JPS59104420A - 含クロム溶鋼の脱炭方法 - Google Patents

含クロム溶鋼の脱炭方法

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JPS59104420A
JPS59104420A JP21207582A JP21207582A JPS59104420A JP S59104420 A JPS59104420 A JP S59104420A JP 21207582 A JP21207582 A JP 21207582A JP 21207582 A JP21207582 A JP 21207582A JP S59104420 A JPS59104420 A JP S59104420A
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decarburization
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gas
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oxygen
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Yasumasa Ikehara
池原 康允
Haruki Ariyoshi
春樹 有吉
Hiroaki Morishige
森重 博明
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068Decarburising
    • C21C7/0685Decarburising of stainless steel

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

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】 本発明は、含クロム溶鋼の脱炭方法に関するものである
含クロム溶鋼の脱炭において、一般に溶鋼中のCC)d
度は鋼浴温度が^いほど又銅浴中の0017分圧が低い
ほどその乎衡血は低くなるので効率的な脱炭を行う為に
は溶鋼温度を高く、00分圧を低くすればよいことは明
らかである。しかしあまりに高い鋼浴温度は耐火物の溶
損全助長し耐火物コストの観点から好寸しくなく、17
00℃以下の温度て脱炭するのが通常作業となっている
又00分圧を低くし効率よく脱炭するための方法として
は真空中で脱炭したり、Co分圧を低下させる希釈ガス
を酸累ガスと同時VC吹込む希釈脱炭法が広く用いられ
ている。前者は一般にVOD 、後者ばAODと呼ばれ
ている。
AOD法では脱炭の進行とともに鋼中〔C〕濃度に応じ
て希釈ガス富化となるように希釈ガスと赦素ガスの比率
を段階的に切替えてゆく方法が一般に行われている。こ
iは鋼中[CJ濃度が低くなるに従い脱炭散票効率(吹
込散票ガスの脱炭に消費きれる酸素の比率)が低下して
くる為、希釈ガスを富化して00分圧を低下させ、脱炭
酸素効率を高直に維持し、鋼中〔Cr〕の酸化量を抑え
、高価な還元剤の低減を図っている。
以上述べたAOD法の脱炭のメカニズムを希釈ガスとし
てArガスを用いた場合を第1図に示す。
即ち、羽口1から溶鋼2中に吹込まれた、希釈ガス゛と
酸素ガスの混合ガスのうち、酸素ガスは直ちに溶鋼中〔
Cr〕と反応し〔Cr2O3〕を生成し希釈カスバブル
の周辺に凝集し、この〔cr2o3〕ト溶鋼中〔C〕と
が反応し、COガスを生成する。生成したCOガスはC
o分圧の低いアルゴン希釈ガスバブルに吸収され、反応
ガスとして炉外に排出される。これを化学反応式で示す
と(1) 、 (21式のごとくなる。
