JPH02163310A

JPH02163310A - 溶鉄の脱Ｃｒ方法

Info

Publication number: JPH02163310A
Application number: JP63319877A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Maya; 真屋　敬一
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-22
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPH0730386B2

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、溶鉄の脱Ｃ「方法、特に取鍋内溶鉄の脱Ｃｒ
方法に関する。

（従来の技術）般に、鋼中のＣｒ含有量が多くなれば冷間加工性および
♂絞り性などの加工特性の悪化を招くことが知られてお
り、そのため、自動車用冷延鋼板等のような良加工性の
炭素鋼を溶製する場合には、ｆ８ｔＭ中のＣｒ含有量を
０．０３〜０．０５％以下に調整することが厳しく要求
されている。

しかし、最近、転炉による炭素鋼溶製作業において、突
発的なＣｒ含有量の上昇が起きるのを完全に防止するの
が次第に困難な状況となりつつあった。

なぜなら、転炉による炭素鋼の溶製作業においては、通
常、溶銑中へのスクラップの配合が行われているが、近
年、ステンレス鋼需要の伸びを反映して転炉配合原料た
るスクラップ中にステンレス鋼屑が混入する機会が増え
つつあるからである。

したがって、勿論、スクラップの管理は一段と強化され
てはいるものの、実際の作業においては、依然として転
炉吹錬後の溶鋼中におけるＣｒ含有量の規格外れ発生の
問題を根絶できないのが実状であった。

そこで、上述のようなＣｒ含有量の規格外れが発生した
場合の対策として、転炉において炭素を吹き下げ、吹錬
を更に延長して脱Ｃｒを図る方法を講しることも行われ
ている。しかし、この場合には、溶銑中に溶は込んでい
たＣｒの一部が脱炭精錬の際に既に酸化されＣｒ酸化物
としてスラグ中に移動していることから、低Ｃｒ化に限
界があり、また、この処理中は転炉耐火物の溶損も激し
くなるとの問題もあった。

従って、Ｃｒ含有量規格外れの度合いの大きな溶鋼にあ
っては“鋼種変更°を余儀無くさせられているのが現状
である。

一方、最近の鋼材需要の安定化傾向からスクラップ使用
量はより増加する気配を見せており、今後、更にスクラ
ップが多量にしかも安価に人手できるようになれば、炭
素鋼溶製に際して溶銑比を下げスクラップ比を上げる情
勢となることは目に見えている。従って、このような状
況になると、ステンレス鋼屑混入による鋼材のＣｒ含有
量規格外れの確率は益々高くなり、しかも規格外れ幅も
一層大きくなると考えられ、“鋼種変更”のみでは対処
できなくなることは明らかである。

（発明が解決しようとする課題）そこで、溶銑、溶鋼等の溶鉄中のＣｒの酸化除去という
ことを考えなければならない。

すでに述べたように、転炉吹錬後に溶鋼中のＣ「を除去
するには、転炉で（Ｃ）を吹き下げ、〔Ｃ「〕の酸化を
促進することがまず考えられる。しかし、溶銑またはス
クラップ中に含まれていたＣｒがすでに一部酸化されス
ラグ中にクロム酸化物として入っているため、（Ｃ）を
吹き下げてもあまり効果的な脱Ｃｒは期待できない、ま
た、（Ｃ）の吹き下げによりスラグの（Ｔ、Ｆｅ）は増
加し、転炉耐火物の溶…が激しくなり、この方法は経済
的にも不利である。

また、上述のような（Ｃ）を吹き下げる場合脱Ｃと共に
、Ｍｎの酸化も同時に進むことにより、脱Ｃｒ処理終了
後Ｍｎの追加投入を余儀なくされ、かえって高価な操作
となってしまう。

したがって、本発明の目的は溶鉄からの血便かつ容易で
あって効果的な脱Ｃｒ方法を提供することである。

また、本発明のより具体的目的は、炭素鋼溶製に際して
転炉吹錬後に転炉内または取鍋にて、Ｍｎの酸化損失を
少なくしながら、Ｃｒを経済的かつ効果的に酸化除去す
る方法を提供することである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは上述の目的達成のため種々検討を重ね、以
下の知見を得た。

まず、特願昭６３−５２０９９号において述べているよ
うに、取鍋などにおいてスラグを接触さ仕て溶鋼中の（
Ｃｒ）を除去するためには、スラグは強い酸化力を有し
ていることが必要である。なぜなら、ＣＣｒ１を酸化除
去するためには、強い酸化力により脱Ｃ１脱Ｍｎを伴い
ながら脱Ｃｒを行うからである。

