JPH066731B2 - ステンレス鋼の溶製方法 - Google Patents

ステンレス鋼の溶製方法

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JPH066731B2 JP3971388A JP3971388A JPH066731B2 JP H066731 B2 JPH066731 B2 JP H066731B2 JP 3971388 A JP3971388 A JP 3971388A JP 3971388 A JP3971388 A JP 3971388A JP H066731 B2 JPH066731 B2 JP H066731B2
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステンレス鋼の溶製に関するものであり、効率
的にステンレス鋼を溶製するプロセスを開示せんとする
ものである。
〔従来の技術〕
ステンレス鋼の溶製方法として最も典型的なプロセス
は、スクラップやFeCr、FeNi等の合金鉄を主原
料として電気炉で溶解し、その後AODやVOD等で脱
炭と還元精錬を行い、出鋼後溶鋼を清浄化しかつ温度コ
ントロールすることを目的として受鋼鍋でAr吹込みを
行い、しかる後連続鋳造機にかけるものである。すなわ
ち、電気炉−AOD(VOD)−Arバブリング−連続
鋳造プロセスである。
しかし、この方法は原料ソースが全て固体で、溶銑の使
用を不可としているため、柔軟性のあるプロセスとは言
えない欠点があった。
原料ソースに柔軟性を持たせたステンレス鋼の溶製プロ
セスには、文献(鉄と鋼(1985)、vol.71、
S180)にあるように、電気炉を用いずに上底吹き転
炉内に溶銑を装入し、ステンレス鋼の成分となるように
脱炭吹錬中または吹錬前に、スクラップや合金鉄(Fe
CrやFeNi)を添加して所定の成分とし、脱炭工程
終了後FeSi等の合金鉄を投入して還元工程に移行
し、しかる後出鋼して連続鋳造するプロセスがある。
しかし、この方法でもスクラップや合金鉄を大量に投入
しなければならず、安価な原料による効率的なステンレ
ス鋼溶製という点で不十分といえる。
ステンレス鋼の溶製プロセスの一部に、Cr鉱石を用い
たプロセスが存在する。例えば文献(鉄と鋼(198
5).vol.71、S1072)では、AODに溶銑
を装入し、しかる後Cr鉱石とコークスを投入して、い
わゆる溶融還元を行い、その後スラブを除去して通常の
脱炭精錬を行うものである。しかし、このプロセスでは
AOD精錬のみにしか触れてなく、出鋼後の工程は示さ
れていない。
特開昭61−291911には同一炉で鉱石の溶融還元
を行った後、スラグを除去し、その後脱炭精錬に移行す
る内容の技術が開示されている。
これらの方法では同一炉内で溶融還元と酸化精錬を行う
ために、途中でスラグ除去するとしても十分な除去が行
われるとは限らず、不純物の硫黄が脱炭精錬後も大量に
残るという問題がある。また、炉内の退化物の溶損が著
しいという欠点があった。
また、特開昭60−9815、特開昭60−9814に
はCr鉱石を溶融還元してクロム含有合金を製造する方
法が開示されているが、これらもまたステンレス鋼溶製
の全プロセスについて言及したものではない。すなわち
脱炭精錬に関する開示がない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこれら従来技術に対して抜本的な解決を見出
し、ステンレス鋼溶製に対する効率的で高品質を保証す
るプロセスに提供するものである。すなわち、原料ソー
スに関しては溶銑、Cr鉱石を主体として一部にスクラ
ップと合金鉄を使用し、不純物成分である燐、硫黄に対
しても十分に制御でき、しかも炉の耐火物溶損が少な
