JPH03247717A - ステンレス粗溶湯の脱燐、脱硫方法及びそれに使用するフラックス - 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、Ｃｒ鉱石溶融還元法により溶製されたステン
レス粗溶湯を経済的に脱燐、脱硫する方法に関する。

〔従来の技術］ Ｃｒを含む鉄合金の脱燐は、Ｃｒを含まない晋通銑の脱
燐法のように強い酸化精錬法を適用しても、Ｃｒが優先
的に酸化され、脱燐は進行しなかった。

従来の含Ｃｒ溶銑の脱燐法は２種に大別される。その１
つは特開昭５２−２２５０６号公報に代表される還元脱
燐法と称される方法である。この方法はカルシウム（Ｃ
ａ）もしくは分解によってカルシウムを生成する物質（
ＣａＣ等）を含むフラックスを用い、非酸化性雰囲気下
で３　（Ｃ’ａ）＋２　（Ｐ）−１（ＣａａＰ２）なる
反応によって鋼中のＰをカルシウム化合物とし、スラグ
中に除去する方法である。

もう一方は、酸化脱燐法と称される方法である。酸化脱
燐法も２種に大別される。その１つは特開昭５８−３１
０１１号公報のＢａＯを含むフラックスを用いる方法、
特公昭５７−３２６８８号公報のアルカリ金属炭酸塩（
Ｋ２　ｃｏ３、Ｌｉ２ＣＯａ、Ｎａ２ＣＯ３等）を含む
フラックスを用いる方法に代表される高塩基性フラック
スな用いる方法である。

それに対し、特開昭６：３−６０２２２号公報、特公昭
６３−４８１号公報に代表される比較的低塩基度のＣａ
ＯＣａＦ２系フラックスを用いる方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の含Ｃｒ溶鉄の脱燐法のうち、還元脱燐法は脱燐処
理後のスラグが水分と接触すると、悪臭が甚だしく、か
つ極めて毒性の強いフォスフイン（ＰＨ３）ガスを生成
するため、スラグを工業的規模で安全に処理する上で多
大の困難を伴う重大な欠点がある。

一方、酸化脱燐法で酸化バリウム、アルカリ金属炭酸塩
といった高塩基度フラックスを用いた場合、高価である
ために工業的規模で使用した際に著しい処理コス１〜の
増大を招く。

ＣａＯＣａＦ２系フラックスを用いた場合には、高塩基
度フラックスを用いた場合よりも安価に脱燐処理を行う
ことができるが、Ｃａ０６度が高いと滓化が悪くなるた
め、特開昭６３−６０２２２号公報ではＣａｂ：２０−
５０重量％、ＣａＦ２：２５〜８０重量％（酸化鉄を除
いた割合）、特公昭６３−４８１号公報ではＣａＯ：１
０重量％以上４０重量％未満、ＣａＦ２：４０重量％越
え８０重量％以下といった組成に限定している。こうい
った組成のスラグはスラグの滓化は良いと考えられるが
、ＣａＦ２ａ度が高いため実機に適用した場合、用いる
精練容器（例えば取鍋）の耐火物損耗が大きく、また、
Ｃａｂ淵度が低いため、低塩基度で脱燐能力が小さいと
いう問題がある。

酸化鉄の添加は酸化力を与え、スラグの流動性を確保す
るためとされているが、後に述べるように、本発明者の
研究の結果、Ｆｅ２Ｏ３添加量により脱燐能力を制御す
ることができると考えられる。

以上含Ｃｒ溶鉄の脱燐を実施する際の問題点を挙げたが
、Ｃｒ鉱石の溶融還元を施して溶製される［Ｃｒ］≧５
重量％、［Ｃ３２５重量％のステンレス粗゛溶湯に関し
てもＣｒを含むことから同様の問題点が存在する。

さらにＣｒ鉱石の溶融還元を実施する際に、多量の炭材
をＣｒ鉱石の還元剤として使用するため、この炭材から
のＰ濃度上昇が生じ、Ｃｒ鉱石の投入量が制限される場
合があるため、より一層脱燐技術が必要となる。

