JPS60194009A - 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】 （技術分野） 転炉とくに底吹き用の２重管羽目を有する転炉を用いて
ステンレス鋼精錬を有利に行うことに関連してこの明細
書で述べる技術内容は、該精錬の酸化工程における適切
な脱炭の促進を、羽目の消耗軽減にあわせ有利に実現す
ることについての開発成果を提案するところにある。

（背景技術） ステンレス鋼の精錬は一般に、いわゆるＡＯＤ炉、また
最近に至って底吹き転炉の如き精錬容器を用い、これに
収容したステンレス鋼粗溶鋼に、その浴面下に開孔する
底吹き羽口を通して精錬ガスたとえば酸素および不活性
ガスの混合気を浴中に吹込むことにより、粗溶鋼中の炭
素を漸次に酸化させる工程を経るを例とする。

すなわら予め電気炉の如き溶解炉においてスクラップや
鉄合金などの主原料を溶融させ、得られたステンレス鋼
粗溶鋼を底吹き転炉やＡＯＤ炉に装入し、０２ガスもし
くは０２ガスと不活性ガス（Ａｒガスまた番よＮ２ガス
）との混合気を精錬ガスとして粗溶鋼の浴中に吹込むい
わゆる底吹きにて酸化精錬を行ない、主に炭素を酸化さ
せて脱炭する。

ところがこの酸化精錬工程においては炭素のみならずＣ
ｒ　６Ｍ化されてしまい、特に低炭酸となるほどＣｒの
酸化が著しくなる。

そこで通常はＣｒの酸化損失を抑えるため、溶鋼中の炭
素濃度の低下に従って精錬ガス中の不活性ガスの比率を
順次増加させ、これにより炉内の００分圧を下げて平衡
炭素濃度を低くし、優先脱炭させることが行なわれてい
る。

しかしながらこのようにしてＣ「の酸化抑制を図ったと
しても、酸化工程の終了時には溶鋼の２〜３％程度のＣ
ｒ酸化損失が存在することは避けられないのであり、そ
のため、酸化工程に引続いて溶鋼のＣｒ１ｌ化損失分、
すなわちスラグ中に移行した酸化クロムを溶鋼中へ還元
させる還元工程を実施するのが通常である。

以上述べた在来のステンレス鋼精錬方法では、酸化精錬
につき混合気として吹込み精錬ガスを希釈することに加
えτ還元精錬工程の付加を必要とすることなどから、精
錬時間が普通鋼のそれに比べて２〜３倍にものぼり、後
工程での連鋳との同期化、なかでも連々鋳の如き能率的
なプロセスの適合は困難となり、高生産効率という点で
難があった。

〈従来の開発努力） ステンレス鋼を迅速に精錬することに関して、特開昭５
８−１３０２１６号公報の如く、浴面下に設けた底吹き
用羽目から酸素と窒素または酸素とアルゴンの混合気も
しくは酸素を精錬ガスとして鋼浴中に吹込むことに加え
て、転炉に付帯設置した上吹きランスを用いて０２とＡ
「または０２とＮ２との混合気を鋼浴面上に吹付けて精
錬することが提案された。

この方法によれば、ステンレス鋼の酸化精錬期の時間短
縮が、上吹きランスから酸素の供給を行う分だけ図れる
ことになる。しかし、この場合精錬時間は短縮され得て
もステンレス鋼精錬操業上重要な底吹き羽目の溶損速度
の低下に対する寄与はほとんどない。。なぜなら、底吹
きガス中における不活性ガスの混入によっては、羽口先
端近傍での酸化発熱反応に対し、羽目の冷却が不十分だ
からである。もちろん不活性ガスを酸素に比べ大流口に
て吹込めば、不活性ガスによる顕然で羽目の冷却は図れ
るにしても、この場合不活性ガスに対１−る酸素ガスの
流ｍ比が、通常の及デンレス鋼精錬に適合する該流量比
５／１〜１／４に比べＣ著しく小さくなり、実用に供し
得ない。

一方で羽目の冷却が十分に行えるように底吹き羽目とし
ていわゆる２重管羽口を用いた、普通鋼の大量生産量用
転炉つまり、純酸素底吹き転炉（Ｑ−ＢＯＰ）が知られ
ている。この転炉は底吹き羽目として同心の２重管構造
のものを用い、該羽目の内管内部から純酸素とＣａＯな
どの粉末を吹込み、また内管と外管のすきまからプロパ
ンなどの炭化水素系流体を供給しこの炭化水素の熱分解
による吸熱反応で羽目先端を冷却する。

この２重管羽目において内管からの粉末供給は造滓剤と
しての役目を果させるほか、粉末の顕熱分が羽目冷却に
寄与している。しかしＱ　−ＢＯＰにおける２重管羽目
をそのままステンレス鋼精錬に応用することはできない
。なぜなら、大量の炭化水素系流体を溶鋼に吹込んだ場
合、その熱分解反応によって溶鋼浴中に炭素分がとどま
ることとなって溶鋼が加炭され、酸化精錬における脱炭
効率を著しく損ねるか、精錬そのものが不可能どなって
しまうからである。

