JPH03115519A - ステンレス鋼の製造方法 - 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、クロム鉱石と炭素源を用い酸化性ガス吹精に
よる溶融還元でクロム溶鉄を得て、その溶鉄を脱炭精錬
してステンレス鋼を製造する技術に関するものである。

〈従来の技術〉 従来ステンレス鋼の溶製は、スクラップとフェロクロム
を電気炉にて熔解して得た含クロム溶鉄（以下１１ｔ８
場と略す）を上底吹き転炉、ＡＯＢ方式の炉などの脱炭
炉を用いて脱炭する方法で行なわれていた。電気炉から
得られる粗溶湯の炭素濃度は、１．５〜２．０重量％（
以下％と略す）と比較的低く脱炭炉における脱炭反応に
伴う発熱の絶対量は大きくなく、脱炭炉鋼浴の温度上昇
が異常に大きくなることはないので冷材を必要としない
操業が行なわれていた。

ところで電気炉法は電力コストそのものが大きいことに
加え□て原料として使用するフェロクロム自体も大量の
電力を消費して生産される高価なものである。このよう
な問題を解決するため、近年クロム鉱石、またはクロム
鉱石を予備還元した半還元ペレット等を上底吹き転炉等
の脱炭炉を用いて炭素還元して１１溶湯を製造する溶融
還元法が試みられている。

この方法によって得られる粗溶湯は、温度が１５００〜
１６００°Ｃ１炭素濃度が４〜６％であり、これを脱炭
炉で脱炭する場合には著しく発熱過剰の状況になり鋼浴
温度が１８００’Ｃ以上、２０００°Ｃ程度迄上昇し、
脱炭炉の耐火物の著しい損耗を生ずることになる。

この問題を解決し、かつ余剰熱を有効利用する方法とし
て、脱炭工程において各種の塗材を利用する方法が特開
昭６１−２９１９１１号公報において、開示されている
。該公報に開示した技術は、単に余剰熱に見合う顕熱と
分解熱を有する冷材量の特定化を開示しているだけであ
り、実際の脱炭炉の操業での塗材の投入方法については
何ら具体的に開示されていない。

また、該公報に開示されている熱力学的な（１）式のＣ
ｒ−Ｃ平衡式に基づき（Ｃ）≧３％、かつ炉内〔％Ｃ〕
、（％Ｃｒ）の値、および（１）式から定まる溶鋼温度
１以上の温度で塗材であるクロム鉱石などを投入し、Ｃ
ｒ酸化損失を抑制しつつ、脱炭を継続すべき技術は、ス
テンレス鋼業界ではすでに公知である（Ｄ　・Ｃ−旧ｔ
ｔｙら：　Ｊ−１ｒｏｒ＋＆５ＬｅｅｌＩｎｓｔ、Ｖｏ
ｌ　１７５　（１９５５）　Ｐ１１６参照）。

〔％Ｃｒ）　　・Ｐｃｏ　　　　　　　１３８００＋８
．７６　・・・−・−・・・−・・・・・−・・・−・
（１）ここでＴ：溶鋼温度じＫ）、 Ｐｃｏ　　ｉ脱炭炉のＣＯ分圧（ａｔｅ　）　。

しかし、（０式の条件を満足するように溶鋼温度を制御
しつつクロム鉱石、マンガン鉱石、鉄鉱石、ニッケルオ
キサイド、スクラップ等の塗材を脱炭炉に投入すると、
その投入量に見合って鋼浴中のクロム酸化１貝失が増大
し、その還元に必要な還元剤例えばＦｅＳ　ｉの原単位
が増大するという問題があることを本発明者らは発見し
た。

この現象は、鋼浴温度が１７００℃以上に上昇する脱炭
中期以降、すなわち炭素濃度が約２％以下のとき、塗材
を投入すると著しい。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、前述の現状に鑑みて、脱炭炉において溶ｆ！
！４温度の異常上昇を抑制しつつ、クロム酸化損失を少
なくできるようなステンレス鋼の製造方法、特に塗材の
投入方法を提供するためになされたものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、含クロム原料と含炭素原料とを用いて酸化性
ガスの吹精で溶融還元してえる含クロム溶鉄を、徐滓後
、酸化性ガスで脱炭精錬してステンレス鋼を製造する方
法において、鋼浴面上および／または鋼浴内に酸化性ガ
スによって形成される火点中に、金属酸化物を役人する
ことを特徴とするステンレス鋼の製造方法である。

