JPH01215920A - クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、クロムを含む溶融鉄合金、特に高クロム鋼や
ステンレス系鋼の溶鋼の脱リン・脱硫方法に関する。

（従来の技術） 一般に、高クロム鋼あるいはステンレス鋼中のリンは鋼
の機械的性質や応力腐食割れに悪影響を及ぼす有害不純
物であることが知られており、このため、最近では原子
力発電用バイブ材をはじめとしてリンに対する厳しい規
制をとる鋼種が増加する傾向にある。

しかしながら、このようなりロムを含む溶融鉄合金の脱
リンには、効果的な手段がなかったのが実情であった。

例えば、脱リン法として通常の鉄合金に採用されている
方法、すなわちＣａＯ−ＦｅＯ系フランクスや生石灰等
を添加して酸素吹精するという強い酸化精練をクロム含
有溶融鉄合金に適用しても、クロムが優先的に多量に酸
化されるのみで、そのためスラグが硬化してしまいリン
の酸化がほとんど進行しない。したがって、脱リンはほ
とんど不可能とされており、低リンステンレス鋼の製造
には専ら高価な低リン合金鉄の使用で対処するのが普通
であった。

このような状況にあって、特開昭５７−７０２１９号に
は下記組成のフラックスが提案されている。

Ｃａｂ：　１０−４０％、　　ＦｅＯ：５〜４０％、Ｃ
ａＦｚ：４０−８０％、　　Ｓｉｎ、：　１９％以下、
ＣａＯ／ＳｉＯ２　　≧３ このような組成のフラックスを〔Ｓ１〕　５０．２％、
（Ｃ）≧４％であって１４００〜１６５０℃の溶鉄中に
添加するのであり、脱リン率はほぼ４０％、脱硫率はほ
ぼ８０％と言われている。

しかしながら、この方法では、スラグの流動性が不十分
と考えられるため、次のような問題が新たに発生してい
る。

■スラグの流動性が不十分でないため、スラグ−メタル
間の反応性が悪く、脱リン反応に時間がかかる。

■脱リン反応終了後に除滓する時の作業性が悪い。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の目的は、脱リン・脱硫反応を促進する
とともに、除滓時のスラグの取り扱い性が改善された溶
融鉄合金、特にクロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫
方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） ところで、脱リン・脱硫反応は、比較的温度が低い程反
応しやすい。しかし、温度が低いとフラックスの流動性
が悪くなり溶鉄とフラックスとの間での脱リン・脱硫反
応が平衡となり、脱リン・脱硫が停止してしまうおそれ
がある。

そこで、本発明者らは、まず従来のようにＣａＯ〜Ｃａ
Ｆｚ系フラックスを添加するごとにより、フラックスお
よび溶鉄の温度が比較的低い段階で、脱リン・脱硫反応
を進め、脱リン・脱硫反応がある程度進んだ時に、Ｓｉ
合金、酸素源を加えて、むしろＳｉＯ□をスラグ中に積
極的に生成させることによって、フラックスを昇温し流
動性をよくして、未反応部フラックスと溶鉄を接触させ
、脱リン・脱硫反応を継続させるとともに、スラグの取
り扱い性を改善するのである。ただし、フラックスの温
度が上がった分だけ、脱リン・脱硫の反応性が低下する
が、本発明者らの知見によれば、フラ・７クスの流動性
が改善されたことで、物質移動が促進され、温度低下に
よる反応性の低下は十分に補償されるのである。

すなわち、本発明によれば、フラックス添加そしてそれ
に続くスラグ中のＳｉＯ２量調整によって脱リン、脱硫
の効率化を図るものである。

かくして、本発明の要旨とするところは、クロムを含む
鉄合金溶融浴に、ＣａＯ（３０〜６０重量％）−ＣａＦ
２　（残部）のフラックスを添加し、次いでＳｉ供給源
を添加してスラグ中にＳｉＯ□を発生させるとともにさ
らに固体酸化剤および／または酸素ガスを添加してスラ
グ中の該ＳｉＯ□量を５〜２０重量％に調整することを
特徴とする、クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方
法である。

また別の面からは、本発明は、クロムを含む鉄合金溶融
浴に、Ｃａ０（３０〜６０重量％）　　ＣａＦ２（残部
）のフラックスを添加し、次いで溶融浴中に酸素ガスお
よび／または固体酸化剤を吹き込み溶融鉄合金中の８１
を酸化してスラグ中にＳｉＯ２を発生させるとともにス
ラグ中の該ＳｉＯ□量を５〜２０重量％に調整すること
を特徴とする、クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫
方法である。

