ステンレス鋼の製造プロセス

1. 電気アーク炉 (EAF)
機能
ステンレス鋼製錬の主要設備であり、スクラップ鋼、フェロアロイ（フェロクロム、フェロニッケルなど）およびその他の原料を溶融して溶鋼にし、組成（Cr、Ni含有量など）を予備調整します。
構造と動作原理
電極システム：3つのグラファイト電極に高電圧電流を供給してアークを発生させ（温度は3000℃以上になる可能性があります）、炉内の原料を直接加熱します。
炉体：耐火ライニング（マグネシアカーボンレンガまたはアルミナレンガ）、鋼を排出するために傾けることができます。
補助システム
酸素スプレーガン：溶融を補助し、不純物（リンやケイ素など）を酸化させます。
集塵システム：製錬によって生成された煙（重金属粒子を含む）を処理します
ステンレス鋼製錬の特徴
原料：腐食抵抗性に影響を与える不純物（銅やスズなど）を避けるために、低炭素スクラップ鋼または直接還元鉄（DRI）を使用する必要があります。
合金添加：製錬の後半にフェロクロム、フェロニッケルなどを添加して、均一な組成を確保します。
代表的なパラメータ
容量：50〜150トン/炉
製錬時間：60〜90分

消費電力：350〜500 kWh/トン

2. AOD炉 (アルゴン酸素脱炭炉)
機能
ステンレス鋼精錬のコア設備であり、アルゴン酸素混合ガスを吹き込むことで、深い脱炭とクロムの保持（クロム酸化損失の回避）を実現し、組成と温度を正確に制御できます。
構造と動作原理
炉体：コンバータ構造、耐火ライニング（マグネシアクロムレンガ）、360°回転。
ガス注入システム
側壁または底部羽口：O₂、Ar、N₂混合ガス（調整可能な比率）を注入します。
反応原理
第1段階（高酸素）：O₂が炭素を酸化してCOバブルを生成し、脱炭します。
第2段階（高アルゴン）：ArがCO分圧を希釈し、炭素の優先酸化を促進します（クロム保持）。
合金供給システム：精錬の後半に組成（Mo、Tiなど）を微調整します。
ステンレス鋼製錬の利点
クロム回収率：98％以上（従来のコンバータは80％のみ）に達することができます。
低炭素制御：超低炭素ステンレス鋼（304Lなど、C≤0.03％）を製造できます。
代表的なパラメータ
処理時間：40〜60分/炉
ガス消費量：O₂ 15〜25 Nm³/トン、Ar 10〜20 Nm³/トン
温度制御：1600〜1700℃

3. 連続鋳造機
機能
精錬された溶鋼を連続的にスラブ（厚さ150〜250mm）に鋳造し、その後の熱間圧延の原料を提供します。
構造とプロセスフロー
取鍋タレット：取鍋を運び、溶鋼をタンディッシュに連続的に注入します。
タンディッシュ：鋼の流れを分配し、鋳造速度を安定させ、介在物をろ過します。
凝固器：
銅水冷金型、ここで溶鋼は最初にスラブシェルに凝固します。
電磁攪拌（EMS）：ステンレス鋼などの合金鋼の凝固構造を改善します。
二次冷却ゾーン：水スプレーはスラブシェルの凝固を加速し、サポートローラーはスラブの形状を制御します。
ビレット矯正機：スラブを引き出し、矯正します。
切断装置：フレームまたは油圧せん断機は、固定長のスラブに切断されます。
ステンレス鋼の連続鋳造の主要技術
保護鋳造：アルゴンガスシールにより、溶鋼の酸化を防ぎます（特にTiおよびAl鋼）。
低過熱度制御：中心偏析を減らします（例：304ステンレス鋼の過熱度≤20℃）。
電磁ブレーキ（EMBr）：凝固器からの流れを抑制し、表面品質を向上させます。
代表的なパラメータ
鋳造速度：0.8〜1.5 m/分（断面サイズによって異なります）
スラブサイズ：幅1000〜2000mm、厚さ150〜250mm

4. 設備連携プロセス例
EAF製錬：スクラップ鋼+フェロクロム→初期溶融、C含有量は約1.5〜2.0％です。
AOD精錬：脱炭を0.02〜0.08％にし、Cr/Niを目標値に調整します（例：304鋼：18Cr-8Ni）。
連続鋳造：溶鋼→スラブ→熱間圧延コイル。

5. 主な違いと業界での応用
電気アーク炉 vs AOD炉：
EAFは溶融と初期組成調整に重点を置いており、AODは精錬（脱炭、微調整）を専門としています。
一部の製鉄所はAODの代わりに「EAF+VOD（真空脱酸）」を使用していますが、AODは依然として主流です。
ステンレス鋼連続鋳造 vs 普通炭素鋼連続鋳造：
ステンレス鋼は高粘度であり、より高いビレット引張力が必要です。
クラックに敏感（オーステナイト鋼など）、厳格な冷却制御が必要です。
これらの設備の正確な連携は、高品質のステンレス鋼コイルの製造のためのコア保証です。