〈作用〉 本発明は、クロム鉱石、半還元クロム鉱石などの含クロ
ム原料を溶融還元して１）られた粗溶湯を、同一炉もし
くは他の炉において脱炭精錬してステンレス溶鋼を製造
するに際して、鋼浴面上および／または鋼浴内に形成さ
れる高温度の火点にマンガン鉱石、クロム鉱石、Ｎｉオ
キサイド等の金属酸化物の塗材を投入する点に特徴があ
る。

鋼浴バルクに比較して数百度も高温である火点に金属酸
化物を投入すると、投入された金属酸化物の顕然、融解
熱によって火点温度が若干低下し結果的に鋼浴全体の過
度な温度上昇が抑制される。

一方、従来のように鋼浴バルクに塗材を投入したときは
、塗材に触れてた溶鋼が局所的に過度に低温となって、
結果的に熱力学にクロム酸化を生ぜず優先脱炭を保証す
る温度以下になり、６材投入に伴ってクロム酸化ＩＲ失
が増大していた。

ここで、本発明方法では、火点中に金属酸化物の塗材を
投入したので、鋼浴の局所的、かつ過度な冷却がおこら
ず、溶鋼全体が熱力学的にクロム酸化は生ぜず優先脱炭
を保証する温度以上となり、鋼浴中の炭素によって火点
近傍のＰｅ、ＣｒＪｎ、Ｎｉ等の各種金属酸化物の還元
反応が進行し、鋼浴の脱炭が進行することになる。

脱炭過程を第４図に従って、より具体的に説明する。す
なわち、酸素吹付けと酸素吹込みにまり鋼浴面上と鋼浴
内とに形成される火点６では、まスＣｒ、あるいはＦｅ
の酸化が生じ、この火点に向けて還流してくる高温の溶
鋼エレメント５中のＣがＣｒ、　Ｆｅ等の各種金属酸化
物を還元することによって脱炭が進行する。

６材投入により温度降下した適冷の溶鋼エレメント４が
火点に到達した場合には熱力学的に脱炭が起こらない。

火点への金属酸化物投入を確実に実現する手段として、
第１図に示す構造の上吹きランス、もしくは底吹きノズ
ルを使用し、含酸素ガス気流で包み込む形で酸化物粉体
を不活性ガス流によって送入する方法が一例として推奨
される。

なお、本発明の方法によれば、（＋）式のＰｃｏの効果
を満すように、含酸素ガスの酸素濃度を低下させていく
ことによって、（Ｃｒ）　／　（Ｃ）比の大きな脱炭未
刈においても有効に塗材を使用することができる。

〈実施例〉 （実施例り 上底吹き転炉内の脱リン溶銑にクロム鉱石、コークス、
ＣａＯ等を投入しつつ送酸を行なって第１表に示す成分
および温度の粗溶湯を得た。この粗溶湯を溶滓とは別に
、他の上底吹き転炉に装入し、脱炭を行なった。脱炭炉
にはあらかじめ５０ｋｇ／Ｌｏｎ相当のステンレス鋼ス
クラップと５０ｋｇ／ｌｏｎのＮ１を前装入しておいた
。上底吹きを合わせて３．２１ｉｎｆ／ｍｉｎ、ｔｏｎ
の速度での送酸開始と共に、すみやかに温度上昇をはか
りクロム酸化ＩＮ失を抑制ずべ（１６５０℃に昇温され
るまでは一切の塗材を投入せず、１６５０℃到達後に鋼
浴温度を１６５０−１７００″Ｃの間に制御するように
塗材を投入した。塗材としては２５ｋｇ／Ｌｏｎ相当の
Ｍｎ鉱石、４０ｋｇ／ｌｏｎ相当（７１ＮｉオＩ−サイ
ドを用いた。

