JP2003105422A

JP2003105422A - ステンレス粗溶鋼の溶製方法

Info

Publication number: JP2003105422A
Application number: JP2001299446A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Miyamoto; 健一郎宮本; Nobuyuki Ono; 信行小野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックを熱源として利用し、脱炭精錬
時のクロム損失を抑制してクロム歩留りの向上と還元剤
の節減を図ることができるステンレス粗溶鋼の溶製方法
を提供する。【解決手段】精錬炉１０に、炭素が未飽和の溶銑１６
を装入し、溶銑１６に含クロム合金を添加した後、吹酸
して脱炭精錬を行ってステンレス粗溶鋼１６ａを溶製す
る方法において、溶銑１６の吹酸の初期に、クロムを含
有するダストとプラスチックを混合したブリケットを溶
銑に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱燐、脱硫等の予
備処理を行った後の溶銑に含クロム合金を添加して脱炭
精錬を行うステンレス粗溶鋼の溶製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス粗溶鋼は、転炉や上底
吹き転炉等の精錬炉に、溶銑とフェロクロム合金、クロ
ム含有屑等を添加し、上吹きランスから酸素を吹き付
け、溶銑及びフェロクロム合金等に含まれる炭素や珪素
等を酸化させる脱炭精錬を行って製造される。この脱炭
精錬は、燐（Ｐ）や硫黄（Ｓ）等の不純物を除去し、炭
素（Ｃ）や珪素（Ｓｉ）等を酸化させて昇熱を行ない炭
素濃度が０．３〜０．８質量％の炭素濃度になるまで行
われる。特に、ＰやＳ等の不純物の除去は、精錬炉の負
荷となるため、予め溶銑中に含まれるＰやＳを除去する
いわゆる溶銑の予備処理を行った後の溶銑を用いること
が主流になっている。この溶銑の予備処理は、フラック
スや酸化剤等を添加するため、予備処理過程で溶銑中の
炭素が消費され、炭素濃度が低下し、溶銑の温度も低下
する。予備処理を施した溶銑を用いる脱炭精錬では、炭
素濃度と温度が低くなった溶銑に吹酸を行ない昇熱する
必要がある。この昇熱では、溶銑中の炭素の酸化の他
に、クロム（Ｃｒ）の酸化や鉄の酸化が行われるため、
生成するスラグ中に含まれる酸化クロム（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）
や酸化鉄（ＦｅＯ）等が増加し、クロムや鉄等の有価金
属の損失を招き、ステンレス粗溶鋼（溶鋼ともいう）の
溶製コストが高くなる。

