JPH0772290B2

JPH0772290B2 - 溶鋼の脱クロム方法

Info

Publication number: JPH0772290B2
Application number: JP2221471A
Authority: JP
Inventors: 敬一真屋; 亨松尾; 憲一亀川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH04103710A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、転炉や電気炉で溶製された溶鋼中に意に反
して混合したCr分を迅速かつ効果的に除去する方法に関
するものである。

（従来の技術）一般に、鋼中のCr含有量が多くなれば冷間加工性および
深絞り性などの加工特性の悪化を招くことが知られてお
り、そのため、自動車用冷延鋼板等のような良加工性の
炭素鋼を溶製する場合には、溶鋼中のCr含有量を例えば
0.05％以下のように規制することが厳しく要求されてい
る。

しかし、最近、転炉による炭素鋼溶製作業において、突
発的なCr含有量の上昇が起きるのを完全に防止するのが
次第に困難な状況となりつつあった。なぜなら、転炉に
よる炭素鋼の溶製作業においては、通常、溶銑中へのス
クラップの配合が行われているが、近年、ステンレス鋼
需要の伸びを反映して転炉配合原料たるスクラップ中に
ステンレス鋼屑が混入する機会が増えつつあるからであ
る。勿論、スクラップの管理は一段と強化されてはいる
ものの、実際の作業においては、転炉吹錬後の溶鋼中に
おけるCr含有量の規格外れの発生を皆無にするのは難し
い。

上述のようなCr含有量の規格外れが発生した場合の対策
として、転炉において炭素を吹き下げ、吹錬を更に延長
して脱Crを行うという対策を講じることも行われてい
る。しかし、この場合には、溶銑中に溶け込んでいたCr
の一部が脱炭精錬の際に既に酸化されたCr酸化物として
スラグ中に移動していることから、低Cr化に限界があ
り、また、この処理中は転炉耐火物の溶損も激しくなる
という問題もある。

従って、Cr含有量規格外れの度合いの大きな溶鋼は、当
初の製造予定の鋼種以外の製品に振り替える“鋼種変
更”を余儀無くさせられているのが現状である。

近年、スクラップの多量発生に伴い、スクラップ使用量
はより増加する傾向にあり、今後、炭素鋼溶製に際して
溶銑比を下げスクラップ比を上げ操業が多くなることは
明らかである。このような状況になると、ステンレス鋼
屑混入による鋼材のCr含有量規格外れの確率は益々高く
なり、しかも規格外れ幅も一層大きくなると考えられ、
“鋼種変更”のみでは対処できなくなる。

上述した転炉溶製鋼のCr含有量規格外れの問題は、スク
ラップを多量配合する電気炉溶製鋼でも同様に発生す
る。

上記のような溶鋼のCr含有量規格外れの問題を解消すべ
く本出願人は「未脱酸、未真空処理溶鋼にCaO、SiO₂、F
e₂O₃を主成分とする酸化性で望ましくは低塩基度フラッ
クスを接触させる」ことを特徴とする「溶鋼の脱クロム
方法」を開発し、下記の特許出願を行った。

特願昭63−52099号（特開平１−225717号公報）特願昭63−83598号（特開平１−255616号公報）特願昭63−319877号（特開平２−163310号公報）特願昭63−319878号（特開平２−163311号公報）上記およびでは、脱Cr率とフラックスの配合塩基度
およびスラグの酸化力の指標であるスラグ中の全鉄分含
有量（T.Fe）との関係に基づいて、脱Crフラックスの組
成を決定する手段を提案した。例えば、脱Cr率20％以上
を達成するには、フラックスの配合塩基度が０〜１、１
〜２、２〜３および３以上の時、（T.Fe）がそれぞれ7.
5％以上、５％以上、10％以上および15％以上となるよ
う、フラックス中にFe酸化物を配合すればよい。また、
脱Cr率50％以上を達成するには、（T.Fe）がそれぞれ11
％以上、15％以上、22％以上および22％以上となるよ
う、フラックス中にFe酸化物を配合すればよい。

なお、本明細書では特に断らない限り、％は重量％を示
し、（）内に示す成分はスラグまたはフラックス中の
成分、〔〕内に示すのは溶鋼中の成分である。

また、においては、有益成分であるMnの酸化損失を防
ぐ必要がある場合には、フラックス中にMn酸化物を予め
配合しておくことを提案し、さらにではMnの歩留りを
向上させるために、脱Cr処理後にスラグ中に炭材を添加
することを提案した。では合計10％以上のMgOおよび
／またはZrO₂を配合することも提案し、脱Cr率の向上、
耐火物の溶損防止の効果を得ている。

