JPS62130210A - ステンレス鋼の溶製方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 転炉又はこれに類似の精錬容器を用いるステンレス粗溶
鋼の脱炭精錬に関して、簡単な設備により経済的な操業
を可能にする手法についての開発研究の成果をここに提
案する。

（従来の技術） ステンレス鋼の溶製に関しては、日本鉄鋼協会績「鉄鋼
便覧」第２巻、製銑・製鋼ｐ６９３〜７２８に詳述され
、その代表例は、転炉・ＡＯＤ炉のような底吹き羽目を
有する反応容器内に、電気炉で溶解したステンレス粗溶
鋼を装入し、その炉底羽口から酸素あるいは酸素とアル
ゴンの混合ガスを吹き込んで脱炭する方法である。

一方最近、特開昭５８−１３０２１６号公報に開示され
ているように炉底羽口より酸素、あるいは酸とアルゴン
、または、酸素と窒素の混合ガスを鋼浴に吹込むと同時
に、上吹ランスより酸素とアルゴン、または酸素と窒素
の混合ガスを吹込む方法や、また特公昭５９−２１３６
７号公報では、「含クロム鋼浴の浴面下に酸素及び不活
性ガスを吹込んで脱炭反応を行わせると同時に、−一一
純酸素若しくは−−−酸素を含む酸素含有ガスを浴面上
に吹込む」方法も開示されている。

以上の方法では脱炭溶鋼の酸素を炉底羽口より吹込むこ
とを必須条件としている。

この炉底羽口は通常゛２重管構造とされ、Ａ’ＯＤ炉で
は内管からアルゴンと酸素の混合ガスを、内管と外管の
間隙からアルゴンを供給し、底吹き転炉の場合は、内管
と外管の間隙から炭化水素ガスを供給する。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の従来法では、酸素を炉底羽口から供給するため、
羽目が溶鋼の酸化発熱を受は高温となるため溶損する。

このため羽目寿命が炉体寿命を決定する大きな要因であ
り、生産性の阻害や耐火物使用量増加を引き起こしてい
た。

一方、純酸素を上吹きランスから供給することも考えら
れるが、前述の「鉄鋼便覧ｊｐ７０９〜７１１に記述さ
れているようにＣｒ酸化が大きく、大量の高粘性スラグ
の生成などのために現実的ではなく工程化されていない
。

ここに羽口溶損による炉体寿命に由来した上述不利を、
Ｃｒ酸化に伴う損失の如き問題なしに克服して、簡単な
設備による経済的なステンレス鋼の脱炭精錬を成就する
手法を与えることがこの発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） この発明は、ステンレス粗溶鋼の脱炭精錬法に関して、
ステンレス溶鋼の浴面下に非酸化性ガスを導入して該溶
鋼を撹拌すると同時に、浴面上に、酸素と非酸化性ガス
の混合ガスを吹きつけることを上記問題解決の骨子とす
るものである。

ここで、浴面上に吹きつける混合ガス中の酸素に対する
非酸化性ガスの割合を一定に保つよりも、溶鋼中炭素濃
度の低下に従って増加（非酸化性ガスの量を増す）する
ことがより望ましい。

この発明によれば、従来方法よりも炉底羽口の溶損速度
が小さいため炉寿命は長くなり、かつ酸素底吹き法と同
等のＣｒ酸化に抑えられるので設備費や運転費の少ない
簡単で経済的なプロセスを得ることができる。

この発明を実施する際には、第１図に示すような反応容
器１が適当であり、通常の上吹き転炉にガスを底吹きで
きる設備とすることが必要である。

また上吹きランス２からは酸素と非酸化性ガスの混合ガ
スを吹込めるような配管系３および４が必要であり、そ
れぞれのガスの流星を制御できる装置、例えば流量自動
制御弁を設けておくことが望ましい。

なお配管系５および６は、後述の比較例を実施するため
に設置したものであり１本発明では不要である。

操業方法の具体要領を述べる。

まず、ステンレス粗溶鋼を上述の機能を有する上底吹き
転炉に装入する。この時、炉底羽口からは非酸化性ガス
を流しておく。次に上吹きランスを炉内に挿入して酸素
あるいは酸素と非酸化性ガスの混合ガスを浴面上に吹き
つける。上吹きランスから供給するガスは網中炭素濃度
に依存するが酸素のみで吹錬を開始し、炭素濃度が１％
前後にまで脱炭された時点で酸素と非酸化性ガスの混合
ガスに切替えて、吹錬を継続すると、非酸化性ガス使用
量を小さくでき有利である。