Ｃｒ鉱石の溶融還元実施により、溶融還元前［Ｓ］＃０
．０２５重量％が溶融還元後、［Ｓ］＝０、　ＯＯ７〜
０．０１２重量％まて脱硫されるが、次工程の脱炭炉に
おける脱硫負荷軽減のためにはさらに低濃度であること
が望ましい。

本発明は前記問題を解決したステンレス粗溶湯の脱燐、
脱硫技術を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は、前記問題点を解決するため事前脱Ｓｉ、脱Ｐ
された溶銑を１１８０〜１２７０℃で上底吹転炉に装入
し、昇温した後、１５５０〜１６２０℃の範囲内でＣｒ
生鉱石又は一部還元済みのＣｒ鉱石を成剤と共に炉内に
添加しながら酸化性ガスを吹精して溶融還元を施し、溶
製された［Ｃｒ］≧５重量％、［Ｃ１２５重量％のステ
ンレス粗溶湯を取鍋に出湯し、しかる後、溶湯面上のス
ラグを除滓した後、Ｃａ０・４０重量％以上６０重量％
未満、ＣａＦ２　：　２０重量％以上４０重量％未満、
酸化鉄、１０重量％以−ｈ３０重量％以下、その伯の不
純物からなるフラックスを溶湯中にインジェクションす
ることを特徴とするステンレス粗溶湯の脱燐、脱硫方法
である。

この場合、フラックスインジェクション中及びフラック
スインジェクション後の溶湯上のスラグ成分のうち、酸
化鉄成分を以下の範囲 ５重量％≦（Ｔ、Ｆｅ）−（Ｍ、Ｆｅ）５１７重量％ に保つようにフラックス中の酸化鉄混合量を調節すると
脱燐率を高めることができる。

ただし、 （Ｔ、Ｆｅ）ニスラグ中全鉄量　重量％（Ｍ、Ｆｅ）ニ
スラグ中金属鉄量　重量％である。また上述の本発明に
用いるフラックスは、 ＣａＯ：４０重量％以上６０重量％未満ＣａＦ２：２０
重量％以上４０重量％未満酸化鉄　：ｌＯ重量％以上３
０重量％以下残分が不可避的不純物からなることを特徴
とする。

［作用］ Ｃｒ生鉱石又は一部還元したＣｒ鉱石を効率よく溶融還
元し、所定のステンレス鋼成分にするためＣｒ鉱石の溶
融還元前にＣｒを含まない溶銑段階で脱Ｓｉ、脱Ｐ処理
を行う必要がある。

Ｃｒ鉱石溶融還元炉における溶融還元時の温度は炉の耐
火物を溶損させずに酸化クロムの還元速度の速い１５５
０〜１６２０℃とする。

取鍋に溶製されたステンレス粗溶湯を出湯した後、転炉
内から流出したスラグの除滓は、次に脱燐フラックスを
インジェクションした際の脱燐効率を上げるために必須
条件であり、残留スラグがてきるだ＆−Ｊ少ないことが
望ましい。

ＣＦ鉱鉱石溶融還元法より溶製されたステンレス粗溶湯
は［Ｃｒ、］２５５重量％［Ｃ１２５重量％、温度１５
００〜１６００’Ｃといった組成、温度である。従来の
研究から高［Ｃ，］の方が脱燐しやすく、さらに脱鱗反
応を阻害する［８１］も［８１］≦０．０３％と脱燐に
好条件にある。

フラックスについては、工業的に使用するに当たり処理
コストが安価であるＣａＯＣａＦ２Ｆｅ２Ｏ３系フラッ
クスを選択した。

ＣａＯは普通鋼の脱燐処理にも用いられ、他の高塩基性
酸化物と比べ安価である。ＣａＯ量はフラックスの脱燐
能を考えた場合多い程好ましいが完全に未滓化で処理後
も粉状のままでは脱燐反応に寄与しないため、６０重量
％未滴に制限され、効果的な脱燐を行おうとすれば４０
重量％以上必要である。

