JP2001032009A

JP2001032009A - クロムを含有する溶鋼の精錬方法

Info

Publication number: JP2001032009A
Application number: JP11205145A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Miyamoto; 健一郎宮本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】脱炭スラグに含まれるクロム酸を短時間に還
元し、クロムの酸化損失を少なくし、精錬炉の耐火物の
損耗を抑制できるクロムを含有する溶鋼の精錬方法を提
供する。【解決手段】精錬炉１により溶鉄６の脱炭精錬を行っ
た際に生成した脱炭スラグ８を精錬炉１内に残留させて
溶鋼７を排出し、該精錬炉１内に溶鉄１１を装入し、吹
酸を行って脱炭スラグ８に含まれるクロムを溶鉄１１中
に回収してから脱炭スラグ８のみを排滓して、引き続き
溶鉄１１を脱炭精錬する溶鋼の精錬方法において、全吹
酸量の６０〜８０％を吹酸した後に、送酸速度を低下さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロムを含有する
溶鉄の脱炭精錬の際に、生成した脱炭スラグ中のクロム
を溶鉄に還元回収するクロムを含有する溶鋼の精錬方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス溶鋼の精錬は、転炉、電気炉
等の精錬炉に炭素を２重量％以上含有する溶鉄とフェロ
クロム等の合金鉄を装入し、ランスから酸素を吹き込む
（吹酸）ことにより、炭素濃度を０．３〜０．８重量％
程度とする溶鋼（粗溶鋼）を溶製し、この粗溶鋼をＲＨ
−ＯＢ、ＶＯＤ、一本の大径の浸漬管からなる減圧精錬
装置等の二次精錬炉を用いて、減圧下で吹酸し、クロム
の酸化を抑制しながら脱炭精錬を行う方法が広く行われ
ている。しかし、精錬炉を用いた吹酸による脱炭精錬の
場合は、溶鋼中の炭素濃度の低下に伴って脱炭スラグ中
にクロム酸（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）が増加するため、フェロシリ
コンを添加してクロム酸の還元を行って、溶鋼中に回収
することが必要であり、還元用の合金鉄のコストが高く
なったり、脱炭スラグの増加や耐火物の損耗等の問題が
あった。この対策として、例えば、特開昭５３−１１９
２１０号公報には、精錬炉を用いて吹酸による脱炭精錬
を行った際に、生成した脱炭スラグを冷却固化するか、
あるいはこれを粉砕してから、次の精錬に添加すること
により、溶鉄中の炭素やシリコン（Ｓｉ）によって還元
し、溶鋼中に回収する方法が記載されている。更に、特
開平８−８５８１４号公報では、溶鉄のＳｉ濃度を０．
３０〜０．５０重量％程度に調整し、含有する炭素と併
用し、且つ溶鉄の温度を１４００℃以上にし、不活性ガ
スを吹き込んで攪拌することにより、脱炭スラグ中のク
ロム酸の還元速度を高位に維持して還元効率を高めてい
る。また、特開平９−３１５１５号公報には、吹酸によ
る脱炭精錬を行っている際に、吹酸火点の発光スペクト
ル分析により溶鋼中のクロム値（Ｃｒ％）を求め、送酸
速度と溶鋼中のクロム値の比を所定の範囲になるよう
に、送酸速度を調整して、高価な還元剤の節減と耐火物
の損耗を抑制することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５３−１１９２１０号公報では、脱炭スラグを冷却固化
したもの、あるいはこれを粉砕したものを用いるため、
脱炭スラグが保有する熱を有効に活用できない。しか
も、脱炭スラグを再度溶解する必要があり、溶鉄中の炭
素やＳｉ等により還元を行うのに要する時間が長くなり
精錬時間が延長する。更に、特開平８−８５８１４号公
報では、溶鉄のＳｉ濃度を高めることで、脱炭スラグ中
のクロム酸の還元効率をある程度良くできるが、Ｓｉの
酸化等により最終的な脱炭スラグ量が増加し、脱炭スラ
グに含まれる全クロム酸の量が増加し、結果としてクロ
ムの損失を招く。しかも、不活性ガスにより溶鉄と脱炭
スラグを攪拌するため、精錬の経過と共に炉内の温度が
低下し、還元精錬を行った後の脱炭スラグの排滓作業に
支障をきたす等の問題がある。また、特開平９−３１５
１５号公報では、溶鉄中のクロム値に応じて送酸速度を
調整するため、還元精錬の初期の溶鉄中のクロム値が低
い状態におけるクロム酸の還元速度が低下し、精錬時間
の延長や耐火物の損耗を招く等の問題がある。このよう
に、脱炭スラグに含まれるクロム酸を溶鉄中に回収する
従来の方法では、脱炭スラグの保有熱を有効に活用でき
ないか、あるいは還元の精錬時間の延長やクロムの酸化
損失、耐火物の損耗等が生じ、脱炭スラグを安定して活
用する方法が確立されていなかった。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、脱炭スラグに含まれるクロム酸を短時間に還元し、
クロムの酸化損失を少なくし、精錬炉の耐火物の損耗を
抑制できるクロムを含有する溶鋼の精錬方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明の
クロムを含有する溶鋼の精錬方法は、精錬炉により溶鉄
Ａの脱炭精錬を行った際に生成した脱炭スラグを前記精
錬炉内に残留させて溶鋼を排出し、該精錬炉内に溶鉄Ｂ
を装入し、吹酸を行って前記脱炭スラグに含まれるクロ
ムを前記溶鉄Ｂ中に回収してからスラグのみを排滓し
て、引き続き前記溶鉄Ｂを脱炭精錬する溶鋼の精錬方法
において、全吹酸量の６０〜８０％を吹酸した後に、送
酸速度を低下させている。この方法により、脱炭スラグ
中のクロム（クロム酸）の還元速度が速い精錬の初期
に、十分に酸素を供給して迅速に還元し、還元精錬の後
期に残留するクロムを少なくするので、短時間の内にク
ロムを溶鉄中に回収することができる。しかも、還元精
錬中の未還元のクロムを少なくし、精錬時間を短かくで
きるので精錬炉の耐火物を損耗を抑制することができ
る。