本出願人が提案した上記溶鋼の脱クロム方法を実操業に
適用すれば、溶鋼中に混入した不純Cr成分を除去でき
る。しかしながら、さらに低クロム化を図ろうとすると
処理時間が長くなり、生産性の低下につながるという問
題があり、また処理中の溶鋼温度の低下を補償するた
め、出鋼温度を高くしなければならないという難点があ
る。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、前記〜の発明を基礎とし、その実操業に
おける問題点を解決することを課題としてなされたもの
である。本発明の目的は、生産性を落とさず、溶鋼温度
の低下を極力おさえながら転炉あるいは電気炉で溶製し
た鋼の不純物Crを迅速かつ効果的に除去する方法を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、上述したCaO、SiO₂、Fe₂O₃を主成分とす
る酸化性で望ましくは低塩基度のフラックス（以下「脱
Crフラックス」と記す）による溶鋼の脱Cr処理の操業を
調査し、その処理法がもつ前記問題点の解決策を検討し
た。その結果、次のような事実が確認された。

（１）溶鋼にO₂ガスを供給すると、脱Crフラックスの
Fe酸化物の適正配合からO₂ガス供給量のFe酸化物換算量
を差引いて、Fe酸化物の配合量を少なくしたフラックス
を添加しても同等以上の脱Cr効果が得られる。従って、
同一レベルの〔Cr〕まで脱Crする処理時間を短縮するこ
とができる。

（２） O₂供給による溶鋼の酸化反応熱により処理中の
溶鋼温度の低下を抑制できる。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、
その要旨は、『転炉もしくは電気炉で溶製された未脱酸の溶鋼中のCr
含有量が目標値を超えているとき、その溶鋼にFe酸化物
を含有するフラックスを添加するとともに下記（１）式
に従い酸素ガスを供給し、フラックスの塩基度（Ｘ）と
スラグ中の全Fe（T.Fe）の含有量との関係を下記のとお
りに調整することを特徴とする溶鋼の脱クロム方法』に
ある。

０≦Ｘ＜１のとき………（T.Fe）≧ 7.5％１≦Ｘ≦２のとき………（T.Fe）≧ 5 ％２＜Ｘ≦３のとき………（T.Fe）≧ 10％３＜Ｘのとき………（T.Fe）≧15 ％ただし、フラックスの塩基度（Ｘ）は、で表され、（）内はフラックス中の配合成分、％は重
量％である。

ただし、Qo₂:送酸量（Nm³/T・溶鋼） W:O₂を供給しないときの脱クロムフラックスの適正添加
量（kg/T・溶鋼） A:O₂を供給しないときの脱クロムフラックス中のFe酸化
物（Fe₂O₃換算）の適正配合組成（重量％） B:本発明で使用する脱クロムフラックス中のFe酸化物
（Fe₂O₃換算）の適正配合組成（重量％）（作用）次に、本発明の脱Cr方法の各処理操作の詳細について説
明する。

なお、以下の説明においては転炉吹錬後の溶鋼を例にと
り、その脱Cr操作について説明する。

本発明方法では、転炉吹錬後、脱Crを目的に前述のよう
な組成の混合フラックスまたは合成フラックスを添加す
るのであるが、その添加時期は転炉吹錬後、脱酸前とす
る。好ましくは転炉吹錬終了後、転炉スラグを除去して
から可及的速やかに添加するのがよい。したがって、一
般には出鋼後の取鍋内において処理するが、必要により
転炉内において転炉スラグを除滓してから脱Cr処理を行
ってもよい。

なお、取鍋に出鋼してその中で脱Cr処理を行う場合は、
取鍋内に不可避的に混入する転炉スラグは除去しておく
ことが望ましいが、復Ｐがあまり問題にならない場合
は、転炉スラグを少量残した状態で前述のフラックス組
成と等しいスラグ成分組成になるように添加フラックス
の組成を調整してもよい。

脱酸前に脱Cr処理を行う理由は、〔Cr〕を酸化除去する
にはスラグ中にはもちろん溶鋼中にも酸素を含有させて
おく必要があるからである。なお、脱Cr処理に先立つ転
炉吹錬それ自体には特別の制約はなく、通常の操業条件
で十分である。最終的にCr含有量が目標値を超えた場合
に初めて本発明方法で処理を行えばよいのである。