また、上述の強力な酸化処理において、特願昭６３−８
３５９８号で述べているように、有益成分である〔１ｎ
〕の酸化損失を防ぐには、スラグはＭｎ酸化物を十分含
有していることが必要である。

そこでさらにこれらの知見にもとすいてさらに検討を重
ねたところ、さらにＭｎ歩留を向上させるために、脱Ｃ
ｒ処理後に、脱Ｃｒスラグ中へ炭材を添加することが有
効であることを知り、本発明に至った。

ここに、本発明は、溶鉄に、Ｆｅ酸化物と６０酸化物を
主成分とするスラグを接触させ、さらにその後、該スラ
グ中へ炭材を添加することを特徴とする、〔Ｍｎ〕の損
失を少なくしながら脱Ｃ「を行う溶鉄の脱Ｃｒ方法であ
る。

本発明の好適Ｂ様によれば、炭材の添加に先立ってさら
にＣａＯｌＳｉｎｇ、八Ｑ２０３、ＣａＦｚ、Ｚ「０２
、およびＭＩＯの１種以上から成るフラックスを配合し
てよい。

上記「？′ａ鉄」は例えば溶銑、溶鋼を包含するもので
あり、本発明の原理にもとずいて脱Ｃｒが行われる溶鉄
であればいずれであっても制限されないが、より好まし
くは溶鋼である。そして溶鋼の場合、対象となるのは炭
素鋼である。

（作用）本発明の各処理操作の詳細について説明する。

なお、以下の説明において溶鉄として転炉精錬後の溶鋼
を例にとり、その脱Ｃｒ操作について説明する。

すでに述べたように、本発明によれば、転炉吹錬後、脱
Ｃｒを目的に前述のスラグを溶鋼に接触させるのである
がその時期については転炉吹錬後、脱酸前であればよい
が、好ましくは転炉吹錬終了後転炉スラグを除去してか
ら可及的に速やかに接触させるのがよい。したがって、
一般には出鋼後の取鍋内において処理するが、必要によ
り転炉内において転炉スラグを除滓してから本発明にか
かる脱Ｃｒ処理を行ってもよい。脱酸前に脱Ｃ「処理を
行うとよい理由は、Ｃｒの酸化除去を行うためスラグ中
にはもちろん溶鋼中にも酸素の存在は必要であるからで
ある。

なお、脱Ｃｒ処理に先立つ転炉吹錬それ自体は本発明に
おいて何ら制限はなく、通常のものであれば十分である
。最終的にＣｒ含有量が目標値を越えた場合に初めて本
発明による処理を加えればよいのである。

次に、本発明にかかる脱Ｃ「処理においてフラックスの
添加方法は、溶鋼上部よりの投入法で十分であるが、溶
鋼中へのインジェクシ４ンのほうがより効果的である。

また、フラックスの添加量は、目的とする脱Ｃｒｆｆ１
（通常０．０５〜０．１　％程度）および同時に起こる
脱ｃｌなどにより決定されるが、通常１０〜５０ｋｇ／
Ｔ−溶鋼で十分である。

本発明の好適態碌によれば、フラックスは、鉄酸化物お
よびＭｎ酸化物、あるいはさらにそれらとＣａＯ、Ｓｉ
Ｏ２、ＭｇＯ、Ｚｒ０ｚ、ＡＱｚｏｓ、およびＣａＦｇ
の１種以上との混合物としても、あるいはこれらの混合
物を溶鋼への添加前に一旦溶融して冷却した後粉砕して
得た合成フラックスの形態で使用してもよい。フラック
スの性質の安定性の点からは後者の合成フラックスが好
ましい。

フラックスの添加量およびこれらの成分の好適配合割合
は、溶鋼組成、特にＣｒ含有量によっても変わるが、−
ａ的な例としては、フラックスｔ　：１０〜５０ｋｇ／Ｔ　−ｉ容鋼フラフ
クス成分：　Ｆｅｆｌｌ化物≧３０％４０χ≧門ｎ酸化
物≧２０χ ５０χ≧（ＣａＯ＋５ｉＯｚ＋ＭｇＯ＋ＺｒＯｘ＋ＡＱｘＯｓ＋ＣａＦｚ）≧２０χまた上記
フラックスを添加、滓化した後、添加する炭材は以下の
通りである。