（発明の目的） 低炭酸までステンレス鋼粗溶鋼の脱炭速度を高く維持し
たまま精錬時間の短縮を、２重管羽口の溶損軽減にあわ
せ実現することを可能としたステンレス鋼の溶製方法を
与えることがこの発明の目的である。

（発明の構成） この発明はステンレス鋼粗溶鋼を収容しその溶鋼浴面よ
りも下位で開孔した羽口を備える精錬容器を用い、該羽
目から酸素および不活性ガスよりなる底吹きガスを浴中
に吹込みながらこの精錬容器中にてステンレス鋼の吹錬
を行うに際して、粗溶鋼中の炭素を漸次に除去させる酸
化工程の間、上記精練容器に付帯設置した上吹きランス
を通して酸素および不活性ガスの混合気よりなる上吹き
ガスを浴面に吹付けるとともに、 底吹きガスの吹込みに同心２重管構造の羽目を用いてそ
の内管と外管のすきまから羽目冷却用の炭化水素系流体
および不活性ガスの混合気よりなる羽目保護ガスを吹込
むことを特徴とするステンレス鋼の溶製方法である。

この発明では、上吹きランスからも０２とＡｒ又は／及
びＮ２ガスの混合気を溶鋼浴面に吹きつけ、かくして０
０分圧を上げずに、しかも２重管羽口の内管と外管のす
きまから炭化水素系流体と不活性ガスの混合気を羽目冷
却用ガスとして吹込み、それによる溶鋼強攪拌のもとに
２重管羽目の溶損と溶鋼の加炭を極カ抑えつつ適切な精
錬を行う。

まず、上吹きする精錬ガスの混合比率は、酸化精錬工程
中一定であってもよいが、より効率的な精練を行うため
には、下吹きの精錬ガスの混合気比率についても同様に
、吹錬の進行に伴い変化させた方がよい。

たとえば、 〔％Ｃ〕≧　０．６で、０２　／Ｎ２　＝　５／　１〜
４／１．０．６＞　（％　Ｑ　）　≧０．２５　テハ、
Ｏｚ／Ｎｚ’−２／１．０．２５　＞　（％Ｃ）≧ｏ、
ｏ４ニアッテハ、０２　／　Ｎ　２Φ１／２、 のように変化させる。

混合気を溶鋼表面に吹きつける場合、従来のＬＤ法にお
けるような上吹き純酸素ガスの吹込みよりも、広範囲の
変化をもたせることができ、たとえば上述の混合気比率
の変化量のほが混合気比率の変化時期や混合気流口そし
てランス高さなどである。

こられを適切に制御すれば、従来技術に比べ大幅な精練
時間の短縮を、酸化精錬末期におけるＣｒの酸化ロスを
増加させないで実現させることができる。

次に底吹き攪拌効果そのものについては、Ｑ−ＢＯＰに
おけるスラグ中（Ｔ、Ｆｅ！＞１１１度が、スラグ−メ
タル間の平衡により近いために、ＬＤで生じる（Ｔ、Ｆ
ｅ）ａｉ１度に比しはるかに低いという公知の事実から
も明らかである。

この発明で上吹きとしてとくに酸素と不活性ガスの混合
気を、鋼浴表面に吹きつけてそのうらの不活性ガスによ
り、酸素と溶鋼中の炭素との反応で生じるＣＯのガス分
圧を下げ、而してＣｒの燃焼を抑え、脱炭効率を上げる
酸化精錬が、浴中への精錬ガスの吹込みによる溶鋼の強
攪拌によって、初めて効力を生じる。

この精練ガスとどもにする炭化水素系流体の吹込み流口
につい°（はその最適量が脱炭速度の低下を極力防ぎつ
つ、羽口溶損速度を極カ抑えることのできる範囲で存在
する。

第１図は５を転炉において溶湯聞５〜５．５ｔ、初期ｃ
ｍ度１．３〜１．５％、Ｑｒ１１度１６〜１６．５％の
ステンレス鋼粗溶鋼を０．０４〜０．０５％まで脱炭し
た場合の〔％Ｃ）　＝　０．０７〜０．１での平均脱炭
速度、羽口溶損速度と吹込みｏ２流量に対するプロパン
流ｍ比率の関係を調査した結果である。

この場合羽口は内管内径８龍φ、内管の肉厚２冒肩、内
管と外管のすきま０．８ｎの２重管構造のものを４本炉
底に配設した。内管がらの底吹き全ガス流量は全吹錬を
通して５Ｎｙｎ３／１ｎと、１ＯＮｍ’７ｍｒｎ、また
上吹き全ガス１１；ｉハ５　Ｎ　ｍ３／ｌｌ１ｉｎ　Ｆ
一定とした。ざらに内管と外管のすきまから供給した冷
却ガスは、Ａ「とプロパンの混合気とし、その全ガス流
量は内管からの酸素ガス流量の６％とした。

ここに酸素とＡｒの混合ガス比率０２／Ａｒは、上、底
吹きとも同一で、０２　／Ａｒ　−４／　１（（％Ｃ）
≧０．６）　、２／　１（０，２５≦（％Ｃ）≦０．６
）　、１／　２（（％Ｃ）　≦０．２５　）と切替えた
。

