JPH01246309A - 高合金鋼の溶製方法 - 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、溶製炉のステンレス鋼浴中にスクラップ、鉱
石１合金鉄を装入するとともに、炭素で鉱石中酸化物の
一部を還元し、安価なステンレス溶湯を溶製するステン
レス系高合金鋼の溶製方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ステンレス系高合金鋼の溶製方法は電気炉を用いて固体
スクラップおよびＦｅＣｒ等を溶解し、その溶鋼をその
後ＡＯＤ法やＶＯＤ法などにより所定の鋼浴炭素濃度ま
で脱炭する方法が一般的であった。しかし、この方法は
固体原料の溶解に際して大量の電力を必要とするので、
必ずしも経済的な溶製方法といえるわけではない。

それに対して、溶銑または電気炉にてスクラップを溶解
した溶湯を種湯とし、そこに安価な原料である鉱石やＦ
ｅＣｒなどの合金鉄を炭素源とともに入れ、酸素ガスな
どの酸化性ガスを吹込むか吹付けることによって鉱石の
還元および合金鉄の溶解を促進させる、いわゆる溶融還
元法が脚光をあびてきた。しかし、この方法は溶銑を用
いる場合に溶鉱炉等の製銑プロセスが必要であり、また
、スクラップ溶解を行う場合には電力コストがかさむと
いう問題があった。

一方、特開昭５８−１５７９２３号公報に見られるよう
に高クロム合金の製造方法において、炭材と鉱石添加に
よる溶融還元を炭素濃度が（飽和値−１）ｉｔ％（以下
％と略す）で行い、その後同一炉においてスラグを排出
し、溶湯を脱炭した後、一部を出鋼し、残りの湯を種湯
として再び溶融還元を繰り返す方法がある。しかし、本
方法は同一炉で行うために以下の問題がある。■溶融還
元と脱炭という酸化反応に適合できる耐火物が見当たら
ず耐火物原単位が大きくなる。■スラグ排出を溶湯が入
ったままで行うために、それに要する時間が通常の炉口
からの排滓に比べて長くなり生産性を阻害する。［相］
脱炭した後の溶湯を用いて熔融還元を行うために再加炭
する必要がある。Ｏスラグ排出を溶湯が入ったままで行
うために、完全な排出が不可能である。そのために溶融
還元時にスラグに濃化されたリン、硫黄等の不純物の一
部が脱炭精錬時に溶鋼へ移り仕様通りのステンレス綱溶
製ができなくなる。

また特開昭６０−１７４８１２号公報では機能の異なる
２炉以上を用い、一方の炉で残湯にスクラップと炭材を
加えつつスクラップの溶解を行い、他方の炉では該溶銑
の脱炭吹錬を専用に行うという方法がある。しかしこの
方法は復硫率を低値に抑えるために、他方の炉に装入す
る溶銑の炭素濃度は２．５〜４％であればよいとしてお
り、溶銑中の鉄よりも易酸化性の高合金を含む溶湯の溶
解に関して通用するのは困難である。なぜならば、この
程度の低い炭素濃度によっては溶融還元時に合金元素例
えばＣｒの酸化物の還元が進行しないからである。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、従来技術の前述のような問題に鑑み、■電力
を使用せずに鉱石などの原料を溶融でき、■種湯として
溶銑、電気炉による溶湯を使用せず■スラグ排出を完全
に行え、■鉄よりも易酸化性の合金を含む溶湯にも適用
できる、高合金鋼の溶製方法を提供するためになされた
ものである。

本発明はこれら従来の問題点を一掃させるためになされ
たものである。すなわち、安価な原料を電力を使わずに
溶湯還元することはもちろんのこと、上記種湯として通
常溶銑や電気炉による溶湯を使用しない０本方法によれ
ば溶銑を必要としないので製銑設備は一切不用となり、
コンパクトな設備でステンレス母溶湯の製造が可能とな
るのである。なお、ここでステンレス鋼とはＣｒまたは
／およびＮｉ含有鋼のことであり、ステンレス母溶湯は
脱炭精錬を行う前のステンレス溶鋼のことである。しか
も、脱炭精錬は別の容器にて行うために耐火物溶ｔＭ　
Ｍ少、生産性向上などの利点を新たに付与することがで
きるのである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、少なくても２基の溶製炉を有し、鉱石の溶融
還元と脱炭の２機能をそれぞれ別の炉にもたせ、しかも
溶融還元炉においては母溶鋼の一部を炉内に残すように
してスラグの共存を極力排除して出湯し、出湯した湯を
脱炭精錬炉で精錬するものである。

