JPH032204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はステンレス鋼や各種合金鉄等の溶製
のために転炉容器内の溶鉄中へ多量のスクラツプ
や鉄鉱石、クロム鉱石等の金属酸化物鉱石を添加
して溶解あるいは還元精錬する方法に関し、特に
熱源として石炭やコークス等の硫黄含有量の高い
原料を用いる場合の精錬方法に関するものであ
る。 通常の製鋼過程としての転炉精錬においては、
溶鉄中のＣ、Si、Mn、Ｐ等が熱源として機能し、
これらの酸化熱により溶鉄温度がほぼ充分に補償
される。しかしながらステンレス鋼や各種合金鉄
等の溶製のために転炉容器内の溶鉄中にスクラツ
プ、あるいは鉄鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石
その他の金属酸化物鉱石を大量に添加して、それ
らの溶解、還元を行なわせる場合には溶銑中に含
まれる熱源だけでは熱不足となり、溶銑が転炉容
器内で固化してしまうおそれがあるから、このよ
うな場合には別途熱源原料を溶銑中に供給して、
スクラツプや鉄鉱石、クロム鉱石などの溶解、還
元に必要な熱量を補償する必要がある。このよう
な熱源原料としては酸化発熱量の大きい金属例え
ばAl、Si、あるいはそれらを含む合金を用いる
ことが考えられるが、これらはいずれも価格が高
く、経済的に不利であるため実操業には不適当で
ある。一方、石炭やコークスなどを熱源原料とし
て使用でき、これらはAlやSiと比較して価格が
約1/10と著しく安価であり、しかも容易に大量入
手可能であるから、実操業に使用する熱源原料と
して最も適当である。しかしながら石炭やコーク
スは通常約0.5％程度の硫黄分を含有しており、
したがつてこれらを転炉内溶鉄中に添加した場合
溶鉄中へ硫黄が移行して溶鉄中Ｓ濃度の上昇を招
き、製品材質を著しく劣化させる問題がある。 上述のような転炉精錬時における熱源原料とし
ての石炭やコークスの添加による溶鉄中Ｓ濃度増
加の問題を解決する方法としては、Ｓ濃度が上昇
した溶鉄中へCaO等の脱硫剤を添加し、ArやN₂
などの不活性ガスで撹拌する還元脱硫法を適用す
ることが考えられるが、この方法では多量の脱硫
剤、撹拌ガスを使用するため経済的な不利益を招
く欠点がある。 したがつて転炉精錬時の熱源として石炭、コー
クスなど硫黄含有量の高い原料を使用する場合に
は、その熱源原料中の硫黄が溶鉄中へ移行して溶
鉄中Ｓ濃度の上昇を招くことを根本的に防止し得
る精錬法を開発することが鋼生産原単位を低減す
るために必要不可欠点である。 この発明は以上の事情を背景としてなされたも
ので、転炉精錬時に石炭やコークスの如く硫黄含
有量の高い熱源原料を用いる場合において、脱硫
処理等の付加的処理を伴うことなく、溶鉄中Ｓ濃
度の上昇を防止し、これによつて低コストでＳ濃
度の低い鋼が得られるようにすることを目的とす
るものである。 すなわち本発明者等は上述の目的を達成するべ
く鋭意実験・研究を重ねたところ、転炉精錬時に
石炭やコークスなどの硫黄含有量の高い熱源原料
を転炉内溶湯中に添加した場合でも、溶鉄中Ｃ濃
度が２％以上の未だＣ濃度が高い段階では溶鉄中
Ｓ濃度がほとんど上昇しないことを見出し、この
発明をなすに至つたのである。 したがつてこの発明の転炉精錬方法は、転炉容
器内溶鉄中にスクラツプおよび／または鉄鉱石、
クロム鉱石その他の金属酸化物鉱石を添加してそ
れらの溶解、還元を行ない、かつ熱源として石炭
やコークスなどの硫黄含有量の高い原料を供給す
る精錬法において、溶鉄中Ｃ濃度が２％以上の段
階で熱源原料の添加とスクラツプ、金属酸化物鉱
石の溶解、還元とを終了させ、かつ同じく溶鉄中
Ｃ濃度が２％以上の時点で一旦転炉容器内の溶滓
のみを排出させ、その後は硫黄含有量の高い熱源
