JPH06104843B2

JPH06104843B2 - 高合金鋼の溶製方法

Info

Publication number: JPH06104843B2
Application number: JP7193588A
Authority: JP
Inventors: 嘉英加藤; 康夫岸本; 敏和桜谷; 徹也藤井; 純夫山田
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH01246309A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、溶製炉のステンレス鋼浴中にスクラップ，鉱
石，合金鉄を装入するとともに、炭素で鉱石中酸化物の
一部を還元し、安価なステンレス溶湯を溶製するステン
レス系高合金鋼の溶製方法に関するものである。

〈従来の技術〉ステンレス系高合金鋼の溶製方法は電気炉を用いて固体
スクラップおよびFeCr等を溶解し、その溶鋼をその後AO
D法やVOD法などにより所定の鋼浴炭素濃度まで脱炭する
方法が一般的であった。しかし、この方法は固体原料の
溶解に際して大量の電力を必要とするので、必ずしも経
済的な溶製方法といえるわけではない。

それに対して、溶銑または電気炉にてスクラップを溶解
した溶湯を種湯とし、そこに安価な原料である鉱石やFe
Crなどの合金鉄を炭素源とともに入れ、酸素ガスなどの
酸化性ガスを吹込むか吹付けることによって鉱石の還元
および合金鉄の溶解を促進させる、いわゆる溶融還元法
が脚光をあびてきた。しかし、この方法は溶銑を用いる
場合に溶鉱炉等の製銑プロセスが必要であり、また、ス
クラップ溶解を行う場合には電力コストがかさむという
問題があった。

一方、特開昭58−157923号公報に見られるように高クロ
ム合金の製造方法において、炭材と鉱石添加による溶融
還元を炭素濃度が（飽和値−１）重量％（以下％と略
す）で行い、その後同一炉においてスラグを排出し、溶
湯を脱炭した後、一部を出鋼し、残りの湯を種湯として
再び溶融還元を繰り返す方法がある。しかし、本方法は
同一炉で行うために以下の問題がある。ｉ溶融還元とい
う還元反応と脱炭という酸化反応に適合できる耐火物が
見当たらず耐火物原単位が大きくなる。iiスラグ排出を
溶湯が入ったままで行うために、それに要する時間が通
常の炉口からの排滓に比べて長くなり生産性を阻害す
る。iii脱炭した後の溶湯を用いて溶融還元を行うため
に再加炭する必要がある。ivスラグ排出を溶湯が入った
ままで行うために、完全な排出が不可能である。そのた
めに溶融還元時にスラグに濃化されたリン，硫黄等の不
純物の一部が脱炭精錬時に溶鋼へ移り仕様通りのステン
レス鋼溶製ができなくなる。

また特開昭60−174812号公報では機能の異なる２炉以上
を用い、一方の炉で残湯にスクラップと炭材を加えつつ
スクラップの溶解を行い、他方の炉では該溶銑の脱炭吹
錬を専用に行うという方法がある。しかしこの方法は復
硫率を低値に抑えるために、他方の炉に装入する溶銑の
炭素濃度は2.5〜４％であればよいとしており、溶銑中
の鉄よりも易酸化性の高合金を含む溶湯の溶解に関して
適用するのは困難である。なぜならば、この程度の低い
炭素濃度によっては溶融還元時に合金元素例えばCrの酸
化物の還元が進行しないからである。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、従来技術の前述のような問題に鑑み、電力
を使用せずに鉱石などの原料を溶融でき、種湯として
溶銑、電気炉による溶湯を使用せずスラグ排出を完全
に行え、鉄よりも易酸化性の合金を含む溶湯にも適用
できる、高合金鋼の溶製方法を提供するためになされた
ものである。

本発明はこれら従来の問題点を一掃させるためになされ
たものである。すなわち、安価な原料を電力を使わずに
溶湯還元することはもちろんのこと、上記種湯として通
常溶銑や電気炉による溶湯を使用しない。本方法によれ
ば溶銑を必要としないので製銑設備は一切不用となり、
コンパクトな設備でステンレス母溶湯の製造が可能とな
るのである。なお、ここでステンレス鋼とはCrまたは／
およびNi含有鋼のことであり、ステンレス母溶湯は脱炭
精錬を行う前のステンレス溶鋼のことである。しかも、
脱炭精錬は別の容器にて行うために耐火物溶損減少，生
産性向上などの利点を新たに付与することができるので
ある。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、少なくとも２基の溶製炉を有し、鉱石の溶融
還元と脱炭の２機能をそれぞれ別の炉にもたせ、しかも
溶融還元炉においては母溶鋼の一部を炉内に残すように
してスラグの共存を極力排除して出湯し、出湯した湯を
脱炭精錬炉で精錬するものである。

