JPH068454B2 - クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法 - Google Patents

クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法

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JPH068454B2
JPH068454B2 JP63039066A JP3906688A JPH068454B2 JP H068454 B2 JPH068454 B2 JP H068454B2 JP 63039066 A JP63039066 A JP 63039066A JP 3906688 A JP3906688 A JP 3906688A JP H068454 B2 JPH068454 B2 JP H068454B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、クロムを含む溶融鉄合金、特に高クロム鋼や
ステンレス系鋼の溶綱の脱リン・脱硫方法に関する。
(従来の技術) 一般に、高クロム鋼あるいはステンレス鋼中のリンは鋼
の機械的性質や応力腐食割れに悪影響を及ぼす有害不純
物であることが知られており、このため、最近では原子
力発電用パイプ材をはじめとしてリンに対する厳しい規
制をとる鋼種が増加する傾向にある。
しかしながら、このようなクロムを含む溶融鉄合金の脱
リンには、効果的な手段がなかったのが実情であった。
例えば、脱リン法として通常の鉄合金に採用されている
方法、すなわちCaO−FeO系フラックスや生石灰等を添加
して酸素吹精するという強い酸化精錬をクロム含有溶融
鉄合金に適用しても、クロムが優先的に多量に酸化され
るのみで、そのためスラグガ硬化してしまいリンの酸化
がほとんど進行しない。したがって、脱リンはほとんど
不可能とされており、低リンステンレス鋼の製造には専
ら高価な低リン合金鉄の使用で対処するのが普通であっ
た。
このような状況にあって、特開昭57−70219号には下記
組成のフラックスが提案されている。
CaO:10〜40%、 FeO:5〜40%、 CaF2:40〜80%、 SiO2:10%以下、 CaO/SiO2≧3 このような組成のフラックスを〔Si〕≦0.2%、
〔C〕≧4%であって1400〜1650℃の溶鉄中に添加する
のであり、脱リン率はほぼ40%、脱硫率はほぼ80%と言
われている。
しかしながら、この方法では、スラグの流動性が不十分
と考えられるため、次のような問題が新たに発生してい
る。
スラグの流動性が十分でないため、スラグ−メタル間
の反応性が悪く、脱リン反応に時間がかかる。
脱リン反応終了後に除滓する時の作業性が悪い。
(発明が解決しようとする課題) ここに、本発明の目的は、脱リン・脱硫反応を促進する
とともに、除滓時のスラグの取り扱い性が改善された溶
融鉄合金、特にクロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫
方法を提供することである。
(課題を解決するための手段) ところで、脱リン・脱硫反応は、比較的温度が低い程反
応しやすい。しかし、温度が低いとフラックスの流動性
が悪くなり溶鉄とフラックスとの間での脱リン・脱硫反
応が平衡となり、脱リン・脱硫が停止してしまうおそれ
がある。
そこで、本発明者らは、まず従来のようにCaO−CaF2
フラックスを添加することにより、フラックスおよび溶
鉄の温度が比較的低い段階で、脱リン・脱硫反応を進
め、脱リン・脱硫反応がある程進んだ時に、Si合金、酸
素源を加えて、むしろSiO2をスラグ中に積極的に生成さ
せることによって、フラックスを昇温し流動性をよくし
て、未反応部フラックスと溶鉄を接触させ、脱リン・脱
硫反応を継続させるとともに、スラグの取り扱い性を改
善するのである。だだし、フラックスの温度が上がった
分だけ、脱リン・脱硫の反応性が低下するが、本発明者
らの知見によれば、フラックスの流動性が改善されたこ
とで、物質移動が促進され、温度低下による反応性の低
下は十分に補償されるのである。
すなわち、本発明によれば、フラックス添加そしてそれ
に続くスラグ中のSiO2量調整によって脱リン・脱硫の効
率化を図るものである。
かくして、本発明の要旨とするところは、クロムを含む
鉄合金溶融浴に、CaO(30〜60重量%)−CaF2(残部)の
