JP2607337B2 - クロム含有鋼の脱燐方法 - Google Patents
クロム含有鋼の脱燐方法Info
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- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クロム含有鋼の脱燐方
法に関し、特にCrを３wt％以上含有する鉄合金溶湯を経
済的に脱燐処理することにより、低燐鋼（以下、「低Ｐ
鋼」という）を工業的に製造するための有利な技術を提
案する。
法に関し、特にCrを３wt％以上含有する鉄合金溶湯を経
済的に脱燐処理することにより、低燐鋼（以下、「低Ｐ
鋼」という）を工業的に製造するための有利な技術を提
案する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼や高クロム鋼においては、
これら鋼中の燐（以下、単に「Ｐ」にて略記する）は、
鋼の機械的性質を著しく劣化させ、耐応力腐食割れ性を
低下させることから、できるだけ除去することが望まし
い。このための脱Ｐ処理は、製鋼精錬に先立つ製鉄処理
の段階で行うことが容易であり、普通の方法であった。
それは、製鋼精錬の工程においてＰを除去するための、
上述した鋼種の場合、酸化精錬の下で行わねばならない
という制約のために困難があった。すなわち、高塩基度
スラグ存在の下で酸化精錬することにより、鋼中のＰを
P2O5の形でスラグ中除去してリン酸カルシウムとして固
定する方法では、Cr, Si, Al, Mnなどの、Feよりも酸化
されやすい元素を数％以上含有する溶鋼の酸化精錬に適
用すると、これらの有価元素の酸化が優先し、その生成
物がスラグ中に移行するために、すぐに脱Ｐ反応の進行
が阻害されるという問題があったのである。
これら鋼中の燐（以下、単に「Ｐ」にて略記する）は、
鋼の機械的性質を著しく劣化させ、耐応力腐食割れ性を
低下させることから、できるだけ除去することが望まし
い。このための脱Ｐ処理は、製鋼精錬に先立つ製鉄処理
の段階で行うことが容易であり、普通の方法であった。
それは、製鋼精錬の工程においてＰを除去するための、
上述した鋼種の場合、酸化精錬の下で行わねばならない
という制約のために困難があった。すなわち、高塩基度
スラグ存在の下で酸化精錬することにより、鋼中のＰを
P2O5の形でスラグ中除去してリン酸カルシウムとして固
定する方法では、Cr, Si, Al, Mnなどの、Feよりも酸化
されやすい元素を数％以上含有する溶鋼の酸化精錬に適
用すると、これらの有価元素の酸化が優先し、その生成
物がスラグ中に移行するために、すぐに脱Ｐ反応の進行
が阻害されるという問題があったのである。
【０００３】近年、このような問題を解決するための方
法について研究が進み、とくにステンレス鋼の脱Ｐ技術
が多く研究されている。この従来技術は、溶融状態の金
属と、炭化カルシウム（CaC2）と弗化カルシウム（Ca
F2）を主成分とするフラックスとを接触させることによ
り脱Ｐする方法である（特公昭59−34767 号公報参
照)。この方法では、下記(1) 式； （CaC2）→(Ca)＋２〔Ｃ〕 ……(1) の反応により、スラグ中に金属カルシウムを生成させ、
下記(2) 式； ３(Ca)＋２〔Ｐ〕 (Ca3P2) ……(2) の反応により、溶鋼中のＰをスラグ中に移行させて精錬
する方法である。なお、この従来方法において、フラッ
クスに用いる成分のうち、弗化カルシウム（CaF2）は、
上記(1) 式により生成した Ca3P2を、スラグ中に安定に
存在させるために必要な成分である。
法について研究が進み、とくにステンレス鋼の脱Ｐ技術
が多く研究されている。この従来技術は、溶融状態の金
属と、炭化カルシウム（CaC2）と弗化カルシウム（Ca
F2）を主成分とするフラックスとを接触させることによ
り脱Ｐする方法である（特公昭59−34767 号公報参
