JPH08325620A

JPH08325620A - ステンレス鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH08325620A
Application number: JP12818595A
Authority: JP
Inventors: Masaki Miyata; 政樹宮田; Yoshihiko Higuchi; 善彦樋口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】 (1) 溶融還元炉と脱炭炉の２炉を持つ必要も
なく、(2) ＣによるCr₂O₃ の還元を効率的に行うことの
できるステンレス鋼の製造方法を提供する。【構成】ステンレス鋼の粗溶湯を脱炭するときに生じ
る酸化クロム含有スラグの一部もしくは全部を炉内に残
留させるか脱炭炉の粗脱炭昇温吹錬中に添加し、溶湯中
の炭素、粗脱炭時に添加するコークス、チャー、または
無煙炭等の含炭素材中の炭素によりスラグ中の酸化クロ
ムを還元し、溶湯中に回収した後、Si含有合金もしくは
Al含有合金を添加してCr₂O₃ の還元および脱硫を行う方
法において、脱炭期および／または粗脱炭期に融点降下
材としてスラグ中 (%B₂O₃)＝0.5 〜15％となるように酸
化ホウ素を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルゴン酸素脱炭炉、
転炉等の製鋼炉において、溶銑、スクラップ、合金鉄等
を用いてステンレス鋼を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

[一般的な従来技術]ステンレス鋼の溶製方法として最も
典型的なプロセスは、スクラップやFe−Cr、Fe−Ni等の
合金鉄を主原料として電気炉で溶解してからＡＯＤ炉ま
たはＶＯＤ炉等で脱炭と還元精錬を行い、出鋼後受鋼鍋
でAr吹き込みを行って溶鋼の清浄化および温度コントロ
ールを行い、しかる後連続鋳造機にかける方法である。

【０００３】また文献 (鉄と鋼,1985,vol.71,180) にあ
るように、電気炉を用いずに底吹き転炉内に溶銑を装入
し、ステンレス鋼の成分となるように脱炭吹錬中または
吹錬前にスクラップや合金鉄を添加して所定の成分と
し、脱炭工程終了後、Fe−Si等の合金鉄を投入して還元
工程に移行し、しかる後出鋼して連続鋳造するプロセス
もある。

【０００４】他にクロム鉱石を用いたステンレス鋼溶製
プロセスも存在する。例えば文献 (鉄と鋼,1985,vol.7
1,1072)ではＡＯＤ炉に溶銑を装入し、しかる後クロム
鉱石とコークスを投入して、いわゆる溶融還元を行い、
スラグを除去してから通常の脱炭精錬を行う方法であ
る。

【０００５】しかし、上記の従来方法では、以下の問題
点がある。 (1) 大量のSi (多くの場合Fe−Si) を添加するためコス
トが高くなる。 (2) 反応生成物としてSiO₂が発生するため、それを中和
するにはCaO を大量に必要とする。またその結果、大量
のスラグが発生する。 (3) 酸化クロムのシリコンによる還元反応は発熱反応の
ため、温度が上昇することおよび上記スラグは流動性に
富むことにより、耐火物を侵食する。

【０００６】[本発明に近い従来技術]そこで特公平４−
38806 号公報では、ステンレス粗溶鋼の脱炭末期の含ク
ロムスラグを溶融還元炉に戻して、クロム分を還元回収
するプロセスを提案している。これによりFe−Siを用い
た還元期を省略できるため、上記の問題点は解決される
としている。また脱炭炉に残留した含クロムスラグを次
チャージのステンレス溶鋼中のＣで還元回収する場合に
ついては、溶湯中のＣが５％、1500℃以上であれば可能
としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】たしかに、上記方法に
よれば、ステンレス鋼の粗溶湯の脱炭末期の含クロムス
ラグを溶融還元炉に戻して、クロム分を還元回収するた
め、これによりFe−Siを用いた還元期を省略できる。