炭材添加ｆｆｉ　　　：　０．５〜５ｋｇ／Ｔ？？！ｔ
！なお、この取鍋での脱Ｃｒ処理を行う際、不可避的に
入る転炉スラグは除去しておくことが望ましいが、復Ｐ
があまり問題にならない場合は、転炉スラグを少量残し
た状態で上記の性質をもつスラグ成分になるように添加
フラックスの組成を制御してもよい。

また、本発明にかかる方法にあって、溶鋼およびスラグ
の撹拌は実用上の観点からは重要である。

すなわち、撹拌法としては、アルゴンによるバブリング
撹拌が一般的であるが、出鋼時にフラックスを添加する
溶鋼の自然落下による撹拌効果の利用も考えられる。本
発明の場合、酸化力が十分であれば、速やかに反応が進
行するためである。

脱Ｃｒ後のスラグは、次工程の脱酸、Ｒ１１処理等の脱
ガス工程での復Ｃｒを防止するため除去することが望ま
しいが、塊状の生石灰等でスラグチル（スラグを固める
）する方法でもよい。

なお、本発明にかかる脱Ｃｒ方法は、電気炉を用いてス
クラップを主原料とし炭素鋼を溶製する場合にも適用で
きることは言うまでもない。

次に、脱Ｍｎを抑制しながら効果的に脱Ｃｒを行うこと
のできるスラグの組成についてさらに具体的に述べる。

まず、本発明において使用する脱Ｃｒ用のスラグは、下
記式（１）に示す酸化反応により〔Ｃ「〕を酸化物とし
てスラグ中へ除去することを目的とするため、強い酸化
力を有していることが必要である。

（Ｃｒ）　＋ｘ（Ｐｅａ）　＝　（Ｃｒｙ、）　＋ｘ　
（Ｆｅ）　　・・・（１）そのため脱Ｃｒ用スラグは多
量のＦｅ酸化物を含有していることが必要である。

第１図に示すように（Ｔ、Ｆｅ）と脱Ｃｒ率との関係を
考える。このときの溶鋼初期組成はＣ＃０．０５％、Ｓ
ｉ２け９、Ｍｎ＃０．１５％、Ｐ　＃０．０１５％、Ｓ
−０，０１％、Ｃｒ＃０．１０％であり、溶鋼温度は１
６００℃であった。

これに、Ｆｅ酸化物の星を変えたフラックスを添加し、
スラグ中のＴ、Ｆｅｆｌを変え、そのときの脱Ｃｒ率を
決定した。結果は第１図にグラフにまとめて示す、第１
図において上側の曲線は（ＳｉＯｚ）＋（ＡＱｔＯｓ）（Ｓｔ（ｈ）÷（ＡＱｚｏ、）グ量は５０ｋｇ／Ｔであった。

第１図に示す結果からも明らかムように、スラグの（Ｔ
、Ｆｅ）が高いほど、脱Ｃｒ率は高くなる。

例えば、脱Ｃｒ率が５０％を超える脱Ｃｒ用スラグ中に
はスラグの（Ｔ、Ｆｅ）は約２０％以上必要である。換
言すれば初期添加する脱Ｃｒ用フラックス中にはＦｅ酸
化物は約３０％以上ということになる。ここでＦｅ酸化
物とは、ＦｅＯ％　ＦｅｚＯ，、Ｐｅ５Ｏａ等を指す。

したがって、好適態様にあって脱Ｃｒ用スラグは（Ｔ、
Ｆｅ）　２０％以上を含有するものである。

ところで、このとき使用する脱Ｃ「スラグは、強い酸化
力を有しているため、（Ｃｒ）と同時に溶鋼中の有益成
分である（Ｍｎ）も同時に酸化除去されてしまうのを防
ぐことを目的として多量の（ＭｎＯ）を含有しているこ
とが必要である。

第２図の斜線領域に、スラグ中の（ＭｎＯ）と／８鋼中
の（Ｍｎ）歩留の関係をグラフで示す。図中、上（Ｓｉ
０２Ｍ（ＡＱｚＯｓ）いは（Ｔ、Ｆｅ）が低い場合、下側の曲線）よ＜５ｉ（
ｈ）＋（ＡＱｚＯｓ）が高い場合である。

