JPH07207323A - 脱炭滓を用いたステンレス鋼の効率的溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、フェロシリコンの如き高価な還元
剤を全く使用しない効率的なステンレス鋼の溶製方法を
提供するものである。 【構成】 ステンレス鋼の上底吹き転炉型反応容器での
溶製方法において、前チャージで生成した酸化クロムを
含有するスラグを炉内に残存させたままクロムを含有し
ない溶銑Ｉを受銑し、過剰炭材を添加しつつまたは添加
した後吹酸し、前記スラグ中のクロム分を還元した後の
スラグを排滓し、再びクロムを含有しない溶銑IIを受銑
し、同一炉でフェロクロム合金を溶解しつつ脱炭精錬す
る際に、溶銑Ｉを、溶銑ＩとIIの合計重量の４５％以上
７５％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前チャージで生成した
脱炭滓中の酸化クロム分を、次チャージの溶銑で還元し
た後、スラグを排滓し、引き続いて同一炉で脱炭精錬す
ることを特徴とする効率的なステンレス鋼の溶製方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クロムを含んだ溶鋼を精錬するための原
料としては、炉外精錬で脱燐、脱硫した高炉溶銑、クロ
ム鉱石の溶融還元により生成した含クロム溶銑、ステン
レス鋼スクラップを利用して電気炉で溶製した含クロム
溶鉄等がある。これらの原料は、上吹き転炉、底吹き転
炉、上底吹き転炉、ＡＯＤで吹酸脱炭精錬され、場合に
よっては、さらにＶＯＤやＲＨ・ＯＢといった真空精錬
炉で吹酸脱炭されることによって、材質特性を満たす炭
素濃度へと低下されている。

【０００３】しかし、これらの精錬炉においては、吹酸
終了時に、吹酸脱炭中に生成した酸化クロムをＦｅ−Ｓ
ｉ等の還元剤を用いて還元回収することが広く行われて
いる。この還元剤は価格が高いため、吹酸中のクロム酸
化をできる限り低下させる試みがなされている。例え
ば、特開昭６１−３８１５号公報や特開昭６１−１９７
１６号公報では、吹錬中の送酸速度と攪拌力とを適正に
制御することで、クロムの酸化を抑制した精錬方法が開
示されている。しかし、これらの方法を用いても、還元
剤使用量をゼロにすることはできていない。

【０００４】一方、クロムを含まない普通鋼では、脱炭
で生成したスラグを転炉型反応容器で行う溶銑脱燐処理
の脱燐剤として用いる方法が、特開昭６３−１９５２０
９号公報で開示されている。しかし、普通鋼の脱炭精錬
で生成するＦｅＯは、低温であっても溶銑中の炭素で容
易に還元されるために、脱燐剤として有効であるのに対
して、高クロム鋼の脱炭精錬で生成する酸化物は、難還
元性のＣｒ₂ Ｏ₃ であり、このＣｒ₂ Ｏ₃ は低温状態で
は炭素飽和に近い濃度の溶銑であっても還元できず、脱
燐剤としては利用できないという問題があった。さら
に、特開昭５３−１１９２１０号公報に開示されている
方法では、ステンレス鋼脱炭滓を冷却固化し、他次チャ
ージでのステンレス鋼精錬時に使用する方法が開示され
ている。しかし、この方法では還元反応を進行させるた
めに再びスラグを溶融させる必要があるため、長時間の
昇温が必要となるという問題があった。

【０００５】ところで、脱燐は炉外精錬で実施し、単に
クロム酸化物の還元のみを目的とした場合には、クロム
酸化物の転炉型反応容器での溶融還元技術に相当し、こ
のような技術は特公昭６２−５０５４４号公報や特開平
１−２１５９１３号公報で開示されている。この方法
は、特定のスラグ組成に制御した条件下でクロム鉱石と
炭材とを連続的に添加するものである。しかし、スラグ
中に含有されるクロム酸化物濃度は脱炭滓に比較すると
極めて低く、スラグの流動性が高いという利点があり、
脱炭滓のように、既に２０％以上のＣｒ₂ Ｏ₃ を含み、
流動性がほとんどないスラグは適用できないという問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特開昭６１
−３８１５号公報や特開昭６１−１９７１６号公報に開
示された技術における、高価な還元剤使用量をゼロにす
ることはできないという問題や、特開昭６３−１９５２
０９号公報で開示されている技術における、高クロム鋼
の脱炭精錬で生成する酸化物は難還元性のＣｒ₂ Ｏ₃ で
あるため、溶銑では容易には還元されず、脱燐剤として
は利用できないという問題、および特開昭５３−１１９
２１０号公報に開示された技術における、長時間の昇温
が必要となるという問題、さらに特公昭６２−５０５４
４号公報や特開平１−２１５９１３号公報に開示されて
いる方法における、クロム酸化物濃度が高く、流動性が
ないスラグ状態では適用できないといった問題を解決
し、脱炭滓を用いた効率的なステンレス鋼の溶製方法を
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステンレス鋼
の上底吹き転炉型反応容器での溶製方法において、前チ
ャージで生成した酸化クロムを含有するスラグを前記反
応容器内に残存させたまま、クロムを含有しない溶銑Ｉ
を受銑し、前記スラグ重量の１０％以上６０％以下の過
剰炭材を添加しつつまたは添加した後吹酸し、前記スラ
グ中のクロム分を還元した後のスラグを排滓し、再びク
ロムを含有しない溶銑IIを受銑し、前記反応容器でフェ
ロクロム合金を溶解しつつ吹酸する際に、溶銑Ｉを、溶
銑ＩとIIの合計重量の４５％以上７５％以下とすること
を特徴とする脱炭滓を用いたステンレス鋼の効率的溶製
方法を要旨とするものである。