照)。この方法では、下記(1) 式； （CaC2）→(Ca)＋２〔Ｃ〕 ……(1) の反応により、スラグ中に金属カルシウムを生成させ、
下記(2) 式； ３(Ca)＋２〔Ｐ〕 (Ca3P2) ……(2) の反応により、溶鋼中のＰをスラグ中に移行させて精錬
する方法である。なお、この従来方法において、フラッ
クスに用いる成分のうち、弗化カルシウム（CaF2）は、
上記(1) 式により生成した Ca3P2を、スラグ中に安定に
存在させるために必要な成分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術については、極低Ｐ鋼（Ｐ≦0.015 wt％) を製造
しようとする場合、反応の安定さに欠け、工業生産ベー
スにおいては、一度脱Ｐされ、溶鋼からスラグ中に移行
したＰが、溶鋼中へ再び戻るといわれる復Ｐ現象が起こ
るなどの問題があり、工業生産のための大きな障害とな
っていた。
来技術については、極低Ｐ鋼（Ｐ≦0.015 wt％) を製造
しようとする場合、反応の安定さに欠け、工業生産ベー
スにおいては、一度脱Ｐされ、溶鋼からスラグ中に移行
したＰが、溶鋼中へ再び戻るといわれる復Ｐ現象が起こ
るなどの問題があり、工業生産のための大きな障害とな
っていた。
【０００５】本発明の目的は、従来技術が抱えているか
ような問題を克服する溶鋼脱燐技術を確立し、特に酸化
精錬段階での復Ｐ現象の問題を解決して低Ｐ鋼を低コス
トで量産するのに有効な脱Ｐ方法を提案することにあ
る。
ような問題を克服する溶鋼脱燐技術を確立し、特に酸化
精錬段階での復Ｐ現象の問題を解決して低Ｐ鋼を低コス
トで量産するのに有効な脱Ｐ方法を提案することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従来技術において問題と
なる上記復Ｐ現象について研究する過程で、本発明者ら
は、この現象の解決のためには、フラックスとして「Ca
CN2 」を利用することが有効であることを知見した。そ
れは、この化合物（CaCN2)の熱分解反応で生成する窒素
（Ｎ）が、スラグ中に移行したＰをリン窒化物として固
定する作用を発揮することが判ったからである。そこ
で、上掲の目的実現の方法として、本発明は、炭素を飽
和炭素溶解濃度未満含有し、かつCr≧３wt％含有するク
ロム含有溶鋼を、処理溶鋼量に対して、 0.5〜5.0 wt％
のCaC2と0.02〜1.0 wt％のCaF2および0.01〜0.1 wt％の
CaCN2 からなるフラックスを用いて、非酸化性雰囲気下
において還元・脱燐反応を行わせることを特徴とするク
ロム含有鋼の脱燐方法、を提案する。
なる上記復Ｐ現象について研究する過程で、本発明者ら
は、この現象の解決のためには、フラックスとして「Ca
CN2 」を利用することが有効であることを知見した。そ
れは、この化合物（CaCN2)の熱分解反応で生成する窒素
（Ｎ）が、スラグ中に移行したＰをリン窒化物として固
定する作用を発揮することが判ったからである。そこ
で、上掲の目的実現の方法として、本発明は、炭素を飽
和炭素溶解濃度未満含有し、かつCr≧３wt％含有するク
ロム含有溶鋼を、処理溶鋼量に対して、 0.5〜5.0 wt％
のCaC2と0.02〜1.0 wt％のCaF2および0.01〜0.1 wt％の
CaCN2 からなるフラックスを用いて、非酸化性雰囲気下
において還元・脱燐反応を行わせることを特徴とするク
ロム含有鋼の脱燐方法、を提案する。
【０００７】本発明の上記の構成において、フラックス
中に含まれるCaC2は、次式； ３(CaC2)＋２〔Ｐ〕→（Ca3P2)＋６〔Ｃ〕 …(3) のような反応を起こして、脱Ｐ反応に直接的に関与する
化合物である。このCaC2による脱Ｐ反応を効果的に行わ
せるためには、このCaC2の量を処理溶鋼量に対して少な
くとも 0.5wt％配合 (以下は単に、「0.5 wt％／溶鋼」
のように表記する) することが必要である。一方、この
CaC2配合量の上限を 5.0wt％／溶鋼としたのは、これ以
