鋼の加工と生産
1. ベッセマー法
19世紀中頃にイギリス人技師ベッセマーによって開発された酸性の炉のライニング方法は、リンと硫黄の含有量を最小限に抑えて、シリコンで強化された銑鉄を再溶解することを可能にします。ベッセマーコンバーターのライニングは酸性で、ダイヤワウス煉瓦を使用しています。コンバーターには、温度1250 — 1300 °Cの銑鉄(0.7−1.2%Si)を注ぎ、空気で吹き付けます。この過程で、シリコン、炭素、マンガンが酸化し、酸性のスラグが生成されます。その後、吹き付けを終了します。鋼はカートに排出され、同時に脱酸されます。スラグが酸性であるため、硫黄とリンは溶解されずに残ります。
2. トーマス法
トーマス法は、リンで強化された銑鉄を処理するために19世紀末にトーマスによって提案されました。トーマスコンバーターの内部ライニングは基本的な構成で(石灰質ドルマイト製)、コンバーターシェルの底部にはエアボックスが取り付けられています。吹き込みはフォアマン(ノズル)を通じてコンバーター内に行われます。コンバーターには石灰を投入し、基本的なスラグを形成します。その後、温度1250°Cで加熱された銑鉄(0.3 — 0.5%Si, 1.6 — 2.0%P; <0.08%S;)を注ぎ、空気で吹き付けます。この過程で、シリコン、炭素、マンガンが酸化し、スラグに硫黄とリンが除去されます。吹き付けは、金属のリン含有量が30分の1に減少した時点で終了します。
欠点
これら二つの方法には共通の欠点があります。それは、吹き付け中に空気から溶融金属に侵入する窒素による鋼の劣化です。そのため、トーマス法およびベッセマー法の鋼はより脆く、年を経て劣化しやすいです。このため、現在ではこれらの方法は撤退し、酸素ブロウの上下からの供給を伴う酸素コンバーター法が主流となっています。
3. 酸素コンバーター
基本的なライニングと水冷フォアマンを通じて酸素を吹き入れて使用します。酸素は上から供給されます。使用するシフト材料は以下の通りです：
- 液体のリメルト銑鉄;
- スクラップ;
- スラグ形成材(石灰、長石、鉄鉱石、ボーキサイトなど)。
溶解前にコンバーターのカートにスクラップを投入し、1300−1400°Cで加熱した銑鉄を注ぎ込みます。その後、水冷フォアマンをカートに挿入し、酸素を供給します。吹き付けの開始とともに、石灰、ボーキサイト、鉄鉱石を投入します。酸素により金属とスラグが循環・撹拌され、マンガン、シリコン、炭素が酸化します。激しい酸化により混合物が加熱されます。リンはFeOとCaOにより結合されます。リンが0.15%以上の場合、除去のためにスラグを排出し、新しい物を投入します。脱硫は溶解の全過程で行われます。酸素供給は、金属中の炭素含有量が設定値に達した時点で終了します。その後、脱酸剤と合金添加剤をカートに投入します。容量50 — 350トンのコンバーターでの溶解の持続時間は1時間未満です。
4. 底吹きコンバーター溶解
コンバーターには鋼鉄スクラップを投入し、液状の銑鉄を注ぎます。注ぐ際には、銑鉄がフォアマンを覆わないよう、コンバーターは水平に近い位置にあり、同時に窒素や空気を吹き込み、時折フルオライトを添加する粉末状の石灰を吹き込みます。その後、酸素を開始し、コンバーターを垂直にします。吹き付けはシリコン、炭素、マンガンを酸化し、スラグが形成され、そこにリンと硫黄が移動します。吹き付けは金属中の炭素含有量が設定値に達する時点で終了します。酸素の吸収がより完全で、湯の撹拌により脱炭がより激しく進行します。
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