〈作用〉本発明は、鉱石の溶融還元炉と脱炭精錬炉とを有し、そ
れらがそれぞれ有利に機能分化することで効率よくしか
も安価に含クロム，または含クロムおよびニッケルの高
合金鋼を溶製するものである。鉱石から高合金鋼を溶製
する場合、還元反応から酸化反応へ続くプロセスをそれ
ぞれ別の炉で行うことは、特に高合金鋼の溶製時間が普
通鋼のそれに比べて長くかかるために、耐火物への負荷
軽減や生産性向上の上で不可欠である。しかもその際溶
融還元炉で残湯を常に確保するのは、飽和炭素濃度の残
湯であるために再加炭という非効率的な形態をとらない
ことや、溶銑や母溶湯確保のための新たなプロセスを必
要としないという利点を有する。

溶融還元炉の炭素源供給方法はコークスを炉内に添加し
ても、石炭を底吹きしてもよく、酸素供給に関しても上
吹き，底吹き・上底吹き併用のいずれであってもよい。
ただし、鋼浴の強撹拌を生じさせるため、底吹きから酸
素もしくは不活性ガスを吹き込む方がよい。さらに脱炭
精錬炉は、上吹き，底吹き・上底吹きとの併用もしくは
横吹きで酸化性ガスを吹精すればよく、場合によっては
脱炭が進行して低炭素濃度域となった場合、クロムの酸
化を極力押えるために酸化性ガスを不活性ガスで希釈し
てもよい。

第１図は本発明方法を示す工程説明図である。（Ａ）〜
（Ｃ）に示す工程で溶融還元炉において母溶湯を溶製
し、（Ｘ）〜（Ｚ）に示す工程で脱炭精錬炉において所
定の溶湯を得る。

まず、溶融還元炉の工程（Ａ）では前ヒートで残した母
溶湯６に鉄鉱石およびクロム鉱石１とコークス２を投入
して炭素飽和の溶湯を維持しつつ上吹きランス３から酸
素を供給し、Ｃ＋O₂→CO₂の発熱反応で鉱石の還元による吸熱反応に
必要な熱を償いつつ所定の成分の母溶湯を得る。

工程（Ｂ）で当該溶湯の一部９を受銑鍋８に出湯する。
工程（Ｃ）にあるように溶融還元炉に残った溶湯は工程
（Ａ）へ移行して、以下（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→
（Ａ）…の順で繰り返す。なお、工程（Ｂ）と工程
（Ｃ）の間で適宜排滓する。

一方、脱炭精錬炉では工程（Ｂ）で出湯した母溶湯を工
程（Ｘ）で示すように装入し、次に工程（Ｙ）で酸化精
錬を行う。その際、鉱石，スクラップ，合金鉄などを加
えてもよい。しかる後、工程（Ｚ）で出鋼する。脱炭精
錬炉でも工程は（Ｘ）→（Ｙ）→（Ｚ）→（Ｘ）→…と
継続する。

〈実施例〉以下に本発明方法に係る実施例を説明する。

溶融還元炉における溶製工程：工程（Ａ）；前ヒートで残した溶湯40〜60tにコークス
を27〜50t,T・Cr濃度が26〜27重量％（以下％と略す）,
T・Fe濃度が約20％のCr鉱石を25〜35t,T・Fe濃度が約65
％の鉄鉱石を20〜50t,スクラップを０〜18t投入して、
上吹きランスから酸素を供給し約100tのCr濃度が13〜16
％で温度が1400〜1500℃の溶湯を得た。

工程（Ｂ）；母溶湯を40〜60t出湯し、その後スラグを
除去した。母溶湯の成分組成は以下の通りである。
〔Ｃ〕:5〜６％，〔Cr〕:13〜16％，〔Ｐ〕:0.02〜0.03
％，〔Ｓ〕:0.02〜0.04％。

