フェロアロイ装入計算：電気アーク炉における添加歩留りと投入量

すべてのフェロアロイの装入は、同じ算術から始まり、その式は溶解工場の現場に掲示できるほど短いものです。すなわち、合金装入量（kg）は、目標元素増加量（重量パーセント）にヒート重量（kg）を掛け、それを合金中の元素含有量と添加歩留りの積で割ったものです。この式には神秘的なものは何もなく、実際の誤差のほとんどは最後の項にあります。歩留りは合金の特性ではなく、その瞬間の特性です – 炉の状態、スラグ、温度、そして金属が投入されるタイミングです。歩留りをハンドブックの定数として扱う装入計算は、まさにコストがかかる方向に誤ります。最初のヒートでは少し不足し、次のヒートでは修正された少し過剰となります。

歩留りが最も不安定なマンガンのケースを見てみましょう。30トンのEAFヒートを、マンガン含有量65パーセントのフェロマンガンを使用して、0.25パーセントから0.70パーセント（0.45ポイントの増加）に上げる必要があります。計画歩留りを90パーセントとすると、装入量は(0.45 × 30,000) ÷ (0.65 × 0.90)となり、これは13,500キログラムのマンガン必要量を、合金1キログラムあたり0.585キログラムのマンガンで除したもので、約23.1トンの合金となります。計画値が90パーセントであり、それ以上ではない理由は、マンガンが酸化されやすいからです。溶湯またはスラグに残存する酸素ポテンシャルがその一部を奪い去ります。脱酸剤がその役割を終えた後に添加し、投入物を乾燥状態に保てば、実現される吸収率は計画値に近づきます。酸化性の溶湯に添加すると、同じ式が静かに合金を過剰投入し、金属を不足させます。

シリコンの挙動はより安定しており、そのため数値はよりタイトです。40トンのヒートを0.10パーセントから0.40パーセントのシリコン（0.30ポイントの増加）に、75パーセントのフェロシリコンを使用して上げる場合、計画歩留り95パーセントでの装入量は(0.30 × 40,000) ÷ (0.75 × 0.95)、すなわち12,000 ÷ 0.7125、約16.8トンです。バナジウムははるかに少ないレベルで使用され、同じように計算します。60パーセントのフェロバナジウムと95パーセントの計画歩留りで、0.05パーセントのバナジウムを目標とする25トンのヒートの場合、(0.05 × 25,000) ÷ (0.60 × 0.95)、すなわち1,250 ÷ 0.57、約2.2トンの合金となります。3つすべてに共通する教訓は、計算式は同一であり、精度は入力データにかかっているということです。すなわち、出鋼時のヒート重量、想定値ではなく実際の分析による化学成分、そしてベールのラベルではなく証明書による合金グレードです。

歩留りを低下させる要因は、ほとんどの装入シートが想像するよりも少ないリストです。酸化性条件が最大の要因です – 高温の溶湯、高いスラグ酸素ポテンシャル、そして溶湯が脱酸される前の添加は、添加量の一部をスラグ中に燃焼させてしまいます。温度と混合も重要です。低温で混合が不十分な溶湯は、清浄な溶湯のように合金を吸収しません。添加のタイミングが構造的なレバーです – 炉内や取鍋内でのバルク添加は上記の歩留りペナルティを伴いますが、コアワイヤまたはワイヤ添加は脱酸後に投入されるため、ワイヤベースの手法が支払った分を最も多く回収します。そして材料自体も重要です。吸湿性合金の水分、溶解速度を変える塊状対粉砕サイズ、ロット間の化学組成の変動は、ヒートが分析されるまでどの計算式も予測できない吸収率の変動として現れます。

したがって、実務はループであり、固定値ではありません。上記の計画歩留りから始め、ヒートを実行し、実現された吸収率を記録します – 目標対実績をヒートごとに – 受入検査ラボが分析証明書対分析値を記録するのと同じ方法です。一シーズンも経てば、工場の独自の記録がハンドブックの数値に取って代わり、装入シートは文献が言うべき値ではなく、炉が実際に行う値に対して補正されます。当社の経験では、一貫した投入を行っている工場は、最高の合金を持っている工場ではなく、最高の記録を持っている工場です – そして装入計算は、それを支える歩留りデータと同じ程度にしか正確ではありません。