JPS628488B2 - - Google Patents
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- JPS628488B2 JPS628488B2 JP20029882A JP20029882A JPS628488B2 JP S628488 B2 JPS628488 B2 JP S628488B2 JP 20029882 A JP20029882 A JP 20029882A JP 20029882 A JP20029882 A JP 20029882A JP S628488 B2 JPS628488 B2 JP S628488B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0025—Adding carbon material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
本発明は溶鋼への加炭方法に関するものであ
り、特にステンレス鋼の粗溶鋼の加炭方法に関す
るものである。 ステンレス鋼においてＰ、Ｓ、Ｎ等は有害不純
物であり、これらの成分の含有量を低下させれば
種々の優れた特性を有する材料の得られることは
周知であるが、これらの不純物を除去することは
従来のステンレス溶製プロセスにおいて必ずしも
容易ではなかつた。 しかしながら最近、ステンレス粗溶鋼の炭素濃
度を高くしてフラツクス処理すれば、上記の不純
物の除去が比較的容易に行なえることが知られる
ようになつた。例えば特公昭57−25612号公報で
は溶鉄の炭素含有量が飽和乃至それに近い程度が
要求されており、特開昭57−70219号公報では、
溶融鉄合金のＣ濃度を４％上にしておくことを条
件のひとつとしている。 従来、この様な高含有量まで溶鋼へ加炭する方
法としては、電気アーク炉、高周波炉などの溶解
炉において高炭素の合金鉄（例えば高炭素フエロ
マンガンや高炭素フエロクロム）或いはフエロコ
ークスなどを添加する方法があつた。 しかしこれらの方法では加炭効率、すなわち溶
鋼への炭素溶解歩留が低いことや、炭素と共に他
の元素も必然的に添加されるため、操業が繁雑に
なるなどの欠点があつた。 この様にステンレス溶鋼への加炭、特に炭素の
極めて高濃度迄の加炭を容易且つ効率的に実施で
きる方法が求められていることに鑑み、本発明者
らは鋭意研究を重ねた結果、本発明に至つたもの
である。 すなわち本発明は、ステンレス精錬工程におい
て、炭素含有量の極めて高い溶鋼を容易に得る方
法を提供するものである。 本発明による加炭方法は、加炭を行なう溶鋼を
その底部にガス供給用の羽口（ノズル）を備えた
炉外精錬炉に供給し、この溶鋼に対し底部羽口か
らガスを供給して撹拌しながら上部より炭素含有
原料を添加して、溶鋼へ炭素含有原料を溶解せし
めることにより加炭を行なうものである。 この様な加炭を行なう炉外精錬炉としては、例
えばAOD炉のごとき炉底にガス供給用ノズルを
備えた炉が適している。 AOD炉はArgon−Oxygen−Decarburizationの
名称より自明の様に本来溶鋼の脱炭を目的として
開発されたもので、ステンレス製造用としてはそ
の脱炭、脱硫効果が極めて優れていることから、
近時、工業的に多数設置、操業されている。 本発明者らは、この様に本来脱炭用として開
発、設置されたAOD炉においても、一定の操業
条件さえととのえれば、容易にその溶鋼の炭素飽
和点近くもしくは飽和点まで加炭できる方法を見
出したものである。 加炭操業において、炉外精錬炉の底部ノズルよ
り溶鋼に吹き込むガスは溶鋼の撹拌と炭素の酸化
防止、さらには熱源の補給などの役目をもつてい
る。溶鋼への炭素の溶解速度を速める上で、溶鋼
と炭素含有原料の混合、接触を効率的に行なう必
要がある。一方、溶鋼への加炭反応は化学熱力学
的には吸熱反応であるため、溶鋼の温度維持のた
