JPS6023182B2 - 中炭素高クロム溶湯の溶製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はステンレス鋼などの高クロム鋼を溶製する工程
での中間成品である中炭素高クロム溶湯を経済的に得る
ための溶製方法に関するものである。 ここでいう中炭素高クロム溶湯とは、ステンレス鋼溶製
の場合にはクロムは１２％以上、その他の高クロム鋼溶
製の場合にはクロムを４％以上含有するものである。 クロム％の上限は、原料として用いる高炭素フェロクロ
ムによってきまり、通常６５％以下である。炭素含有量
はクロム量に依存するが、『中炭素』とは慣用的な表現
と一致し、飽和炭素含有量×（０．０５〜０．６）の範
囲内にあるものを意味する。以下、ステンレス鋼の溶製
を対象にして述べるが、他の高クロム鋼の場合にも、ほ
とんどそのままあてはまる。 ステンレス鋼は、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉを主成
分とし、通常、クロム源としては主としてフェロクロム
、ステンレス鋼スクラップなど、鉄源としては固体鉄（
スクラップ、還元鉄など）あるいは溶融鉄（溶銑あるし
、は溶鋼）、ニッケル源としては、ステンレススクラッ
プ、フェロニッケル、金属ニッケル、Ｎｉ○などが用い
られている。溶製工程は、これらの諸原料を製鋼炉で溶
融、混合、一次精錬を行って一旦、高クロム相落陽（炭
素などの不純物含有量がステンレス鋼成品よりも高い）
を得、ついで仕上げ精錬する方式が採用されている。近
年、特に優先脱炭に着目した各種仕上げ精錬法（ＶＯＤ
法、ＲＨＯＢ法、ＡＯＤ法など）が開発実用化されるに
至り、ステンレス鋼溶製コストを低下させるための技術
的な着眼点は、高クロム粗溶湯の製造工程の方に移行し
ている。高クロム粗溶湯を安価に得るための条件として
は次のような項目があげられる。 ｍ 原料として安価なものを選択使用できること。 クロム源としては固体高炭素フェロクロム、溶融高炭素
フェロクロム、中炭素フェロクロム、低炭素フェロクロ
ム、ステンレススクラップなどがある。 このうち、合金剤としての中炭素および低炭素フェロク
ロムは、一旦得られた高炭素フェロクロムを加工して製
造されるもので、現時点ではコストの点から主クロム源
として用いることは工業的にはきわめて不利である。ま
た、熔融状態の高炭素フェロクロムはフェロクロム製造
工場が製鋼工場に近援している場合には、電気炉からで
たフェロクロムを直送することによって製鋼炉に供給す
ることは可能であるが、一般には困難で、製鋼炉に溶融
フェロクロムを供給するには再溶解する必要がある。し
たがって、実用できる安価な主クロム源は固体高炭素フ
ェロクロムであり、ステンレス鋼港製ではその溶解と脱
炭をどのように行うかが要点になる。次に鉄源としては
、普通鋼の溶製も行っている製鋼工場では、固体鉄源よ
りも、熔融状態にある溶銑、あるし、は熔鋼を利用する
方が、再溶解のためのエネルギーを削減できるのでコス
ト的に有利である。 ニッケル源としては、製鋼工場で用いることができるの
は一般に固体状態のものであり、いずれが最も経済的で
あるかは、経済事情に依存する。 以上のように、原料として安価なものを選択使用できる
という観点からは、製鋼炉では溶鉄源と、多量の固体原
料を用いることになり、溶解エネルギーの供給と、仕上
げ精錬炉側から要求される粗溶湯成分条件を満足するた
めの一次精錬を合理的に行えるものでなければならない
。■ 安価なエネルギーを用いた熱効率の高い溶製方法
であること。 溶解エネルギーを供給するための手段としては種々の方
法がある。 例えば、電気炉を用いれば任意の固体比率の原料を溶解
できる。しかし、電力は高価なエネルギーであること、
および電気炉（特にアーク炉）では比較的無酸化の状態
での溶解であるため、原料配合によっては綾落ち〔Ｃ〕
