JPH02138409A - ステンレス鋼の精錬方法 - 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１ 本発明は、ステンレス鋼の精錬方法に関する。

〔従来の技術１ 一般に、吹管羽口を備えた底吹き転炉やＡＯＤ炉等の製
錬炉によってステンレス鋼を精錬する場合には１次のよ
うな工程で行われる。

すなわち、 イ）　溶解炉で溶製して得られた含Ｃｒ浴を精錬炉に移
し、まず０２ガスまたは０２ガスとＡｒやＮ２などの不
活性ガスとの混合ガスを精錬ガスとして含Ｃｒ浴中に吹
込む酸化精錬を行って主に炭素を酸化させて脱炭する。

この酸化工程においで炭素だけでなくＣｒも酸化され、
このＣｒの酸化は脱炭が進行して低炭酸となるほど著し
い、従って、通常はＣｒの酸化損失を抑えるべく、溶鉄
中の炭素濃度の低下に従って精錬カス中の不活性ガスの
比率を次第に増加させ、かくして炉内の００分圧を下げ
て平衡炭素濃度を低くすることにより、優先脱炭を行わ
せている。しかしながら、このようにしてＣｒの酸化を
制御したとしても、酸化工程の終了時には溶鋼の２〜３
％程度のＣｒの酸化損失が生じることは避けられない。

（ロ）　そこで上記のごとき酸化工程に引続き、溶鋼の
Ｃｒ酸化損失分すなわちスラグ中に移行した酸化クロム
を溶鋼中に還元回収する還元工程が実施される。この還
元工程は、吹管羽口から不活性ガスのみを吹込んで溶鋼
を撹拌しつつ塊状の金属珪素源を炉内に投入し、下記（
１）式の反応により酸化クロムを還元するものである。

Ｓｉ＋２／３Ｃｒ２０３ ＝　Ｓ　ｉ　０２　＋　４　／　３　Ｃｒ　　−（１）
この場合、塊状の金属珪素源は、溶鋼よりも比重が小さ
いため、炉内に投入後スラグ層内で溶解し、スラグ中の
酸化クロム、その他酸化マンガンや酸化鉄等と反応して
それらを還元し、残りの珪素は溶鋼中に溶は込む。

さて、このような工程でステンレス鋼を溶製する際、酸
化精錬用に酸素と水蒸気の混合ガスを精錬ガスとして用
いるＣＬＵプロセスがある。このプロセスは還元工程の
撹拌ガスとして通常ＡｒまたはＮ２ガスを用いるため、
還元工程の羽口溶損を抑えることができず、流通鋼精錬
に比べて大幅な羽口溶損量の増大が生じていた。

また、還元工程にＣＯガスを使用する例（特開昭５９−
１３０１７）もある。この方法では還元期の羽口溶損の
抑制には役立つものの酸化精錬！用の羽口溶損に対して
は有用な方法とはなっていない。

〔発明が解決しようとする課題Ｊ 本発明が解決しようとする課題は、ステンレス鋼溶製時
の羽口溶損量を極力抑えて汗通鋼往みの溶損速度にする
ことである。

その際、当然ステンレス鋼溶製時の冶金的メリットは従
来法に対して優るとも劣らない状態とすることが必要で
ある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は酸化精錬期に上吹ランスから酸素または酸化性
ガスと水とを吹込み、浸漬羽口から酸素または酸化性ガ
スと水の混合気を浴面に吹込み、引続いて還元工程に塊
状の金属Ｓｉ源を炉内に投入し、（１）式の反応により
酸化クロムを還元するために浸漬羽口からＣＯガスで鋼
浴を撹拌するか、または還元工程の前半にＣＯガスと水
の混合気、後半にはＣＯガスのみで攪拌する方法を基本
としている。

上吹きランスから吹込むガスとしては、純酸素を用いて
も、酸素と不活性ガスまたは水との混合物、酸化性ガス
と水との混合物を用いてもよい。

上吹きランスから吹込むガスは極力クロムの酸化を抑制
しつり脱炭反応速度を増すことを目的としている。その
ために上記ガスまたは混合物を適宜選択すればよい。

次に浸漬羽口からの吹込みガスについて説明する。

浸漬羽口から酸化期に水蒸気または水を導入した場合、 ［１２０→２　Ｈ＋　０ の吸熱反応ガス顕熱によって浸漬羽口近傍が冷却される
。水蒸気は噴霧状態の水滴でもよい。

