JP2001049325A - 含クロム鋼の溶製方法 - Google Patents

含クロム鋼の溶製方法

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JP2001049325A
JP2001049325A JP22826699A JP22826699A JP2001049325A JP 2001049325 A JP2001049325 A JP 2001049325A JP 22826699 A JP22826699 A JP 22826699A JP 22826699 A JP22826699 A JP 22826699A JP 2001049325 A JP2001049325 A JP 2001049325A
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molten steel
chromium
steel
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JP22826699A
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English (en)
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Michitake Fujiwara
道丈 藤原
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 事前に混練体を作成するための大規模な設備
や混練作業の必要もなく、安価にスラグ中のCr酸化物
の含有率を低減すること。 【解決手段】 精錬炉で、含クロム溶鋼を製造する際
に、処理終了前のスラグ組成において、(CaO+M
gO)/(SiO2 +Al23 )を0.7〜2.5に
調整し、溶鋼組成を[C]0.5〜5%、[Si]
0.1〜1%に調整し、出鋼前の溶鋼温度を1500
〜1750℃に調整する。 【効果】 精錬終了時のCr23 含有率は10%以下
と低位に安定させることができ、Cr歩留の上昇並びに
高Cr濃度スラグを廃棄せずにすむ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含クロム鋼を溶解
または精錬する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステンレスダストはCr酸化物を含み、
6 価クロム溶出問題が生じるため、埋立処理をすること
はできない。そこで、現在は、このステンレスダストを
精錬炉で溶解し、再利用しているが、今度はスラグ中の
Cr酸化物含有率が増加するという問題が発生してい
る。
【0003】そこで、特開昭56−130417号で
は、酸素と不活性ガスの混合ガスを吹込み、Cr酸化ロ
スの抑制を図る方法が、また、特開平11−21612
号では、事前にAlドロスとステンレスダストとバイン
ダーを混合し、作成した混練体を溶鋼中に投入すること
で、ステンレスダスト中のメタル分を回収する方法が開
示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
56−130417号で開示された方法では、不活性ガ
スにより溶鋼の熱が奪われるだけであり、Cr酸化ロス
を抑制する効果はほとんど得られない。また、特開平1
1−21612号で開示された方法では、混練体の作成
にコストがかかる上、大規模な設備が必要となるという
問題がある。
【0005】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、事前に混練体を作成するための大規模な
設備や混練作業の必要もなく、安価にスラグ中のCr酸
化物の含有率を低減することができる含クロム鋼の溶製
方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、精錬炉で、含クロム溶鋼を製造する
際に、処理終了前のスラグ組成において、(CaO+M
gO)/(SiO2 +Al23 )、溶鋼組成、出鋼前
の溶鋼温度を所定範囲内に調整することとしている。そ
して、このようにすることで、安価にスラグ中のCr酸
化物の含有率を低減することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】第1の本発明の含クロム鋼の溶製
方法は、精錬炉で、含クロム溶鋼を製造する際に、処理