が高いこと、また溶落後、吹酸などにより脱炭しようと
するスプラッシュなどの問題をおこしやすく、高クロム
粗溶湯の〔Ｃ〕として比較的低い値が要求される仕上げ
脱炭法（ＶＯＤなど）と粗合せて用いる場合には問題が
ある。転炉のように酸化精錬を行う炉では、フェロシリ
コンやＡそなどを添加してから酸素吹藤すれば、その酸
化熱を利用して固体の溶解量をふやすことができるが、
ヱネルギーとしては一且、電気を経由してきた高価なも
のであること、また、多量のスラグを生成することから
操業や、クロム歩留の低下などに問題がある。 発熱量あたりのエネルギーが安価であるという点からは
、各種燃料を燃焼する時に発生する熱を用いることが考
えられるが、一般にメタル成分の再酸化を伴うことが多
く、熱効率高く加熱を行うことはむずかしい。 ‘３’クロム歩留が高く、同時に耐火物負荷の小さい方
法であること高クロム溶湯の脱炭時のクロム酸化量は、
溶潟Ｃｒ％、Ｃ％、温度などに依存し、各成分において
は温度が高いほどクロム酸化は抑制しやすい。 一方、反応容器の耐火物負荷は溶湯温度、スラグ成分な
どの影響を受け、特に、温度が低いことが望ましい。こ
のような優先脱炭と耐火物負荷からの相矛盾する要求を
解消するためには、精錬途中の温度、成分パターンなど
の操業条件の選択がきわめて重要である。本発明は、上
記諸条件を満足して安価に高クロム粗溶湯を得、終局的
にはステンレス鋼などの高クロム鋼を安価に溶製するた
めに種々の実験的研究を行った結果開発されたもので、
その要旨とするところは溶製炉上部より高炭素フェロク
ロム等の如き団体クロム源を供給するとともに、前記溶
製炉内溶傷中へ炉下部に設けた羽口から炭素質粉末と酸
素含有ガスを供給し固体クロム源の溶解ならびに精錬を
行なうに当り、溶湯温度が１６５０００以下でかつクロ
ムの酸化を抑制しながら優先脱炭を行ない得る、溶製炉
内における溶湯温度条件、溶湯温度（℃）２１７‐５干
害Ｌ＋・２ｏｏ溶湯温度（℃）２一１４０〔Ｃ（％）〕
十１６５０溶湯温度（００）と１１０〔Ｃ（％）〕十１
０５０を満足するように、固体クロム源、炭素質粉末お
よび酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とする
中炭素高クロム溶湯の溶製方法にある。 以下、具体的な実施例にそって本発明を詳細に説明する
。用いる設備の１例を第１図に示す。反応容器１は耐火
物内張した転炉状のもので、炉底に酸素を含むガス、お
よびコークス粉などの炭素質原料を供孫舎するための羽
□２が設けられている。反応容器１の炉刊こは上昇降下
可能な吹酸用ランス３が設けられ、また袋入原料６の充
填槽５および之に後続されたロータリーキルン４が設け
られている。コークス粉などの炭素質原料を溶傷中に供
Ｖ給する理由は、後述の成分条件を満足するために落陽
に〔Ｃ〕を調整（加炭）すること、および落陽に加える
固体原料の量に応じて必要とされる付加的溶解熱を〔Ｃ
〕十〔〇〕（あるＭ弁）一Ｃ。 ‐‐．

【７１の反応熱によって供給するためである。こ
こで炭素質原料として、油あるいは炭化水素ガスの如き
、液状又は気体状のものを溶傷中に供給した場合にはそ
の分解による吸収熱が大きく、‘７’式による発熱を相
殺するために本発明の目的を達し得ない。したがって、
本発明においては炭素質原料としては、コークス粉、石
炭粉、グラフアィト粉など固体状のものが用いられる。
一方、本発明において０２を含むガスを溶湯に供給する
理由は、【７｝式により反応熱を溶湯に与えるとともに
、後述の成分条件を満足するように成分調整するための
手段（脱炭）としてある。なお、酸素を含むガスを特に
溶湯中に吹込む理由の一つは炭素質原料の溶湯への溶解
による吸熱によりその羽口近傍が冷えやすく閉塞をおこ
しやすいのでそれを防止するため発熱場所を溶傷下部に
もつてくるためである。 その目的のためには、酸素供給速度；ｖｏ２（ｋ９／ｍ