めには、溶鋼に例えばSiを添加もしくは含有せし
めておき、これと酸素を反応せしめSiの酸化熱に
よつて溶鋼の温度を維持する必要がある。しか
し、酸素を過剰に供給したり、或いは極端に少な
くしたりすると、酸化反応が進行したり、或いは
ガス雰囲気のCOガス分圧が低下したりするため
溶解した炭素の再酸化が起こつて加炭効率の低下
を惹起する。 以上の点より、炉外精錬炉の炉底ノズルより溶
鋼に供給、吹き込むガスとしてはアルゴン、窒素
の様な不活性ガスと酸素との混合気が好ましい。 次に、前述の様にステンレス溶鋼への加炭反応
は吸熱反応であるため、加炭操業中は何らかの方
法により熱を補給して溶鋼温度を維持する必要が
ある。AOD炉のごとき炉外精錬炉は通常電極の
様な加熱装置をもたないため、本発明による加炭
方法においては、好ましくはSi含有量の高い溶鋼
を用い、溶鋼中のSiと炉底から供給される混合気
中のＯとの酸化反応熱によつて熱補償を行ない、
溶鋼温度を維持する。 加炭反応による吸熱を補償するという観点から
は、加炭工程に供給する溶鋼の温度を最初から高
温にしておいても良いわけであるが、加炭反応に
よる吸熱度が大きく（１トンの溶鋼に１KgのＣを
溶解させると、すなわちＣ含有量を0.1％上昇せ
しめると、溶鋼温度は約３℃低下するといわれて
いる）、飽和濃度近く迄Ｃ含有量を上昇せしめる
場合、当初の溶鋼Ｃ含有量にもよるが、仮にＣ濃
度を３％から６％に上昇せしめると、吸熱によつ
て約100℃も溶鋼温度が低下する。しかしなが
ら、加炭による吸熱を補償するため、溶鋼温度を
最初から約100℃高めておくためには、電気炉な
どを用いても多量のエネルギーと時間を必要とす
る。例えばステンレス溶鋼の比熱を0.17とすると
この溶鋼１トンを100℃温度上昇させるのには
17000kcalの熱量を必要とする。これを電力で供
給するためには860kcal／kWhだから約20kWhの
電力を必要とし、一般的な電気炉での効率45％で
計算すると、44kWhの電力量に相当する。 この様な観点から本発明においては、加炭反応
による吸熱の補償を高Si含有量の溶鋼を用いるこ
とによつて解決したものである。 この様な高Si含有量の溶鋼を製造するには、通
常の電気アーク炉溶解によつて得た溶鋼にFeSi
の様なSi源を添加しても良いが、フエロニツケ
ル、フエロクロムの様な合金鉄製錬炉からの溶湯
を何らの前処理も加えず使用するのが有利であ
る。 高Si含有量の溶鋼を用いるのは、Ｃ歩留を高く
するためにも有利である。すなわち、反応速度論
的に、炉底ノズルから吹き込まれる混合気中の酸
素は溶鋼中のＣと反応するよりも優先的にSiと反
応し、Siとの反応によつて熱を発生すると同時に
Ｃとの反応はSiの存在により抑制されるからであ
る。また、Siの酸化反応によつてSiO2の富化した
スラグは適時排除され、加炭剤および／もしくは
CaO等の追加投入により処理が繰り返されるのが
好ましい。 この様に本発明は加炭と脱Siの両反応を同時に
進行せしめるのが著しい特徴である。 次に加炭操業に供給する溶鋼の温度について
は、加炭反応を促進する上からは高温程好ましい
が、炉外精錬炉の内張耐火物の寿命など経済性と
もあわせ考えた適切な温度とする必要がある。 ステンレス溶鋼への加炭操業の炭素源としての
炭素含有原料については、本発明においては、そ
の成分、形状などの制限は全くない。しかし、加
炭後の溶鋼の用途によつては、特定成分、例えば
Ｐ、Ｓなどの不純物の高い炭素原料は好ましくな
いこともある。また加炭反応を早めるという点か
らは、塊状よりも粒状もしくは粉状のものが好ま
しいこともある。炭素含有原料としては、石炭、
コークス、活性炭、など一般的な炭材を用いるこ
とができる。 以上の様に本発明は特に高価な炭素含有原料を
必要とせず、また複雑な装置やプロセスをも必要
とせずに、ステンレス溶鋼に容易に加炭できる方
法を提供するもので、その工業的価値は極めて大
