JPH0619101B2 - 溶鋼の脱Cr方法 - Google Patents

溶鋼の脱Cr方法

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JPH0619101B2 JP63083598A JP8359888A JPH0619101B2 JP H0619101 B2 JPH0619101 B2 JP H0619101B2 JP 63083598 A JP63083598 A JP 63083598A JP 8359888 A JP8359888 A JP 8359888A JP H0619101 B2 JPH0619101 B2 JP H0619101B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶鋼の脱Cr方法、特に取鍋内溶鋼の脱Cr方法
に関する。
(従来の技術) 転炉もしくは電気炉吹錬後の溶湯のCr規格外れを救済す
る場合、あるいは自動車用冷延鋼板などのような低Cr鋼
を溶製する場合において、Cr含有量が目標値を越えてい
るときには溶鋼中のMnの酸化損失を可及的に少なくしな
がら脱Cr処理を行う必要がある。
つまり、炭素鋼において鋼中のCrが高くなれば冷間加工
性および深絞り性等が悪化するため、例えば自動車用冷
延鋼板材のような低Cr鋼を溶製する場合、溶鋼中のCr
(〔Cr〕)を0.03〜0.05重量%以下にまで下げることが必
要となる。
ところで、現在、炭素鋼を溶製する際、例えば転炉にお
ける溶銑へのスクラップの配合による突発的なCr上昇が
起こる。これはスクラップ中にステンレス鋼屑等が混入
していることによる場合が多い。現在はスクラップの管
理法と強化を行っているが、依然として転炉吹錬後のCr
の規格外れの発生が問題となっている。
そのようなCr規格外れが発生した場合、転炉での吹き下
げにより脱Crを行う場合もあるが、その低Cr化にも限界
があり、またそのような方法では転炉耐火物の溶損も激
しい。したがって、Cr規格外れの度合いの大きな溶鋼に
対しては、鋼種変更を余儀なくさせられているのが現状
である。
一方、スクラップ量はますます増加する傾向にある。し
たがって、今後、炭素鋼溶製に際し、スクラップが多量
にしかも安価に入手できるようになれば、転炉での溶銑
率を下げ、スクラップ比を上げることが予想される。そ
のような場合、前述のようなステンレス鋼屑の混入によ
るCr規格外れの確率は高くなり、またCr規格からの外れ
の幅も大きくなると考えられ、鋼種変更のみでは対処で
きなくなることは明らかである。
このように、炭素鋼を溶製する際、転炉において溶銑率
を下げスクラップ比を上げれば、溶鋼中のCrが突発的に
上昇し、Cr規格外れを起こす可能性が高くなる。これは
スクラップ中にステンレス鋼屑が混入していることに由
来する。しかし、溶鋼の脱Crを容易に行う方法はこれま
でになかった。
なお、云うまでもなくCr含有量が目標値より少ない場合
には金属Crの投入などでその調整は容易にできる。
(発明が解決しようとする課題) そこで、溶鋼中のCrの酸化除去ということを考えなけれ
ばならない。
すでに述べたように、転炉吹錬後に溶鋼中のCrを除去す
るには、転炉で〔C〕を吹き下げ、〔Cr〕の酸化を促進
することがまず考えられる。しかし、溶銑またはスクラ
ップ中に含まれていたCrがすでに一部酸化されスラグ中
にクロム酸化物として入っているため、吹き下げてもあ
まり効果的な脱Crは期待できない。また、〔C〕の吹き
下げによりスラグのT.Fe((T.Fe))は増加し、転炉耐火物
の溶損が激しくなり、この方法は経済的にも不利であ
る。
また、スラグに酸化材(鉄酸化物など)を添加しスラグ
の酸化力を利用する方法も考えられるが、その場合には
Mn、さらにはCの酸化も進み、特にMnの酸化が同時に進
むことにより、処理終了後Mnの追加投入を余儀なくさ
れ、かえって高価な操作となってしまう。
ここに、本発明の一般的目的は、溶鋼からの経済的かつ
