JP2758056B2 - 高クロム低p鋼の溶製方法 - Google Patents

高クロム低p鋼の溶製方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、P含有量の少ない高クロム鋼の効率的な溶
製方法に関する。
〔従来の技術〕
ステンレス鋼に代表される高クロム鋼は、[P]含有
量の規制濃度が低い上、クロム濃度の高い溶鋼での経済
的な脱P処理ができないため、さまざまな方法で溶製さ
れてきた。例えば、転炉を用い、まず溶銑の脱P吹錬を
行なった後、出銑、排滓し、生成した低[P]溶銑を転
炉に再装入し、フェロクロム合金を添加し、合金の溶解
と脱炭を行なう、いわゆる2スラグ法や、溶銑鍋等で予
備脱Pされた低P溶銑を用い、転炉でフェロクロム合金
を添加し、溶解と脱炭を行なう方法が広く用いられてい
る。さらに、近年、クロム鉱石の転炉内での溶融還元技
術が開発された(特願昭53−66939号:特開昭54−15832
0号)ため、予備脱P溶銑を用い、転炉でクロム鉱石を
溶融還元する方法も実用化されている。特に、溶融還元
を用いる方法で、経済的にPを除去するため、溶融還元
により生成した、クロム含有溶銑を脱Pする方法も提案
されており、安価なCaO、CaF2、CaCl2、酸化鉄を用いた
フラックスが開発されている(特願昭61−204603号:特
開昭63−60222号,特願昭55−14635号:特開昭57−7021
9号)。
〔発明が解決しようとする課題〕
溶融還元を用いて生成した溶銑を脱P処理すること
は、溶融還元工程での原料(溶銑、クロム鉱石、炭材)
を、低Pのものに限定する必要がなくなる上に、原料の
選択と組み合わせると、従来プロセスでは得られなかっ
た、低Pの高クロム鋼の製造も可能となる。
しかし、従来、提案されていたフラックスは、以下の
問題があり、実用化には至っていない。
1) CaF2配合が高く(すくなくともCaO含有量と同量
以上)、スラグの流動性がきわめて良い強塩基性スラグ
のため、耐火物損耗が大きく、さらに、脱P処理中にス
ロッピングし、処理が継続できなくなる。
2) 混入スラグからのSiO2を断つ必要が強調されてい
るが、溶融還元スラグの混入を防止するためには、溶銑
を還元炉から、一旦、トピードカーや溶銑鍋に出銑する
のが最も良い方法である。しかし、これを行い、トピー
ドカーや溶銑鍋を反応容器として利用しようとしても、
上記理由で、耐火物損耗そ大きく、また、スロッピング
しやすいため処理ができない。
3) 処理開始温度が高く、フラックス量が多いため、
処理中の温度が維持できず、液相線温度が1400℃近い高
Cr溶銑に対しては用いられない。
4) 脱Pスラグの滓化が良く、流動性に富むため、ス
ラグが次工程へ入り、脱炭時復Pする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、 1) 溶融還元法等により溶製された、[Cr]を5%以
上、[C]を4.5%以上含有する含クロム溶銑を、トピ
ードカーもしくは溶銑鍋へ出銑することにより、脱Pに
有害な溶融還元スラグを、ほぼ完全にカットする。
2) 溶融還元により生成した溶銑を出銑したトピード
カーもしくは溶銑鍋を反応容器とし、この溶銑に対し
て、CaOが51%〜75%、残りがCaF2からなるフラックス
と、フラックス中のCaOに対しCaO(kg)/FeO(kg)とし
て0.7〜3の比の範囲に配合した酸化鉄を、同時にイン
ジェクションすることで、インジェクションされたフラ
ックスの浮上中の脱Pを、Crの酸化ロスを抑制して進行
させる。
3) さらに、この処理中に、酸素ガスを0.075〜0.275
Nm3/(分・ton)、上吹きし、溶銑面上に浮いているス
