JPH0324220A - クロルム含有溶鋼の脱炭方法 - 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］ 本発明は特許請求の範囲の請求項ｌの前提部に記載の、
炉底送風式転炉中で１０％以上のＣｒ含量を有するクロ
ム含有溶鋼の脱炭方法に関する。

［従来の技術］ このような溶鋼の二次鋼精錬は、プロセスガスとして酸
素および処理ガスとしての不活性ガスアルゴンおよび窒
素の少なくとも１種を用いて行われる。これらの精錬方
法は略称ＭＲＰ（Ｍｅｔａｌｌ　Ｒ　ａｆｆｉｎａｔｉ
ｏｎｓ　　Ｐ　ｒｏｃｅｓｓ　　［金属精錬方法］　）
　、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ　　Ｏｘｙｇｅｎ　　Ｄｅｃａ
ｒ　−ｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｒアルゴン・酸素脱炭］
）、ＡＳＭ（　Ａ　ｒｇｏｎ　　Ｓ　ｅｋｕｎｄａｒ　
　Ｍ　ｅｔａｌｌｕｒｇｉｅ　　［アルゴン二次冶金１
）およびＵ　Ｂ　Ｄ　（Ｕｎｄｅｒ　ＢｏｔｔｏｍＢｌ
ｏｗｉｎｇ　　Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ，　　
［炉底送風脱炭］）で公知である。西ドイツ国特許第２
４３０９７５号明細書から、この場合に窒素およびアル
ゴンを、ＣＯ２と混合することによって部分的に代える
ことは公知である。

不活性ガスアルゴンおよび窒素の役目は溶渦中および処
理容器の雰囲気中のＣＯ分圧を所望の作業条件に低下さ
せることである。この場合反応（１）〜（３）が重要で
ある： ２Ｃ　　　　＋　　　　０２　　　　　＝　　　　　２
ＣＯ　　　　　　　　　　　（１）３０２　　　　＋　
　　４Ｃ：ｒ　　　　−　　　　　２ＣｒＯ３　　　　
　　　　　　（２）２　Ｃｒ　　＋　　３　Ｃ　Ｏ　　
＝　３　Ｃ　＋　Ｃｒ２０３（３）酸素を不活性ガスで
、炭素・酸素・クロムの平衡に応じて希釈することによ
って、高クロム含有溶湯の脱炭が僅かなＣｒ焼損におい
て可能になる。

ｔ；とえば：ｇＬ度１７００℃、溶湯のクロム含量がＣ
ｒ１８％の場合、クロムのスラグ化は次のＣＯ分圧にお
いてはじまる： ｐｃＯ＝ｉバール　　Ｃ　０．２２　％　　以下Ｐｃｏ
＝　　０．５バール　Ｇ　Ｏ．１３％　以下Ｐｃｏ＝０
．１バール　Ｇ　Ｏ．０２％　以下このため、炉底送風
式転炉中での高クロム含有溶湯の脱炭は、異なる平衡条
件に応じて、幾つかの脱炭相で実施される。ｔ；とえば
ＡＯＤ法は３つの脱炭相を利用する： 第１相において、溶湯を主として酸素からなるガス混合
物と共に１７００°Ｃ以上の所望作業温度に加熱する。

第２相において、クロムのスラグ化を阻止するために不
活性ガス対酸素の割合を高くする。

つまり　Ｃｒ　／　Ｃ　／　Ｐ，。／ａ度の平衡を維持
する第３相において、目的とするクロムスラグ化により
ｌＯ％未満の僅かな酸素効率（　Ｏ　ｘｙｇｅｎｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｃｙ　；導入された酸素が炭素と反応した割
合）が甘受され、それと共に溶湯は幾つかの工程で０．
０１％にまで脱炭される。

必要な不活性ガス量は非常に高い。　反応：０２　　＋
Ａｒ／Ｎ２　　＋２Ｇ−２ＧＯ＋Ａｒ／Ｎ２　　　（４
）は、Ｐｃｏ　ク０−５バールにＣＯ分圧を低下するた
め１こは吹込まれる不活性ガス量（Ａｒ／Ｎ２）は酸素
量よりも２倍大きくなければならないことを示す。従っ
て、０．１バールの最も低いＣＯ分圧は理論的には酸素
対不活性ガスｌ：２０のガス混合物を用いてはじめて達
戊することかできる。酸素／不活性ガス混合物を用いる
脱炭の間のＣＯ分圧は、反応平衡に必要なＣｏ分圧より
も高い。これにより、反応式（２）によるクロムスラグ
化が生じる。しかし、この反応によりＣＯが生成しない
。不活性ガス量は一定に保たれるので、系中でＣＯ分圧
の低下が起きる。