ｉｎ）は炭素供給速度ｖｃ（ｋ９／ｍｉｎ）（炭素質原
料供給速度を、炭素純分としての供給速度に換算）の間
には次の関係がなければならない。ｖｏ２２０．ぷｃ‘
８’ 底吹きのもう一つの目的は、発生するＣＯガスによって
高クロム溶湯の優先脱炭に必要な港傷鷹梓を行うことで
、そのためには、落陽中で発生するＣ。 ガス量を近似他表わす驚き。２（ｋ９／ｍｉｎ）の値が
、その時の溶湯量ＧＭ（ｔ）に対して奪叫と１娩 ｛
９１の関係を満足することが望ましい。 ただし、ガス発生量が過大になると、吹き抜けをおこし
額梓力の増加には効果がなく、一方、溶湯状況を不安定
にするため歩留低下などの原因となる。したがつて、譲
Ｖ。 ２側凧 ｏ■ であることが望ましい。 このような目的で加える炭素質原料と０２を含むガスを
港湯中に供孫給するための装置としては第２図に示すよ
うな内管１５、中間管１４、外管１３からなる三重管羽
口１１が適している。 １１２は三重管と羽□との間に充填された耐火物層であ
る。 羽口１１の内管１５は、炭素質固体原料を搬送する不活
性ガス（例えばＮ２，Ａｒ，Ｃ○，Ｃ０２およびその混
合物など）を搬送体として供給するためのものである。
炭素質原料の粒径は、内管の内径のヂ下のも岬全重量の
８０％以上となるよぅにすることが、安定して溶湯中へ
の供給を継続するためには望ましい。内管径を１仇奴と
すれば、コークス粉を用いる場合実際のコークス製造工
程で発生するふるい下分をそのまま用いることができる
。もし、炭素費原料の供給を内管１５ではなく、その外
側のリング状部１４′から行うとすれば、安定供給のた
めには粉粒体としてはきわめてサイズの小さいものしか
用いることができず（例えば０．１肋？以下）、その調
整、ハンドリングに問題がある。なお、炭素質原料とと
もに、造漣剤として石灰質粉体（特に生石灰）を混合す
ることも可能である。その場合には次のような効果があ
る。０１ コークスなどの炭素質粉体だけを供給する場
合は摩擦による内管壁の摩耗が問題になる。 これに対して石灰質粉体（特に生石灰）を混合するとこ
れらの徴粉が内管壁をコーティングするために摩耗も大
幅に減少することができる。‘２） コークスはＳｉ０
２を主成分とする脈石分が含まれており、その溶融、蓬
化が迅速に進行することが、脱酸などスラグ、メタル反
応の進行に重要であるが、コークスと石灰が同一の管か
ら供給されると樺化進行に好ましい条件が作られる。脱
硫反応が進みやすい。 ‘３｝ 中間のリング状の部分１４′は、酸素、あるい
は酸素に他のガスを混合して酸化ポテンシャルを調節し
た酸化性ガスを溶湯中に吹き込み、溶湯の酸化反応（脱
炭、脱Ｓｉ）を行い、その結果として効率的な発熱を行
わせるためのものである。 なお、酸化反応終了後は、酸化性ガスからＮ２，Ａｒな
どの非酸化性ガスに切換えられる。酸化性ガスを内管１
５から吹込む場合に比べて、リング状の部分１４′から
吹き込んだ場合には次のような利点がある。‘ａ｝ 酸
化性ガスと溶湯との接触面積が大きくなり、溶湯の過酸
化が防止される。 ｛ｂー 酸素羽□の冷却が、後述の外管からの保護用冷
却ガスと内管からの粉粒体、搬送ガスの両方から冷却さ
れるので羽口寿命が長くなる。 ‘ｃ｝ 酸化性ガスを内管と中間管との間の環状間隙よ
り高速で噴出させると、その影響で内管内の圧力が低く
なり、内管内からの粉体供給に好都合となり、搬送ガス
量を低減できる。 また粉体供給を止めたのち、搬送ガスの流入を一時的に
止めても輸送管の閉塞は起らない。‘ｄ）内管から吹き
込まれた炭素質粉粒体が酸化性ガスジャケットでつつま
れているため、早期に発熱昇温して溶湯と接した時に溶
解しやすい状態となり、溶湯が十分深くない場合でも吹
き抜けなどの現象がおこりにくい。 外管１３のリング状隙間１３′は、羽口材料の溶損、酸
化防止用の保護ガスを供給するためのもので、プロパン
