JPS6123245B2

JPS6123245B2 -

Info

Publication number: JPS6123245B2
Application number: JP53066939A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Soga; Tsutomu Saito; Takafumi Kawamura; Hiroyuki Ogawa; Hiroyuki Katayama
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-06-03
Filing date: 1978-06-03
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPS54158320A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高クロム鋼を安価に溶製するための方
法に関する。従来、ステンレス鋼などの高クロム鋼は、クロ
ム鉱石あるいはその固相予備還元物を電気炉にお
いてコークスにより還元して製造された高炭素フ
エロクロムを原料として溶製されてきた。この方
式はCr％が高いために還元所要温度が高いフエ
ロクロムの製造を、コークス過剰存在下で電力を
用いて行い、いつたん高炭素フエロクロムを製造
し、ついでこれを鉄源とともに溶解、脱炭する方
法であり、いつたん高炭素フエロクロムを経由す
るので、“間接製造法”と称すべきものである。しかし、この方式はクロム鉱石からステンレス
鋼までの一貫の流れとして見た場合、次のような
問題点がある。 (i) クロム酸化物の還元に要する多量のエネルギ
ーとして、高価な電力を用いている。 (ii) 一般にフエロクロム製造工場と製鋼工場は離
れているため、高炭素フエロクロムは溶融物と
して製造されながら、いつたん凝固させ、製鋼
過程で再溶融している。 (iii) クロム鉱石に含まれる脈石に起因する多量の
スラグは〔Cr％〕の高いフエロクロムと接触
した状態で溶湯から分離されるので、スラグ中
の（Cr％）を低くすることがむずかしく、ク
ロム損失が多い。したがつて、高クロム鋼の溶製コストを従来法
よりも低下するためには上記の“無駄”を小さく
すること、例えば(i)クロム鉱石の還元エネルギー
として、電力ではなく安価な一次エネルギーを使
用すること、(ii)クロム鉱石からステンレス鋼まで
の一貫工程としてエネルギーロスが最小となるよ
うにすること、(iii)スラグを分離する時点を考え、
スラグへのクロムロスを少なくすることなどが着
眼点である。本発明はこのような観点から種々の検討を行つ
た結果得られたもので、酸素を含有するガスを溶
湯中に底吹きできる反応容器に、溶鉄、クロム酸
化物、コークスおよび酸素を供給して、酸化物還
元、溶融、脱炭を行わせることを特徴とする安価
な高クロム鋼の溶製方法である。以下、具体的な実施例によつて詳細に説明す
る。用いる設備の一例を第１図に示す。反応容器１
は耐火物内張りした転炉状のもので、炉底に酸素
を含むガスを吸込むための羽口２と、上吹酸素ラ
ンス３が設けられている。なお羽口２は多重管構
造にするか、あるいは別の羽口４を設けることに
より、N₂などの不活性ガスを搬送体として、溶
湯中に微粉体、粉コークスなどの炭素質粉体を吹
き込めるようになつている。５は発生ガスを補集
するフード、６は発生ガスと固体装入物の熱交換
設備である。操業法は次の通りである。まず溶銑あるいは溶
鋼（以下これを溶鉄と総称する）を反応容器に装
入し、羽口２より酸素を含むガス（O₂＋N₂な
ど）と炭素質粉体を吹き込みながら、上方よりク
ロム鉱石あるいは粉鉱をペレツトにして酸化性
か、還元性雰囲気で焼成したもの（前者は酸化ペ
レツト、後者は半還元ペレツトと呼ばれる）、コ
ークス塊および石灰（CaOあるいはCaCO₃）を半
連続的に装入する。また酸素を上吹きする。この過程で炉内では次のような反応が並列に進
行する。まず、溶銑内では羽口から吹込まれた
O₂によつて、溶銑中の〔Ｃ〕，〔Si〕や、吹込ま
れた炭素質粉体が酸化される。すなわち、２〔Ｃ〕＋O₂2CO〓 2C ＋O₂2CO〓〔Si〕＋O₂SiO₂ また、吹込まれた炭素質粉体が溶鉄中にとけ込
む。Ｃ → 〔Ｃ〕予熱して炉内に装入されたクロム鉱石、酸化ペ
レツト、半還元ペレツトなど、いずれもCr，Fe
の酸化物を含み、かつMgO，Al₂O₃，SiO₂系の脈
石を多量に伴うクロム源は溶湯中に入ると温度が
上昇し溶融する。そしてCr酸化物やFe酸化物
は、溶湯中の〔Ｃ〕や、スラグ中に浮かんでいる
コークスと反応して還元されて溶銑中に入る。 Cr₂O₃＋３〔Ｃ〕2Cr＋3CO FeO ＋３〔Ｃ〕 Fe＋ CO また、MgO，Al₂O₃，SiO₂は添加した石灰およ
び溶銑の酸化反応により生成したSiO₂などと反
応して適度の流動性をもち、同時に反応容器耐火
物にも負荷のかからないスラグにする。このように、溶銑に順次Crが添加されて目標
とするCr％の溶湯が得られると、反応容器炉底