【０００８】ここで、過剰炭材とは、添加した炭材量よ
り、送酸量をＦ（Ｎｍ³ ）、炉内２次燃焼率をＰ（％）
とした場合に、下記（１）式で酸素により燃焼されると
計算される炭素量（Ｗ；ｋｇ）を差し引いた値である。 Ｗ＝Ｆ×（１２／22.4）×｛（２００−Ｐ）／（１００＋Ｐ）｝…（１）

【０００９】

【作用】本発明の工程を図１に示す。工程Ｉは脱燐、脱
硫溶銑（溶銑Ｉ）の転炉への装入工程を、工程IIは昇温
還元工程を、工程III は中間排滓工程を、工程IVは脱燐
脱硫溶銑（溶銑II）の転炉への追加装入工程を、工程Ｖ
は脱炭およびフェロクロム合金の溶解工程を、工程VIは
出鋼工程を示す。このように、前チャージの脱炭により
生成したスラグを残したまま、次チャージの溶銑の一部
を装入し、次に、酸素を上吹きして昇温するとともにス
ラグ中の酸化クロムを還元し、その後、この還元後のス
ラグを転炉を傾動して排滓した後、残りの溶銑を装入
し、さらに炉を直立させて酸素を上吹きして脱炭すると
ともに、フェロクロム合金を添加溶解してステンレス粗
溶鋼、もしくは製品を製造する工程である。

【００１０】本発明は、高クロム鋼の脱炭精錬で生成し
た極めて流動性が悪いスラグからクロム酸化物を還元す
るには、以下の点が重要であるという知見に基づくもの
である。まず、スラグの流動性が悪いため、酸素ガスで
燃焼した炭材は、スラグ全体に熱を奪われることなく、
高温状態を比較的長時間維持できる。そのため、炭材表
面は、高温の還元性雰囲気という極めて有効な還元反応
サイトとなる点である。つまり、流動性の良いスラグの
場合にはスラグ内を炭材が自由に循環するため、燃焼発
熱した高温の炭材も、相対的に温度の低いスラグで冷却
され、結果的にスラグと同一温度の還元力しか保持しな
いのに対して、スラグの流動性が悪い場合には、炭材は
スラグ中の限定された領域しか移動できないため、完全
にはスラグ温度まで冷却されず、相対的に高温を維持す
ることができる。

【００１１】必要過剰炭材量は、図２に示すように、脱
炭スラグ量の１０％以上６０％以下が適正である。過剰
炭材が少ない場合には、還元反応を起こす炭材とスラグ
の界面積が少なくなるために反応速度が低下し、多すぎ
る場合には、スラグの上に炭材層が形成され反応効率が
悪化する。一方、炭材の混合が極度に悪い場合には、炭
材周囲のスラグの極一領域のみしか還元できないため攪
拌の付与が必須である。このような流動性のないスラグ
を攪拌し、炭材を適切に混合させる方法について詳細に
検討した結果、スラグのみをガス攪拌しても効果は得ら
れず、適切な量の溶銑が必要であることが明らかとなっ
た。

【００１２】この溶銑の役割は、スラグと混合、懸濁さ
せることで、スラグの流動性を適正範囲に改善するもの
である。図３は適正条件を示したものであるが、最初に
入れる溶銑（溶銑Ｉ）と、溶銑Ｉと追加装入する溶銑
（溶銑II）との合計重量に対する溶銑Ｉの比率を４５％
以上７５％以下とする必要がある。ここで、この比率を
４５％よりも低くした場合には、スラグの流動性が充分
に改善されず、炭材の動きが少なくなって還元速度が遅
くなる。一方、この比率が７５％よりも多い場合には、
スラグが溶銑とともに自由に流動できるようになり、炭
材温度が低下して還元速度が遅くなる。

【００１３】ここで、望ましくは、脱炭滓中のクロム分
を還元するための昇温還元後の温度を１４５０〜１６５
０℃の範囲に、炭素濃度を２〜５．５％の範囲とするこ
とにより、一層効率的に脱炭滓中のクロム分を還元回収
できる。この還元温度が１４５０℃よりも低い場合に
は、還元反応速度の温度依存性の点から見ても遅くな
り、還元は可能であるが、長時間を要することとなる。
また、還元温度を１６５０℃よりも高温にすると耐火物
溶損が激しく、実用的でない。