【０００６】ここで、前記送酸速度を段階的に低下させ
てもよい。これにより、還元精錬の末期の溶鋼温度の上
昇とクロムの再酸化を抑制し、精錬炉の耐火物の損耗を
防止することができる。

【０００７】更に、前記送酸速度を連続して低下させる
こともできる。送酸速度を連続して低下させることによ
り、還元精錬の末期の溶鋼温度の上昇とクロムの再酸化
を抑制し、精錬炉の耐火物の損耗等をより確実に防止す
ることができる。

【０００８】また、前記送酸速度の低下により減少する
酸素量と同量の不活性ガスを供給することもできる。こ
れにより、攪拌を十分に行って溶鋼と脱炭スラグを積極
的に接触させて、還元精錬の後期の還元速度を高位に維
持することができ、未還元のクロムを抑制することがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
クロムを含有する溶鋼の精錬方法に適用されるクロム含
有溶鋼の精錬装置の全体図、図２は同クロム含有溶鋼の
精錬装置を用いた精錬工程の説明図、図３は溶鉄の吹酸
量とクロムの還元速度の関係を表すグラフ、図４は吹酸
量と溶鉄の温度の関係を表すグラフ、図５は溶鉄の吹酸
量とクロムの還元速度の関係を表すグラフである。図１
に示すように、本発明の一実施の形態に係るクロムを含
有する溶鋼の精錬方法に適用されるクロム含有溶鋼の精
錬装置１３は、精錬炉の一例である上底吹き転炉１と、
上底吹き転炉１内の溶鉄に上方から吹酸するランス２
と、上底吹き転炉１内にフェロクロム合金、フラック
ス、炭材等を添加するシュート４と、底部から不活性ガ
スを吹き込むノズル３を有している。このノズル３は、
外側の管に冷却流体を流して保護するように二重管構造
にしている。また、上底吹き転炉１の側壁部には、精錬
を終了した溶鋼を出鋼するための出鋼口５を備えてい
る。