実施例としてＭｎ１２．石、Ｎｉオキサイドを第１図に
示す構造のランス中央部から含酸素ジェットと共に火点
に投入し、比較例としては実施例と同様のタイミングに
炉上より鋼浴バルクに塗材としてＮ１オキサイド、Ｍｎ
鉱石を単に投入した。

鋼浴温度及び鋼浴中炭素濃度の時間推移とＭｎ鉱石、Ｎ
１オキサイドの投入タイミングとを第２図に示す。

なおここでの吹錬パターンは、（Ｃ）：　　１．５％、
０．６％、０．１５％をステップとして吹錬ガス中の不
活性ガス比を増大させＣ「酸化を抑制する周知の吹錬パ
ターンをとった。

最終的にＣ：　０．０６％で脱炭を終了し、次いでＦｅ
Ｓｉを投入し底吹き不活性ガス撹拌によってスラグ中ニ
酸化ｔＪｉ失したＣｒを還元回収したが、それに要した
Ｆｅ５Ｉｆｆｆを実施例、比較例で比較して第２表に示
す。

第２表から、溶鋼の局所的適冷を伴う比較例の従来方法
に比べ実施例ではＰｅＳ　ｌ使用量が大幅に少なく、か
つＣｒ損失の少ないことが明らかである。

（実施例２） クロム鉱石の転炉での溶融還元によって、実施例１と同
様に第り表に示す成分および温度のｔＩｌ溶湯を得た。

転炉から溶滓を排出し、同一炉を用いて脱炭精錬を行な
った。この場合スクラップの装入はなく余剰熱の存在は
さらに顕著である。脱炭精錬開始後、鋼浴温度が１６５
０″Ｃに達した時点から６材投入を開始し、鋼浴温度を
１６５０〜１６８０″Ｃに維持した。塗材としてはＭｎ
鉱石２０ｋｇ／ｌｏｎ　ＳＮｉオキサイド９０ｋｇ／ｌ
ｏｎ　、鉄鉱石１５ｋｇ／ｌｏｎを用いた。

実施例としては第１図に示したランスを用いた火点への
６材投入法を採用し、比較例としては鋼浴バルクへの６
材投入法をとった。

鋼浴温度、炭素濃度１１ｉ移を第３図に、還元用ＦｅＳ
ｉ使用量などの比較を第３表に示す６本例の場合も、従
来の比較例に比べて実施例の方がＰｅＳ　ｌ使用量が大
幅に少く、かつＣｒ損失が少く優位にあることは明らか
である。

なお、場面下に酸化性ガスを導入する場合にもその導入
用羽目を介して、金属酸化物を火点中に送入することに
よって、上述と同様の効果を得ることができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、安価なりロム鉱石などを原料とする溶
融還元プロセスに引き続く粗溶湯の脱炭精錬を、クロム
の酸化損失を少なくしてでき、かつＭｌ、Ｎ１．、Ｐａ
、あるいはＣｒ源として安価な酸化物を有効に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、６材を火点に投入する装置（例）の説明図、
第２図、第３図は、含クロム溶鉄脱炭時の温度、炭素濃
度の特性図、第４図は、火点を介する脱炭反応のメカニ
ズムを説明する模式図である。 ■・・・上吹きランス、　　　２・・・底吹きノズル、
３・・・６材、　　　　４・・・適冷の溶鋼エレメント
、５・・・高温の溶鋼エレメント、６・・・火″点、７
・・・＾ｒ　（Ｎｍ）ガス＋酸化物粉末、８・・・含酸
素ガスジェット、９・・・酸素ガス、１０・・・粗溶湯
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　含クロム原料と含炭素原料とを用いて酸化性ガスの吹
   精で溶融還元して得る含クロム溶鉄を、徐滓後、酸化性
   ガスで脱炭精錬してステンレス鋼を製造する方法におい
   て、鋼浴面上および／または鋼浴内に酸化性ガスによっ
   て形成される火点中に、金属酸化物を投入することを特
   徴とするステンレス鋼の製造方法。