また還元期に移って吹込みガスを、含ＣＯ不活性ガスに
切り替えた場合、この含ＣＯ不活性ガスが精錬期に生成
した多孔質凝固鉄からなるマツシュルームの孔隙を通過
する時、次式（２）、ＣＯ−坏Ｃ（Ｓ）＋！４ｃｏ。

・・・・・・　（２） の反応が生じて、多雀の粉状炭素の析出を起す。

この粉状炭素は、還元ガス気流に帯同されて鋼浴中に侵
入して浸漬羽口まわりを還元性雰囲気で包むため、鋼浴
に巻き込まれた金属酸化物例えばＦｅＯやＣｒ２Ｏ３な
どがこの羽口のまわりに侵入してきた場合には、次式（
３）、（４）％式％（３） の吸熱還元反応を生じ、これらの反応熱によって、浸漬
羽口先端近傍が有効に冷却される。

加えて、止揚（２）式の反応に寄与しなかった未反応の
ＣＯガスも羽口周辺のＦｅＯを還元するので、浸漬羽［
］の先端周辺のＦｅ濃度を著しく低減することができ、
従来、羽口周辺の底耐火物がＦｅＯと反応して融点が低
下し、高温の溶鋼によって溶損していた不利も有利に回
避される。

さらにＣＯは】先付であるため、とくに底吹き転炉の炉
底耐大物として有用な、マグネシア・カーボン系ないし
マグネシア・ドロマイト・カーボン系れんがの酸化によ
る劣化の観点において。

より有利である。

［作用１ 本発明は、鉄よりも易酸化性で、汗通鋼精錬に比べて精
錬時間の長いＣｒ含有のいわゆるステンレス鋼に関−４
るもので、浸漬羽口への熱的負荷が非常に大きく、羽口
溶損量が従来の普通鋼の精錬時の羽口溶’ｉｎ撤に比べ
て大きい。

本発明はこのようなステンレス鋼精錬における欠点を除
去すべくなされたものであり、ステンレス鋼精錬時の酸
化期に浸漬羽口から酸恋と水のｌｒ、合物を吹込み、引
続いて還元期にはＣＯガス、または前半にＣ○ガ又と水
の混合物、後半にＣＯガスを吹込むことによって、従来
の酸素と不活性ガスを用いた精錬に比べて大幅な羽口溶
損量低減を図るところにある。

まず上吹きランスからのガス吹付けについて説明する。

高速吹錬を行うためには底吹き羽口からの浸漬ガスによ
る精錬に加えて上吹きランスからのガス吹付けがよりよ
い手段となる。そのために、酸素または００分圧を低下
させるように不活性ガスまたは水を酸素に加えて上吹き
する。

次に浸漬羽１」についＣ説明する。

酸化期の混合ガスとして、酸素と水の混合物に加えて窒
素やアルゴン等の不活性ガスを混ぜて同−羽［コかも浴
面に吹込んでもよいが、要は羽口直上での水の分解によ
る吸熱が羽口を保護するのである。

とりわけ、炭素含有量がほぼ０．６％未満の低炭域では
、溶鋼温度が高くなることと脱炭効率が炭層濃度の低下
とともに小さくなり、羽口近傍でＣｒやＦ　ｅの酸化物
の生成漬が多くなることによって５羽口周囲のｔＦｔ火
物の溶損が増加するのが通常であるが、本発明方法によ
れば、水の分解吸熱がそれを妨げるのである。

さらにステンレス鋼の精錬ではスラグ中に蓄えられた酸
化クロムを還元する工程が存在する。その際、還元期の
撹拌ガスの種類が羽口保護に対して重要な役割を果す。

還元期の撹拌カスとして水蒸気を用いることは吸熱によ
る羽口保護の観点から望ましい。しかし、鋼中水素濃度
の増加が生じ、正常な鋼の溶製が不可能である。また、
ＡｒやＮ２ガ又は酸化期に生じた鋼中水素の低減に有効
であるが、羽口の冷却がガス顕熱にのみ依存するので、
羽口溶損については不満足な状態となる。このような状
況で還元期の撹拌ガスをＣＯとすればよいことを見出し
た。ＣＯガスは水素濃度低減に対して有効であると同時
に０１１述のように羽口冷却が不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２
）に比べて増加するので、羽口溶損がの減少を図ること
ができるのである。