効果的な脱Cr方法を提供することである。
また、本発明の具体的目的は、炭素鋼溶製に際して転炉
吹錬後に転炉内または取鍋、とくに取鍋にて、Mnの酸化
損失を防ぎながらCrを経済的かつ効果的に酸化除去する
方法を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは上述の目的達成のため種々検討を重ね、以
下の知見を得た。
すなわち、取鍋などにおいてスラグを接触させて溶鋼中
のCr(〔Cr〕)を除去するためには、以下の2点が必要で
ある。まず第1点として、スラグは強い酸化力を有して
いることが必要である。なぜなら、〔Cr〕を酸化除去す
るためには、強い酸化力により脱C、脱Mnを伴いながら
脱Crを行うからである。第2点としては、用いるスラグ
は低塩基性の方が望ましい。なぜなら、〔Cr〕の酸化物
であるCr2O3 は弱い塩基性酸化物と考えるのが妥当であ
り、スラグは低塩基性である方が、スラグへのCr2O3
溶解度は大きいからである。
また、そのような強い酸化力を有するスラグはMn酸化物
を十分含有していることが重要である。ただし、スラグ
の塩基度が低すぎる場合、例えば塩基度が1以下の場
合、Mn酸化物を多量に必要とし、また取鍋などの耐火物
の溶損が激しく、好ましくない。
以上のような知見にもとづき、更に検討を重ねたとこ
ろ、本発明者は強い酸化力を有するフラックスを溶鋼に
接触させることにより、溶鋼の脱Crが可能であり、かつ
転炉吹錬後、未脱酸の状態でとくに取鍋においてこのフ
ラックス添加を行うことが効果的であることを知見して
本発明を完成した。
なお、この取鍋での脱Cr処理を行う際、転炉スラグは除
去しておくことが望ましいが、復Pがあまり問題になら
ない場合は、転炉スラグを少量残した状態で上記の性質
をもつスラグ成分になるように添加フラックスの組成を
制御してもよい。
ここに、本発明は、転炉吹錬後、溶鋼のCr含有量が目標
値を越えているとき、溶鋼に鉄酸化物とMn酸化物とを主
成分とする混合物あるいは合成フラックスを添加するこ
とを特徴とする、溶鋼の脱Cr方法である。
また、別の面からは、本発明は転炉吹錬後、溶鋼のCr含
有量が目標値を越えているとき、溶鋼に鉄酸化物とMn酸
化物と、さらにCaO および/またはSiO2とを主成分とし
て含有する混合物あるいは合成フラックスを添加するこ
とを特徴とする、溶鋼の脱Cr方法である。
本発明の好適態様にあって各成分の投入割合はフラック
スを用いる場合を例にとると一般には次の通り。
フラックス量:10kg/T溶鋼〜50kg/T溶鋼 フラックス成分:鉄酸化物≧15% Mn酸化物≧15% 60%≧CaO ≧10% 40%≧SiO2≧10% MgO+Al2O3+CaF2≦20% (%表示はとくに断りのない限り重量%を表わす。) (作用) 次に、本発明の各処理操作の詳細について説明する。
まず、本発明によれば、転炉吹錬後、脱Crを目的に前述
の混合物またはフラックスを添加するのであるが、その
時期については転炉吹錬後、脱酸前であればよいが、好
ましくは転炉吹錬終了後転炉スラグを除去してから可及
的に速やかに添加するのがよい。したがっては、一般に
は出鋼後の取鍋内において処理するが、必要により転炉
内において本発明にかかる脱Cr処理を行ってもよい。特
に、スラグレス吹錬を行う脱炭専用炉のような場合に
は、転炉内での脱Cr処理が可能である。
脱酸前に脱Cr処理を行う理由は、Crの酸化除去を行うた
めスラグ中にはもちろん溶鋼中にも酸素の存在は必要で
あるからである。
なお、脱Cr処理に先立つ転炉吹錬それ自体は本発明にお
いて何ら制限はなく、通常のものであれば十分である。
最終的にCr含有量が目標値を越えた場合に初めて本発明
による処理を加えればよいのである。
次に、本発明にかかる脱Cr処理においてフラックスの添
加方法は、溶鋼上部よりの投入法で十分であるが、溶鋼
中へのインジェクションのほうがより効果的である。ま
た、フラックスの添加量は、目的とする脱Cr量(通常0.