く作　用〉 本発明は、鉱石の溶融還元炉と脱炭精錬炉とを存し、そ
れらがそれぞれ有利に機能分化することで効率よくしか
も安価に含クロム、または含クロムおよびニッケルの斉
合金高を溶製するものである。鉱石から高合金鋼を溶製
する場合、還元反応から酸化反応へ続くプロセスをそれ
ぞれ別の炉で行うことは、特に高合金鋼の溶製時間が普
通鋼のそれに比べて長くかかるために、耐火物への負荷
軽減や生産性向上の上で不可欠である。しかもその際溶
融還元炉で残湯を常に確保するのは、飽和炭素濃度の残
湯であるために再加炭という非効率的な形態をとらない
ことや、溶銑や母溶湯確保のための新たなプロセスを必
要としないという利点を有する。

溶融還元炉の炭素源供給方法はコークスを炉内に添加し
ても、石炭を底吹きしてもよく、酸素供給に関しても上
吹き、底吹き・上底吹き併用のいずれであってもよい、
ただし、鋼浴の強攪拌を生じさゼるため、底吹きから酸
素もしくは不活性ガスを吹き込む方がよい、さらに脱炭
精錬炉は、上吹き、底吹き・上底吹きとの併用もしく１
よ横吹きで酸化性ガスを吹精すればよく、場合によって
は脱炭が進行して低炭素濃度域となった場合、クロムの
酸化を極力抑えるために酸化性ガスを不活性ガスで希釈
してもよい。

第１図は本発明方法を示す工程説明図である。

囚〜（Ｃ）に示す工程で溶融還元炉において母溶湯を溶
製し、ω〜（２）に示す工程で脱炭精錬炉において所定
の溶湯を得る。

まず、溶融還元炉の工程囚では前ヒートで残した母溶湯
６に鉄鉱石およびクロム鉱石ｌとコークス２を投入して
炭素飽和の溶湯を維持しつつ上吹きランス３から酸素を
供給し、Ｃ＋−０□→ＣＯ，Ｃ＋０！→ＣＯ，の発熱反
応で鉱石の還元による吸熱反応に必要な熱を償いつつ所
定の成分の母溶湯を得る。

工程ω）で当該溶湯の一部９を受銑鍋８に出湯する。工
程（Ｃ）にあるように溶融還元炉に残った溶湯は工程囚
へ移行して、以下囚→（Ｂ）→（Ｃ）→囚・・・の順で
繰り返す、なお、工程ω）と工程（Ｃ）の間で適宜排滓
する。

一方、脱炭精錬炉では工程ω）で出湯した母溶湯を工程
ωで示すように装入し、次に工程ωで酸化精錬を行う、
その際、鉱石、スクラップ、合金鉄などを加えてもよい
、しかる後、工程■）で出鋼する。脱炭精錬炉でも工程
はω→ω→■→ω→・・・と継続する。

〈実施例〉 以下に本発明方法に係る実施例を説明する。

■溶融還元炉における溶製工程： 工程囚；前ヒートで残した溶湯４０〜６０Ｌにコークス
を２７〜５０　ｔ　、　　Ｔ−Ｃｒ濃度が２６〜２７重
量％（以下％と略す）、ＴＦｅｆｉ度が約２０％のＣｒ
ｌｆＬ石を２５〜３５　Ｌ　、　Ｔ　−Ｆｅｉ４度が約
６５％の鉄鉱石を２０〜５０ｔ。

スクラップをＯ〜１８を投入して、上吹きランスから酸
素を供給し約１００　ｔのＣｒ濃度が１３〜１６％で温
度が１４００〜１５００°Ｃの溶湯を得た。

工程ＣＢ）；母溶湯を４０〜６０を出湯し、その後スラ
グを除去した。母溶湯の成分組成は以下の通りである。

〔Ｃ〕　：５〜６％、　　（Ｃｒ）　　：１３〜１６％
、　〔Ｐ）：０．０２〜０．０３％、　　（Ｓ）　：ｏ
、ｏ２〜０．０４％。

工程（Ｃ）；母溶湯の残湯４０〜６０ｔを残し、工程囚
へ移行する。

■脱炭炉における溶製工程： 工程ω；溶融還元炉で出湯した溶湯を装入する。

工程（ト）；スクラップを０〜２０を投入しつつ酸素と
不活性ガスの混合ガスを上底吹込み併用で脱炭精錬を行
う、その後、ＣａＯを’１〜３ｔ、ＦｅＳｉを約Ｉも入
れて還元精錬に移行する。