フラックスの添加方法は、溶鋼上部よりの投入法ででも
目的は達せられるが、溶鋼中へのインジェクションのほ
うがより効果的である。

本発明方法は、脱Crフラックス中のFe酸化物の一部をO₂
ガスに置き換えて溶鋼に供給することを特徴の一つとし
ている、従って、フラックスの添加量は、目的とする脱
Cr量（通常0.05〜0.1％程度）および同時に起こる脱Ｃ
量などにより決定されるが、O₂ガスを供給しないときの
脱Crフラックスの通常添加量である10〜50kg/T・溶鋼か
ら、O₂ガス供給量のFe酸化物換算量を差引いた添加量で
十分である。

一方、O₂ガスは下記（１）式で算出される量を上吹き
法、インジェクション法等の適宜の方法で供給すればよ
い。

ただし、Qo₂:送酸量（Nm³/T・溶鋼） W:O₂を供給しない時の脱Crフラックスの適正添加量（kg
/T・溶鋼） A:O₂を供給しない時の脱Crフラックス中のFe酸化物（Fe
₂O₃換算）の適正配合組成（％） B:本発明で使用するフラックス中のFe酸化物（Fe₂O₃換
算）の配合組成（％）ここで、フラックス中のFe酸化物とO₂ガスの割合は反応
容器の放冷速度、溶鋼量などに依存する脱Cr処理中の温
度降下量に応じて決定すればよい。

溶鋼およびスラグを撹拌して脱Cr反応を促進するため、
アルゴンによるバブリング撹拌あるいは出鋼時にフラッ
クスを添加する溶鋼の自然落下による撹拌等が利用する
のがよい。

脱Cr後のスラグは、次工程の脱酸、RH処理等の脱ガス工
程での復Crを防止するために除去することが望ましい
が、塊状の生石灰等でスラグチル（スラグを固める）す
る方法を採用してもよい。

以上、転炉溶製鋼を例として説明したが、本発明方法
は、電気炉を用いてスクラップを主原料とし、炭素鋼を
溶製する場合にも適用できることは言うまでもない。

次に、本発明方法の実施に用いるフラックスの組成につ
いてさらに具体的に述べる。

第１図は、本発明の脱Cr処理（O₂ガスを上吹き）を実施
したときのフラックス中のFe₂O₃配合量と、処理後のス
ラグ中（T.Fe）のFe₂O₃換算量および脱Cr率との関係を
示す図である。フラックスの配合成分組成および送酸量
は後述する第１表に示す通りである。なお、比較法とし
てO₂ガス供給を行わずに後述の第１表に示す脱Crフラッ
クスを用いて脱Cr処理をした場合を示している。

図示のとおり、本発明法ではフラックス中のFe₂O₃配合
量が10〜20％と、比較法の脱Crフラックスに比べて低い
にもかかわらず、O₂ガス上吹きにより処理後のスラグ中
の（T.Fe）のFe₂O₃換算量は比較法と大差のないレベル
まで上昇した。また、比較法よりも高い脱Cr率が得られ
た。

脱Crフラックスを使用するだけでO₂の供給を行わない場
合は、下記（２）式に示す酸化反応により〔Cr〕をCr酸
化物としてスラグ中へ除去することになる。そのため、
フラックスは多量のFe酸化物を含有していることが必要
である。

〔Cr〕＋ｘ（FeO）→（CrO_x）＋ｘ〔Fe〕 ……（２）しかしながら、溶鋼にO₂ガスを上吹きすると下記（３）
式に示す酸化反応により火点付近での（T.Fe）が増加
し、〔Ｏ〕含有量が高くなるので下記（４）式に示す脱
Cr反応が促進される。

生成したCr₂O₃は弱塩基性酸化物であるから低塩基度の
フラックスを添加した方が低い（T.Fe）でもCr₂O₃がス
ラグ中に安定化され、効率的に溶鋼中のCrを除去するこ
とができる。