【０００３】従って、このスラグ中に含まれる酸化クロ
ムや酸化鉄は、スラグに還元剤であるフェロシリコン、
アルミ合金等を添加し、還元して溶鋼中にクロム、鉄を
回収する。しかし、フェロシリコン、アルミ合金等の高
価な還元剤を使用するため、溶鋼の溶製コストが高くな
り、生成するスラグの量も増加してスラグの処理費用も
増加する等の問題がある。この対策として、特開平７−
２７８６３７号公報に記載されているように、プラスチ
ック（廃プラスチック）を１５〜９０質量％、電気炉ダ
ストあるいは転炉ダストを４〜３５質量％、アルミナ粉
を３０質量％以上含有するアルミニウム残灰を６〜５０
質量％有する混合物を１００〜３００℃に加熱して混練
し、成形したものを精錬炉の昇熱剤として使用すること
により、精錬炉の熱源コストの低減と流動性の良好なス
ラグを得ることが行われている。更に、特開平９−２４
１７６６号公報、特開平１０−１４０２２３号公報に
は、プラスチックに転炉ダストや焼結鉱粉、スケール等
の金属粉を混合し、圧縮成形を行うか、あるいは混合・
加熱を行って圧縮成形を行ってから精錬炉に添加し、熱
源コストの低減や排ガス回収率の向上等を図る方法が記
載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２７８６３７号公報に記載された方法では、プラス
チックの燃焼熱を活用できるが、脱炭精錬の過程で、酸
化クロムを含有するダストを用いないのでスラグ中の酸
化クロム濃度を高めることができないため、吹酸によっ
て溶銑や溶鋼に含まれるクロムが酸化されて酸化クロム
としてスラグ中に移行するのを抑制することができず、
脱炭精錬を終了した後のスラグ中の酸化クロムを還元す
るフェロシリコン、アルミ合金等の還元剤の使用量が増
加し、ステンレス粗溶鋼の製造コストが高くなり、スラ
グ中の未還元の酸化クロムも高くなり、スラグの処理費
用の増加や環境上の問題がある。更に、特開平９−２４
１７６６号公報、特開平１０−１４０２２３号公報に記
載された方法では、プラスチックに転炉ダストや焼結鉱
粉、スケール等の金属粉を混合して圧縮成形、あるいは
混合・加熱を行って圧縮成形したものを精錬炉に添加す
るので、前記した特開平７−２７８６３７号公報に記載
された方法と同様に、脱炭精錬の過程で、溶銑や溶鋼に
含まれるクロムが酸化クロムとしてスラグ中に移行する
のを抑制することができず、スラグ中の酸化クロムを還
元するフェロシリコン、アルミ合金等の還元剤の使用量
が増加し、ステンレス粗溶鋼の溶製コストが高くなる。
しかも、スラグ中の未還元の酸化クロムも高くなり、ス
ラグの資源化のためのスラグの処理費用の増加する等の
問題がある。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、プラスチック中の炭素分の燃焼熱を熱源として利用
し、脱炭精錬時のクロム損失を抑制してクロム歩留りの
向上と還元剤の節減を図ることができるステンレス粗溶
鋼の溶製方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るステンレス粗溶鋼の溶製方法は、精錬炉に、炭素が
未飽和の溶銑を装入し、前記溶銑に含クロム合金を添加
した後、吹酸して脱炭精錬を行ってステンレス粗溶鋼を
溶製する方法において、前記溶銑の吹酸の初期に、クロ
ムを含有するダストとプラスチックを混合したブリケッ
トを前記溶銑に添加する。この方法により、プラスチッ
ク（廃プラスチックでもよい）にクロムを含有するダス
トを混合したブリケットを未飽和の溶銑に添加するの
で、プラスチックの成分である炭素を一旦溶銑中に加炭
させることができ、この炭素を燃焼させるのでプラスチ
ックの成分の燃焼熱を効率良く利用して溶銑を昇熱する
ことができる。更に、ブリケットにクロムを含むダスト
を配合することにより、スラグ中の酸化クロム濃度を高
めているので、溶銑中からスラグ中へ移行する酸化クロ
ムを抑制し、しかも、ブリケットに含まれる炭素や水素
によって酸化クロムを還元することができ、溶鋼中のク
ロムの歩留りを高め、フェロシリコン等の還元剤を節減
することができる。

【０００７】ここで、本発明に係るステンレス粗溶鋼の
溶製方法において、前記ブリケットの添加は、吹酸の開
始から全吹酸時間の１／３の経過時間以内に行っても良
い。これにより、吹酸昇熱に伴う酸化クロムの生成を抑
制してクロム損失を低減し、しかも、吹酸の初期の温度
の低い時期にブリケットを添加するので、プラスチック
の燃焼熱を十分に着熱させることができる。ブリケット
を吹酸の開始から全吹酸時間の１／３を超えて添加する
と、精錬炉内の温度が高くなるため、プラスチック中の
水素（Ｈ）による還元反応が促進され、昇熱効果が低下
する。

【０００８】更に、本発明に係るステンレス粗溶鋼の溶
製方法において、前記ブリケットを添加する時の精錬炉
のスラグ量を５０〜１５０ｋｇ／トン・溶鋼にすると良
い。これにより、溶銑とブリケットとが接触する面積を
確保して、ブリケットに含まれる炭素の溶銑への浸炭す
なわち加炭を促進し、加炭された溶銑の脱炭反応による
昇熱の効率を高めることができる。スラグ量が５０ｋｇ
／トン・溶鋼より少ないと、吹酸によって発生するダス
トが増加し、溶鋼の歩留りが低下する。一方、スラグ量
が１５０ｋｇ／トン・溶鋼を超えると、ブリケットと接
触する溶銑の面積が少なくなり、プラスチック中の炭素
の溶銑への加炭が悪くなる。