また、還元期のＩ盲半にＣＯガスと水滴または水蒸気を
浸漬羽口から吹込み、その後水滴または水蒸気の吹込み
を止め、ＣＯガスのみの撹拌とする方法でも、鋼中水素
濃度の低減と利口溶損減少に対して有効であることを見
出した。

なお、羽口は内管および外管を有する２単管羽口が望ま
しいが、単管でも０２　／　Ｈ２０比を小さくすれば適
用できるのはもちろんである。

［実施例］ ５トン」二底吹き転炉での実施例を示す。

溶湯量＝５．１〜５，３トン、 初期温度：１４５０〜１５００℃ 〃Ｊ１成分：Ｃ／２．１〜２．３　’ｎ　’Ａ％５ｉ１
０．１〜０．２川量％ Ｃｒ／　１６．２〜ｌ　６．３　ｔｆｆｉ％Ｓ１０．０
２〜０．０３　、ｉＩｊ囁％底吹き羽口本数・４本 第１表に示す実施例１．２、比較例１．２、コ３の工程
の吹錬を８１５チヤージずつ行った。還元後の成分はい
ずれも以下の範囲におさえた。

還元後成分： 温度：１６３０〜１６４０℃ 還元後成分：（１，１０，０４〜０．０６重量％５ｉ１
０．２〜０．２５重量％ Ｃｒ　／　ｌ　６．　ｌ−１６，２重量％Ｓ１０．００
４〜０．００７重量％ ＣａＯ／Ｓ　ｉ　０２１．７〜１．９ 重置％ また、いずれの条件でも造滓剤としてのＣａＯと、還元
剤としてのＦｅＳｉは還元工程初期に炉内に添加した。

また羽口近傍の耐火物はＭｇ０−Ｃれんがを使用した。

実施例１は酸化工程では上吹き、底吹き共０２とＮ２０
を用い、還元工程はＣＯを底吹きした。

実施例２は酸化工程に底吹きにＮ２を加えた。比較例１
は底吹きのみとし酸化工程で０２とＮ２を用い、還元工
程でＡｒを用いた。

比較例２は比較例１の酸化工程にＮ２の代わりに１１２
０を用い、還元期のガスをＡｒとした例を示した。比較
例３は比較例１の還元期にＡｒの代わりにＣＯを用い、
酸化期は同様にして各１５チヤージずつ吹錬を実施した
例を示した。初期組成、還元後の温度、組成等地の要因
も同様である。

４本羽口平均の溶損量を第１表に併記した。第１表から
、実施例の羽口溶損速度は比較例に比べて格段に小さい
値となることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によって精錬炉の羽口溶損速度が小さｌ／）ステ
ンレス鋼の溶製が可能となった。

本発明ではＮ２を使用しないために低窒素のステンレス
鋼の溶製ができる。

また、Ａｒも使用しないために、Ａｒのｍ両力Ｓ高い場
合に、経済的な溶製が可能となる。

出 願 人 川崎 製 鉄 株 式

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　上吹きランスと浸漬羽口とを有する精錬炉を用いて
   ステンレス鋼の精錬を行うに当た り、 上吹きランスから純酸素、酸素と不活性ガ スの混合ガス、酸素と水蒸気、酸素と水滴、酸化性ガス
   と水蒸気、および酸化性ガスと水滴から選ばれた１種を
   浴面に吹きつけつつ、浸漬羽口から酸素と水蒸気、酸素
   と噴霧状態の水滴、酸化性ガスと水蒸気、および酸化性
   ガスと水滴から選ばれた１種を所定の炭素濃度となるま
   で鋼浴に吹き込み、引き続き、 Ｓｉ源などの還元剤と造滓剤の添加を図りつつ該浸漬羽
   口から含ＣＯ不活性ガスを鋼浴に吹き込むことを特徴と
   するステンレス鋼の精錬方法。 ２　ＣＯガスを鋼浴に吹き込む工程の前半の時間はＣＯ
   ガスと水蒸気またはＣＯガスと水滴を吹き込むことを特
   徴とする請求項１記載の方法。