きい。 次に本発明の趣旨をさらに明確にするため実施
例を示す。 実施例 １ フエロニツケル製錬炉からのフエロニツケル溶
湯とフエロクロム製錬炉からのフエロクロム溶湯
を混合してオーステナイト系ステンレス鋼
（SUS304L）製造用の粗溶鋼とした。この粗溶鋼
は温度1350℃で、成分は表−１の通りであつた。
り、特にステンレス鋼の粗溶鋼の加炭方法に関す
るものである。 ステンレス鋼においてＰ、Ｓ、Ｎ等は有害不純
物であり、これらの成分の含有量を低下させれば
種々の優れた特性を有する材料の得られることは
周知であるが、これらの不純物を除去することは
従来のステンレス溶製プロセスにおいて必ずしも
容易ではなかつた。 しかしながら最近、ステンレス粗溶鋼の炭素濃
度を高くしてフラツクス処理すれば、上記の不純
物の除去が比較的容易に行なえることが知られる
ようになつた。例えば特公昭57−25612号公報で
は溶鉄の炭素含有量が飽和乃至それに近い程度が
要求されており、特開昭57−70219号公報では、
溶融鉄合金のＣ濃度を４％上にしておくことを条
件のひとつとしている。 従来、この様な高含有量まで溶鋼へ加炭する方
法としては、電気アーク炉、高周波炉などの溶解
炉において高炭素の合金鉄（例えば高炭素フエロ
マンガンや高炭素フエロクロム）或いはフエロコ
ークスなどを添加する方法があつた。 しかしこれらの方法では加炭効率、すなわち溶
鋼への炭素溶解歩留が低いことや、炭素と共に他
の元素も必然的に添加されるため、操業が繁雑に
なるなどの欠点があつた。 この様にステンレス溶鋼への加炭、特に炭素の
極めて高濃度迄の加炭を容易且つ効率的に実施で
きる方法が求められていることに鑑み、本発明者
らは鋭意研究を重ねた結果、本発明に至つたもの
である。 すなわち本発明は、ステンレス精錬工程におい
て、炭素含有量の極めて高い溶鋼を容易に得る方
法を提供するものである。 本発明による加炭方法は、加炭を行なう溶鋼を
その底部にガス供給用の羽口（ノズル）を備えた
炉外精錬炉に供給し、この溶鋼に対し底部羽口か
らガスを供給して撹拌しながら上部より炭素含有
原料を添加して、溶鋼へ炭素含有原料を溶解せし
めることにより加炭を行なうものである。 この様な加炭を行なう炉外精錬炉としては、例
えばAOD炉のごとき炉底にガス供給用ノズルを
備えた炉が適している。 AOD炉はArgon−Oxygen−Decarburizationの
名称より自明の様に本来溶鋼の脱炭を目的として
開発されたもので、ステンレス製造用としてはそ
の脱炭、脱硫効果が極めて優れていることから、
近時、工業的に多数設置、操業されている。 本発明者らは、この様に本来脱炭用として開
発、設置されたAOD炉においても、一定の操業
条件さえととのえれば、容易にその溶鋼の炭素飽
和点近くもしくは飽和点まで加炭できる方法を見
出したものである。 加炭操業において、炉外精錬炉の底部ノズルよ
り溶鋼に吹き込むガスは溶鋼の撹拌と炭素の酸化
防止、さらには熱源の補給などの役目をもつてい
る。溶鋼への炭素の溶解速度を速める上で、溶鋼
と炭素含有原料の混合、接触を効率的に行なう必
要がある。一方、溶鋼への加炭反応は化学熱力学
的には吸熱反応であるため、溶鋼の温度維持のた
めには、溶鋼に例えばSiを添加もしくは含有せし
めておき、これと酸素を反応せしめSiの酸化熱に
よつて溶鋼の温度を維持する必要がある。しか
し、酸素を過剰に供給したり、或いは極端に少な
くしたりすると、酸化反応が進行したり、或いは
ガス雰囲気のCOガス分圧が低下したりするため
溶解した炭素の再酸化が起こつて加炭効率の低下
を惹起する。 以上の点より、炉外精錬炉の炉底ノズルより溶
鋼に供給、吹き込むガスとしてはアルゴン、窒素
の様な不活性ガスと酸素との混合気が好ましい。 次に、前述の様にステンレス溶鋼への加炭反応
は吸熱反応であるため、加炭操業中は何らかの方
法により熱を補給して溶鋼温度を維持する必要が
