JPH01142010A - ステンレス鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、純酸素底吹き、または上底吹きできる製鋼用
転炉でステンレス鋼を溶製するに際し、羽口冷却ガスか
らのＣピックアップを防止したステンレス鋼の溶製方法
に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、ステンレス鋼の精錬は一般にＡＯＤ法、また最近
に至っては底吹転炉の如き精錬容器を用い、これに収容
したステンレス鋼粗溶湯にその浴面下に開孔した２重管
羽口内管を通して精錬ガス、例えば酸素および不活性ガ
スの混合気を浴中に吹込むことにより、粗溶湯中の炭素
を漸次に酸化除去している。この酸化工程の間、吹込羽
口の溶損を軽減させる目的で内管と外管の間隙からＡＯ
Ｄ法では不活性ガスを底吹転炉あるいは上底吹転炉を用
いるプロセスでは炭化水素さらにはこれと不活性ガスの
混合気の吹き込みを行うのが通常である。ところが、こ
の酸化工程においては炭素のみならずＣｒも酸化されて
しまい、特に低炭域となるほどＣｒの酸化が著しくなる
。そこで、通常は酸化工程に引続き溶湯のＣｒ損失分、
すなわちスラグ中に移行した酸化クロムを溶湯中へＦｅ
−５ｉ等の還元剤を使用し回収する還元工程を実施して
いる。この還元、工程中、スラグとメタルの撹拌の目的
で２重管羽口の内管からは不活性ガスを浴中に導入して
いる。また、底吹羽口保護のために内管と外管の間隙か
らＡＯＤ法では不活性ガスのみを、底吹転炉法では炭化
水素と不活性ガスの混合気を吹き込む方法がとられてい
る。

これらの方法において、まずＡＯＤ法では酸化・還元工
程の間、底吹羽口の冷却は内管と外管の間隙を流れる不
活性ガス、−１１１Ｑにアルゴンガスによって行われる
のであるが、その冷却能は羽口寿命の観点からは不充分
であり、通常炉底の寿命は３００ｃｈ／ｂｏｔｔｏｍ程
度である。

一方、上底吹転炉法の場合、底吹き羽口の冷却は内管と
外管の間隙を流れる不活性ガスに加えて炭化水素特にプ
ロパンの分解吸熱を利用しているため、本方法での炉底
寿命は５００ｃｈ／ｂｏｔｔｏｍ程度とＡＯＤのそれよ
りも格段に向上する。しかしながら本方法での問題点は
、酸化・還元工程の間のプロパンからの溶湯中への加炭
（Ｃピックアップ）が無視できないことである。このこ
とは、加炭無しの場合と比較して酸化精錬時間が延長す
るばかりでなく、酸化工程終了時の〔％Ｃ〕はその後に
続く還元工程におけるプロパンからの加炭骨を考慮して
より低く決定しなければならない。すなわち、この加炭
骨を予かしめ余分に酸化工程で脱炭する必要が生じ更な
る酸化精錬時間の延長を招く。

この精錬時間の延長は製鋼炉耐火物の寿命を低下させ、
経済的なステンレス鋼の溶製を困難とする。

ところで、従来特殊な例としてプロパンガスに替り、炉
底羽口クーラントへのアルコールの使用が英国特許第１
１９２８４４号公報および特開昭５６−１４２８１２号
に開示されている。すなわち、底吹羽口の内管からは純
酸素を内管と外管との間隙からメタノール等のアルコー
ルを供給し該底吹羽口の保護に用いる方法である。しか
しながら、上記発明に従がって、純酸素底吹き羽口のク
ーラントとしてアルコールを使用した場合次に示すよう
な問題点があることが、本発明者らの実験結果から判明
した。すなわち、一般にアルコールの分解温度は３００
〜４００°Ｃと従来使用されているプロパンのそれより
も格段に低いため溶融金属の温度が１６５０°Ｃを越え
るような高温でしかも純酸素底吹吹錬を行う通常の普通
鋼吹錬の末期では、羽口内でのアルコールの分解吸熱反
応の起こる位置は羽口先端（クーラント出側）よりも羽
口後端（クーラント供給側）へ移行する。この結果、ア
ルコールの分解による冷却の効果が十分に羽口先端の保
護に用いられず、羽口先端におけるマツシュルームの形
成が不安定となるため羽口の溶損速度が増大する。