【０００８】しかし、特公平４−38806 号公報の開示す
る方法は、溶融還元炉と脱炭炉の２炉を持たなければ実
現できないという問題点がある。また含クロムスラグを
Ｃで還元回収する場合には、溶湯中のＣによるCr₂O₃ 還
元率が十分でないという問題点がある。また、脱炭末期
スラグを炉外に排出・回収してリサイクルする場合、回
収したスラグが粉化して大気中へ飛散し、環境汚染問題
を引き起こす可能性がある。

【０００９】ところで、本件特許出願人は、特願平５−
146167号として、脱炭末期スラグを同一炉にリサイクル
して次チャージの粗溶湯の脱炭昇温時にスラグ中酸化ク
ロムを[C] で還元回収し、還元末期にSi含有合金を添加
してクロム回収率を向上させるプロセスを提案してい
る。

【００１０】この方法では、スラグ中のCr₂O₃ をＣによ
り還元するとしているが、単に脱炭末期スラグを炉内に
添加してＣにより還元するだけでは、特公平４−38806
号公報開示の寸法の場合と同様に、ＣによるCr₂O₃ の還
元速度が遅くCr₂O₃ 還元率が十分でないという問題点が
ある。

【００１１】すなわち、スラグが滓化する還元温度 (15
00〜1600℃) にまで吹錬開始後早急に昇熱する必要があ
るにもかかわらず、注銑時の溶銑温度は高々1300℃程度
であり、吹錬開始前あるいは吹錬開始直後に酸化クロム
含有スラグを添加する場合、スラグ添加に起因する抜熱
により還元温度 (1500〜1600℃) までの昇熱時間が長く
なってしまうからである。

【００１２】従って、スラグの融点を低下させ、より低
温度から溶融還元を開始する必要がある。そうしなけれ
ばＣにより還元しきれなかったクロム酸化物を多量のSi
含有合金で還元する必要があり、還元用Si合金の削減と
いう当初目的を十分に達成できない可能性がある。

【００１３】ここに、本発明の目的は、(1) 溶融還元炉
と脱炭炉の２炉を持つ必要もなく、(2) ＣによるCr₂O₃
の還元を効率的に行うことのできるステンレス鋼の製造
方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく種々検討を重ね、脱炭期もしくは粗脱炭
期にスラグ中(%B₂O₃) ＝0.5 〜15％となる酸化ホウ素を
融点降下剤として添加することで、Ｃによる酸化クロム
の効率的な還元が実現されることを知り、本発明を完成
した。

【００１５】よって、本発明の要旨とするところは、脱
炭炉でステンレス鋼の粗溶湯を脱炭するときに生じる酸
化クロム含有スラグの一部もしくは全部をこの脱炭炉内
に残留させるか、または排出し、このスラグを別チャー
ジの脱炭炉の粗脱炭昇温吹錬中に炉内溶湯に添加し、溶
湯中の炭素、または粗脱炭時に添加する含炭素材( 例:
コークス、チャー、または無煙炭等) 中の炭素によりス
ラグ中の酸化クロムを還元し、溶湯中に回収した後、Si
含有合金もしくはAl含有合金を添加してCr₂O₃の還元お
よび脱硫を行い、排滓して、その後Cr含有合金を添加し
つつ脱炭する方法において、粗脱炭期および／または脱
炭期にスラグ中 (%B₂O₃)＝0.5 〜15％となるように酸化
ホウ素を添加することを特徴とするステンレス鋼の製造
方法である。

【００１６】

【作用】ここで、本発明を適用するステンレス鋼の製造
方法について図１にその代表的工程図を示して説明す
る。

【００１７】まず準備工程では、例えば予め準備された
ステンレス鋼の粗溶湯にリサイクルされてきた酸化クロ
ム含有スラグが加えられ、粗脱炭・昇温工程が行われ
る。このとき溶湯中の炭素または粗脱炭時に添加する含
炭素材中の炭素によりスラグ中の酸化クロムを還元し、
その後仕上還元、脱硫工程においてSi分等を添加する。
そして排滓工程を経て仕上脱炭工程を行い出鋼する。こ
こに、本発明によれば、上述の脱炭工程または粗脱炭工
程またはその両者において、スラグ中に酸化ホウ素を添
加するのである。

