JPH01172505A

JPH01172505A - 含Ｃｒ銑の脱炭方法

Info

Publication number: JPH01172505A
Application number: JP33097987A
Authority: JP
Inventors: Haruyoshi Tanabe; 治良田辺; Masahiro Kawakami; 川上　正弘; Kenji Takahashi; 謙治高橋; Katsuhiro Iwasaki; 克博岩崎; Shigeru Inoue; 茂井上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1989-07-07
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JP2615728B2

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〕本発明は含Ｃｒ銑の脱炭方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

一般に、ステンレス鋼等の高ｃｒｔｌｌは、クロム鉱石
から製造されたフェロクロムを溶解炉へ合金材として投
入して溶解し、これを脱炭処理することにより溶製され
る。

この脱炭処理を大気圧下で行う方法として所謂ＡＯＤ法
やＬＤ−ＯＢ法等が知られているが。

これらの方法は真空方式であるＶＯＤ法やｖ。

ＤＣ法に較べ設備コストが低くて済む反面、Ｃｒ酸化ロ
スが非常に大きいという難点がある。

本発明は、大気圧下においてこのようなＣｒ酸化ロスを
抑えつつ脱炭処理を行うことができる方法を提供せんと
するものである。

〔問題を解決するための手段〕

フェロクロムの溶解工程では脱炭も行われるため、その
ままではＣｒ酸化ロスが著しく、このためスラグに還元
剤としてＦｅ−５ｉを投入している。ところが、このＦ
ｅ　−Ｓｉの投入により母溶湯中にＳＬが大量に含まれ
ることになり、このＳＬが続く脱炭工程において脱珪さ
れ。、耐火物に対して非常に有害な酸化性スラグを生成
してしまうという問題がある。このため従来では、スラ
グ中に中和剤としてＣａＯを投入し、耐火物の損耗を防
止しているが、このような操業では必然的にスラグが大
量に生じていた。

また、ＬＤ−ＯＢ法等では熱源用として炭材が投入され
、溶湯中のＳ濃度が高くなる。このため、脱炭終了後、
酸化Ｃｒの還元とともに脱硫を行う必要があるが、この
脱硫性を高める上でも多量のスラブが必要となる。

このように従来の脱炭吹錬は多量のスラグを形成した下
で行われていたものであるが、このようなスラグ量その
ものがＣｒ酸化ロスにおよぼす影響については、特に定
量的で詳細な検討の対象にはされていなかった。

これに対し、本発明者等はこのように多量に形成される
スラグに着目し、スラグ量とＣｒ酸化ロスとの関係につ
いて検討を行った。この結果、脱炭吹錬中のスラグ量と
Ｃｒ酸化ロスとの間には強い相関関係があり、スラグ量
を低く抑えつつ吹錬を行うことにより、Ｃｒ酸化ロスを
効果的に低下させ得ることを見い出した。

本発明は、このような事実に基づき、さらにＣｒ酸化ロ
スを効果的に防止し得る適正スラグ量の範囲を解明する
ことによりなされていたもので、その特徴とするところ
はスラグ量を５０ｋｇ／溶湯Ｔｏｎ以下としつつ脱炭吹
錬を行うことにある。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において、スラグ量を上記範囲に抑えることによ
ってＣｒ酸化ロスが低減するのは次のような理由による
ものと考えられる。すなわち、脱炭処理においては上吹
きの０２は以下のような反応を生じさせる。

（溶湯中）　　　　　　　（ガス）（溶湯中）　　　　　　　　（スラグ）上記（１）及び
（２）式から、下記（３）式が成立する。

Ｃｒ２Ｏ３＋　３Ｃ＝　　２Ｃｒ　＋　３ＧＯ・−（３
）（スラグ）　（溶湯中）（溶湯中）（ガス）このよう
に上吹き０２によって生成したＣｒ２Ｏ３は溶湯中Ｃに
より還元されることが判る。

