JP5324142B2 - Refining method using electric furnace - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素が含まれたフラックスを用いることなく効率的に脱りんできる電気炉を用いた精錬方法に関する。 The present invention relates to a refining method using an electric furnace that can efficiently remove phosphorus without using a flux containing fluorine.
従来、電気炉で精錬を行う際には、スクラップや冷銑などの冷鉄源をフラックスと一緒に炉内に装入し、アークにより冷鉄源を加熱溶解している。そして、冷鉄源が十分に溶解した後、酸素ガスを吹き込みながら脱りんを行って低りん鋼が製造される。このフラックスにはスラグの流動性を上げて排滓性を高めるために一般に蛍石（ＣａＦ2）を主成分とするフラックスが含まれており、排滓されたスラグにもフラックスに由来するフッ素が含まれている。排滓されたスラグは路盤材などに利用されることが多いが、スラグに含まれるフッ素が環境を汚染する可能性が指摘されるようになっている。それゆえ、近年はフッ素を含まないフラックスを用いて電気炉で精錬を行う方法が開発されている。 Conventionally, when refining in an electric furnace, a cold iron source such as scrap or cold iron is placed in the furnace together with a flux, and the cold iron source is heated and melted by an arc. And after a cold iron source melt | dissolves sufficiently, low phosphorus steel is manufactured by performing dephosphorization, blowing oxygen gas. This flux generally contains a flux mainly composed of fluorite (CaF 2 ) in order to increase the fluidity of the slag and enhance the exhaustability, and the fluorine derived from the flux is also contained in the exhausted slag. include. Exhausted slag is often used for roadbed materials, but it has been pointed out that fluorine contained in slag may contaminate the environment. Therefore, in recent years, a method of refining in an electric furnace using a flux not containing fluorine has been developed.
例えば、特許文献１には、カルシウム・フェライトを含むフラックスをスクラップと一緒に電気炉に装入し、通電開始後に所定の電力量となってから酸素を吹き込んで脱りん精錬を行う電気炉の精錬方法が開示されている。
また、特許文献２には、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯを主成分とし、蛍石を用いていないフラックスが開示されている。特許文献２のフラックスは、低窒素、低酸素及び低イオウの高清浄鋼を精錬する際に用いられるものである。
さらに、特許文献３には、電気炉の精錬方法ではないが、トピードカーにおいて脱りん処理と脱硫処理とを含む溶銑予備処理を行うに当たって、脱酸された際に生成する浮遊スラグを用いたフッ素レスのフラックスを用いて流動性を備えたスラグを得ることが記載されている。
Patent Document 2 discloses a flux containing CaO, Al 2 O 3 , and MgO as main components and not using fluorite. The flux of patent document 2 is used when refining high clean steel with low nitrogen, low oxygen and low sulfur.
Furthermore, in Patent Document 3, although it is not a method for refining an electric furnace, a fluorine-free process using floating slag generated when deoxidized is performed in hot metal pretreatment including dephosphorization treatment and desulfurization treatment in a topped car. It is described that a slag having fluidity is obtained by using the above-mentioned flux.
ところで、特許文献１のカルシウム・フェライト系フラックスには多量のＣａＯが含まれている。当然、このカルシウム・フェライト系フラックスを用いて脱りんすると、ＣａＯが未滓化のまま残り脱りんが十分に行われない虞がある。
また、特許文献１の精錬方法では、スラグが多量に発生するので、精錬後にスラグを排滓することが困難となり、生産性を悪化させるという問題を有している。
一方、特許文献２のＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯを主成分とするフッ素レスのフラックスも滓化性が十分ではなく、ＣａＯが未滓化状態で残って十分に脱りんがされない可能性がある。また、このフラックスは、高清浄鋼の精錬に用いられるものであり、低りん鋼を電気炉で精錬する際にそのまま用いることができるものではない。
Incidentally, the calcium / ferrite flux of Patent Document 1 contains a large amount of CaO. Naturally, when dephosphorization is performed using this calcium / ferrite-based flux, there is a possibility that CaO remains undehydrated and the dephosphorization is not sufficiently performed.
Moreover, in the refining method of patent document 1, since slag generate | occur | produces in large quantities, it becomes difficult to eliminate slag after refining, and has the problem that productivity deteriorates.
On the other hand, the fluorine-free flux mainly composed of CaO, Al 2 O 3 , and MgO in Patent Document 2 is not sufficiently hatchable, and there is a possibility that CaO remains in an unhatched state and is not sufficiently dephosphorized. is there. Moreover, this flux is used for refining high clean steel, and cannot be used as it is when refining low phosphorus steel in an electric furnace.
さらに、特許文献３のフッ素レスのフラックスも、特許文献２のフッ素レスのフラックスと同様に、滓化性が十分でなく、十分に脱りんがされない可能性がある。また、トピードカーでの精錬に用いられる引用文献３のフラックスは電気炉で精錬する際にそのまま用いることができるものではなく、同文献に示されるような流動性を備えたスラグは得られない。
本発明は、上記の問題点を解消するために為されたものであって、その目的はフッ素を含まないフラックスを用いて精錬するものでありながら、低りん鋼を効率良く精錬することのできる電気炉を用いた精錬方法を提供するものである。
Furthermore, the fluorine-less flux of Patent Document 3 is not sufficiently hatchable and may not be sufficiently dephosphorized, similarly to the fluorine-less flux of Patent Document 2. Moreover, the flux of the cited document 3 used for refining with a toped car cannot be used as it is when refining with an electric furnace, and the slag with fluidity as shown in the same document cannot be obtained.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to refine a low phosphorus steel efficiently while refining using a flux not containing fluorine. A refining method using an electric furnace is provided.
前記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の電気炉を用いた精錬方法は、
電気炉でＣｒを含む冷鉄源を溶解し、溶解した冷鉄源に対して酸素ガスを吹き込むと共にフラックスを添加して脱りんを行うに際して、
前記電気炉の使用電力が３００ｋＷｈ／ｔに達するまでにＣａＯフラックスの添加を開始し、かつ前記ＣａＯフラックスを該ＣａＯフラックスの精錬終了までのＣａＯの総使用量が２０〜５２ｋｇ／ｔとなるように添加し、
前記ＣａＯフラックスの投入に続いて、ＣａＯ：２７〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：４８〜６０質量％、ＳｉＯ2：≦５質量％、ＭｇＯ：６〜１０質量％、ＴｉＯ2：≦０．０５質量％、Ｐ2Ｏ5：≦０．０５質量％、Ｓ：≦０．２質量％を含むプリメルトフラックスを添加し、
前記使用電力が３００〜３８０ｋＷｈ／ｔまでに、吹込速度０．１〜１．４Ｎｍ3／ｔ・分、吹込時間１２〜３０分、かつ酸素使用量５．０〜１３．０Ｎｍ3／ｔとなるように前記酸素ガスの吹き込みを開始し、
精錬終了後に、ＦｅＯ：８〜３０質量％、Ｃｒ2Ｏ3：０．７〜９質量％、Ｔ．Ｆｅ：１０〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：１〜１０質量％、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3：３．５〜２７．０、ＣａＯ／ＳｉＯ2：２．１〜５．５を含むスラグを得ることを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention takes the following technical means.
That is, the refining method using the electric furnace of the present invention is:
When melting a cold iron source containing Cr in an electric furnace, blowing oxygen gas into the melted cold iron source and adding flux to perform dephosphorization,
The addition of CaO flux is started before the electric power used in the electric furnace reaches 300 kWh / t, and the total amount of CaO used until the refining of the CaO flux is 20 to 52 kg / t. Add,
Subsequent to the introduction of the CaO flux, CaO: 27 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 48 to 60% by mass, SiO 2 : ≦ 5% by mass, MgO: 6 to 10% by mass, TiO 2 : ≦ 0. A premelt flux containing 05 mass%, P 2 O 5 : ≦ 0.05 mass%, S: ≦ 0.2 mass% is added,
By the power usage of 300 to 380 kWh / t, the blowing speed is 0.1 to 1.4 Nm 3 / t · min, the blowing time is 12 to 30 minutes, and the oxygen usage is 5.0 to 13.0 Nm 3 / t. Start the oxygen gas blowing,
After the refining, FeO: 8 to 30% by mass, Cr 2 O 3 : 0.7 to 9% by mass, T.I. Slag containing Fe: 10 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 1 to 10% by mass, CaO / Al 2 O 3 : 3.5 to 27.0, CaO / SiO 2 : 2.1 to 5.5 It is characterized by obtaining.