第１図に高周波溶解炉て溶湯１．　Ｏｋ　ｇにフラック
ス４００ｇを上添加した実験の結果を示す。横軸にフラ
ックス中Ｃａ　Ｏ混合率を取っているが。

フラックスはＦｅ２Ｏ３を２０重量％混合し、残部はＣ
ａＦ２となっている。１４５０℃で実験した結果、Ｃａ
Ｏが４０重量％以上６０重量％未満て最も脱燐率が高く
なっている。ＣａＯが４０重量％未満でも脱燐はするが
、脱燐はほぼＣａＯ原単位と比例するため、ＣａＯの割
合が低いと大量のフラックスが必要となってしまう。

媒溶剤にはＣａＦ２を用いたが、これはＣａＣｊ２りな
どの媒溶剤と比較し、安価であり、ヒユームの発生がな
いためである。ＣａＦ２を２０重量％以上４０重量％未
満と限定したのは２０重量％未満では媒溶剤としての効
果がなくスラグが滓化しないためであり、４０重量％未
満としたのは４０重量％以上ではスラグの滓化が良くな
り過ぎ、耐火物の損耗が大きくなるからである。またＣ
ａＯが４０重量％未満でＣａＦ２が４０重量％以上では
スラグの滓化が良い反面、復燐も大きく、脱燐処理の効
果が失われる。

酸化剤に酸化鉄を選択したのは、Ｃｒ鉱石のようなＣｒ
２Ｏ３を含む物質を添加した場合、スラグの滓化が非常
に悪（脱燐しにくいため、不適当であることと、酸化鉄
はメタル／スラグ界面の酸素ポテンシャルを高める効果
が大きいためである。本発明者が１０ｋｇ高周波溶解炉
でフラックス上添加実験を実施した結果、脱燐は第２図
に示すようにメタル／スラグ界面の酸素ポテンシャルに
より制御され得ることがわかった。

ここで第２図の横軸のＰｏ２は例えば「鉄と鋼、７４　
（１９８８１ｐ１７０１〜１７０９．ｉｌに示される正
則溶体モデルによるＦｅ−Ｆｅ０平衡の式より求めたも
のである。

１０．５ メタル／スラグ界面のＰｏ２＝ｌＯｉａｔ、ｍｌまでは
Ｐｏ２が高くなる程高説燐率が得られ、それ以上高くな
ると脱燐率は低下する。実際にはＰｏ２には他のスラグ
成分（Ｃａｂ、ＣａＦ２．５ｉ０２、ＭｇＯ等）も関連
してくるが、酸化鉄分である（Ｆｅｄ）、（Ｆｅ２０ａ
）が高い程、Ｐｏ２は高くなる。すなわち、添加するフ
ラックスの酸化鉄（Ｆｅ２０３）量によりメタル／スラ
２ グ界面のＰｏ２が制御でき、Ｐｏ２＝ＩＯ〜１ ０ １０　　　（ａｔｍｌに維持することにより、高脱燐が
得られるということになる。

第３図に］、Ｏｋｇｇ高周波溶解炉実験行ったときのス
ラグ中酸化鉄分（（Ｔ、Ｆｅ）−（Ｍ。

Ｆｅ））と脱燐率の関係を示す。スラグ中酸化鉄分が増
加するほどスラグ／メタル界面のＰｏ２が高くなり、（
Ｔ、Ｆｅ）　−（Ｍ、Ｆｅ）＃ｌＯ重童％に脱燐率のピ
ークがある。第２図と比べばらつきが大きくなるのは他
のスラグ成分（ＣａＯ１ＣａＦ２．５ｉ０２等）の影響
と考えられる。