なお、ＳｉＯ□生成にはＳｉ供給源、固体酸化剤そして
酸素ガスの吹き込みを同時に行ってもよい。溶融鉄中に
多量にＳｉが含まれる場合にはかかる手段が好ましい。

なお、上記Ｓ１供給源はＳｉ合金鉄などのＳｉ−合金あ
るいは５１−Ｍｎ合金鉄であってもよい。固体酸化剤と
しては金属酸化物（（Ｔｈ］、鉄酸化物、クロム酸化物
）が例示され、場合によっては鉱石であってもよい。酸
素ガスの吹込みは攪拌用ガスに酸素ガスを配合して底部
から炉内に吹込んでもよい。

このように、本発明によれば、高温化、ＳｉＯ□増加に
よりスラグの流動性が良好であることから、脱リン・脱
硫の反応時間が大幅に短縮でき、脱リン率が向上し、さ
らには除滓時の作業性が改善されるなどの優れた効果が
得られるのである。

（作用） 本発明にかかる方法によれば、脱リン・脱硫反応が効率
的に促進されるが、その全体の工程を説明すると、次の
通りである。

まず、電気炉、誘導炉等の適宜溶解炉によって含クロム
溶融鉄合金を得る。これは次いでＡＯＤなどの精練容器
に装入し、必要に応して脱Ｓｉ、昇温を行ってから除滓
を行う。このときの溶融鉄合金の組成等については特に
制限はないが、好適態様によれば、炭素については、溶
融鉄中のその含有量が高くなる程、脱リン率が向上する
が、脱リン後には脱炭を行うため、脱炭費用を考慮する
と、溶鉄中のＣ９７７１度は低いほうが良い。本発明の
場合、それは４％未満であってもよく、そのとき良好な
脱リン率を達成できる。また、Ｓｉ含有量については、
脱リン処理中にＳｉＯ□を発生させる必要があるため、
後述するフラックス組成、量にもよるが、５ｉ＝０．３
％程度で特に問題なく、脱Ｓｉ処理を行う必要はない。

次いで、このようにして用意した溶鉄中に、本発明方法
にしたがって、まずフラックスを添加するが、その場合
、Ｃａｂ（３０−６０％）　−ＣａＦ２のフラックスを
溶鉄合金を攪拌しながら、添加するのである。かかるフ
ラックスの添加が終了してから、通常は１〜４分間経過
後、ＣａＯ−ＣａＦ２のフラックスがある程度滓化した
ころをみはからって、ＳｉＯ□生成を行う。これには、
Ｓｉ合金鉄などの８１供給源と固体酸化剤および／また
は酸素ガスとを添加する方法と、単に溶鉄中に酸素ガス
および／または固体酸化剤を吹き込む方法と、それらの
方法を併用する方法とがある。

５ｉＯｚ生成期間中も溶融鉄合金は攪拌を続け、滓化お
よび脱リン反応を完了させる。

このようにしてＳｉＯ□量が十分に生成されると昇温と
ＳｉＯ３がスラグの融点を下げる効果によってスラグの
流動性は大幅に改善され、取り扱い性も良好となり、続
いて行う除滓作業も容易となる。

除滓後は、慣用の手段によって脱炭、還元等の通常の精
練処理を行う。

次に、本発明において、フラックス組成、５ｉ（ｈ生成
手段、および添加物を上述のように限定した理由を述べ
る。

スプヱ久久維威 ＣａＯ：３０〜６０％ 本発明において使用するフラックスは酸化脱リン剤であ
って、溶鉄中のＰをＰ２Ｏ，の形でスラグ中に固定する
のである。ＣａＯが３０％未満では、Ｐ２Ｏ５を固定す
る力が弱くなって、脱リン能が低下する。