本発明者らは、滓化性に優れたフッ素レスのフラックスを用いると共に、このフラックスに合わせて最適な精錬条件で精錬できれば、低りん鋼を効率良く精錬することができるのではないかと考えた。そして、フッ素を含まないフラックスとして上述の物性を備えたプリメルトフラックスをＣａＯフラックスと併用することで、また精錬条件としてはフラックスの添加タイミングや酸素ガスの吹き込みタイミングを最適化することにより低りん鋼を効率良く精錬できることを知見して、本発明を完成するに至ったのである。
なお、前記冷鉄源は、Ｃｒ：≦２．０質量％かつＰ：≦０．０４５質量％を含んでいるのが好ましい。
The present inventors thought that low phosphorus steel could be efficiently refined if a fluorine-free flux with excellent hatchability was used and refining was performed under optimum refining conditions according to this flux. . By using a premelt flux having the above-mentioned properties as a flux not containing fluorine in combination with a CaO flux, and as a refining condition, by optimizing the addition timing of the flux and the blowing timing of oxygen gas, low phosphorus steel As a result, the present invention has been completed.
In addition, it is preferable that the said cold iron source contains Cr: <= 2.0 mass% and P: <= 0.045 mass%.
このようにＣｒ及びＰが低濃度に抑えられた冷鉄源を用いることで良好な脱りん性を発揮させることができる。 Thus, by using a cold iron source in which Cr and P are suppressed to a low concentration, good dephosphorization can be exhibited.
本発明の電気炉の精錬方法により、フッ素を含まないフラックスを用いて精錬するものでありながら、低りん鋼を効率良く精錬することのできる。 According to the method for refining an electric furnace of the present invention, low phosphorus steel can be efficiently refined while being refined using a flux not containing fluorine.
まず、本発明に係る精錬方法が行われる電気炉１について説明する。ただし、本発明の精錬方法は、以下に例示する電気炉以外の型式のものであっても良い。
図１に示されるように、電気炉１は、耐火レンガなどの耐火材及び／又は水冷パネルが内貼りされた蓋体６と本体７とから構成され、これらは上下に分割可能となっており、電気炉１の側面には排滓口２が形成されている。電気炉１は、開蓋状態で装入された冷鉄源及びフラックスを内部で溶解して溶湯として収容可能となっている。
電気炉１には上方から内部に向かって挿し込まれる複数（本実施形態では３本）の電極３が設けられている。この電極３は、黒鉛電極であって三相交流が供給されており、電極３と内部に装入された冷鉄源との間にアークを発生して冷鉄源が溶解して溶湯を形成可能となっている。
First, the electric furnace 1 in which the refining method according to the present invention is performed will be described. However, the refining method of the present invention may be of a type other than the electric furnace exemplified below.
As shown in FIG. 1, the electric furnace 1 is composed of a lid body 6 and a main body 7 on which a refractory material such as a refractory brick and / or a water-cooled panel is attached, and these can be divided vertically. A discharge port 2 is formed on the side surface of the electric furnace 1. The electric furnace 1 is capable of accommodating a cold iron source and a flux charged in an open state inside as a molten metal.
The electric furnace 1 is provided with a plurality (three in the present embodiment) of electrodes 3 that are inserted from above into the inside. The electrode 3 is a graphite electrode and supplied with a three-phase alternating current. An arc is generated between the electrode 3 and a cold iron source charged therein to melt the cold iron source to form a molten metal. It is possible.
電気炉１の排滓口２からは酸素ランス４が挿し込み可能となっており、溶湯に対して酸素ガスを吹き込むことで滓化を促進して脱りん処理や脱炭処理ができるようになっている。電気炉１には、排滓口２と反対側の側面に溶鋼を出鋼する出鋼口５が形成されており、電気炉１の姿勢を傾動させる炉傾動装置（図示略）が設けられている。つまり、炉傾動装置を用いて排滓口２が低くなるように電気炉１を傾動させることでスラグが排滓口２から排滓がされ、出鋼口５が低くなるように電気炉１を傾動させることで溶鋼が出鋼口５から出鋼される。 An oxygen lance 4 can be inserted from the discharge port 2 of the electric furnace 1, and the hatching is promoted by blowing oxygen gas into the molten metal so that dephosphorization or decarburization can be performed. ing. The electric furnace 1 is provided with a steel outlet 5 for discharging molten steel on the side opposite to the discharge port 2, and a furnace tilting device (not shown) for tilting the attitude of the electric furnace 1 is provided. Yes. That is, by using the furnace tilting device to tilt the electric furnace 1 so that the discharge port 2 is lowered, the slag is discharged from the discharge port 2 and the electric furnace 1 is set so that the steel outlet 5 is lowered. By tilting the molten steel, steel is discharged from the steel outlet 5.
冷鉄源は、自動車、産業機器、電化製品などのスクラップで構成されており、必要に応じて冷銑が加えられている。冷鉄源にはステンレス、クロム鋼、モリブデン鋼などの各種合金鋼やスクラップの表面処理に由来するＣｒやＰが含まれている。本実施形態では、冷鉄源中のＣｒの濃度が２．０質量％を超えると、滓化性が悪くなり脱りん性が落ちる。また、冷鉄源中のＰの濃度が０．０４５質量％を超えると、脱りんに時間がかかり、生産性が悪い。
次に、本発明の精錬方法を説明する。
The cold iron source is made up of scraps of automobiles, industrial equipment, electrical appliances, etc., and cold iron is added as necessary. The cold iron source contains various alloy steels such as stainless steel, chromium steel, molybdenum steel, and Cr and P derived from the surface treatment of scrap. In the present embodiment, when the Cr concentration in the cold iron source exceeds 2.0 mass%, the hatchability is deteriorated and the dephosphorization property is lowered. Moreover, when the density | concentration of P in a cold iron source exceeds 0.045 mass%, it takes time for dephosphorization and productivity is bad.
Next, the refining method of the present invention will be described.
本発明の精錬方法では、まず電気炉１の内部に蓋体６をあけてＣｒが含まれた冷鉄源を装入する。冷鉄源の装入はコンベアやシュータ等によって行われ、スクラップや冷銑などがコンベアやシュータ等で搬送するのに適当な大きさに砕かれて電気炉１の内部に装入される。
次に、蓋体６を閉めて装入された冷鉄源に対して電極３からアークを発生させて冷鉄源を溶解する。実操業に用いられる容量が１００ｔ程度までの電気炉１であれば、使用電力が３００ｋＷｈ／ｔまでには装入された冷鉄源の溶解が始まり、冷鉄源の一部は溶湯に変化する。
In the refining method of the present invention, first, a lid 6 is opened inside the electric furnace 1 and a cold iron source containing Cr is charged. The cold iron source is charged by a conveyor, a shooter, or the like, and scraps, chillers, etc. are crushed to an appropriate size to be conveyed by the conveyor, a shooter, etc., and charged into the electric furnace 1.
Next, an arc is generated from the electrode 3 to the cold iron source charged with the lid 6 closed, and the cold iron source is melted. If the electric furnace 1 has a capacity used for actual operation of up to about 100 t, melting of the charged cold iron source starts until the power used is 300 kWh / t, and a part of the cold iron source is changed to molten metal. .
そして、冷鉄源の一部が溶解して得られた溶湯に対してフラックスの添加が開始される。
最後に、溶湯に対して酸素ガスを吹き込んでスラグの滓化を促進させて脱りんが行われる。すなわち、冷鉄源に対して酸素ガスを吹き込むことで、スラグと溶湯との界面に鉄が酸化した酸化鉄（ＦｅＯ）が形成され、このＦｅＯと溶湯中のＰとが以下の式（１）で示すように反応する。
２［Ｐ］＋５ＦｅＯ → Ｐ2Ｏ5＋５Ｆｅ （１）
その結果、溶湯中のりんＰがＰ2Ｏ5などとなり、スラグに取り込まれて溶湯中から除去される。この酸素ガスの吹き込みを所定の時間に亘って行うことで溶湯中からりんが取り除かれて普通鋼や合金鋼として精錬される。
And addition of a flux is started with respect to the molten metal obtained by melt | dissolving a part of cold iron source.