3/202+2 CCr ] −+ (Cr2O3) 
   =11)[:Cr2O3]+3[c]→3cO+
2[cr)  −(2)AOD法の原理は溶鋼中〔C〕
濃度が低くなるに従って(2)式の反応が遅くなるので
希釈ガス富化によって00分圧を低下させ(2)式への
反応を右方向へ促進させてやるものである。
この脱炭のメカニズムから考えて、AoD法の脱炭中期
以降の吹込−1′れた酸素ガスは直接溶鋼中〔C〕と反
応することはほとんどなく大部分の酸素ガスが〔Cr2
O3〕を生成し、しかる後に溶鋼中(C)と反応するも
のと考えられている。そして(2)式の反応速度が遅い
ために(1)式で生成した〔Cr2O3〕の一部はスラ
グ中へ移行する。
これを化学式で示すと(3)式の如くとなる。
3/202 + 2 [Cr ]−+α[Cr2O3)
+β(CrzO3) −(3)α+β−1,Did溶鋼
中、()はスラグ中を示す。
そしてこの(Cr2O+ ) k生成する過程において
溶鋼の温度は上昇するので必要以上の高温とならないよ
うに多量の冷却材を必要とする。通常冷却材には普通鋼
及び同系の鋼種の屑が用いられるが、理想的には、小片
のものが多量に手に入シ、炉を立てた状態で、脱炭を行
いながら連続的に添加することである。しかるに現状で
は形状の良い小片の冷却材を手に入れるには加工をほど
こさなければならず著しく高価となるので止むを得ず脱
炭を中断しサイズの大きい冷却材を炉口よシ一括装入し
ている。この為、中断による時間ロス、傾炉時のガスの
ロスが生じるとともに一度に溶鋼の温度が低下するので
、脱炭酸素効率が大幅に低下し還元用のStの増大とい
う結果をもたらし操業上の大きな問題となっている。
本発明は安価な形状の良好な小片冷却材の利用を可能と
しこれらの欠点を排除するとともに脱炭に必要な酸素の
低減、更には安価な鉄、クロム、Ni源の活用全可能と
する脱炭法を提供するものである。
即ち本発明1d脱炭中期以降金属酸化物、例えばクロム
鉱石、N10%スケール又は鉄鉱石を添加し、脱炭に必
要なIR9,f Cr2O3、NiOXFe0 XFe
2O3、Fe3O4の形で与えることを特徴とする。本
発明で脱炭中期以降とは溶鋼中〔09%がo、25%程
度以下の段階をいう。このときそれぞれの酸化物は(4
)〜(6)式により、溶鋼中(Cr )によって還元寧
れ、生成した〔Cr2O3〕が(2)式によって脱炭に
寄与するものと推定される。
3(Nto) + 2[Cr〕−+3[Ni 〕+ [
Cr2031  − (4)3(FeO) +2[Cr
〕−+3[Fe ) +CCr2O3〕−(5)(Fe
203) +2[:Cr)−+2[Fe) + [:C
r203)   −(6)Cr203 f添加したとき
はスラグメタル間の分配によって (Cr203)   →  〔Cr2O3,1−(力の
ように鋼中にCr2O,5が移行するものと推定される
以上のように添加した金属酸化物によって溶鋼中の酸素
濃度(〔Cr2O5〕a度)が高く維持されるのでre
累ガスを吹込まず希釈ガスのみを吹込む攪拌によって従
来法と同じ脱炭速度で脱炭が可能である。この状況は後
述のように第6図、に示される。
但し、(4) 、 C5) 、 (61式はいずれも吸
熱反応であるから溶鋼の温度が降下する。従って金属酸
化物を添加しつつ脱炭を行う溶鋼中〔C,l濃度範囲に
おいて温度的に余裕のない場合には少量の酸素ガスを希
釈ガスとともに吹込んでやる必要がおる。
又添加した金属酸化物を完全に脱炭に利用し切るために
、又脱炭初期〜中期に生成した( Cr 203 )を
有効に脱炭に利用する為に、引続く脱炭末期に不活性ガ
スのみを吹込み攪拌脱炭を行うことは還元期における還
元用の81低下を確実にする為に有効な脱炭法であり金
属酸化物を添加しつつ行う脱炭に引き続いて用いること