これによって、ブランキング等の一時的な操業の停止さ
らには炉底耐火物の寿命が羽口寿命に律速され、短命に
終るという事態が生じ、転炉の安定的、経済的な操業が
困難となる。

また、この問題点を回避するには、高温吹錬時のメタノ
ールの供給量を数倍にする必要が生じ、クーラントコス
トの増大さらには供給系の比較的大規模な改造を有する
ため経済的でない。このために、メタノールをクーラン
トとして用いる方法は工業的に実施されていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は純酸素底吹き、あるいは上底吹き転炉でステン
レス鋼の溶製を行うにあたり、クーラントからの加炭の
問題の解決、底吹き羽口の安定冷却をあわせて可能にす
るステンレス鋼の溶製方法を提供するものである。

〈問題解決のための手段〉 本発明は、純酸素を底吹き、または上底吹きできる製鋼
用転炉で、炉内に装入された含クロム溶銑に二重管底吹
き羽口の内管から酸素ガスおよび不活性ガスの混合気を
吹込んで、ステンレス鋼の溶製を行うに際して、該二重
管底吹き羽口の内管と外管の間隙よりメタノールを供給
することを特徴とするステンレス鋼の溶製方法であり、
メタノールの供給時期を羽口内管からの酸素ガス（Ｎｍ
３／ｍｉｎ）／不活性ガス（Ｎｍ３／ｍｉｎ）の混合気
の吹込み割合が２７１以下になった時点、乃至はスラグ
中のクロム分をメタル中に回収する還元処理工程の間に
行うものである。

〈作　　　用〉 ステンレス鋼を溶製する際、純酸素を底吹き可能な製鋼
用転炉を使用することは酸化工程の間大量の酸素を供給
して高速脱炭できるという意味で、さらに還元処理工程
においてはその強力な底吹撹拌を用いてスラグ中のクロ
ム分を迅速かつ高収率でメタル中に回収できるという意
味で有効である。

また、転炉底吹き羽口を充分に冷却し、しかも精錬時間
を短縮することは転炉耐火物、特に羽口および羽口近傍
の耐火物の溶損を軽減できるという意味で非常に有効で
あり、このための手段としては通常使用されるプロパン
等の炭化水素の代替に単位量当りの冷却能がプロパンと
同等でしかも価格が安価なメタノールをクーラントとし
て使用することに着目した。

ところで、メタノールをクーラントとして用いるにあた
って、考慮すべき事項は溶融金属の温度が１６５０℃を
越え底吹純酸素のみの吹錬を行った場合、メタノールの
分解温度がプロパン等の炭化水素系のクーラントと比較
して格段に低いことに起因して底吹羽口先端における冷
却が不足するため、羽口が異常溶損するという事態を招
くことである。

しかしながら、本発明者らは、溶融金属の温度が１６５
０°Ｃ以上となるステンレス粗溶湯の酸化精錬工程の末
期において、Ｃｒの酸化損失を軽減する目的で底吹羽口
内管から酸素と不活性ガスの混合気からなる精錬ガスを
供給するわけであるが、その組成が酸素ガス（Ｎｍ’／
ｍｉｎ）　／不活性ガス（Ｎｍ３／ｍｉｎ）−２／１以
下を満たすならば内管と外管の間隙を流れるクーラント
がメタノールでなおかつその供給量が最小限、すなわち
プロパンとほぼ同等であってもプロパンガスと同等の底
吹羽口の冷却効果を有することを見い出した。