ここでＭｎ歩留とは以下のように定義する。

スラグ中のＭｎの溶鋼中への移行は次の式（２）によっ
て表わされる。

（ＭｎＯ）　＋　Ｃ−＝　（Ｍｎ）　＋ＣＯｆ　・・・
＋２）第２図に示す結果は第１図と同様の実験で得られ
たものであり、このときの結果より　〔Ｍｎ〕の酸化損
失を防ぐには多量の（ＭｎＯ）が必要であることは明ら
かである。脱Ｃｒ用スラグ中の（Ｔ、Ｆｅ）は２０〜３
５％に調整し、（ＭｎＯ）の量を変化させた。

しかしながら、ここで高いＭｎ歩留を得るために（Ｍｎ
Ｏ）を極度に高くすると、耐火物への溶損が厳しくなる
。そこで、脱Ｃｒ処理が終了した段階でスラグ中へ炭材
としてコークス扮を０．５〜５　ｋｇ／Ｔ。

１８鋼だけ添加すれば、スラグに多量にあるＭｎＯを還
元して、さらにＭｎ歩留が向上することが判った。

炭材添加のタイミングは特に制限されない。十分な脱Ｃ
「が進行した時点で添加すればよい。その結果を第２図
に併せてプロットにて５例示す。

白丸プロットは脱Ｃｒ処理終了時のＭｎ歩留、黒丸プロ
ットはさらに炭材を添加した後のＭｎ歩留を示す。この
ように、Ｍｎ歩留はさらに２０〜４０％大幅に向上した
。ここで、Ｍｎ歩留が向上するのに対し、（ＭｎＯ）が
それほど変化がない理由は、炭材添加により（Ｔ、Ｆｅ
）が大幅に減少して、スラグ世が減少するため、ＭｎＯ
が還元されても、全スラ装置に対するＭｎＯｉｌは変化
しなかったためである。このときの）容綱中の（Ｃ）、
（Ｃｒ）のピフクアンフ゛はほとんどみられなかった。

Ｃｒ酸酸化物州側ｎ酸化物に比べ、炭材による還元を受
けにくいのは、スラブ性状をＸ！１マイクロアナライザ
で調査した結果、Ｃｒ酸化物は、脱Ｃ「スラグ中で固体
として晶出しているので、炭材との接触が少ないためで
あると考えられる。

好ましくは、炭材の添加量はフラックス量の約１／１０
〜１／２０である。これを超えると、場合により主に加
炭が進み、一方それより少ないと（Ｍｎ）アップの効果
が小さいためである。なお少々の復Ｃｒを容認しく例え
ば、０．０１〜０．０２％上昇）、さらに（Ｍｎ）上昇
を図るならばそれ以上の添加１でもよい。また炭材の粒
径については、特に限定されないが、粒が小さいと、炭
材のスラグへの歩留が低下し、また反応が急激になりす
ぎる。また粒が大きいと反応が遅い。従って直径１〜５
ＩＩＩｍ程度のものが効果的である。かかる炭材として
は、粉炭、わ）コークス、黒鉛粒等が例示されるが、そ
れらはペレント状のものでもよい。

ところで、以上の説明からも明らかなように、溶鋼の最
終的Ｍｎ歩留が、７０％を越えるようにするには、脱Ｃ
ｒ用スラグ中の（ＭｎＯ）は１５％以上になるようにし
、炭材を添加して達成できる。換言すれば初期添加する
脱Ｃｒフラックス中には、Ｍｎ酸化物は約２０％以上と
いうことになる。ここでＭｎ酸化物とは主にＭｎ０ｔ　
（あるいは一部Ｍｎ０）を指す。

脱Ｃｒ用スラグ中の（ＭｎＯ）の上限としては２０〜２
５％で十分である。第２図から判るように（ＭｎＯ）が
この範囲にあれば炭材添加によりＭｎ歩留１００％でも
可能である。脱Ｃｒフランクスとして初期添加するＭｎ
酸化物で言えば約４０％となる。

本発明にあって（Ｔ、Ｆｅ）、（ＭｎＯ）を脱Ｃｒ用ス
ラグの必須成分とし、その組成割合を前述のようにｙ１
限するが、さらに好適態様によれば、さらにＣａＯ１Ｓ
ｉＯ２、ＭｇＯ％Ｚｒ０ｔＳＡＱｚＯｉ　、およびＣａ
Ｐｚの少なくとも１種を配合して脱Ｃｒ用スラグを形成
する。