ラグに、適正な酸化力を付与し、かつ、適正な流動性を
確保することにより、トップスラグによる脱Pをも進行
させる。
4) 酸素ガスを付与することにより、処理中の温度低
下を抑制し、また、溶銑面上に浮いているスラグ自体の
流動性を、反応性から許容される限り必要最低限の範囲
で低くし、耐火物との反応性を弱くし、かつ、処理中の
スロッピングを抑制するとともに、次工程へのスラグの
混入を防止する。
ことにより、上記課題を解決するものである。
〔作用〕
本発明方法の最大の特徴は、CaOが51%〜75%、残り
がCaF2からなるフラックスという、CaF2配合比の少ない
フラックスで、Crの酸化ロスを抑制した脱Pを可能とせ
しめた点にある。これは、従来提案されていた方法が、
フラックスを浴表面に添加した場合の実験結果に基づい
ていたため、浴面上に浮いているスラグが、充分に流動
性を持つことが不可欠であったのに対し、本発明者は、
フラックスを酸化鉄とともに浴内にインジェクションす
る実験により、フラックスが浴内を浮上する過程で起こ
る反応は非常に速く、より少量の造滓剤でも脱Pが進行
することを明らかにした。この条件を得るためには、浮
上過程での反応を充分に速くすることが必要で、CaOの
滓化を確保し、強塩基性スラグをつくるとともに、適正
な酸化力を持つために、CaOが51〜75%、残りがCaF2
らなるフラックスと、フラックス中のCaOに対しCaO(k
g)/FeO(kg)として0.7〜3の比の範囲に配合した酸化
鉄を、同時にインジェクションする必要がある。第1
図,第2図は、この条件を示した実験結果であり、100k
g規模の高周波炉にCaOとCaF2からなるフラックスと、酸
化鉄を同時にインジェクションした実験である。これよ
り、CaOが75%以上では滓化が悪く脱Pが進行せず、51
%以下の場合にはCaO濃度が低いため脱P率が低下し、
また、流動性が良すぎるため耐火物損耗が大きかった。
さらに、このようなスラグを実機に適用した場合には処
理中にスロッピングが多発するという問題がある。一
方、CaO/FeOを0.7以下にすると、酸化力が大きくなりす
ぎ、Crロスが生じ、逆に、3以上にすると、酸化力が足
りなく、脱Pが進行しないことがわかる。
これに加えて、本発明においては、酸素ガスを0.075
〜0.275Nm3/(分・ton)、上吹きし、溶銑面上に浮いて
いるスラグに、適正な酸化力を付与し、かつ、適正な流
動性を確保することにより、トップスラグによる脱Pを
も進行させることも、大きな特徴である。第1図に示し
たように、インジェクションする場合には、CaO/FeOを
0.7以下にして、酸素の供給を過大にすると[Cr]の酸
化がおこり適用できないが、本発明者は、詳細な実験に
より、フラックスと酸化鉄の同時インジェクションと併
せて、酸素ガスを上吹きした場合には、[Cr]の酸化を
抑制しつつ、一層の脱Pが起こるという、新しい事実を
見い出した。これは、以下の理由によるものである。
1) インジェクションされたフラックスと酸化鉄が浮
上中に起こす[Cr]の酸化反応においては、吹き込まれ
た酸化物中の(Cr2O3)の初期濃度が、常に0%である
ため、酸化による生成する(Cr2O3)の活量が低く、反
応が進行しやすい状態にあるのに対し、溶銑面上に浮い
ているスラグには、浮上中の酸化反応で生成した(Cr2O
3)が、常に2%以上存在しており、(Cr2O3)の活量が
高く、酸化反応がそれ以上進行しにくい状態にあるとい
う大きな違いがある。
従って、インジェクションするフラックスと酸化鉄の
配合においては、(Cr2O3)の活量が低く、[Cr]の酸
化が起こりやすいため、CaO/FeOを0.7以上に保つ必要が
あるが、溶銑面上に浮いているスラグに対しては、(Cr