Finally, oxygen gas is blown into the molten metal to promote hatching of slag and dephosphorization is performed. That is, by blowing oxygen gas into the cold iron source, iron oxide (FeO) in which iron is oxidized is formed at the interface between the slag and the molten metal, and this FeO and P in the molten metal are expressed by the following formula (1). React as shown in.
2 [P] + 5FeO → P 2 O 5 + 5Fe (1)
As a result, phosphorus P in the molten metal becomes P 2 O 5 or the like and is taken into the slag and removed from the molten metal. By blowing this oxygen gas over a predetermined time, phosphorus is removed from the molten metal and refined as ordinary steel or alloy steel.
本発明の精錬方法は、精錬終了後にＦｅＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ｔ．Ｆｅ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ／ＳｉＯ2が所定量含まれたスラグを得るように、フラックスとしてＣａＯを主成分とするＣａＯフラックスに加えて、ＣａＯの溶湯への溶解性を高めることでスラグの滓化性を向上させるプリメルトフラックスを用いることを特徴としており、その結果効率良く脱りんを行っている。
電気炉１に装入されるフラックスは、ＣａＯフラックスと、ＣａＯフラックスに続いて添加されるプリメルトフラックスとからなる。ＣａＯフラックスは、溶湯に配合しやすいように粒度調整されたＣａＯで形成されており、溶湯に対して添加されることでスラグの滓化を進行させるものである。ＣａＯフラックスは、溶湯に過剰に添加するとＣａＯが未滓化で溶湯中に残り易くなるため滓化性がかえって低下する。そこで、本発明では、添加されたＣａＯフラックス中のＣａＯを溶湯へ溶解し易くし、ＣａＯの溶湯への溶解性を高めることでスラグの滓化性を向上させるプリメルトフラックスをＣａＯフラックスに続いて添加する。
In the refining method of the present invention, FeO, Cr 2 O 3 , T.I. In order to obtain a slag containing a predetermined amount of Fe, Al 2 O 3 , CaO / Al 2 O 3 , and CaO / SiO 2 , in addition to CaO flux mainly composed of CaO as a flux, dissolution of CaO into molten metal It is characterized by using a pre-melt flux that improves the hatchability of slag by enhancing the properties, and as a result, dephosphorization is performed efficiently.
The flux charged into the electric furnace 1 includes a CaO flux and a premelt flux added subsequent to the CaO flux. The CaO flux is formed of CaO whose particle size is adjusted so that it can be easily blended in the molten metal, and is added to the molten metal to promote slag hatching. When CaO flux is added excessively to the molten metal, CaO is not yet hatched and tends to remain in the molten metal, so that the hatchability is lowered. Therefore, in the present invention, following the CaO flux, a premelt flux that facilitates dissolving CaO in the added CaO flux into the molten metal and improves the slag hatchability by increasing the solubility of CaO in the molten metal. Added.
プリメルトフラックスは、ＣａＯ：２７〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：４８〜６０質量％、ＳｉＯ2：≦５質量％、ＭｇＯ：６〜１０質量％、ＴｉＯ2：≦０．０５質量％、Ｐ2Ｏ5：≦０．０５質量％、Ｓ：≦０．２質量％を含んでいる。プリメルトフラックスは、上述のようにＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3状態図において最も低融点となる組成を備えており、ＣａＯより低温度で溶解し易くなっている。また、プリメルトフラックスは、上述のような組成の酸化物の混合物を一旦完全に溶解し、その後冷却凝固して粉砕して形成されている。それゆえ、プリメルトフラックスは、ＣａＯフラックスより低温で容易に溶解し、溶湯に溶解し易い。つまり、プリメルトフラックスをＣａＯフラックスに続けて添加すると、プリメルトフラックスが短時間で溶け、ＣａＯフラックスとして先に添加されたＣａＯの溶解をも促進し、未溶解のＣａＯが減ってスラグの滓化性が向上する。 The premelt flux is CaO: 27 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 48 to 60% by mass, SiO 2 : ≦ 5% by mass, MgO: 6 to 10% by mass, TiO 2 : ≦ 0.05% by mass, P 2 O 5 : ≦ 0.05 mass%, S: ≦ 0.2 mass% is included. As described above, the pre-melt flux has a composition having the lowest melting point in the CaO—Al 2 O 3 phase diagram, and is easily dissolved at a lower temperature than CaO. The premelt flux is formed by once completely dissolving a mixture of oxides having the above composition, then cooling and solidifying the mixture. Therefore, the premelt flux is easily dissolved at a lower temperature than the CaO flux and is easily dissolved in the molten metal. That is, when the premelt flux is added to the CaO flux continuously, the premelt flux melts in a short time, promotes the dissolution of the previously added CaO as the CaO flux, reduces the undissolved CaO, and hatches the slag. Improves.
なお、プリメルトフラックスにもＣａＯが２７〜３５質量％含まれているため、ＣａＯフラックスの後にプリメルトフラックスを多く添加しすぎるとＣａＯが過剰となり、滓化性が悪くなる。また、プリメルトフラックスが少なすぎると、ＣａＯの溶解促進効果が弱くなって滓化性がかえって悪くなる。そこで、ＣａＯフラックスについては、最初に投入されるＣａＯフラックスのＣａＯの精錬終了までのＣａＯの総使用量が２０〜５２ｋｇ／ｔとなるように添加する。そして、スラグの滓化性が良好になる範囲でプリメルトフラックスを適宜添加する。このようにすれば、スラグの滓化性が向上し、高い脱りん率を発揮させることが可能となる。なお、プリメルトフラックスの添加量については、鋼種やプリメルトフラックスの組成に応じて添加量が変化するが、当業者であれば過去の操業実績などに基づいて添加量を決めることができる。 Since the pre-melt flux also contains 27 to 35% by mass of CaO, if too much pre-melt flux is added after the CaO flux, the CaO becomes excessive and the hatchability deteriorates. On the other hand, if the pre-melt flux is too small, the CaO dissolution promoting effect is weakened and the hatchability is deteriorated. Then, about CaO flux, it adds so that the total usage-amount of CaO until the completion | finish of CaO refining of the CaO flux initially supplied may be 20-52 kg / t. And premelt flux is added suitably in the range from which the hatchability of slag becomes favorable. If it does in this way, the hatchability of slag will improve and it will become possible to exhibit a high dephosphorization rate. In addition, about the addition amount of a premelt flux, although the addition amount changes according to a steel grade or a composition of a premelt flux, those skilled in the art can determine an addition amount based on the past operation results.
また、プリメルトフラックスは、最初にＣａＯフラックスを添加した後で、添加されるのが好ましい。プリメルトフラックスを最初に添加すると、ＣａＯフラックスが添加されたときにはプリメルトフラックスの溶解が完了してしまい、ＣａＯフラックスの滓化を促進することが困難になるからである。ただし、冷鉄源の組成のばらつきなどによりＣａＯの総使用量が目標を下回る場合などには、プリメルトフラックスの添加が終了した後にＣａＯフラックスをさらに添加してＣａＯの総使用量を調整することもできる。
本発明の精錬方法は、上述のようなプリメルトフラックスをＣａＯフラックスに続けて用いると共に、このようなプリメルトフラックスを使用するのに合わせて以下の４つの精錬条件を満足するように精錬（脱りん）を行うものである。
The premelt flux is preferably added after the CaO flux is first added. This is because when the premelt flux is added first, the dissolution of the premelt flux is completed when the CaO flux is added, and it becomes difficult to promote the hatching of the CaO flux. However, if the total amount of CaO used is below the target due to variations in the composition of the cold iron source, etc., the CaO flux should be further added after the addition of the premelt flux to adjust the total amount of CaO used. You can also.
In the refining method of the present invention, the premelt flux as described above is used after the CaO flux, and the refining (desorption) is performed so as to satisfy the following four refining conditions in accordance with the use of such a premelt flux. Rin).
