気炉において全重量に対して炭素（Ｃ）を０．０４～１．０重量％にて含み、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、窒素（Ｎ）をさらに含み、鉄（Ｆｅ）が残部からなり、酸素（Ｏ）の濃度が５～４００ｐｐｍである第１の溶鋼を製造する過程を含んでいてもよい。このとき、電気炉に投入される直接還元鉄、スクラップ、加炭材などの投入物の種類と投入量を調節して電気炉において製造される第１の溶鋼の成分の含量を前述したように調整してもよい。 ここで、第１の溶鋼が全重量に対して炭素（Ｃ）を０．０４重量％未満にて含む場合、電気炉において第１の溶鋼を製造するときに操業効率が低下してしまう虞がある。そして、第１の溶鋼が全重量に対して炭素（Ｃ）を１．０重量％を超えて含む場合、第２の溶銑の炭素の含量を合わせるために第１の溶鋼の合湯量が増加してしまい、これにより、第１の溶鋼に起因する不純成分の含量が増加してしまうという問題がある。一方、酸素（Ｏ）の濃度は、電気炉において第１の溶鋼を製造するときの前述した炭素（Ｃ）の含量に応じてその数値が５～４００ｐｐｍになるように定められてもよい。 いうまでもなく、第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）は、電気炉において製造され、全重量に対して炭素（Ｃ）を０．０４～１．０重量％にて有し、酸素（Ｏ）の濃度が５～４００ｐｐｍである第１の溶鋼を提供される過程を含んでいてもよい。 また、第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）は、第１の溶鋼の温度を１，５８０～１，７００℃の温度に調整する過程を含んでいてもよい。この過程は、電気炉において第１の溶鋼を製造する間に行われてもよい。例えば、電気炉において直接還元鉄、スクラップなどを溶解させる間に、電極棒の下降速度、電極棒に供給される電力量などの操業条件を調節して第１の溶鋼の温度を１，５８０～１，７００℃の温度に調整してもよい。第１の溶鋼の温度が１，５８０℃の温度よりもさらに低ければ、これから製造される第２の溶銑の温度範囲が低くなる結果、さらなる昇温過程が必要となる場合がある。また、第１の溶銑の温度が１，７００℃の温度よりもさらに高い場合、電気炉における電極棒の消耗量が増加してしまうという問題がある。一方、第１の溶鋼の温度を１，５８０～１，７００℃に調整する方式としては種々の方式が採用可能である。 さらに、第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）は、電気炉において第１の溶鋼を製造する過程の後に、電気炉から出鋼された第１の溶鋼に脱酸剤を投入して酸素（Ｏ）の濃度を０～１０ｐｐｍに調整する過程を含んでいてもよい。このとき、脱酸剤は、Ａｌ、Ｓｉ系の脱酸剤を含んでいてもよい。ここで、Ａｌ系の脱酸剤は、アルミニウム（Ａｌ）成分を含有していてもよく、Ｓｉ系の脱酸剤は、シリコン（Ｓｉ）成分を含有していてもよい。第１の溶鋼の脱酸は、例えば、取鍋において行われてもよい。一方、脱酸の際にインペラー、底吹きプラグなどの攪拌機を用いて第１の溶鋼を攪拌させてもよい。 第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）において、第１の溶鋼の酸素（Ｏ）の濃度を０～１０ｐｐｍに調整することにより、後続する過程（例えば、合湯する過程）において酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）との酸化反応に伴うボイリング（Ｂｏｉｌｉｎｇ）現象を抑制もしくは防止することができ、ボイリング現象により合湯物が溢れ出ることを抑制もしくは防止することができる。 一方、第１の溶銑を用意する過程（Ｓ１１０）と第１の溶鋼を用意する過程（Ｓ１２０）の順序は、特に限定しない。これらの過程は、同時にもしくは一緒に行われてもよく、所定の順序に従い逐次に行われてもよい。 第１の溶銑と第１の溶鋼が用意されれば、第１の溶銑と第１の溶鋼とを２０．３：７９．７～９８．６：１．４の範囲の割合（％）にて合湯する過程（Ｓ１３０）を行う。この過程において、第２の溶銑を製造することができる。第１の溶銑と第１の溶鋼との合湯割合が前述した割合の範囲を逸脱する場合、炭素の排出量を減らし難くなる虞があり、転炉に熱源を確保し難くなる虞がある。 合湯する過程（Ｓ１３０）は、複数の回次にわたって段階的に行われてもよい。段階的に行われるということは、以前の回次の合湯を行った後に、その合湯物をもって次の回次の合湯を行うことを意味する。すなわち、合湯する過程（Ｓ１３０）を複数の回次にわたって段階的に行うとき、以前の回次において製造される合湯物が次の回次の合湯に使用可能である。このように、合湯する過程（Ｓ１３０）を複数の回次にわたって段階的に行うと、合湯する過程（Ｓ１３０）を単一回数にて一括