上配合すると溶鋼温度の低下を招き、円滑な反応が困難
になるためである。
中に含まれるCaC2は、次式； ３(CaC2)＋２〔Ｐ〕→（Ca3P2)＋６〔Ｃ〕 …(3) のような反応を起こして、脱Ｐ反応に直接的に関与する
化合物である。このCaC2による脱Ｐ反応を効果的に行わ
せるためには、このCaC2の量を処理溶鋼量に対して少な
くとも 0.5wt％配合 (以下は単に、「0.5 wt％／溶鋼」
のように表記する) することが必要である。一方、この
CaC2配合量の上限を 5.0wt％／溶鋼としたのは、これ以
上配合すると溶鋼温度の低下を招き、円滑な反応が困難
になるためである。
【０００８】次に、CaC2による上記脱Ｐ反応を促進する
ためには、フラックス（スラグ）に流動性を与え、溶鋼
とフラックス（スラグ）の適正な接触を保つ必要があ
る。そのために本発明においては、造滓剤, すなわち滓
化促進剤としてCaF2を併せて使用する。効率的な脱Ｐ反
応を行わせるためには、このCaF2の配合量は0.02〜1.0w
t％／溶鋼が適当である。このCaF2配合量の下限を0.02w
t％／溶鋼としたのは、フラックスがスラグ化した時に
流動性を保つために必要な最低限の添加量である。ま
た、このCaF2配合量の上限を 1.0wt％／溶鋼としたの
は、炉耐火物の侵食を防止するために必要だからであ
る。
ためには、フラックス（スラグ）に流動性を与え、溶鋼
とフラックス（スラグ）の適正な接触を保つ必要があ
る。そのために本発明においては、造滓剤, すなわち滓
化促進剤としてCaF2を併せて使用する。効率的な脱Ｐ反
応を行わせるためには、このCaF2の配合量は0.02〜1.0w
t％／溶鋼が適当である。このCaF2配合量の下限を0.02w
t％／溶鋼としたのは、フラックスがスラグ化した時に
流動性を保つために必要な最低限の添加量である。ま
た、このCaF2配合量の上限を 1.0wt％／溶鋼としたの
は、炉耐火物の侵食を防止するために必要だからであ
る。
【０００９】さらに本発明においては、上述したよう
に、CaC2, CaF2の他に、さらに CaCN2を加えてフラック
スとする。このCaCN2 の添加は、CaC2とCaF2だけによる
フラックスに見られる問題を解消するために配合する。
すなわち、このCaCN2 は復Ｐ防止作用があるので、上記
脱Ｐ反応をさらに長時間にわたって効果的に持続させる
ことができるようになる。このCaCN2 による復Ｐ防止の
ためには、処理溶鋼に対して0.01〜0.1 wt％の範囲で配
合する。復Ｐ防止効果に必要な最低必要量を0.01wt％／
溶鋼としたのは、これ未満ではスラグ中に移行したＰを
窒化物として固定するための必要なＮが得られないから
であり、一方、その上限の配合量を 0.1wt％／溶鋼とす
るのは、この量を超えて配合添加すると効果が頭打ちに
なることに加えて、却って溶鋼への加窒現象が起こるか
らである。
に、CaC2, CaF2の他に、さらに CaCN2を加えてフラック
スとする。このCaCN2 の添加は、CaC2とCaF2だけによる
フラックスに見られる問題を解消するために配合する。
すなわち、このCaCN2 は復Ｐ防止作用があるので、上記
脱Ｐ反応をさらに長時間にわたって効果的に持続させる
ことができるようになる。このCaCN2 による復Ｐ防止の
ためには、処理溶鋼に対して0.01〜0.1 wt％の範囲で配
合する。復Ｐ防止効果に必要な最低必要量を0.01wt％／
溶鋼としたのは、これ未満ではスラグ中に移行したＰを
窒化物として固定するための必要なＮが得られないから
であり、一方、その上限の配合量を 0.1wt％／溶鋼とす
るのは、この量を超えて配合添加すると効果が頭打ちに
なることに加えて、却って溶鋼への加窒現象が起こるか
らである。
【００１０】本発明において、Cr：3.0 wt％以上を含む
被処理対象の溶鋼は、そのＣ濃度が飽和炭素溶解度未満
のものを用いる。この理由は、フラックス中に添加する