一方、６０％を超えると、スラグの融点が高くなるため
、スラグは溶融状態を保ちにくくなり、脱リン能が低下
するとともに、脱リン処理後の除滓が困難となる。

ＣａＦ２：残部 滓化促進剤として使用するのである。可及的に多量のほ
うが好ましいが、上記酸化脱リン剤との関係でその配合
量は決定される。

ＳｉＯ□の生”　および手段 前述の組成の脱リン剤が添加されるが、その後でのスラ
グ中のＳｉＯ２量は５〜２０重量％に制限される。これ
はスラグ中でのＳｉＯ２の存在がスラグの融点および粘
性を低下するため、滓化促進にょる脱リン反応時間の短
縮および除滓の容易さを実現するためであり、３１０□
量が５重量％未満では所期の効果を得ることはできず、
一方２０重量％超となるとスラグの塩基度（ＣａＯ／５
ｉＯｚ）が低下し、Ｐ２Ｏ５を固定する力が弱くなるの
で好ましくない。より好ましくは、ＳｉＯ□生成量は、
６〜１５重量％である。

このようにして生成されるＳｉＯ２の生成手段は、本発
明の場合、Ｓｉの供給形態によって、０３４合金鉄など
のＳｉ供給源と固体酸化剤および／または酸素ガスとを
添加する方法と、■溶鉄中のＳｉを酸化する酸素ガスお
よび／または固体酸化剤を溶鉄中に吹き込む方法とに分
けられる。

すなわち、■通常製鋼において使用しているＳｉ合金鉄
（Ｓｉニア５％、５０％ｅｔｃ、）およびＳｉ　−Ｍｎ
合金鉄等、いずれであってもよく、入手しやすいものを
添加する。また、固体酸化剤としては、酸化鉄、酸化マ
ンガン、クロム酸化物、クロム鉱石等、ｓｌにより還元
されるもので、かつ還元された成分が溶鉄に悪影響を与
えないものを添加する。

■脱リン処理を行う前に溶鉄中にＳｉが多量に存在する
場合、例えば配合材料としてＳｉ濃度の高い材料を使用
した場合、これをＳｉＯ□源として使用する。通常は後
の脱炭時に酸化され除去されるが、本発明にあっては脱
リン処理時に生成させてしまうのである。酸素ガスの吹
込みは、上吹きランスを用いて吹き付ける方法でも、Ａ
ＯＩＩ法のように炉底あるいは炉底部側壁に取り付けた
ノズルを用いて溶鉄中に吹き込む方法でもよい。溶鉄中
に吹き込む場合には、酸素ガスとＡｒガスなどの不活性
ガスを混合してもよい。

上記■の方法は、例えば３Ｓｉ　＋２ＦｅｚＯ＋”４Ｆ
ｅ　十３ｓｉｏ２のように酸化−還元反応を利用してい
るため、ＳｉＯ□発生前後で大きな熱量の出入りはない
。

一方、上記■の方法では、Ｓｉ＋Ｏ□→ＳｉＯ□のよう
に酸化反応であって、その場合の発熱量は大きい。

したがって、１０トンクラスのＡＯＤ炉のように処理中
の温度降下が大きく、温度補償が必要となる場合にはか
かる発熱を利用できる方法が好ましい。

これら両方法は必要な温度補償を考慮して、適宜選択し
て用いることができる。

酸化剤（固体酸化剤、酸素ガス） 本発明にかかる方法は木質的には酸化脱リン法であるた
め、溶鉄中のＰを酸化してＰ２Ｏ，にするための酸素源
が必要である。そのため本発明にあっては、酸化鉄等の
固体酸化剤または酸素ガスを使用するためこれらを酸素
源に用いる。したがって、Ｓｉを酸化するだけでの酸素
源に加えて過剰の酸素源が必要となるが、その量が重要
である。

その尺度として処理後スラグ中のＣｒ　２０３９９度に
着目すると、Ｃｒ２Ｏ３’７１４度が６重量％より多い
場合、スラグが硬化し、脱リン能が低下するとともに、
処理後の除滓も困難となるため、Ｃｒ２Ｏ＋　’ＩＮ度
を６重量％以下に制御することが好ましい。また、Ｃｒ
２０３濃度が低すぎるとスラグの酸化力が弱（なり、脱
リン能が低下するため、２〜６重量％とすることが望ま
しい。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

実施例 含クロム熔鉄合金１０トンを電気炉で大気溶解し、出鋼
して、ＡＯＤに装入し、そのＡＯＤにて昇温、ｓ１調整
を行い除滓した。そのときの溶鉄組成を第１表にまとめ
て示す。