また、O₂ガスの供給によりスラグの撹拌が強化されるの
で（４）式で生成したCr₂O₃が速やかにスラグ中で安定
化される。

さらに、上述の（３）式はＹ値によっても異なるが、高
発熱量の酸化反応であるため溶鋼昇熱の一助となり、滓
化および反応が促進される。

本発明方法で用いるフラックスにはCaO、SiO₂、CaF₂お
よびAl₂O₃の１種以上をフラックスの融点を下げること
および塩基度調整を主目的として配合するのが望まし
い。このような融点降下剤の添加によって、フラックス
の融点を脱Cr処理温度（1700℃〜1550℃）以下にまで低
下させることができる。また、このフラックスにはMgO
および／またはZrO₂は耐火物の溶損防止を主目的とし
て、合計10％以上配合するのが望ましい。本発明の脱Cr
処理中のスラグは、（T.Fe）が高いので転炉あるいは取
鍋の耐火物に対し特に侵食力が強い。従って、脱Cr処理
中のスラグによる耐火物溶損防止のために、フラックス
中に耐火物の主成分である化合物の１種以上を予め含有
させておくのが望ましいのである。MgOを含むスラグの
場合、MgOとCr酸化物が選択的に化合物をつくる傾向が
ある。また、ZrO₂を含むスラグの場合、ZrO₂が酸性酸化
物であることから、ZrO₂は塩基性酸化物であるCr酸化物
をスラグ中で安定化させることができる。従って、耐火
物の溶損防止ばかりでなく、脱Cr率向上のためにも、Mg
OおよびZrO₂は非常に有効な添加物である。

さらに本発明方法で使用するフラックスは、Mn酸化物を
〔Mn〕の酸化損失を防止する目的で20％以上含有するの
が望ましい。脱Cr処理中のスラグは、強い酸化力を有し
ているため、〔Cr〕と同時に溶鋼中の有益成分である
〔Mn〕も酸化除去される。鋼種によってはこれを防ぐこ
とを目的として、多量の（MnO）を含有していることが
必要である。例えば、溶鋼のMn歩留りが50％を超えるよ
うにするには、スラグ中の（MnO）は15％以上、フラッ
クス中のMn酸化物の配合量は、約20％以上必要である。

本発明のフラックスの形態としては、種々の化合物を混
合とした混合フラックスであってもよく、あるいはこれ
らの混合物を溶鋼への添加前に一旦溶融して冷却した後
粉砕して得た合成フラックスの形態で使用してもよい。
フラックスの性質の安定性の点からは後者の合成フラッ
クスが好ましい。

以下、実施例および比較例により本発明の方法をさらに
具体的に説明する。

（実施例１）電気炉で溶製した未脱酸の低炭素鋼溶鋼10トンを取鍋に
入れ、0.05Nm³/min・Ｔ溶鋼のアルゴンガスでバブリン
グ撹拌しながら第１表に示す組成のフラックスを42.5kg
/T・溶鋼を添加し、さらにO₂ガス1.58Nm³/T・溶鋼を上
吹きすることにより、約20分間脱Cr処理を行った。この
実施例は、フラックスからのFe₂O₃添加量を比較例１の1
/2量に減少し、その減少分をO₂上吹きに置き換えた場合
である。

（比較例１） Fe₂O₃の配合組成が30％と高い第１表に示す脱Crフラッ
クスを50kg/T・溶鋼添加し、O₂ガス上吹きを行わなかっ
た以外は実施例１と同じ条件で脱Cr処理を行った。

脱Cr処理の成績を第２表に示す。表に示すように、実施
例１はフラックス中の（Fe₂O₃）％が17.6％と低いにも
かかわらず、処理後のスラグ中の換算（Fe₂O₃）％は30.
0％と高くなり、強い酸化性スラグが生成した。処理中
の溶鋼温度の降下量は比較例１の100℃に比べ実施例１
では50℃に半減した。実施例１の脱Cr率は比較例１の64
％よりも高い78％であり、等しい処理時間で処理後の
〔Cr〕を低くすることができた。

（実施例２）電気炉で溶製した未脱酸の低炭素鋼溶鋼10トンを取鍋に
入れ、アルゴンガス0.05Nm³/min・Ｔ溶鋼で溶鋼をバブ
リング撹拌しながら第１表に示す組成のフラックス40kg
/T・溶鋼を添加し、さらにO₂ガス2.1Nm³/T・溶鋼を上吹
きすることにより、約20分間脱Cr処理を行った。この実
施例は、フラックスからのFe₂O₃添加量を比較例２の1/3
量に減少し、その減少分をO₂上吹き置き換えた場合であ
る。また、フラックス中には（MnO₂）を配合した。