などの炭化水素ガスや、オイルミストおよび不活性ガス
のＡｒガス、Ｎ２ガスなどが流される。本発明の目的は
、高炭素フェロクロムなどの固体原料の熔解に必要な熱
量を、溶湯に添加する炭素質の燃焼による発熱によって
補給することにある。 したがって、必要熱量、すなわち、必要脱炭量が多くな
り、一方、反応所要時間が制限される場合には、必要な
酸素量は（１■式の制約により、全量は底吹できない場
合がある。その場合には、残余の必要酸素は、第１図に
示す如く上吹ランス３より熔傷面の上から供給してもよ
い。本発明では溶湯に多量の固体原料を添加して溶解を
行うことが特徴であるから、用いる反応容器としては溶
湯量の変化に対応して安定して吹鎌を継続できるもので
なければならない。 すなわち、初期の溶湯量が少ない状態でも、また、最後
の規定量の溶湯が入った状態でも無理なく吹錬を行える
ものでなければならない。このような条件を満足する炉
形状について種々検討を行った結果、最終溶鋼レベルの
高さ（静水面に換算）を日（肌）とし、高さ方向に害ず
つの３つの部分に分けた時、上部の平均断面積をＳ，（
め）、中間部の平均断面積をＳ２（〆）、下部の平均断
面積をＳ３（従）、最初の溶湯量をＷｉ（ｔｏｎ）、最
終の規定溶湯量をＷｆ（ｔｏｎ）とするとＳＩとＳ２２
１．２器ｓ． ，．端ｓ，とｓ３２０．端ｓ， （１１）の両条件
が望ましいことがわかった。 Ｓ２，Ｓ３が（１１）式の条件より大きいと、耐火物の
損傷量が多く、かつ特に末期に溶傷歩留が低下しやすい
。−方、（１１）式の条件より小さすぎると、初期の吹
銭が不安定で、吹き込んだ炭素質原料が十分に熔湯に溶
け込まないので熱効率が低下するので好ましくない。（
１１）の条件を満足する炉形状の１例は第１図の符号１
に示すようなものあるいは第５図に示されるようなもの
である。本発明の方法で固体の溶解量を多くするには、
袋入する原料の子熱が行えることが望ましい。 特に本発明では通常の酸化精錬の場合よりも、炭素質原
料を吹込み、ついで酸化する分だけＣＯガスが多量に発
生するので、その顕熱と潜熱を装入物の予熱に用いるこ
とは適している。第１図において、充填槽４、ロータリ
ーキルン５はそれぞれ装入物６の子熱に用いられる。フ
ェロアロィ、およびスクラップは適度のサィジングをす
れば、これらの予熱装置を通して、任意の時点で反応容
器内の溶傷中に添加できる。子熱装置を通せない特殊な
形状のスクラップは、袷いまま、あるいは炉外で予熱を
した後、バッチ的に反応容器内に加えることがができる
。次に、上記の装置を用いる操業方法を述べる。 最初の溶湯（種湯）としては、溶銑あるし、は溶鋼など
の溶融鉄源を別の炉から移したもの、あるし、は本反応
容器の前ヒート溶湯を全部出濠せず、一部残留させたも
のを用いてもよい。本発明が対象とするのは、炭素質原
料の酸化による発熱が必要な場合であるから最初の溶湯
量は最終落陽量の８３％以下とする。この種湯に、底吹
羽口から固体炭素質原料と酸素を含むガスおよび冷却用
外皮ガスを吹込んで発熱させながら、上方から子熱され
た固体原料（フェロァロィ、スクラップなど）を装入、
溶解させる。 この溶融と脱炭を並行して行わせる時期での操業条件を
適正に保つことによって『クロム歩留を高く、同時に耐
火物負荷を４・さくすること』が本発明の眼目である。
第３図は耐火物溶損量指数に及ぼす溶湯温度の影響を示
す。 溶湯温度が１６５０ｑ０を越えると耐火物溶損量が急激
に増加する。したがって、本発明の目的のためには、操
業時の漆湯温度が１６５０ｏｏ以下に保たれることが必
要である。溶湯温度（００）ＳＩ６５０ 【１
’特に、１５８０ｑｏ以下であることが望ましい。 この温度条件は、通常の高クロム落陽を酸素吹鍵して優
先的に脱炭を行わせる諸方法に比べて低い値である。本
発明では、この温度条件下でクロム酸化を抑制しながら
経済的に優先脱炭させるために、厳密な操業条件（特に