このガス種の切替え時点は酸素の供給速度や溶鋼温度に
よって適正範囲が存在するので上記の炭素濃度が１％前
後というのは単に概略の値である。

脱炭反応が進行するにつれて酸素；非酸化性ガスの比率
を小さくして、熱力学的に優先脱炭が進みやすい条件と
することが実際的でこのガス比率の変更方法は、実施例
についてあとで示す。

ここに吹錬中に炉底羽口から供給する非酸化性ガスの流
量は一定でもかまわないが、脱炭が優先して進行する高
炭素濃度領域では比較的少量とし、Ｃｒの酸化が始まる
炭素濃度になった時点で大量に供給する方が、非酸化性
ガスの総使用量は少なくできる。具体的には、Ｃｒの酸
化が始まる炭素濃度になってからは、溶鋼１トン当たり
０．２　Ｎｍ３７ｍ１ｎ以上供給するのが望ましく、こ
れに満たない底吹きガス量では、クロムの酸化が大きく
なり勝ちで経済的でない。

しかし？容鋼１トン当たり１．０　Ｎｍ３／ｍｉｎを超
えると、撹拌の効果は大きく変化せず、かえって非酸化
性ガス使用量が多くなるのでこれまた経済的でない。

したがって経済性を考えれば０．２〜１．０　Ｎｍ’／
ｍｉｎが適切である。

なお吹錬前、吹錬中に添加する副原料は、従来法と変わ
らず、生石灰やドロマイトあるいは冷却材を用いる。

また、いわゆるステンレス粗溶鋼の代わりに、予め脱り
ん処理をした溶銑を装入し、ついで炉内にフェロクロム
や含クロム鉱石などのクロムａｌＸヲ投入することも可
能であり、このような場合も単にステンレス粗溶鋼の表
現に含めることとする。

もちろん脱炭精錬後にスラグ中の酸化クロムをＰｅ−３
ｉなどの還元剤で還元し同時に脱硫を行うことも従来法
と同様である。

以上の説明で、非酸化性ガスはクロム分を酸化しないガ
スならなんでもよいが、経済性や取扱いを考慮すると、
アルゴン、窒素、水素、炭化水素ガス、などを単独かあ
るいは混合して用いるのが現実的である。

また、吹錬前半を窒素、後半をアルゴンのように切替え
て使用することも可能である。

一方、上吹きランスから供給する非酸化性ガスについて
も、底吹き用非酸化性ガスと同種であってもまた異種で
あってもよい。

（作　用） この発明の方法でステンレス１’Ｉｌ　？８鋼の浴面下
には単に鋼浴の撹拌を専ら司る非酸化性ガスを用いるた
め、炉底羽口の損傷ひいては炉底耐人物の損傷がはるか
に少ない。一方浴面上へは優先脱炭を目的として混合ガ
スを吹き付けるので、ＣｒｆＱ失堡も従来法と同等であ
る。

（実施例） 大侮桝土 第１図に示すような上底吹き転炉を用いて、この発明に
従う実施例と、底吹き羽目からのみ／ＩＬ合ガスを吹込
む比較例に加えて底吹き羽目からは少量の非酸化性ガス
、上吹きランスから酸素のみを吹付ける従来例の各場合
についての吹錬を試行した。

ステンレス粗溶鋼は、電気炉溶解した５ＵＳ３０４（１
８ＸＣｒ−３χＮｉ−２，５χＣ）を５トンだけ分湯し
て第１図の上底吹き転炉に装入した。

供給した非酸化性ガスはすべてアルゴンとした。

また混合ガスを用いる吹錬では酸素との混合比を第１表
のように、計算により推定した溶鋼中炭素濃度により漸
次変更した。またこの発明を実施する際には、第１表の
混合ガス比の計算に、底吹き用のアルゴンは考慮せず、
上吹きランスからのアルゴンのみを用いた。