フラックスを添加し、次いでSi合金鉄を添加してスラグ
中にSiO2を発生させるとともにさらにSiにより還元され
る金属酸化物および/または炭素ガスを添加してスラグ
中の該SiO2量を5超〜20重量%に調整することを特徴と
する、クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法であ
る。
また別の面からは、本発明は、クロムを含む鉄合金溶融
浴に、CaO(30〜60重量%)−CaF2(残部)のフラックス
を添加し、次いで溶融浴中に酸素ガスおよび/またはSi
により還元される金属酸化物を吹き込み溶融鉄合金中の
Siを酸化してスラグ中にSiO2を発生させるとともにスラ
グ中の該SiO2量を5超〜20重量%に調整するすることを
特徴とする、クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方
法である。
なお、SiO2生成にはSi合金鉄、Siにより還元される金属
酸化物そして酸素ガスの吹き込みを同時に行ってもよ
い。溶融鉄中に多量にSiが含まれる場合にはかかる手段
が好ましい。
なお、上記Si合金鉄Si−Fe合金あるいはSi−Mn−Fe合金
の如くSiを含む合金鉄である。Siにより還元される金属
酸化物としては鉄酸化物、クロム酸化物が例示され、場
合によっては鉱石であってもよい。酸化ガスの吹込みは
撹拌用ガスに酸素ガスを配合して底部から炉内に吹込ん
でもよい。
このように、本発明によれば、高温化、SiO2増加により
スラグの流動性が良好であることから、脱リン・脱硫の
反応時間が大幅に短縮でき、脱リン率が向上し、さらに
は除滓時の作業性が改善されるなどの優れた効果が得ら
れるのである。
(作用) 本発明にかかる方法によれば、脱リン・脱硫反応が効果
的に促進されるが、その全体の工程を説明すると、次の
通りである。
まず、電気炉、誘導炉等の適宜溶解炉によって含クロム
溶融鉄合金を得る。これは次いでAODなどの精練容器に
装入し、必要に応じて脱Si、昇温を行ってから除滓を行
う。このときの溶融鉄合金の組成等については特に制限
はないが、好適態様によれば、炭素については、溶融鉄
中のその含有量が高くなる程、脱リン率が向上するが、
脱リン後には脱炭を行うため、脱炭費用を考慮すると、
溶鉄中のC濃度は低いほうが良い。本発明の場合、それ
は4%未満であってもよく、そのとき良好な脱リン率を
達成できる。また、Si含有量については、脱リン処理中
にSiO2を発生させる必要があるため、後述するフラック
ス組成、量にもよるが、Si=0.3%程度で特に問題な
く、脱Si処理を行う必要はない。
次いで、このようにして用意した溶鉄中に、本発明方法
にしたがって、まずフラックスを添加するが、その場
合、CaO(30〜60%)−CaF2のフラックスを溶鉄合金を撹
拌しながら、添加するのである。かかるフラックスの添
加が終了してから、通常は1〜4分間経過後、CaO−CaF
2のフラックスがある程度滓化したころをみはからっ
て、SiO2生成を行う。これには、Si合金鉄とSiにより還
元される金属酸化物および/または酸素ガスとを添加す
る方法と、単に溶鉄中に酸素ガスおよび/またはSiによ
り還元される金属酸化物を吹き込む方法と、それらの方
法を併用する方法とがある。
SiO2生成期間中も溶融鉄合金は撹拌を続け、滓化および
脱リン反応を完了させる。
このようにしてSiO2量が十分に生成されると昇温とSiO2
がスラグの融点を下げる効果によってスラグの流動性は
大幅に改善され、取り扱い性も良好となり、続いて行う
除滓作業も容易となる。
除滓後は、慣用の手段によって脱炭、還元等の通常の精
錬処理を行う。
次に、本発明において、フラックス組成、SiO2生成手
段、および添加物を上述のように限定した理由を述べ
る。
フラックス組成 CaO:30〜60% 本発明において使用するフラックスは酸化脱リン剤であ
って、溶鉄中のPをP2O5の形でスラグ中に固定するので
ある。CaOが30%未満では、P2O5を固定する力が弱くな
って、脱リン能が低下する。一方、60%を超えると、ス
ラグの融点が高くなるため、スラグは溶融状態を保ちに
くくなり、脱リン能が低下するとともに、脱リン処理後
の除滓が困難となる。
CaF2:残部 滓化促進剤として使用するのである。可及的に多量のほ
うが好ましいが、上記酸化脱リン剤との関係でその配合
量は決定される。
SiO2の生成量および手段 前述の組成の脱リン剤が添加されるが、その後でのスラ