く、清浄度が向上し、不純物としてのガス成分濃度が著
しく低いステンレス鋼の溶製を可能とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による方法は混銑車(トピードカー)で溶銑を脱
Siと脱Pして処理後のSi、P濃度をそれぞれ0.0
2重量%以下、0.015重量%以下とし、しかる後溶
銑を1180〜1270℃で第1の上底吹き転炉に装入
して上吹きランスと底吹き羽口から送酸しつつ、Cr鉱
石とコークスを添加することによってCr鉱石の溶融還
元を図り、所定の成分濃度で出湯、スラグ除去を行い、
しかる後第2の別の上底吹き転炉に装入して送酸するこ
とによって脱炭精錬を行う。脱炭精錬時、成分調整のた
めにスクラップや合金鉄を炉内に投入する。また、還元
剤を投入してスラブ中の酸化クロムを還元する。上記第
1、第2の2基の上底吹き転炉は前者は溶融還元炉と
し、後者は脱炭ならびにFeSiによるクロム酸化物の
還元炉(以下、便宜的に脱炭炉と呼ぶ)として専用炉化
する。脱炭炉を出鋼した溶鋼は、RH脱ガス装置で溶鋼
の脱ガスを図ると共に鋼の清浄化を達成する。
〔作用〕
本発明はステンレス鋼を効率的に溶製するために、混銑
車(トピードカー)によって脱Si、脱P処理した後、
溶融還元炉によってCr鉱石を溶融還元し、次いで脱炭
炉によりステンレス母溶湯を脱炭し、さらにRHによる
溶鋼の清浄化と脱ガスを行う工程を組み合わせることに
よって構成されており、以下に詳述するようにそれらの
うちの何れの一つが欠けても本発明は成り立たない。
先ず溶銑は次工程以降のCr鉱石、合金、スクラップの
使用によって所定のステンレス鋼が得られるようにRH
脱ガス装置出鋼量の50〜65%を使用し、脱P処理後
のP濃度は次工程での投入原料からの燐上昇に対処でき
るように0.015重量%以下とする。
また、処理後の溶銑温度は脱リン効率を高く保つために
1180〜1270℃とする。上記溶銑を溶融還元炉に
装入し、炭材を出鋼量1t当り300〜500kgと
し、Cr鉱石または一部還元を行ったCr鉱石を炉内に
投入して上吹きランスと底吹き羽口から酸素吹錬し、最
終的に次工程における熱供給量から鑑みて、溶銑の15
〜25%増の母溶湯を耐火物を溶損させずに酸化クロム
の還元速度も速い温度1550から1620℃の範囲で
溶融還元し出湯する。
出湯時、スラグを完全に除滓する。また溶融還元終了
時、スラグ組成は、脱炭炉での脱硫負荷軽減と脱燐、酸
化クロムの還元速度促進を図るのに必要な組成として、
CaO/SiO=2.1〜3.5にする。
しかる後、母溶湯を脱炭炉に装入し、熱供給量のバラン
スと酸化クロムの還元速度を促進するのに最適な出鋼量
の30〜40℃に当る量を合金鉄やスクラップとして逐
次炉内に添加する。脱炭炉では上吹きランスおよび底吹
き二重管羽口からOと不活性ガスの混合ガスを吹精
し、同時に底吹き羽口から炭化水素系ガスを対底吹き酸
素比で3〜7%流すと同時に、所定の炭素濃度にまで脱
炭し、場合によってはその後炉内にSiを含む合金鉄を
投入してスラグ中の酸化クロムを還元し同時に脱硫も行
う。出鋼した溶湯は直ちにRH脱ガス装置に移行し、真
空度を10torr以下で20〜30分間処理を行う。
本条件でRH処理を行う理由は全工程までに複数のプロ
セスを経ているので出湯時等の吸窒から鋼中窒素濃度が
増加することならびに鋼中水素低減、鋼中酸素低減によ
る鋼の清浄度向上という観点からである。
本発明を図で示したのが第1図である。トピードカーで
溶銑を脱Siし、さらに脱P処理を行う。その後溶融還
元炉でCr鉱石または半還元クロムペレット、コークス
石炭等の炭材、造滓剤としてのCaOを投入しつつ酸素
吹精または酸素と不活性ガスの混合ガス吹精を行いつつ
クロム酸化物の溶融還元を行う。所定のCr濃度を確保