第１表 ＪヨＨ 吹錬の条件と結果を第２表に示す。ステンレス粗溶鋼の
装入温度は１４２５〜１４５０°Ｃの範囲であった。

また、スラグの塩基度調整用に生石灰を投入し、ＣａＯ
／５ｉＯｚ比を約２．５にした。

同一炭素濃度でのクロム酸化量を比較して第２図に示す
。図より明らかなように、この発明によれば上吹き純０
□のみによる吹錬よりクロム酸化量は少なく、混合ガス
の底吹き法と同等である。また、これらの吹錬時の炉底
羽口の溶損量を第１１図に比較して示す。この発明の場
合は、底吹き法の１／３〜１／４の溶損速度であり、炉
寿命は３〜４倍であると推定される。

第２表の最右欄は、脱炭後にＦｅ−５ｉによる還元脱硫
処理を行った時のＦｅ−３ｉ投入後の撹拌時間と処理後
のサルファー濃度である。

この発明のように底吹きガス量が従来の底吹き法の１／
２〜１１５でも十分にクロム酸化物の還元が進みそれゆ
え脱硫が進行している。

実施例２ この発明に従う吹錬法により１６χＣｒステンレス鋼を
溶製するに際し、りん濃度を０．０２０％まで脱りんし
た溶銑を４トン装入し、上吹きランスから純０□を吹き
込みながらコークス塊を添加した。コークスと同時に高
炭素フェロクロムを少量ずつ合計１．６トン添加し、１
６ＸＣｒのステンレス粗溶鋼を溶製した。

この時の炭素濃度は３．９χであった。

引続き純Ｏ１による脱炭吹錬を行い。炭素濃度が２．５
χになった時点で第１表に従って上吹きランスから混合
ガスを吹き込み始めた。ただし、混合ガス用及び底吹き
用ともアルゴンの代わりに窒素を用いた。

炭素濃度が０．２５χになった時点で、窒素からアルゴ
ンにガスの変更を行い、引続き上吹き混合ガスの吹錬を
１！続した。

以上の吹錬の途中及び最後の溶鋼の成分、温度を第３表
に示す。この表より、脱りん溶銑を用いた場合も、また
非酸化性ガスとして窒素からアルゴンへと切替えて吹錬
しても、この発明は従来の底吹き法と同等のステンレス
鋼を得ることができることはあきらかである。なお、最
終製品の窒素濃度は２１０ｐｐｍであった。

溌ｑ（２わ火星 この発明は、従来のステンレス鋼精錬のためのＡＯＤ炉
や底吹き転炉のように、炉底羽口から酸素を吹込まなく
てもよいので、以下のような効果がある。

（１１羽口溶損速度が小さく、炉寿命が長くなるので耐
火物コストが大幅に削減でき、かつ炉の補修間隔が長く
なるので、？′？ｉ鋼製造の生産性が向上する。

（２）設備が簡単であるので建設費や稼動費が少なくて
すみ経済的である。

以上、この発明はステンレス鋼の脱炭精錬について述べ
た来たが、クロムやマンガンなどのような酸化されやす
い元素を含む高合金鋼の脱炭精錬にももちろん適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の優位性を示すために吹錬を行った転
炉の模式図、 第２図は、ステンレス鋼の脱炭を行った時の吹錬後の炭
素濃度とクロムの酸化ロスの関係図、第３図は、炉底羽
口の溶損速度を従来法と比較して示した図表である。 １・・・上底吹き転炉 ２・・・上吹きランス ３・・・上吹きアルゴン及び窒素用配管４・・・上吹き
酸素用配管 ５・・・底吹き酸素用配管 ６・・・底吹きアルゴン及び窒素用配管特許出願人　　
　川崎製鉄株式会社 第１図 第２図 〔％Ｃ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステンレス粗溶鋼を脱炭精錬する際、 該溶鋼の浴面下に非酸化性ガスを導入して 溶鋼を撹拌すると同時に、浴面上へ酸素と非酸化性ガス
   の混合ガスを吹きつける ことを特徴とするステンレス鋼の溶製方法。 ２、浴面上へ吹きつける混合ガス中の酸素に対する非酸
   化性ガスの割合を溶鋼中炭素濃度の低下に従い増加する
   １、記載の方法。