ここで、還元作用すなわち上記（３）式の反応を右方向
へ進行させるためには、スラグ中のＣｒ２Ｏ，の濃度を
上げることが重要である。このＣｒ２Ｏ，濃度を上昇さ
せるには、スラブ全体の量を減らすことが有効であり、
これにより上記（３）式の反応が生じ易くなり、この結
果Ｃｒ２Ｏ，の還元が促進され、Ｃｒロスが効果的に低
減する。また炉体耐大物（マグクロ、マグ・カーボン、
マグドロ等）を構成するＭｇＯの溶損によりスラグ中に
は１０〜３０％程度のＭｇＯが含まれているが、このＭ
ｇＯはＣｒ２Ｏ３と結合してＩ溶融の阿ｇｏ−Ｃｒ２０
゜スピネルを生成させるため、スラグ量が多いと、この
点からもスラグ中に溶解しているＣｒ２Ｏ３濃度が低下
し、還元作用が得にくくなる。

そして、このようなスラグ量低下によるＣｒ酸化ロス低
減効果は、スラブ量を５０ｋｇ／溶湯Ｔｏｎ以下で吹錬
処理した場合に極めて顕著になることが判明した。

本発明を適用すべき脱炭吹錬の方式は特に限定されるも
のではないが、本発明者等が開発した次のような脱炭方
法によれば、より高いＣｒ酸化ロス防止効果が得られる
。

この脱炭方法は、第１図に示すように底吹き羽口２と上
吹きランス１とを備えた容器内の高Ｃｒ溶銑に対し、上
吹きランス１から、不活性ガス（Ｎ２．Ａｒ等）で希釈
した脱炭用０□を上吹きするとともに、底吹き羽口２か
ら不活性ガス（Ｎ２゜Ａｒ等）を吹き込んで溶銑を強撹
拌することにより脱炭処理を行うものである。

従来知られているＡＯＤ法では、ｏ２を炉底側の羽口か
ら吹き込む方法が採られているが、本発明者等の検討に
よれば、底吹き０２がｃｒｙ化ロスを増大させる大きな
原因であることが判った。すなわち、ｏ２底吹きでは溶
鋼静圧が加わるため００分圧が高くなり、この結果、脱
炭反応が阻害され、脱炭用０２がＣｒを酸化させてしま
う。このため本脱炭法では、０２底吹きは行わず、上吹
きランス１から送酸を行う。

しかし、この上吹きを単に純０２で行うだけでは効果が
不十分であることが刊った。これは、脱炭反応はランス
送酸による火点において最も激しく生じるが、０２だけ
の送酸ではこの部分の００分圧が非常に高くなり、この
結果、脱炭反応が阻害され、０２がＣｒを酸化させてし
まうことによるものである。このため、本脱炭法では不
活性ガス（Ｎ２．Ａｒ等）で希釈した０２を上吹きする
ようにし、これによって火点における００分圧を下げ、
脱炭反応を促進させるようにしたものである。なお、上
吹きランスからは処理時間を短くするため大量送酸する
ことが好ましい。

さらに本脱炭法では、溶湯と上吹き０２との混合を促進
させるため、底吹き羽口２から不活性ガスを吹き込み、
溶湯を適度に強撹拌するものであり、この底吹き不活性
ガスによる適度な強撹拌と、上記ランスによる不活性ガ
ス希釈０２の上吹きとの組み合わせによりＣｒ酸化ロス
を抑えた効率的な脱炭処理が可能である。

溶湯を適度に強撹拌するためには大量の不活性ガスを吹
き込む必要がある。しかし、ガス量が多すぎると溶湯が
飛散して問題を生じるおそれがあり、このため０．５〜
５　Ｎｔｌ／分・溶湯Ｔｏｎ、好ましくは１〜３　Ｎｄ
１分・溶湯Ｔｏｎ程度の量のガスを吹き込むことが好ま
しい。

また、以上のような脱炭吹錬において、Ｃｒ酸化ロスを
より適切に防止するためには、Ｃレベルの低減にしたが
って送重量を絞っていくことが有効である。しかし、一
般に上吹きランスによる送酸において、同一ノズルで送
酸量を絞るということは、吹込圧力の低下という面から
限界があり、最大でも１／２程度までしか送酸量の絞り
込みができない。