が望ましい。脱炭末期とは、溶鋼中の〔Ca量が01%
程度以下の段階をいう。
このように本発明の含クロム溶鋼の脱炭法において、そ
の中期以降のある鋼中[C,l濃度範囲て脱炭に必要な
酸素を主として金属酸化物の形で添加し、引続く脱炭末
期に不活性ガスのみを吹込み攪拌脱炭することによシ、 ■ 安価な形状の良好な除材を使用出来るため、投入時
に炉を傾余1させる必要がないのでAOD操業が安定す
る、 ■ 安価な固体酸素を利用出来る、 ■ 安価な鉄、ニッケル、クロム源を有効成分として活
用出来る、 等の利点があり、AOD操業に多大の利益をもたらすも
のである。
以下AODに本発明を適用した具体例を用いて更に詳細
に説明する。
第2図K S[JS −304の精錬に関する従来のA
OD法を示す。溶鋼中〔C〕濃度に応じてアルゴンガス
を段階的に富化し溶鋼中〔Caを0106チ迄脱炭して
いる。この間鋼中[Cr:]の酸化によって発生する反
応熱を普通鋼屑およびSUS 30’ 4屑を冷却材と
して添加することにより冷却し又耐人物の保玲に必要な
CaOを添加しスラグ塩基度を適正に保ち脱炭終了後に
還元剤としてFe −Stを、媒溶剤としてCaFzを
添加し酸化したクロムを還元し、除滓し脱硫及び成分温
度調整を行い脱炭精錬を完了している。
第3図は本発明法を鉄鉱石を用いて適用した例を示す。
鋼中C(lが0.25%となった時点で冷却材として鉄
鉱石を添加開始し、吹込ガスの02/Ar比を、115
としてアルゴンガス富化とした。
第3図の場合、脱炭終了時点での鋼浴温度は1660’
Cを必要としているため、鋼中〔Ca0、’25 %か
ら0.06%迄の全域を希釈ガスのみの攪拌で脱炭する
ことは出来ない。即ち、脱炭に必要な酸素の全量を鉄鉱
石から供給すると温度が下シすぎてしまい、以降の還元
精錬が不可能となる。
又、温度バランスのみを取る鉄鉱石投入量では脱炭に必
要な酸素が不足してしまう。従ってこの両者をうまくバ
ランスさせるために、気体酸素にょる脱炭を行わせてい
る。第3図の場合鋼中〔Ca0、25 %から0.12
%迄脱炭するに必要な酸素の約60%を鉄鉱石から、残
シの40%を吹込酸素ガスから供給していることとなる
。この場合60tAOD炉で第2図の従来法に対して酸
素ガスの節約は約0.8 Nm!/ T X溶鋼歩留の
向上は約0.3%となった。鋼中〔C)0.12%から
0.06%迄は不活性ガスのみの攪拌脱炭としている。
この間に必要な酸素量はすでに溶鋼中にあるいはスラグ
中に十分に存在している。即ち、脱炭開始から鋼中〔C
a0.25%迄の脱炭過程ですでに述べた(3)式に示
される状況が発生しておシ、スラグ中に(Cr203)
が懸濁しているので、このスラグ中の酸素を有効に活用
すればよい。この場合脱炭に必要な酸素源の残留するこ
とを条件にSi又はAtの還元剤を添加しスラグの流動
性を向上させ下記の分配反応を促進し 効率よく脱炭することができる。
第4図は還元期以降を大幅に短縮した場合のAOD法に
本発明を適用した例を示す。本例の特徴は還元期以降が
大幅に短縮されているために脱炭終了時における鋼浴温
度は第3図の場合に較べて、著しく低くてよいことであ
る。従って通常の冷却材を用いる場合であれば、炭素含
有量の低い形状の良好な良質の冷却材が多量に必要とな
るのに対し、本発明法による金属酸化物の添加であれば
比較的形状の良い、低炭素含有量のものが容易に入手可
能であシ、AOD操業上極めて好都合である。
第4図は、鉄鉱石を用いた例であるが、鋼中〔Ca0、
25 %から0.12%迄脱炭するに必要な酸累量は鉄
鉱石に換算して約6 kg/T −Sとなる。このとき
の温度降下量を計算すると鉄鉱石の熱容量及びFs 2
05の還元反応による吸熱量を併せて約50〜60℃/
T −Sとなる。従って鋼中[C]0.25チから0.