温度と成分の組み合せ）を選定、維持することに着目し
ている。まず、酸素供給速度を十分に小さくして状態で
、クロムの酸化を抑制しながら優先的に脱炭を行わせる
ための限界条件として、溶湯温度く℃）と・７‐５号書
÷十・２ｏｏ ‘２１を満足する必要がある。 本発明では底吹き羽口から、炭素質原料を搬送するガス
、および羽□冷却用の炭化水素ガスなどが不可避的に供
給され、溶湯中に生成する気泡中のＣＯガス分圧を低下
しての式の反応を優先的に進めることができる。‘２）
式はＣｒ：０〜６５％の範囲での、Ｐｃｏ＝ｌａｔｍ、
スラグ中のＣｒ２０３の活量１の状態では〔Ｃｒ〕−〔
Ｃ〕−熔湯温度の間の平衡実験の結果にもとづき、この
ように不可避的におこるＰｃｏ低下の効果を考えて導出
されたものである。もちろん、意図的にＣＯを稀釈する
ガス量をふやせばさらに脱炭を進めることができるが炭
素質原料の吹き込みにより通常の場合よりもＣＯガスの
発生量が多いこの時点で意図的にＰｃｏを低下させて操
業することは経済的ではない。次に、優先脱炭を反応速
度の面から可能にするための条件が溶湯温度（００）之
−１４０〔Ｃ（％）〕十１６５０３｝溶湯溢度（００）
２１１０〔Ｃ％〕＋１０５０ ｛４｝の２条件である
。 すなわち、高クロム溶湯を酸素吹鏡した時には、一旦、
クロム酸化物（Ｃｒ２０３）が生成し、これが溶傷中の
〔Ｃ〕によって（Ｃｒ２０３）十３〔Ｃ〕→次ｒ＋＄０
（１２）の反応により還元されることによって脱
炭反応が進行する。 Ｃｒ２０３の生成速度は酸素供給速度によってほぼ一義
的に規定されるが、（１２）式の反応の速度は溶湯の成
分、温度、蝿梓条件などによって上限値が規定される。
Ｃｒ２０３の生成速度に比べて、Ｃｒ２０３の還元反応
の速度が小さいと、スラグ中にＣｒ２０３の箸積がおこ
り、クロム損失量がふえるとともに、スラグ性状（粘性
など）が悪化して安定な操業が行えなくなる。Ｃｒ２０
３の還元速度が小さい条件で操業を行えば、クロム酸化
を抑制しながら優先脱炭を行うには吹酸速度を小さくせ
ざるを得ず、装置の生産性が小さくなって好ましくない
。そこで、（１２方式によるＣｒ２０３の還元反応速度
を大きくするための成分、温度条件について検討し、特
に〔Ｃ〕％の影響が大きいことを見出した。すなわち、
｛３｝式が満足されないと、〔Ｃ〕の活量が小さすぎる
ため、および溶湯の流動性が悪くなるために、（１２）
式の反応速度は急激に小さくなる。その限界条件が‘３
’式であるが、特に望ましくは溶湯温度（℃）と−１４
０〔Ｃ（％）〕十１７１０（１３）である。 一方、■式が満足されないと、溶湯の流動性が悪くなる
ためやはり、（１２）式の反応速度は急激に４・さくな
る。この限界の〔Ｃ（％）〕は、〔Ｃｒ（％）〕にはほ
とんど依存しないことを実験的に確認した。また、（１
２）式の反応速度は、ＣＯガス発生速度に比例して大き
くなる。ＣＯガス発生速度は順調に脱炭が進行する条件
では吹酸速度に比例するので、結局、ある吹酸条件で、
Ｃｒ２０３の蓄積をおこさずに脱炭を順調に進行させる
ための条件（‘３｝式と■式）は、吹酸速度がかわって
もそのまま適用されるものである。このように、本発明
は低温度での優先脱炭を、従来、着目されていなかった
中炭素城での定常的操業（温度、成分について）という
ことにより可能にしようとするものである。 【１’，■，｛３｝，｛４１式の条件に維持することは
、例えば、次のように行われる。 数分ないし１の欧分の間隔で溶湯の狼ｑ溢とサンプリン
グ・分析を行う。そして温度のコントロールは、高目に
ずれかけると酸素供給量を減らすか、あるいは固体源量
（高炭素フェロクロム）供給速度を早くすればよく、一
方、温度が低目にずれかけると逆の操作をすればよい。
〔Ｃｒ〕％は反応容器内への投入クロム量によってほぼ
一義的にきまる。〔Ｃ〕％が高目にずれかけると、酸素
供給量を増すか、炭素質原料の供給量を減らせばよく、