からO₂，N₂混合ガスを吹込んで脱炭反応を行い
Ｃ：３〜１％になると、いつたん出湯し、スラグ
と溶湯の分離を行う。この際溶湯中のＰ％が目標
成分より高い場合に、出湯時に受鋼鍋にCaC₂―
CaF₂系フラツクスを投入して脱リン反応を行
う。すなわち、 CaC₂Ca＋２〔Ｃ〕によつて生成したCaにより、 3Ca＋2PCa₃P₂ としてリンをスラグに移行せしめる。ついでスラ
グカツトを行つた後、溶湯は仕上げ脱炭炉
（VOD，AODなど）に移して、ステンレス溶鋼と
する。Ｃ：３〜１％において上記操作を行う理由
は、Ｃ＜１％ではスラグ中のクロム％が高くなる
こと、またＣ＞３％orC＜0.5％ではCaC₂―CaF₂
フラツクスによる脱リン効率が低下する（第２
図）ためである。なお、Ｃ：３〜１％で出湯する際、スラグは反
応容器内に残し、その上から次ヒートの鉄源であ
る溶銑を注入した後、排滓すると、スラグ中のク
ロムを溶湯に回収できるという効果がある。本発明はステンレス鋼を安価に溶製するため
に、鉄源としては最も安価である溶銑を、クロム
源としては最も安価であるクロム鉱石、あるいは
その固相処理物を、エネルギー源としては最も安
価なコークスを、また設備としては汎用的な転炉
状のものを用いている。ここで設備が汎用的であ
るという理由の一つは、同一の設備、ほぼ同一の
操業方法により、クロム源として通常の高炭素フ
エロクロムも用いることができることである。し
たがつてクロム源の価格や入手しやすさに応じ
て、本発明のように酸化物系のクロム源を用いた
り、高炭素フエロクロムを用いたり任意の選択が
できる。その代わり、炉内反応としてはクロム酸化物の
還元、脈石の溶融分離、溶湯の脱炭、コークス燃
焼による発熱という多数の反応をうまく制御しな
ければならない。もし、制御がまずいとスラグへ
のクロム損失が大となつたり、熱効率が低下した
り、耐火物負荷が大きくなつたりして、従来法に
比べて経済的利点が得られないことになる。その
ようにならないためには、本発明では特に次の諸
条件が満足されていることが望ましい。 (i) 酸素ガスの供給は、底吹と上吹の両方で行う
こと。本発明が対象とするような多量のスラグ
が共存する反応を効率的に進めるためには強撹
拌が必要であり、底吹きは撹拌を助長する手段
として効率的である。しかし、底吹だけでは浴
面に火点が存在しないためクロム鉱石の溶融に
時間を要し、かつ排ガス量を抑制しながら
CO₂／COを3/100以上に高めることはできな
い。後者は単位コークス添加量あたりの発生熱
量が小さいことを意味する。これらの欠点を補
うには酸素の一部を上吹することが望ましい
（全酸素供給量の５〜30％）。 (ii) コークスや石灰などの炭素源は溶湯への添加
方法を２つに分ける。主として塊状のまま反応
容器の上部からクロム鉱石とともに添加し、残
りは粉状にして溶湯中に吹き込む。前者はスラ
グ中に浮かんで存在し、スラグの酸化鉄、酸化
クロムの還元に有効に作用する。後者は効率的
に溶湯に加炭され、効率的に酸化発熱する。粉
状コークス（あるいは石灰）の添加化率（Ｃ量
に換算）は10〜40％を最適とする。 (iii) クロム鉱石添加中の溶湯Ｃは2.0〜3.5％の間
になるよいにコントロールする。 (iv) スラグは流動性と耐火物損傷抑制の２つの要
求より、CaO：20〜40％，MgO：15〜40％，
Al₂O₃：12〜30％，SiO₂：５〜30％の範囲には
いるように石灰添加量をコントロールする。 (v) リンについては、前記のCaC₂―CaF₂フラツ
クスによる高クロム溶湯の脱リンのほかに、溶
銑を反応容器に入れる前に脱リン処理したもの
を用い、例えばCaO20Kg／ｔ，FeO10Kg／ｔ添
加して吹酸すると80％脱リンできる。その間の
脱炭幅（△〔Ｃ％〕＝0.4％）。一方、コークスは高温に加熱してリンを気化さ
せたもの（例えば、1500℃，10Torr，1hr加熱す
れば70％除去できる）を用いることにより反応容
器へのインプツトリンを低くおさえる方法があ
る。実施例１第１図に示す設備において、反応容器に溶銑
（Ｃ：4.2％，Si：0.8％，Ｐ：0.06％）を58.0t
装入する。酸素を炉底に設けた10本の羽口から
3000Nm³/hr・羽口、上吹ランスより8000Nm³/h
ｒの割合で吹きなら、62分間かけてクロム鉱石
（Cr₂O₃：44.0％，FeO：23.6％，Al₂O₃：13.8
％，MgO：8.3％，SiO₂：6.2％，T.P：0.003
％）を50.0t，コークス（T.C：89.2％，SiO₂：
5.9％，T.P：0.030％）を42.8t，生石灰
（CaO：95％）を７，5t添加した。このほかに
炉底の羽口からN₂をキヤリヤとして粉状にコ
ークス（組成は上と同じ）を10.7t吹込んだ。
この間溶湯のＣは2.5〜3.1％の間を推移した。全原料が添加し終つた時点で、上吹をとめ底
吹ガスをO₂（50％）―N₂（50％）の混合ガス
として3000Nm³/hr・羽口で10分吹錬する。吹
錬終りの溶鋼およびスラグの成分は次の通りで
ある。