原料を実質的に添加することなく脱炭吹錬するこ
とを特徴とするものである。 以下この発明の精錬法についてさらに詳細に説
明する。 先ずこの発明をなすに至つた知見について説明
すると、本発明者等は、５トン小型転炉を用い、
その転炉容器内へ多量のスクラツプを添加して容
解する精錬および該溶湯中へ鉄鉱石、クロム鉱石
を添加して還元する精錬を実施するにあたり、熱
源として微粉炭を16Kg／minの吹込み速度で吹込
む実験を行ない、溶鉄中のＳ濃度、Ｃ濃度の経時
変化を調べたところ、第１図に示すような結果が
得られた。この結果から溶鉄中のＳ濃度は精錬末
期の溶鉄中Ｃ濃度が低くなつた段階で急激に上昇
することがわかる。さらに本発明者等は、前記同
様に大量のスクラツプ溶解および鉄鉱石、クロム
鉱石の還元時に熱源として石炭、コークスなどを
使用する種々の精錬実験を、５トン小型転炉を用
いて行ない、種々の溶鉄中Ｃ濃度における熱源原
料中の硫黄の溶鉄中への移行率すなわち （溶鉄中Ｓ濃度の増加量）／（添加した熱源原料
中のＳ）×100 を調べたところ、、第２図に示す結果が得られた。
但しこの実験におけるスラグ塩基度CaO／SiO₂
は2.5〜3.0程度である。 第２図から、熱源原料中の硫黄に起因する溶鉄
中Ｓ濃度の上昇は溶鉄中Ｃ濃度と密接に関係し、
溶鉄中Ｃ濃度が２％未満では溶鉄中Ｓ濃度の上昇
が溶鉄中Ｃ濃度と逆比例関係にあり、一方溶鉄中
Ｃ濃度が２％以上ではほとんど溶鉄中Ｓ濃度が上
昇しないことが判明した。このように溶鉄中Ｃ濃
度が２％以上で溶鉄中Ｓ濃度が上昇しない現象
は、溶鉄中Ｃ濃度が２％以上ではスラグ−メタル
間のＳ分配比がスラグ側に大きく傾き、スラグ中
に熱源原料からの硫黄が溜るためと考えられる。
実際、本発明者等の実験によれば、溶鉄中Ｃ濃度
が２％以上では、溶鉄中Ｓ濃度は上昇しないもの
の、スラグ中のＳ濃度は上昇することが確認され
ている。 以上のような新規な知見から、本発明者等は、
溶鉄中Ｃ濃度が２％以上の段階で石炭、コークス
等の硫黄含有量の高い熱源原料の添加とスクラツ
プの溶解および／または鉄鉱石、クロム鉱石、マ
ンガン鉱石の還元精錬を終了させて、同じく溶鉄
中Ｃ濃度が２％以上の時点で硫黄含有量の高い溶
滓を一旦排出し、その後は前述のような硫黄含有
量の大きい石炭、コークス等の熱源原料を実質的
に添加することなく通常の脱炭吹錬を行つて溶鉄
中Ｃ濃度を２％よりも充分に低い値まで低減させ
る方法を採用することにより、熱源原料中の硫黄
が溶鉄中に移行することを防止して、特に脱硫処
理を施すことなくＳ濃度の低い鋼を得ることが可
能となることを見出し、この発明を完成させたの
である。 上述のようにこの発明の精錬法では石炭、コー
クス等の熱源原料の添加と、スクラツプの溶解、
鉄鉱石、クロム鉱石等の金属酸化物鉱石の還元精
錬を溶鉄中Ｃ濃度が２％未満の値まで低下しない
うちに終了させる必要がある。そのためには、例
えば予め溶鉄中に石炭、コークス等を添加して溶
鉄温度を所要温度まで上昇させた後、スクラツプ
や鉱石を添加してその溶解還元を溶鉄中Ｃ濃度２
％以上の時点で終了させれば良い。また鉱石の還
元を行なわず、スクラツプの溶解のみの場合に
は、石炭、コークス等の添加をスクラツプの溶解
と並行して行ない、両者を溶鉄中Ｃ濃度２％以上
の時点で終了させても良い。一方石炭、コークス
等の熱源原料の添加方法は従来公知の方法に従え
ば良く、例えば転炉容器の底に予め羽口を設けて
おき、その羽口から熱源原料の粉末を吹込んだ
り、あるいは転炉容器内溶鉄中にその上方から浸
漬管を浸漬させ、その浸漬管を介して溶鉄中に粉
末状の熱源原料を吹込んだりすれば良い。またい
ずれの場合も石炭やコークス等の熱源原料の吹込
みと併せて、酸素ガスを溶鉄中に吹込むことによ
りそれらの熱源原料の酸化燃焼を助長させること
が望ましい。但し鉄鉱石やクロム鉱石等の還元精