【００１４】炭素濃度については、過剰に炭材が存在し
た状態で排滓工程に移った場合には、炭材が混入したス
ラグが排出されるため、スラグの利用を考えた場合に好
ましくない。従って、酸素供給を続けて炭材を燃焼させ
る方が望ましい。その場合、炭素濃度が２％よりも低く
なるとクロムの再酸化が生じるという問題があり、５．
５％よりも高いと未燃焼の炭材が残留するという問題が
ある。

【００１５】

【実施例】実施例の工程は図１と同一である。まず、前
チャージの脱炭により生成した酸化クロムを含有するス
ラグを炉内に残した１７５トン上底吹き転炉へ、炉外精
錬で充分に脱燐、脱硫を実施したクロムを含有しない溶
銑を装入する（溶銑Ｉ）。次に、その溶銑とスラグに対
して炭材（ここではコークス、もしくは無煙炭を使用）
を添加しつつ、上吹きランスより酸素吹錬を実施して昇
温するとともに、スラグ中のクロム酸化物を還元する
（昇温還元期）。その後、炉を傾動させて、一部もしく
は大部分のスラグを排滓し、次いで再び、炉外精錬で充
分に脱燐、脱硫を実施したクロムを含有しない溶銑を装
入する（溶銑II）。その後、炉を直立させ、フェロクロ
ム合金とフラックスとを添加しつつ送酸して脱炭精錬を
実施する。目標の炭素濃度まで低下させた後に、再び炉
を傾動して溶鋼のみを出鋼し、クロム酸化物を含んだス
ラグは炉内に残留させる。出鋼した溶鋼は仕上脱炭工程
へ移動し、転炉へは、スラグを残したまま、次チャージ
の脱燐、脱硫溶銑（溶銑Ｉ）を受銑した。

【００１６】クロム還元速度は、１分間に還元されたク
ロム量（ｋｇ）を全溶銑量（溶銑Ｉ＋II）（ｔｏｎ）で
割った値として評価した（ｋｇ／（ｍｉｎ・ｔｏ
ｎ））。表１に本発明を比較例とともに示す。試験番号
１から９は本発明の実施例である。これに対して、試験
番号１４と１５は、それぞれ過剰炭材量が少なすぎる場
合と多すぎる場合であるが、いずれも還元速度は低下し
ている。試験番号１６と１７は、それぞれ溶銑Ｉの割合
が多すぎる場合と少なすぎる場合であるが、いずれも還
元速度は低下している。また、試験番号１０は還元後温
度が高い場合であるが、還元速度は大きいものの耐火物
溶損が一部見られた。試験番号１２は還元後炭素濃度が
高い場合であるが、還元速度は大きいものの排滓時のス
ラグに炭材の混合が見られた。試験番号１１と１３は、
それぞれ還元後の温度が低い場合と還元後の炭素濃度が
低い場合であるが、他の実施例に比較すると、やや還元
速度が低下している。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明により、高価な還元剤を全く使用
しないで、効率的なステンレス鋼の精錬が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施工程を示す図である。工程Ｉは脱
燐、脱硫溶銑（溶銑Ｉ）の転炉への装入工程を、工程II
は昇温還元工程を、工程III は中間排滓工程を、工程IV
は脱燐、脱硫溶銑（溶銑II）の転炉への追加装入工程
を、工程Ｖは脱炭およびフェロクロム合金の溶解工程
を、工程VIは出鋼工程を示す。

【符号の説明】 １：前チャージの脱炭により生成したスラグ ２：溶銑Ｉ ３：溶銑II ４：還元後スラグ ５：当該チャージの脱炭により生成したスラグ（次チャ
ージにおいては１に相当する）

【図２】スラグ中のクロム還元速度に対する過剰炭材添
加量の影響を示す図である。

【図３】スラグ中のクロム還元速度に対する、溶銑Ｉの
全溶銑量（溶銑ＩとIIの合計）に対する割合の影響を示
す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼の上底吹き転炉型反応容器
   での溶製方法において、前チャージで生成した酸化クロ
   ムを含有するスラグを前記反応容器内に残存させたま
   ま、クロムを含有しない溶銑Ｉを受銑し、前記スラグ重
   量の１０％以上６０％以下の過剰炭材を添加しつつまた
   は添加した後吹酸し、前記スラグ中のクロム分を還元し
   た後のスラグを排滓し、再びクロムを含有しない溶銑II
   を受銑し、前記反応容器でフェロクロム合金を溶解しつ
   つ吹酸する際に、溶銑Ｉを、溶銑ＩとIIの合計重量の４
   ５％以上７５％以下とすることを特徴とする脱炭滓を用
   いたステンレス鋼の効率的溶製方法。