【表】この溶鋼を第１図の出鋼孔７を通して取鍋に出
鋼する際、CaC₂（15Kg／ｔ―溶鋼）＋CaF₂（３
Kg／ｔ―溶鋼）のフラツクスを添加して脱リンす
る。処理後の成分は次の通りである。

【表】同時に脱硫も行われており、仕上げ精錬時の脱
硫を省略できる。得られた溶鋼はスライデイング
ノズルを介してAOD炉に移し、仕上げ脱炭して
SUS430を溶製した。得られた溶鋼の成分は次の
通りである。

【表】なお、反応容器内に残したスラグについては、
そのままの状態で次ヒートの溶銑を装入し、羽口
からN₂バブリングを行つて撹拌した。その結果
スラグの脱クロムが行われた。処理後のスラグ成
分は次の通りである。

【表】この時点でスラグを排滓し、クロム鉱石の添加
を開始する（以後の過程は上述のくりかえしであ
る）。２１と同一の設備および操業方法で、溶銑とし
ては脱リンしたもの（Ｃ：3.9％，Si：0.1％，
Ｐ：0.008％）を用い、コークスとしては前述
の方法で脱リンしたもの（T.C：90.1％，Ｐ：
0.012％）を用いた。この場合には反応容器か
ら出る溶鋼成分は次の通りであり、CaC₂―
CaF₂フラツクスによる脱リンは省略して直接
AOD炉に入れることができた。以上のように本発明を実施することにより、(i)
クロム鉱石の還元をＣ燃焼熱で行うために還元エ
ネルギーコストが従来法よりも安価であり、(ii)ク
ロム鉱石からステンレス鋼製鋼まで一貫してお
り、冷却・再溶解を行わなくてもよいのでエネル
ギーロスが小さく、(iii)脈石に起因する多量のスラ
グを分離する時点のCr％がフエロクロム製造時
に比べて低いので、スラグへのクロムロスが小さ
い。したがつて従来のクロム源として全量高炭素
フエロクロムを用いる場合に比べてステンレス粗
溶鋼の溶製コストを大幅に低下することができ、
工業的な意義が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに用いる設備の一
例を示す説明図、第２図はCr：18％含有する高
クロム溶湯を（CaC₂＋CaF₂）系フラツクスで処
理した時に得られる脱リン率と、処理前溶湯〔Ｃ
％〕の関係を示すグラフである。１：反応容器、２：酸素吹込羽口、３：上吹酸
素ランス、４：炭素質粉体吹込羽口、５：フー
ド、６：熱交換設備、７：出鋼孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１酸素を含有するガスを溶湯中に上底吹きでき
る反応容器に、溶鉄、クロム酸化物および酸素を
供給するとともに、固体炭素質を、その一部を反
応容器の上部から装入し、スラグ中の酸化鉄、酸
化クロムを還元せしめるとともに、残部を溶湯浴
面下から供給してクロム酸化物の還元、溶融なら
びに溶湯の脱炭を行なうことを特徴とする高クロ
ム鋼の溶製方法。