JP2003171713A

JP2003171713A - 加炭材およびそれを用いた製鋼方法

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Publication number: JP2003171713A
Application number: JP2001373378A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hirao; 外志雄平尾; Kazuhiro Azuma; 一洋東; Takashi Nagoya; 隆司名古屋
Original assignee: SHOWA DENRO KOGYO KK
Current assignee: SHOWA DENRO KOGYO KK
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP3750928B2

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化雰囲気でも安定した加炭を行うことがで
き、かつ、所望の溶落時の炭素含有量（溶落カーボン
値）を低コストで要求どおりに得ることができる加炭材
を提供する。【解決手段】生石灰または石灰石を２０〜８０質量％
および炭素材を２０〜８０質量％含有する加炭材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼時に用いられ
る加炭材及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、
酸化雰囲気でも安定した加炭を行うことができ、かつ、
所望の溶落時の炭素含有量（溶落カーボン値）を低コス
トで要求どおりに得ることができる加炭材及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼炉作業中に溶鋼の炭素量を調節する
ために加炭を行なう際には、コークス、黒鉛、豆炭、木
炭又は炭化チップなどの炭素材や、高炉銑、電炉銑又は
古銑などの銑鉄を加炭源として使用している。これらを
用いて加炭を行なった場合、いずれも初期の値を出すに
は不安定である。

【０００３】すなわち、炭素材を加炭源として用いる場
合は、酸化雰囲気では炭素材が燃焼してしまうことが多
く、必要量以上の炭素材を投入しなければならなかっ
た。したがって、加炭効率はあまり良くなく、溶落カー
ボン値も一定の値にはならなかった。

【０００４】また、銑鉄類を加炭源として用いる場合
も、スクラップの溶け残りがあると精錬後半の成分調整
中に加炭が必要な場合もあり、溶鋼中のカーボン値が不
安定である。また、銑鉄類は高価であり、かつ、リン含
有量が多いものもあり脱リン作業に時間を要するためコ
スト高となってしまう。

【０００５】ところで、１９５５年に本間正雄教授が開
発したセンダイト・プロセス滓（Sendite Process滓：
以下、ＳＰ滓という）は高強度強靭鋳鉄の製造に使用さ
れている。このＳＰ滓は石灰石と炭素材とからなる脱酸
剤で、鋳鉄を分子状態で活性化し基本性質を改良する効
果がある。このことは特公昭３０−３２０６号公報、同
３０−６８５７号公報、同３０−６８５８号公報などに
記載されている。すなわち、通常の脱酸剤は溶鋼中のフ
リー酸素を完全に除去することができるが、鋼中の炭素
と共にクラスターを形成する酸素を除去することができ
ない。これに対し、ＳＰ滓はその強力な脱酸力によりク
ラスター酸素までも除去することができ、この還元雰囲
気により加炭効率が向上する。

【０００６】センダイト・プロセス理論によれば、ＳＰ
滓の還元精錬速度（ＲＲＶ：Reducing Refining Veloci
ty）は、以下の一般式で表される。ＲＲＶ＝ｋ・Ｎ・（Ａ／Ｄ）・Ｔ（式中、ｋは定数、Ｎは酸化カルシウム分子と炭素原子
との接触点数、Ａ／Ｄは溶鋼の表面積、Ｔはスラグ温度
をそれぞれ示す。）この式より、酸化カルシウム分子と炭素原子との接触点
数が多いほど還元速度が速くなることがわかる。すなわ
ち、生石灰と炭素材は細かく混合されることにより強い
脱酸力を持つと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】溶落カーボン値を安定
化させることは、その後の工程を簡便なものにするた
め、従来から、製鋼作業において低コストで所望の溶落
カーボン値を確保することは、長い間解決すべき悲願で
あった。上述したＳＰ滓は脱酸効果について報告されて
いるが、加炭効果については今まで指摘されていなかっ
た。本発明は、酸化雰囲気でも安定した加炭を行うこと
ができ、所望の溶落カーボン値を低コストで要求どおり
に得ることができる加炭材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】今回発明者らはＳＰ滓が
加炭効果をも発揮することを発見した。本発明はこの知
見に基づきなされるに至ったものである。すなわち本発
明は、（１）生石灰または石灰石を２０〜８０質量％お
よび炭素材を２０〜８０質量％含有することを特徴とす
る加炭材、（２）炭素材が石炭コークスであることを特
徴とする（１）項に記載の加炭材、（３）酸化雰囲気で
使用することを特徴とする（１）または（２）項に記載
の加炭材、（４）加炭材がバインダーを含有することを
特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の加
炭材、（５）生石灰または石灰石２０〜８０質量％と、
炭素材２０〜８０質量％とを、必要によりバインダーを
添加して、混合してなることを特徴とする（１）〜
（４）項のいずれか１項に記載の加炭材の製造方法、
（６）（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の加炭材
を使用することを特徴とする製鋼方法、（７）スクラッ
プを追加装入する前に炉内に加炭材を投入することを特
徴とする（６）項に記載の製鋼方法、（８）加炭作用と
脱酸作用とを同時に行わせることを特徴とする（６）項
に記載の製鋼方法を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の加炭材について詳
細に説明する。本発明の加炭材は、従来の加炭材とは異
なり、それ自体が強力な還元力を持ったもので、その構
成成分のカーボンが、自ら作った還元雰囲気の中、溶鋼
中に加炭するものである。