05〜0.1 %程度)および同時に起こる脱C量などにより
決定されるが、通常10〜50kg/T・溶鋼で十分である。
また、フラックスは、鉄酸化物およびMn酸化物、あるい
はさらにそれらと生石灰およびケイ砂の混合物として
も、あるいはこれらの混合物を溶鋼への添加前に一旦溶
融して冷却した後粉砕して得た合成フラックスの形態で
使用してもよい。フラックスの性質の安定性の点からは
後者の合成フラックスが好ましい。
これらの成分の好適配合割合は、溶鋼組成、特にCr含有
量によっても変わるが、一般的な例としては、先に記し
たとおりである。
また、本発明にかかる方法にあって、溶鋼およびスラグ
の撹拌は重要である。すなわち、撹拌法としては、アル
ゴンによるバブリング撹拌が一般的であるが、出鋼時に
フラックスを添加する溶鋼の自然落下による撹拌効果の
利用も考えられる。本発明の場合、酸化力が十分であれ
ば、速やかに反応が進行するためである。
脱Cr後のスラグは、次工程の脱酸、RH処理での復Crを防
止するため除去することが望ましいが、塊状の生石灰等
でスラグチル(スラグを固める)する方法でもよい。
なお、この方法は、電気炉を用いてスクラップのみから
炭素鋼を溶製する場合にも適用できることは言うまでも
ない。
次に、脱Mnを抑制しながら効果的に脱Crを行うことので
きるスラグの組成についてさらに具体的に述べる。
つまり、本発明において使用する脱Crスラグは、多量の
FeO を含有していることが必要である。なぜなら、この
スラグは強い酸化力を有しており、〔Cr〕を下記式(1)
に示す酸化反応によりCr酸化物としてスラグ中へ除去す
ることができるからである。
〔Cr〕+x(FeO)→(CrOx)+x〔Fe〕…(1) 次に、第1図ないし第4図に示すように、下記式で示さ
れるスラグの塩基度を有するスラグを使用した場合、
(T.Fe)と脱Cr率との関係を考える。このときの溶鋼組成
はC=0.05%、Si=tr.、Mn=0.15%、P=0.015 %、
S=0.01%、Cr=0.10%であり、溶鋼温度は1600℃であ
った。
第1図ないし第4図に示す結果からも明らかなように、
スラグ塩基度により脱Cr率の(T.Fe)依存性は異なるが、
一般に(T.Fe)の高いほど、脱Cr率は高くなる。
また、スラグの塩基度が低いほど、脱Cr率は良好となる
傾向がある。これはCr酸化物が弱塩基性酸化物であるた
め、スラグは酸性に近いほど、つまり塩基度が低いほ
ど、Cr酸化物の溶解度が大きくなることになる。
例えば、脱Cr率が20%を超える脱Cr用フラックスを得る
場合、スラグのT.Fe((T.Fe))は以下に示す値以上になる
必要がある。
さらに、使用する脱Crスラグは、多量のMnO を含有して
いることが必要である。なぜなら、この脱Crスラグは強
い酸化力を有しているため、〔Cr〕と同時に溶鋼中の有
益成分である〔Mn〕も酸化除去されることを防ぐためで
ある。
第5図にスラグの塩基度とMn分配比、(MnO )/(T.Fe)・
〔Mn〕の関係を示す。第5図の結果は、第1図ないし第
4図の場合と同様にして得たものであり、このときの結
果からは、スラグの塩基度の低い程、Mn分配比が高いの
で〔Mn〕の酸化損失を防ぐためにはより多量の(MnO) が
必要となることが判る。
ここに、〔Mn〕の酸化損失を防ぐために必要な(MnO) 量
の決定は以下のようにして概算することができる。
まず、脱Cr処理を行うスラグの塩基度が決まれば、第1
図ないし第4図より、要求される脱Cr率を得るための
(T.Fe)量を読み取る。また第5図よりその塩基度でのMn
分配比を読み取る。
そこで溶鋼中に維持すべき〔Mn〕を決めれば、最低限ス
ラグ中に必要な(MnO) を、(T.Fe)、〔Mn〕、Mn分配比よ
り下記式(2)に基づき概算できる。