従って、反応式（１）による炭素の酸化が再び優勢とな
る。

表ｌは、′酸素効率“により生じる酸素／不活性ガスの
比とＣＯ分圧との間の相互作用を表わす。たとえば：Ｐ
ｃｏ　　−　　０．１バールは、既に酸素対不活性ガス
の１：２の比および１０％の１効率”において達或され
る。周知のようにＡＯＤ法における“酸素効率”は７５
％とｌＯ％以下との間で変動する。

表ｌ： ＡＯＤ−，ＭＲＰ−，ＵＢＤ−，ＡＳＭ法等におけるガ
ス混合物による高クロ ム含有鋼の脱炭 酸素対不　下記０２ 活性ガス　分圧 の比　　　１００％ ５：１ ３＝ｌ ２；ｌ １：ｌ １：２ ｌ　二　３ ９　０　９ ８６０ ８　０　０ ６　６　７ ５００ ４　０　０ 効率における廃ガス中の００ ５０％ （ミ ８３３ ７５０ ６６７ ５００ ３３３ ２５０ ３０％ リバール ７５０ ６６７ ５４５ ３７５ ２３０ １６７ ｌＯ％ ５００ ３　７　５ ２　８　６ １　６　７ ９１ ６３ １：４　　　　　３３３　　　２００　　　１３０　　
　　　４８ｔ’ｓ　　　　　２８６　　　１６７　　　
１０７　　　　　３８１：６　　　　　２５０　　　１
４３　　　　９１　　　　　３２１：７　　　　２２２
　　　１２５　　　　７９　　　　２８０：ｌ　　　　
　　　　Ｏ　　　　　　０　　　　　　０　　　　　　
０ＡＯＤ法とは異なり、ＭＲＰ法の場合脱炭は僅か２つ
の相で行われる。第ｌ図には、この方法の過程が略示さ
れている。脱炭相は領域ＡおよびＢによって記載されて
いる。Ｃは取鍋の出鋼までの還元を表わす。温度と炭素
濃度の経過曲線の下方には、プロセスガス酸素および処
理ガスアルゴンおよび窒素の使用が記載されている。

第１脱炭相Ａにおいては、クロムのスラグ化は１７８０
℃までの温度の上昇によってのみ阻止される。第２脱炭
相Ｂにおいては、脈動的送風が適用される。脈動的送風
の際には、酸素を用いる各送風時間（分）後に、ほぼ同
じ時間不活性ガスが送風され、これによって溶渦中のＣ
Ｏ分圧ＰＣＯ　　が低下する。分圧の低下は、溶湯中に
溶解している酸素と炭素との間の自発的反応を惹起する
。これにより、脱炭は酸素供給なしに自然に進行する。

それというのも高い不活性ガス送風量によって十分な混
合エネルギが溶渦中へ加えられ、これにより反応は平衡
に達するまで進行するからである。

最近の脱炭法は、第１相において炉底ノズル孔に対し付
加的に、たとえばＡＯＤ−Ｌ法、ＭＲＰ−Ｌ法の場合の
ように純粋な酸素またはたとえばＫＣＢＳ法の場合のよ
うに酸素と不活性ガスとのガス混合を上吹するために、
頂部ランスも利用する。第２図は、例としてＡＯＤ−Ｌ
法を第１図に相応する図で示す。Ｄ，ＥおよびＦにより
３つの脱炭相が表わされており、Ｇは頂部ランスの使用
を表わし、Ｈは炉底ノズル孔の使用を表わす。さらに、
個々の相中の０２対不活性ガスの比も記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、これらの方法における特殊なガス費用
を低下することである。

【課題を解決するための手殴］ 特許請求の範囲の請求項ｌの前提部において考慮された
技術水準から出発して、この課題は本発明により請求項
ｌの特徴部に記載された特徴によって解決される。