ある。AOD炉のごとき炉外精錬炉は通常電極の
様な加熱装置をもたないため、本発明による加炭
方法においては、好ましくはSi含有量の高い溶鋼
を用い、溶鋼中のSiと炉底から供給される混合気
中のＯとの酸化反応熱によつて熱補償を行ない、
溶鋼温度を維持する。 加炭反応による吸熱を補償するという観点から
は、加炭工程に供給する溶鋼の温度を最初から高
温にしておいても良いわけであるが、加炭反応に
よる吸熱度が大きく（１トンの溶鋼に１KgのＣを
溶解させると、すなわちＣ含有量を0.1％上昇せ
しめると、溶鋼温度は約３℃低下するといわれて
いる）、飽和濃度近く迄Ｃ含有量を上昇せしめる
場合、当初の溶鋼Ｃ含有量にもよるが、仮にＣ濃
度を３％から６％に上昇せしめると、吸熱によつ
て約100℃も溶鋼温度が低下する。しかしなが
ら、加炭による吸熱を補償するため、溶鋼温度を
最初から約100℃高めておくためには、電気炉な
どを用いても多量のエネルギーと時間を必要とす
る。例えばステンレス溶鋼の比熱を0.17とすると
この溶鋼１トンを100℃温度上昇させるのには
17000kcalの熱量を必要とする。これを電力で供
給するためには860kcal／kWhだから約20kWhの
電力を必要とし、一般的な電気炉での効率45％で
計算すると、44kWhの電力量に相当する。 この様な観点から本発明においては、加炭反応
による吸熱の補償を高Si含有量の溶鋼を用いるこ
とによつて解決したものである。 この様な高Si含有量の溶鋼を製造するには、通
常の電気アーク炉溶解によつて得た溶鋼にFeSi
の様なSi源を添加しても良いが、フエロニツケ
ル、フエロクロムの様な合金鉄製錬炉からの溶湯
を何らの前処理も加えず使用するのが有利であ
る。 高Si含有量の溶鋼を用いるのは、Ｃ歩留を高く
するためにも有利である。すなわち、反応速度論
的に、炉底ノズルから吹き込まれる混合気中の酸
素は溶鋼中のＣと反応するよりも優先的にSiと反
応し、Siとの反応によつて熱を発生すると同時に
Ｃとの反応はSiの存在により抑制されるからであ
る。また、Siの酸化反応によつてSiO2の富化した
スラグは適時排除され、加炭剤および／もしくは
CaO等の追加投入により処理が繰り返されるのが
好ましい。 この様に本発明は加炭と脱Siの両反応を同時に
進行せしめるのが著しい特徴である。 次に加炭操業に供給する溶鋼の温度について
は、加炭反応を促進する上からは高温程好ましい
が、炉外精錬炉の内張耐火物の寿命など経済性と
もあわせ考えた適切な温度とする必要がある。 ステンレス溶鋼への加炭操業の炭素源としての
炭素含有原料については、本発明においては、そ
の成分、形状などの制限は全くない。しかし、加
炭後の溶鋼の用途によつては、特定成分、例えば
Ｐ、Ｓなどの不純物の高い炭素原料は好ましくな
いこともある。また加炭反応を早めるという点か
らは、塊状よりも粒状もしくは粉状のものが好ま
しいこともある。炭素含有原料としては、石炭、
コークス、活性炭、など一般的な炭材を用いるこ
とができる。 以上の様に本発明は特に高価な炭素含有原料を
必要とせず、また複雑な装置やプロセスをも必要
とせずに、ステンレス溶鋼に容易に加炭できる方
法を提供するもので、その工業的価値は極めて大
きい。 次に本発明の趣旨をさらに明確にするため実施
例を示す。 実施例 １ フエロニツケル製錬炉からのフエロニツケル溶
湯とフエロクロム製錬炉からのフエロクロム溶湯
を混合してオーステナイト系ステンレス鋼
（SUS304L）製造用の粗溶鋼とした。この粗溶鋼
は温度1350℃で、成分は表−１の通りであつた。
【表】
この粗溶鋼24000Kgを容量30TのAOD炉（炉底
にガス供給用ノズルをもつ）に装入し、AOD炉
の底部ノズルからO2ガスとArガスの混合気を
O2：Ar比＝３：１、O2量900Nm3／hr、Ar量
300Nm3／hrの条件で粗溶鋼に吹き込み、溶鋼温
度を1520℃とした。この際、温度調整用冷材とし