第１の精錬条件は、酸素ガスの吹込開始のタイミングに関するものである。つまり、酸素ガスの吹込を電気炉１の使用電力が３００〜３８０ｋＷｈ／ｔに達するまでに開始する。電気炉１の使用電力が３００ｋＷｈ／ｔに達する前に酸素ガスを吹き込むと、冷鉄源の溶解による溶湯が十分に形成されていないのに酸素ガスの吹込を開始することになり、生産性を低下させる。また、電気炉１の使用電力が３８０ｋＷｈ／ｔを超えてから酸素ガスを吹き込むと、酸素ガスの溶湯への供給が遅れて脱りん処理が十分に行われなくなる。
第２の精錬条件は、酸素ガスの吹込速度に関するものである。つまり、酸素ガスを吹込速度が０．１〜１．４Ｎｍ3／ｔ・分の範囲になるように吹き込む。酸素ガスを吹込速度０．１Ｎｍ3／ｔ・分未満で吹き込むと、溶湯中に酸素ガスが十分に供給されなくなり、スラグと溶湯との界面にＦｅＯが十分に形成されなくなって脱りん性が低下する。また、酸素ガスを１．４Ｎｍ3／ｔ・分を超える吹込速度で吹き込むと、酸素ガスの吹込により溶湯の湯面が乱れてスプラッシュ（飛散）が生じ、歩留り性を低下させる。
The first refining condition relates to the timing of the start of blowing oxygen gas. That is, oxygen gas blowing is started before the electric power used by the electric furnace 1 reaches 300 to 380 kWh / t. If oxygen gas is blown before the electric power used by the electric furnace 1 reaches 300 kWh / t, the blowing of oxygen gas is started even though the molten metal due to melting of the cold iron source is not sufficiently formed, and productivity is reduced. Reduce. In addition, if oxygen gas is blown after the electric power used by the electric furnace 1 exceeds 380 kWh / t, the supply of oxygen gas to the molten metal is delayed and the dephosphorization process is not sufficiently performed.
The second refining condition relates to the oxygen gas blowing speed. That is, oxygen gas is blown so that the blowing speed is in the range of 0.1 to 1.4 Nm 3 / t · min. When oxygen gas is blown at a blowing speed of less than 0.1 Nm 3 / t · min, oxygen gas is not sufficiently supplied to the molten metal, FeO is not sufficiently formed at the interface between the slag and molten metal, and dephosphorization is reduced. To do. In addition, when oxygen gas is blown at a blowing speed exceeding 1.4 Nm 3 / t · min, the molten metal surface is disturbed by the blowing of oxygen gas, and splash (scattering) occurs, thereby reducing yield.
第３の精錬条件は、酸素ガスの吹込時間に関するものである。つまり、酸素ガスを吹込時間１２〜３０分の範囲になるように吹き込む。酸素ガスの吹込時間が１２分未満となると、溶湯に供給される酸素量が少なくなりすぎてスラグと溶湯との界面にＦｅＯが十分に形成されなくなり、脱りん性が低下する。また、酸素ガスを吹込時間３０分を超えて吹き込んでも脱りん性の向上を期待できないため、生産性に鑑みて酸素ガスの吹込時間は３０分を超えないようにする。
第４の精錬条件は、酸素使用量（酸素ガスの吹込総量）に関するものである。つまり、酸素使用量が５．０〜１３．０Ｎｍ3／ｔとなるように酸素ガスを吹き込む。酸素使用量が５．０Ｎｍ3／ｔ未満では、溶湯に供給される酸素量が少なくなりすぎてスラグと溶湯との界面にＦｅＯが十分に形成されなくなり、脱りん性が低下する。また、酸素使用量が１３．０Ｎｍ3／ｔを超えると、吹込まれた酸素ガスによる酸化で失われる鉄の量が大きくなり、歩留り性が低下する。
The third refining condition relates to the oxygen gas blowing time. That is, oxygen gas is blown so that the blowing time is in the range of 12 to 30 minutes. When the oxygen gas blowing time is less than 12 minutes, the amount of oxygen supplied to the molten metal becomes too small, and FeO is not sufficiently formed at the interface between the slag and the molten metal, and the dephosphorization property is lowered. Moreover, since improvement of dephosphorization cannot be expected even if oxygen gas is blown in excess of the blowing time of 30 minutes, the blowing time of oxygen gas should not exceed 30 minutes in view of productivity.
The fourth refining condition relates to the amount of oxygen used (total amount of oxygen gas blown). That is, oxygen gas is blown so that the amount of oxygen used is 5.0 to 13.0 Nm 3 / t. When the amount of oxygen used is less than 5.0 Nm 3 / t, the amount of oxygen supplied to the molten metal becomes too small, and FeO is not sufficiently formed at the interface between the slag and the molten metal, and the dephosphorization property is lowered. On the other hand, when the amount of oxygen used exceeds 13.0 Nm 3 / t, the amount of iron lost due to oxidation by the injected oxygen gas increases and the yield decreases.
上述のようにして精錬を行うと、精錬終了後に一定の組成を備えたスラグが形成される。この精錬終了後のスラグは、ＦｅＯ：８〜３０質量％、Ｃｒ2Ｏ3：０．７〜９質量％、Ｔ．Ｆｅ：１０〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：１〜１０質量％を含むものであり、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3が３．５〜２７．０、ＣａＯ／ＳｉＯ2（塩基度）が２．１〜５．５となっている。
なお、スラグには上述のＦｅＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＳｉＯ2以外の酸化物なども含まれている。しかし、ここでは、脱りん性や滓化性に影響の大きなＦｅＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＳｉＯ2についてのみ組成の濃度を示す。
When refining is performed as described above, a slag having a certain composition is formed after refining. The slag after completion of the refining is FeO: 8 to 30% by mass, Cr 2 O 3 : 0.7 to 9% by mass, T.I. Fe: 10 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 1 to 10% by mass, CaO / Al 2 O 3 is 3.5 to 27.0, and CaO / SiO 2 (basicity) is 2. 1 to 5.5.
The slag contains oxides other than the above-described FeO, Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, and SiO 2 . However, the concentration of the composition is shown only for FeO, Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, and SiO 2 that have a great influence on dephosphorization and hatchability.
精錬終了後のスラグにＦｅＯが８質量％未満しか含まれない場合やＴ．Ｆｅが１０質量％未満しか含まれない場合は、精錬中のスラグと溶湯との界面にもＦｅＯが十分に存在していなかったことを示している。それゆえ、このようにＦｅＯが８質量％未満しか含まれないスラグやＴ．Ｆｅが１０質量％未満しか含まれないスラグが形成された場合には、脱りん性が低くなってしまう。また、精錬終了後のスラグにＦｅＯが３０質量％より多く含まれる場合やＴ．Ｆｅが３５質量％より多く含まれる場合は、精錬中に溶湯中のＦｅの酸化が過剰に進行しＦｅＯやＴ．Ｆｅが多量に形成されたことを示している。それゆえ、このようにＦｅＯが３０質量％を超えるほど多量に含まれたスラグやＴ．Ｆｅが３５質量％を超えるほど多量に含まれたスラグが得られるような精錬を行うと、酸化で失われる鉄の量が大きくなり、歩留り性が低下する。 When the slag after refining contains less than 8% by mass of FeO, When Fe is contained less than 10% by mass, it indicates that FeO was not sufficiently present at the interface between the slag and the molten metal during refining. Therefore, slag containing less than 8% by mass of FeO and T.I. When a slag containing less than 10% by mass of Fe is formed, the dephosphorization property is lowered. Further, when the slag after refining contains more than 30% by mass of FeO, T.I. When Fe is contained in an amount of more than 35% by mass, the oxidation of Fe in the molten metal proceeds excessively during refining, and FeO and T.I. It shows that a large amount of Fe was formed. Therefore, slag or T.I. contained in such a large amount that FeO exceeds 30% by mass. When refining is performed to obtain a slag that is contained in a large amount as the Fe content exceeds 35% by mass, the amount of iron lost by oxidation increases and the yield decreases.