本発明の有利な実施形は請求項２以降に記載・されてい
る。

本発明方法は、不活性ガスＮ２およびＡ『は、約０．０
０６％の炭素含有量になるまで脱炭する間、ＣＯ２によ
って部分的だけでなく、完全に置換することができると
いう驚異的観察から出発する。溶湯の重量に対する本発
明によるｃｏｚ量は、０　．２　〜１　．５　ｍ３／　
ｔ−ｍｉｎテＪＴ）　？）とくに溶渦中に生或する混合
エネルギは、脱炭反応を平衡条件下に経過させるのに十
分である程度の大きさである。本方法には、Ｎ２最大１
容量％を有する工業的純度のＣＯ２　　で十分である。

従って、Ｃ０２は直接に、Ｃ０２タンクから液相の蒸発
によって得ることができる。

ＣＯ２の送風のためには、通常の装置、たとえば環状ス
リットノズルおよび場合により付加的に頂部ランスを使
用することができる。

処理ガスとしてのＣＯ２の重要な作用は、該ガスが溶渦
中および転炉の雰囲気中のＣＯ分圧の低下を惹起するこ
とである。さらに、Ｎ２分圧およびＨ２分圧の低下が達
威され、これが溶湯の脱ガスをもたらす。同時に、溶湯
のＮ２およびＨ２による負荷が阻止され、これにより窒
素および水素の十分に少ない鋼が得られる。

頂部フランスにより溶湯にＣＯｚを上吹することによっ
て、雰囲気中のＣＯ２分圧がＣＯ２量に応じて希釈され
る。これにより、溶湯と転炉雰囲気との間の平衡条件に
おいて溶湯中のＣＯ分圧の低下が達或され、それと共に
Ｃｒ酸化（反応式２）の平衡条件は溶湯中のＣ含量の低
い方へ移動する。

この場合に生じｔ：　Ｃ　Ｏ分圧の計算は表２に記載さ
れている。このＣｏ分圧の値は、ＣＯ２の代りに不活性
ガス窒素および／またはアルゴンを使用したときのＰＣ
Ｏ値に一致する。

表２： 頂部ランスにより　ＣＯ２を上吹することによるＣＯ分
圧の変化 ０２対ｃｏ２ の比 ２：１ ｌ：ｌ １：２ 下記０２効率に８けるＣＯ分圧 ５０％　　３０％　ｌＯ％ ミリバール ６６７　　　　５４５　　２８５ ５００　　　　３７５　　１６７ ３３３　　　　２３０　　　９１ ６６７ ８００ １００％ ５００ 第３図は、１ｇ２図と同様、本発明により不活性ガス　
Ａｒ８よびＮ２の代りにＣＯ２を使用した，ＡＯＬ−Ｌ
転炉内の溶湯の方法経過を示すこの場合、同じ脱炭結果
が得られる。アルゴンの使用は、炭素０．０６　％以下
ではじめて必要になる。

表３は、本発明により炉底ノズル孔によりＡｒおよびＮ
２の代りにＣＯ２を吹込む場合の脱炭結果を示す。これ
に属する方法経過、即ちＭＲＰ法は第４図に示されてお
り、第１図による方法に一致する。

ＣＯ２ガスは、転炉のガス雰囲気中では殆んど不活性の
挙動をとる。それというのも可能な熱解離 ｃｏ２　　　→　　ＣＯ　　　＋　　シ（Ｃ２　　　（
５）は無視することができるからである。たとえばｃｏ
２から１７００℃でＣＯ２９８．０８　　％、ＣＯｌ．
２８　％およびＣ２０．６４　　％のガス混合物が生じ
る。

４８２７５　　１．１０　　０．１６　　５５０　　　
４６２　　　　４４　　　　１７　　１１２４８２７５
　　０．１６　　０．０６　　４６２　　　４１１　　
　　　５　　　　　４　　　２５４５２４４　　０．８
９　　０．０６　　３８９　　　１４８　　　　６３　
　　　２５　　１２５４８２８６　０．８５　　０．０
５　２２５　　　１１５　　　　６０　　　　１９　　
１０４４８２８９　　０．１４　　０．０５　　１２９
　　　１１３　　　　　５　　　　　５　　　１５Ｃ２
”は、ｃｏ２を用いるプードアール反応（反応弐６）に
より生戊する当量酸素量である。

表３には、炉底ノズル孔により溶渦中へ吹込まれたＣＯ
２　　の一部が炭素とブードアール反応により反応する
ことが認められる。

ｃｏ２　　＋　　ｃ　　→　２ＣＯ　　　　（６）この
場合Ｃ２”は、この反応から溶鋼の脱炭のために利用さ
れる当量酸素量である。所属する方法過程線図（第４図
）にはＣＯ２使用が溶湯の炭素含有量により制限される
ことが認められる。