て塊状の高炭素フエロクロム（成分はＣ：7.93
％、Si：1.90％、Ｐ：0.022％、Ｓ：0.040％、
Cr：52.02％）3100Kg及び造滓材として石灰石400
Kg、生石灰100Kgの添加も行なつた。この操作は
約44分間で行なつた。この操作後の粗溶鋼成分は
表−２の様になつた（重量は26300Kg）
にガス供給用ノズルをもつ）に装入し、AOD炉
の底部ノズルからO2ガスとArガスの混合気を
O2：Ar比＝３：１、O2量900Nm3／hr、Ar量
300Nm3／hrの条件で粗溶鋼に吹き込み、溶鋼温
度を1520℃とした。この際、温度調整用冷材とし
て塊状の高炭素フエロクロム（成分はＣ：7.93
％、Si：1.90％、Ｐ：0.022％、Ｓ：0.040％、
Cr：52.02％）3100Kg及び造滓材として石灰石400
Kg、生石灰100Kgの添加も行なつた。この操作は
約44分間で行なつた。この操作後の粗溶鋼成分は
表−２の様になつた（重量は26300Kg）
【表】
除滓後、表−２の成分の粗溶鋼に対し、O2ガ
スとArガスの混合気をO2：Ar比＝３：１、O2量
900Nm3／hr、Ar量300Nm3／hrの条件で供給しな
がら、先ず電極屑（通常の製鉄用電気アーク炉に
用いられる電極をこぶし大に破砕したものでＣ含
有量99％）1000Kgと低炭素フエロニツケル（溶鋼
Ni含有量の調整と冷却材用として使用。成分は
Ｃ：0.010％、Ni：21.60％、Fe：残分）900Kgを
添加し、加炭操業を行なつた。この条件で加炭を
14分間行ない、その後で生石灰50Kgと加灰材とし
て高純度コークス（Ｃ含有量99％、粒度１〜５
mm）500Kgを、さらに12分経過後生石灰20Kgと高
純度コークス180Kgをそれぞれ添加し、この加炭
操業を14分間行なつた。加炭操業完了後は生石灰
30Kgと石灰石300Kgを追加投入し、10分間の吹錬
を行なつてから除滓した。 この加炭操業の詳細を表−３に示した。 この加炭操業を完了した後の最終溶鋼の成分を
表−４に示した。この最終溶鋼の重量は26000Kg
であつた。
スとArガスの混合気をO2：Ar比＝３：１、O2量
900Nm3／hr、Ar量300Nm3／hrの条件で供給しな
がら、先ず電極屑（通常の製鉄用電気アーク炉に
用いられる電極をこぶし大に破砕したものでＣ含
有量99％）1000Kgと低炭素フエロニツケル（溶鋼
Ni含有量の調整と冷却材用として使用。成分は
Ｃ：0.010％、Ni：21.60％、Fe：残分）900Kgを
添加し、加炭操業を行なつた。この条件で加炭を
14分間行ない、その後で生石灰50Kgと加灰材とし
て高純度コークス（Ｃ含有量99％、粒度１〜５
mm）500Kgを、さらに12分経過後生石灰20Kgと高
純度コークス180Kgをそれぞれ添加し、この加炭
操業を14分間行なつた。加炭操業完了後は生石灰
30Kgと石灰石300Kgを追加投入し、10分間の吹錬
を行なつてから除滓した。 この加炭操業の詳細を表−３に示した。 この加炭操業を完了した後の最終溶鋼の成分を
表−４に示した。この最終溶鋼の重量は26000Kg
であつた。
【表】
【表】
溶鋼温度及び溶鋼Ｃ濃度は各時期終了後の値で
ある。 この操業におけるＣ収支は
ある。 この操業におけるＣ収支は
【表】
従つて実施例１におけるＣ歩留は
1427／2814×100＝50.7％であつた。
一方、加炭材として添加したこぶし大ないし人
頭大の電極屑は実施例１の除滓時において約500
Kgが未反応のまま固体としてスラグと同時に回収
されたため、この量を入量から削除するとＣ歩留
は、 1427／2814−（500×0.99）＝61.5％ となる。 また、この加炭操業においては、加炭材の添加
より終了迄の時間は50分を要しており、この間溶
鋼のＣ濃度は（5.49−3.52）＝1.97％上昇してい
る。従つて加炭速度は0.04％／minであつた。
（但し、表−３、第４期の造滓に要した時間10分