終了前のスラグ組成において、(CaO+MgO)/
(SiO2 +Al23 )を0.7〜2.5に調整し、
溶鋼組成を[C]0.5〜5%、[Si]0.1〜1
%に調整し、出鋼前の溶鋼温度を1500〜1750
℃に調整するものである。
【0008】また、第2の本発明の含クロム鋼の溶製方
法は、第1の本発明の含クロム鋼の溶製方法の条件を満
たす溶鋼をスラグと共に別の容器内に移した後、この容
器内にクロムや鉄を還元するための還元剤、例えばSi
を含む合金鉄、Alを含む合金鉄、Alを含む屑、Si
を含む屑、又は、これらを組み合わせたものを装入する
か、或いは、溶融状態のスラグと溶鋼中に上記目的の還
元剤を装入した後に別の容器に移し、この容器中で、上
方から浸漬させたランスを介して不活性ガスを吹き込む
か、インペラーを挿入して溶鋼とスラグを攪拌すること
により、含クロム溶鋼のスラグ中からクロム、鉄を還元
回収する含クロム鋼の溶製方法である。
【0009】以下、本発明の含クロム鋼の溶製方法を詳
細に説明する。精錬炉で含クロム鋼を溶解する際には、
Cr酸化ロスを抑制することが重要な課題である。特
に、埋め立て処分ができないステンレスダストを精錬炉
で屑と共に溶解する際には、スラグ中のCr酸化物含有
率は更に増加する傾向がある。そこで、スラグ中のCr
酸化物含有率を低減することが重要な課題となる。
【0010】本発明者が、精錬処理終了前のスラグ組成
と、スラグ中の酸化クロム濃度の関係を調査した結果、
図1に示したように、(CaO+MgO)/(SiO2
+Al23 )を0.7以上に調整することにより、酸
化クロム濃度を低減できることを知見した。
【0011】反対に、(CaO+MgO)/(SiO2
+Al23 )を0.7未満とすると、図1に示したよ
うに、スラグ中のCr23 の含有率が高くなるため、
出鋼時に出鋼流でスラグと溶鋼が攪拌され、スラグ中の
酸化クロムと溶鋼中の[C]が下記の化学式1に示した
反応を行い、COガスの気泡が発生してスラグが膨張
し、スラグが取鍋から溢れ出すという問題が生じた。
【0012】
【化1】Cr23 +3C=2Cr+3CO
【0013】−方、(CaO+MgO)/(SiO2
Al23 )が2.5を超えるまで上昇させると、スラ
グの融点が上昇してスラグが固化してくるため、出鋼時
に電気炉内からスラグを排出できないという問題が生じ
た(図2参照)。以上の観点より、精錬炉処理終了前に
おいては、スラグ組成の(CaO+MgO)/(SiO
2 +Al23 )を0.7〜2.5に調整することが必
要であることが判明した。
【0014】溶鋼組成についても、溶鋼中の[C]とス
ラグ中のCr酸化物との関係、溶鋼中の[Si]とスラ
グ中のCr酸化物との関係を本発明者が調査したとこ
ろ、図3及び図4に示したように、溶鋼中の[C]や
[Si]が低い場合には出鋼前のスラグ中Cr酸化物の
増大がみられた。本発明者の実験によれば、溶鋼中の
[C]は0.5%以上、溶鋼中の[Si]は0.1%以
上が必要と判断された。
【0015】また、溶鋼中の[C]や[Si]が高い場
合には、出鋼する際のスラグ−メタル攪拌によるスラグ
中Cr酸化物の還元反応(上記化学式1及び下記化学式
2)が進行しやすいが、溶鋼中の[C]が5%を超えて
も、また、溶鋼中の[Si]が1%を超えても効果は増
加しない。従って、本発明では、溶鋼中の[C]は0.
5〜5%、また、溶鋼中の[Si]は0.1〜1%とし
た。
【0016】
【化2】Cr23 +(3/2)Si=2Cr+(3/
2)SiO2
【0017】更に、上記したスラグ組成、溶鋼組成を満
足したとしても、図5に示したように、出鋼前の溶鋼温
度が1500℃未満であると、スラグが溶解せず、この
場合も炉内からスラグが排出できないという問題が生じ
る。また、屑の溶け残りも生じやすい。この場合、スラ
グの融点を低下させるために蛍石等を添加する方法も考
えられるが、スラグ中のフッ素溶出量の規制が厳しくな
る中では、現実的な方法ではない。
【0018】逆に、出鋼前の溶鋼温度が1750℃を超
えると、図6に示したように、炉体耐火物の溶損が大き
くなるため、出来る限り1750℃を超えないよう、溶
鋼温度を制御する必要がある。以上の観点より、出鋼前
の精錬炉内溶鋼温度は1500〜1750℃に制御する
必要があることが判明した。
【0019】スラグ組成、溶鋼組成と出鋼前の溶鋼温度
を上記のように制御する第1の本発明の含クロム鋼の溶