2O3)の活量が高く、酸化反応がそれ以上進行しにくい
状態にあるため、酸素をさらに上吹きしても[Cr]の酸
化は起こらない。
2) 酸素を上吹きすることにより、溶銑面上に浮いて
いるスラグの温度が上昇し、滓化が改善されるため、脱
P反応に有効に作用するCaO量が増加し、かつ、スラグ
に酸化力が付与されるため脱Pが起こる。これに対し
て、酸素上吹きがない場合には、溶銑面上に浮いている
スラグの温度は溶銑よりも低く、スラグはほとんど滓化
していない状態にあり、例えば、CaF2の配合を増加する
事等により、滓化性を改善したとしても、スラグの酸化
力がないため脱Pは全く進行しない。
このためには、適正な酸化力をスラグに与え、かつ、
スラグの滓化性を、スラグの流動性が反応性から許容さ
れる限りの必要最低限の範囲で改善する条件が必要とな
る。ここで、スラグの滓化性を良くし過ぎると、耐火物
溶損、処理中のスロッピング、次工程へのスラグの混入
という問題が生じる。第2図はこの条件を示したもので
あり、100kgの16%Cr溶銑に、(Cr2O3)を5%、(Ca
O)を55%、(CaF2)を35%、(SiO2)を5%含むスラ
グを溶解し、酸素ガスを吹き付けた場合の脱P率を見た
結果である。これより、酸素ガスを0.075Nm3/(分・to
n)以下であれば、酸化力が不足し、かつ、滓化性も不
十分なため脱Pせず、0.275Nm3/(分・ton)以上であれ
ば、酸化力が強すぎるため、[Cr]の酸化ロスが生じて
いることがわかる。
ところで、本フラックスにより、[Cr]が5%以上含
まれる溶鉄を脱P処理する場合、第3図に示すように、
[C]が4.5%以上ない限り脱Pできず、溶融還元法に
より、必然的に生成される、C飽和含Cr溶銑を処理する
のが最も適した方法である。
また、酸素ガスの上吹きにおいては、適正な酸化力を
付与し、かつ、スラグ温度を適正な流動性を確保するよ
うに上昇させるような方法が必要である。酸化力をスラ
グに付与するためには、溶銑と酸素を適度に反応させ、
(Cr2O3)の生成を抑制して(FeO)を生成させることが
必要で、逆に、スラグの温度を、耐火物の損耗を抑制し
つつ効率的に上昇させるためには、適正な2次燃焼率
(炉内空間でのCO2/(CO+CO2))に制御する必要があ
る。つまり、酸素ガスがスラグ面に達した時点の流速を
大きくしすぎ、いわゆる、ハードブローにしすぎた場合
には、酸化力が大きくなり[Cr]の酸化ロスを生じ、ま
た、この流速を小さくしすぎ、ソフトブローにしすぎる
と、酸素が溶銑とあまり接触しないため酸化力が付与で
きず、かつ、炉内空間でCOがCO2に燃焼する比率が高い
ため、耐火物の損耗が大きくなる。従って、下式により
計算されるキャビティー深さを、100mm〜500mmに制御
し、2次燃焼率を15〜50%にすることで、Crロスが少な
く、脱P率が高い処理が可能となる。
L=Lh・exp(−0.78・h/Lh) Lh=63.0・(F02/(n・d))2/3 ここで、Lはキャビティー深さ(mm)、hは溶銑面か
らのランス高さ(mm)、dはノズル直径(mm)、nはノ
ズル個数、F02は酸素流量(Nm3/Hr)を示す。
〔実施例〕
溶融還元炉でクロム鉱石の溶融還元法により生成した
含Cr溶銑(約220トン)を、溶銑鍋へ出銑し、さらにト
ピードカーへ移湯し、溶融還元スラグを、ほぼ完全にカ
ットした後、このトピードカーを、既存の溶銑予備処理
設備に輸送し、脱P処理を行なった。脱P処理は、イン
ジェクションランスより、生石灰、蛍石、酸化鉄の粉末
を混合したフラックスを、窒素ガスとともに浴内にイン
ジェクションし、さらに、水冷ランスより酸素ガスを上
吹きした。実験条件と結果を表1に示す。実験の1から
4までは上吹き酸素流量の影響を見たものであるが、3