した後、酸化性ガスと炭材ならびにCaOをさらに投入
していわゆる仕上げ還元を行い、スラブ中の酸化クロム
の還元回収を図る。その後溶湯を出銑し、スラグ除去後
脱炭炉に装入する。混合ガスを上吹きと底吹きから吹精
しつつ合金鉄やスクラップを投入して所定のC,Mn,
P,S,Cr,Si濃度とする。
その後直ちにRH脱ガスプロセスへ移行し、溶鋼の清浄
度を上げると共に水素、窒素等の脱ガスを図る。場合に
よってはRH槽内でMo.Ti等の微量元素成分を効率
よく添加させることもある。しかる後通常、連続鋳造機
で鋳造する。
〔実施例〕
本実施例は第1図の工程に従って溶製した例である。
第1工程(第1図(a)):溶銑脱珪脱燐工程 トピードカー1内の溶銑に粉体吹込みランス2を用いて
脱珪剤、脱燐剤を吹込み、溶銑の処理を行う。
溶銑処理量:200t 処理前溶銑成分 C :4.5重量% Si:0.12重量% Mn:0.14重量% P :0.14重量% S :0.025重量% 処理前温度:1370℃ 脱珪剤:燃焼炉発生ダスト(Fe:70重量%) 原単位:25kg/t 脱燐剤 :焼結炉発生ダスト(75重量%) CaO(22重量%) CaF(3重量%) 原単位60kg/t 粉体吹込み速度:500kg/min 処理後成分 C :4.2重量% Si:0.01重量%以下 Mn:0.10重量% P :0.015重量% S :0.024重量% 処理後温度:1240℃ 第2工程(第1図(b)):溶融還元工程 第1工程で処理した溶銑の内63.2tを溶融還元炉
(第1の上底吹転炉4)に装入し、Cr鉱石、炭材、石
灰等を添加しながら上吹ランス3および底吹羽口5から
酸素を吹精してステンレス母溶湯を溶製した。
投入量 半還元クロムペレット (還元率60%)38.9t コークス:29.8t 焼石灰:6.7t ドロマイト:2.7t プロセスガス量および流量 上吹きO:18018Nm3 (250Nm3/min) 底吹きO:4232Nm3 (50Nm3/min) 底吹きN:237Nm3 (10〜15m3/min) 装入時の溶銑温度:1210℃ 溶融還元開始(クロム酸化物投入開始)温度 :1550℃ 溶融還元後温度:1573℃ 出湯量:73.5t 還元後スラブ中 T.Cr:0.3重量% T.Fe:0.5重量% CaO/SiO:2.48重量% 還元後溶湯成分 C:5.8重量% Si:tr Mn:0.18重量% P :0.027重量% S :0.007重量% Cr:15.15重量% 第3工程(第1図(c)):脱炭吹錬工程 第2工程で処理したステレス母溶湯73.5tを脱炭炉
(第2の上底吹転炉6)に装入し、合金鉄とスクラップ
を投入しながらプロセスガスとして上吹ランス3から酸
素を、底吹羽口から酸素と不活性ガスの混合ガスをそれ
ぞれ吹込んで脱炭した。
プロセスガス量および流量 上吹きO:4657Nm3 (170Nm3/min) 底吹きO:2223Nm3 底吹きN(Ar):2040Nm3 合計100Nm3/min 装入時の温度:1500℃ 出鋼時の温度:1685℃ プロセスガスのOと不活性ガス比を炭素濃度に応じて
変化させ所定の炭素濃度まで脱炭した後、不活性ガスを
底吹きすると同時に還元剤のFeSiとCaOを投入し
て還元精錬を行った。
CaO投入量:5t FeSi(Si:75重量%):1.66t MgO:1t Nガス量:100Nm3 流量:40Nm3/min Arガス量:80Nm3 流量:40Nm3/min (N攪拌を2.5分間行い、その後Arに切替えた) 出鋼量:100.6t 出鋼成分 C :0.06重量% Si:0.25重量% Mn:0.57重量% P :0.032重量% S :0.003重量% Cr:16.3重量% N :0.06重量% O :70ppm 出鋼時スラブ組成 T,Cr:0.1重量% T,Fe:0.3重量% CaO/SiO:1.82 合金鉄投入量 FeCr:6.2t (Cr:62.6重量%) FeMn:0.44t (Mn:75重量%) スクラップ投入量:28.9t (13%Cr鋼:16t、普通鋼:12.9t) 第4工程(第1図(d)):RH脱ガス、溶鋼清浄化工