精錬終了後のスラグにＣｒ2Ｏ3が０．７質量％未満の場合、その主原因は溶鋼に供給される酸素が少ないためである。すなわち、スラグ中のＣｒ2Ｏ3濃度が０．７質量％未満の場合、脱りんが不十分になってしまう。また、精錬終了後のスラグにＣｒ2Ｏ3が９．０質量％より多く含まれる場合は、高融点であるＣｒ2Ｏ3がスラグの滓化性を悪くし、脱りん性を低くくする。それゆえ、スラグに含まれるＣｒ2Ｏ3を０．７質量％〜９．０質量％とすることで、脱りん性を良好にすることができる。
精錬終了後のスラグにＡｌ2Ｏ3が１質量％未満しか含まれない場合やＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3が２７．０を超える場合は、溶湯中にＡｌ2Ｏ3が少量しかないため、スラグの滓化が促進され難くなっていることを示している。それゆえ、このようにＡｌ2Ｏ3が１質量％未満しか含まれないスラグやＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3が２７．０を超えるスラグが得られるような精錬を行うと、スラグの滓化性が低下して脱りん性が低くなる。一方、精錬終了後のスラグにＡｌ2Ｏ3が１０質量％を超えて含まれる場合やＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3が３．５未満となる場合は、溶湯中にＡｌ2Ｏ3が過剰に存在してスラグの流動性が大きくなりすぎて脱りん性が低くなる。
When Cr 2 O 3 is less than 0.7% by mass in the slag after refining, the main cause is that there is little oxygen supplied to the molten steel. That is, when the Cr 2 O 3 concentration in the slag is less than 0.7% by mass, dephosphorization becomes insufficient. Also, if the slag after refining completion Cr 2 O 3 is contained more than 9.0 mass%, the Cr 2 O 3 which is a refractory to deteriorate the slag resistance of the slag, lower dephosphorization of Kusuru . Therefore, dephosphorization can be made favorable by setting Cr 2 O 3 contained in the slag to 0.7 mass% to 9.0 mass%.
When the slag after refining contains less than 1% by mass of Al 2 O 3 or when CaO / Al 2 O 3 exceeds 27.0, there is only a small amount of Al 2 O 3 in the molten metal. It is shown that the hatching of is becoming difficult to promote. Therefore, if refining is performed such that slag containing less than 1% by mass of Al 2 O 3 or slag containing CaO / Al 2 O 3 of more than 27.0 is obtained, the slag hatchability is improved. Decrease and dephosphorization become low. On the other hand, when Al 2 O 3 exceeds 10% by mass in the slag after refining or when CaO / Al 2 O 3 is less than 3.5, excessive Al 2 O 3 is present in the molten metal. As a result, the fluidity of the slag becomes too high and the dephosphorization becomes low.
精錬終了後のスラグの塩基度が２．１未満になる場合は、溶湯中にＣａＯが少量しかないため、脱りん性が低くなる。また、精錬終了後のスラグの塩基度が５．５を超える場合は、溶湯中にＣａＯが過剰に存在し、かえってスラグの滓化が進み難くなって脱りん性が低くなる。
上述のような精錬方法を行うことにより、フッ素を含まないフラックスを用いて精錬するものでありながら、低りん鋼を効率良く精錬することができる。
When the basicity of the slag after refining is less than 2.1, the dephosphorization property is low because there is only a small amount of CaO in the molten metal. Further, when the basicity of the slag after the refining exceeds 5.5, CaO is excessively present in the molten metal, and on the contrary, the slag becomes difficult to hatch and the dephosphorization property is lowered.
By performing the refining method as described above, low phosphorus steel can be efficiently refined while refining using a flux not containing fluorine.
以下に実施例及び比較例を用いて本発明の精錬方法をさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、表１に示すように、容量が２０ｔの三相交流アーク式の電気炉１を用いて表２に示すような２種類の鋼種について精錬を行ったものである。電気炉１には、先端側に直径３０ｍｍの酸素ガスの噴出口が１箇所形成された酸素ランス４が、装入角度が変更自在になるように設けられている。
Hereinafter, the refining method of the present invention will be described in more detail using Examples and Comparative Examples.
In Examples and Comparative Examples, as shown in Table 1, two types of steel as shown in Table 2 were refined using a three-phase AC arc type electric furnace 1 having a capacity of 20 t. The electric furnace 1 is provided with an oxygen lance 4 having an oxygen gas outlet having a diameter of 30 mm formed on the tip side so that the charging angle can be changed.
電気炉１に装入される冷鉄源は、炭素が０．５〜１．５質量％とＰ（りん）が０．０２０〜０．０４６質量％含まれている。この冷鉄源から精錬される溶製鋼種には鋼種ａ（普通鋼）と鋼種ｂ（クロム鋼）とがあり、鋼種ａには冷鉄源にＣｒが０．３〜０．５質量％含まれており、鋼種ｂにはＣｒが０．８〜２．０質量％含まれている。
フラックスの添加順序は、ＣａＯフラックス→プリメルトフラックスの順番で添加するもの（添加順序Ａ）と、プリメルトフラックス→ＣａＯフラックスの順番で添加するもの（添加順序Ｂ）とのいずれかで行った。精錬が終了した溶鋼は当業者常法通りに２次精錬と鍛造とを行って、鋼片（サンプル片）を得た。
The cold iron source charged in the electric furnace 1 contains 0.5 to 1.5% by mass of carbon and 0.020 to 0.046% by mass of P (phosphorus). There are steel grades a (ordinary steel) and steel grades b (chromium steel) as molten steel grades refined from this cold iron source, and steel grade a contains 0.3 to 0.5% by mass of Cr in the cold iron source. Steel type b contains 0.8 to 2.0% by mass of Cr.
The addition order of the flux was performed by either adding in the order of CaO flux → pre-melt flux (addition order A) or adding in the order of pre-melt flux → CaO flux (addition order B). The molten steel after the refining was subjected to secondary refining and forging as usual by those skilled in the art to obtain a steel piece (sample piece).
なお、実施例及び比較例は、表２に示すような「脱りん性」、「歩留り性」、「滓化性」、「生産性」の判断基準に従って、評価した。 The examples and comparative examples were evaluated according to the criteria for determining “dephosphorization”, “yield”, “hatching”, and “productivity” as shown in Table 2.
冷鉄源に含まれるＣ、Ｐ、Ｃｒの配合濃度については、冷鉄源が溶湯に変化した後は、Ｃ、Ｐ、Ｃｒの配合濃度を分析するのは非常に困難である。そこで、冷鉄源を構成する原材料毎にＣ、Ｐ、Ｃｒの濃度を求める。一般には、スクラップや冷銑はＣ、Ｐ、Ｃｒの濃度が分かっていることが多く、また必要に応じて容易にこれらの濃度を分析することができる。そして、次に冷鉄源における原材料の配合比率に基づいて配合後の冷鉄源の濃度を計算する。
脱りん性については、鍛造後の鋼片に対して発光分光分析装置（島津製作所製、ＰＤＡ−７０００）を用いてＰ濃度の分析を行い、分析結果がＰの規格上限濃度に対して多いか少ないかで脱りん性を評価した。すなわち、分析された鋼片のりん濃度が規格上限濃度である０．０１５質量％未満のときは脱りん性を○と評価し、鋼片のりん濃度が０．０１５質量％と等しい場合は脱りん性を△と評価し、鋼片のりん濃度が０．０１５質量％超える場合は脱りん性を×と評価した。
Regarding the blending concentrations of C, P, and Cr contained in the cold iron source, it is very difficult to analyze the blending concentrations of C, P, and Cr after the cold iron source is changed to molten metal. Therefore, the concentration of C, P, and Cr is obtained for each raw material constituting the cold iron source. In general, scraps and chillers often have known concentrations of C, P, and Cr, and these concentrations can be easily analyzed as necessary. Then, the concentration of the cold iron source after blending is calculated based on the blending ratio of the raw materials in the cold iron source.