５０％　≧　（ＣａＯ＋ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＺｒＯ２十
八ＱｚＯｔ＋ＣａＰｚ）　　≧２０％（Ｓｉ（ｈ）＋（
ＡＱｘＯｚ）場合を比較すると、脱Ｃｒ率あるいはＭｎ歩留に若干の
差異を生じる。すなわち、第１図において脱Ｃｒ率は同
じ（Ｔ、　Ｆｅ）であっても（Ｓｉ０２）＋（ＡＱｚＯｉ）べ若干低下する。しかしながら、第２図において（Ｓｔ
ｏｗ）＋（ＡＱｚ（ｈ）が高い場合は、低い場合に比べ若干向上する。従って両
者を比較すると一長一短があるが、目安と（Ｓｉｎｇ）
÷（八Ｑｚｏ３）ある。

なお、ＭｇＯ、Ｚｒｏｔ−、ＡＱｚＯｓ　、ＣａＦｚは
、滓化促進あるいは、耐火物保護のため添加する。その
うちさらにＭｇＯについては、脱Ｃ「スラグの性状をＸ
線マイクロアナライザで調査した結果、ＣｒｔＯ＝　と
選択的に結合して晶出していることより、脱Ｃｒ率の向
上に有効な成分であると考えられる。

またＺｒＯよは、若干酸性の酸化物であるのでＳｉＯ□
と同様、塩基性酸化物のＣｒ１０１をスラグ中で安定化
させるのに有効な成分であると考えられる。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例１タンマン炉を使って炭素Ｍ２ｋｇをＭｇＯ製ルツボ内で
大気溶解し、１６００℃に保持した後、第１表に示す組
成を有するフラックスｌｏｎｇを添加してアルゴンガス
によりバブリング攪拌を行いながら、約５〜１０分間膜
Ｃｒ処理を行った。次いで、コークス粉、粒径１〜２　
ｎｕ＋、Ｌｏｇを添加した。

結果は第１表にまとめて示す。

同表の実験寛１〜１３に示すように、脱Ｃｒ処理段階に
おいて、脱Ｍｎを抑制しながら、脱Ｃｒを行い、次いで
炭材添加により、Ｍｎ歩留がさらに上がっていることが
判る。

実施例２２５０トン転炉により通常の転炉吹錬が終了した溶鋼２
５０トン（１６８０′ｃ）を取鍋に入れ、第２表に示す
フラックスを１０トン袋詰めにして出鋼中に分υＩ投入
して添加し、アルゴンガスにより攪拌するという脱Ｃｒ
処理を行った。次いで１０分後にコークス粉（粒径２〜
５ｍｍ）　２５０　ｋｇを投入した。

結果は第２表にまとめて示すが、それからも判るように
、脱Ｃを伴いながらも〔Ｍｎ〕の酸化損失を抑えながら
脱Ｃ「が進行し、フラックス添加後、１０分後に炭材を
投入することにより、さらにＭｎ歩留が向上した。その
後、脱Ｃｒスラグを除滓し、Ｒ１１にてＡＱを添加し、
Ｍの酸化反応熱を利用して昇熱して、脱ガスを行った。

なお、フラックスとしてはＭｎＯ□源にはＭｎｎ万石Ｆ
ｅ、０３には酸化スケール、ＣａＯには生石灰、Ｓｉｎ
ｇにはケイ砂のいずれも粒径５ｍｍ以下のものを混合し
て用いた。

（以下余白）（発明の効果）本発明を採用することにより転炉吹錬後に［Ｍｎ）の用
失を防ぎなからＣｒ規格外れの救済を行うことができる
のであって、ステンレス鋼屑の増加とともに、スクラッ
プ比の高い操業が予想される事態に至り、本発明の意義
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スラグの（Ｔ、Ｆｅ）と脱Ｃｒ率の関係を示
すグラフ；および第２図は、スラグの（ＭｎＯ）と溶鋼の（Ｍｎ）歩留の
関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶鉄に、Ｆｅ酸化物とＭｎ酸化物を主成分とする
スラグを接触させ、さらにその後、該スラグ中へ炭材を
添加することを特徴とする、〔Ｍｎ〕の損失を少なくし
ながら脱Ｃｒを行う溶鉄の脱Ｃｒ方法。
（２）炭材の添加に先立ってさらにＣａＯ、ＳｉＯ＿２
、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＦ＿２、ＺｒＯ＿２、およびＭ
ｇＯの１種以上から成るフラックスを配合することを特
徴とする、請求項１記載の溶鉄の脱Ｃｒ方法。