【００１０】すなわち、製鋼炉作業中には加炭材の他
に、脱硫を目的とした生石灰や脱酸剤などが炉中に投入
されているが、従来は生石灰と炭素材とは混合されずに
投入されていたため、上記のセンダイト・プロセス理論
における酸化カルシウム分子と炭素原子との接触点数が
少なく、加炭時に脱酸作用が働かなかった。

【００１１】これに対して、本発明の加炭材の場合は、
溶鋼界面において下式に示すように、生石灰と炭素材と
が反応して生成するカルシウム原子がフリー酸素のみな
らず溶鋼中の炭素と隣接するクラスター酸素をも脱酸
し、それと同時に加炭が行われることで、安定した加炭
を可能にすると考えられる。ＣａＯ＋Ｃ→Ｃａ＋ＣＯＣａ＋Ｏ（クラスター）→ＣａＯ本発明の加炭材の特徴は、強い脱酸力を伴った加炭現象
を作り出すことにある。このため酸化雰囲気においても
安定した加炭を行うことができる。

【００１２】本発明の加炭材は生石灰と炭素材とからな
る。原料となる炭素材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、
石炭コークス、ピッチコークス、オイルコークスなどを
使用することができ、人造黒鉛が好ましく、コスト面か
らは石炭コークスが好ましい。揮発分の多いものは、原
料としてそのまま使用すると加炭する前に燃焼してしま
うため、目的とする効果を得るためには成形することが
必要となる。

【００１３】また、生石灰が原料として使用されるが、
生石灰に限られず石灰石も原料に用いることができる。
その理由は、石灰石を加熱すると、ＣａＣＯ_３→ＣａＯ＋ＣＯ_２↑ の反応によりＣａＯとなるためである。この際、ＣＯ_２
ガスが発生するためバブリング効果を得ることもでき
る。また、生石灰と石灰石の両方を同時に用いてもよ
い。

【００１４】さらに、ＳｉＯ_２やホタル石（Ｃａ
Ｆ_２）、アルミドロス等を含有してもよい。ＳｉＯ_２や
ホタル石を含有させる理由は、スラッグの流動性をコン
トロールするためであり、アルミドロスを含有させる理
由は、加炭材中に配合されている生石灰の溶融を促進さ
せるため及びドロス中の金属アルミニウムにより発熱さ
せるためである。

【００１５】生石灰または石灰石と炭素材との配合比
は、生石灰または石灰石２０〜８０質量％：炭素材２０
〜８０質量％、好ましくは生石灰または石灰石３０〜５
０質量％：炭素材５０〜７０質量％である。この配合比
は要求される溶落カーボン値によって範囲内で変動す
る。

【００１６】本発明の加炭材の形状は、原料となる炭素
材により異なるが、砂状、泥状またはその中間となる。
なお、ペレット状、ブリケット状や押出成型品などに自
由に成形することも可能である。成形するために、必要
によりバインダーを含有させることができる。バインダ
ーとしては、ピッチコークス、溶融ポリエチレン、溶融
ポリスチレン、松やになどを用いることができる。バイ
ンダーの含有量は５〜３０質量％が好ましく、５〜１０
質量％がさらに好ましい。

【００１７】なお、本発明の加炭材には生石灰が含有さ
れていることから、その配合比によっては脱硫効果を得
ることもでき、その後に生石灰を投入しなくとも良い場
合がある。また、合金鉄などの脱酸剤ではその非金属介
在物は鋼中に残りやすいが、本発明の加炭材は脱酸効果
も有するため、後に投入する脱酸剤の量を減量すること
もできる。

【００１８】次に本発明の加炭材の製造方法を説明す
る。本発明の加炭材は、所定の粒径の生石灰または石灰
石と所定の粒径の炭素材とを混合して製造する。この場
合に、生石灰または石灰石と炭素材とは細かく混合され
ることにより強い脱酸力を持つと考えられるため、生石
灰または石灰石の粒度の範囲は５ｍｍ以下とし、好まし
くは１〜３ｍｍとする。また、炭素材の粒度の範囲は３
ｍｍ以下とし、好ましくは０．３〜１ｍｍとする。

【００１９】混合は、落とし込み混合によったり、スク
リューフィーダを用いたりして行うことができる。ま
た、生石灰または石灰石および炭素材の混合物に、必要
に応じてバインダーを加えて成形することもできる。

【００２０】次に、本発明の加炭材を使用する製鋼方法
について説明する。本発明の加炭材の使用量は要求され
る溶落カーボン値を得られるように自由に設定すること
ができるが、スクラップに対する加炭材の好ましい含有
量の割合は０．７〜１．５質量％である。本発明の加炭
材は、鋼鉄にも鋳鉄にも使用することができる。