脱炭速度を向上させる観点からはプロパン比を極力抑え
た方が、また羽口溶損速度を小さくするにはプロパン比
を大きくした方がよいのは自明であるが、第１図を見る
と、矢印で示したように、脱炭速度の低下が顕著に生ぜ
ずして羽口溶損量も抑えられる最適プロパン比は０．５
〜２％の範囲に存在することがわかる。

すなわち、この試験例のように上吹きランスおよび２重
管羽目を用いて酸素とその希釈ガスとしての不活性ガス
の混合ガスを吹込む場合、羽目冷却用のプロパンガスは
対酸素流量比０．５〜２％とすれば特に経済的であるこ
とがわかった。

（実施例） 以下にこの発明の実施例を比較例と対比して示す。

予め電気炉に°（溶融したステンレス鋼粗溶鋼５ｔを上
、底吹き併用転炉に装入した。

底吹き用の羽目としては内管内径１２ｍ１φの２■管を
４本使用し、内管からの底吹き混合気（０２＋Ａｒ＞Ｉ
ｌｌを８ＮｍｌＢ／Ｗｉｎ、また外管と内管とのすきま
からはプロパンとＡｒの混合気を合計して０．２Ｎ　ｎ
ｆｆ／　５ｉｎ一定となるように流した。

また上吹き用のランスとしては、３孔で各ノズルのスロ
ート径が９ｍｉφのものを用いた。

粗溶鋼の成分組成は〔％Ｃ）＝１．１〜１．２゜（％Ｓ
　ｉ　）　−０，５〜０．５５　、（％Ｍｎ）＝０．４
〜０．５．　（％Ｐ　）　＝　０．０２０〜０，０２５
．　（％５）−０，０１５〜０．０２０で、できるだけ
同一組成を選んだ。

初期温度は、１５４０〜１５６０℃にした。

塩基度調整用の塊状ＣａＯを０２／Ａｒ　−５７１の時
期に投入した。

酸化精錬の後は、還元精錬をおこない還元後のスラグ組
成を（％Ｃａ０）／（％Ｓｉ　０２　）÷１．１に調整
した。また出鋼温度も１６５０〜１６１０℃に揃えた。

実施例および比較例を表１に示す。

実施例■〜■は、底吹き単独吹錬を行った比較例■に比
べ、酸化末期のＣｒ濃度の低下はほぼ同等以下、プなわ
ら、還元期にＣｒ　２０ｓ還元のために使われる５ｔｆ
ｆｌにほとんどかわらなくしかも酸化期精錬時間は半分
またそれ以下と大幅に短縮できた。

これに対し上吹きに純酸素ガスのみを用いた比較例■、
■は、酸化末期におけるＯｒ燃焼が多く、その結果酸化
期精錬時間も、底吹き単独吹錬時に行った比較例５と比
べて、この発明によるほどの短縮を遂げることはできな
い。

また、比較例■は、上吹きとして混合ガスを用いて、実
施例■とほぼ同様の吹錬条件としたが、プロパン比率が
２．５％と高いので、鋼浴中に加炭され゛Ｕ＆炭効率が
低下し、０１２０３ｍが増えるのｃＣｒ２０３の還元に
使用されるＳｉＭも増し、また精錬時間も実施例■に比
べてかなり長くなる。

比較例■、［相］はプロパン比率が０％の場合Ｃあるが
、精錬時間や還元用Ｓｉ量は実施例と同等なものの、羽
口溶損速度が実施例に比べ２〜３倍となる。

なお比較例■はＣａＯの底吹きインジェクションを、５
０ｋｇ　／　ｔだけ０２　／Ａｒ　＝　４／　１および
２／１の時期に行った場合であり、ここにクロムの酸化
損失が大きく、したがって還元Ｓｉ量、精錬時間も増え
る。

（発明の効果） 以上の実施例および比較例かられかるように、本発明に
よる方法は、羽目の溶損を有利に回避しつつ迅速なステ
ンレス鋼精錬が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は羽目に保護ガスに混入したプロパン比率が脱炭
速度と羽口溶損に及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステンレス鋼粗溶鋼を収容しその溶鋼浴面よりも下
   位で開孔した羽目を備える精錬容器を用い、該羽口から
   酸素および不活性ガスよりなる底吹きガスを浴中に吹込
   みながらこの精錬容器中にてステンレス鋼の吹錬を行う
   に際して、相溶鋼中の俵素を漸次に除去させる酸化工程
   の間、 上記精錬容器に付帯設置した上吹きランスを通して酸素
   および不活性ガスの混合気よりなる上吹きガスを浴面に
   吹付（プるとともに、底吹きガスの吹込みに同心２重管
   構造の羽目を用いてその内管と外管のすきまから羽口冷
   却用の炭化水素系流体および不活性ガスの混合気よりな
   る羽目保護ガスを吹込む ことを特徴とするステンレス鋼の溶製方法。 ２、炭化水素系流体の底吹きガス中Ｍ素に対する比率を
   ０．５〜２％に調整する特許請求の範囲１記載の方法。