(MnO)=(T.Fe)×〔Mn〕×(Mn分配比)…(2) 例として第6図に1600℃において脱Crスラグ中のT.Feを
20%、溶鋼中に維持する〔Mn〕を0.15%とするとき、
〔Mn〕を損失しないための必要な(MnO) 量(%)をスラ
グ塩基度に対してグラフで示す。
スラグ塩基度が1未満では多量の( MnO)を必要とする傾
向があり、取鍋などの耐火物の溶損が激しいと予測され
るので、スラグの塩基度は1以上が望ましい。
なお、以上の(T.Fe)、( MnO)の二成分を脱Crスラグの必
須成分とし、塩基度調整および取鍋耐火物保護のためCa
O 、SiO2、Al2O3、MgO 、等、あるいは滓化を促進する
ため必要な場合はCaF2等により脱Crスラグを形成する。
次に、実施例によって本発明にかかる脱Cr処理をさらに
具体的に説明する。
実施例1 タンマン炉を使って炭素鋼2kg をMgO 製ルツボ内で大気
溶解し、1600℃に保持した後、第2表に示すフラックス
100gを添加してアルゴンガスによりバブリング撹拌を行
い、脱Cr処理を行った。
結果は第2表にまとめて示す。
同表の実験No.1〜7に示すように、脱Mnを抑制しなが
ら、脱Cを伴いながらも脱Crが良好に進行したことが判
る。
しかしながら、同No.8に示すように、処理後のスラグ
中にMnO が少ない場合、脱C、脱Crと同時に〔Mn〕の酸
化損失がみられた。また、同No.9のように、処理後の
スラグ中にFeO が少ない場合には、脱Crが進行しなかっ
た。
実施例2 250 トン転炉により通常の転炉吹錬が終了した溶鋼250
トン(1680 ℃)を取鍋に入れ、第3表に示すフラックス
を10トン出鋼中に袋詰めにして分割投入して添加し、ア
ルゴンガスにより撹拌するという脱Cr処理を行った。
結果は第3表にまとめて示すが、それからも判るよう
に、脱Cを伴いながらも〔Mn〕の酸化損失を抑えなが
ら、50%の脱Crが進行した。その後、脱Crスラグを除滓
し、RHにてAlを添加しAlの酸化反応熱を利用して昇熱し
て、脱ガスを行った。
なお、フラックスとしては MnO、MnO2源にはMn鉱石、Fe
3O4、Fe2O3 には酸化スケール、CaO には生石灰、SiO2
にはケイ砂のいずれも粒径5mm 以下のものを混合して用
いた。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、転炉吹錬後に、
〔Mn〕の損失を防ぎながらCr規格外れの溶鋼に対し簡便
に脱Cr処理を行えるのであって、今後そのような事態が
しばしば予想される状況からも本発明の実用上の意義は
著しい。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は、それぞれのスラグ塩基度の範囲
でのスラグのT.Fe((T.Fe))と脱Cr率との関係を示すグラ
フ; 第5図は、脱Crスラグの塩基度とMn分配比との関係を示
すグラフ;および 第6図は、脱Crスラグの塩基度と〔Mn〕(=0.15%)損失
をしないために必要な(MnO) 量との関係を示すグラフで
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転炉もしくは電気炉吹錬後、溶鋼のCr含有
    量が目標値を越えているとき、溶鋼に鉄酸化物とMn酸化
    物とを主成分とする混合物あるいは合成フラックスを添
    加することを特徴とする、溶鋼の脱Cr方法。
  2. 【請求項2】転炉もしくは電気炉吹錬後、溶鋼のCr含有
    量が目標値を越えているとき、溶鋼に鉄酸化物とMn酸化
    物と、さらにCaO および/またはSiO2とを主成分として
    含有する混合物あるいは合成フラックスを添加すること
    を特徴とする、溶鋼の脱Cr方法。
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