【００１０】次に、前記クロム含有溶鋼の精錬装置１３
を適用した本発明の一実施の形態に係るクロムを含有す
る溶鋼の精錬方法について、図２に示す精錬工程に従っ
て説明する。まず、第１工程は、上底吹き転炉１を用い
た脱炭工程であり、溶鉄（溶銑）６にフェロクロム合金
及びフラックス等をシュート４から添加し、ランス２か
ら吹酸し、底部のノズル３から不活性ガスを吹き込み、
吹酸による溶鉄６の脱炭精錬を行う。そして、溶鉄６
は、脱炭精錬により炭素が０．３〜０．８重量％程度に
脱炭されて溶鋼７が溶製される。この脱炭精錬の開始と
共に、クロム酸（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）が生成され、終了時に
は、クロム酸を多量に含有した脱炭スラグ８が形成され
る。第２工程では、上底吹き転炉１を傾転し、前記脱炭
スラグ８を炉内に残留させて、溶鋼７を出鋼口５から取
鍋９に出鋼し、上底吹き転炉１をもとに戻す。第３工程
では、上底吹き転炉１の炉内に脱炭スラグ８を残留させ
た状態で、溶銑鍋１０から溶鉄（溶銑）１１を装入す
る。更に、第４工程は、脱炭スラグ８の還元精錬を行う
工程であり、脱炭スラグ８に含有されたクロム酸を溶鉄
１１中に還元して回収する。この還元精錬は、上底吹き
転炉１の炉内にシュート４から炭材等を添加し、ランス
２から吹酸して昇熱し、底部のノズル３から不活性ガス
の吹き込みを行い、脱炭スラグ８中のクロム酸を還元す
る。第５工程は、スラグ排滓工程であり、還元精錬でク
ロムの回収を完了した脱炭スラグ８を排滓鍋１２に排滓
する。そして、引き続き、溶鉄１１は、脱炭精錬され
る。すなわち、第１から第５までの工程が、矢印（図２
中実線）で示すように連続して繰り返されることにな
る。

【００１１】特に、第４工程の脱炭スラグ８の還元精錬
においては、ランス２から吹き込まれる吹酸量（送酸速
度）や上底吹き転炉１内の攪拌状態によって、クロム酸
の還元の効率が大きく影響を受ける。即ち、還元精錬の
初期には、溶鉄１１及び脱炭スラグ８に、十分に熱を付
与し、反応を活発にすることにより還元速度を高位に維
持する。これは、初期が熱供給律速域であるので、送酸
速度を速くして吹酸することにより達成できる。しか
し、還元精錬の後期では、脱炭スラグ８のクロム酸が還
元されて溶鉄１１中へ移動する移動律速域になる。この
場合、送酸速度を速くした吹酸を行うと、還元された溶
鉄１１中のクロムの再酸化、鉄の酸化や熱の供給過剰に
なり、還元剤原単位の増加や鋼浴温度の上昇による耐火
物の溶損等の支障を招く。従って、還元精錬の初期で
は、脱炭スラグ８のクロム酸を還元するのに必要な全酸
素量の６０〜８０％を一定の送酸速度で吹酸し、後期に
は、段階的あるいは連続的に送酸速度を減速させながら
吹酸を行う。図３に示すように、吹酸量が全酸素量の６
０％に達する前に送酸速度を減ずると、点線（比較例）
のように、熱供給律速域からクロムのスラグへの移動律
速域に遷移する前の範囲において、吹酸量を低下させる
ことになり、クロムの還元速度が早い時点から落ち過ぎ
て精錬時間が大幅に延長したり耐火物の損耗を生じる。