【００２１】具体的には、まず、電気炉内にスクラップ
を装入し、通電を開始する。本発明の加炭材を投入する
時期は、要求される溶落カーボン値を得られるように自
由なタイミングで投入することができる。スクラップ投
入前またはスクラップ溶解のボーリング期に投入した場
合は、その後に追加して投入する必要はない。なお、本
発明の加炭材は酸化雰囲気でも安定した加炭を行うこと
ができるので、酸素ブローと同時に加炭材を投入しても
よい。その後、スクラップの追加装入、酸素カッティン
グ、酸素吹精などを行い、スクラップを溶落させる。溶
落後、アルミ灰インジェクションを行う。この代わりに
ＳＰ滓インジェクションを行なってもよい。さらに、粉
コークス、脱硫剤（生石灰）を投入する。なお、上述し
たように粉コークスの量は通常の場合よりも少なくする
ことができ、また、加炭材の配合比によっては生石灰を
投入しなくとも良い。電気炉内での精錬終了後取鍋に受
鋼した後、鋳造することによって鋼鉄や鋳鉄を得る。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき更に詳細に説明
する。実施例１生石灰（粒度５ｍｍ以下）４０質量％および石炭コーク
ス（粒度３ｍｍ以下）６０質量％を、落とし込み混合に
て常温で混合し、加炭材を作製した。

【００２３】作製した加炭材を使用して製鋼した。ま
ず、７５ｔＡＣ炉（傾斜炉）内にスクラップ３７ｔを本
装入した。スクラップ中には銑鉄類を含まなかった。通
電を開始して本装入分のスクラップを溶解させた後、電
力量が５００ｋｗｈとなったときに炉頂から、作製した
加炭材を溶落カーボン値が０．３％となるように１ｔ投
入した。その後いったん通電を停止してスクラップを３
０ｔ追加装入し、通電を再開してスクラップを溶解させ
た。その後、スラグの脱硫のためにＣａＯを３００ｋｇ
投入した。その後再び通電を停止し、スクラップをさら
に２３ｔ追加装入した。再度通電を開始しスクラップを
溶解させながら、酸素カッティングを行い、アルミ灰を
５００ｋｇ投入した。また、酸素吹精も同時に行った。
本装入分のスクラップを溶解させたときから４５分後に
スクラップ全９０ｔが溶落した。溶落後、酸化精錬を１
３分間行なった。その際にサンプリングを行い、溶落カ
ーボン値を測定した。なお、溶けたスクラップは酸化精
錬後、還元精錬を４分間行ない出鋼とした。測定した溶
落カーボン値の結果を表１に示す。

【００２４】比較例１加炭源として銑鉄類を用いた。スクラップ全９０ｔ中
４．７ｔを銑鉄類とし、本装入分のスクラップを溶解さ
せた後にコークスを７７ｋｇ投入し、出鋼前に生石灰を
投入した以外は実施例１と同様にして製鋼した。その結
果を表１に示す。

【００２５】比較例２加炭源として銑鉄類及びコークスを用いた。スクラップ
全９０ｔ中４．９ｔを銑鉄類とし、本装入分のスクラッ
プを溶解させた後にコークスを２６４ｋｇ投入し、出鋼
前に生石灰を投入した以外は実施例１と同様にして製鋼
した。その結果を表１に示す。

【００２６】比較例３加炭源としてコークスを用いた。本装入分のスクラップ
を溶解させた後にコークスを４５０ｋｇ投入し、出鋼前
に生石灰を投入した以外は実施例１と同様にして製鋼し
た。その結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示した結果より、比較例１〜３で
は、いずれも、目標の溶落カーボン値よりも低い値しか
得ることができず、安定した加炭を行うことができなか
った。これに対し実施例１では要求した溶落カーボン値
を得ることができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の加炭材は、酸化雰囲気でも安定
した加炭を行うことができ、かつ、所望の溶落カーボン
値を低コストで要求どおりに得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者名古屋隆司青森県八戸市河原木海岸４−11 東京鉄鋼株式会社内Ｆターム(参考） 4K014 BB03 BC01 BC11 BD02 BD04 BD07 CA01 CB01 CB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生石灰または石灰石を２０〜８０質量％
および炭素材を２０〜８０質量％含有することを特徴と
する加炭材。
【請求項２】炭素材が石炭コークスであることを特徴
とする請求項１記載の加炭材。
【請求項３】酸化雰囲気で使用することを特徴とする
請求項１または２に記載の加炭材。
【請求項４】加炭材がバインダーを含有することを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加炭材。
【請求項５】生石灰または石灰石２０〜８０質量％
と、炭素材２０〜８０質量％とを、必要によりバインダ
ーを添加して、混合してなることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項に記載の加炭材の製造方法。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか１項に記載の加
炭材を使用することを特徴とする製鋼方法。
【請求項７】スクラップを追加装入する前に炉内に加
炭材を投入することを特徴とする請求項６記載の製鋼方
法。
【請求項８】加炭作用と脱酸作用とを同時に行わせる
ことを特徴とする請求項６記載の製鋼方法。