12%の範囲を希釈ガスのみの吹込による攪拌で脱炭し
ても温度バランスが取れることとなる。従って第4図の
場合は鋼中〔C〕が0.25%となった時点から鉄鉱石
を0.12%迄順次添加しつつ希釈ガスのみの攪拌で脱
炭し、鋼中[C’)10.12%で鉄鉱石の添加を完了
するとともに、還元に必要な媒溶剤の一部と、脱炭に必
要な酸素源をスラグ中に残すことを限度としてスラグの
流動性を向上させスラグ中の(Cr203)を鋼中へ移
行させる分配反応全促進するために還元剤(Fe −S
t又はAL)’i添加し希釈ガスの攪拌を継続し脱炭を
完了する。
第5図は、本発明の別の例を示し、脱炭末期に金属酸化
物として鉄鉱石を添加し希釈ガスのみを吹込んだ。
本発明の金属酸化物を添加して1不活性ガスによる攪拌
脱炭を行った場合の脱炭速度を従来の酸素吹込法と比較
して第6図に示す。
希釈ガス攪拌脱炭の場合、酸化物の供給がないと、不活
性ガス400 Nm3近辺で、脱炭量に大きな差が出る
が、本発明に従い金属酸化物を添加した場合には(C)
0.06%近辺迄は通常脱炭法とほとんど差が々く本発
明によって、懸念された脱炭時間に及ぼす影響は全くな
いと言ってよい。又希釈ガスのみを吹込んだ場合の吹込
前の鋼中〔O〕量と鋼中〔C〕減少量の関係を第7図に
示す(希釈ガス吹込量20ONP13、酸化物供給なし
)。
以上説明した実施例はいずれも鉄鉱石を用いた例のみで
あるが金属酸化物はすでに述べた如く種種あシ、いずれ
も脱炭条件及びそのときの人手の状況によって最適のも
のを使用することが出来る。
表−1にこれらの金属酸化物の鋼中〔C〕との反応によ
る吸熱量をまとめて示す。表−1から明らかな如く、鉄
鉱石に較べて、クロム鉱石の方が炭素にg当υ脱炭に要
する冷却効果が太すク、使用量が制約される。又スケー
ル(FeO)及び酸化Ni等は鉄鉱石に軟べて吸熱量が
少なく冷却効果が少ないので比較的多量((使用出来て
入手が可能であれば比較的使いやすい。いずれの場合に
もどの金属酸化物を添加するかで酸素バランス、温度バ
ランスを計算することが可能であQ、希釈ガス攪拌のみ
で脱炭するか、又は吹込酸素ガスが必要かを求めること
が出来る。
以上の本発明の利点をまとめて辰−2に示す。
表 −1 表  −2
【図面の簡単な説明】
第1図I′i、AODのメカニズム全示す図、第2図は
従来法、第3図〜第5図は本発明法の例を示す図、第6
図〜第7図は本発明法の効呆全示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶鋼中に酸素ガス及び希釈ガスを吹込む脱炭法に
    おいて、脱炭中期以降金属酸化物を添加しつつ該酸化物
    を酸素源の主体として脱炭を行うこと全特徴とする含ク
    ロムm鋼の脱炭方法。
  2. (2)  脱炭中期に続く脱炭末期に、希釈ガスのみを
    吹込む攪拌による脱炭期を設けることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の含クロム溶鋼の脱炭方法。
  3. (3)脱炭中期以降希釈ガスのみを吹込むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項又は第2項記載の含クロム溶
    鋼の脱炭方法。
  4. (4)脱炭末期に、スラグ中に脱炭に必要な酸素源を残
    留させることを限度として還元剤を添加しつつ脱炭を行
    うことを特徴とする特許請求の範囲第2項又は第3項記
    載の含クロム溶鋼の脱炭方法。
JP21207582A 1982-12-04 1982-12-04 含クロム溶鋼の脱炭方法 Granted JPS59104420A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61136611A (ja) * 1984-12-05 1986-06-24 Nippon Steel Corp 含クロム溶鋼の精錬法
US4652306A (en) * 1984-10-12 1987-03-24 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of refining molten steel by arc process

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652306A (en) * 1984-10-12 1987-03-24 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of refining molten steel by arc process
JPS61136611A (ja) * 1984-12-05 1986-06-24 Nippon Steel Corp 含クロム溶鋼の精錬法

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