JP2009068074A

JP2009068074A - 低炭素合金鋼の取鍋精錬における造滓方法

Info

Publication number: JP2009068074A
Application number: JP2007237873A
Authority: JP
Inventors: Kaichiro Ishido; 嘉一郎石堂; Toshiaki Hatayama; 俊明畑山
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】低炭素合金鋼のＬＦ精錬において、環境問題からフッ素を含有するホタル石を使用することなく、スラグの流動性を図って二次精錬を円滑に進める。
【解決手段】ＬＦ精錬の初期造滓材のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系酸化物の比率を制御してスラグを低融化し、ホタル石を使用することなく、スラグの流動性を確保して、ＬＦ精錬を行う方法で、スラグ成分であるＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の３元系状態図から、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％の間のスラグが低融物となる範囲を狙いとし、ＬＦ精錬の造滓初期に５００〜１６００℃の１５０ｔの溶鋼中にＣａＯ：３００ｋｇ＋３００ｋｇ、Ａｌ滓：６００ｋｇ、２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃：３００ｋｇを投入し、スラグを低融化して流動性を確保し、鋼中のＳ量を０．０１０％とする。
【選択図】図１

Description

電気炉で溶製した低炭素合金鋼、例えばＪＩＳ規格のＳＣＭ４２０、の溶鋼を取鍋精錬（以下、「ＬＦ精錬」という。）する際の造滓方法において、スラグの流動性を図るために通常はホタル石（ＣａＦ₂）を投入することにより造滓を行ってスラグに流動性を持たせているが、この発明は、スラグ精錬においてホタル石を使用することなく流動性のある造滓とする造滓方法に関する。

従来、図３の工程図に示すように、低炭素合金鋼を電気炉で溶製して取鍋に出鋼し、除滓した後、さらに二次精錬としてＬＦ精錬を行うが、これは除滓後のＬＦ精錬の初期に投入温度１５００〜１６００℃において、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ滓：３５〜４５％、ＣａＦ₂２〜７％、その他：残りの％、を含有し、合計で１００％として取鍋に投入してスラグ精錬で造滓を行っている。この従来の実施の形態では、造滓材の投入開始から精錬開始まで約５分を要し、溶鋼１５０ｔをＬＦ精錬するときＣａＯ：４００ｋｇ＋４００ｋｇと２回にわたって、Ａｌ滓:６００kgを、ＣａＦ₂：１００ｋｇをそれぞれ投入してスラグ精錬して造滓して取鍋精錬終了する。

ところで、ＣａＯ、Ａｌ滓のみを投入した場合は、スラグの流動性が悪く、脱硫に支障をきたすので、上記のようにホタル石（ＣａＦ₂）を投入し、スラグの流動性を確保している。しかし、近年は環境問題からスラグ中のフッ素に規制がかかる可能性があり、したがってスラグを有効活用する際に問題がある。そこでホタル石を使用しない新たなスラグ精錬が求められている（例えば、特許文献１参照。）。なお、大気汚染防止法によるフッ素の排出基準は１〜２０ｍｇ／ｍ³であり、水質汚濁防止法による排出基準は１５ｍｇ／ｌ以下と定められている。さらに、溶鋼のＬＦ精錬による脱硫方法が出願されている（例えば、特許文献２参照。）。この公報にはＣａＦ₂レスの記載はあるが、しかし、これはＬＦ精錬におけるものではなく、転炉における操業方法である。

「鉄鋼便覧」第４版、第２巻、第２編、１６８５頁、日本鉄鋼協会編、２００２年７月発行特開２００３−１５５５１６号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記したように環境問題から、低合金鋼の電気炉精錬に続くＬＦ精錬の二次精錬において、造滓材としてフッ素をスラグ中に含有することとなるホタル石を使用することなくスラグの流動性を確保して脱硫効果を高め、二次精錬を円滑に進めるための造滓方法を提供することである。

本発明の上記の課題を解決するための手段は、請求項１の発明の手段では、低炭素合金鋼の電気炉精錬に続くＬＦ精錬において、ホタル石を使用することなく、ＬＦ精錬の初期造滓材のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系酸化物の比率をコントロールすることで、スラグの低融化を図る。このスラグの低融化により、ホタル石を使用することなく、スラグの流動性を確保して脱硫促進し、従来通りのＬＦ精錬を行う造滓方法である。