次に、ＡＯＤにてＮ２ガスにて攪拌しながら、Ｃａ０Ｃ
ａＦｚフランクスを１１０に’ｇ／Ｔ添加シタ。２分後
、溶鋼トン当り１〜９ｋｇの５ｉ−Ｆｅ合金、溶鋼トン
当り７〜１８ｋｇの酸化鉄（ＦｅｚＯ３）、溶鋼トン当
り２〜６Ｎｍ３の酸素ガスをそれぞれ溶融鉄合金を攪拌
しながら添加し、５ｉＯ７を発生させた後、さらに５分
間Ｎ２ガスで攪拌を行った。このときの溶融鉄合金の温
度は１３００〜１５００℃であった。処理終了後、除滓
を行い、そのときの溶鉄およびスラグ組成を同じく第１
表にまとめて示す。

脱リン脱硫終了後は通常のＡＯＤ精練を行った。

次に、実験階■の溶鉄について、スラグと溶鉄との間の
リンの分配率とスラグ中Ｃｒ２Ｃｈ　’１７４度との関
係を調べたところ、添付図面に示す結果を得た。

スラグ中のＣｒ２Ｏ３？Ｎ度が高くなる程リン分配比は
大きくなるが、ＣｒｚＯ：＋　９８度の増加にともない
スラグが硬化し、脱リン処理終了後の除滓が困難になる
ため、スラグ中のＣｒ２Ｏ３濃度は約６０％以下とする
のが良い。なお、リン分配比は、Ｌｐ＝　（Ｐ）／　Ｃ
Ｐ〕で表わし、（Ｐ）はスラグ中のＰ濃度、ＣＰ）は溶
融鉄合金中のＰ濃度を示す。

実施例２ 実施例１の実験階１の溶融鉄合金について本例でも実施
例１の手順を繰り返したが、酸素ガスの吹き込めは行わ
ず、Ｆｅ　−Ｓｉ合金と固体酸化剤の添加を行って、５
ｉＯ７を生成させた。

結果を第２表にまとめて示す。

実施例３ 実施例１の実験Ｍ２の溶融鉄合金について、本例でも実
施例１の手順を繰り返したが、Ｆｅ−５ｉ合金を加え、
ＳｉＯ２生成は溶鉄中への酸素ガスの吹き込みにより行
った。

結果を第３表にまとめて示す。

実施例４ Ｓｉ含有量の多い溶融鉄合金について、Ｓｉ　−Ｆｅ合
金を添加せず、酸化鉄単独、酸素ガス単独、および酸化
鉄と酸素ガスを添加してＳｉＯ□を生成させた。

結果を第４表にまとめて示す。

（発明の効果） 以上詳述したように、これまで何ら有効な手段のなかっ
た高クロム熔融鉄合金の脱リン・脱硫について、本発明
によればクロム酸化損失を何らもたらすことなく、しか
も大幅な脱リン率が実現するのであって、その実際上の
意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、スラグ中のＣｒ２（ｈ７Ｊｉｆ度とスラグ
および溶融鉄の間のリンの分配比との関係を示すグラフ
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロムを含む鉄合金溶融浴に、ＣａＯ（３０〜６
   ０重量％）−ＣａＦ＿２（残部）のフラックスを添加し
   、次いでＳｉ供給源を添加してスラグ中にＳｉＯ＿２を
   発生させるとともにさらに固体酸化剤および／または酸
   素ガスを添加してスラグ中の該ＳｉＯ＿２量を５〜２０
   重量％に調整することを特徴とする、クロムを含む溶融
   鉄合金の脱リン・脱硫方法。
2. （２）クロムを含む鉄合金溶融浴に、ＣａＯ（３０〜６
   ０重量％）−ＣａＦ＿２（残部）のフラックスを添加し
   、次いで溶融浴中に酸素ガスおよび／または固体酸化剤
   を吹き込み溶融鉄合金中のＳｉを酸化してスラグ中にＳ
   ｉＯ＿２を発生させるとともにスラグ中の該ＳｉＯ＿２
   量を５〜２０重量％に調整することを特徴とする、クロ
   ムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法。
3. （３）クロムを含む鉄合金溶融浴に、ＣａＯ（３０〜６
   ０重量％）−ＣａＦ＿２（残部）のフラックスを添加し
   、次いで溶融浴中に酸素ガスを吹き込み溶融鉄合金中の
   Ｓｉを酸化するとともにＳｉ供給源を添加してスラグ中
   にＳｉＯ＿２を発生させ、さらに固体酸化剤をスラグ中
   に添加してスラグ中の該ＳｉＯ＿２量を５〜２０重量％
   に調整することを特徴とする、クロムを含む溶融鉄合金
   の脱リン・脱硫方法。