製方法によれば、精錬終了時のCr23 含有率は10
%以下と低位に安定させることができ、Cr歩留の上昇
並びに高Cr濃度スラグを廃棄せずにすむため、地球環
境上も非常に意義がある。
【0020】また、上記のように調整した溶鋼1を溶融
状態のままスラグ2と共に別の容器3に移した後、クロ
ムや鉄の酸化物を還元するための還元剤として、Al含
有物質やSi含有物質を添加し、図7(a)に示したよ
うに、上方から浸漬させたランス4を介して不活性ガス
を吹き込むことにより、スラグ2と溶鋼1を攪拌すれ
ば、スラグ中のCr23 含有率を5 %以下にまで低下
させることが可能であることが判明した。勿論、還元剤
の投入は電気炉内の溶鋼を別の容器3に移す前でもかま
わないし、別の容器3に移しながらでもかまわない。ま
た、攪拌方法としては、不活性ガスによる攪拌以外に、
図7(b)に示したように、インぺラー5を用いて機械
的に攪拌しても良い。
【0021】上述した方法とは逆に、スラグ組成を上記
した本発明範囲以外の範囲とした場合は、スラグ中の酸
化クロム濃度は5%以上となり、Cr歩留りが低下した
り、並びに、高Cr濃度のスラグを廃棄することになる
ので、6 価クロムが溶出するという問題が生じる。
【0022】以上のように、本発明に係る含クロム鋼の
溶製方法は、精錬炉出鋼前のスラグ組成、溶鋼組成、及
び、溶鋼温度を最適に調整することにより、溶解時のク
ロム酸化ロスを抑制すると共に、出鋼時のスラグ溢れや
炉内のスラグ残留という操業上の問題も発生せず、安定
した稼働が可能となる。また、精錬炉で溶解後の該溶鋼
を別の容器内にスラグと共に移した後に、上吹きランス
を介して不活性ガスをバブリングすることにより、更に
スラグ中のCr酸化物濃度を減少させることが可能とな
ることが判明した。
【0023】本発明方法では、事前の作業や大規模な設
備の必要がなく、スラグ中の金属酸化物、特に酸化クロ
ムが溶鋼中に高い回収率で、しかも安価に回収できると
共に、メタル回収後のスラグは公害面で問題がないの
で、二次利用できるため、スラグを廃棄していた従来法
と比較すると、ステンレス鋼の製造原価を低減させるこ
とが出来る。
【0024】なお、図1は、電気炉内の溶鋼中の[C]
が1.0%、[Si]が0.3%の溶鋼を使用し、出鋼
前の溶鋼温度が1600〜1620℃の場合の結果、図
2は、溶鋼中の[C]が0.9〜1.2%、[Si]が
0.2〜0.4%である他は図1と同じ条件で行った場
合の結果、図3〜図5は、電気炉内の(CaO+Mg
O)/(SiO2 +Al23 )が0.8〜1.2、溶
鋼中の[C]が0.9〜1.2%、溶鋼中の[Si]が
0.2〜0.4%の溶鋼を使用し、出鋼前の溶鋼温度が
1600〜1620℃の場合の結果、図6は電気炉内の
耐火物はMgO系、及び、MgO−Al23 系の煉瓦
及び不定形耐火物を使用した場合の結果である。
【0025】
【実施例】以下、本発明に係る含クロム鋼の溶製方法の
効果を確認するために行った実験結果について説明す
る。
【0026】電気炉によって屑、合金鉄等を溶解する1
8%Cr−8%Niステンレス鋼を溶製する際に、電気
炉で80トンの溶鋼を溶解した。この処理終了時のスラ
グ組成、溶鋼組成、溶鋼温度を下記表1〜表3に示した
ように変更し、その時のスラグ中のCr23 濃度を比
較した。なお、下記表1〜表3には、本発明の実施例の
みならず、本発明の範囲を外れた比較例についての結果
も併せて示している。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】表1より明らかなように、本発明の実施例
では、いずれも電気炉終了時の炉内スラグ中のCr2
3 濃度は10%以下の低位に安定化させることが可能と
なった。更に、電気炉処理終了後の該溶鋼を、溶鋼中に
上方から浸漬させたランス又はインペラーを介して攪拌
を行い、処理後のスラグ中のCr23 濃度を比較した
結果、スラグ中のCr23 濃度は、本発明の実施例で
は、いずれも表3に示したように、5%以下にまで抑制
することが可能となった。
【0031】すなわち、本発明の範囲で操業を実施した
場合、表1〜表3に示したように、スラグ中の金属酸化
物、特に酸化クロムが溶鋼中に高い回収率で、しかも安
価に回収できると共に、メタル回収後のスラグは公害面
で問題がないので、二次利用できるため、スラグを廃棄
していた従来法と比較すると、ステンレス鋼の製造原価