CaC2が、次式； ( CaC2)→( Ca) ＋２〔Ｃ〕 の反応により生成したＣが溶鋼中に溶解するので、被処
理溶鋼中のＣ濃度が上昇し、終点制御の目標Ｃ濃度が外
れるためであり、予め飽和炭素溶解度未満にしておくこ
とが必要だからである。
被処理対象の溶鋼は、そのＣ濃度が飽和炭素溶解度未満
のものを用いる。この理由は、フラックス中に添加する
CaC2が、次式； ( CaC2)→( Ca) ＋２〔Ｃ〕 の反応により生成したＣが溶鋼中に溶解するので、被処
理溶鋼中のＣ濃度が上昇し、終点制御の目標Ｃ濃度が外
れるためであり、予め飽和炭素溶解度未満にしておくこ
とが必要だからである。
【００１１】なお、本発明においては、生成したCaの消
費を防止するために、反応雰囲気は非酸化性に保つ必要
がある。また、本発明によるこの溶鋼の脱Ｐ処理は、Ar
ガスのような不活性ガスを溶鋼中に吹き込んでガスバブ
リング撹拌を行うか、あるいは出鋼流にフラックスを直
接投入添加するような各種の撹拌法を用いて、反応を促
進することが好ましい。
費を防止するために、反応雰囲気は非酸化性に保つ必要
がある。また、本発明によるこの溶鋼の脱Ｐ処理は、Ar
ガスのような不活性ガスを溶鋼中に吹き込んでガスバブ
リング撹拌を行うか、あるいは出鋼流にフラックスを直
接投入添加するような各種の撹拌法を用いて、反応を促
進することが好ましい。
【００１２】
【作用】脱Ｐに用いられる一般的な従来のフラックス
は、CaC2−CaF2系のものが主流であった。これに対し本
発明のフラックスは、これらの他に、さらにCaCN2 の添
加を必須条件とする点に特徴がある。このように、さら
にCaCN2 を添加してなるフラックスでは、CaC2−CaF2の
みからなるフラックスの使用に比べ、上述した熱分解窒
素の作用により復Ｐ現象のないスラグが形成される。す
なわち、本発明方法では、上述した(1) 式, (2) 式の反
応を経て生成した Ca3P2が、反応後期の復Ｐ反応； (Ca3P2) →３(Ca)＋２〔Ｐ〕 の分解反応で発生したＰを、 (CaCN2) →(Ca)＋ (Ｃ) ＋ (２Ｎ) の分解反応により生成するＮを利用して、ＰＮの形でス
ラグ中に固定することにより、この復Ｐ反応の進行を阻
止して脱Ｐの促進を図るのである。
は、CaC2−CaF2系のものが主流であった。これに対し本
発明のフラックスは、これらの他に、さらにCaCN2 の添
加を必須条件とする点に特徴がある。このように、さら
にCaCN2 を添加してなるフラックスでは、CaC2−CaF2の
みからなるフラックスの使用に比べ、上述した熱分解窒
素の作用により復Ｐ現象のないスラグが形成される。す
なわち、本発明方法では、上述した(1) 式, (2) 式の反
応を経て生成した Ca3P2が、反応後期の復Ｐ反応； (Ca3P2) →３(Ca)＋２〔Ｐ〕 の分解反応で発生したＰを、 (CaCN2) →(Ca)＋ (Ｃ) ＋ (２Ｎ) の分解反応により生成するＮを利用して、ＰＮの形でス
ラグ中に固定することにより、この復Ｐ反応の進行を阻
止して脱Ｐの促進を図るのである。
【００１３】例えば、従来のフラックスを用いた実操業
では、図１中に実線で示すように、脱Ｐ反応が進行する
につれ、次第に復Ｐ現象が発生し、いわゆる極低Ｐ鋼を
工業的に製造する場合に安定さを欠いていた。この点、
本発明方法では、CaCN2 を添加することにより、図１中
点線に示すように、脱Ｐ反応時の復Ｐ現象が防止でき
る。それ故に、従来のCaC2−CaF2のみのフラックスの使
用に比べて、安定した操業が可能となり、極低Ｐ含有ク
ロム鋼を工業的に製造することができるようになる。
では、図１中に実線で示すように、脱Ｐ反応が進行する
につれ、次第に復Ｐ現象が発生し、いわゆる極低Ｐ鋼を
工業的に製造する場合に安定さを欠いていた。この点、
本発明方法では、CaCN2 を添加することにより、図１中
点線に示すように、脱Ｐ反応時の復Ｐ現象が防止でき
る。それ故に、従来のCaC2−CaF2のみのフラックスの使
用に比べて、安定した操業が可能となり、極低Ｐ含有ク