このような問題に対して、上吹きガス中の希釈用不活性
ガスの割合を、脱炭の進行にしたがって吹錬途中から順
次高め、これに伴い送酸量を絞るようにすることが好ま
しく、これによって吹込圧力を過度に低下させることな
く送酸量を絞り込むことができる。

このような不活性ガスの増大と送酸量の絞り込みは、連
続的或いは段階的に行うことができる。

以上のような脱炭方式は、その方式そのものがＣｒ酸化
ロスの防止に有効であり１本発明法との組み合わせによ
り、より高度のＣｒｌ化ロス防止効果を得ることができ
る。

また、本発明を実施するに当たっては、脱炭すべき溶銑
中の（Ｓｉ）、　（Ｓ）分が出来るだけ低いほうがスラ
ブ量をコントロール（低減）する上で有利であることは
言うまでもなく、このため、従来の各種脱炭方式に適用
する場合１本発明の実施可能な製造条件を選定す八きこ
とは当然である。

この点上述した新たな脱炭方式では、Ｆｅ　−Ｓｉ等の
還元剤の添加量を低く抑えることができることから、ス
ラブ量のコントロールも容易であるという優れた利点が
ある。

なお、本発明者等はフェロクロム等を用いることなく、
Ｃｒ鉱石等の原料から面接合Ｃｒ銑を得ることができる
所謂７′ｆ３融還元法に関し、従来方式に較へ還元処理
性が非常に高い新たな方法を開発した。そして、この方
法によれば、高い還元処理性が得られるだけでなく、二
次燃焼比が高いため、気化脱硫現象が活発になり、溶湯
中のＳが効果的に低減する。したがって、このような溶
融還元により得られた？８ＦＡを原料とすることにより
、本発明をより容易に実施することができる。

この溶融還元法は、還元期間中、下記（イ）〜（ハ）の
ガス吹き込みを行い、（イ）底吹き羽口から不活性ガスを吹き込む。

（ロ）ガス流の少なくとも一部が、底吹きガスによる溶
湯隆起部に当たるよう、横吹き羽目から不活性ガスを吹き込む、（ハ）上吹きランスから、溶湯中へ脱炭用０２を吹き込
むとともに、スラグ中へ二次燃焼用０□を吹き込む、且つ、二次燃焼比を０．３以上に保持しつつ還元処理を
行うことをその内容とするものである。

この溶融還元法は、Ｃｒ鉱石はスラグ中に溶解した後、
スラグ中の炭材により還元されるものであるという従来
の認識に反し、実際の還元反応のほとんどが、実は溶湯
中のＣが還元物質として作用することにより生じるとい
う新たな知見に基づき、次のような作用により高い還元
処理速度が得られるようにしたものである。

（イ）撹拌ガスの底吹きと横吹きの組み合わせ、具体的
には、底吹きガスにより溶湯面に形成された溶湯隆起部に横吹きガスを衝突させて、溶湯をスラグ中のＣｒ鉱石の存在する領域に積極的に拡散させ、溶湯中Ｃ
によるＣｒ鉱石の還元作用を促進させる。

スラグの見掛比重は通常０．３〜０．５であり、一方Ｃ
ｒ鉱石の嵩比重は３．０前後であり、したがってスラグ
中のＣｒ鉱石は、はとんどスラグ下部領域に集中して浮遊している。上記のように溶湯隆起部を横吹きガスで飛散させると、この飛散溶湯は、Ｃｒ鉱石が存在するスラグ下部領域に拡
散し、この拡散溶湯中のＣがＣｒ２Ｏ，を還元し、高い還元速度が得られる。

（ロ）脱炭用０２とは別に二次燃焼用０□の吹き込みを
行う、すなわち、この二次燃焼用０２を上吹きランスからスラグ中に吹き込んで二次燃焼領域をスラグ中に形成させ、且つ横吹きガスによりスラグを強撹拌し、二次燃焼により生じた熱を鉱石に着熱させる。

このように二次燃焼領域をスラグ内に形成し且つ横吹きガスによってスラグを強撹拌することにより、高二次燃焼を確保しつつ高い着熱効率を得ることができる。したがって、上記二次燃焼用ｏ２は、主としてスラグ内に二次燃焼領域が形成されるようスラグ中に、吹き込まれることが必要である。