【０００９】また、本発明に係るステンレス粗溶鋼の溶
製方法において、前記ブリケットに配合するプラスチッ
クを１０質量％超、１１質量％未満にすることが好まし
い。これにより、プラスチック中に含まれる水素による
溶鋼中の水素濃度の上昇を抑制し、しかも、プラスチッ
ク中の炭素による加炭の効率がより高められ、溶銑の昇
熱を安定して発現することができる。プラスチックの配
合量が１０質量％未満になると、プラスチック中の炭素
による溶銑の加炭の効率が悪くなり、溶銑の着熱効率が
低下する。一方、プラスチックの配合量が１１質量％以
上になると、プラスチック中に含まれる水素による出鋼
時の溶鋼中の水素濃度が高くなり、脱水素等の後処理が
必要になり、溶製コストが高くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
ステンレス粗溶鋼の溶製方法に適用される上底吹き転炉
の説明図、図２はプラスチック配合量と着熱効率及び出
鋼時の溶鋼中水素濃度の関係を表すグラフである。図１
に示すように、本発明の一実施の形態に係るステンレス
粗溶鋼の溶製方法に用いる上底吹き転炉１０は、耐火物
を内張りした炉体１１と、この炉体１１の底部１２に設
けた底吹きノズル１３と、炉体１１の側部に出鋼口１４
を有している。炉体１１には、炉体１１の装入口１５を
設けており、装入口１５の上方には、溶銑１６に酸素を
吹き付けて吹酸するランス１７を備え、更に、生石灰
（ＣａＯ）や鉄鉱石等の副原料を貯蔵する貯蔵ホッパ１
８と、プラスチックを配合したブリケット貯蔵ホッパ１
９と、これ等副原料やブリケットを炉体１１内に添加す
るシュート２０を備えている。

【００１１】次に、本発明の一実施の形態に係るステン
レス粗溶鋼の溶製方法について上底吹き転炉１０を用い
て説明する。ステンレスの粗溶鋼を溶製する際に発生し
た集塵ダストやスラジ等のクロムを含有するダストに、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の素材
からなるポリ容器やペットボトル、プラスチック板等の
プラスチック（これ等の廃プラスチックを用いても良
い）を細かく破砕したチップを配合した。そして、この
ダストとプラスチックの混合物を成形機に供給して圧縮
成形するか、あるいは混合物を加熱してから圧縮成形を
行ない、直径が２０〜１００ｍｍの大きさのブリケット
を製造し、ブリケット貯蔵ホッパ１９に貯蔵する。装入
口１５から脱硫、脱燐等の予備処理を行って炭素が未飽
和の溶銑１６と含クロム合金の一例としてフェロクロム
を上底吹き転炉１０の炉体１１内に装入した。同時に、
貯蔵ホッパ１８に貯蔵された鉄鉱石と生石灰、ドロマイ
ト等の副原料を貯蔵ホッパ１８から切り出し、シュート
２０を介して炉体１１内に添加しながらランス１７を装
入口１５から炉体１１内に下降させて吹酸を開始して脱
炭精錬を行ない、生石灰等が溶解してスラグ２１を形成
した。吹酸を開始してから、ブリケット貯蔵ホッパ１９
に貯蔵した５トンのブリケットを複数回に分割して切り
出し、シュート２０を介して全吹練時間の１／３時間以
内に炉体１１内に添加を行った。

【００１２】炉体１１内のスラグ２１の量は、ブリケッ
トの添加中において、スラグ２１を５０〜１５０ｋｇ／
トン・溶鋼になるように、前記した生石灰やドロマイト
等の添加量の調整を行った。炉体１１内に添加したブリ
ケットと接触する溶銑の面積を大きくしたので、ブリケ
ット中に含まれる炭素が溶銑１６に容易に加炭（浸炭と
もいう）することができる。一旦、溶銑１６に加炭した
炭素を燃焼させることにより、炭素の燃焼熱とブリケッ
ト中に含まれる炭素以外の成分である水素を燃焼した燃
焼熱が溶銑１６に着熱し、溶銑１６の温度を高め、溶銑
１６の脱炭精錬を行って溶製したステンレス粗溶鋼（溶
鋼ともいう）１６ａの温度を容易に高めることができ
る。更に、ブリケット中に含まれるクロムを含有するダ
ストは、スラグ２１中の酸化クロム濃度を高め、一部が
ブリケット中の炭素や水素によって還元されて溶銑１６
中に回収され、吹酸によって生成する酸化クロムの生成
が抑制でき、総合的なクロム歩留りを高めることができ
る。その結果、熱不足の対策として、高価な石炭やコー
クスを使用しないで、プラスチックの燃焼熱で溶銑１６
を昇熱でき、昇熱コストの低減と、フェロクロム等のク
ロム合金の節約が可能になり、溶鋼１６ａの溶製コスト
を低減することができる。