を除くと、6.01−3.52／40＝0.06％／minとな
る。）
頭大の電極屑は実施例１の除滓時において約500
Kgが未反応のまま固体としてスラグと同時に回収
されたため、この量を入量から削除するとＣ歩留
は、 1427／2814−（500×0.99）＝61.5％ となる。 また、この加炭操業においては、加炭材の添加
より終了迄の時間は50分を要しており、この間溶
鋼のＣ濃度は（5.49−3.52）＝1.97％上昇してい
る。従つて加炭速度は0.04％／minであつた。
（但し、表−３、第４期の造滓に要した時間10分
を除くと、6.01−3.52／40＝0.06％／minとな
る。）
Claims (1)
- １ 炉底にガス供給ノズルを備えた炉外精錬炉に
対して、高Si含有量の溶鋼を供給し、この炉底ノ
ズルから不活性ガスと酸素の混合気を供給して粗
溶鋼を撹拌しながら、炉外精錬炉の上部羽口より
炭素含有原料を供給することを特徴とする溶鋼へ
の加炭方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20029882A JPS5993822A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 溶鋼への加炭方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20029882A JPS5993822A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 溶鋼への加炭方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993822A JPS5993822A (ja) | 1984-05-30 |
| JPS628488B2 true JPS628488B2 (ja) | 1987-02-23 |
Family
ID=16421986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20029882A Granted JPS5993822A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 溶鋼への加炭方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993822A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017018903A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 太平洋セメント株式会社 | 廃活性炭の再生処理方法及び加炭材の製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6258647B2 (ja) * | 2013-09-20 | 2018-01-10 | 太平洋セメント株式会社 | 加炭材の製造方法並びに使用済み活性炭の利用方法 |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP20029882A patent/JPS5993822A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017018903A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 太平洋セメント株式会社 | 廃活性炭の再生処理方法及び加炭材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5993822A (ja) | 1984-05-30 |
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