With regard to dephosphorization, the P concentration is analyzed using an emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, PDA-7000) for the forged steel slab. Dephosphorization was evaluated based on the small amount. That is, when the phosphorus concentration of the analyzed steel slab is less than the upper limit standard concentration of 0.015% by mass, the dephosphorization property is evaluated as ◯, and when the phosphorus concentration of the steel slab is equal to 0.015% by mass, dephosphorization is evaluated. The phosphorus property was evaluated as Δ, and when the phosphorus concentration of the steel slab exceeded 0.015% by mass, the dephosphorization property was evaluated as x.
歩留り性については、通常の操業で普通鋼又はクロム鋼を精錬した際の歩留り率を複数記録したデータに対して、このデータから歩留り率の平均値を求めると共に、歩留り率が正規分布となると仮定した場合の標準偏差を求めた。そして、実施例又は比較例の歩留り率が通常操業の平均値〜平均値＋２σ（σは標準偏差）に含まれるか否かで歩留り性を評価した。すなわち、実施例又は比較例の歩留り率が上述の範囲に含まれる場合は生産性は○の評価となり、含まれない場合は×の評価となる。
滓化性については、精錬終了時に電気炉１の内部を目視で観察し、未溶解のＣａＯが残留しているかどうかで滓化性を評価した。電気炉１の内部に未溶解のＣａＯが全く存在しない場合を○、一部でも存在する場合を△、多数存在する場合を×と評価した。
With regard to the yield, with respect to data that records multiple yield rates when refining ordinary steel or chromium steel in normal operations, the average yield rate is calculated from this data, and it is assumed that the yield rate has a normal distribution. The standard deviation was obtained. And yield was evaluated by whether the yield rate of an Example or a comparative example was contained in the average value of normal operation-average value +2 (sigma) ((sigma) is a standard deviation). That is, when the yield rate of the example or the comparative example is included in the above-described range, the productivity is evaluated as “good”, and when not included, it is evaluated as “poor”.
As for hatchability, the inside of the electric furnace 1 was visually observed at the end of refining, and the hatchability was evaluated based on whether or not undissolved CaO remained. The case where there was no undissolved CaO in the interior of the electric furnace 1 was evaluated as ◯, the case where even a part was present was evaluated as Δ, and the case where there were many was evaluated as ×.
生産性については、通常の操業で普通鋼又はクロム鋼を精錬した際の操業時間を複数記録したデータに対して、このデータから操業時間の平均値を求めると共に、操業時間が正規分布となると仮定した場合の標準偏差を求めた。そして、実施例又は比較例の操業時間が通常操業の平均値〜平均値−２σ（σは標準偏差）に含まれるか否かで生産性を評価した。すなわち、実施例又は比較例の操業時間が上述の範囲に含まれる場合は生産性は○の評価となり、含まれない場合は×の評価となる。
次に、表３を用いて、実施例及び比較例に示されるプリメルトフラックスの組成、精錬の条件、精錬後のスラグの組成が上述の評価結果に及ぼす影響を説明する。
Regarding productivity, for data that records multiple operating hours when refining ordinary steel or chromium steel in normal operation, the average value of operating hours is calculated from this data, and the operating time is assumed to be a normal distribution. The standard deviation was obtained. And productivity was evaluated by whether the operation time of an Example or a comparative example was contained in the average value of normal operation-average value -2 (sigma) ((sigma) is a standard deviation). That is, when the operation time of the example or the comparative example is included in the above range, the productivity is evaluated as “good”, and when not included, it is evaluated as “poor”.
Next, the effects of the premelt flux composition, the refining conditions, and the slag composition after refining on the above-described evaluation results will be described with reference to Table 3.
比較例１及び比較例２は、酸素ガスの吹き込みの開始が、電気炉の使用電力が３００〜３８０ｋＷｈ／ｔにされなかった例である。比較例１では、電気炉１の使用電力が２９０ｋＷｈ／ｔと少ないうちから酸素ガスの吹き込みを開始しており、溶湯中へ供給される酸素ガスの総量が過剰となって鉄の酸化ロスが大きくなっている。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」及び「生産性」の評価が×となる。また、比較例２では、電気炉１の使用電力が３９０ｋＷｈ／ｔと大きくなってから酸素ガスの吹き込みを開始しており、酸素ガスの溶湯中への供給が遅れて脱りん反応を十分に行うことができなくなる。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×となる。 Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are examples in which the start of the oxygen gas blowing was not performed at 300 to 380 kWh / t in electric power used by the electric furnace. In Comparative Example 1, the oxygen gas starts to be blown from when the electric power used by the electric furnace 1 is as low as 290 kWh / t, and the total amount of oxygen gas supplied into the molten metal becomes excessive, resulting in a large iron oxidation loss. It has become. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” and “Productivity” are evaluated as x. In Comparative Example 2, the oxygen gas was started to be blown after the electric power used by the electric furnace 1 was increased to 390 kWh / t, and the supply of oxygen gas into the molten metal was delayed to sufficiently perform the dephosphorization reaction. I can't do that. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” is evaluated as x.
比較例３及び比較例４は、酸素ガスの吹込速度が０．１〜１．４Ｎｍ3／ｔ・分でなかった例である。比較例３では、酸素ガスの吹込速度を０．０９Ｎｍ3／ｔ・分と小さくなっており、酸素ガスが溶湯中に十分に供給され難くなって脱りんが十分に行われなくなっている。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」及び「生産性」の評価が×となる。また、比較例４では、酸素ガスの吹込速度を１．４１Ｎｍ3／ｔ・分と大きくなっており、酸素ガスの吹込の勢いが強くなりすぎて溶湯の湯面が乱れてスプラッシュ（飛散）が生じている。その結果、表３の「評価」に示すように「歩留り性」の評価が×となる。 Comparative Example 3 and Comparative Example 4 are examples in which the oxygen gas blowing rate was not 0.1 to 1.4 Nm 3 / t · min. In Comparative Example 3, the oxygen gas blowing rate is as low as 0.09 Nm 3 / t · min, and it is difficult to sufficiently supply oxygen gas into the molten metal, so that dephosphorization is not sufficiently performed. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” and “Productivity” are evaluated as x. In Comparative Example 4, the oxygen gas blowing speed was increased to 1.41 Nm 3 / t · min, and the momentum of the oxygen gas blowing was too strong, disturbing the molten metal surface and splashing. Has occurred. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “yield” is x.
比較例５及び比較例６は、酸素ガスの酸素使用量が５．０〜１３．０Ｎｍ3／ｔでなかった例である。比較例５では、酸素ガスの吹込総量が４．９Ｎｍ3／ｔと少なくなっており、溶湯に十分な量の酸素ガスが吹き込まれなくなって溶湯中でのＦｅＯの形成が不十分となっている。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が△となり、また「生産性」の評価が×となる。また、比較例６では、酸素ガスの吹込総量が１３．１Ｎｍ3／ｔと多くなっており、溶湯に吹き込まれる酸素ガスの量が多くなってＦｅの酸化ロスが過大となっている。その結果、表３の「評価」に示すように「歩留り性」の評価が×となる。 Comparative Example 5 and Comparative Example 6 are examples in which the amount of oxygen used in the oxygen gas was not 5.0 to 13.0 Nm 3 / t. In Comparative Example 5, the total amount of oxygen gas blown is as small as 4.9 Nm 3 / t, and a sufficient amount of oxygen gas is not blown into the molten metal, resulting in insufficient formation of FeO in the molten metal. . As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “dephosphorization” is Δ, and the evaluation of “productivity” is ×. Further, in Comparative Example 6, the total amount of oxygen gas blown is as large as 13.1 Nm 3 / t, the amount of oxygen gas blown into the molten metal is large, and the Fe oxidation loss is excessive. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “yield” is x.