ロム鋼を工業的に製造することができるようになる。
【００１４】
実施例１ 図２に示す反応容器を用いて溶鋼の脱Ｐ処理を行った。
この反応容器は、容器１の底部にArガス吹込み用ポーラ
スプラグ２を有し、上部が蓋３によって閉塞できると共
に、Arガス上吹き用ランス４を具えてなるものである。
脱Ｐ処理の条件は、 (1) 処理溶鋼量 ：60ｔ (2) 処理前溶鋼成分：Cr：18wt％, Ni：10wt％, Ｃ：1.
0 wt％ (3) 溶鋼温度 ：1500℃ (4) フラックス ：処理溶鋼に対して、CaC2：2.6 wt
％, CaF2：0.8 wt％, CaCN2 ：0.03wt％ (5) 撹拌 ：底吹きArガス撹拌 150 Ｎl/min
この反応容器は、容器１の底部にArガス吹込み用ポーラ
スプラグ２を有し、上部が蓋３によって閉塞できると共
に、Arガス上吹き用ランス４を具えてなるものである。
脱Ｐ処理の条件は、 (1) 処理溶鋼量 ：60ｔ (2) 処理前溶鋼成分：Cr：18wt％, Ni：10wt％, Ｃ：1.
0 wt％ (3) 溶鋼温度 ：1500℃ (4) フラックス ：処理溶鋼に対して、CaC2：2.6 wt
％, CaF2：0.8 wt％, CaCN2 ：0.03wt％ (5) 撹拌 ：底吹きArガス撹拌 150 Ｎl/min
【００１５】また、比較のために、同じ条件で、フラッ
クス組成のみをCaC2：2.6 wt％, CaF2：0.8 wt％( CaCN
2 無添加) とした場合についての試験をした。その結果
を図１に示した。図中の実線で示すものは比較例、点線
で示すものが本発明例である。この図１に示すとおり、
比較例の脱Ｐ反応は、反応時間が15分をこえると、復Ｐ
現象が認められるのに対し、本発明例においては、30分
を経過しても全く復Ｐ現象が発生していないことが確か
められた。
クス組成のみをCaC2：2.6 wt％, CaF2：0.8 wt％( CaCN
2 無添加) とした場合についての試験をした。その結果
を図１に示した。図中の実線で示すものは比較例、点線
で示すものが本発明例である。この図１に示すとおり、
比較例の脱Ｐ反応は、反応時間が15分をこえると、復Ｐ
現象が認められるのに対し、本発明例においては、30分
を経過しても全く復Ｐ現象が発生していないことが確か
められた。
【００１６】実施例２ 実施例１で使用した図２に示す反応容器を使い、Arガス
バブリング（底吹き）によって非酸化性雰囲気中で脱Ｐ
実験を行った。その結果を表１に示す。なお、反応条件
は実施例１と同じにした。
バブリング（底吹き）によって非酸化性雰囲気中で脱Ｐ
実験を行った。その結果を表１に示す。なお、反応条件
は実施例１と同じにした。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１に示す結果に明らかなとおり、CaCN2
を全く使わない比較例のフラックスａ，ｂにおいては、
復Ｐ現象を起こしており、脱Ｐ率のバラツキも大きい。
これに対して、CaCN2 を含むフラックスを用いた本発明
法においては、復Ｐ現象の発生はなく、高い脱Ｐ率が得
られており、極低Ｐ含有クロム鋼の溶製が可能であるこ
とが判る。また、CaC2量およびCaF2量が本発明の範囲を
外れる比較例のｅ〜ｈについては、CaCN2 量がたとえ本
発明の範囲内で含まれていても、反応の停滞が起こり、
全体として脱Ｐ率の低下が顕著であった。
を全く使わない比較例のフラックスａ，ｂにおいては、
復Ｐ現象を起こしており、脱Ｐ率のバラツキも大きい。
これに対して、CaCN2 を含むフラックスを用いた本発明
法においては、復Ｐ現象の発生はなく、高い脱Ｐ率が得
られており、極低Ｐ含有クロム鋼の溶製が可能であるこ
とが判る。また、CaC2量およびCaF2量が本発明の範囲を
外れる比較例のｅ〜ｈについては、CaCN2 量がたとえ本
発明の範囲内で含まれていても、反応の停滞が起こり、