工程（Ｃ〕；母溶湯の残湯40〜60tを残し、工程（Ａ）
へ移行する。

脱炭炉における溶製工程：工程（Ｘ）；溶融還元炉で出湯した溶湯を装入する。

工程（Ｙ）；スクラップを０〜20t投入しつつ酸素と不
活性ガスの混合ガスを上底吹込み併用で脱炭精錬を行
う。その後、CaOを２〜3t,FeSiを約1t入れて還元精錬に
移行する。

工程（Ｚ）；還元精錬後受鋼鍋に出湯する。出湯時の成
分は以下の通りである。〔Ｃ〕＝0.04〜0.05％，〔Si〕
＝0.1〜0.2％，〔Cr〕＝16〜17％，〔Ｐ〕＝0.02〜0.02
5％，〔Ｓ〕＜0.01％。

比較例としてステンレス鋼の溶製を１基の転炉で行った
場合について以下に示す。

溶融還元工程：前ヒートで残した〔Ｃ〕が0.04〜0.05％
である母溶湯40〜60tにコークスを30〜60t,実施例とほ
ぼ同じメタリック濃度のCr鉱石を28〜40t,同じく鉄鉱石
を25〜55t投入して、約100tの〔Ｃ〕:5〜６％，〔Cr〕:
13〜16％である母溶湯を得た。その後スラグを排滓して
上底吹込み併用で酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを
吹込み脱炭し、その後CaOを２〜3t,FeSiを約1t入れて還
元精錬を行った。出湯時の成分はつぎのとおりである。
〔Ｃ〕:0.04〜0.05％，〔Si〕:0.1〜0.15％，〔Cr〕:16
〜17％，〔Ｐ〕:0.02〜0.03％，〔Ｓ〕≦0.015％。

これらの実施例，比較例は各々30チャージずつ行った
が、転炉炉壁の溶損速度は比較例の方が約３〜４倍大き
く、酸素原単位も約２割高い。酸素原単位が高い原因は
残湯を低炭素濃度まで低下させるのに起因する。また、
実施例の生産性は、比較例に比べて2.5〜3.5倍であっ
た。

なお、本発明法の溶融還元工程において、炭素源として
コークスを上方から添加するか、その代替として石炭を
底吹きインジェクションしても効果が同等である。ま
た、上記溶融還元工程において、鉱石，スクラップ，合
金鉄の鉄分の代わりに一部溶銑を用いてもよい。

〈発明の効果〉本発明方法によると、溶製に高価な電力を使用せず、か
つ種湯として溶銑，電気炉による溶湯を使用せずに目標
成分のステンレス系高合金鋼を安価に効率よく溶製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を示す工程説明図である。１……Cr鉱石および鉄鉱石、２……コークス、３……上吹きランス、４……溶融還元炉、５……底吹き羽口、６……炭素飽和の溶湯、７……スラグ、８……受銑鍋、９……母溶湯（炭素飽和）、10……受鋼鍋、 11……高合金溶鋼、12……脱炭精錬炉、（Ａ）……溶融還元工程、（Ｂ）……出湯工程、（Ｃ）……出湯後、（Ｘ）……炭素飽和溶湯の装入工程、（Ｙ）……脱炭精錬工程、（Ｚ）……出鋼工程。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井徹也千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者山田純夫千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (56)参考文献特開昭64−68415（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステンレス系高合金鋼を溶製するに際し
て、少なくとも２基以上の溶融還元と脱炭精錬とに機能
を分化させた炉を用い、一方の溶融還元炉では前回溶製して炉内に残した母溶湯
にスクラップ，鉄鉱石，クロム鉱石，酸化ニッケルまた
はフェロクロムやフェロニッケルなどの合金鉄を炭素源
とともに投入し、同時に酸化性ガスを上吹きまたは上吹
きと底吹きの併用で吹精して、飽和炭素濃度を保つ炭素
源を供給しつつ溶融還元を行い、その後該炉の炭素含有
量が５重量％以上の母溶湯の一部を出湯し、さらにスラ
グを排滓し、次いで他方の脱炭精錬炉では、出湯した炭素含有量が５
重量％以上の母溶湯を受け入れ酸化性ガスと不活性ガス
を用いて脱炭精錬することを特徴とする高合金鋼の溶製
方法。