比較例７及び比較例８は、酸素ガスの吹込時間１２〜３０分でなかった例である。比較例７では、酸素ガスの吹込時間が３１分と長くなっており、酸素ガスの吹き込みが無駄に長時間行われている。その結果、表３の「評価」に示すように「生産性」の評価が×となる。比較例８では、酸素ガスの吹込時間が１１分と短くなっており、溶湯に十分な量の酸素ガスが吹き込まれなくなって溶湯中でのＦｅＯの形成が不十分となっている。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」及び「歩留り性」の評価が×となる。
比較例９及び比較例１７は、精錬後に得られたスラグにＡｌ2Ｏ3が１〜１０質量％含まれていなかった例であり、スラグのＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3の値が３．５〜２７．０になっていなかった例である。比較例９では、精錬後のスラグにＡｌ2Ｏ3が０．９８質量％と少量しか含まれておらず、またＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3の値も２７．２と高くなっている。その結果、比較例９では、Ａｌ2Ｏ3の濃度が低くなってスラグの流動性が低下し、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が△となり、また「滓化性」の評価が×となる。また、比較例１７では、精錬後のスラグにＡｌ2Ｏ3が１０．８０質量％と多量に含まれており、またＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3の値も３．４と低くなっている。その結果、比較例１７では、スラグの流動性が大きくなり過ぎて脱りん性がかえって低下し、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が△となる。
Comparative Example 7 and Comparative Example 8 are examples in which the oxygen gas blowing time was not 12 to 30 minutes. In Comparative Example 7, the oxygen gas blowing time is as long as 31 minutes, and the oxygen gas blowing is performed unnecessarily for a long time. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “productivity” is x. In Comparative Example 8, the oxygen gas blowing time was as short as 11 minutes, and a sufficient amount of oxygen gas was not blown into the molten metal, so that the formation of FeO in the molten metal was insufficient. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” and “Yield” are evaluated as x.
Comparative Example 9 and Comparative Example 17 are examples in which 1 to 10% by mass of Al 2 O 3 was not contained in the slag obtained after refining, and the value of CaO / Al 2 O 3 of the slag was 3.5 to This is an example that did not reach 27.0. In Comparative Example 9, the slag after refining contains only a small amount of Al 2 O 3 of 0.98 mass%, and the value of CaO / Al 2 O 3 is as high as 27.2. As a result, in Comparative Example 9, the Al 2 O 3 concentration was lowered and the slag fluidity was lowered. As shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “dephosphorization” was Δ, and “△ The evaluation of “chemical properties” is x. In Comparative Example 17, the slag after refining contains a large amount of Al 2 O 3 as 10.80% by mass, and the value of CaO / Al 2 O 3 is as low as 3.4. As a result, in Comparative Example 17, the fluidity of the slag becomes too large and the dephosphorization is reduced, and the evaluation of “dephosphorization” becomes Δ as shown in “Evaluation” in Table 3.
比較例１０及び比較例１１は、精錬後に得られたスラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2が２．１〜５．５にならなかった例である。比較例１０では、精錬後に得られたスラグの塩基度が２．０と小さくなっており、ＣａＯが脱りんに最低限必要な量確保できていない。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が△となる。また、比較例１１では、精錬後に得られたスラグの塩基度が５．６と大きくなっており、過剰に存在するＣａＯの一部が未滓化で溶湯中に残留する。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」及び「滓化性」の評価が△となる。 Comparative Example 10 and Comparative Example 11 are examples in which the basicity CaO / SiO 2 of the slag obtained after refining did not become 2.1 to 5.5. In Comparative Example 10, the basicity of the slag obtained after refining is as small as 2.0, and CaO cannot secure the minimum amount necessary for dephosphorization. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “dephosphorization” is Δ. Moreover, in the comparative example 11, the basicity of the slag obtained after refining is as large as 5.6, and a part of the excessive CaO remains in the molten metal without being hatched. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” and “Hatchability” are evaluated as Δ.
比較例１２、比較例１３及び比較例１８は、精錬後に得られたスラグにＦｅＯが８〜３０質量％含まれていなかった例であり、スラグのＴ．Ｆｅが１０〜３５質量％になっていなかった例である。比較例１２では、精錬後のスラグにＦｅＯが３０．２４質量％と多量に含まれており、またＴ．Ｆｅも３５．１０質量％と大きくなっている。その結果、比較例１２では、脱りん反応中にＦｅの酸化が過剰に行われたことになり、表３の「評価」に示すように「歩留り性」の評価が×となる。また、比較例１３では、精錬後のスラグにＦｅＯが７．９８質量％と少量しか含まれておらず、またＴ．Ｆｅも９．８８質量％と小さくなっている。さらに、比較例１８でも、精錬後のスラグにＦｅＯが７．９２質量％と少量しか含まれておらず、またＴ．Ｆｅも９．８４質量％と小さくなっている。比較例１３と比較例１８とは溶製する鋼種が異なっているが、スラグの表面にＦｅＯが十分に形成されなくなって脱りん性が低下し、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×や△になる点で等しい。 Comparative Example 12, Comparative Example 13 and Comparative Example 18 are examples in which FeO was not contained in the slag obtained after refining in an amount of 8 to 30% by mass. In this example, Fe is not 10 to 35% by mass. In Comparative Example 12, the slag after refining contains a large amount of FeO of 30.24% by mass. Fe is also as large as 35.10% by mass. As a result, in Comparative Example 12, excessive oxidation of Fe was performed during the dephosphorylation reaction, and as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “yield” was x. In Comparative Example 13, the slag after refining contained only a small amount of FeO of 7.98% by mass. Fe is also as small as 9.88 mass%. Further, in Comparative Example 18, the slag after refining contained only a small amount of FeO of 7.92% by mass. Fe is also as small as 9.84 mass%. Comparative Example 13 and Comparative Example 18 are different in the steel type to be melted, but FeO is not sufficiently formed on the surface of the slag and dephosphorization is reduced. It is equal in that the evaluation of “phosphorus” is x or Δ.
比較例１４及び比較例１５は、精錬後に得られたスラグにＣｒ2Ｏ3が０．７〜９質量％含まれていなかった例である。比較例１４では、精錬後に得られたスラグにＣｒ2Ｏ3が０．６９質量％と少量しか含まれておらず、溶鋼中への酸素の供給が不十分となる。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×となる。また、比較例１５では、精錬後に得られたスラグにＣｒ2Ｏ3が９．２１質量％と多量に含まれており、非常にスラグの流動性が悪くなり、スラグ排出時に溶鋼も一緒に排出されてしまう。その結果、表３の「評価」に示すように「歩留り性」の評価が×となり、「滓化性」の評価が△となる。 Comparative example 14 and comparative example 15 are examples in which 0.7 to 9% by mass of Cr 2 O 3 was not contained in the slag obtained after refining. In Comparative Example 14, the slag obtained after refining contains only a small amount of Cr 2 O 3 of 0.69% by mass, and the supply of oxygen into the molten steel becomes insufficient. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” is evaluated as x. Further, in Comparative Example 15, the slag obtained after refining contains a large amount of Cr 2 O 3 as 9.21% by mass, so that the slag fluidity becomes very poor and the molten steel is discharged together with the slag discharge. It will be. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “yield” is x, and the evaluation of “hatching” is Δ.
比較例１９及び比較例２０は、ＣａＯが２７〜３５質量％又はＡｌ2Ｏ3が４８〜６０質量％含まれていないプリメルトフラックスを用いて精錬した例である。比較例１９では、ＣａＯが３６質量％と多く、またＡｌ2Ｏ3が４７質量％と少量しか含まれていない。その結果、比較例１９では、プリメルトフラックス中でのＡｌ2Ｏ3の相対濃度が低下してＣａＯの溶解促進効果が弱くなり、表３の「評価」に示すように「滓化性」の評価が×となる。また、比較例２０では、Ａｌ2Ｏ3が６１質量％と多く、またＣａＯが２６質量％と少量しか含まれていない。その結果、比較例２０では、プリメルトフラックス中でのＡｌ2Ｏ3の相対濃度が高くなってスラグの流動性が高くなりすぎなり、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×となる。 Comparative Example 19 and Comparative Example 20, CaO there is 27 to 35 wt% or Al 2 O 3 is an example of refining using a pre-melt flux does not contain 48 to 60 wt%. In Comparative Example 19, CaO is as much as 36% by mass, and Al 2 O 3 is only as small as 47% by mass. As a result, in Comparative Example 19, the relative concentration of Al 2 O 3 in the pre-melt flux decreased and the CaO dissolution accelerating effect was weakened. As shown in “Evaluation” in Table 3, “Hatchability” was obtained. Evaluation becomes x. In Comparative Example 20, Al 2 O 3 is contained as much as 61% by mass, and CaO is contained as small as 26% by mass. As a result, in Comparative Example 20, the relative concentration of Al 2 O 3 in the premelt flux becomes high, and the slag fluidity becomes too high. As shown in “Evaluation” in Table 3, “Dephosphorization” Is evaluated as x.
