JPH04254510A - 含クロム溶鋼の脱炭精錬法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】含クロム溶鋼の脱炭精錬において
、脱炭時にクロム酸化物を３０％以上含む金属酸化物を
上吹酸素火点に供給し有価金属の回収効率の向上および
脱炭速度の向上を図る含クロム溶鋼の脱炭精錬法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来ステンレス鋼のごとき１１％以上の
クロムを含むような含クロム溶鋼中に酸素ガス及び希釈
ガスを吹込む脱炭法において、金属酸化物を添加し、金
属酸化物中の酸素を脱炭反応に利用するとともに有価金
属を還元回収し、還元剤の添加量削減に利用することは
、例えば特開昭６２−２４３７１１号に開示されている
。この方法は脱炭精錬によって発生したクロム酸化物を
１５％以上含むスラグを出鋼時に炉内に残留させ、該ス
ラグ中のクロム酸化物を新たに受鋼した粗溶鋼中の［Ｃ
］によって還元する方法である。而して、この方法は脱
炭初期の高［Ｃ］濃度域でスラグ中のクロム酸化物を還
元する方法であるが脱炭初期の溶鋼温度は一般に１５０
０℃程度であり、非常に還元速度が小さくまた還元速度
のばらつきも多い。またこの方法では繰返し、脱炭精錬
によって発生したスラグを使用するのみであり、別途ク
ロム源の添加はなく、クロムの有効な回収とはならない
。

【０００３】又他の例として、特開昭５９−１０４４２
０号に示されている方法があり、溶鋼中に酸素ガス及び
希釈ガスを吹込む脱炭法において、［Ｃ］０．２５％以
下の脱炭中期以降で金属酸化物を添加しつつ、該酸化物
を主体として脱炭を行う方法である。而して、中炭域で
は脱炭速度は鋼浴の撹拌に依存するので、金属酸化物を
添加しても脱炭速度の向上にはつながらない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】含クロム溶鋼の脱炭精
錬において、脱炭反応の酸素源としてクロム酸化物を含
有する金属酸化物中の酸素利用を促進させることによっ
て、脱炭酸素効率を向上し、同時に有効にクロムの還元
回収を計り、且つ精錬時間の短縮、精錬コストの低減を
計ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を有
利に解決したものであり、その要旨は、炭素を０．３％
以上含有する含クロム溶鋼の浴面下および浴面上から酸
素ガスを吹込むとともに、該溶鋼にクロム酸化物を３０
％以上含有する金属酸化物を上吹酸素火点部に供給して
処理するものである。

【０００６】さらには下記（１）式、（２）式、および
（３）式を満足する条件下で処理する含クロム溶鋼の脱
炭精錬法である。

【０００７】 Ｔｍ　≧１５５０　　　　　　　　　　　　　　　　（
１）式Ｗｇ　≧０．２　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（２）式

【０００８】

【数２】

【０００９】 Ｔｍ　：金属酸化物を供給する時の溶鋼温度　　［℃］
Ｗｇ　：溶鋼浴面上から上吹酸素火点への単位溶鋼当り
酸素ガス吹込み量［Ｎｍ３　／ｍｉｎ・Ｔ］ＷＡ　：金
属酸化物の供給量　　　　［ｋｇ］Ｗｍ　：溶鋼重量　
　　　　　　　　　　　　　［ｋｇ］（％Ｃｒ２　Ｏ３
　）Ａ：金属酸化物中のクロム酸化物濃度　　［％］ ［％Ｃ］ｉ　：金属酸化物供給開始時（直前）の溶鋼炭
素量　　［％］以下本発明について詳細に説明する。

【００１０】本発明の含クロム溶鋼の脱炭精錬法は、図
１（ａ），（ｂ）に示す如く、ＡＯＤ複合吹錬法、上底
吹き転炉法によるものであり、クロム酸化物を３０％以
上含有する金属酸化物として、クロム鉱石、又はクロム
含有スラグを上吹酸素火点部に添加する。図中１はラン
ス、２は含クロム溶鋼、３はスラグ、４は横吹き羽口、
５は底吹き羽口を示す。

【００１１】而して、本発明の第１発明は、含クロム溶
鋼の脱炭精錬に当り、使用酸素ガスの削減、および脱炭
速度の増大を計るため、クロム鉱石、又はクロム酸化物
を３０％以上含む金属酸化物（以下、主として金属酸化
物と称す）を上吹酸素火点部に供給する方法であり、第
２発明は更に金属酸化物中の酸素を脱炭に有効に使用す
るために、添加時の温度、上吹き送酸量および金属酸化
物の供給量を制限するものである。本発明において、ク
ロム鉱石又はスラグの添加は脱炭中のスラグ中クロム酸
化物濃度を、２Ｃｒ＋３Ｏ＝（Ｃｒ２　Ｏ３　）の平衡
関係より高濃度に維持するために鋼中［Ｃｒ］の酸化を
有効に抑止する。