【００１３】特に、図２に示すように、ダストに配合す
るプラスチックの量を変化させて製造したブリケットを
炉体１１内に添加し、吹酸による脱炭精錬を行ない、そ
の時の着熱効率、溶鋼中の水素濃度の調査を行ったが、
ブリケット中にプラスチックを１０質量％超、１１質量
％未満となるように配合することにより、着熱効率を良
好にして溶鋼中の水素濃度を低減でき、より好ましい結
果を得ることができる。更に、ダストに配合したプラス
チックに含まれる水素（Ｈ）は、吹酸の過程で、溶銑１
６中の硫黄（Ｓ）と反応し、Ｈ₂ Ｓを生成し、溶銑１６
の脱硫が促進され、極めて低硫黄の溶鋼１６ａを溶製す
ることができ、減圧二次精錬の負荷を大幅に軽減し、し
かも、溶鋼１６ａの品質を向上することができる。ま
た、スラグ２１中の酸化クロムの量を少なくできるの
で、スラグ２１の資源化が容易になり、スラグ処理費用
の節減や環境上の問題を解消することができる。そし
て、上底吹き転炉１０を用いて溶製されたステンレスの
溶鋼１６ａは、取鍋に出鋼され、減圧精錬装置により二
次脱炭精錬を行ってステンレス溶鋼が製造される。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係るステンレス粗溶鋼の溶製
方法の実施例について説明する。上底吹き転炉の装入口
から脱硫と脱燐の予備処理を行った溶銑とフェロクロム
を装入し、貯蔵ホッパから鉄鉱石と生石灰（ＣａＯ）、
ドロマイト等の副原料を貯蔵ホッパから切り出し、シュ
ートを介して炉体内に添加してからランスを装入口から
炉体内に下降させる。このランスに、２００００Ｎｍ³
／ｈｒの酸素を供給して吹酸し、脱炭精錬を行ない、生
石灰等が溶解したスラグを５０〜１５０ｋｇ／トン・溶
鋼を形成した。更に、吹酸を開始してから、プラスチッ
クを１０質量％超、１１質量％未満となるように配合
し、圧縮成形して製造した直径２０〜１００ｍｍのブリ
ケットをブリケット貯蔵ホッパから全量５トンを少量毎
に１０回に分割し、全吹練時間の１／３時間以内に炉体
内に添加を行った。そして、吹錬中のクロム酸化指数、
出鋼時の溶鋼中の〔Ｈ〕ピックアップ（水素濃度の上
昇）、溶鋼歩留り、総合評価を調査した。その結果を表
１に示す。実施例１は、全吹酸時間に対するブリケット
の投入タイミングを吹酸の開始から全吹酸時間の１／４
時間以内に添加し、実施例２は、全吹酸時間に対するブ
リケットの投入タイミングを吹酸の開始から全吹酸時間
の１／５時間以内とし、ブリケット投入時のスラグ量、
ブリケット中のプラスチックの配合量が本発明の範囲を
満たす場合であり、吹錬中のクロム酸化指数をプラスチ
ックを添加しない従来例を指数１に対してそれぞれ０．
６５、０．７１にでき、出鋼時の溶鋼中の〔Ｈ〕ピック
アップが無く、溶鋼歩留りもいずれも９５％と良好であ
り、総合評価として良い（○）結果が得られた。実施例
３は、全吹酸時間に対するブリケットの投入タイミング
を吹酸の開始から全吹酸時間の１／８時間以内とし、ブ
リケット投入時のスラグ量を１１５ｋｇ／トン・溶鋼に
した場合、実施例４は、全吹酸時間に対するブリケット
の投入タイミングを吹酸の開始から全吹酸時間の１／３
時間以内にし、ブリケット投入時のスラグ量を５０ｋｇ
／トン・溶鋼にした場合であり、吹錬中のクロム酸化指
数をそれぞれ０．７３、０．６９にでき、出鋼時の溶鋼
中の〔Ｈ〕ピックアップが無く、溶鋼歩留りもいずれも
９５％と良好であり、総合評価として良い（○）結果が
得られた。実施例５は、全吹酸時間に対するブリケット
の投入タイミングを吹酸の開始から全吹酸時間の１／３
時間以内とし、ブリケット投入時のスラグ量を１５０ｋ
ｇ／トン・溶鋼にした場合であり、吹錬中のクロム酸化
指数を０．７４にでき、出鋼時の溶鋼中の〔Ｈ〕ピック
アップが無く、溶鋼歩留りもいずれも９５％と良好であ
り、総合評価として良い（○）結果が得られた。