〔Ｃ〕％が低目にずれかけると、その逆の操作をすれば
よい。ただし、成分、温度条件を維持するためには、反
応容器に供給する物質が溶湯と迅速に反応（溶解、化学
反応）して、物質の供給量の調整により成分、温度の変
化の応答が遠いことが必要である。炭素費原料と溶湯の
反応、酸素と溶湯の反応は前述の諸条件を満足すれば、
きわめて速く応答性には問題はない。しかし、フェロク
ロムを不適当な条件で反応容器に供給すれば、その溶解
に長時間を要し、温度一成分の調整の応答性が悪く、前
述の‘１１，【２’，‘３’，■式の条件を維持するこ
とが困難になる。そこで、高炭素フェロクロムの溶解速
度におよぽす諸条件の影響を実験的に調べた。その結果
、溶解速度ｖ（側／ｓｅｃ）は溶湯温度をＴ（Ｋ）とす
ると、〆岬＝−砦率３十８．３６十〃雌３−〔Ｃ■〕
（・４）４．０で表わされることがわかった。 通常用いられる高炭素フェロクロムは、１辺が２００肋
以下であるから、それが制御側から要求される５分以内
に溶解するためには、ｖは０．３３肌／ｓｅｃ以上であ
ること、すなわち、でなければならない。 なお、ステンレス鋼スクラップは一般にうすし、ので溶
解速度は十分に早く、制御性にはあまり影響しない。‘
１）〜｛５｝の条件を満足する成分、温度条件を維持す
るよう供給物を制御しながら操業すれば耐火物負荷を軽
減しつつ、クロムの酸化を抑制しつつ、高炭素フェロク
ロムやスクラップなどの固体金属原料の溶融を平衡的に
も安定して実施できる。 第４図は、各Ｃｒ％について、‘１｝〜｛５ー式を満足
する〔Ｃ（％）〕−溶湯溢度の関係を示す。以上の方法
により、固体原料を溶解して最も経済的に高クロム粗溶
湯を得ることができる。この〔Ｃｒ（％）〕が最終成品
の〔Ｃｒ（％）〕よりも高ければ、仕上げ精錬工程に送
る前に、例えば低炭素鋼熔湯を合せ傷して稀釈すればよ
い。また、この〔Ｃｒ（％）〕が仕上げ精錬炉側から要
求されるＣ（％）よりも高ければ、固体原料の溶解終了
後、炭素質原料の供給をとめ、目標Ｃ％によって決めら
れる稀釈ガスを混合しながら吹酸を行うことも可能であ
る。なお、本発明において炭素質原料として、コークス
粉や石炭粉のように、かなりの量のＳ，Ｐを不純物とし
て含有するものを用いると、溶湯のＳ，Ｐが高くなる。 Ｓだけを除去すればよい場合は、本発明に用いた反応容
器で酸素供給が終った時点で、Ｃａ○／Ｓｉ０２：１．
２〜２．０のスラグを作り、かつフェロシリコンを加え
てガス吹込により蝿拝すればよい。もし、Ｐも除去する
必要がある場合には、クロムを含む溶湯は、溶銑、溶鋼
のように塩基性酸化スラグによる脱リンは不可能である
から特殊な方法を用いる必要がある。その方法は、脱炭
終了後の落陽をＣａＣ２一ＣａＦ２系フラツクスと反応
させる方法である。脱炭終了後の溶湯はＣ不飽和である
から、これにＣａＣ２−ＣａＦ２を加えると、Ｃａが遊
離し、それによって脱リンが進行する。それと同時に脱
Ｓも進行する。ＣａＣ２一ＣａＦ２フラックスを用いる
と、Ｃ：０．１〜０．３％の加炭はおこるが、その処理
のあと仕上げ脱炭を行うので問題はない。このような方
法により、混入不純物を除去できるので、本発明が対象
とするプロセスでは、炭素質原料の中でも安価なものを
使用することが可能である。なお、本発明で特にニッケ
ルを含有するオーステナィト系ステンレス鋼の溶製を最
終目的とし、ニッケル源としてＮｉ○を用いる場合、特
に効果的な方法は次の通りである。 すなわち、Ｎｉ○粉末にコークス粉などの炭素質粉末を
Ｎｉ○十ＣとＮｉ＋ＣＯによる還元当量の１５〜１８０
％混合して成形し、第１図のロータリーキルン４、充填
層５の予熱装置を通し、子熱とともにＮｉ○を還元する
方法である。炭素配合率が還元当量の１５％未満では再
酸化のため還元率が低く、一方、１８０％を越えると、
ブリケットの強度が弱く、Ｎｉ分の飛散がおこりやすい
ので好ましくない。最適配合量は３０〜７０％である。