【００１２】本発明において、上吹酸素火点部に添加す
るクロム酸化物３０％以上含有する金属酸化物としては
、クロム鉱石、又は含クロム溶鋼精錬時に副生するスラ
グ等のクロム酸化物を含有する金属酸化物を用いるもの
であり、その例を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】クロム鉱石又はスラグを使用する場合は粉
状および塊状でも可能であり、添加装置により使いわけ
られる。シュートによる添加では塊状、上吹きランス孔
より添加する場合には粉状のものを用いることが好まし
い。又この様なクロム鉱石、又はスラグの添加の態様を
、図２に示す本発明の複合吹錬における酸素ガス供給パ
ターン例に基づいて説明する。このパターンではＣｒ酸
化を抑えるために低炭側では送酸量を抑える。本発明に
おける、クロム鉱石、又はスラグの供給開始時、供給態
様は次の通りである。

【００１５】クロム鉱石又はスラグの添加は一括添加で
もよいが、溶鋼温度の低下を防止し、かつ金属酸化物の
還元を効率的に進めるために、分割添加あるいは連続添
加が好ましい。脱炭開始時は溶鋼温度が低く、脱炭の進
行により温度上昇する。そこで、溶鋼温度が所定温度以
上になった時点でクロム鉱石又はスラグの供給を開始す
る。この供給開始時の溶鋼中［Ｃ］濃度を［Ｃ］ｉ　と
する。［Ｃ］ｉ　濃度が高いほど効率よく金属酸化物の
還元が進行する。分割添加あるいは連続添加を行う場合
、以前に供給した鉱石又はスラグ中の金属酸化物が完全
に還元する前に次の供給を行い、また、最終の供給は溶
鋼中［Ｃ］濃度が０．３％以上にある条件で行なう必要
がある。

【００１６】本発明は処理対象クロム含有溶鋼を炭素含
有量０．３％以上のものとした理由は、次記の如く本発
明の効果を有効に得る範囲として限定するものである。

【００１７】図３に溶鋼中［Ｃ］濃度と脱炭酸素効率の
関係を示す。脱炭酸素効率は吹込んだ酸素の中で脱炭に
使用される割合を示す。［Ｃ］濃度が０．３％未満では
急激に脱炭酸素効率が低下する。つまり、溶鋼中のＣｒ
の酸化が進行し、スラグ中のＣｒ２　Ｏ３　濃度が急激
に上昇する。このような状態でＣｒ酸化物を添加しても
十分な効果が得られない。

【００１８】すなわち、Ｃｒ酸化物を添加する際の溶鋼
中［Ｃ］濃度は０．３％以上、望ましくは０．５％以上
である。

【００１９】前述のように溶鋼中［Ｃ］濃度が高い程、
金属酸化物の還元が効率よく進行するため、金属酸化物
供給開始は、後述の溶鋼温度１５５０℃以上を満足する
条件下で、受鋼後（通常受鋼時［Ｃ］濃度１．５〜２．
０％）できるだけ脱炭初期に行なうことが望ましい。

【００２０】次に本発明における浴面上からの単位溶鋼
当り酸素ガス吹込み量Ｗｇ　、及びクロム鉱石又はスラ
グの供給量ＷＡ　、及び溶鋼温度Ｔｍ　の限定理由につ
いて述べる。

【００２１】図４にＷｇ　を１．０Ｎｍ３　／ｍｉｎ・
Ｔ、［Ｃ］ｉ　を１．２〜１．５％、Ｗｍを６０，００
０ｋｇ、ＷＡ　を８００〜１５００ｋｇとした時の溶鋼
温度Ｔｍ　とＣｒ酸化物の還元速度指数の関係を示す。 なお、還元速度指数は、Ｔｍ　＝１５５０℃の場合を１
として指数化した値である。