【００１５】

【表１】

【００１６】これに対し、比較例は、全吹酸時間に対す
るブリケットの投入タイミングを吹酸の開始から全吹酸
時間の３／４時間以内にし、ブリケット投入時のスラグ
量を９５ｋｇ／トン・溶鋼にした場合であり、吹錬中の
クロム酸化指数が０．９３となり、出鋼時の溶鋼中の
〔Ｈ〕ピックアップが大きくなり、減圧二次精錬の負荷
が増加し、総合評価として悪い（×）結果となった。更
に、従来例は、ブリケットを添加せず、通常の吹酸によ
る脱炭精錬を行った場合であり、吹酸による昇熱効率が
悪く、吹錬中のクロムの酸化が大きくなり、総合評価と
して悪い（×）結果となった。

【００１７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、ブリケットを構成するダストは、５〜３５
質量％のクロムを含むものを用いることができる。更
に、ブリケットは、ダストとプラスチックの他に、石炭
やコークス等の炭剤も配合することができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜４記載のステンレス粗溶鋼の
溶製方法においては、吹酸の初期に、プラスチックとク
ロムを含有するダストを混合したブリケットを添加する
ので、プラスチックを熱源として利用し、脱炭精錬時の
クロム損失を抑制してクロム歩留りの向上と還元剤の節
減を図ることができる。

【００１９】特に、請求項２記載のステンレス粗溶鋼の
溶製方法においては、吹酸開始から全吹酸時間の１／３
の経過時間以内にブリケットを添加するので、プラスチ
ックの燃焼熱や加炭した炭素の燃焼熱を十分に着熱して
昇熱でき、溶鋼中の水素の上昇を防止することができ
る。

【００２０】請求項３記載のステンレス粗溶鋼の溶製方
法においては、ブリケットを添加する時の精錬炉のスラ
グ量を５０〜１５０ｋｇ／トン・溶鋼にするので、ブリ
ケットに含まれる炭素の溶銑への加炭を促進でき、加炭
された溶銑の脱炭反応による昇熱の効率をより安定して
高めることができる。

【００２１】請求項４記載のステンレス粗溶鋼の溶製方
法においては、ブリケットに配合するプラスチックを１
０質量％超、１１質量％未満にするので、溶鋼中の水素
濃度の上昇を抑制でき、溶鋼の昇熱を安定して行うこと
ができ、脱水素等の後処理が容易になり、製造コストを
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るステンレス粗溶鋼
の溶製方法に適用される上底吹き転炉の説明図である。

【図２】プラスチック配合量と着熱効率及び溶鋼中水素
濃度の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１０：上底吹き転炉、１１：炉体、１２：底部、１３：
底吹きノズル、１４：出鋼口、１５：装入口、１６：溶
銑、１６ａ：ステンレス粗溶鋼（溶鋼）、１７：ラン
ス、１８：貯蔵ホッパ、１９：ブリケット貯蔵ホッパ、
２０：シュート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K070 AA04 AB12 AB13 AC02 AC17 AC23 AC38 AC40 BA07 BB02 EA10 EA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】精錬炉に、炭素が未飽和の溶銑を装入
し、前記溶銑に含クロム合金を添加した後、吹酸して脱
炭精錬を行ってステンレス粗溶鋼を溶製する方法におい
て、前記溶銑の吹酸の初期に、クロムを含有するダスト
とプラスチックを混合したブリケットを前記溶銑に添加
することを特徴とするステンレス粗溶鋼の溶製方法。
【請求項２】請求項１記載のステンレス粗溶鋼の溶製
方法において、前記ブリケットの添加は、吹酸の開始か
ら全吹酸時間の１／３の経過時間以内に行うことを特徴
とするステンレス粗溶鋼の溶製方法。
【請求項３】請求項１又は２記載のステンレス粗溶鋼
の溶製方法において、前記ブリケットを添加する時の前
記精錬炉のスラグ量を５０〜１５０ｋｇ／トン・溶鋼に
することを特徴とするステンレス粗溶鋼の溶製方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のス
テンレス粗溶鋼の溶製方法において、前記ブリケットに
前記プラスチックを１０質量％超、１１質量％未満配合
することを特徴とするステンレス粗溶鋼の溶製方法。