（ハ）溶湯中Ｃによる還元作用及び上吹き０２による二
次燃焼が阻害されないようにするため、横吹きガス及び底吹きガスはＣＯまたは不活性ガスとし、０２は使わない。

横吹きガスに０２を用いると、　Ｃｒ鉱石還元のために
飛散させた溶湯中のＣとこの０２とが反応し、溶湯中Ｃによる還元作用を阻害してしまうという基本的問題がある。加えて０２を使用した場合、耐火物の温度が上昇し、耐火物の損耗という問題を生じる。

また、底吹きガスに０２を用いると、溶湯中で大量のＣＯガスを生じさせて溶湯を強撹拌し過
ぎ、この結果、溶湯のスプラッシュが二次燃焼領域に達し、溶湯中Ｃが後述する二次燃焼用０２と反応して二次燃焼が阻害されてしまう。

加えて、０２を使用すると底吹き羽目など耐火物の温度が上がり過ぎるため冷却ガス（Ｃ，Ｈ，等）を添加する必要があり、これも
底吹きガス量を増大させ、溶湯の過大な強撹拌→溶湯スプラッシュの発生を助長することになる。

（ニ）二次燃焼比は、排ガス中のガス成分の（ＣＯ□＋
Ｈ２０）　／　（Ｃｏ　＋　Ｃｏ□＋１１．＋Ｈ２０）
で定義されるが、本方法では、この二次燃焼比を０．３以上として上述の還元処理を行う。本方法
では高着熱効率が得られるため、二次燃焼比を上記のように高くすることにより、高い還元処理性（還元速度）が得られるが、これに加え、二次燃焼比を上げることにより炭材（主としてコークス）の添加量を低く抑えるこができ、この結果、炭材原単位の低減を図ることができるとともに、溶湯のＰ成分のほとんどが炭材により持込まれることから、溶湯中Ｐの低減を図ることができる。そして、二次燃焼比が高くなると、上述したように気化脱硫現象が活発になり、溶湯中のＳも低下する。第４図は、本方式の溶融還元における炉内二次燃焼比とコークス原単位、溶湯中Ｐ成分及びＳ成分との関係を示すもので、二次燃焼比を０．３以上とすることにより、コークス原単位が抑え
られ、且つ溶湯中のＰ。

Ｓも適切に低減している。

〔実施例〕

転炉型容器を用い、５．５　Ｔｏｎの１８％Ｃｒ溶銑の
脱炭処理を種々のスラグ量レベルで実施した。

なお、脱炭処理は上吹きランスからＮ２ガスで希釈した
脱炭用０２を上吹きするとともに、底吹き羽口２からＮ
２ガスを吹き込む方法により実施し、溶湯を約４０分間
でＣを６．５％から０．０３％まで脱炭した。第２図は
その際の吹込みガス量を示したものである。

第３図は１本実施例において得られたスラグ量とＣｒ酸
化ロスとの関係を示すもので、スラブ量の低下とともに
Ｃｒ酸化ロスが低下するが、特にスラグ量≦５０ｋｇ／
溶湯Ｔｏｎ　（好ましくは≦４０ｋｇ／溶湯Ｔｏｎ　）
においてＣｒ酸化ロスが著しく低下していることが判る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得る脱炭方式の一例を示す説明
図である。第２図は本発明の実施例におけるガス吹込条
件を示すものである。第３図は実施例においてスラグ量
がＣｒ酸化ロスに及ぼす影響を示したものである。第４
図は本発明法の脱炭対象として好適な溶湯を得るための
溶融還元法に関し、溶湯中（Ｓ）、（Ｐ）及びコークス
原単位に及ぼす二次燃焼比の影響を示したものである。Ｃｒ腺他ロス　（Ｘ）竿　２　図関　　　　　　　　　終妬ゴ０１０６２０分３ｏ今４０’７第　４　図二次尤焼比７

Claims

【特許請求の範囲】

　スラグ量を５０ｋｇ／溶湯Ｔｏｎ以下としつつ脱炭吹
錬することを特徴とする含Ｃｒ銑の脱炭方法。