【００２２】溶鋼温度の高いほど還元速度が大きく、特
に（１）式のＴｍで還元速度を高位に維持することが可
能である。

【００２３】 Ｔｍ　≧１５５０℃　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　…（１）式図５に［Ｃ］ｉ　を１．２〜１
．５％、Ｗｍ　を６０，０００ｋｇ、ＷＡ　を８００〜
１５００ｋｇ、Ｔｍ　を１６００〜１７５０℃とした場
合の上吹き送酸量Ｗｇ　と上吹き酸素吹付け火点と溶鋼
との温度差およびＣｒ酸化物の還元速度指数の関係を示
す。なお還元速度指数はＷｇ　が０．２Ｎｍ３　／ｍｉ
ｎ・Ｔの場合を１．０として指数化した値である。Ｗｇ
　が大きくなるほど火点部の温度が高くなり、これによ
って還元速度も上昇し、特に、（２）式のＷｇ　で顕著
に効果が表われる。

【００２４】 Ｗｇ　≧０．２Ｎｍ３　／ｍｉｎ・Ｔ　　　　　　　　
…（２）式図６にＷｇ　を０．２〜１．０Ｎｍ３　／ｍ
ｉｎ・Ｔ、Ｔｍ　を１６００〜１７５０℃とした場合の
金属酸化物の供給量ＷＡと溶鋼中［Ｃ］が金属酸化物に
含まれるＣｒ酸化物中の酸素で脱炭される割合との関係
を示す。

【００２５】横軸は供給して金属酸化物によって与えら
れる酸素の量［Ｏ］Ａ　を溶鋼中［Ｃ］をΔ［％Ｃ］ｍ
　脱炭するのに必要な酸素の量［Ｏ］ｍ　で除した値；
ｈ＝［Ｏ］Ａ　／［Ｏ］ｍ　であり次式で示される。

【００２６】

【数３】

【００２７】縦軸は溶鋼中［Ｃ］の前記［Ｏ］Ａ　によ
って脱炭されたΔ［％Ｃ］Ａ　を、前記Δ［％Ｃ］ｍ　
で除した値；ｋ＝Δ［％Ｃ］Ａ　／Δ［％Ｃ］ｍ　であ
る。すなわち、溶鋼中［Ｃ］をΔ「％Ｃ」ｍ　脱炭する
場合において、クロム酸化物を（％Ｃｒ２Ｏ３　）Ａ　
含有する金属酸化物の供給量ＷＡ　の増加に対する、該
金属酸化物中のＣｒ２　Ｏ３　を酸素源とする溶鋼中［
Ｃ］の脱炭の割合を示すものである。

【００２８】図４に示すように、ｈ≦０．５の範囲では
ｈの増加、すなわちＷＡ　の増加に対応してｋはほぼ比
例的に増大する。

【００２９】しかしながらｈ＞０．５の範囲ではｈの増
加に対応するｋの増大化は鈍化してくる。またｈ＜０．
０５の範囲では脱炭量が非常に小さくなり効果的ではな
い。したがって０．０５≦ｈ≦０．５の範囲内で金属酸
化物を供給することがより効果的である。

【００３０】すなわち、０．０５≦ｈ≦０．５より次式
が得られる。

【００３１】

【数４】

【００３２】また、脱炭量Δ［％Ｃ］ｍ　は本発明によ
る脱炭完了時の溶鋼中［Ｃ］濃度を［％Ｃ］ｅ　として
次式で与えられる。

【００３３】 Δ［％Ｃ］ｍ　＝［％Ｃ］ｉ　−［％Ｃ］ｅ［％Ｃ］ｅ
　は０．３％以上、望ましくは０．５％以上であるため
ＷＡ　の範囲として（３）式を得た。

【００３４】

【数５】

【００３５】

【作用】本発明において添加した金属酸化物（Ｃｒ２　
Ｏ３　）は下記■式によって脱炭反応に消費されると同
時に、還元されて［Ｃｒ］となり、溶鋼中に回収される
。

【００３６】 （Ｃｒ２　Ｏ３　）＋３［Ｃ］→２［Ｃｒ］＋３ＣＯ（
ｇ）　　…■ このため、脱炭に必要とされる酸素ガスの量が少なくて
済み、かつ、Ｃｒ源を廉価なクロム鉱石やスラグによっ
て補うことができる。

【００３７】上記■式の反応は高温及び高［Ｃ］濃度の
場合に促進される。上吹きランスにより酸素を吹込んで
脱炭反応を進行させる方法においては、一定以上の酸素
ガスを供給すると、下記■式のいわゆる二次燃焼によっ
て上吹き酸素火点部の温度が上昇する。この領域に金属
酸化物を添加すれば反応が促進される。

【００３８】 ＣＯ＋１／２　Ｏ２　→ＣＯ２　　　　　…■脱炭反応
は［Ｃ］濃度によって律速過程が変化する。低［Ｃ］濃
度側では律速過程は［Ｃ］の移動であり、撹拌を強化す
ることによって、［Ｃ］の移動が促進されて、脱炭速度
が増大する。この状態にて金属酸化物を添加しても脱炭
速度の向上にはつながらない。一方高［Ｃ］濃度側は酸
素の供給が律速過程であり、酸素の供給量を増大するこ
とで脱炭速度が向上する。したがって、金属酸化物の添
加によって脱炭速度の向上がはかれる。