（比較例２） Fe₂O₃の配合組成が30％と高い第１表に示す脱Crフラッ
クスを50kg/T・溶融添加し、O₂ガス上吹きを行わなかっ
た以外は実施例２と同じ条件で脱Cr処理を行った。

第２表に示すとおり、実施例２はフラックス中の（Fe₂O
₃）％が12.5％と低いが、O₂上吹きにより処理後のスラ
グ中の換算（Fe₂O₃）％は30.3％と高くなり、強い酸化
性スラグが生成した。処理中の溶鋼温度の降下量は比較
例２の80℃に比べ実施例２では40℃に半減した。実施例
２の脱Cr率は比較例２の50％よりも高い67％であった。
実施例２および比較例２ではいずれも87.5％の高い〔M
n〕歩留りが得られた。

（実施例３）転炉で溶製した未脱酸の低炭素鋼溶鋼90トンを取鍋に入
れ、アルゴンガス0.05Nm³/min・Ｔ溶鋼で溶鋼をバブリ
ング撹拌しながら第１表に示す組成のフラックス40kg/T
・溶鋼を添加し、さらにO₂ガス2.1Nm³/T・溶鋼を上吹き
することにより、約20分間脱Cr処理を行った。この実施
例は、フラックスからのFe₂O₃添加量は比較例３の1/3量
に減少し、その減少分をO₂上吹きに置き換えた場合であ
る。また、フラックス中には（MnO₂）を25％、（MgO）
および（ZrO₂）を合計で25％配合した。

（比較例３） Fe₂O₃の配合組成が30％と高い第１表に示す脱Crフラッ
クスを50kg/T・溶鋼添加し、O₂ガス上吹きを行わなかっ
た以外は実施例３と同じ条件で脱Cr処理を行った。

第２表に示すとおり、実施例３はフラックス中の（Fe₂O
₃）％が12.5％と低いが、O₂上吹きにより処理後のスラ
グ中の換算（Fe₂O₃）％は34.9％と高くなり、比較例３
と同様の強い酸化性スラグを生成した。処理中の溶鋼温
度の降下量は比較例３の45℃に比べ実施例３では20℃に
大きく減少した。

実施例３の脱Cr率は比較例３の60％よりも高い75％であ
り、等しい処理時間で処理後の〔Cr〕を低くすることが
できた。〔Mn〕歩留りは実施例３および比較例３のいず
れも85％の高い水準であった。

また、処理前後のスラグ中の（ZrO₂）％に差が認められ
ないことから取鍋内面のジルコンレンガ（60％ZrO₂、34
％SiO₂）の溶損はほとんどないと考えられる。

（発明の効果）本発明方法によれば、フラックス中の酸化鉄含有量を下
げても処理中に脱Crに必要な強い酸化性スラグを生成さ
せることができる。さらに、スラグの撹拌が強化され処
理中の溶鋼温度の低下が抑制されるので脱Cr反応が促進
され、目標値を超える〔Cr〕を迅速かつ効率的に除去す
ることが可能である。また、脱Cr処理の所要時間が少な
くてすみ、出鋼温度も特に高くする必要がないので生産
効率を落とすことなく脱Cr処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の脱Cr処理を実施したときのフラック
ス中のFe₂O₃配合量と、処理後のスラグ中（T.Fe）のFe₂
O₃換算量および脱Cr率との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉もしくは電気炉で溶製された未脱酸の
溶鋼中のCr含有量が目標値を超えているとき、その溶鋼
にFe酸化物を含有するフラックスを添加するとともに下
記（１）式に従い酸素ガスを供給し、フラックスの塩基
度（Ｘ）とスラグ中の全Fe（T.Fe）の含有量との関係を
下記のとおりに調整することを特徴とする溶鋼の脱クロ
ム方法。１≦Ｘ≦２のとき………（T.Fe）≧ 5％２＜Ｘ≦３のとき………（T.Fe）≧10％３＜Ｘのとき………（T.Fe）≧15％ただし、で、（）内はフラックス中の配合成分、％は重量％で
ある。ただし、Qo₂:送酸量（Nm³/T・溶鋼） W:O₂を供給しないときの脱クロムフラックスの適正添加
量（kg/T・溶鋼） A:O₂を供給しないときの脱クロムフラックス中のFe酸化
物（Fe₂O₃換算）の適正配合組成（重量％） B:本発明で使用する脱クロムフラックス中のFe酸化物
（Fe₂O₃換算）の適正配合組成（重量％）