を低減させることが出来ることが明らかである。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の含クロム
鋼の溶製方法によれば、事前に混練体を作成するための
大規模な設備や混練作業の必要もなく、スラグ中の金属
酸化物、特に酸化クロムを溶鋼中に高い回収率で、しか
も安価に回収できると共に、メタル回収後のスラグは公
害面で問題がなく二次利用できるため、スラグを廃棄し
ていた従来法と比較すると、ステンレス鋼の製造原価を
低減させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】精錬処理終了前のスラグ組成と、スラグ中の酸
化クロム濃度の関係を調査した結果を示した図である。
【図2】精錬処理終了前のスラグ組成と、電気炉出鋼後
の炉内のスラグ残存率の関係を調査した結果を示した図
である。
【図3】溶鋼中の[C]とスラグ中のCr酸化物との関
係を調査した結果を示した図である。
【図4】溶鋼中の[Si]とスラグ中のCr酸化物との
関係を調査した結果を示した図である。
【図5】電気炉出鋼前の溶鋼温度と、電気炉出鋼後の炉
内のスラグ残存率の関係を調査した結果を示した図であ
る。
【図6】電気炉出鋼後の溶鋼温度と、電気炉耐火物の溶
損指数の関係を調査した結果を示した図である。
【図7】別の容器内における攪拌手段の説明図で、
(a)ガスバブリングによるもの、(b)はインペラー
によるものを示す。
【符号の説明】
1 溶鋼 2 スラグ 3 容器 4 ランス 5 インペラー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 精錬炉で、含クロム溶鋼を製造する際
    に、処理終了前のスラグ組成において、(CaO+M
    gO)/(SiO2 +Al23 )を0.7〜2.5に
    調整し、溶鋼組成を[C]0.5〜5%、[Si]
    0.1〜1%に調整し、出鋼前の溶鋼温度を1500
    〜1750℃に調整することを特徴とするクロム、鉄酸
    化ロスの少ない含クロム鋼の溶製方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の条件の溶鋼をスラグと共
    に別の容器内に移した後、この容器内にクロムや鉄を還
    元するための還元剤を装入するか、或いは、溶融状態の
    スラグと溶鋼中に上記還元剤を装入した後に別の容器に
    移し、この容器中で、上方から浸漬させたランスを介し
    て不活性ガスを吹き込み、溶鋼とスラグを攪拌すること
    により、含クロム溶鋼のスラグ中からクロム、鉄を還元
    回収することを特徴とする含クロム鋼の溶製方法。
  3. 【請求項3】 攪拌のための不活性ガスの代替としてイ
    ンペラーを挿入して機械的に攪拌することを特徴とする
    請求項2記載の含クロム鋼の溶製方法。
  4. 【請求項4】 還元剤として、Siを含む合金鉄、Al
    を含む合金鉄、Alを含む屑、Siを含む屑、又は、こ
    れらを組み合わせたものを使用することを特徴とする請
    求項2又は3記載の含クロム鋼の溶製方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011121856A1 (ja) 2010-03-29 2011-10-06 日新製鋼株式会社 含クロム溶銑およびスラグの処理方法
JP2016008317A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 日本冶金工業株式会社 ステンレス鋼の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011121856A1 (ja) 2010-03-29 2011-10-06 日新製鋼株式会社 含クロム溶銑およびスラグの処理方法
US8753419B2 (en) 2010-03-29 2014-06-17 Nisshin Steel Co., Ltd. Method for treatment of chrome-containing molten iron and slag
JP2016008317A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 日本冶金工業株式会社 ステンレス鋼の製造方法

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