【００３９】また、添加した金属酸化物（Ｃｒ２　Ｏ３
　）によって、スラグ中の（Ｃｒ２　Ｏ３）濃度が高く
なるために、下記■式の進行、すなわち脱炭に伴う溶鋼
中［Ｃｒ］の酸化を抑制することができ、Ｃｒ２　Ｏ３
　還元用Ｓｉの量が少なくて済む。

【００４０】 ４［Ｃｒ］＋３　　Ｏ２　→２（Ｃｒ２　Ｏ３　）　　
　　…■

【００４１】

【実施例】ＳＵＳ３０４ステンレス鋼６０ｔｏｎ処理を
前提として、図１（ｂ）の方法により、図２の底吹きガ
スパターンで実施した。

【００４２】処理クロム含有溶鋼の脱炭精錬開始時組成
を表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】処理溶鋼６０ｔｏｎ 添加するクロム酸化物は表１の符号のものを用い添加時
期、および態様は表３に示す分割添加で実施した。また
、底吹きガスの供給パターンは図２の底吹きガスの供給
パターンと同一方法で行った。

【００４５】

【表３】

【００４６】Ｎｏ．７はＣｒ酸化物の供給なしＮｏ．７
，８は酸素上吹きなし、Ｎｏ．９は酸素ガス流量が本発
明外、Ｎｏ．１０はＣｒ酸化物添加時の溶鋼温度が本発
明外、Ｎｏ．１１，１２はＣｒ酸化物の添加量が本発明
の条件に外れる例である。

【００４７】この実施結果を表４に示す。この表は特開
昭５９−１０４４２０に従って実施したＮｏ．８の例を
全て１００としての指数で示す。

【００４８】

【表４】

【００４９】

【発明の効果】本発明は、クロム含有溶鋼の脱炭精錬に
当り、脱炭酸素効率を顕著に向上し、同時に有効にクロ
ムを還元回収し、且つ精錬時間の短縮、精錬コストの低
減等の有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を実施するＡＯＤ複合吹錬法の
説明図、（ｂ）は上底吹き転炉法の説明図である。

【図２】本発明における複合吹錬法のガス供給パターン
を示す図である。

【図３】本発明の対象クロム含有溶鋼の炭素量限定理由
の説明図である。

【図４】本発明における溶鋼温度の限定理由の説明図で
ある。

【図５】本発明の上吹き送酸量の限定理由の説明図であ
る。

【図６】Ｃｒ酸化物の添加量範囲の限定理由の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…上吹きランス　　　　　　　　　　　　２…溶鋼３
…スラグ　　　　　　　　　　　　　　　　　　４…横
吹き羽口５…底吹き羽口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　炭素を０．３％以上含有する含クロム
   溶鋼の浴面下および浴面上から酸素ガスを吹込むととも
   に、該溶鋼にクロム酸化物を３０％以上含有する金属酸
   化物を上吹酸素火点部に供給して処理することを特徴と
   する含クロム溶鋼の脱炭精錬法。
2. 【請求項２】　　金属酸化物を供給する時の溶鋼温度Ｔ
   ｍ　、溶鉱の浴面上から吹込む酸素ガス量Ｗｇ　、金属
   酸化物の供給量ＷＡ　が各々（１）式、（２）式および
   （３）式を満足する条件下で処理することを特徴とする
   請求項１記載の含クロム溶鋼の脱炭精錬法。 Ｔｍ　≧１５５０　　　　　　　　　　　　　　　　（
   １）式Ｗｇ　≧０．２　　　　　　　　　　　　　　　
   　　　（２）式【数１】 Ｔｍ　：金属酸化物を供給する時の溶鋼温度　　［℃］
   Ｗｇ　：溶鋼浴面上から上吹酸素火点への単位溶鋼当り
   酸素ガス吹込み量 ［Ｎｍ３　／ｍｉｎ・Ｔ］ＷＡ　：金属酸化物の供給量
   　　　　［ｋｇ］ Ｗｍ　：溶鋼重量　　　　　　　　　　　　　　［ｋｇ
   ］（％Ｃｒ２　Ｏ３　）Ａ：金属酸化物中のクロム酸化
   物濃度　　［％］ ［％Ｃ］ｉ　：金属酸化物供給開始時（直前）の溶鋼炭
   素量　　［％］