２０％以上の脱燐率を得ようとすれば ５重量％≦（Ｔ、Ｆｅ）　　　（Ｍ、Ｆｅ）５１７重量
％ の範囲にするのが望ましい。

１７重量％以下としたのはそれ以−Ｆては溶湯中のＣ「
酸化が大きくなりすぎ、Ｃｒ歩留が悪くなり、またスラ
グの流動性を悪くするためでもある。

スラグ中酸化鉄分を上記範囲にするためには、２ インジェクション深さ、温度、撹拌力、残留スラグ等の
処理状況によって異なるが、おおむねフラックス中酸化
鉄分を１０重量％以上３０重量％以下にすることで達成
できる。特にフラックス中の酸化鉄分を２０重量％前後
とすれば、最も効果的に脱燐をすることができる。

酸化鉄が３０重量％を越えるとステンレス粗溶湯中のＣ
ｒの酸化ロスが多くなってしまう。そこで効果的に脱燐
を行うことができる範囲として酸化鉄を１０重量％以上
３０重量％未満とした。

その他の不純物は５重量％以下が望ましい。製鋼用原料
を使用する場合、不可避的に不純物が原料中に含まれ、
少量であればスラグの融点降下に作用するが、５重量％
を越えると塩基度が低下し、脱燐能力が低下するためで
ある。

溶湯中にフラックスをインジェクションすると限定した
のは、小規模の実験では本フラックスを溶湯上に上置き
してもある程度の滓化が起るが、工業的規模で実施する
場合、溶湯上に上置きする方法ではＡｒバブリングによ
る撹拌を行っても未滓化、未反応部分が多くフラックス
が有効に脱燐に寄与しないことからである。フラックス
インジェクションにした場合、フラックスへ熱が供給さ
れやすく、Ｃ，ａ　Ｏ濃度が高くても滓化がよくなり、
トランシ１−り一反応も期待でき、反応効率が高くなる
。また、反応領域を一定の高酸素ポテンシャルに維持で
きるという効果がある。

フラックス量は２０〜７０　ｋ　ｇ　／　を溶湯が望ま
しい。２０　ｋ　ｇ　／　を未満では高い脱燐効果が得
られず、７０ｋｇ／ｌを越えると脱燐処理時の温度降下
が大きすぎ、後の脱炭処理を行うことが困難となるから
である。

また、本フラックスを使用すると脱燐と同時に脱硫反応
も同時に進行し、［Ｓ］＜０．００１といった低濃度に
することも可能である。第４図に１、　Ｏｋ　ｇ高周波
溶解炉実験を行ったときのスラグ中酸化鉄分（（Ｔ、Ｆ
ｅ）−（Ｍ、Ｆｅ））と脱硫率の関係を示す。（（Ｔ、
Ｆｅ）−（Ｍ。

Ｆｅ））５１７重量％の範囲で７０％以上の脱硫率が得
られることがわかる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示す。

トピードカー内で溶銑に粉体吹き込みランスを用いて脱
珪剤、脱燐剤を吹き込み、［Ｓｉ］≦０−０１重量％、
［Ｐ］≦０．　ＯＬ　５重量％に脱Ｓｉ、脱Ｐした後、
処理後の溶銑的６０　ｔを１２００〜１２５０’Ｃで上
底吹転炉に装入し、１５５０℃に昇温後、半還元クロム
ペレット約３５ｔ、コークス約２８ｔを添加しつつ、上
吹ランス及び底吹羽口から酸素を吹精して、５．５％Ｃ
１５％Ｃｒ−０，０４０％Ｐなる組成からなるステンレ
ス粗溶湯を溶製した。このステンレス粗溶４約７０ｔを
溶銑鍋に受鋼し、除滓後溶鋼脱硫用フラックスインジェ
クション設備において、ＣａＯＣａＦ２−鉄鉱石からな
るフラックスを溶製中に吹き込んだ。