のように酸素が少ない場合には、溶銑面上のスラグによ
る脱Pがないため脱P率が低い上、温度が著しく低下し
操業に支障が生じ、また、4のように過大な場合には、
Crの酸化が大きいという欠点が生ずる。これに対して、
本発明の実施例である1,2の条件であれば、充分な脱P
率がCrロスを0.2%以下に抑制した条件で得られてお
り、かつ、処理中の温度低下は70℃以下である。
実験1,5,6,7は、フラックス中のCaO濃度の影響を見た
ものであるが、7のようにCaOが多いと、スラグの流動
性が著しく悪く、脱P率が低下するとともにトピードカ
ーから処理後のスラグが排滓できないという問題があ
る。また、5のようにCaOが少なすぎると、脱P率が低
下する上、スラグの流動性が良すぎるため、逆に、トピ
ードカーから次工程の転炉脱炭処理を行なうために、他
の容器に溶銑を排出する場合に、処理後のスラグが混入
し、脱炭時に復Pするという問題がある上、トピードカ
ーの耐火物も大きく損耗された。
実験1,8,9,10は、インジェクションされたCaOとFeOの
比の影響を見たものであるが、9のようにFeOが多すぎ
るとCrロスが多くなり、10のように少ないと脱Pが起こ
りにくくなるという問題が生ずる。
〔発明の効果〕 本発明により、溶融還元法による溶製した含クロム溶
銑を、普通鋼に対して設置されている溶銑予備処理設備
により、同一のフラックス構成物質(生石灰、蛍石、酸
化鉄、酸素ガス)を用いて、かつ、温度低下を抑制した
条件で脱Pすることが可能となり、P含有量の少ない高
クロム鋼の効率的な溶製が可能となった。
【図面の簡単な説明】 第1図はインジェクションフラックス中のCaO濃度と脱
P率、耐火物損耗状況の関係を示した図、第2図は同時
にインジェクションされたFeOとフラックス中のCaOの比
と、脱P率、Crロスの関係を示した図、第3図は上吹き
酸素ガス流量と、脱P率、Crロスの関係を示した図、第
4図は、脱P率に及ぼす[C]と[Cr]の影響を示した
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−215920(JP,A) 鉄と鋼,74〔2〕(1988−2−1)P P.270−277 鉄と鋼,74〔5〕(1988−5−1)P P.823−830

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】[Cr]を5%以上、[C]を4.5%以上含
    有する含クロム溶銑を、トピードカーもしくは溶銑鍋へ
    出銑した後、この溶銑に対して、CaOが51%〜75%、残
    りがCaF2からなるフラックスと、フラックス中のCaOに
    対しCaO(kg)/FeO(kg)として0.7〜3の比の範囲に配
    合した酸化鉄を、同時にインジェクションするととも
    に、酸素ガスを0.075〜0.275Nm3/(分・ton)、上吹き
    し脱P脱Sを行い、その後、他の精錬炉へ装入し、脱炭
    吹錬することを特徴とする、高クロム低P鋼の溶製方
    法。
JP7292390A 1990-03-22 1990-03-22 高クロム低p鋼の溶製方法 Expired - Lifetime JP2758056B2 (ja)

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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
鉄と鋼,74〔2〕(1988−2−1)PP.270−277
鉄と鋼,74〔5〕(1988−5−1)PP.823−830

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