【００１８】上述の工程図の説明からも明らかなよう
に、ステンレス鋼の粗溶鋼を脱炭するときに生じた酸化
クロムを含有するスラグを、次チャージ以降の粗脱炭時
にリサイクル使用することは、溶湯中の炭素、またはコ
ークス等の含炭素材により酸化クロムを還元し、金属Si
の添加の省略または使用量の節減のために必要である。

【００１９】スラグリサイクル方法には排出・回収した
後再度装入する、もしくは炉内に残留させるという二通
りの方法がある。前者の場合、通常脱炭末期のCr₂O₃ 含
有スラグの融点は高く流動性が著しく低いので、そのま
までは炉外にスラグを排出することは困難である。

【００２０】よって脱炭期に酸化ホウ素をスラグ中 (%B
₂O₃)＝0.5 〜15％となるように添加してスラグ [組成：
(CaO)/(SiO₂)＝1.0 〜2.5 、50％＞(%Cr₂O₃)＞10％] の
流動性を向上させれば、脱炭末期スラグの大部分を炉外
へ容易に排出することができる。したがって、(%B₂O₃)
の添加時期および量を上述のように限定したのは、次の
ような理由からである。

【００２１】(%B₂O₃) が0.5 ％未満ではスラグ流動性
の変化は小さく、スラグ排出率の変化は認められない。 (%B₂O₃) が15％を超えるとスラグ排出量に対する(%B₂
O₃) の影響はほとんどなくなり、15％超の融点降下剤の
添加は経済的に不利となる。

【００２２】またスラグ中にB₂O₃を0.5 ％以上添加する
ことは、炉外へ排出・回収したCr₂O₃ 含有スラグの粉化
を抑制するために有効であり、そのためスラグをリサイ
クルする際の取扱いが容易になり、かつ環境問題の回避
も同時に可能となる。

【００２３】また後者のように、脱炭末期スラグを炉内
に残留させて注湯する場合はスラグ顕熱の分だけプロセ
スとしては熱的に有利となる。この場合脱炭期にB₂O₃を
添加すれば炉内に残留するスラグの融点は低くなり、次
チャージ以降の還元を効率的に行うことができる。

【００２４】上述のように脱炭期にB₂O₃を添加してもよ
いが、粗脱炭期において酸化ホウ素をスラグ中 (%B₂O₃)
＝0.5 〜15％となるように添加してもよい。すなわち、
次チャージの粗脱炭・昇温中にB₂O₃を添加すれば、1400
℃未満の低温域から滓化が進行し還元開始時期が早まる
ため、還元率の向上を図ることができる。

【００２５】スラグ中 (%B₂O₃)が0.5 ％未満では還元率
に対する (%B₂O₃)の影響はほとんどない。(%B₂O₃) が0.
5 〜15％では酸化ホウ素添加により1400℃未満の低温度
域から還元が開始し、1600℃以下の比較的低温度域にお
いて高い還元率を達成できる。また(%B₂O₃) が15％を超
えると、還元中にスラグが激しく膨張し、スロッピング
が多発するため、還元率が低下してしまう。

【００２６】また比較的低温域 (1450〜1600℃) でCr₂O
₃ を効率的に還元回収できることから、溶融還元期の耐
火物溶損量を大幅に低減できる。また例えば脱炭期にB₂
O₃を添加し、さらに次チャージ以降の粗脱炭末期にもB₂
O₃を添加してもよい。

【００２７】スラグ中Cr₂O₃ のＣによる還元末期にSi含
有合金もしくはAl含有合金を添加することにより、Cr₂O
₃ をほぼ100 ％溶湯へ還元回収し、かつ脱硫を行うこと
が可能となる。なお、酸化ホウ素は酸化ホウ素それ自体
であっても、あるいは酸化ホウ素を含有するものであっ
てもいずれもよく、例えばコレマナイトがある。