全体として脱Ｐ率の低下が顕著であった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、復Ｐ防止効果に優れる他、安定した脱Ｐ効果の長時
間にわたる持続を得ることができ、それ故に極低Ｐクロ
ム含有鋼を低コストで量産することが可能となり、核燃
料再処理用配管材や各種の高級装置用材料を安価に提供
することができる。
ば、復Ｐ防止効果に優れる他、安定した脱Ｐ効果の長時
間にわたる持続を得ることができ、それ故に極低Ｐクロ
ム含有鋼を低コストで量産することが可能となり、核燃
料再処理用配管材や各種の高級装置用材料を安価に提供
することができる。
【図１】本発明法と比較例の方法とを対比して示す反応
時間とＰ濃度との関係を示すグラフ。
時間とＰ濃度との関係を示すグラフ。
【図２】実施例で用いた反応容器の略線図である。
１ 反応容器 ２ ポーラスプラグ ３ 蓋 ４ 上吹き用ランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−6944（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素を飽和炭素溶解濃度未満含有し、か
つCr≧３wt％含有するクロム含有溶鋼を、処理溶鋼量に
対して、 0.5〜5.0 wt％のCaC2と0.02〜1.0wt％のCaF2
および0.01〜0.1 wt％のCaCN2 からなるフラックスを用
いて、非酸化性雰囲気下において還元・脱燐反応を行わ
せることを特徴とするクロム含有鋼の脱燐方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4339988A JP2607337B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | クロム含有鋼の脱燐方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4339988A JP2607337B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | クロム含有鋼の脱燐方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184620A JPH06184620A (ja) | 1994-07-05 |
| JP2607337B2 true JP2607337B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=18332676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4339988A Expired - Lifetime JP2607337B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | クロム含有鋼の脱燐方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607337B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104032202B (zh) * | 2014-06-30 | 2016-06-15 | 赵瑞芬 | 一种异型钢管冶炼添加剂 |
| KR101647206B1 (ko) | 2014-11-26 | 2016-08-10 | 주식회사 포스코 | 크롬 함유 용선의 탈린 방법 및 스테인리스 강의 제조방법 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4339988A patent/JP2607337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06184620A (ja) | 1994-07-05 |
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