なお最も望ましい方法はＮｉ０と粉末コークスの混合物
を、鉄パイプに詰めて、適当なサイズに切断するか、あ
るいは、鉄板でくるんで成形したものを用いることであ
る。この方法によれば、予備還元率９８％以上、落陽中
Ｎｉ歩留９９％以上にすることができる。ニッケル源と
してＮｉ○をこのように用いると、… フェロニッケル
を用いる場合に比べて鉄源として溶湯の使用量をふやす
ことができ、本発明の対象であるプロセスの特色（鉄源
としての綾湯の利用）を発揮しやすい。 （ｉｉ） 金属ニッケルに比べて安価なＮｉ０を用い、
総合熱効率を上げることができる。 などの特色があり、本発明の方法を用いてニッケル含有
中炭素高クロム溶湯（オーステナィト系ステンレス鋼の
中間成品となる）を溶製する場合、経済的である。 また、クロム源の一部として、高炭素フェロクロム製造
の中間成品では半還元クロムベレットのようなＣｒ２０
３を含有するものも用いることができる。 これは、クロム鉱石粉にコークス粉などの炭素質原料を
混合してべレットあるいはブリケツトにしたものを１４
００００以上に加熱して還元をしたもので、例えば、Ｔ
．Ｃｒ３４．１％，Ｃｒ還元率：５０％，Ｔ．Ｆｅ：１
４．８％，Ｆｅ還元率９５％，Ｓｉ０２：８％，Ｍｇ○
：１４％，Ａそ２０３：１２％のような組成をもってい
る。これをクロム源の一部（望ましくはクロム源の１０
〜３０％）として用いることができる。３０％を越える
と、反応容器での必要クロム還元量がふえて生産性が低
下すること、また、脈石に起因する生成スラグ量がふえ
ることなどの問題がある。 しかし、１０〜３０％用いると、脈石中のＭｇ０により
、反応容器の耐火物溶損量が減少すること、またＡＺ２
０３の混入によりスラグの流動性が増してスラグ中のＣ
ｒ含有量を低下できることなどの効果がある。本発明が
対象とするのは、特に、ステンレス鋼とともに普通鋼の
溶製も行っている製鋼工場で、安価にステンレス鋼の溶
製を行うためのものである。 鉄源として安価な溶融鉄を利用するとともに、固体原料
の溶解に必要な熱量を電力を用いず、安価な一次エネル
ギーを用いるプロセスで、中炭素高クロム城での低温条
件での溶融、脱炭を定常的に行うという従来法にない条
件を採用することによって、大幅なコストダウンと安定
操業を可能にするもので、その工業的な意味はきわめて
大きい。実施例 ‘１｝ 第５図に示すような形状の転炉（５Ｍ）で、次
のような仕様の３重管羽口を、側面底部に５個つける。 （内管：外径１４柳、内径１０側、中間の管：外径２３
側、内径２１肋、外側の管：外径２６側、内径２４帆）
。前ヒートの溶湯（成分４０％Ｃｒ、３％Ｃ、温度１５
７０ｏｏ）を１５ｔ残留させ、その中に底吹羽口の内管
よりコークス粉（０．５肋以上：３．亀重量％、０．５
〜０．２５肌：９．２重量％、０．２５〜０．１５柳：
３０．の重量％、０．１５〜０．０６側：２０．４重量
％、０．０６側以下：残り）平均０．９６【／ｈ（０．
８０〜１．２仇／ｈ）をＮ２ガス搬送して吹込む（固気
比７）。酸素は底吹羽口の中間管からは１５０帆〆／ｈ
を一定で供給し、同時に上吹ランスを通して４００〜１
０００Ｎ〆／ｈの間に変化させた。そして、排ガスによ
り約１０００ｑｏ予熱した高炭素フェロクロムを１７ｔ
／ｈと、生石灰１．２／ｈ連続的に投入した。吹鎌途中
１０分おきに溶湯の温度、Ｃ％、Ｃｒ％を測定し、その
結果に応じて上吹酸素量を調整して、温度、成分が第６
図のように推移するようにした。これはｕ】〜【５｝式
の条件を満足している。固体フェロクロムを所定量溶解
し、５仇の溶湯を得た後、フェロシリコンを２５０ｋ９
添加してから出傷し、別の製鋼炉で溶製されたＣｒ＜０
．５％、Ｃ＝０．０５％、温度１６５０こ０の熔湯と混
合した後、真空下で酸素吹鏡して、Ｃｒ＝１６．２％、
Ｃ＝０．０５％のステンレス鋼を得た。■【１）とほぼ
同一の条件であるが、高炭素フェロクロムの供給速度を