すなわち、転炉において含クロム溶銑に底吹き羽口内管
から酸素および不活性ガスの混合気を浴中に吹き込んで
ステンレス鋼を溶製する場合、不活性ガス吹込みによる
直接的な羽口の冷却ならびに底吹き羽口直上に形成され
る火点の温度の低下によって、高温吹錬時の羽口の熱負
荷が軽減されるためメタノールは羽口出側近傍において
クーラントとして有効に作用する。

また、考慮すべき事項の第２魚目はメタノールからの溶
鉄中への加炭の問題である。しかしながら、メタノール
をクーラントとして使用した場合以上のようなメタノー
ルの羽口保護効果に加えて、メタノールではプロパン使
用時に認められる溶鉄への加炭が実質的に生じない事を
見い出した。この事は、ステンレス鋼の精錬において特
に重要なことである。なんとなれば、ステンレス鋼では
酸素ガスによって脱炭する際に酸化され易いクロムが炭
素と共存するために、クロムの酸化が必然的に生じるの
で、脱炭量は最小とすることがクロムの歩留りの観点か
ら望まれるわけであり、この点でプロパンと比較して加
炭のないメタノールは優れた冷却剤といえる。このよう
にメタノールでは加炭のない理由は、メタノールの溶鋼
中での分解反応が以下の（１）、　（２１式のうち、Ｃ
Ｈ３０Ｈ＝　Ｃ＋　２Ｈ２＋　Ｏ・・・−・−・・・・
・−・・・・・・−・・・−・−−ｍ−−−−・−・・
−・・・（１〕ＣＨ３０Ｈ＝　Ｃｏ　＋　２８２　　　
　’−”−−−−−−−−−−−−・・−・・・−・・
・・・・・−・−−−−（２）（２）式によるものと考
えられる。

これによって酸素ガスと不活性ガスの混合気を精錬ガス
として使用するステンレス粗溶湯の酸化精錬工程、また
その後に続く還元精錬工程において底吹羽口のクーラン
トとしてメタノールを使用することで、脱炭酸素効率が
向上しＣｒロスも軽減され、耐火物の寿命も向上した。

なおメタノールの羽口への供給は、予じめガス化するか
、あるいは窒素、アルゴン等の中性ガスにより噴霧状で
行うことが望ましい。液体メタノールを羽口内で直接蒸
発させ分解反応を行う方法は体積の急激な膨張を伴ない
、羽口内の圧損が増大してメタノールの安定供給が困難
であるばかりでなく流量コントロールが困難となり、設
備も複雑になるので好ましくない。

〈実施例〉 第１図に示した炉容５トンの上吹転炉を用いて行った。

図中番号１は転炉本体、２は２重管構造の底吹羽口、３
は含クロム溶銑、４は上吹ランスである。操業は予め転
炉にて溶融したステンレス粗溶湯５ｔを上・底吹転炉に
装入した。

底吹羽口としては内管内径８ｍｍ＋φの２重管羽口を４
本使用し、内管からは酸素あるいはアルゴンガスとの混
合気を供給し、内管と外管の間隙からは加熱装置により
ガス化したメタノールを羽口冷却用に吹き込んだ。また
、上吹ランスは４孔で各ノズルのスロート径が９．５ｍ
ｍφのものを用いた。

酸化精錬および還元精錬時の操業条件を第１表に示す。

操業中、副原料の添加は酸化精錬初期に生石灰粉を底吹
羽口から還元精錬終了時のスラグ塩基度が１．９になる
ようにインジェクションした。

また、還元精錬初期には炉上から１７ｋｇ／ｌのＦｅＳ
ｉ合金を投入した。操業結果を第２表に示す。この時、
酸化精錬には３７分、還元精錬に５分合計４２分を要し
た。吹錬終了後、炉内を観察したところ底吹羽口には良
好なマツシュルームが形成されており、この吹錬におけ
る羽口の溶損は６．５ｍｍと測定された。