フラックス組成及び処理前後の溶湯中成分を第１表に示
す。結果は４０　ｋ　ｇ　／　を吹き込みを行った後の
ものである。

　５ また実施例１におけるインジェクション処理中の［Ｐ］
　　［Ｓ］　　［Ｃｒ］の推移を第５図に示す。

実施例１のみさらに５０　ｋ　ｇ　／　ｔまて吹込み、
［Ｐ］　＝０．０　］−４４重量まて低下した。

実施例１〜４てはフラックス４０　ｋ　ｇ　／　ｔを溶
湯中へ吹込むことにより３８〜５４％の脱燐率と７３％
以上の脱硫率が得られた。このときスラグの滓化は比較
的良いものであったが、取鍋れんがの損耗は工程使用時
に比べ著しく大きいものではなかった。

比較例５てはＣ〕ａ　Ｆ　２濃度５０％と高いため、処
理中のスラグの滓化は非常に良好であったが、取鍋の損
耗が実施例１〜４の約３倍であり、処理後の復燐が太き
く１５％程度の脱燐率てあった。

比較例６では酸化鉄４０％と高くしたために、酸素ポテ
ンシャルが高くなりすぎ、クロムロスが１．１％と最も
大きかった。

比較例７てはＣａＯ濃度を６５％と高くしすぎたために
ほとんど滓化していない状態であり、脱燐率が１０％以
下であった。脱硫もほとんどなさ■　７ れていない。

［発明の効果１ 本発明方法により、有害なスラグの発生なく、耐火物の
損耗、クロムロスを最小限に押え、安価にかつ高効率で
Ｃｒ鉱石溶融還元法により溶製されたステンレス粗溶湯
を脱燐、脱硫することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス組成の影響を示すグラフ、第２図は
メタル／スラグ界面の酸素ポテンシャル（正則溶体モデ
ルより）と脱燐率の関係（１０ｋｇ高周波溶解炉、フラ
ックス上添加実験）を示すグラフ、第３図はスラグ中酸
化鉄分と脱燐率の関係を示すグラフ、第４図はスラグ中
酸化鉄分と脱硫率の関係を示すグラフ、第５図は実施例
１における［Ｐ］、［Ｓ］、［Ｃｒｌの推移を示すグラ
フである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　事前に脱Ｓｉ、脱Ｐされた溶銑を上底吹き転炉に装
   入し、昇温した後、１５５０〜１６２０℃の範囲内でＣ
   ｒ生鉱石又は一部還元したＣｒ鉱石を炭剤と共に転炉内
   に添加しながら、酸化性ガスを吹精して溶融還元を施し
   、溶製された［Ｃｒ］≧５重量％、［Ｃ］≧５重量％の
   ステンレス粗溶湯を取鍋に出湯し、しかる後、転炉内か
   ら流出した溶湯面上のスラグを除滓した後、ＣａＯ：４
   ０重量％以上６０重量％未満、ＣａＦ＿２：２０重量％
   以上４０重量％未満、酸化鉄：１０重量％以上 ３０重量％以下、その他の不純物からなるフラックスを
   溶湯中にインジェクションすることを特徴とするステン
   レス粗溶湯の脱燐、脱硫方法。 ２　フラックスインジェクション中及びフラックスイン
   ジェクション後の溶湯上のスラグ成分のうち、酸化鉄成
   分を以下の範囲 ５重量％≦（Ｔ．Ｆｅ）−（Ｍ．Ｆｅ） ≦１７重量％ に保つようにフラックス中の酸化鉄混合量を調節するこ
   とを特徴とする請求項１記載のステンレス粗溶湯の脱燐
   、脱硫方法。 ただし、 （Ｔ．Ｆｅ）：スラグ中全鉄量重量％ （Ｍ．Ｆｅ）：スラグ中金属鉄量重量％ ３　ＣａＯ：４０重量％以上６０重量％未満ＣａＦ＿２
   ：２０重量％以上４０重量％未満酸化鉄：１０重量％以
   上３０重量％以下 残分が不可避的不純物からなることを特徴とするステン
   レス粗溶湯の脱燐、脱硫フラックス。