JPH03271311A

JPH03271311A - 高クロム低ｐ鋼の溶製方法

Info

Publication number: JPH03271311A
Application number: JP7292390A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kitamura; 信也北村; Hiroyuki Aoki; 青木　裕幸; Koichi Miyamoto; 浩一宮本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-12-03
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2758056B2

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、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
膜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
−１５８３２０号）ため、予備膜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ＣａＯ１ＣａＦ２、Ｃ
ａＣｆＬｚ、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６３−６０２
２２号、特願昭５５−１４６３５号：特開昭５７−７０
２１９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）ＣａＦ、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、耐火物損烏が大きく、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Ｓｉｎ、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、−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
ビート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、フラックス量か多いため、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、ｌ）　溶融還元法等により溶製された、［Ｃｒｌを５零
以上、［Ｃ］　を４．５七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、は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ＣａＦｚかうなる
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〜
０．２７５Ｎｄ／（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、次工程へのスラブの混
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。

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、Ｃ「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〔作が必要で、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からなるフラックスと
、フラックス中のＣａＯに対しＣａＯ（ｋｇ）　／Ｆｅ
ｏ　（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。′！
ｓ１図、′Ｍ２図は、この条件を示した実験結果であり
、１００ｋｇ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％以下の場合上は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。

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０．０７
５〜０．２７５ＮｄｌＣ分４ｏｎ）　、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診ないが、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、［Ｃｒｌの酸化を抑制しつつ、−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（Ｃｒ２０ｓ）の初期濃度が、常に０％
であるため、酸化による生成する（ｃ　ｒ　２０３　）
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（Ｃｒ２０３）が、常に２％以上存在してお
り、（Ｃｒ２０ｓ）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、（Ｃｒ２０．）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、（Ｃｒ２０ｓ）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、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。′ｓ２図はこの条件を示したもので
あり、１００ｋｇの１６％Ｃｒ溶銑に、（Ｃｒ２０３）
を５％、（Ｃａｂ）を５５％、（ＣａＦ、）を３５％、
（Ｓｉ（ｈ）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０．０７５８ｍ”／（分・ｔｏｎ）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、ｏ、ｚ７ｓＮｒｎ’／（分・ｔｏｎ）以上であれ
ば、酸化力が強すぎるため、［（：ｒｌ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、［Ｃ「］が５％以上上
まれる溶鉄を脱ＰＩＡ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、（
Ｃｒ２０ｓ）の生成を抑制して（Ｆｅｄ）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＋　Ｃ０２））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Ｐ１！が
高い処理が可能となる。

Ｌ＝　Ｌｈ−ｅ　ｘ　ｐ　（−０，７８−ｈ／　Ｌｈ　
）Ｌｈ＋１＝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、ＦＯ２は酸素流量（Ｎ＃／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
トピードカーへ秘湯し、溶融還元スラグを、はぼ完全に
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ＰＩＡ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にものであるが
、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、Ｃ「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、Ｃ「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Ｐ１！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Ｃａ
Ｏ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。

フラックス中ＣａＯ濃度（％）第２図（Ｃａｂ／ＦｅＯ）〔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Ｃ
ａＯ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。第図第図＋　−／、ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

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ＣａＦ＿２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
．２７５Ｎｍ＾３／（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。