グ中のSiO2量は5超〜20重量%に制限される。これはス
ラグ中でのSiO2の存在がスラグの融点および粘性を低下
するため、滓可促進による脱リン反応時間の短縮および
除滓の容易さを実現するためであり、SiO2量が5重量%
以下では所期の効果を得ることはできず、一方20重量
%超となるとスラグの塩基度(CaO/SiO2)が低下し、P2
O5を固定する力が弱くなるので好ましくない。より好ま
しくは、SiO2生成量は、6〜15重量%である。
このようにして生成されるSiO2の生成手段は、本発明の
場合、Siの供給形態によって、Si合金鉄とSiにより還
元される金属酸化物および/または酸素ガスとを添加す
る方法と、溶鉄中のSiを酸化する酸素ガスおよび/ま
たはSiにより還元される金属酸化物を溶鉄中に吹き込む
方法とに分けられる。
すなわち通常製鋼において使用しているSi合金鉄(S
i:75%、50%etc.)およびSi−Mn合金鉄等、いずれであ
ってもよく、入手しやすいものを添加する。また、Siに
より還元される金属酸化物としては、酸化鉄、酸化マン
ガン、クロム酸化物、クロム鉱石等、Siにより還元され
るもので、かつ還元された成分が溶鉄に悪影響を与えな
いものを添加する。
脱リン処理を行う前に溶鉄中にSiが多量に存在する場
合、例えば配合材料としてSi濃度の高い材料を使用した
場合、これをSiO2源として使用する。通常は後の脱炭時
に酸化され除去されるが、本発明にあっては脱リン処理
時に生成させてしまうのである。酸素ガスの吹込みは、
上吹きランスを用いて吹き付ける方法でも、AOD法のよ
うに炉底あるいは炉底部側壁に取り付けたノズル用いて
溶鉄中に吹き込む方法でもよい。溶鉄中に吹き込む場合
には、酸素ガスとArガスなどの不活性ガスを混合しても
よい。
上記の方法は、例えば3Si+2Fe2O3→4Fe+3SiO2のよ
うに酸化−還元反応を利用しているため、SiO2発生前後
で大きな熱量の出入りはない。一方、上記の方法で
は、Si+O2→SiO2のように酸化反応であって、その場合
の発熱量は大きい。したがって、10トンクラスのAOD炉
のように処理中の温度降下が大きく、温度補償が必要と
なる場合にはかかる発熱を利用できる方法が好ましい。
これら両方法は必要な温度補償を考慮して、適宜選択し
て用いることができる。
酸化剤(Siにより還元される金属酸化物、酸素ガス) 本発明にかかる方法は本質的には酸化脱リン法であるた
め、溶鉄中のPを酸化してP2O5にするための酸素源が必
要である。そのため本発明にあっては、酸化鉄等のSiに
より還元される金属酸化物または酸素ガスを使用するた
めこれらを酸素源に用いる。したがって、Siを酸化する
たけでの酸素源に加えて過剰の酸素源が必要となるが、
その量が重要である。
その尺度として処理後スラグ中のCr2O3濃度に着目する
と、Cr2O3濃度が6重量%より多い場合、スラグが硬化
し、脱リン能が低下するとともに、処理後の除滓も困難
となるため、Cr2O3濃度を6重量%以下に制御すること
が好ましい。また、Cr2O3濃度が低すぎるとスラグの酸
化力が弱くなり、脱リン能が低下するため、2〜6重量
%とすることが望ましい。
次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明す
る。
実施例1 含クロム溶鉄合金10トンを電気炉で大気溶解し、出鋼し
て、AODに装入し、そのAODにて昇温、Si調整を行い除滓
した。そのときの溶鉄組成を第1表にまとめて示す。
次に、AODにてN2ガスにて拡散しながら、CaO−CaF2フラ
ックスを110kg/T添加した。2分後、溶鋼トン当り1〜
9kgのSi−Fe合金、溶鋼トン当り7〜18kgの酸化鉄(Fe
2O3)、溶鋼トン当り2〜6Nm3の酸化ガスをそれぞれ溶
融鉄合金を撹拌しながら添加し、SiO2を発生させた後、
さらに5分間N2ガスで撹拌を行った。このときの溶融鉄
合金の温度は1300〜1500℃であった。処理終了後、除滓
を行い、そのとき溶鉄およびスラグ組成を同じく第1表
にまとめて示す。
脱リン脱硫終了後は通常のAOD精練を行った。
次に、実験No.の溶鉄について、スラグと溶鉄との間
のリンの分配率とスラグ中Cr2O3濃度との関係を調べた
ところ、添付図面に示す結果を得た。スラグ中のCr2O3
濃度が高くなる程リン分配比は大きくなるが、Cr2O3
度の増加にともないスラグが硬化し、脱リン処理終了後
の除滓が困難になるため、スラグ中のCr2O3濃度は約6.