錬の場合には、酸素ガスの吹込みは還元を阻害す
るから、前述のように予め熱源原料の添加（吹込
み）と酸素ガスの吹込みを行つておき、その後酸
素ガスの吹込みを停止させて還元精錬を行う必要
がある。 転炉容器内の溶滓の排出は前記同様に溶鉄中Ｃ
濃度が２％以上の時点で行う必要がある。溶鉄中
Ｃ濃度が２％よりも低下した時点で排滓すれば、
それまでの間に溶鉄中Ｓ濃度が上昇してしまう。
なお排滓方法は従来一般の排滓方法と同様に転炉
を傾倒させて行えば良い。 排滓後の脱炭吹錬は通常の吹錬方法にしたがつ
て、底吹き羽口および／または上吹きランスによ
つて酸素ガスを吹込んで行なえば良い。 以下この発明の実施例を記す。 実施例 炉底に６本の羽口を有する５トン小型底吹き転
炉に5.5トンの溶銑を装入し、４本の羽口からO₂
ガスを50Nm³／minの流量で鋼浴中に吹込み、か
つ１本の羽口から搬送ガスとしてのN₂ガス5N
m³／minとともに平均硫黄含有量0.4％の石炭粉
を72Kg／minの速度で鋼浴中に吹込むことによつ
て鋼浴温度を1300℃から1650℃まで昇温させた
後、残りの１本の羽口から搬送ガスとしてのN₂
ガス5Nm³／minとともにクロム鉱石粉を62Kg／
minの速度で鋼浴中へ42分間吹込んだ。続いて転
炉容器内の溶滓を排出し、引続き約13分間脱炭吹
錬を行つた。 この実施例における溶鋼中Ｓ濃度、Ｃ濃度、
Cr濃度の推移を第３図に示す。 第３図に示すようにクロム鉱石還元精錬後の排
滓直前における溶鋼中Ｃ濃度は2.2％であつて、
この時点における溶鋼中Ｓ濃度は0.006％であつ
た。そしてその後の脱炭吹錬終了時における溶鋼
中Ｓ濃度も0.005％と、転炉装入前の母溶湯のＳ
濃度とほぼ同程度であつた。したがつて石炭粉中
の硫黄に起因する溶鋼中Ｓ濃度の上昇を完全に抑
制し得たことが明らかである。 以上の説明で明らかなようにこの発明の転炉精
錬方法によれば、石炭やコークスの如く安価では
あるが硫黄含有量の高い原料を転炉精錬における
熱源として用いた場合に、その熱源原料中の硫黄
が溶鉄中に移行して溶鉄中Ｓ濃度が上昇すること
を有効に防止でき、したがつてステンレス鋼や各
種合金鉄等の溶製のために溶鉄中に大量のスクラ
ツプを添加して溶解する精錬および鉄鉱石、クロ
ム鉱石、マンガン鉱石その他の金属酸化物鉱石を
添加して還元する精錬においてそれらの溶解、還
元後に脱硫処理を改めて行う必要がなく、したが
つて脱硫処理に要するコストを不要にして鋼生産
原単位を顕著に低減し得る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は５トン小型転炉での石炭粉吹込み実験
における溶鉄中Ｃ濃度、Ｓ濃度の経時変化を示す
グラフ、第２図は同じく５トン小型転炉において
大量のスクラツプ、鉄鉱石、クロム鉱石を添加し
て精錬しかつ石炭、コークスを熱源として添加し
た場合における熱源原料中硫黄の溶鉄中への移行
率と溶鉄中Ｃ濃度との関係を示す相関図、第３図
はこの発明の実施例における溶鉄中Ｃ、Ｓ、Cr
の推移を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 転炉容器内の溶鉄中に多量のスクラツプおよ
   び／または金属酸化物鉱石を添加してそれらの溶
   解および／または還元精錬を行ない、かつその溶
   解および／または還元精錬の熱源として硫黄含有
   量の高い熱源原料を添加する精錬法において、 前記熱源原料の添加と前記スクラツプおよび／
   または金属酸化物鉱石の溶解および／または還元
   を、溶鉄中Ｃ濃度が２％以上の段階で終了させ、
   かつ溶鉄中Ｃ濃度が２％以上の時点で転炉容器内
   の溶滓のみを排出させ、その後は前記硫黄含有量
   の高い熱源原料を実質的に添加することなく、脱
   炭精錬を行うことを特徴とする転炉精錬法。