程 第3工程で出鋼した溶鋼100.6tを取鍋8中でRH
脱ガス槽7を用いて処理した。
処理時間:23分 真空度:3torr 処理前温度:1660℃ 処理前溶鋼組成 C:0.06重量% Si:0.25重量% Mn:0.57重量% P :0.032重量% S :0.003重量% Cr:16.3重量% N :0.074重量% O :75ppm H :9ppm 処理後温度:1590℃ 処理後組成 C:0.064重量% Si:0.29重量% Mn:0.57重量% P :0.033重量% S :0.003重量% Cr:16.20重量% N :0.025重量% O :35ppm H :2ppm 還流ガス(Ar)流量:0.6Nm3/min 添加剤: 16%Crスクラップ:500kg FeSi:80kg 鋼屑 :500kg 以上の工程(a)〜(b)を通すことで清浄度の高いス
テレス溶鋼を安価に製造することができた。
〔発明の効果〕
本発明は4工程から成るプロセスを最適に組み合わせた
もので、同時に各単一プロセスでも各々最適化を図った
プロセスであり、ステンレス鋼を経済的に効率よく溶製
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のプロセスフロー図で、(a)
溶銑脱珪、脱燐工程、(b)溶融還元工程、(c)脱炭
吹錬工程、(d)RH脱ガス、溶鋼の清浄化工程を示
す。 1…トピードカー 2…粉体吹込みランス 3…上吹ランス 4…転炉(溶融還元炉) 5…底吹羽口 6…転炉(脱炭炉) 7…RH脱ガス槽 8…取鍋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田岡 啓造 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 山田 純夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 馬田 一 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステンレス鋼を溶製するに際して、溶銑の
    事前脱Siと脱Pを少なくとも酸化鉄、CaOおよびC
    aFからなるフラックスを用いて容器内で行い、該溶
    銑のP濃度を0.015重量%以下とし、しかる後、ス
    テンレス鋼溶鋼重量の50〜65%相当量の該溶銑を1
    180〜1270℃で第1の上底吹き転炉に装入し、昇
    温した後、1550℃〜1620℃の範囲内でCr鉱石
    または一部還元済のCr鉱石を炭材と共に炉内へ添加し
    ながら、CaO/SiOを2.1〜3.5に維持しつ
    つ、酸化性ガスを吹精して溶融還元を施してステンレス
    鋼母溶湯を溶製し、前記溶銑重量の15〜25%増で出
    湯してスラグを分離し、しかる後、該ステンレス鋼母溶
    湯を第2の別の上底吹き転炉に装入し、合金鉄とスクラ
    ップを投入しつつ酸素と不活性ガスの混合ガスを吹込ん
    で所定の炭素濃度まで脱炭して、その後、還元剤を投入
    してスラグ中の酸化クロムを還元し、次いで出湯し、し
    かる後該ステンレス鋼母溶湯を減圧槽内の真空度を10
    torr以下としてRH脱ガス設備にて20〜30分間
    処理することを特徴とするステンレス鋼の溶製方法。
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