%以下とするのが良い。なお、リン分配比は、Lp
(P)/〔P〕で表わし、(P)はスラグ中のP濃度、
〔P〕は溶融鉄合金中のP濃度を示す。
実施例2 実施例1の実験No.1の溶融鉄合金について本例でも実
施例1の手順を繰り返したが、酸素ガスの吹き込みは行
わず、Fe−Si合金と酸化鉄の添加を行って、SiO2を生成
させた。
結果を第2表にまとめて示す。
実施例3 実施例1の実験No.2の溶融鉄合金について、本例でも
実施例1の手順を繰り返したが、Fe−Si合金を加え、Si
O2生成は溶鉄中への酸素ガスの吹き込みにより行った。
結果を第3表にまとめて示す。
実施例4 Si含有量の多い溶融鉄合金について、Fe−Si合金を添加
せず、酸化鉄単独、酸素ガス単独、および酸化鉄と酸素
ガスを添加してSiO2を生成させた。
結果を第4表にまとめて示す。
(発明の効果) 以上詳述したように、これまで何ら有効な手段のなかっ
た高クロム溶融鉄合金の脱リン・脱硫について、本発明
によればクロム酸化損失を何らもたらすことなく、しか
も大幅な脱リン率が実現するのであって、その実際上の
意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、スラグ中のCr2O3濃度とスラグおよび溶融
鉄の間のリンの分配比との関係を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロムを含む鉄合金溶融浴に、CaO(30〜60
    重量%)−CaF2(残部)のフラックスを添加し、次いでS
    i合金鉄を添加してスラグ中にSiO2を発生させるととも
    にさらにSiにより還元される金属酸化物および/または
    酸素ガスを添加してスラグ中の該SiO2量を5超〜20重量
    %に調整することを特徴とする、クロムを含む溶融鉄合
    金の脱リン・脱硫方法。
  2. 【請求項2】クロムを含む鉄合金溶融浴に、CaO(30〜60
    重量%)−CaF2(残部)のフラックスを添加し、次いで
    溶融浴中に酸素ガスおよび/またはSiにより還元される
    金属酸化物を吹き込み溶融鉄合金中のSiを酸化してスラ
    グ中にSiO2を発生させるとともにスラグ中の該SiO2量を
    5超〜20重量%に調整することを特徴とする、クロムを
    含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法。
  3. 【請求項3】クロムを含む鉄合金溶融浴に、CaO(30〜60
    重量%)−CaF2(残部)のフラックスを添加し、次いで
    溶融浴中に酸素ガスを吹き込み溶融鉄合金中のSiを酸化
    するとともにSi合金鉄を添加してスラグ中にSiO2を発生
    させ、さらにSiにより還元される金属酸化物をスラグ中
    に添加してスラグ中の該SiO2量を5超〜20重量%に調整
    することを特徴とする、クロムを含む溶融鉄合金の脱リ
    ン・脱硫方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5770219A (en) * 1980-10-21 1982-04-30 Nisshin Steel Co Ltd Method for dephosphorizing, desulfurizing and denitrifying iron alloy

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