【００１２】一方、図４に示すように、吹酸量が全酸素
量の８０％を超えて送酸速度を減ずると、点線（比較
例）に示すように、スラグへのクロムの移動律速域に遷
移した後にも高速で精錬することになり、必要以上の熱
の供給が起こり、溶鋼の温度が過剰に上昇し、精錬炉の
耐火物の損耗を招く。また、還元精錬の後期では、送酸
速度を段階的あるいは連続的に減少しながら吹酸を行う
が、この送酸速度が減少した量（吹酸量）に見合う量の
不活性ガスの一例であるアルゴンガスをランス２から供
給し、酸素とアルゴンガスの混合ガスによって、吹き込
み速度（見掛け送酸速度）が低下するのを防止する。不
活性ガスを補充する量が送酸速度の減少した量より少な
いと、脱炭スラグ８の攪拌が不足するため、脱炭スラグ
８中のクロムの移動が阻害され、還元速度が低下し、還
元精錬の時間が延長する。更に、不活性ガスを補充する
量が送酸速度の減少した量より多いと、ランス２からの
混合ガスの吹き込み速度（見掛け送酸速度）が過剰にな
り、スピッティングの発生に伴う歩留りの低下や飛散し
た地金の処理等による作業性の悪化等を生じる。

【００１３】図５には、還元精錬の初期では、脱炭スラ
グのクロム酸を還元するのに必要な全酸素量の６０〜８
０％を一定の送酸速度で吹酸し、後期を段階的あるいは
連続的に減速して吹酸し、送酸速度が減少した量（吹酸
量）に見合う量の不活性ガスを補充してランスからの混
合ガスの吹き込み速度を低下させない場合を実線で示し
てあり、還元精錬の初期の還元速度を高位に安定して維
持でき、後期の還元速度の低下期間を少なくし、精錬時
間を大幅に短縮することができる。しかし、全酸素量の
６０〜８０％を一定の送酸速度で吹酸し、後期には、連
続的に減速して吹酸し、送酸速度が減少した量（吹酸
量）に見合う量の不活性ガスを補充しない比較例（点線
で示す）の場合は、還元速度が大幅に低下し、吹錬時間
が大幅に延長する。また、還元精錬の後期においては、
ランス２に不活性ガスを混合して供給することにより、
脱炭スラグ８の攪拌の保証、熱の過剰供給による異常な
温度の上昇、耐火物の損耗等の抑制に加え、雰囲気中の
ＣＯ分圧（Ｐｃｏ）を低下して、溶鉄１１中のクロムの
還元効率をより向上することができる。

【００１４】

【実施例】上底吹き転炉を用いて、炭素を３重量％以上
含む１５０トンの溶鉄にフェロクロムを装入して、ラン
スから酸素流量を２８０００Ｎｍ³ ／ｈｒで吹酸し、脱
炭精錬を行って、炭素が０．７重量％以下のクロム含有
溶鋼を溶製した。この脱炭精錬によって酸化クロムを含
有した脱炭スラグが形成され、クロムを含有した溶鋼を
出鋼し、この脱炭スラグを炉内に残留させた。そして、
炉内に新たに溶鉄を装入し、炭材を添加しながらランス
から吹酸しながら還元精錬を開始し、表１に示す還元精
錬の初期の送酸速度変更点（対全酸素量％）から送酸速
度を減少し、送酸速度の減少と共にアルゴンガス補充率
（対送酸速度低下量％）を調整して還元精錬を終了し
た。そして、溶鉄の還元終了時の温度上昇（℃）、耐火
物溶損状況、クロム還元歩留り、地金付着状況、生産性
等を調査した。表１に示すように、実施例１〜４は、吹
酸する全酸素量の６０〜８０％の範囲から送酸速度を変
更し、送酸速度低下量の同量のアルゴンガスを補充した
場合であり、前記の還元終了時の温度上昇、耐火物溶損
状況等いずれの項目についても良好であり、生産性が大
であり、総合評価として良好（○）であった。

【００１５】

【表１】

【００１６】これに対し、比較例５、６は、吹酸する全
酸素量％の６０〜８０％の範囲から外れて送酸速度を変
更し、送酸速度低下量と同量の不活性ガスをを補充した
場合であり、比較例５では、還元速度が悪くなり生産性
が低下した。比較例６では、還元終了時の温度が上昇
し、耐火物溶損が大きくなり、いずれも総合評価として
悪い（×）結果となった。