Ｃ約０．０６　％以下では、ＣＯ２は次式により溶湯中
のクロムによって還元されることが明らかである。これ
により、同時的クロム酸化の際に溶湯がざらに脱炭され
るのは阻止される。

第５図は、ＣおよびＣｒの含量（％）を有するＣｒ／　
Ｃ　／　ＰｏｃｓＦ−衡線図を示す。第４図と同様に、
ＡはＣ０．０６％までの本発明によるＣＯ２を用いる脱
炭を表わし、Ｂは脈動的脱炭を表わし、ＣはＡＩおよび
　Ｓｉの添加により生じる還元を表わす。

達威されるクロムおよび炭素の分析値は、ＣＯ分圧の低
下が行われたことを示す。ｃ　ｏ．ｏａ％の分析値を達
戊するためにの平衡値は、１７６０℃ではＰｃｏ３　０
　０　ミリバールの範囲内にある。

ケイ素および／またはアルミニウムによるスラグの還元
によって、酸化により失なわれる金属、なかんずくクロ
ムは回収される。このため、脱炭終結後にスラグの還元
を行なわねばならない。

必要な混合エネルギのために、不活性ガスとして主とし
てアルゴンが使用される。ＣＯ２による置換は、反応式
（８）および（９）従うＡｔおよび／またはＳｉでのＣ
Ｏ２の還元により溶湯の加炭が生じる結果となる。この
ため、この相においてはＣ０２を使用しなくてもよい。

４Ａｌ　　　　＋　　　３ＣＯ２　　　　→　　　２Ａ
ｌ２０３　　＋　　　３Ｃ　　（８）Ｓｉ　　　＋　　
　ＣＯ２　　　　→　　Ｓｉ０２　　　＋　　　Ｃ　　
（９）４

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）はＭＲＰ法の場合２つの脱炭相Ａおよび
Ｂと、還元相ＣにおけるＣ含量・温度／時間（　ｗｉｎ
）線図であり、（ｂ）は　Ａｒ，Ｎ２０２のガス送風挙
動のブロック図であり、第２図の（ａ）はＡＯＤ−Ｌ法
の場合３つの脱炭相Ｄ，Ｅ，Ｆにおける第１図（ａ）と
同様のＣ含量・温度／時間（ｌｌｉｎ）線図であり、第
３図の（ａ）は不活性ガスＮ２の代りにＣｏ２を送風す
る場合の第２図（ａ）と同様のＣ含量・温度／時間（ｗ
ｉｎ）線図であり、（ｂ）は炉頂ランス使用のＧ相およ
び炉底ノズル孔使用のＨ相におけ第２図（ｂ）と同様の
ガス送風挙動のブロック図であり、第４図の（ａ）はＣ
Ｏ２での脱炭相Ａ１脈動的脱炭相Ｂおよび還元相Ｃにお
ける第ｌ図（ａ）と同様のＣ含量・温度／時間（ｎ＋ｉ
ｎ）線図であり、（ｂ）は第ｌ図（ｂ）と同様のガス送
風挙動のブロック図であり、第５図は種々の温度におけ
るＣｒ・Ｃ−Ｐｃ０平衡線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１０％以上のＣｒ含量を有するクロム含有溶鋼を、
   炉底送風式転炉中でプロセスガスとして酸素および処理
   ガスを吹込むことにより脱炭する方法において、Ｃ０．
   ０６％にま で脱炭するため処理ガスとして専らＣＯ＿２を利用する
   ことを特徴とするクロム含有溶湯の脱炭方法。 ２、ＣＯ＿２を付加的に頂部ランスにより溶湯中へ送入
   する、請求項１記載の方法。 ３、溶湯の重量に対するＣＯ＿２の量が０．２〜１．５
   ｍ＾３／ｔ・ｍｉｎである、請求項１または２記載の方
   法。 ４、送入されるＣＯ＿２量によって溶湯内に生じる混合
   エネルギが、脱炭反応を平衡条件下に経過させるのに十
   分である。請求項３記載の方法。 ５、ＣＯ＿２が液相から蒸発によって得られ、最高１容
   量％の窒素を含有する請求項１から４までのいずれか１
   項記載の方法。