【００２８】

【実施例】

(実施例１)16％Cr含有ステンレス鋼の粗溶湯90ｔの脱炭
期に、スラグに酸化ホウ素０〜５t[スラグ中(%B₂O₃) ＝
０〜40％相当] を添加して、脱炭末期のCr₂O₃ 含有スラ
グは炉外へ排出・回収した。なお、B₂O₃添加前スラグ組
成は、T.Cr＝20％、T.Fe＝３％、CaO/SiO₂＝1.4 、MgO
＝５％、Al₂O₃＜10％であった。

【００２９】この融点降下剤であるB₂O₃の添加量とスラ
グ排出率の関係を図２に示す。図１からも分かるよう
に、融点降下剤添加量が0.5 ％から排滓率 (脱炭末期ス
ラグの排出率) が向上し、ほぼ15％で飽和するのが分か
る。

【００３０】(実施例２)脱りん銑65Ｔを上底吹き転炉に
装入し、別途行ったステンレス鋼の溶製法におけるステ
ンレス鋼脱炭期終了時に回収したスラグを6000kg、コー
クスを4000kg、生石灰を574 kg、B₂O₃を０〜3400kgの範
囲で炉内に添加後、底吹きArガスを17 Nm³/min、上吹き
ランスからの酸素を146 Nm³/min で吹き込みつつ、41分
間の吹錬を行った。なお、上述の添加スラグの組成は、
T.Cr＝20％、T.Fe＝３％、CaO/SiO₂＝1.4 、MgO ＝５
％、Al₂O₃＜10％であった。

【００３１】粗脱炭・昇温・還元期の溶湯温度とCr₂O₃
のＣによる還元率の関係を図３に、(%B₂O₃) の添加量と
還元率との関係を図４にそれぞれ示す。その後、Fe−Si
(組成：Si＝75％、残部Fe) を243 kg添加した。

【００３２】粗脱炭しFe−Si添加後の温度は1632℃、ス
ラグ塩基度は1.5 、[%Cr] ＝1.65％であった。また粗脱
炭終了時のメタル中[%C]は１％であった。その後スラグ
を排出し、フェロクロム (組成：Cr＝60％、Si＝2.7
％、Ｃ＝６％、残部Fe) を21T、生石灰1.8T添加して、
脱炭処理を行った。脱炭処理後の温度は1700℃、スラグ
塩基度は1.5 、[%Cr] ＝13％であった。

【００３３】

【発明の効果】本発明にかかる方法により脱炭末期にCr
₂O₃ 含有スラグを効率よく排出・回収でき、回収したス
ラグの粉化を抑制できる。また回収したスラグを還元す
る際低温度域から還元が進行し、効率的に高い還元率を
得ることが可能となる。また耐火物溶損も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するステンレス鋼の製造方法の１
つの例の工程図である。

【図２】B₂O₃添加量と排滓率の関係を示すグラフであ
る。

【図３】粗脱炭昇温中の溶湯温度と還元率の関係を示す
グラフである。

【図４】(%B₂O₃) と還元率の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱炭炉でステンレス鋼の粗溶湯を脱炭す
るときに生じる酸化クロム含有スラグの一部もしくは全
部を該脱炭炉内に残留させるか、または排出し、このス
ラグを別チャージの脱炭炉の粗脱炭昇温吹錬中に炉内粗
溶湯に添加し、溶湯中の炭素、または粗脱炭時に添加す
る含炭素材中の炭素によりスラグ中の酸化クロムを還元
し、溶湯中に回収した後、Si含有合金もしくはAl含有合
金を添加してCr₂O₃ の還元および脱硫を行い、排滓し
て、その後Cr含有合金を添加しつつ脱炭する方法におい
て、粗脱炭期もしくは脱炭期もしくはその両期にスラグ
中(%B₂O₃)＝0.5 〜15％となるようにスラグに酸化ホウ
素を添加することを特徴とするステンレス鋼の製造方
法。