ところで、スラグ成分であるＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の３元系状態図から、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％の間でスラグが低融物となることが知られている。すなわち、低融点のスラグは流動性があり、したがって溶鋼と反応し、脱硫しやすいので溶鋼中のＳを分析して低減していればスラグ生成が良好と判断する。本発明の組成のホタル石無しの例では、Ｓの量＝８０〜１２０ｐｐｍであり、本発明の組成以外の組成であるホタル石無しの例では、Ｓの量≧１５０ｐｐｍであり、ホタル石ありの従来例では、Ｓの量＝５０〜１００ｐｐｍである。

そこで、請求項２の発明の手段では、造滓材のホタル石に代えて、精錬初期造滓材のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系酸化物の比率をコントロールする方法は、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系状態図に基づき、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％の間として該三元系スラグの低融化を図って流動性を確保して脱硫を促進してスラグ精錬することを特徴とする請求項１の手段の低炭素合金鋼のＬＦ精錬における造滓方法である。

すなわち、該三元系スラグの状態図からスラグが低融物となる範囲を狙いとして、その狙いに入るようにＬＦ精錬の造滓初期に溶鋼のスラグ中に２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃を投入して、スラグの成分を、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％とすることで、スラグの低融化を図って流動性を確保して脱硫を促進する造滓方法である。

本発明の手段としたことで、ＬＦ精錬の造滓材としてホタル石を使用することなくスラグ組成の制御を行なうことで、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系スラグの低融化を図り、ＬＦ精錬における最終到達のサルファー量が０．０１０質量％である極低Ｓ鋼の溶製を可能とし、従来のホタル石を使用してスラグの流動性を確保したＬＦ精錬と同等の値の脱硫効果を達成することができるなど、本願発明は従来にない優れた効果を奏するＬＦ精錬における造滓方法である。

本発明の実施の形態について以下に説明する。図２に示すＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂の３元系状態図より、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％の間で製鋼時のスラグが低融物となることが知られる。そこで、これを狙いとして、図１の工程図に示すように、電気炉での溶製の溶鋼を取鍋に出鋼後に、先ず除滓をし、取鍋への投入温度１５００〜１６００℃において、質量％で、ＣａＯ：３５〜４０％、Ａｌ滓：３５〜４５％、２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃：２０〜３０％、その他：残部を合わせて１００％となるようにして投入してＬＦ造滓をした。次いで、ＬＦ精錬を実施する。この場合、投入開始から約５分経過して精錬開始してＬＦ精錬とし、スラグの成分を、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％とすることで、スラグの流動性を確保して脱硫を促進するものとした。

実施の形態として、機械構造用はだ焼鋼として表１に示すＪＩＳＳＣＭ４２０、ＳＣｒ４１５、ＳＮＣＭ２２０を得るために、電気炉で１５０ｔの溶鋼を溶製して取鍋に出鋼し、取鍋において先ず除滓し、次いでＬＦ造滓を行った。この初期のＬＦ精錬において、ＣａＯを３００ｋｇ＋３００ｋｇを２度にわたって計６００ｋｇを投入し、その後、ＬＦ精錬における中期からＡｌ滓の６００ｋｇを投入し、終了時までに、さらに２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃を３００ｋｇを投入した。ＬＦ精錬終了は、上記したように溶鋼中のＳ量を溶鋼から採取した試料を用いて燃焼赤外線吸収法にて分析し、Ｓ量が低減していればスラグ生成が良好と判断する。すなわち、本発明の組成のホタル石無しの例では、Ｓの量＝８０〜１２０ｐｐｍをスラグ生成良好と判断し、ＬＦ精錬を終了した。本実施例では表のとおりのＳの値はいずれもこの範囲であった。

表１に見られるように、分析したＳ量は０．００８％や０．００９％で十分に脱硫されていることがわかった。

本発明のホタル石を使用しないＬＦ精錬の工程図を示す図である。ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系状態図である。従来のホタル石を用いるＬＦ精錬の工程図を示す図である。

Claims

低炭素合金鋼の電気炉精錬に続く取鍋精錬において、造滓材のホタル石に代えて、精錬初期造滓材のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系酸化物の比率をコントロールすることで、スラグの低融点化を図ることによりスラグの流動性を確保して脱硫を促進してスラグ精錬することを特徴とする低炭素合金鋼の取鍋精錬における造滓方法。
造滓材のホタル石に代えて、精錬初期造滓材のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系酸化物の比率をコントロールする方法は、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂の三元系状態図に基づき、質量％で、ＣａＯ：４５〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４５〜６０％、ＳｉＯ₂：０〜１０％の間として該三元系スラグの低融化を図って流動性を確保して脱硫を促進してスラグ精錬することを特徴とする請求項１に記載の低炭素合金鋼の取鍋精錬における造滓方法。