比較例２１〜比較例２４では、プリメルトフラックスに続いてＣａＯフラックスが添加されており、ＣａＯフラックスが添加されたときにはプリメルトフラックスの溶解が完了している。その結果、プリメルトフラックスによるＣａＯフラックス中のＣａＯの溶解促進効果が発揮されず、表３の「評価」に示すように「脱りん性」や「滓化性」の評価が△や×となる。
比較例２５及び比較例２６は、ＣａＯフラックスの精錬終了までのＣａＯの総使用量が２０〜５２ｋｇ／ｔとなっていない例である。比較例２５では、精錬終了までのＣａＯの総使用量が１９ｋｇ／ｔと少なく、溶湯中の脱りんを十分に行うのに必要なＣａＯ量に達していない。そのため、脱りんが十分に行われず、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×となる。また、比較例２６では、精錬終了までのＣａＯの総使用量が５３ｋｇ／ｔと多く、溶湯に対して未溶解のＣａＯが残りやすい。その結果、表３の「評価」に示すように「滓化性」の評価が△となる。
In Comparative Examples 21 to 24, the CaO flux is added after the premelt flux, and the dissolution of the premelt flux is completed when the CaO flux is added. As a result, the effect of promoting the dissolution of CaO in the CaO flux by the premelt flux is not exhibited, and the evaluation of “dephosphorization” and “hatching” becomes Δ or × as shown in “Evaluation” in Table 3. .
Comparative Example 25 and Comparative Example 26 are examples in which the total amount of CaO used until the end of refining of the CaO flux is not 20 to 52 kg / t. In Comparative Example 25, the total amount of CaO used until the end of refining is as low as 19 kg / t, and the amount of CaO necessary to sufficiently perform dephosphorization in the molten metal is not reached. Therefore, dephosphorization is not sufficiently performed, and the evaluation of “dephosphorization” is x as shown in “Evaluation” in Table 3. In Comparative Example 26, the total amount of CaO used until the end of refining is as large as 53 kg / t, and undissolved CaO tends to remain in the molten metal. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “hatching” is Δ.
比較例２７は冷鉄源がＰ：≦０．０４５質量％となっていない例である。比較例２７では、冷鉄源の［Ｐ］＝０．０４６質量％と多量であって、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が×となる。
比較例２８は冷鉄源がＣｒ：≦２．０質量％となっていない例である。比較例２８では、冷鉄源のＣｒ＝２．１質量％と多くなっており、溶鋼中への酸素の供給によって、スラグ中のＣｒ2Ｏ3が増え、溶鋼の脱りん性が悪化する。その結果、表３の「評価」に示すように「脱りん性」の評価が△、また「滓化性」の評価が×となる。
Comparative Example 27 is an example in which the cold iron source is not P: ≦ 0.045 mass%. In Comparative Example 27, [P] of the cold iron source is as large as 0.046% by mass, and as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “dephosphorization” is x.
In Comparative Example 28, the cold iron source is not Cr: ≦ 2.0 mass%. In Comparative Example 28, Cr is as high as 2.1% by mass of the cold iron source, and the supply of oxygen to the molten steel increases Cr 2 O 3 in the slag, which deteriorates the dephosphorization of the molten steel. As a result, as shown in “Evaluation” in Table 3, the evaluation of “dephosphorization” is Δ, and the evaluation of “hatching” is ×.
上述の比較例１〜２８に対して、実施例１〜１８は「酸素ランスからの酸素吹込条件」、「スラグ条件」、「プリメルトフラックスの組成」、「フラックスの添加順序」及び「冷鉄源中でのＣｒ、Ｐの濃度」が全て課題を解決する手段に開示した範囲内に含まれており、表３の「評価」に示す「脱りん性」、「歩留り性」、「滓化性」及び「生産性」がいずれも○の評価となっている。これらのことから、「酸素ランスからの酸素吹込条件」、「スラグ条件」、「プリメルトフラックスの組成」、「フラックスの添加順序」及び「冷鉄源中でのＣｒ、Ｐの濃度」が全て課題を解決する手段に開示した範囲内になるように精錬を行うことにより、低りん鋼を効率良く精錬することができる。 In contrast to the above-mentioned Comparative Examples 1 to 28, Examples 1 to 18 are "Oxygen blowing conditions from oxygen lance", "Slag conditions", "Premelt flux composition", "Flux addition order" and "Cold iron" “Cr and P concentrations in the source” are all included in the range disclosed in the means for solving the problems, and “Dephosphorization”, “Yield”, “Hatch” shown in “Evaluation” in Table 3 are included. Both “productivity” and “productivity” are rated as ○. From these facts, all of the “oxygen blowing conditions from the oxygen lance”, “slag conditions”, “premelt flux composition”, “flux addition order” and “concentration of Cr and P in the cold iron source” are all By performing refining so as to be within the range disclosed in the means for solving the problems, low phosphorus steel can be efficiently refined.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the shape, structure, material, combination, and the like of each member can be appropriately changed without changing the essence of the invention.
１ 電気炉
２ 排滓口
３ 電極
４ 酸素ランス
５ 出鋼口
６ 蓋体
７ 本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric furnace 2 Exhaust port 3 Electrode 4 Oxygen lance 5 Steel outlet 6 Lid 7 Main body
Claims (2)
前記電気炉の使用電力が３００ｋＷｈ／ｔに達するまでにＣａＯフラックスの添加を開始し、かつ前記ＣａＯフラックスを該ＣａＯフラックスの精錬終了までのＣａＯの総使用量が２０〜５２ｋｇ／ｔとなるように添加し、
前記ＣａＯフラックスの投入に続いて、ＣａＯ：２７〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：４８〜６０質量％、ＳｉＯ2：≦５質量％、ＭｇＯ：６〜１０質量％、ＴｉＯ2：≦０．０５質量％、Ｐ2Ｏ5：≦０．０５質量％、Ｓ：≦０．２質量％を含むプリメルトフラックスを添加し、
前記使用電力が３００〜３８０ｋＷｈ／ｔまでに、吹込速度０．１〜１．４Ｎｍ3／ｔ・分、吹込時間１２〜３０分、かつ酸素使用量５．０〜１３．０Ｎｍ3／ｔとなるように前記酸素ガスの吹き込みを開始し、
精錬終了後に、ＦｅＯ：８〜３０質量％、Ｃｒ2Ｏ3：０．７〜９質量％、Ｔ．Ｆｅ：１０〜３５質量％、Ａｌ2Ｏ3：１〜１０質量％、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3：３．５〜２７．０、ＣａＯ／ＳｉＯ2：２．１〜５．５を含むスラグを得る
ことを特徴とする電気炉を用いた精錬方法。 When melting a cold iron source containing Cr in an electric furnace, blowing oxygen gas into the melted cold iron source and adding flux to perform dephosphorization,
The addition of CaO flux is started before the electric power used in the electric furnace reaches 300 kWh / t, and the total amount of CaO used until the refining of the CaO flux is 20 to 52 kg / t. Add,
Subsequent to the introduction of the CaO flux, CaO: 27 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 48 to 60% by mass, SiO 2 : ≦ 5% by mass, MgO: 6 to 10% by mass, TiO 2 : ≦ 0. A premelt flux containing 05 mass%, P 2 O 5 : ≦ 0.05 mass%, S: ≦ 0.2 mass% is added,
By the power usage of 300 to 380 kWh / t, the blowing speed is 0.1 to 1.4 Nm 3 / t · min, the blowing time is 12 to 30 minutes, and the oxygen usage is 5.0 to 13.0 Nm 3 / t. Start the oxygen gas blowing,
After the refining, FeO: 8 to 30% by mass, Cr 2 O 3 : 0.7 to 9% by mass, T.I. Slag containing Fe: 10 to 35% by mass, Al 2 O 3 : 1 to 10% by mass, CaO / Al 2 O 3 : 3.5 to 27.0, CaO / SiO 2 : 2.1 to 5.5 A refining method using an electric furnace characterized in that it is obtained.
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