工程■；還元精錬後受鋼鍋に出湯する。出湯時の成分は
以下の通りである。（Ｃ）　−０，０４〜０．０５％、
　　（Ｓｉ）　＝　０．１〜０．２％、　　（Ｃｒ）　
＝１６〜１７％。

（Ｐ　）　　−０，０２〜０．０２５　　％、　　（Ｓ
）＜０．０１％。

比較例としてステンレス鋼の溶製を１基の転炉で行った
場合について以下に示す。

溶融還元工程：前ヒートで残した〔Ｃ〕が０．０４〜０
．０５％である母溶湯４０〜６０ｔにコークスを３０〜
６０ｔ、実施例とほぼ同じメタリック濃度のＣｒｔ石を
２８〜４０ｔ、同じく鉄鉱石を２５〜５５Ｌ投入して、
約１００ｔの〔Ｃ〕：５〜６％、　　（Ｃｒ３：１３〜
１６％である母溶湯を得た。その後スラグを排滓して上
底吹込み併用で酸素ガスと不活性ガスと、の混合ガスを
吹込み脱戻し、その後ＣａＯを２〜３　ｔ　、　ＦｅＳ
ｉを約Ｉｔ入れて還元精錬を行った。出湯時の成分はつ
ぎのとおりである。　　（Ｃ）　　７０．０４〜０．０
５％。

（Ｓｉ）　　：　　０．１〜０．１５％、　　（Ｃｒ）
　　：１６〜１７％、　　ＣＰ）：０．０２〜０．０３
％、〔Ｓ〕≦０．０１５％。

これらの実施例、比較例は各々３０チヤージずつ行った
が、転炉炉壁の溶損速度は比較例の方が約３〜４倍大き
く、酸素原単位も約２割高い、酸素原単位が高い原因は
残湯を低炭素濃度まで低下させるのに起因する。また、
実施例の生産性は、比較例に比べて２．５〜３．５倍で
あった。

なお、本発明法の溶融還元工程において、炭素源として
コークスを上方から添加するか、その代替として石炭を
底吹きインジェクションしても効果が同等である。また
、上記溶融還元工程において、鉱石、スクラップ、合金
鉄の鉄分の代わりに一部溶銑を用いてもよい。

〈発明の効果〉 本発明方法によると、溶製に高価な電力を使用せず、か
つ種湯として溶銑、電気炉による溶湯を使用せずに目標
成分のステンレス系高合金鋼を安価に効率よく溶製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を示す工程説明図である。 １・・・ＣｒＦＬ石および鉄鉱石、２・・・コークス、
３・・・上吹きランス、　　　４・・・溶融還元炉、５
・・・底吹き羽口、　　　　６・・・炭素飽和の溶湯、
７・・・スラグ、　　　　　　　８・・・受銑鍋、９・
・・母溶湯（炭素飽和）、１０・・・受鋼鍋、１１・・
・高合金溶鋼、　　　　１２・・・脱炭精錬炉、囚・・
・溶融還元工程、　　　■）・・・出湯工程、（Ｃ）・
・・出湯後、 ω・・・炭素飽和溶湯の装入工程、 Ｍ・・・脱炭精錬工程、　　　■・・・出鋼工程。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステンレス系高合金鋼を溶製するに際して、少なくとも
   ２基以上の溶融還元と脱炭精錬とに機能を分化させた炉
   を用い、 一方の溶融還元炉では前回溶製して炉内に残した母溶湯
   にスクラップ、鉄鉱石、クロム鉱石、酸化ニッケルまた
   はフェロクロムやフェロニッケルなどの合金鉄を炭素源
   とともに投入し、同時に酸化性ガスを上吹きまたは上吹
   きと底吹きの併用で吹精して、飽和炭素濃度を保つ炭素
   源を供給しつつ溶融還元を行い、その後該炉の炭素含有
   量が５重量％以上の母溶湯の一部を出湯し、さらにスラ
   グを排滓し、 次いで他方の脱炭精錬炉では、出湯した炭素含有量が５
   重量％以上の母溶湯を受け入れ酸化性ガスと不活性ガス
   を用いて脱炭精錬することを特徴とする高合金鋼の溶製
   方法。