なお、この場合には、メタノールからの加炭がないこと
を見い出したので、酸化精錬終了時の炭素濃度は目的の
炭素濃度とした。

第　　２　　表 〈比較例〉 実施例と全く同一の設備と操業方法に従うが、底吹羽口
内管と外管の間隙からは羽口保護用にプロパンガスを供
給した。この場合の操業条件を第３表に示す。酸化精錬
期においては、還元精錬期で羽口を保護するためにプロ
パンガスを吹込むからプロパンガスからの溶鋼への加炭
があるのでその分だけ酸化精錬終了時の溶鋼中の炭素濃
度を吹き下げるようにした。

操業結果を第４表に示す。第２表と第４表の操業結果を
比較すれば明らかなように、比較例は本発明と同等の成
分組成を有するステンレス鋼を溶製することができた。

しかしながら還元精錬時のＦｅＳｉ原単位は本発明の１
７ｋｇ／ｌに対し１８．１ｋｇ／’ｔと１．１ｋｇ／を
余分に投入するを要した。これは、還元精錬時の加炭分
を考慮して酸化精錬時に余分に脱炭したためＣｒロスが
増大したことによる。また、操業時間は、酸化精錬工程
において４３分、還元精錬工程において５分、合計４８
分を要した。

すなわち、本発明に対し６分の吹錬時間の延長となった
。また、羽口の溶損量は７　、６　ｍｍと本発明に対し
１．１ｍｍ増大した。以上の結果から、比較例において
は、酸化期、還元期を通じてプロパンから溶融金属中へ
の加炭が無視できず、吹錬時間の延長、プ、ロセスガス
、Ｆｅ−Ｓｉ合金鉄の原単位増および羽口溶損量の増大
を招き、経済的な操業を行第　　４　　表 うことが難しい。これに対し本発明では、クーラントか
らの加炭がないメタノールを用いることにより効率的な
脱炭が可能となり操業時間の短縮、さらには諸原単位の
低減と炉低羽口寿命の向上を合せて達成ができ、経済的
にステンレス綱を溶製することが可能となった。また、
副次的な効果として低炭酸での脱炭酸素効率が改善され
るため低炭ステンレス鋼を大きなＣｒロスなしに溶製で
きる。

〈発明の効果〉 か（して、本発明によれば、効率的なステンレス綱の脱
炭が可能となり、ステンレスの経済的で迅速な溶製が可
能になった。さらに本発明は低炭ステンレス謂の溶製に
有利６二利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に用いた５を規模の転炉設備
の模式図である。 １・・・転炉本体、　　　２・・・底吹羽口、３・・・
含クロム溶銑、　　４・・・上吹き酸素ランス。 特許出願人　　　　川崎製鉄株式会社 第１図 顛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、純酸素を底吹き、または上底吹きできる製鋼用転炉
   で、炉内に装入された含クロム溶銑に二重管底吹き羽口
   の内管から酸素ガスおよび不活性ガスの混合気を吹込ん
   で、ステンレス鋼の溶製を行うに際して、該二重管底吹
   き羽口の内管と外管の間隙よりメタノールを供給するこ
   とを特徴とするステンレス鋼の溶製方法。 ２、二重管底吹き羽口内管からの酸素ガスおよび不活性
   ガスの混合気の吹込割合即ち酸素ガス（Ｎｍ＾３／ｍｉ
   ｎ）／不活性ガス（Ｎｍ＾３／ｍｉｎ）が２／１以下に
   なった時点で、メタノールを二重管底吹き羽口の内管と
   外管の間隙より供給することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のステンレス鋼の溶製方法。 ３、スラグ中のクロム分をメタル中に回収する還元処理
   工程の間に、メタノールを二重管底吹き羽口の内管と外
   管の間隙より供給することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のステンレス鋼の溶製方法。