【００１７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、底部のノズルからの不活性ガスの
一部を酸素に置換して吹き込んでも良い。更に、脱炭ス
ラグ中のクロムの還元を行う際に、アルミ合金、アルミ
ドロス等の還元剤を用いることもできる。また、精錬炉
としては、上底吹き転炉にかえて、上吹き転炉、電気
炉、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ−Ｏｘｙｇｅｎ−Ｄｅｃａｒｂ
ｕｒｉｚａｔｉｏｎ）等を用いることもできる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜４記載のクロムを含有する溶
鋼の精錬方法は、全吹酸量の６０〜８０％を吹酸した後
に、吹酸の送酸速度を低下させるので、クロム酸の還元
速度を速くして精錬時間を短縮し、クロムを溶鉄中に効
率良く回収でき、精錬炉の耐火物の損耗を抑制すること
ができる。

【００１９】特に、請求項２記載のクロムを含有する溶
鋼の精錬方法は、送酸速度を段階的に低下させるので、
溶鋼温度の上昇の防止とクロムの再酸化を抑制し、精錬
炉の耐火物の損耗を防止することができる。

【００２０】請求項３記載のクロムを含有する溶鋼の精
錬方法は、送酸速度を連続して低下させるので、還元精
錬の末期の溶鋼温度の上昇とクロムの再酸化を抑制し、
精錬炉の耐火物の損耗等をより確実に防止することがで
きる。

【００２１】請求項４記載のクロムを含有する溶鋼の精
錬方法は、送酸速度の低下により減少する酸素量と同量
の不活性ガスを供給するので、溶鉄と脱炭スラグを積極
的に接触させて、還元精錬の後期の還元速度を高位に維
持することができ、未還元のクロム酸を抑制してクロム
の歩留りを安定して向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るクロムを含有する
溶鋼の精錬方法に適用されるクロム含有溶鋼の精錬装置
の全体図である。

【図２】同クロム含有溶鋼の精錬装置を用いた精錬工程
の説明図である。

【図３】溶鉄の吹酸量とクロムの還元速度の関係を表す
グラフである。

【図４】吹酸量と溶鉄の温度の関係を表すグラフであ
る。

【図５】溶鉄の吹酸量とクロムの還元速度の関係を表す
グラフである。

【符号の説明】

１：上底吹き転炉、２：ランス、３：ノズル、４：シュ
ート、５：出鋼口、６：溶鉄、７：溶鋼、８：脱炭スラ
グ、９：取鍋、１０：溶銑鍋、１１：溶鉄、１２：排滓
鍋、１３：クロム含有溶鋼の精錬装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】精錬炉により溶鉄Ａの脱炭精錬を行った
際に生成した脱炭スラグを前記精錬炉内に残留させて溶
鋼を排出し、該精錬炉内に溶鉄Ｂを装入し、吹酸を行っ
て前記脱炭スラグに含まれるクロムを前記溶鉄Ｂ中に回
収してから前記脱炭スラグのみを排滓して、引き続き前
記溶鉄Ｂを脱炭精錬する溶鋼の精錬方法において、全吹
酸量の６０〜８０％を吹酸した後に、送酸速度を低下さ
せることを特徴するクロムを含有する溶鋼の脱炭精錬方
法。
【請求項２】請求項１記載のクロムを含有する溶鋼の
精錬方法において、前記送酸速度を段階的に低下させる
クロムを含有する溶鋼の精錬方法。
【請求項３】請求項１記載のクロムを含有する溶鋼の
精錬方法において、前記送酸速度を連続して低下させる
クロムを含有する溶鋼の精錬方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のク
ロムを含有する溶鋼の精錬方法において、前記送酸速度
の低下により減少する酸素量と同量の不活性ガスを供給
するクロムを含有する溶鋼の精錬方法。