１瓜／ｈとし、同時に半還元クロムベレット（成分は前
世）を４．１ｔ／ｈ、石灰石を１．３／ｈ、コークス粉
を平均１．２ｋ９／ｔ（１．０〜１．５ｋｇ／ｔ）、底
吹酸素は１５０州〆／ｈで一定とし、上吹酸素を５００
〜２００帆〆／ｈの間に変化させた。 温度、成分の挙動は第７図に示す通りである。これは‘
１１〜‘５）式の条件を満足している。固体原料溶解後
、取鍋に出鋼する際にＣａＣ２（１０ｋ９／ｔ）−Ｃａ
Ｆ２（１．５ｋ９／ｔ）の混合物からなるフラックスを
添加した。この処理により、Ｐは０．０４３％から０．
０２５％まで、Ｓは０．０２５％から０．０１０％まで
、Ｃは４．０％から４．３％まで変化した。以後の処理
は実施例１に示すものとほぼ同じである。■ １５血転
炉に実施例１で述べたのと同様の羽○を４ケ取付ける。 これに溶銃を装入し、上吹ランスからの吹酸、底吹羽口
からの酸素、コ−クス（Ｎ２ガス搬送）を供給しながら
、約１０００℃に予熱された高炭素フェロクロムと、生
石灰を連続的に投入する。上吹ランスからの酸素供給量
とコークス粉供給量を調節することにより、溶湯の成分
、温度を第８図に示したように推移させる。これはＣｒ
之４％の領域については｛１１〜【５）の各条件を満足
している。固体フェロクロムを溶解後、コークス粉の供
給をとめ、０２，Ｎ２のみを供給することによりＣ：０
．６％まで脱炭後、取鍋に出鋼し、真空下で酸素上吹し
て、Ｃｒ＝１７．５％、Ｃ＝０．０４％のステンレス鋼
を得た。【４１‘３１とほぼ同様の方法であるが、Ｎｉ
源としてＮｊ０を用い、約５重量％のコークス徴粉を混
合したのち、鉄板製の缶（５０肋ぐ十５０肌）につめ、
高炭素フェロクロムと同時に予熱、予備還元して（還元
度平均７８％）溶湯に加える。 溶湯の成分、温度の挙動は第９図に示す通りである。こ
れは‘１）〜｛５）式の条件を満足している。この溶湯
をＡＯＤ炉に移して仕上げ脱炭（〜０２吹銭）−脱硫（
Ｆｅ−Ｓｉ，Ｃａ○添加）を行い、Ｃ「ニ１８．１％、
Ｎｉ＝８．０％、Ｓ：０．００５％のステンレス鋼を得
た。図面の筋単な説明 第１図は本発明を実施するための装置の全体を示す説明
図、第２図は反応容器にとりつける羽□の１例を示す説
明図、第３図は耐火物原単位におよぼす落陽温度の影響
を示す図、第４図は本発明による適正操業条件（斜線部
）を、Ｃｒ＝５％、１８％、３０％、６０％の場合につ
いて〔Ｃ（％）〕と溶湯温度の関係で示す図、第５図は
本発明を実施するのに用いる転炉状容器の断面形状の１
例を示す説明図、第６図〜第９図はそれぞれ実施例‘１
１，‘２｝，｛３１，‘４１に対応する高炭素フェロク
ロム溶解時の成分、温度の挙動を示す図である。 １：反応容器、２：羽口、３：上吹ランス、４：ロ−タ
ルーキルン、５：充填槽、６：装入物、７：気泡、８：
溶湯、１１：羽口、１３：外管、１４：中間管、１５：
内管。 髪２図 姿’図 第３図 努４図 菱夕四 髪ら図 多７図 象ａ図 多０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶製炉上部より高炭素フエロクロム等の如き固体ク
   ロム源を供給するとともに、前記溶製炉内溶湯中へ炉下
   部に設けた羽口から炭素質粉末と酸素含有ガスを供給し
   固体クロム源の溶解ならびに精錬を行なうに当り、溶湯
   温度が１６５０℃以下でかつクロムの酸化を抑制しなが
   ら優先脱炭を行ない得る、溶製炉内における溶湯温度条
   件、 溶湯温度（℃）≧１７．５（〔Ｃｒ〕）／〔Ｃ〕
   ＋１２００ 溶湯温度（℃）≧−１４０〔Ｃ（％）〕＋
   １６５０ 溶湯温度（℃）≧１１０〔Ｃ（％）〕＋１０
   ５０を満足するように、固体クロム源、炭素質粉末およ
   び酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とする中
   炭素高クロム溶湯の溶製方法。